Fisica III - Osciloscopio

Osciloscopio Laboratorio de física III

OSCILOSCOPIO

I .OBJETIVOS: • Identificar los controles y calibrar el osciloscopio. • Utilizar el osciloscopio para medir: voltajes, tiempos y frecuencias. II .FUNDAMETO TEÓRICO: El osciloscopio es un instrumento de medida muy útil en un laboratorio. No sólo permite medir el valor de una cierta magnitud, sino que también permite visualizar cómo varía con el tiempo. El osciloscopio puede medir fácilmente tiempos de variación desde 1 hasta 10-9 s. Es esencialmente un medidor de tensiones y muestra cómo varía la tensión con el tiempo. Ciertas magnitudes como corriente eléctrica, intensidad luminosa, temperatura, presión de una onda sonora, etc., pueden convertirse en tensiones por medio de transductores y ser medidas con el osciloscopio. Este aparato es usualmente de elevada impedancia, por lo que producirá muy poca perturbación al intercalarlo en el circuito de medida. La parte principal de un osciloscopio la constituye el tubo de rayos catódicos, el cual se compone de tres estructuras fundamentales encerradas en tubo de vidrio y con un vacío elevado.

• Cañón de electrones: que emite, acelera y focaliza los electrones. • Sistema de desviación de los electrones. • Indicador de las desviaciones del haz de electrones.

(Esquema del tubo de rayos catódicos)

Facultad Ingeniería Química y Textil UNI

1


III .DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO:

El osciloscopio es un instrumento de medida que permite visualizar la evolución en el tiempo de una determinada señal. El panel frontal de un osciloscopio se divide en cuatro partes según se muestra en la Figura. Estas partes son:

• Pantalla • Vertical • Horizontal • Disparo


2


IV .PROCEDIMIENTOS:

A. RECONCIMIENTO Y CALIBRACION. • Observar el osciloscopio e identificar sus controles. • Poner en operación el osciloscopio usando el interruptor (POWER). se encenderá una luz roja, que indicara el encendido del instrumento; usando los controles (INTENSITY) y (FOCUS) logre que el punto o la línea en la pantalla del osciloscopio tenga una intensidad y un ancho adecuado a su vista.

HORIZONTAL VERTICAL • Observe que la señal en el osciloscopio puede ser línea o punto dependiendo de la posición del interruptor (X-Y). Línea en la posición “afuera” y punto en la posición “adentro”. • Sin conectar ningún potencial externo, coloque los canales tantos de las “X” (CHA) como de las “Y” (CHB) ambos en posición GND. Mantenga el interruptor (X-Y) en posición “adelante”. Con el control (VERT MODE) colocar en posición CHA (canal 1) use los controles de posiciones, que esta en la parte de la esquina superior derecha del instrumento y el control de posición respectivo del (CHA - X); para colocar el punto luminoso en el centro de la pantalla del osciloscopio. Repitiendo el mismo procedimiento usado en el (CHA - X), lo empleamos para el (CHA - Y) centrando el punto luminoso.


3


B. MEDIDAS DE VOLTAJE DC (De una Pila) • Coloque los controles del (CHA – X) y (CHB – Y) en la posición DC. Mantenga el interruptor (X-Y) en posición “adentro”. Conecte una fuente de voltaje constante (una pila por ejemplo) a la conexión del (CHA – X) manteniendo el control (VERT MODE) en posición CHA y el control (SOURCE) en CHB observe la desviación vertical del punto luminoso. Use las diferentes escalas dadas por el selector (VOLTS/DIV) del (CHA – X) y decida cuál es la más conveniente para medir el voltaje de la fuente. (el lado vertical de cada cuadrado de la pantalla medirá lo que UD. decida registrar en el selector VOLTS/DIV). • Repita el anterior paso con el voltaje constante conectado ahora en el (CHB – Y), el control (VERT MODE) en la posición CHB y el control (SOURCE) en el CHA. Use ahora las escalas dadas por el selector (VOLTS/DIV) del (CHB – Y). • Use la fuente de voltaje constante con varias salidas y mida el voltaje de cada salida con el osciloscopio. Compare con los resultados obtenidos usando el multímetro digital. C. MEDIDA DE VOLTAJES AC: AMPLITUD, VOLTAJE PICO-PICO (VPP),

PERIODO Y FRECUENCIA.

