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PRACTICA 2B

EL OSCILOSCOPIO DE PROPÓSITO GENERAL

PRECAUCIONES ANTES DEL ENCENDIDO 1. Procurar mantener el osciloscopio en un lugar fijo, en caso de tener que trasladarlo:

a) Hacerlo sujetando la manija firmemente, la cual debe de estar en posición de traslado. b) No realizar movimientos bruscos, cuidando de no golpearlo. c) Depositarlo suavemente en el lugar de trabajo y colocarlo con la manija en la posición de

operación que usted elija y no moverlo más.

NOTA: La manija se puede mover accionando hacía arriba y abajo los bujes de fijación. Existen varias posiciones, de las cuales usted debe elegir aquella en la cual pueda observar perfectamente el frente del osciloscopio. Se recomienda que quede formando un ángulo respecto a al horizontal. Un mal transporte o golpe puede dañar los filamentos del TRC o algunos de sus componentes.

2. Verificara que las ventanillas de enfriamiento (superiores y traseras) estén descubiertas para que

haya circulación de aire. 3. Verificar que las perillas de calibración estén giradas totalmente a la derecha y que la lámpara de

descalibración esté apagada. 4. Girar la perilla de intensidad aproximadamente a la mitad de su rango, con el objeto de evitar que

aparezca una traza demasiado brillante que queme el fósforo de la pantalla. 5. No anular la conexión a tierra del enchufe del osciloscopio, ya que se pierde el aterrizaje del chasis

y una sobre carga puede afectar a uno o a varios de sus elementos. 6. Nunca tratar de medir:

a) Directamente la señal de tensión de la línea para ello se requiere un transformador de

aislamiento especial. b) Voltajes pico a pico mayores a 300 volts

MATERIAL Y EQUIPO

1 Osciloscopio 1 Multímetro digital 1 Generador de señales 2 Puntas de prueba 1 Pila seca de 1.5 volts 2 Cables caimán banana 1 Pila seca de 9 volts 1 Fuente regulada 1 Pila seca de 6 volts

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DESARROLLO EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO # 1.

Procedimiento de encendido y ubicación de la traza.

No QUE HACER COMO Y CONQUE HACERLO

10 Verificar que se hallan cumplido los puntos 3 y 4 de las precauciones.

Verificando que las perillas de calibración estén giradas totalmente ala derecha y que la lámpara de descalibración este apagada. Girando la perilla de intensidad aproximadamente a la mitad d e su rango, con el objeto de evitar que aparezca una traza demasiado brillante que queme el fósforo de la pantalla.

20 Coloque los controles de posición horizontal y vertical aproximadamente a la mitad de su rango, para prever que la traza aparezca dentro de la pantalla.

Girando las perillas X POSITION (29) Y POSITION CH1 (19) Y POSITION CH2 (20)

a la mitad de su rango de giro.

30 Seleccione el acoplamiento de entrada del amplificador vertical de ambos canales en la posición GND.

Deslizando los selectores de acoplamiento de entrada (11) Y (12) a la posición “GND”.

40 Verificar que la base de tiempo sea lo suficientemente rápida para que se observe la traza.

Seleccionando el control TIME BASE (26) entre los rangos de 2 a 0.2 ms.

50 Seleccionar el canal y tipo de despliegue vertical de la(s) traza(s).

Coloque el selector VERT MODE (21) en la posición “CH1”.

60 Seleccionar el modo de disparo. Colocando el selector TRIG MODE (35) en la posición “AUTO”.

70 Seleccionar la fuente de disparo. Colocando el selector SOURCE (31) en la posición “INT”.

80 Seleccionar la señal interna de disparo. Colocando el selector INT TRIG (32) en la posición “VERT MODE”.

90 Encender el osciloscopio. Presionando el botón POWER (1) y observe que el LED (2) se encienda.

100 Hacer aparecer la traza en la pantalla (una línea tenue y fina).

Girando lentamente en forma alternada

las perillas INTENSITY (6) y FOCUS (3).

110 Centrar la traza o ubicarla donde uno desee.

Girando nuevamente los controles X POSITION (29) Y POSITION CH1 (19) Y POSITION CH2 (20)

hasta lograr que la traza quede en el lugar deseado.

PRECAUCIÓN: Si por alguna razón aparece la traza demasiado brillante inmediatamente baje su intensidad girando la perilla (6) en sentido anti horario.

