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8/20/2019 253035343 Informe Final Osciloscopio
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ELECTROTECNIA
Mediciones de corriente alterna y uso de osciloscopio
1. Objetivos:
Utilizar el voltí metro para medir voltaje AC.
Usar adecuadamente el generador de señales.
Usar adecuadamente el ORC (osciloscopio) para medir voltajes frecuencias y
ángulos de diferencia de fase en un circuito.
2. Equipos y materiales:
Transformador de alimentación de 220/12 AC
2 generadores de señales de audiofrecuencia
1 multimetro analógico.
1 osciloscopio
Resistencias 3k , 1k , 330 .Ω Ω Ω
Condensador de 0.1 µ F
1 bobina de 36 mH.
4 cables coaxiales.
Conectores largos, cortos y puntos de prueba de multimetro
3. Cuestionario final:
1.
2. Explique si respecto a los datos de la tabla 1 existen diferencias entre
voltajes medidos y calculados.
Tabla 1
Mediciones de las resistencias
Valor teórico Valor Practico
R1 2.7Ω 2.7 Ω
R2 1.3 Ω 1.3 Ω
R3 329 Ω 330 Ω
Valor eficaz(rms) Valor pico Valor pico a pico
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Puntos de
medida
(A) (A0) (2*A0)
Valor teórico Valor medido Valor teórico Valor medido Valor teórico Valor medido
V(total) 6V 5.9V 8.14 9.2 17.48 17.80
VR1=3k 5.74V 5.79V 7.589 8.6 16.548 16.80VR2=1.k 188.4 MV 189 mV 2.537 3.30 507.4 660
VR3=330 0.454 MV 50 mV 1.642 1.62 314 324
OPERANDO LA INTEGRAL
Es obvio que existen diferencias entre los valores medidos y calculados pero son m í nimas casi
despreciables (en decimas) por ello vale decir que las formulas se aproximan mucho a los valores
calculados experimentalmente.
Para el cálculo de los valores nuestro grupo acudió a la ley de Ohm en dicho circuito:
2
R1=2.7k
..
..
..
..
..
..
R2=1.3k
..
R3=229
g e n e r a d o r d e s e ñ a l e s ( 6 v o l t s )
I = 1 . 3 8 6 m A
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Tabla 2
Tabla 3 f v = (nh /nv)*f h
Grafico de 60 Hz Grafico de 120 Hz
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Generador de señales Periodo
(s)
Frecuencia
(Hz)
60Hz 16.60ms 58.824
1KHz 1ms 111.11
5KHz 200µ s 5128.21
Generador de
señales
Figuras de lissajouss(ORC)
nv nh f h f v
60 Hz 1 1 60Hz 60Hz
120 Hz 1 2 120Hz 60Hz
180 Hz 1 3 180Hz 60Hz
240 Hz 1 4 240Hz 60Hz
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Grafico de 180Hz Grafico de 240Hz
Tabla 4 (capacitador) se sabe por formula θ° = desplazamiento por
360° /periodo de referencia.
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Generador de
señ
ales
Valores medidos en el ORC
Periodo de la señal de
referencia(s)
Desplazamiento de la onda con
respecto a la señal de referencia
Angulo de la diferencia
de fase(radianes)
500 Hz 2.00 ms 280,0µ s 50,4°
1000Hz 996.0 µ s 80,0µ s 36,1°
Canal I Canal II
tabla5 (bobina) se sabe por formula θ°
= desplazamiento por360° /periodo de referencia.
Generador de
señales
Valores medidos en el ORC
Periodo de la señal de
referencia(s)
Desplazamiento de la onda con
respecto a la señal de referencia
Angulo de la diferencia de
fase(radianes)
600 Hz
1200Hz
NO HAY DESFASAJE ENTRE AMBAS ONDAS PUES ESTAS
QUEDAN SUPERPUESTAS.
