Informe 2 dispo

U.N.M.S.M

FAC. DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

APELLIDOS Y NOMBRES MATRICULA

Junco Rentera, Victor Juan

Mucha Espíritu, David

Velita Espinoza, Erick Leonardo

Villagaray Villagaray, Piero

14190126

14190240

14190148

14190268

CURSO TEMALAB. DISPOSITIVOS

ELECTRÓNICOSInstrumentación de corriente

alterna

INFORME FECHA NOTAFinal REALIZACION ENTREGA

NUMERO15 de Abril 22 de abril

2

GRUPO PROFESOR

“3” (Miércoles 10-12 pm ) Ing. Luis Paretto

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELÉCTRICA Y TELECOMUNICACIONES

Laboratorio de Dispositivos Electrónicos

I. TEMA: “Instrumentación de corriente alterna”.

II. OBJETIVOS:

Aprender y conocer el manejo de los diferentes controles que posee el osciloscopio.

Aprender a realizar la medida de los parámetros electrónicos que puede brindar un osciloscopio.

III. INTRODUCCIÓN TEÓRICA:

TUBO DE RAYOS CATODICOS:

El tubo de rayos

catódicos (CRT, del

inglés Cathode Ray

Tube) es una

tecnología que permite

visualizar

imágenes

mediante un haz

de rayos

catódicos constante dirigido contra una pantalla de vidrio recubierta de fósforo y plomo. El fósforo

permite reproducir la imagen proveniente del haz de rayos catódicos, mientras que el plomo

bloquea los rayos X para proteger al usuario de sus radiaciones. Fue desarrollado por William

Crookes en 1875. Se emplea principalmente en monitores, televisores y osciloscopios, aunque en

la actualidad se está sustituyendo paulatinamente por tecnologías cromoplasma, LCD, LED o DLP.

EXPERIMENTO 2

http://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_cat%C3%B3dicos



http://es.wikipedia.org/wiki/Procesado_digital_de_luz

http://es.wikipedia.org/wiki/LED

http://es.wikipedia.org/wiki/LCD

http://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(monitor)

http://es.wikipedia.org/wiki/Osciloscopio

http://es.wikipedia.org/wiki/Televisor

http://es.wikipedia.org/wiki/Monitor_de_computadora

http://es.wikipedia.org/wiki/1875

http://es.wikipedia.org/wiki/William_Crookes


http://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_X

http://es.wikipedia.org/wiki/Plomo

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3sforo_(sustancia_fluorescente)



Espectro de los fósforos azules, verdes y rojos en un

tubo de rayos catódicos estándar

ORÍGENES DEL TUBO DE RAYOS CATÓDICOS:

El tubo de rayos catódicos, o CRT, fue inventado en 1897 por Carl Ferdinand Braun, un científico

alemán, pero no se utilizó hasta la creación de los primeros televisores a finales de la década de

1940. El primer televisor fue creado el 26 de enero de 1926 por John Logie Baird. A pesar de que

los CRT que se utilizan en los monitores modernos tuvieron muchas modificaciones que les

permitieron mejorar la calidad de la imagen, siguen utilizando los mismos principios básicos.

La primera versión del tubo catódico fue un diodo de cátodo frío, en realidad una modificación del

tubo de Crookes con una capa de fósforo sobre el frontal. A este tubo se le llama a veces tubo

Braun. La primera versión que utilizaba un cátodo caliente fue desarrollada por J. B. Johnson y H.

W. Weinhart de la sociedad Western Electric.

OSCILOSCOPIO:

Un osciloscopio es un

instrumento de visualización

electrónico para la

representación gráfica de

señales eléctricas que

pueden variar en el tiempo.

Es muy usado en electrónica

de señal, frecuentemente

junto a un analizador de

espectro.

http://es.wikipedia.org/wiki/Analizador_de_espectro



http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_de_se%C3%B1al

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_de_se%C3%B1al

http://es.wikipedia.org/wiki/Western_Electric

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3sforo_(substancia_fluorescente)


http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todo_fr%C3%ADo

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo

http://es.wikipedia.org/wiki/Carl_Ferdinand_Braun

http://es.wikipedia.org/wiki/1897

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CRT_phosphors.png%00%E5%A1%B9%EF%92%81%E1%B4%BB%E4%A1%BF%E2%B2%AF%E5%B6%82%E8%97%84%E6%8C%A7%00%00%EA%AE%A5



Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que

normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La

imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje

THRASHER" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o

apagar algunos segmentos de la traza.

Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser

tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos

casos, en teoría.

OSCILOSCOPIO ANALÓGICO:

La tensión a medir se aplica a las placas de desviación vertical oscilante de un tubo de rayos

catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable)

mientras que a las placas de desviación horizontal se aplica una tensión en diente de sierra

(denominada así porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Esta

tensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse

dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la señal a

medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.

En la figura 1 del párrafo se puede ver una representación esquemática de un osciloscopio con

indicación de las etapas mínimas fundamentales. El funcionamiento es el siguiente:

En el tubo de rayos catódicos el rayo de electrones generado por el cátodo y acelerado por

el ánodo llega a la pantalla, recubierta interiormente de una capa fluorescente que se ilumina por

el impacto de los electrones.

Si se aplica una diferencia de potencial a cualquiera de las dos parejas de placas de desviación,

tiene lugar una desviación del haz de electrones debido al campo eléctrico creado por la tensión

aplicada. De este modo, la tensión en diente de sierra, que se aplica a las placas de desviación

horizontal, hace que el haz se mueva de izquierda a derecha y durante este tiempo, en ausencia de

señal en las placas de desviación vertical, dibuje una línea recta horizontal en la pantalla y luego

vuelva al punto de partida para iniciar un nuevo barrido. Este retorno no es percibido por el ojo

humano debido a la velocidad a que se realiza y a que, de forma adicional, durante el mismo se

produce un apagado (borrado) parcial o una desviación del rayo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_digital

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_anal%C3%B3gico



Si en estas condiciones se aplica a las placas de desviación vertical la señal a medir (a través del

amplificador de ganancia ajustable) el haz, además de moverse de izquierda a derecha, se moverá

hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de la polaridad de la señal, y con mayor o menor amplitud

dependiendo de la tensión aplicada.

Al estar los ejes de coordenadas divididos mediante marcas, es posible establecer una relación

entre estas divisiones y el período del diente de sierra en lo que se refiere al eje X y al voltaje en lo

referido al Y. Con ello a cada división horizontal corresponderá un tiempo concreto, del mismo

modo que a cada división vertical corresponderá una tensión concreta. De esta forma en caso de

señales periódicas se puede determinar tanto su período como su amplitud.

El margen de escalas típico, que varía de microvoltios a unos pocos voltios y de microsegundos a

varios segundos, hace que este instrumento sea muy versátil para el estudio de una gran variedad

de señales.

Figura 1

OSCILOSCOPIO DIGITAL:

En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran medida por los

osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder transferir las medidas a una

computadora personal o pantalla LCD.

En el osciloscopio digital la señal es previamente digitalizada por un conversor analógico digital. Al

depender la fiabilidad de la visualización de la calidad de este componente, esta debe ser cuidada

al máximo.

Las características y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos son aplicables a

los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Osciloscopio.png%00%E5%A1%B9%EF%92%81%E1%B4%BB%E4%A1%BF%E2%B2%AF%E5%B6%82%E8%97%84%E6%8C%A7%00%00%EA%AE%A5



anticipado (pre-triggering) para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización

del oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas realizadas en el

mismo punto de un circuito o elemento. Existen asimismo equipos que combinan etapas

analógicas y digitales.

La principal característica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la misma

determinara el ancho de banda máximo que puede medir el instrumento, viene expresada

generalmente en MS/s (millones de muestra por segundo).

La mayoría de los osciloscopios digitales en la actualidad están basados en control por FPGA (del

inglés Field Programmable Gate Array), el cual es el elemento controlador del conversor analógico

a digital de alta velocidad del aparato y demás circuitería interna, como memoria, buffers, entre

otros.

Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades al usuario imposibles de obtener con

circuitería analógica, como los siguientes:

Medida automática de valores de pico, máximos y mínimos de señal. Verdadero valor

eficaz.

Medida de flancos de la señal y otros intervalos.

Captura de transitorios.

Cálculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la señal. también sirve

para medir señales de tensión.

