universidad don bosco facultad de estudios tecnológicos

UNIVERSIDAD DON BOSCO
FACULTAD DE ESTUDIOS TECNOLÓGICOS
COORDINACIÓN DE ELECTRÓNICA Y BIOMÉDICA
GUÍA DE LABORATORIO Nº 05
CICLO
01 2015
I.



II.
NOMBRE DE LA PRACTICA : El Osciloscopio y Circuito Básicos de Corriente Alterna
LUGAR DE EJECUCIÓN: Laboratorio de Fundamentos, Edificio 3
TIEMPO ESTIMADO: 3 Horas
ASIGNATURA: Electrónica Básica
DOCENTE(S): Tania Martínez/ Francisco Hernández/ Xochilt Urrutia
OBJETIVOS
Que el estudiante sea capaz de manipular y configurar el equipo de instrumentación para el
desarrollo de las prácticas.
Utilizar el osciloscopio para analizar la respuesta en corriente alterna de resistores, capacitores e
inductores.
Analizar las gráficas obtenidas con cada elemento pasivo estudiado e interpretar la fase y desfase
en cada dispositivo.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
¿Qué es un osciloscopio?
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.
Controles de un Osciloscopio
En la figura 1 se muestra el panel frontal de un osciloscopio HAMEG modelo HM203. A continuación
se describe la funcionalidad de cada uno de los botones e interruptores que lo componen.
Figura 1. Panel frontal de un osciloscopio HAMEG HM203.
1
Mando
1. POWER on/of (tecla y LED)
2. INTENS. (botón)
3. FOCUS (botón)
4. TR trimer (ajuste con destornillado)
5. X-Y (tecla)
6. X-POS (botón)
7. HOLD OFF (botón)
8. TRIG. (LED)
9. TV SEP. (conmutador)
10. TRIG. AC-DC-HF-LF-~(conmutador)
11. SLOPE + /- (tecla)
12. TIME/DIV. (conmutador giratorio de 18
posiciones)
13. Ajuste variable de la base de tiempos
(botón)
14. EXT. (botón)
15. TRIG. INP. (borne BNC)
16. AT/NORM. (tecla)
17. LEVEL (botón)
18. X-MAG.x10 (tecla)
19. CALIBRATOR 0.2V-2V (bornes de 4,9mm)
20. COMPONENT TESTER (tecla y borne
BNC)
21. Y-POS.I (botón)
22. INVERT (CH. I) (tecla)
23. CH. I (borne BNC)
24. Masa (borne 4mm)
25. DC-AC-GD (conmutador)
Función
Interruptor de encendido y apagado del equipo. El
LED indica que el aparato está funcionando.
Ajusta la luminosidad del haz en la pantalla
Ajusta el enfoque del haz en la pantalla
Trace Rotation (rotación del haz). Compensación del
magnetismo terrestre. Ajuste horizontal del haz.
Funcion XY. Tecla X-Y pulsada: desconecta el disparo
interno. Deflexión externa horizontal por entrada
CH II.
Ajuste de la posición horizontal del haz que se
visualiza en pantalla.
Ampliación del tiempo holdoff entre los periodos de
disparo. Posición normal=perilla girada totalmente
a la izquierda.
Se ilumina cuando se dispara la base de tiempos.
Conmutador para el separador activo.
TV Sync. OFF= disparo=normal
TV: H = disparo para línea
TV: V = disparo para imagen
Elección del acoplamiento del disparo:
AC: 10Hz – 40MHz
DC: 0 – 40MHz
HF: 1,5kHz – 40MHZ
LF: 0 – 1kHz
~ : disparo con frecuencia de red
La presentación de la señal se inicia con un flanco
ascendente (tecla sin pulsar) o descendente (tecla
pulsada).
Fija los coeficientes de tiempo (velocidad del
barrido) de la base de tiempos de 0.5μs/div –
0.2s/div.
Ajuste fino de la base de tiempos. Aumenta la
velocidad de barrido por el factor 2,5. Para medidas
de tiempo colocar al máximo izquierdo.
Disparo por señal externa. Entrada por borne TRIG.
INP.
Entrada para señal externa de disparo, para ello,
tecla EXT pulsada.
Disparo automático (sin pulsar) o disparo normal
(tecla pulsada).
Ajuste del punto de disparo con tecla AT/NORM
pulsada.
Expansión del eje X por el factor 10.
Salidas del calibrador 0,2Vpp y 2Vpp.
Con la tecla pulsada, el aparato trabaja como
comprobador de componentes. El componente se
conecta al borne de test y a un borne de masa.
Ajuste de la posición vertical del haz para el canal
1.
Inversión del canal 1.
Entrada de la señal- Canal 1. Impedancia de
entrada 1MΩ||30pF
Borne individual de masa.
Conmutador del acoplamiento de la señal de
entrada del canal 1.