Canal I Canal II Ambos
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Medida de Angulo de diferencia por medio de las figuras
de lissajouss
Capacitador A B θ°
=arcsen(A/B)
600Hz 4.6 4.7 78.159°
1200Hz 2 2.2 65,38°
Bobina A B θ°=arcsen(A/B)
600Hz 0.2 4.2 2.7°
1200Hz 0.4 4 5.7°
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3. Describa los controles (sistema de visualización, sistema
vertical, sistema horizontal, sistema de disparo). Que
presenta el osciloscopio usado en la práctica.
3.1 Sistema de visualización.
En la pantalla aparecen un conjunto de lí neas reticuladas que sirven
como referencia para realizar las medidas. Dichas lí neas están
colocadas sobre la parte interna del cristal, estando así la traza
dibujada por el haz de electrones y la cuadrí cula en el mismo plano, lo
cual evita muchos errores de apreciación. Según el modelo de
osciloscopio la cuadrí cula que se utiliza puede ser de un tamaño o de
otro. Algunos de los más comunes son de 8 x 10, 10 x 10, 6 x 10, etc.
Además de las divisiones principales representadas por la cuadr í cula,
normalmente suele haber otras subdivisiones que son utilizadas para
realizar medidas más precisas.
3.2 Sistema horizontal.
Se trata de un conmutador con un gran número de posiciones, cada una de las cuales, representa el
factor de escala empleado por el sistema de barrido horizontal. Por ejemplo si el mando esta en la
posición 1 msg/div significa que cada una de las divisiones horizontales de la pantalla
(aproximadamente de un 1 cm.) representan 1 milisegundo. Las divisiones más pequeñas
representaran una quinta parte de este valor, o sea, 200 µ sg.
El osciloscopio presentado puede visualizar un máximo de 2 sg en pantalla (200 msg x 10
divisiones) y un mí nimo de 100 nsg por división, si empleamos la Amplificación (0.5 µ sg / 5).
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http://www.ucm.es/info/electron/laboratorio/instrumentos/osc/osc_43.html#BTamplificacionhttp://www.ucm.es/info/electron/laboratorio/instrumentos/osc/osc_43.html#BTamplificacionhttp://www.ucm.es/info/electron/laboratorio/instrumentos/osc/osc_43.html#BTamplificacionhttp://www.ucm.es/info/electron/laboratorio/instrumentos/osc/osc_43.html#BTamplificacionhttp://www.ucm.es/info/electron/laboratorio/instrumentos/osc/osc_43.html#BTamplificacion
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3.3 Sistema vertical
Se trata de un conmutador con un gran número de posiciones, cada una de las cuales, representa el
factor de escala empleado por el sistema vertical. Por ejemplo si el mando está en la posición 2
voltios/div significa que cada una de las divisiones verticales de la pantalla (aproximadamente de un
1 cm.) representan 2 voltios. Las divisiones más pequeñas representaran una quinta parte de estevalor, o sea, 0.4 voltios.
La máxima tensión que se puede visualizar con el osciloscopio presentado y con una sonda de
10X será entonces: 10 (factor de división de la sonda) x 20 voltios/div (máxima escala) x 8
divisiones verticales = 1600 voltios. En la pantalla se representa una señal de 1Vpp tal como la
verí amos en diferentes posiciones del conmutador.
2.4 Sistema de disparo: Sentido
Este control consta de un conmutador en forma de botón que permite invertir el sentido del disparo.
Si está sin pulsar la señal se dispara subiendo (flanco positivo +) y si lo pulsamos se disparar á
bajando (flanco negativo -).Es conveniente disparar la señal en el flanco de transición más rápida.
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2.5 Sistema de disparo: Nivel
Se trata de un potenciómetro que permite en
el modo de disparo manual, ajustar elnivel de señal a partir del cual, el sistema de
barrido empieza a actuar. Este ajuste no es
operativo en modo de disparo automático.
4. Explique las ventajas y desventajas de usar el osciloscopio
como voltí metro de corriente alterna.