IV. MATERIALES Y EQUIPO A UTILIZAR:

Generador de señales:



Osciloscopio:

Resistores fijos: 1K, 2.2K

Multímetro:



Cables con conectores cocodrilo/banano:



V. PROCEDIMIENTO:

1. Manejo de los controles que posee el osciloscopio.

a. Conectar el osciloscopio a la línea. Luego proceda a su encendido.

b. Conectar la punta de prueba a uno de los canales y luego seleccionar ese canal en el osciloscopio.

c. Ajustar los controles de posición horizontal (X) y de posicionamiento vertical (Y) de tal modo que aparezca un haz horizontal en el centro de la pantalla.

d. Ajustar la intensidad y la focalización del haz horizontal en la pantalla.

e. Ajustar los controles de selección de barrido (tiempo/div) y de amplitud (voltios/div) de tal manera que se pueda visualizar la señal de calibración del osciloscopio.

2. Medición de parámetros eléctricos en un circuito por medio de un osciloscopio.

a. Conectar un generador de audio a la línea. Proceder a su encendido.

b. Seleccionar una señal sinuosidad, ajustando su amplitud a unos 10V pico a pico y con frecuencia de 500Hz.

c. Armar el siguiente circuito.

R1=1KΩ

R2=2.2KΩ

V=10volt

Punto: C=D



d. Conectar el punto común de la prueba del osciloscopio al punto C del circuito.

e. Conectar el canal Y seleccionado al punto B del circuito.

f. Medir la amplitud, periodo, frecuencia, forma de onda y fase en el osciloscopio.

3. Obtención de las figuras de Lissajous.

a. En el circuito anterior, proceder a conectar los bornes X e Y del osciloscopio como sigue:

En el punto común del osciloscopio en el punto B.

El canal Y del osciloscopio en el punto C.

El canal X del osciloscopio en el punto A.

b. Seleccionar la posición X-Y en el control de barrido para obtener una figura de lissajous.

c. Obtención de las figuras de lissajous con dos generadores de señales.

Ajustar la señal sinusoidal de un generador a 10v.pp y una frecuencia de 1KHz.

Ajustar la señal sinuosidad de otro generador a 10v.pp y una frecuencia de 2KHz.

Conectar el primer generador al canal X del osciloscopio.

Conectar el segundo generador al canal Y del osciloscopio.

Seleccionar la posición X-Y en el control de barrido para obtener una figura de Lissajous.

Variar las frecuencias de los generadores, tales que estén en las proporciones de: 2 a 3, 1 a 3, 2 a 5, 1 a 4; y ajustar los controles del osciloscopio para obtener las figuras de Lissajous respectivas.

VI. DATOS OBTENIDOS: INTERPRETACIÓN



Respuesta a la pregunta 2.c:

- Amplitud(A)=(N° de divisiones verticales)*(Rango en volts/div.) A=3*100v.pp=300v.pp.

- Periodo (T)=(N° de divisiones horizontales)*(Rango en tiempo/div.)T= (4)*(250) µs.=1000µs.

- Frecuencia(f)=(Inversa del periodo=1/T)f=1/T=1/1µs=1KHz.

- Forma de onda: Se determina por observación directa de la forma que presenta cada ciclo de la señal eléctrica.Para este caso la forma de la onda fue cuadrada.

- Fase:(Viene a ser la diferencia o desplazamiento que en el eje horizontal pueden tener dos señales eléctricas); por lo tanto en el experimento se tiene fase 0°.

Respuesta a la pregunta 2.d y 2.e:



- Amplitud(A)=(N°de divisiones verticales)*(Rango en volts/div.)A=6.8v.pp.

- Periodo (T)=(N°de divisiones horizontales)*(Rango en tiempo/div.)T=2ms.

- Frecuencia(f)=(Inversadel periodo.f=1/T)f=1/T=500Hz.

- Forma de onda: Se determina por observación directa de la forma que presenta cada ciclo de la señal eléctrica.Para este caso la forma de la honda fue sinoidal.

- Fase:(Viene a ser la diferencia o desplazamiento que en el eje horizontal pueden tener dos señales eléctricas)Por lo tanto en el experimento se tiene fase 0°.



Respuesta de la pregunta 3.a:

En CH1:

- Amplitud(A)=(N°de divisiones verticales)*(Rango en volts/div.) A=3v.pp.





En CH2:

- Amplitud(A)=(N°de divisiones verticales)*(Rango en volts/div.) A=6v.pp.







Respuesta en la pregunta 3.b:

- El eje dos varia verticalmente y el eje uno varia de modo horizontal.

Respuesta de la pregunta 3.c:



- Proporción de 2 a 3:



VII. CUESTIONARIO FINAL:

1. Hacer un gráfico de la señal de calibración del osciloscopio, indicando su amplitud, periodo, frecuencia y forma de onda.