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PRUEBAS. Observar lo que sucede con la señal sí:

a) Se varía la velocidad de la base de tiempo a valores diferentes a los dados en la instrucción 4, girando lentamente y paso a paso el control TIME BASE (26) (recuerde la precaución indicada sí la traza sube de intensidad).

b) Se desliza el selector TRIG MODE (35) en la posición “NORM” y se gira la perilla LEVEL (34).

c) Se desliza el selector SOURCE (31) en la posición “LINE”.

ANOTAR SUS CONCLUSIONES.

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EXPERIMENTO # 2

Verificación de la calibración del osciloscopio en amplitud (voltaje).

No QUE HACER COMO Y CONQUE

10 Ubicar la traza en la pantalla del osciloscopio.

Siguiendo el procedimiento anterior de encendido (experimento #1).

20 Seleccione el rango de amplitud del CH1 y CH2 para que se pueda realizar fácilmente la lectura de la señal.

Girando los selectores de atenuación vertical VOLTS/DIV Attenuator (13 & 14) a la posición 0.1 V/div.

30 Colocar los controles de calibración de los atenuadores en “modo de calibración”.

Girando los controles centrales VAR control (15 &16) cuidadosamente en sentido de la flecha hasta su tope.

40 Preparar la punta de prueba en un factor de atenuación (FA) de tal que se pueda observar perfectamente la amplitud de la señal de calibración de acuerdo al rango de amplitud elegido.

Deslizando su interruptor a la posición de atenuación más adecuada que en este caso es X1 .

FA = X1

50 Conectar la punta de prueba al conector del CH1 (para verificar primeramente la calibración de dicho canal).

Insertando el cable de la punta de prueba al conector BNC del canal 1 CH1 INPUT connector (9).

60 Conectar el gancho de la punta de prueba a la entrada de la señal de calibración .

Insertando con mucho cuidado en el orificio del pin de calibración 0.5 CAL tip (37).

70 Dar acceso a la señal de calibración al CH1 (debe aparecer en la pantalla una señal cuadrada, figura 5a).

Deslizando el selector (11) hacia la posición “DC” o “AC”.

80

Colocar la base de tiempo en donde se obtenga una imagen fija de la señal

Seleccionando el control TIME BASE (26) entre los rangos de 2 a 0.2 ms.

90 Ubicar la señal obtenida en un lugar de referencia tal que se pueda medir adecuadamente el numero de cuadros verticales que abarca la amplitud de la señal (ver figura 5b).

Moviendo los controles

Y POSITION CH1 (19) & X POSITION (29).

100 Medir el número de cuadros verticales (NCV).

NCV = ________________

Observando la señal cuadrada que se despliega y utilizando la graticula de la pantalla como patrón de medición.

No QUE HACER COMO Y CONQUE HACERLO

110 Anotar el rango de atenuación vertical del CH1

CH1 Attenuator = _________V/div

Observando la posición del selector de atenuación vertical. VOLTS/DIV Attenuator CH1 (13)

120 Calcular el voltaje de la señal obtenida.

Vpp =____________Volts

Utilizando la formula

Vpp = NCV * CH1 Att * FA

130 Comparar el voltaje obtenido con el especificado por el fabricante.

Vpp = _______________Volts

Vpp FAB = 0.5 Volts

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140 Si los voltajes son iguales el canal del osciloscopio ha quedado calibrado en amplitud.

OK

150 Si son diferentes, verificar el control de calibración.

Girando el control central VAR control (15) cuidadosamente en sentido antihorario, de tal forma que la amplitud de la señal sea la esperada (en este caso de 5 cuadros verticales).

160 Calibrar a la amplitud pero ahora con un factor de atenuación de la punta de prueba igual a 10.

A) Deslizando el interruptor de la punta de prueba a la posición X10.

A) Girando la base de tiempo hasta una posición tal que se pueda medir la amplitud de la señal fácilmente.

NOTA: Si la señal aparece distorsionada solicite al profesor que calibre la punta.

170 Calibrar la amplitud del CH2. Primero coloque el selector de deflexión vertical VERT MODE (21) en la posición “CH2”. Ahora repita los pasos anteriores pero insertando el cable de la punta de prueba al conector BNC del canal 2 CH2 INPUT connector (9).

