EISPDM_ ELECTRÓNICA CIR 200 “B” LABORATORIO No 1 MANEJO DEL OSCILOSCOPIO Y GENERADOR DE FUNCIONES OBJETIVO GENERAL: • Utilizar el generador de funciones y el osciloscopio analógico para medir y determinar los parámetros característicos de señales DC y AC. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: • • • Estudiar las características del osciloscopio analógico y el generador de funciones Observar y medir distintas señales eléctricas de tipo periódico Ver y medir señales de entrada y salida de circuitos electrónicos básicos MATERIALES: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Osciloscopio y sonda (punta de prueba) * Generador de Funciones * Transformador reductor 220V a 9, 12 o 15V Multímetro digital Protoboard + alambres de conexión 4 diodos rectificadores de 1A Batería de 9V y Pila de 1.5V Resistor 1KΩ Capacitores de 220µF, 470µF y 1000 µF (voltaje ≥ 25𝑉)) C.I. LM555, y componentes asociados para un multivibrador astable. *=Solicitar préstamo de gabinete de carrera presentado matricula y carnet de identidad. PROCEDIMIENTO: Habilitar hojas tamaño carta con el nombre de los integrantes del grupo para el registro de gráficas y datos del laboratorio. 1. VERIFICACIÓN, ENCENDIDO Y AJUSTES DEL OSCILOSCOPIO 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. Verificar visualmente el estado de los instrumentos Medir con el multímetro para verificar el estado de la sonda Encender el osciloscopio Obtener un trazo o línea horizontal sobre la pantalla colocando las perillas y botones del osciloscopio en las siguientes posiciones recomendadas: 1 EISPDM_ ELECTRÓNICA CIR 200 “B” Parte frontal de un osciloscopio analógico EZ Modelo OS-5020 de 20Mhz ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ El selector 5 “MODE” (Modo vertical) en la posición CH 1 El selector 25 de señal “AC-GND-DC” en la posición GND El selector 14 “MODE” (modo de disparo) en la posición AUTO El selector 18 “TRIGGER SOURCE” (fuente de disparo) en CH 1 La perilla 26 “VOLTS/DIV” en la posición .5 (cero punto cinco) La perilla 15 “TIME/DIV” en la posición .5 ms (cero punto cinco) Otros: Todos los Botones y botones 3 y 11 en la posición x1 (Hacia afuera) Botón 8 “SLOPE” selector de flanco, en la posición “+” (hacia afuera) Botón 13 de CAL / VAR en la posición de CAL (hacia afuera) Perilla 27 eje central interior VARIABLE-CAL en la posición CAL (totalmente a la derecha, hasta escuchar un “click” de cierre) Una vez que aparezca la línea verde de referencia GND en la pantalla, ajuste y experimente con los controles de posición vertical y horizontal (perillas 4 y 10), focus e intensidad (1 y 2) NOTA: si la línea verde de referencia no estuviera horizontalmente recta, ajustar con el TRACE ROTATION (29) con un pequeño destornillador. 2. SEÑAL DE CALIBRACION DEL OSCILOSCOPIO. Observar la forma de onda de la señal interna de calibración o de prueba que se encuentra disponible en el terminal 17 (PROBE), para lo cual pase el selector 25 2 EISPDM_ ELECTRÓNICA CIR 200 “B” de la señal de entrada “AC-GND-DC” a la posición AC y conectar la punta de prueba o sonda conectada a CH-1 al terminal 17 y GND. En ese momento debe aparecer en pantalla una señal en forma de onda cuadrada sin distorsión, lo cual indica un buen ajuste y compensación de la sonda. Desajustada Amplifica mal altas frecuencias ▪ ▪ ▪ ▪ Ajustada Desajustada amplifica mal bajas frecuencias Mueva las perillas de VOLTS/DIV y TIME/DIV uno o dos puntos a la izquierda y a la derecha y observar los cambios en la figura cuadrada. Medir y verificar la amplitud o voltaje de la señal cuadrada según el valor que indique su serigrafiado (terminal 17 “PROBE”) Verificar la frecuencia en Hertz que indica el serigrafiado (Terminal 17 “PROBE”). Para lo cual primeramente debe medir el periodo “T” o tiempo de un ciclo para luego calcular la frecuencia “f” con la fórmula: f= 1/T Dibujar y anotar los datos anteriores en la hoja del laboratorio. 3. MEDICION DE SEÑAL EN EL SECUNDARIO DE UN TRANSFORMADOR REDUCTOR. Se medirá el voltaje pico a pico y la frecuencia de la señal en el secundario del transformador, para lo cual los controles del osciloscopio deben estar en Modo de disparo MODE (AUTO), pendiente positiva SLOPE “+”, acoplamiento “AC-GND-DC” en AC, fuente de disparo interno TRIGER SOURCE en CH-1. Las perillas y botones en la posición CAL (27 y 13). ✓ Situar momentáneamente el selector de entrada en la posición GND para verificar que el trazo quede centrado en la pantalla. ✓ Conectar los terminales de la sonda en el secundario del transformador tal como indica la figura. Ajustar los selectores de VOLTS/DIV y TIME/DIV hasta visualizar satisfactoriamente en pantalla la onda senoidal que entrega el secundario del transformador. 