MEDICIÓN E INSTRUMENTACIÓN Procedimiento Malab. 03 Rev. 3 abril 2007 1

Universidad Tecnológica de México

Materia: Medición e instrumentación

Área: Ingeniería

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Práctica no. 7 Osciloscopio digital

Indicadores

• Identificar cada una de las partes que constituyen el osciloscopio digital.

• Experimentar el funcionamiento del osciloscopio digital.

• Medir las distintas variables eléctricas que pueden mostrarse en un osciloscopio digital.

Normas de seguridad • Seguir las reglas del laboratorio

• Tomar en cuenta las indicaciones del profesor

Equipo de seguridad • Una bata de algodón

Fecha elaboración: __________ Fecha revisión: _____________ Responsable: ______________

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Investigación previa

• Define qué es un osciloscopio.

• ¿Qué tipos de osciloscopio conoces por su aplicación?

• ¿Qué parámetros se pueden medir con un osciloscopio?

• ¿Qué diferencia existe entre un osciloscopio analógico y un digital?

• Explica qué es atenuación.

• Investiga los pasos a seguir para poder medir voltaje, frecuencia y defasamiento.

Equipo 1 Osciloscopio digital 1 Multímetro 1 Transformador

Material proporcionado por el alumno 1 Diodo 1N4001 1 Resistor de 560Ω

1 Capacitor de 10 µF /25v

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Introducción El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado (Y) representa el voltaje, mientras que el eje horizontal denominado (X) representa el tiempo.

La función principal de un osciloscopio es para

• Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal.

• Determinar indirectamente la frecuencia de una señal.

• Determinar qué parte de la señal es DC y cuál AC.

• Localizar averías en un circuito.

• Medir la fase entre dos señales.

• Determinar qué parte de la señal es ruido y cómo varía éste en el tiempo.

Osciloscopio El osciloscopio es uno de los instrumentos de medición más versátiles que existen, ya que podemos visualizar un gran número de fenómenos. Provisto de un transductor adecuado puede convertir una magnitud física en una señal eléctrica, y ser capaz de darnos el valor de una presión arterial, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones de un coche y, además de los parámetros eléctricos ya conocidos entre muchas funciones más.

Tipos de osciloscopios

Los equipos electrónicos se dividen en dos tipos: analógicos y digitales. Los primeros trabajan con variables continuas, mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Por ejemplo, un tocadiscos es un equipo analógico y un reproductor de discos compactos es un equipo digital.

Osciloscopios analógicos

Cuando conectamos la punta de medición en un circuito, la señal que analizamos es dirigida a la sección vertical. La señal será atenuada o amplificada, según sea el caso, para que con esto excite las bobinas de deflexión vertical que son las encargadas de desviar el haz de electrones, que surge en el cátodo e impacta en la capa fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical. Si el haz luminoso se desplaza hacia arriba indica que la tensión aplicada en ese instante es positiva con respecto al punto de referencia (GND) o si el movimiento del haz es hacia la parte baja de la pantalla quiere decir que nuestra medición es negativa.

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La señal también es procesada en la sección de disparo para que de esta forma inicie el barrido horizontal, que es el encargado de mover el haz de electrones desde la parte izquierda de la pantalla a la parte derecha en un determinado tiempo. El trazo se consigue aplicando la parte ascendente de un diente de sierra a las placas de deflexión horizontal y es regulable con la base de tiempo. El retrasado se realiza de forma mucho más rápida con la parte descendente del mismo diente de sierra. De esta forma, la acción combinada del trazado horizontal y de la deflexión vertical traza la gráfica de la señal en la pantalla. La sección de disparo es necesaria para estabilizar las señales repetitivas (se asegura que el trazado comience en el mismo punto de la señal repetitiva).

Figura no.1 Diagrama a bloques del osciloscopio analógico.

Los controles y ajustes básicos que debemos tener identificados plenamente son

• Para la atenuación o amplificación de nuestra señal utilizaremos el mando VOLTS/DIV, que nos sirve para ajustar la amplitud de la señal antes de que sea aplicada a las placas de deflexión vertical. Es conveniente que ajustemos la señal de tal forma que ocupe una parte importante de la pantalla, sin llegar a sobrepasar los límites.

• La base de tiempo se modifica utilizando el mando SEC/DIV, el cual nos sirve para ajustar lo que gráficamente representa el tiempo, que es una división horizontal de la pantalla. Para señales repetitivas es conveniente que en la pantalla se puedan observar aproximadamente un par de ciclos.

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• El disparo de la señal lo controlamos utilizando los mandos de nivel de disparo, verificando el tipo de disparo para estabilizar lo mejor posible las señales repetitivas.

• Y en la mayoría de los equipos, el control de enfoque y la intensidad de luz (en nuestro caso no es necesario).

Figura no. 2. Osciloscopio digital.

Desarrollo

Experimento 1

a) Con la asesoría del profesor, identifica y asimila el funcionamiento de los siguientes elementos en un osciloscopio:

1. Control de encendido. 2. Controles de ajuste y amplitud vertical. 3. Control de ajuste y base de tiempo horizontal. 4. Control de nivel de disparo. 5. Conector para sonda canal 1 y canal 2. 6. Punto de prueba para calibración. 7. Conmutador de atenuación en la sonda.

b) Dibuja el osciloscopio e identifica los controles.

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Experimento 2

a) Con la asesoría del profesor: 1. Calibra el osciloscopio y comenta los pasos a seguir. _____________________________________________________________________

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2. Dibuja el tipo de señal que se observa en el osciloscopio al momento de su

calibración. 3. Realiza una medición de una señal alterna utilizando un transformador reductor,

anotando los valores de amplitud y frecuencia obtenidos del oscilograma. Dibuja lo observado.

Figura no. 3.

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*Las mediciones se tienen que tomar directamente del oscilograma que aparece en la carátula del osciloscopio.

a) De lo observado en la medición anterior, di cuál es el valor del voltaje pico a

pico de la señal. vpp =________________.

b) Indica cuál es el valor para el voltaje rms.

vrms =____________. c) Calcula la frecuencia de la señal. ________________.

Experimento 3 1. Arma el diagrama de la figura 4 y comprueba en la práctica el efecto de defasamiento

de la señal de entrada con respecto a la de salida. Figura no. 4

a) Mide de la señal del canal 1: Vpp =____________.

Vrms =____________. F =__________Hz.

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b) Mide de la señal del canal 2: Vpp =____________. Vrms =____________. F =__________Hz. c) Observa el defasamiento entre la señal del canal 1 y 2: ______________ d) Del circuito anterior dibuja los oscilogramas y expresa tus conclusiones.

Experimento 4 a) Arma el diagrama de la figura no. 5 y comprueba la función de rectificación que

realiza el diodo.

Figura no. 5 b) Mide de la señal del canal 1: Vpp =____________.

Vrms =____________. F =__________Hz. c) Mide de la señal del canal 2: Vcd =____________.

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d) Del circuito anterior dibuja los oscilogramas y expresa sus observaciones.

Cálculos y gráficas Observaciones

Conclusiones

Recursos bibliográficos Wolf, Stanley, Guía para mediciones electrónicas y prácticas de laboratorio, México, Prentice-Hall. Cooper, William David, Instrumentación electrónica y mediciones, México, Prentice-Hall. Manual del osciloscopio.