253035343 Informe Final Osciloscopio

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

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