• Coloque el interruptor (X-Y) en la posición “afuera”. • Conecte el transformador de 6v a la conexión del (CHA – X) y el interruptor (VERT MODE) en CHA. Encuentre la mejor escala de voltios por división del selector (VOLTS/DIV) del (CHA – X) y la de tiempo por división del selector (TIME/DIV) para ver completamente un periodo del voltaje senoidal. Use el control (HOLD OFF) para estabilizar el grafico en la pantalla del osciloscopio. OBS: El numero de divisiones verticales multiplicado por el valor indicado en el

selector VOLTS/DIV) del (CHA – X) nos da la medida en voltios tanto de la amplitud como el voltaje pico-pico (VPP). El número de divisiones horizontales por el valor indicado por el selector (TIME/DIV) nos da el periodo del voltaje alterno del transformador. Esto es cierto solo si el control (VARIABLE) está en posición totalmente rotado en sentido horario.

• Repita las medidas hechas en los dos pasos anteriores ahora con el transformador conectado en el (CHB – Y).


4


• Compare los valores de amplitud y voltaje pico-pico con el voltaje eficaz medido por el multimetro. La relación es: (V es como la amplitud de la onda senoidal).

2VVef =

• Para el calculo de la frecuencia mediremos el tiempo que emplea una onda senoidal en repetirse de ahí se calculara la frecuencia ya que es la inversa del periodo.

Tf 1=


5


D. GENERADOR DE FUNCION • Conecte el “GENERADOR DE FUNCION” a la conexión del (CHB – Y) y genere un voltaje senoidal de 7 v de amplitud y 100 Hz. Compare el valor digital de frecuencia dado por el generador de función de onda con el periodo medido en el osciloscopio. • Produzca, con el generador de función, voltajes que dependen del tiempo en forma de onda cuadrada y en forma de diente de sierra. En cada caso relacione la frecuencia dad por el generador con el periodo medido con el osciloscopio. E. OSCILOSCOPIO COMO GRAFICADOR XY

Para que el osciloscopio funcione como graficador XY es necesario que el interruptor (X-Y) este en la posición “adentro”, el interruptor (SOURCE) en CHA, y el interruptor (VERT MODE) en CHB.

• Conecte la salida del transformador de 6 v simultáneamente al del (CHA – X) y a del (CHB – Y), con el interruptor (X-Y) en posición “afuera” observe como se ve el voltaje senoidal en cada canal. Con ayuda de los controles de posición de cada canal, trate de ubicar las señales del canal 1 y canal 2 en diferentes alturas de la pantalla del osciloscopio. Colocando el control (VERT MODE) en posición DUAL observara voltajes al mismo tiempo. • Ponga el interruptor (X-Y) en posición “adentro” el control (VERT MODE) en CHB y el (SOURCE) en CHA, observe el grafico XY.