Sensibilidad Vertical CH1 ________ V/div Sensibilidad Horizontal ____________ seg/div

Figura 5a Señal de calibración.

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Sensibilidad Vertical CH1 ________ V/div Sensibilidad Horizontal ____________ seg/div

Figura 5b Señal de calibración ubicada.

PRUEBAS

Realizar las mismas pruebas que el experimento 1 y al terminar regresar todos los botones y controles a sus posiciones normales antes de encendido.

ANOTE SUS OBSERVACIONES

CONCLUSIONES

Exprese las conclusiones a las que haya llegado

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EXPERIMENTO # 3 Verificación de la calibración externa en frecuencia

No QUE HACER COMO Y CONQUE

10 Conectar la punta de prueba en el canal 1 (Para calibrar la frecuencia de dicho canal).

Insertando el cable de la punta de prueba al conector BNC del canal 1 CH1 INPUT connector (9). Insertando con mucho cuidado en el orificio del pin de calibración 0.5 CAL tip (37).

20 Hacer aparecer la señal cuadrada. Siguiendo el procedimiento anterior de calibración. (experimento # 2 - Pasos 10 al 90 -)

30 Anotar la posición de la base de tiempo.

PBT = _______________ seg

Observando donde quedó ubicado el control

TIME BASE (26)

50 Medir el número de cuadros horizontales de un ciclo.

NCH = _________________

Ubicando el inicio de un ciclo en un punto de referencia y contar el número de cuadros hasta donde inicia el siguiente ciclo (figura 6).

60 Calcular el periodo de la señal. T = ______________ seg

Con la formula T = PBT * NCH

70 Calcular la frecuencia. f CALC = ____________ Hz

Con la ecuación f CALC = 1/ T

80 Comparar el resultado obtenido con la frecuencia de calibración indicada por el fabricante.

Si coinciden (f =0), entonces el osciloscopio ha quedado calibrado en frecuencia.

f CALC = ________

f fab = 1000 Hz

f = f CALC - f fab

90 Si no coinciden (F 0). a) Gire el control SWP VARiable control

(27) en dirección de la flecha hasta su tope.

b) Si está hasta su tope y no queda calibrado

exactamente, deberá calibrarse internamente enviándolo a mantenimiento especializado.

c) Si esto sucede, podrá seguir haciendo

medidas de frecuencia pero deberá impactarles el % de desviación o precisión.

Utilizando la siguiente expresión:

f = f MED +(P) f MED

donde P = f/ f FAB

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Fin del ciclo

(principio del siguiente).

Inicio del ciclo

Figura 6 Ubicación horizontal de la señal para, para medir el número de cuadros (en este ejemplo NCH=5)

CONCLUSIONES Anote las conclusiones a que haya llegado.

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EXPERIMENTO # 4 Medición de voltajes de fuentes de CD.

No QUE HACER COMO Y CONQUE

10 Ubicar la traza horizontal en la pantalla. Siguiendo el procedimiento descrito en el experimento 1. NOTA: Si en el osciloscopio se encuentra conectado el gancho de la punta de prueba en la salida de calibración (37) desconéctelo cuidadosamente (no lo jale).

20 Llevar la traza a una línea de referencia de la gratícula (ver figura 7a) (entre más abajo esté, es mejor) tomar nota de dicha referencia.

Moviendo los controles Y POSITION CH1 (19)

& X POSITION (29).

30 Seleccionar el rango de amplitud más adecuado de acuerdo al voltaje de la fuente que se va a medir:

Para 1.5 V 0.5 V/div

6.0 V 2 V/div

9.0 V 2 V/div

Girando el selectores de atenuación vertical

VOLTS/DIV Attenuator (13) a la posición 0.1 V/div y 2 V/div respectivamente.

35 Dar acceso a la señal. Deslizando el selector (11) hacia la posición “DC”.

40 Conectar la punta de prueba al canal 1 del osciloscopio y la fuente (en este caso a la pila de 1.5 V) la cual debe de tener un factor de atenuación X 1.

Como se muestra en la figura 8.

FA = 1

50 Medir el número de cuadros verticales (NCV) que “salto” la traza desde su posición de referencia.

NCV = _____________

Observando cuantos cuadros “salto” la traza desde la posición de referencia hasta la posición actual (ver figura 7b).

