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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y ELECTRICA EXPERIMENTO N°5 MODULACIÓN DEL EJE Z PARA LA DETERMINACION DE FRECUENCIA DE SEÑALES I.- OBJETIVO Estudio del método de modulación del eje Z para determinar la frecuencia de señales II.- MATERIALES Y EQUIPO Generador de señales y audiofrecuencia. Osciloscopio. Multimetro digital 1 Transformador con toma central. 1 Condensador de 0.01uF. 1 Potenciómetro de 500KΩ. Extensiones. Cables de conexión. Capítulo: MODULACIÓN DEL EJE Z PARA LA DETERMINACION DE FRECUENCIA DE SEÑALES 1
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y ELECTRICA
EXPERIMENTO N°5
MODULACIÓN DEL EJE Z PARA LA DETERMINACION DE FRECUENCIA DE SEÑALES
I.- OBJETIVO
Estudio del método de modulación del eje Z para determinar la frecuencia de señales
II.- MATERIALES Y EQUIPO
Generador de señales y audiofrecuencia. Osciloscopio. Multimetro digital 1 Transformador con toma central. 1 Condensador de 0.01uF. 1 Potenciómetro de 500KΩ. Extensiones. Cables de conexión.
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III.- PROCEDIMIENTO
a. Armar el circuito de la figura siguiente:
L=8HR=4.5KΩE=10V PP
b. Colocar el osciloscopio en el modo X-Y en barrido externo y regular el
potenciómetro hasta una circunferencia. Se puede obrar sobre los controles de
amplitud de cada canal y centrar la imagen de en pantalla.
c. De acuerdo a los datos del osciloscopio, aplicar una señal del generador, de
amplitud adecuada, para modular el brillo del haz sobre la pantalla. Generalmente
hay que bajarle la intensidad al trazo.
d. Regular la frecuencia del generador para múltiplos de la frecuencia de la red de
200V y ajustar suavemente el dial, hasta observar la circunferencia casi estática y
dividida en partes.
e. Tomar nota de los segmentos del trazo del haz y de la frecuencia que indica el
generador al estabilizar la imagen.
f. Retirar el canal Y (CH2) y colocar en su lugar el electrodo del generador que
estaba en el eje Z. Cap
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g. Variar la frecuencia del generador para señales de frecuencia crecientes desde 15
Hz, tomando nota de los puntos de tangencia verticales y horizontales que tengas
las distintas imágenes, así como la indicación del generador. Figuras de
LISSAJOUSE
IV.- CUESTIONARIO FINAL
1.- Hacer una introducción teórica y fundamento del experimento.
Introducción teórica.-
Básicamente se denomina modulación al proceso de colocar la información contenida en una señal, generalmente de baja frecuencia, sobre una señal de alta frecuencia.
Debido a este proceso la señal de alta frecuencia denominada portadora, sufrirá la modificación de alguna de sus parámetros, siendo dicha modificación proporcional a la amplitud de la señal de baja frecuencia denominada moduladora.
A la señal resultante de este proceso se la denomina señal modulada y la misma es la señal que se transmite.
Es necesario modular las señales por diferentes razones:
1) Si todos los usuarios transmiten a la frecuencia de la señal original o moduladora, no será posible reconocer la información inteligente contenida en dicha señal, debido a la interferencia entre las señales transmitidas por diferentes usuarios.
2) A altas frecuencias se tiene mayor eficiencia en la transmisión, de acuerdo al medio que se emplee.
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3) Se aprovecha mejor el espectro electromagnético, ya que permite la multiplexación por frecuencias.
Fundamento del experimento.-
Al electrodo que controla la intensidad del haz se lo polariza ligeramente más allá del corte (disminuyendo la intensidad por medio del control INTENSIDAD) y se superpone a esta tensión de polarización, la tensión de frecuencia mayor. Esto se logra inyectando la frecuencia mayor al terminal Z (en la parte frontal, en otros osciloscopios es en la parte posterior) del osciloscopio.
La imagen resultante en la pantalla consiste en un círculo de trazos luminosos. La relación de la frecuencia más alta a la más baja es igual al número de trazos luminosos. Este método presenta una incertidumbre en caso de que la relación entre las frecuencias sea n veces el número de trazos, en donde el número calculado de la relación va tener una indeterminación de n veces.
2.- Explicar los diferentes datos sobre la sensibilidad y máximos valores de modulación en los diferentes ejes del osciloscopio
Se pudo observar que por el metodo de modulacion la frecuencias maxima fue 300 Hzdebido que en las variaciones de la frecuencia del generador por múltiplos de la frecuencia del circuito(n trozos=5) , la figura quedo en 5 trozos.Especifiaciones del eje Z (del instrumento)Nivel de entrada minimo: Nivel TTLMaxima tension de entrada: 50V (DC + ACp-p)Resistencia de entrada: 10 KOhm.Polaridad de entrada: Nivel bajo a alto brillo.Rango de frecuencia: DC - 5 MHz. C
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3.-Explica las utilidades del método de la modulación del eje Z y de las figuras de Lissajouse ¿Qué ventajas ofrecen?
En la modulación con el eje Z, entrada Z sirve, para conectar una tensión externa a la rejilla del tubo de rayos catódicos (TRC) y así poder comandar la luminosidad de la traza desde el exterior. Si a esta entrada se le conecta una tensión de frecuencia determinada la luminosidad variará también con la misma frecuencia; se dice que la luminosidad de la traza (o la intensidad del haz) está modulada con una frecuencia “fz” determinada por la frecuencia de la señal exterior.
