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—Resumen—Se lleva a cabo la medición del valor eficaz

(RMS) y el valor medio de 6 señales distintas con el osciloscopio,

un multímetro digital RMS y un true RMS, las cuales son

producidas con el generador de señales, dichas mediciones

permitirán hacer una comparación entre los valores arrojados

por el multímetro RMS y el true RMS, además de observar los

cambios en dichos valores al añadir un nivel DC a la señal. Se varía la frecuencia de una de estas señales midiendo su valor

eficaz y su valor medio en 10 valores distintos que varían entre

10Hz y 1MHz para así comprobar si las mediciones de los

multímetros son independientes de la frecuencia de la señal y

establecer un rango óptimo de operación de los mismos. Se

generan dos señales cuadradas con distintos ciclos útiles y se

mide el valor medio de ambas. Por último se realiza el montaje de tres circuitos distintos con el

fin de medir la impedancia de salida del generador de señales, la

impedancia de entrada de un circuito y la impedancia de entrada

de un osciloscopio, los cuales funcionaran como divisores de

tensión y nos darán dichos valores a través del uso de un

potenciómetro.

Palabras Clave—Valor eficaz, Valor medio, Ciclo útil de una

señal, Impedancia de entrada, Impedancia de salida. —Abstract— Is carried out measuring the RMS and the mean

value of 6 different signals with the oscilloscope, RMS and true

RMS digital multimeter, which are produced with the signal

generator, such measurements allow a comparison between the

values returned by the RMS and true RMS multimeter, in

addition to observing changes in those values by adding a DC

level. Frequency of these signals is varied measuring its effective

and mean value in 10 different values ranging from 10Hz to

1MHz so check if multimeters measurements are independent of

the signal frequency and establish an optimal range operation

thereof. Two square wave signals are generated with different

useful cycles and its mean values are measured. Finally the

assembly of three different circuits is carried out in order to

measure the output impedance of the signal generator, the input

impedance of a circuit and the input impedance of the

oscilloscope, which will function as voltage dividers and will give

us these values through the use of a potentiometer. Key Words—Effective value, Mean value, Useful cycle, Input

impedance, Output impedance.

I. INTRODUCCIÓN

Los elementos de generación y medición de señales son de los mas importantes en la electrónica en

general debido al papel que estos juegan en la verificación del correcto funcionamiento de los circuitos eléctricos y electrónicos. Uno de los objetivos de la práctica es comprobar el funcionamiento no ideal de dichos elementos y su limitación a las variables físicas. Acontinuación se expondrán los valores obtenidos al realizar mediciones a una serie de señales y se evidenciará la diferencia en la presición de un multímetro RMS y un true RMS y las limitiaciones que estos presentan a altas frecuencias. Con base en las mediciones se observará que la impedancia de salida de un generador de señales es baja y la impedancia de entrada de un osciloscopio es alta, esto con el fin de que dichos elementos generen perdidas de potencia mínimas en el circuito.

II. MATERIALES USADOS

En la Tabla I. se encuentran listados los materiales e instrumentos usados en la práctica.

TABLA I MATERIALES E INSTRUMENTOS NECESARIOS

Cantidad Descripción

1 Osciloscopio de 2 canales

1 Generador de señales

1 Multímetro digital RMS

1 Multímetro digital True RMS

3 Sondas

3 Resistencias de

3 Potenciometros

III. MARCO TEÓRICO

A. Valor eficaz

El valor efectivo de una corriente es una medida de su efectividad al transmitir potencia a un resistor de carga. El concepto de un valor efectivo viene desde

Manejo de Equipos

Cabrera Ojeda Daniel, Molano Andrés Camilo, López Pinzón Brayan Arvey

{ ancmolanome , dcabrerao ,balopezp, }@unal.edu.co Universidad Nacional de Colombia

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un deseo de contar con una corriente (o voltaje) sinodal [1]. El objetivo es encontrar una corriente eficaz de corriente continua que transmita la misma potencia promedio al resistor como la debería transmitir una fuente variable de manera periódica y está dada por la siguiente ecuación:

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Donde T es el periodo de la señal. Esta expresión es totalmente validad para cualquier forma de onda, ya sea sinusoidal o no. En el caso de la señal senoidal tenemos que:

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Para una señal triangular, el valor eficaz es:

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Por su parte, el valore eficaz de una señal cuadrada es:

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���� Para los valores de tensión RMS, se tiene algo parecido: En la señal senoidal, se tiene que:

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Si se tiene una señal trianular, su valor es:

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Por su parte, la señal cuadrada tiene un valor de:

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B. Osciloscopio

Es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Este 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 [2]. Las señales que nos muestra la pantalla del osciloscopio se ven como en la Imagen 1.