III. RESULTADOS MINIMOS

1. Tenemos la siguiente tabla:

FUENTE VOLTAJE medido con el

OSCILOSCOPIO

VOLTAJE medido con el

MULTIMETRO

VOLTAJE NOMINAL

PILA 1,6v 1,579v 1,5v TRANSFORMADOR 5,9375v 6,07v 6v


6


2. ¿Es realmente constante el voltaje de cada salida dado por estas fuentes? Para la pila si es constante ya que se aprecia en la grafica XY una recta horizontal paralela al eje X, la cual es una función constante de voltaje vs tiempo. Mientras en el caso del transformador no, ya que la grafica XY es senoidal lo cual revela que el voltaje es alterno, debido a la función periodica. 3. ¿Cuál es el periodo del voltaje alterno dado por el transformador de 6 voltios? Diga el numero de divisiones cundo el control 28 esta en posición 1ms/division, 2ms/division, 5ms/division. ¿Cuál es la frecuencia del voltaje alterno dado por el transformador? ¿Cuál es la amplitud del voltaje? ¿Cuál es el voltaje pico-pico? Para hallar la amplitud del voltaje se utiliza el selector 13 del osciloscopio para graduar la escala, la cual lo pusimos en 2 volts/div notando 4 divisiones más la 1/5parte de una division, por lo tanto la amplitud del voltaje es V = 8,4v. El voltaje pico-pico


7


V .OBSERVACIONES Y SUGERENCIAS: • Al verificar el cuadro de la pregunta N° 1, nos podemos dar cuenta que los resultados obtenidos por el osciloscopio y el multímetro son similares, y que estos a su vez difieren con el VN (voltaje normal), esta diferencia va incrementando a medida que el VN es mayor podemos observar también que la precisión de las diferentes salidas de la fuente no es de la mejor, ni 100% confiable ya que sabemos que su fabricación es algo precaria. • Siempre que sea posible y de manera especial cuando se opere con señales débiles, es aconsejable tomar precaución de conectar el chasis del osciloscopio a una buena toma de tierra en evitación de que las interferencias parásitas del sector puedan perjudicar la observación de esta forma se eliminará demás cualquier ligero cosquilleo que pueda notarse al tocar la envoltura metálica del osciloscopio si en su circuito existen condensadores de filtro de entrada de red. • Al observar la tabla de datos de la pregunta 3, pudimos notar que los resultados del CHA y el CHB fueron iguales. Que el Vef que hallamos mediante los datos obtenidos del osciloscopio 6.36, al ser comparado con el resultado de medir con el multímetro 6.53, casi no varío, ya que el margen de error fue de 2.6%, siendo este muy bajo. VI .CONCLUSIONES: • Si en lugar de colocar un potencial constante entre las placas H se conecta un potencial que varía lineal y periódicamente con el tiempo (ver figura 3), entonces se tendrá en la pantalla fluorescente un punto luminoso cuya posición varía también linealmente con el tiempo a lo largo del eje X. Puesto que x es proporcional al tiempo s puede establecer una correspondencia entre la longitud de un cuadradito en la pantalla del osciloscopio y el tiempo que demora el punto luminoso en recorrer dicha longitud, es decir, la longitud a lo largo del eje X puede representar una escala de tiempo. (x proporcional a V y V proporcional a t, entonces x es proporcional a t). • Podemos concluir de los resultados que el multímetro como indicador de voltaje tiene mayor precisión que el osciloscopio. • Las figuras en XY que se generan al conectar el generador de función con el transformador varían de acuerdo a las frecuencias. • Las frecuencias dadas por el osciloscopio y el generador de función concuerdan. • Al conectar el transformador de 6V a cualquiera de las salidas del osciloscopio, la imagen proyectada en la pantalla es una función senoidal, debido a que hay un movimiento rectilíneo uniforme en el eje X y un movimiento armónico simple en el eje


8


Y, entonces podemos afirmar que la función en la pantalla es un gráfico Potencial vs Tiempo y gracias a este gráfico se pueden medir amplitudes, periodos, frecuencias, etc. VIII .APLICACIONES:

• Un osciloscopio es el instrumento de medida que muestra la evolución de señales temporales en una pantalla. Cuya parte fundamental es el tubo de rayos catódicos. • La utilidad del tubo de rayos catódicos estriba en que, si las tensiones entre placas son variables, lo son asimismo las desviaciones en la pantalla, haciendo adecuada su aplicación para visualizar una señal. • Las placas de un tubo de rayos catódicos están recubierta de óxido de bario y estroncio, que es una sustancia termoemisora de electrones • El osciloscopio pude utilizarse como un voltímetro.


9

Fisica III - Osciloscopio

Documents

Transcript of Fisica III - Osciloscopio