Actuando adecuadamente con el mando de brillo, puede conseguirse que esta modulación provoque zonas oscuras en la traza y que esta aparezca punteada.
Esto puede aprovecharse para la medida de frecuencia del modo siguiente:
Conectando a la entrada Y o X una tensión de frecuencia “fi” y a la entrada Z una tensión de frecuencia superior “fz” ( La frecuencia de entrada del eje Z en este método de hallar la frecuencia, tiene que ser superior que a las que se compara ) y actuando con la base de tiempos y sincronismo hasta estabilizarla, la traza mostrará variaciones de luminosidad, de tal manera que fi y fz están relacionados como se ha visto en la experiencia.
Entonces como conclusión tendríamos que la utilidad de la modulación del eje Z es que nos permite obtener de manera efectiva la frecuencia con que está entrando la señal a dicho eje, esto depende del número de trazo que se visualice en la figura, este número de trazos debe contarse siempre y cuando la figura esté estática.
Una de las principales desventajas de este método de modulación del eje Z es que la frecuencia en entra a este eje tiene que ser siempre superior, además también un múltiplo de la frecuencia con la que se compara. A diferencia de las figuras de Lissajouse donde la comparación de frecuencia es más diversa.
Con las curvas de Lissajouse se establecen una serie de figuras que aparecerían en pantalla cuando las frecuencias de las tensiones en X e Y cumplan una relación determinada. ( nh*Fh=nv*Fv ; donde Fv o Fh es elegido patrón para calcular la otra
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frecuencia, nv: Número de puntos de tangencia con el eje vertical, nh: número de puntos de tangencia con el eje vertical).
Por tanto si conocemos la frecuencia de una de ellas, podremos calcular la otra. Para que esta técnica sea útil la frecuencia patrón debe ser ajustable, al menos dentro de ciertos márgenes; en caso contrario solo podrán medirse las frecuencias que estén en relación entera sencilla con la de comparación.
4.- Analice las frecuencias halladas por el método.
Este método consiste en obtener la frecuencia mediante las figuras de Lissajouss. Consiste en encontrar el número de intersecciones en la paralela del eje tangente a dicha figura.
f h=( nhnv ) f vDonde:
fh = frecuencia se la señal conectada en el canal (X)fv= frecuencia de la señal conectada en el canal (Y)nh= número de intersecciones en la tangente paralela al eje X de la figura de Lissajouss nv= número de intersecciones en la tangente paralela al eje Y de la figura de Lissajouss
En este experimento la frecuencia de la señal conocida esta en el canal (X) por lo que la frecuencia conocida es f h=60Hz , entonces despejando f v, tenemos:
f v=( nvnh ) f h
Frecuencia conocida (Hz) fh
nh nv Frecuencia desconocida (Hz) fv
60 4 1 1560 3 1 2060 2 1 3060 1 1 6060 2 3 9060 1 2 12060 1 3 18060 1 4 240
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El método de la modulación del eje Z para la determinación de las frecuencias, sin alterar el circuito directamente se coloca el generador de señales en el eje Z, el osciloscopio colocado en el modo X-Y ( ambos con la misma frecuencia, por lo que se forma un circulo), al variar la frecuencia del generador por múltiplos de la frecuencia del circuito , la figura quedará partida en trozos.
frecuenciadesconocida=n trozos . frecuenciaconocida
En nuestro circuito de experimento la frecuenciaconocida=60Hz .
frecuenciaconocida (Hz) ntrozos frecuenciadesconocida (Hz)
60 1 6060 2 12060 3 18060 4 24060 5 300
La desventaja de este método es que solo puede hallarse frecuencias mayores (múltiplos) de la frecuencia del circuito conocido. Mientras que el primer método puede incluso hallar algunas frecuencias menores (divisoras) de la frecuencia conocida; pero la visualización se complica más a medida que se incrementa la frecuencia.
5.- Dar algunas observaciones y conclusiones del experimento
Se puede obtener del experimento los siguientes observaciones y conclusiones:
Como conclusión tendríamos que la utilidad de la modulación del eje Z es que nos permite obtener de manera efectiva la frecuencia
El método presenta una incertidumbre en caso de que la relación entre las frecuencias sea n veces el número de trazos, en donde el número calculado de la relación va tener una indeterminación de n veces.
Una de las principales desventajas de este método es que la frecuencia en entra a este eje tiene que ser siempre superior, además también un múltiplo de la frecuencia con la que se compara.
otra desventaja de este método es que solo puede hallarse frecuencias mayores (múltiplos) de la frecuencia del circuito conocido. Mientras que en comparación con el método Lissajouss puede incluso hallar algunas
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frecuencias menores (divisoras) de la frecuencia conocida; pero la visualización se complica más a medida que se incrementa la frecuencia.
V.- BIBLIOGRAFIA
http://www.textoscientificos.com/redes/modulacion
- Medidas Electrónicas I – Ing. Pedro F. Pérez
(http://www.frm.utn.edu.ar/medidase1/practicos/med_i_5_osciloscopio_simple.pdf)
www3.euitt.upm.es/taee/Congresosv2/2004/papers/2004S2D06.pdf+modulación+del+eje+z+osciloscopio&hl=es&gl=
foros.hispavista.com/mostrarfichero/%3Fattachmentid%3D15345+modulación+del+eje+z+osciloscopio
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