4.1 Ventajas:
Una de las principales ventajas del uso del osciloscopio es que es un instrumento que nos permite
calcular el periodo de una onda sinusoidal asociada a una tensión que varia en el tiempo e
indirectamente también podemos calcular la frecuencia de esa onda mediante la relación f=1/T.
También nos permite calcular el valor pico, valor que nos arroja el voltí metro de modo directo.
4.2 Desventajas:
Entre sus desventajas podemos decir que al momento querer calcular la tensión o el periodo no va a
ser tan preciso como un voltí metro digital ya que va a estar incluido el error de medición por parte
de la persona que mide al momento de contar los cuadrados por el método enseñado en clase.
Otra desventaja es que una persona requiere más conocimientos del manejo de un osciloscopio, a
comparación del manejo de un voltí metro.
También entre las desventajas del osciloscopio es su portabilidad.
5. ¿Cuándo se produce un cambio de fase en un circuito?
Fase
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La fase se puede explicar mucho mejor si consideramos la forma de onda senoidal. La onda
senoidal se puede extraer de la circulación de un punto sobre un circulo de 360º. Un ciclo de la
señal senoidal abarca los 360º.
Cuando se comparan dos señales senoidales de la misma frecuencia puede ocurrir que ambas no
estén en fase, o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes de ambas
señales. En este caso se dice que ambas señales están desfasadas, pudiéndose medir el desfase con
una simple regla de tres: Siendo t el tiempo de retraso entre una señal y otra.
6. ¿Qué es un circuito capacitivo puro? ¿Qué es un circuito
inductivo puro?
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Circuito inductivo puro.
Un circuito puramente inductivo seria el conformado únicamente por un inductor con un voltaje en
sus terminales y es que en un inductor puro el ángulo de la corriente esta 90 grados en atraso con
respecto al voltaje. el cálculo en un circuito puramente inductivo serí a la de la reactancia inductivaque es la resistencia al paso de la corriente por parte del inductor y su impedancia que serí a la
resistencia representada como la forma fasorial de la reactancia inductiva el voltaje y la corriente
fasorial se calcula transformando el valor de la inductancia a impedancia y aplicando la ley de ohm.
Circuito capacitivo puro.
Si un condensador es alimentado con tensión alterna, se va cargando y descargando
periódicamente, por la lí nea va circulando una intensidad alterna, dicho proceso significa una
inversión en el sentido de la corriente que tiene lugar cuando la intensidad i pasa por cero.-
El paso de i por el punto cero indica el final del proceso de carga del condensador. ( éste estarácargado al final de la semionda (+) de la curva i, para el valor de cresta + Ep y al final de la
semionda negativa para el valor de cresta -Ep). Al final del proceso de descarga (condensador
descargado) la corriente será máxima ( Ip) y la tensión nula.-
La intensidad de corriente que circula por el condensador lleva un adelanto de fase de un
ángulo de /2 radianes o 90º con respecto a la tensión que se aplica al mismo.-π
La corriente alcanza su máximo valor un cuarto de ciclo más rápido de lo que tarda el voltaje en
llegar a su máximo valor.
a). El diagrama de vectores que corresponde a este circuito nos demuestra en la figura b) que la corriente en un capacitor está siempre adelantada 90o del voltaje aplicado.
En un circuito de c.c. un condensador se carga una sola vez, a continuación actúa como una
resistencia infinita cortando la corriente..
En un circuito de c.a. el condensador conduce una intensidad alterna que va evolucionando de tal
manera que la tensión creada en el condensador por la carga eléctrica, puede equilibrar en cada
instante la tensión de lí nea, entonces esa contra tensión del condensador que crea la carga actúa
como correctora de la intensidad y viene a ser una resistencia.
7. Explique el método para voltajes y frecuencias.
6.1 Para el voltaje:
Realizar la medida de voltajes con un osciloscopio es f ácil, simplemente se trata de contar el
número de divisiones verticales que ocupa la señal en la pantalla. Ajustando la señal con el mando
de posicionamiento horizontal.