60 Anotar el rango del selector de atenuación vertical.

CH1 Attenuator =____________ V/div

Observando la posición del selector de atenuación vertical del canal 1. VOLTS/DIV Attenuator CH1 (13)

70 Calcular el voltaje de la señal obtenida.

Vpp =____________Volts

Utilizando la formula

Vpp = NCV * CH1 Att * FA

80 Registrar sus resultados. En la tabla 1.

90 Efectuar las lecturas de los voltajes de las pilas de 6 y 9 volts.

Efectuando las instrucciones desde el número 30 hasta el 80 de este procedimiento. Anotando los resultados en la tabla 1.

100 Medir ahora los voltajes de las 3 pilas con el multímetro

Conectando directamente el multímetro a las terminales de c/u de las pilas. Complementando la tabla 1.

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No QUE HACER COMO Y CONQUE

110 Tome lecturas de voltajes pero ahora de la fuente a) Primero con el multímetro. b) Comprobar con el osciloscopio.

a) Midiendo con el multímetro al voltaje que suministra la fuente y ajustándola a los valores indicados en la tabla 2.

a) Siguiendo las instrucciones desde el número 30 hasta la 80, de este procedimiento. Registre sus lecturas en la tabla 2.

Figura 7a. Ubicación de la traza para medir

voltajes de CD.

Figura 7b Ubicación de la traza después de

haber conectado la fuente de CD

(observe el brinco de la traza).

Pila seca

número de

cuadros

verticales

NCV (div)

rango de

amplitud CH1 Att

(V/div)

factor de

atenuación

FA

voltaje

medido (V)

osciloscopi

o

VO

voltaje

medido (V)

multímetro

VM

1.5 V

6 V

9 V

TABLA 1

Pila

VOLTAJE ENTREGADO POR LA

FUENTE (V) MEDIDO CON EL

MULTÍMETRO

VOLTAJE ENTREGADO POR LA

FUENTE (V) MEDIDO CON EL

OSCILOSCOPIO

1.5 V

6.0 V

9.0 V

TABLA 2

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DISCUSIÓN

Al comparar los voltajes medios tanto con el osciloscopio como con el multímetro:

¿Hubo diferencias? ¿En qué casos?

Las gráficas de osciloscopio. ¿De que forma son? ¿Concuerdan con lo que se esperaba?

¿Son confiables las pilas como fuentes de voltaje de C.D.? ¿ y la fuente utilizada? Explique.

¿Qué ventaja(s) tiene el osciloscopio respecto al multímetro?

¿Será importante en tu ejercicio profesional el conocimiento de este aspecto de las mediciones eléctricas?

CONCLUSIONES

Anote las conclusiones con respecto a esta actividad.

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EXPERIMENTO # 5 Medición de voltajes y frecuencias de señales alternas.

5.1. MEDICIÓN DEL VOLTAJE DE UNA SEÑAL SENOIDAL USANDO UN OSCILOSCOPIO Y UN

MULTÍMETRO DIGITAL.

No QUE HACER COMO Y CON QUE

10 Preparar el osciloscopio para medir una señal alterna de:

8 Vpp @ f = 10000 Hz

Colocando:

Ubicando la traza centrada en la pantalla (experimento # 1).

Girando el selector de atenuación vertical VOLTS/DIV Attenuator CH1 (13) a la posición 2 V/div.

Deslizando el selector de acopla-miento de entrada (11) hacia la posición “AC”.

Seleccionando el control TIME BASE

(26) entre en la posición 20 s/div.

Seleccionar el factor de atenuación de la punta de prueba en x1.

20 Prepare el generador de señales para que proporcione una onda senoidal de:

8 Vpp @ f = 10000 Hz

Colocando: (ver fig. 9).

- Perilla de señal en . - Perilla de amplitud de voltaje en 8 Vpp. - Factor mult. de frec. (30) en 1.0 O.K. - Perilla selec. de frec. (31) en 10.

30 Enviar la señal del generador al osciloscopio.

Conectando la punta de prueba como muestra la figura 10.

40 Medir el número de cuadros verticales de la onda senoidal.

NCV = ______________

Ubicando la señal como muestra la figura 11.