DC=acoplamiento directo
AC=acoplamiento a través de un condensador
GD=entrada del osciloscopio en corto-circuito,
2
26. VOLTS/DIV (conmutador giratorio de 12
posiciones)
27. VAR. GAIN Ajuste de la amplitud Y
28. CH I/II-TRIG. I/II (tecla)
29. DUAL (tecla)-----------|
CHOP.
30. ADD (tecla)------------|
31. VOLTS/DIV (conmutador giratorio de 12
posiciones)
32. VAR. GAIN Ajuste de amplitud Y
33. DC-AC-GD (conmutador)
34. Masa
35. CH. II (borne BNC)
36. INVERT (CH II)
37. Y-POS.II
señal de entrada abierta.
Atenuador de entrada calibrado. Fija el factor de
amplificación Y en secuencia 1-2-5 e indica el factor
de cálculo (V/div., mV/div.)
Ajuste fino de la amplitud Y (Canal 1). Multiplica la
amplificación por el factor máx. de 2,5 (posición
tope derecha). Para medidas de amplitud deberá
estar en posición CAL. (pos. tope izquierda).
Funcionamiento monocanal (tecla DUAL sin pulsar).
Tecla sin pulsar: presentación de canal I.
Tecla pulsada: presentación de canal II.
Al mismo tiempo conmutación del disparo interno.
Determina el modo de funcionamiento MONOCANAL
(tecla sin pulsar) o BICANAL (tecla pulsada).
DUAL y ADD pulsadas: dos canales con
conmutación chopper.
Sólo ADD: suma (I+II), ADD e INVERT (CH.I):
diferencia (-I+II). Sin DUAL: conmutación de canales
alterna.
Atenuador de entrada calibrado. Fija el factor de
amplificación Y en secuencia 1-2-5 e indica el factor
de cálculo (V/div., mV/div.)
Ajuste fino de la amplitud Y (Canal 1). Multiplica la
amplificación por el factor máx. de 2,5 (posición
tope derecha). Para medidas de amplitud deberá
estar en posición CAL. (pos. tope izquierda).
Conmutador del acoplamiento de la señal de
entrada del canal 1.
DC=acoplamiento directo
AC=acoplamiento a través de un condensador
Borne individual de masa.
Entrada de la señal-Canal II.
Impedancia de entrada 1MΩ||30pF
Con la tecla pulsada se invierte la polaridad del
canal 2.
Ajuste de la posición vertical del haz para canal 2.
Desactivado en función XY.
Tabla 1. Descripción breve de cada uno de los botones que conforman el panel frontal del osciloscopio.
Pantalla del Osciloscopio
El osciloscopio es un aparato que nos ayuda a analizar una señal continua o discreta en el dominio
del tiempo, por lo tanto, existen algunos parámetros que podemos analizar, tales como: amplitud
pico, amplitud pico a pico, periodo y fase. Para determinar otros parámetros tales como frecuencia,
se realiza de forma indirecta, pues el osciloscopio no proporciona ese valor de forma directa.
Amplitud y Periodo de una Señal
La amplitud de una señal se determina midiendo su valor máximo y su valor mínimo. En tal caso se
dice un valor pico a pico, pues dicho valor se toma a partir de valor máximos y mínimos de la señal.
En el osciloscopio la amplitud se mide en el eje Y (eje vertical) y el periodo en el eje X (eje
horizontal). (Figura 2).
3
Figura 2. Medición de la amplitud y el periodo en un osciloscopio.
Las perillas VOLT/DIV y TIME/DIV determinan la escala que tiene cada división en la pantalla del
osciloscopio. Refiriéndonos a la figura 3, supongamos que el VOLT/DIV está ubicado en 0.2V y el
TIME/DIV está ubicado en 5ms, entonces tenemos que:
AMPLITUD = (# de cuadros que abarca la señal en eje Y) x (escala VOLT/DIV)
AMPLITUD = (6.4)x(0.2V) = 1.28Vpp
PERIODO = (# de cuadros que abarca un ciclo de la señal en eje X) x (escala TIME/DIV)
PERIODO = (2)x(5ms) = 10ms
FRECUENCIA = T
-1
= (10ms)-1 = 100Hz
Figura 3. Señal analizada en el dominio del tiempo con el osciloscopio.
III.
MATERIALES Y EQUIPO
Nº
1
2
3
4
Tarjeta EB-103 marca DEGEM
Osciloscopio de doble trazo
Par de puntas de Osciloscopio
Generador de Funciones
IV.
Requerimientos
Cantidad
1
1
1
1
PROCEDIMIENTO
PARTE I. CALIBRACIÓN.
1. Ubique el control de encendido del osciloscopio y presiónelo.
2. Verificar que los tres botones de calibración (controles con la parte superior roja y con un
triángulo blanco dibujado) se encuentren totalmente girados en el sentido de las agujas del reloj.