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Podemos utilizar las subdivisiones de la rejilla para realizar una medida más precisa. (recordar
queuna subdivisión equivale generalmente a 1/5 de lo que represente una división completa). Es
importante quela señal ocupe el máximo espacio de la pantalla para realizar medidas fiables, para
ello actuaremos sobre el conmutador del amplificador vertical.
6.2 Para la frecuencia.
Para medir la frecuencia, desde el osciloscopio, primero tenemos que medir el periodo de la señal.
Este se hace multiplicando el número de cuadros horizontales que ocupa un ciclo por la escala en
que esté la base de tiempo. Importante es que las medidas sean precisas que los atenuadores, tanto
de la base de tiempo como del amplificador vertical, estén en posición Off. Y para saber la
frecuencia solamente tendremos que hallar el inverso del periodo. La unidad de medida de la
frecuencia es el Hercio (Hz).
T= nº de cuadros x T/Div (Seg.) F= 1/T (Hz)
8. Explique el método de medición del periodo mediante las figuras lissajous.
En este caso vamos a usar los 2 canales del osciloscopio, conectando una señal a cada uno. Luego
de esto, en cada canal se va a poder apreciar una gráfica correspondiente a cada señal, como se ve
en las figuras:
Canal 1 Canal 2
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Luego de esto colocamos el selector en X-Y del amplificador horizontal, haciendo esto aparecerá lo
siguiente:
Aplicamos la f órmula fv = ( nh/ nv) * fh Donde:
• fh es la frecuencia de la señal conectada al canal 1 (conocida)
• fv : es la frecuencia de la señal conectada al canal 2 ( periodo que se quiere hallar)
• nh : puntos de tangencia de la figura de lissajouss con el eje x
•
nv : puntos de tangencia la figura de lissajouss con el eje• finalmente la el periodo será: Tv = 1/fv.
9. Explique el método de medición de diferencia de ángulo de
fase mediante las figuras de lissajouss.
Las figuras de Lissajous pueden observarse
en la pantalla del osciloscopio con el modo
x-y (pulsando la tecla 5), de esta forma la
señal del canal I se representa en el eje
vertical y la del canal II en el eje horizontal.
Los diagramas siguientes son los resultados
de dos señales de la misma frecuencia con
ángulos de desfase de 0º, 35º, 90º y 180º.
Para hallar el ángulo de desfase entre las dos señales se mide las distancias a y b (segundo ejemplo
correspondiente a 35º) y se realiza el siguiente cálculo:
sen φ = a/b; φ = arcsen a/b
10. Dar conclusiones.
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• Las medidas de voltaje se pueden realizar con nuestro multimetro pero también con el
osciloscopio.
• Primeramente se debe realizar los cálculos con el osciloscopio y luego hallaremos el voltaje
Eficaz.• Es claro que podemos usar el osciloscopio para poder hallar el valor pico y luego el valor
pico a pico.
• Aprendimos a hallar frecuencias y periodos con el uso adecuado del osciloscopio mediante
las figuras de lissajouss.
11. Bibliograf í a.• http://jogomez.webs.upv.es/material/osciloscopio.htm#desfase
• http://www.fisicapractica.com/capacitivos-alterna.php
• http://jogomez.webs.upv.es/material/osciloscopio.htm#desfase
• http://www.fisicapractica.com/capacitivos-alterna.php
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http://jogomez.webs.upv.es/material/osciloscopio.htm#desfasehttp://www.fisicapractica.com/capacitivos-alterna.phphttp://jogomez.webs.upv.es/material/osciloscopio.htm#desfasehttp://jogomez.webs.upv.es/material/osciloscopio.htm#desfasehttp://www.fisicapractica.com/capacitivos-alterna.phphttp://jogomez.webs.upv.es/material/osciloscopio.htm#desfase