50 Calcular el NCV esperado

NCV ESP = 4 div

Con la ecuación: NCV ESP = Vpp/ (CH1 Att * FA)

NCV ESP = 8/2 * 1 = 4

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No QUE HACER COMO Y CON QUE

60 Compare si ambos datos son iguales:

Si , entonces el generador está entregando una señal cuya amplitud Vpp = 8 V .

No

Entonces hay que girarla perilla (33) del generador hasta que el NCV = 4 ( Con ello aseguramos que la señal entregada tiene una amplitud de 8 Vpp).

70 Calcular el valor eficaz de la señal.

VE

Con la formula: VE = 0.354 Vpp

o VE = 0.707 Vp

80 Registre los resultados obtenidos de Vpp y VE.

En la tabla 3.

90 Mida el voltaje eficaz de la señal con el multímetro.

VEM

Conectado el generador al multímetro ( en lugar del osciloscopio) el cual debe estar en un rango de 0 – 10 V A.C.

100 Registrar el valor de VEM.

En la tabla 3.

110 Medir los Vpp, VE y VEM para los valores de frecuencia indicados en la tabla 3.

A) variando la frecuencia con las perillas (30) y (31) del generador.

A) Ubicando la señal en el osciloscopio variando la perilla (10) TIME BASE.

A) Manteniendo constante el rango del multímetro.

120 Completar la tabla 3.

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MEDICIÓN DE LA AMPLITUD DE UNA SEÑAL SENOIDAL MEDIANTE UN

OSCILOSCOPIO Y UN MULTÍMETRO.

No f

(Hz)

Vpp

(V)

VE

(V)

VEM

(V) V = VEM - VE

(V)

1 10000 8

2 1000

3 500

4 60

5 20

6 5

TABLA 3

DISCUSIÓN

¿Cómo resulto VE con respecto a VEM :

a) Para bajas frecuencias (5 y 20 Hz). b) Para alta frecuencia (10000 Hz). c) Para frecuencias intermedias (60 – 500 Hz).

Calcule las discrepancias (sí es posible hacerlo).

¿Qué lecturas son las más precisas?. ¿Por qué?.

¿Qué ventajas tiene el osciloscopio en este tipo de medidas?.

CONCLUSIONES Anote las conclusiones a las que haya llegado al efectuar las actividades indicadas.

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5.2 MEDICIÓN DE VOLTAJES Y FRECUENCIAS DE SEÑALES DE DIFERENTES FORMAS.

No QUE HACER COMO Y CONQUE

10 Preparar el osciloscopio para medir una señal alterna de 10 Vpp y F= 500 Hz.

Colocando: - TRIGGER SELECTOR (12) en AC. - Botón (16) en AC. - Punta de prueba en CH 1 y con un

FA = X1. - TIME BASE (10) en 1 ms/cm.

(PBT = 1 ms/cm).

20 Prepare el generador G120 para que proporcione primeramente una señal senoidal de Vpp =10 V y F = 500 Hz.

Colocando:

- Selector de onda (32) en . - Perilla de voltaje (33) en 10 Vpp. - Factor mult. de frec (30) en 100. - Perilla selec. De frec. (31) en 5.

30 Enviar la señal del generador al osciloscopio Como muestra la fig. 5.6

40 Determinar el Vpp = _____________

Vpp = NCV * RAMPL 1 * FA

50 Calcular el VEO = ______________

VEO = 0.354 Vpp

60 Medir la frecuencia

F = ____________

Ubicando la onda midiendo el número de cuadros horizontales y aplicando las siguientes ecuaciones.

T = RBT * NCH F = 1/T

70 Mida el voltaje de la señal pero ahora con el multímetro (VEM).

Conectado el multímetro al generador.

80 Registrar resultados. En la tabla 4.

90 Repita el procedimiento pero ahora para las señales cuadrada y triangular.

Cambiando el selector de la señal (32) a las formas.

100 Calcule el valor eficaz de estas señales y completar tabla 4.

Utilizando las ecuaciones siguientes: Señal triangular

Señal cuadrada

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SEÑAL F

(Hz)

Vpp

(V)

VEO

(V)

VEM

(V)

SENOIDAL

TRIANGULAR

CUADRADA

TABLA 4

DISCUSIÓN

Compare los valores de voltaje eficaz medidos tanto con el multímetro como con el osciloscopio. CONCLUSIÓN

Anote las conclusiones a las que haya llegado.