4
3. Verifique que los tres botones CHI/II, DUAL y ADD estén en la posición sin presionar. Si acaso
alguno está presionado, simplemente presiónelo otra vez para que regrese a la posición normal.
Cuando CHI/II no está presionado se visualiza la señal del canal 1.
4. Ubique el selector de TIME/DIV en el valor de 50 ms/div.
5. Ubique el selector de VOLT/DIV del canal 1 (el de la izquierda) en la escala de 1V/div.
6. Ubique los controles que se identifican con CH.I (Control del canal 1), verifique que el pulsador
GND(GD) (tierra) esté presionado, por el momento no importa cómo este el otro pulsador. Se
coloca en tierra la entrada con el objetivo de colocar una entrada permanente de cero voltios,
para colocar en la pantalla la referencia de dicho punto (0 voltios).
7. Mueva el control Y POS I y ubique la línea horizontal justamente en la línea central de la pantalla.
Si no aparece la línea en la pantalla llame a su instructor.
8. Ubique el control X POS y muévalo para verificar su funcionamiento. Deje bien colocada la línea
en la pantalla.
9. Ubique el control de INTENSIDAD (INTENS). Mueva el control de intensidad para comprobar su
funcionamiento, Deje la intensidad de la pantalla en un punto moderado.
10. Ubique el control de enfoque (FOCUS). Muévalo para comprobar su funcionamiento y deje bien
enfocada la señal.
11. Localice el selector TV SEP y asegúrese que esté en OFF, éste control solamente se utiliza para
observar señales de sincronismo de vídeo.
12. Conecte la punta del osciloscopio a la entrada del Canal 1 (Solicite la ayuda de su instructor de
ser necesario).
13. Ubique la selección de acoples para el canal (CH. I), coloque el GD fuera (recuerde que hay que
presionarlo de nuevo para que salga), y coloque el selector AC/DC en AC (Corriente Alterna), es
decir, en la posición de afuera.
14. Pase el TIME/DIV a 0.5ms/div.
15. Conecte la punta del osciloscopio en el conector CAL 2V (está justamente debajo de la pantalla).
16. Debe aparecer una señal cuadrada que cubre aproximadamente 2 cuadros de amplitud total,
pues cada cuadro vale 1Volt/div.
¿Cuánto es el voltaje pico a pico? ________________
17. Pase la punta del osciloscopio a la conexión de CAL 0.2V, pase el selector de VOLT/DIV a la
escala de 0.1V/div.
¿Cuánto mide ahora la señal pico a pico?________________________________________________
18. Seleccione en VOLT/DIV la escala de 5V/div y en CH. I, en el pulsador AC/DC, seleccione DC
(pulsador presionado).
19. Conecte tierra del PU-2000 de cualquier fuente que tenga el símbolo de tierra a la tierra de la
punta del osciloscopio (alambre con terminal “lagarto”).
20. Conectar
+5V
+12V
-12V
la punta del osciloscopio a:
: ¿Cuál es el voltaje medido en el osciloscopio? ____________V
: ¿Cuál es el voltaje medido en el osciloscopio? ____________V
: ¿Cuál es el voltaje medido en el osciloscopio? ____________V
21. Dibuje en el oscilograma que se le presenta las señales visualizadas anteriormente. Especifique la
escala de VOLT/DIV y TIME/DIV utilizada.
5
22. Usando el generador de funciones, visualice con el osciloscopio una señal de 500Hz y 1kHz
respectivamente. Para cada señal dibuje la forma de onda visualizada y las escalas utilizadas
tanto para el eje X como para el eje Y.
PARTE II: CORRIENTE ALTERNA EN UNA RESISTENCIA
23. Ubique en la tarjeta EB-103 el resistor R3 y R2. Luego arme el circuito de la figura 4 y conecte la
salida del generador de funciones a la entrada de dicho circuito.
Figura 4. Mediciones de tensión y corriente en un elemento resistivo.
24. Coloque en el Generador de Funciones una tensión de salida de 6Vpp (Amplitud) y una frecuencia
de 250Hz inicialmente.
25. Conecte el canal 1 del osciloscopio al terminal superior de R3 y el canal 2 al terminal superior del
resistor R2. El canal 1 se utilizara para medir tensión y el canal 2 para medir corriente. El terminal
de masa de las puntas del osciloscopio deben conectarse a GND.
26. Mida las tensiones con el osciloscopio y convierta la tensión del canal 2 en corriente (ley de Ohm).
Anote los resultados en la tabla 2.
27. Complete la tabla 2 para cada valor de frecuencia solicitado.
Corriente Calculada con
Frecuencia
Entrada
Canal 1 (Vpp)
Canal 2 (Vpp)
R2.
(Hz)
Voltios (Vpp)
ISAL (mA)
250
6
500
6
1000
6
2500
6
Tabla 2. Dependencia de la tensión de la frecuencia.
28. A partir de los datos obtenidos anteriormente, escriba sus conclusiones.
6