3 EISPDM_ ELECTRÓNICA 3.1. 3.2. 3.3. CIR 200 “B” MEDICIÓN DE VOLTAJE: Observar y medir el voltaje pico a pico (VPP) y determinar el voltaje RMS o eficaz empleando las fórmulas: 𝑉 𝑉 𝑉𝑒𝑓 = 𝑃2 𝑉𝑝 = 𝑃𝑃 2 √ Verificar el valor del voltaje eficaz o rms empleando el multímetro en función “voltímetro AC”. Dibujar y Anotar los datos medidos. MEDICION DE FRECUENCIA: Para determinar la frecuencia “F”, primeramente, se debe medir el periodo “T” de la señal (tiempo de un ciclo) y aplicar la formula F= 1/T para calcular la frecuencia, el cual debe verificarse empleando el multímetro en función “frecuencímetro”. Anotar los datos medidos. Con los valores anteriores expresar la ecuación matemática de la onda senoidal del secundario del transformador. 4. MEDICION DE VOLTAJE DC: Para medir voltajes DC se procede de la siguiente manera: ✓ Situar momentáneamente el selector de entrada (25) en la posición GND para que el trazo horizontal de referencia coincida con la línea horizontal inferior de la pantalla. ✓ ✓ ✓ ✓ Asegurarse que la perilla y botón (27 Y 13) estén en la posición de CAL Situar el selector (25) de modo de acoplamiento en la posición DC. Conectar los terminales de la sonda a los polos “+” y “-” de una pila. Contar el número de cuadros verticales desde el nivel DC hasta la línea de referencia y multiplique esta cifra por el número que indica VOLTS/DIV. El resultado es el voltaje DC. Verificar con el Multímetro. ✓ Repetir el proceso para medir el voltaje DC de una batería. Verificar y comparar la medida con el Multímetro. ✓ Dibujar y anotar los datos medidos. 4 EISPDM_ ELECTRÓNICA CIR 200 “B” 5. MEDICION DE SEÑALES PROVENIENTES DEL GENERADOR FUNCIONES ✓ Conectar el osciloscopio al terminal OUT del generador de funciones DE ✓ Generar, visualizar y medir los “voltajes pico-pico”, “voltajes pico”, periodos “T” y determinar los “voltajes RMS” y “Frecuencias” según corresponda, de tres señales senoidales: Señal 1: VPP = 8V, f = 100 Hz. Señal 2: VP = 5V, f = 50 KHz. Señal 3: VRMS = 4.24V, T = 20mS Dibujar y anotar los datos. ✓ Generar, visualizar tres señales cuadradas Señal 1: Voltaje= 5V, Frecuencia = 200 Hz Señal 2: Voltaje= 10V, Frecuencia = 1KHz Señal 3: Voltaje= 8V, Frecuencia = 60 Hz Dibujar y anotar los datos ✓ Generar, visualizar tres señales triangulares: Señal 1: Voltaje= 6V, Frecuencia = 100 Hz Señal 2: Voltaje= 10V, Frecuencia = 10KHz Señal 3: Voltaje= 5V, Frecuencia = 250 Hz Dibujar y anotar los datos 6. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA. Mediciones con el osciloscopio: 6.1. Montar en el protoboard el circuito rectificador de media onda. 6.2. 6.3. 6.4. Conectar el CH-1 del osciloscopio al secundario del transformador, y el CH-2 al Resistor de Carga de 1KΩ. Ver y dibujar las formas de onda, Medir sus voltajes y frecuencias. Invertir el diodo, Dibujar y/o anotar lo observado en CH-2 VOLTAJE DC RECTIFICADO Y FILTRADO: Colocar el diodo a la posición original (figura superior) 5 EISPDM_ ELECTRÓNICA CIR 200 “B” • • • Conectar capacitores electrolíticos de 220µF, 470µF, 1000µF respectivamente en paralelo con el resistor (ver figura de abajo). Visualizar los cambios de la señal en CH-2 Ver y medir la componente AC o rizado para cada caso de capacitor. Empleando el capacitor de 1000µF, medir el voltaje DC con el multímetro y el osciloscopio. Comparar y anotar los resultados. 7. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON CUATRO DIODOS 7.1. Montar en el protoboard el circuito rectificador de onda completa tipo puente 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. EMPLEANDO EL OSCILOSCOPIO: Ver, dibujar y medir la forma de onda visualizada en el secundario del transformador. Determinar la frecuencia en Hertz. Ver, dibujar y medir la forma de onda visualizada en el resistor de carga de 1KΩ. Determinar la frecuencia en Hz. Conectar un filtro capacitivo en paralelo con el resistor de carga (figura de abajo) de tal manera de lograr el mínimo de voltaje de rizo (medir el voltaje de rizo). Visualizar, dibujar, anotar datos. Medir con el osciloscopio el voltaje DC rectificado en la carga y comparar con el voltaje DC medido empleando el multímetro. Dibujar, anotar datos. 8. Multivibrador modo astable con LM555. Realizar el armado de un multivibrador astable con el LM 555 para un TH de 750µs, TL de 250µs con VCC = 9V (se sugiere utilizar para el diseño un capacitor en nanofaradios) 8.1. Armar el circuito y ver la señal de salida del multivibrador en el osciloscopio. Medir el periodo y calcular la frecuencia. 6