- Amplitud(A)=(N° de divisiones verticales)*(Rango en volts/div.) A=3*1v.pp=3v.pp.

- Periodo (T)=(N° de divisiones horizontales)*(Rango en tiempo/div.)T= (2)*(250) µs.=500µs.

- Frecuencia(f)=(Inversa del periodo=1/T)f=1/T=1/500µs=200Hz.

- Forma de onda: onda cuadrada.



2. Explicar las diferencias que existen entre las posiciones DC y AC del interruptor de selección para cada uno de los canales.

El selector AC-GND-DC, es muy importante. Permite visualizar la señal que se mide según la necesidad.La mayoría de las señales (formas de onda) a medir (visualizar) tienen tanto un componente en corriente continua (CD), como un componente en corriente alterna (AC). En algunas ocasiones sólo se desea ver la componente AC en otras no.

Posición AC:

Esta posición permite ver sólo la componente de corriente alterna de la señal que se mide, eliminando la componente DC, si la tuviera.Para lograrlo hay en serie con el terminal de entrada de cada canal del osciloscopio un condensador (capacitor) de gran valor, bloqueando la componente DC. (Acordarse que un capacitor no permite el paso de la corriente directa)Esta posición permite ver, por ejemplo, el rizado de una fuente de tensión, eliminando la componente DC que ésta tiene a la salida.El inconveniente que existe con este tipo de medición es que cuando se hace a bajas frecuencias, deforma la forma de onda de la señal medida, debido a la carga y descarga del capacitor de bloqueo (el condensador de gran valor mencionado anteriormente).

Posición DC:

En esta posición la señal que se desea medir se presenta exactamente como es. (Una combinación de AC y DC).Hay que tener cuidado y tomar en cuenta que la componente DC de la señal (que se elimina en la medición AC), puede tener un valor grande y cause que la señal en la pantalla no se pueda ver. Para resolver el problema se establece la escala de medición vertical de forma adecuada.

Dados los conceptos de posición AC y DC, establecemos que:

a) La posición DC se usa para trabajar con corriente continua y la posición AC para la corriente alterna.

b) A diferencia de la posición AC la posición DC solo se puede trabajar con bajas frecuencias ya que la posición AC deforma la forma de onda de la señal medida, debido a la carga y descarga del capacitor de bloqueo.

c) Para trabajar con la posición AC se elimina la componente DC mientras que en la DC se presenta exactamente como es (Una combinación de AC y DC).



3. Dibujar en papel cuadriculado (o milimetrado) las señales del paso 2, indicando las posiciones de los selectores de amplitud (volts/div.) y de tiempo (mseg/div.).

Selector de amplitud Selector de tiempo



4. Dibujar las figuras de Lissajous obtenidas en el paso (3) del procedimiento, indicando los rangos de amplitud de cada canal.



5. Desarrolle sus conclusiones acerca del experimento.

El funcionamiento de unos osciloscopios es análogo al de un voltímetro, debido a que en él se pueden medir voltaje (voltaje pico y voltaje pico a pico).

Se puede verificar las formas de las figuras de Lissajous correspondientes a relaciones de frecuencias comunes.

Hemos verificado que la ley de Ohm sigue siendo aún válida en los circuitos con corriente alterna.

VIII. CONCLUSIONES:



Luego de haber realizado los diversos procedimientos tanto teórico como experimental puedo concluir y recomendar lo siguiente:

1.- El uso de los diversos equipos debe ser siempre acompañado de un guía.

2.- En los laboratorios señalados, las normas de seguridad no son las deseadas, por ello se debe trabajar con cuidado.

3.- Muchas de las máquinas no cuentan con conexión a tierra y los muebles en las que se encuentran no poseen aislantes, por ello nosotros los alumnos debemos realizar los trabajos que el profesor indique.

4.- Los laboratorios de electrónica y eléctrica, no cuentan con máquinas de última generación y tampoco están lo suficientemente equipadas, pero esto no es razón ni un impedimento para que se formen buenos ingenieros, para ello es necesario aprovechar al máximo los equipos con los que se cuenta.



IX. BIBLIOGRAFIA:

- http://www.unicrom.com

- http://es.wikipedia.org

- Guía para mediciones electrónicas y prácticas de laboratorio. Stanley Wolf y Richard Smith.

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