Imagen 1. Pantalla del osciloscopio mostrando una señal.

C. Multímetro

Un multímetro es un dispositivo electrónico que se usa para medir circuitos eléctricos para ver si funcionan adecuadamente. Los multímetros están equipados con un control para probar el voltaje, los amperios de salida y los ohmios, los que miden la resistencia actual. Dos sondas conectadas al multímetro se adhieren a los terminales positivo y negativo en el circuito. Las medidas se muestran en un dial o lectura digital, dependiendo del modelo del multímetro [3]. En la Imagen 2 se muestra un multímetro digital típico en el mercado.

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Imagen 2. Foto de un multímetro digital [4] D. Generador de señales

Un Generador de Funciones es un aparato electrónico que produce ondas senoidales, cuadradas y triangulares, además de crear señales TTL. Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibración de sistemas de audio, ultrasónicos y servo. Algunos generadores cuentan con una función de barrido la cual puede ser controlada tanto internamente como externamente con un nivel de DC. El ciclo de máquina, nivel de offset en DC, rango de barrido y la amplitud y ancho del barrido pueden ser controlados por el usuario [5]. En la Imagen 3 se pueden ver algunos de los más comunes generadores de señales existentes en el mercado.

Imagen 3. Foto de algunos generadores de señales comunes

[6]

E. Ciclo útil de una señal

El ciclo de vida útil de una señal, es la relación entre el valor promedio del pulso de un ciclo con respecto al valor pico del pulso, ya que el valor promedio y el valor pico se relacionan en forma inversa a sus tiempos de duración, entonces el ciclo de trabajo se define en términos del ancho del pulso y el periodo o tiempo de repetición del pulso, se puede definir mediante la siguiente expresión:

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�

�

�

Donde D es el ciclo de trabajo, τ es la duración del valor pico y T es el periodo de la función. [7] F. Valor medio

El valor promedio de tensión y de corriente se puede determinar como el promedio de todos los valores instantáneos en un semiciclo de la forma de onda. Se denota por las letras Vprom si es la tension o Iprom si es la corriente. El voltaje medio de una señal se calcula de la misma forma que se calcula el valor medio de una función.

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En el caso particular de las señales senoidales, cuadradas y triangulares el valor medio resulta ser el nivel DC de la señal. [8]

IV. RESULTADOS

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V. ANÁLISIS DE RESULTADOS.

VI. CONCLUSIONES

Es muy importante investigar el funcionamiento de los instrumentos antes de ser utilizados en el laboratorio, para así conocer sus características y trabajar con las condiciones adecuadas en cada análisis.

Cuando la frecuencia de las ondas es muy baja o muy alta, los instrumentos como el multímetro, presentan fallas en sus lecturas, por lo cual siempre se tiene un intervalo de confianza que puede ir de 10 Hz hasta 1kHz, dependiendo de los instrumentos de medición que se utilicen.

Al medir el valor RMS de una señal los multímetros no tienen en cuenta el nivel DC.

La impedancia de salida de un generador de señales, y en general de una fuente de energía, es baja, esto con el fin de evitar pérdidas de potencia.

La impedancia de entrada de un osciloscopio, y en general de un instrumento de medición, debe ser muy alta para disminuir la alteración que este genera en el circuito a medir.

VII. REFERENCIAS

VIII. REFERENCIAS IMÁGENES

Autores:

Daniel Cabrera Ojeda Estudiante Ingeniería Electrónica Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá 2014 Andrés Camilo Molano Mendieta Estudiante Ingeniería Electrónica Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá 2014 Brayan A. López P.

Estudiante Ingeniería Eléctrica Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá 2014