INSTRUMENTACION DE CORRIENTE ALTERNA

I.- OBJETIVOS:

• Aprender y conocer el manejo de los diferentes controles que posee el Osciloscopio.

• Aprender a realizar la medida de los parámetros electrónicos que puede brindar un Osciloscopio.

II.- MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR:

• Dos generadores de señales.

• Una caja de décadas de resistencias

• Un osciloscopio

• Resistores Fijos: 1K, 2.2K

• Un Multimetro

• Cables con conectores cocodrilo/banano (10), coaxiales (3) y 3 cordones AC.

III.- PROCEDIMIENTO:

1.- Manejo de los controles que posee el osciloscopio.

a.- Conectar el osciloscopio a la línea eléctrica; luego proceda a su encendido.

b.- Conectar la punta de prueba a uno de los canales y seleccionar ese canal en el osciloscopio.

c.- Ajustar los controles de posición horizontal (X) y de posicionamiento vertical (Y) de tal modo que aparezca un haz horizontal en el centro de la pantalla.

d.- Ajustar la intensidad y focalización del haz en la pantalla.

e.- Ajuste los controles de selección de barrido (tiempo/div) y de amplitud (volt. /div) de tal manera que se pueda visualizar la señal de calibración del osciloscopio. Dibuje esta señal en el papel cuadriculado con sus características.

2.- Medición de parámetros eléctricos en un circuito por medio de un osciloscopio.

a.- conectar un generador de señales a la línea eléctrica. Proceder a su encendido.

b.- Seleccionar una señal sinusoidal, ajustando su amplitud a unos 10v. pico a pico y con una frecuencia de 500 Hz. (en canal X del osciloscopio).

MOMENTO CUANdO SE SELECCIONA LA SEÑAL SINOIDAL EN EL LABORATORIO

c.- Armar el siguiente circuito: (dibujar las señales en papel cuadriculado indicando sus características).

d.- Conectar el punto de la prueba del osciloscopio al punto c del circuito.

e.- Conectar el canal Y seleccionado en el punto b del circuito.

f.- Medir la amplitud, el periodo, frecuencia, forma de onda y fase en el osciloscopio.

Dibujar las en papel cuadriculado.

El periodo de la onda se calcula con ayuda de la siguiente ecuación:

P = (# div. Horizontales).(rango tiempo/divisiones)

En el osciloscopio se observa:

# div. Horizontales = 4; rango = 0.5 mA

P = (4)(0.5 mA) = 2 mA frecuencia = (2 x 10-3) = 500 Hz

Resultado que esta enteramente de acuerdo con la frecuencia de salida. La forma de onda fue sinusoidal.

ONDA SINUSOIDAL DURANTE LA EXPERIENCIA EN EL LABORATORIO

3.- Obtención de las Figuras de Lissajous.

a.- En el circuito anterior, proceder a conectar los bornes X y Y del osciloscopio como sigue (luego dibuje las formas de onda en papel cuadriculado con sus características):

• El punto común del osciloscopio en el punto B.

• El cana Y del osciloscopio en el punto C.

Amplitud Y = (3.2)(2 V) = 6.4 V

• El canal X del osciloscopio en el punto A.

Amplitud X = (1.7)(2 V) = 3.4 V

b.- Seleccionar la posición X-Y en el control de barrido para obtener una figura de Lissajous. Dibujar en papel cuadriculado.

Figuras de Lissajous

c.- Obtención de las figuras de Lissajous con dos generadores de señales.

• Ajustar la señal sinusoidal de un generador a 10 v.pp. y una frecuencia de 1KHz.

• Ajustar la señal sinusoidal del otro generador de 10 v.pp. y una frecuencia de 2KHz.

• Conectar el primer generador al canal X del osciloscopio.

• Conectar el segundo generador al canal Y del osciloscopio.

• Seleccionar la posición X-Y en el control de barrido para obtener una figura de Lissajous. Dibujarla en papel cuadriculado o milimetrado.

• Variara las frecuencias de los generadores, tales que estén en las proporciones de: 2 a 3, 1 a 3, 2 a 5, y 1 a 4; y ajustar los controles del osciloscopio para obtener las figura de Lissajous respectivas.

A CONTINUACION NSE PRESENTA UNA FOTOS DE ALGUNAS FIGURA DE LISSAJOUS DURANTE EL EXPERIMENTO REALIZADO

IV.- CUESTIONARIO FINAL

1.- Hacer un grafico de la señal de calibración del osciloscopio, indicando su amplitud, periodo, frecuencia y forma de onda.

CALIBRACION DEL OSCILOSCOPIO

1 El interruptor de palanca que se encuentra bajo la perilla VOLT/DIV, debe estar en la posición DC del canal 1 ( CH1 ).

2 Conecte el canal 1 ( CH1 ) al terminal CAL ubicado al lado del interruptor de encendido del instrumento. Este terminal emite una señal de onda cuadrada de 1volt peak to peak ( 1 Vpp ) y de una frecuencia de 100Hz.

3 Para calibrar el instrumento siga los pasos que a continuación se indican:

(a) Ubique la perilla VOLT/DIV en 0,5 Volt, en la pantalla debería observarse una señal de 2 cuadrados ( Foto 1 ) equivalentes a 1 Vpp. Si esto no sucede gire la perilla CAL ( de VOLT/DIV ) hasta conseguirlo. Quedando calibrado el CH1, repita el procedimiento para el CH2.

(b) Ubique la perilla SWEEP TIME/DIV en 2 ms (milisegundos), el la pantalla debería observarse una longitud de onda de 5cm ( Fig.2 ). Esta corresponde a una señal de 10 ms de período, y por lo tanto una frecuencia de 100Hz. Si esto no sucede, gire la perilla VARIABLE CAL hasta obtener dicho período. Procediendo de esta forma se ha calibrado la base de tiempo para ambos canales simultáneamente.

NOTA: Si usted utilizara un modelo de osciloscopio diferente al mencionado, proceda de manera análoga, salvo que la señal de calibración tiene una frecuencia de 1000Hz y 0,5 Vpp. En este caso se recomienda ubicar la perilla SWEEP TIME/DIV en 0,2 ms, debiéndose obtener cuadritos equivalentes a 1 ms, y por lo tanto una frecuencia de 1000Hz.

Antes de comenzar a trabajar es necesario realizar la calibración del osciloscopio. Para

ello se utilizará la señal interna del mismo, que se obtiene en la conexión PROBE ADJ.

La señal generada es una onda cuadrada de 1 KHz de frecuencia y 0,5 V de voltaje pico

a pico. Recuerde que es necesario calibrar los dos canales y que luego de realizada la

calibración no deben moverse las perillas correspondientes.

A = 2,4 x 0,2 = 0,48 T = 2,4 x 0,5 = 1,2 s f = 1 / T = 1 / 1,2 = 0,833

Como podemos observar la señal de calibración del osciloscopio tiene forma de onda cuadrada.

2.- Explicar las diferencias que existen entre las posiciones DC y AC del interruptor de selección para cada uno de los canales.

En AC se dispone de un condensador en serie con la entrada, de manera que la señal de corriente alterna tiene paso libre, pero no la corriente continua sobre la que puede estar aquella. La linea base de la imagen corresponde entonces a los ceros voltios de la corriente alterna. En DC se da paso tambien a la corriente continua y si la señal esta compuesta de CC y CA, la linea cero de la imagen estara en el valor cero de la CC y la señal alterna aparecera a cierta distancia de la linea central de la reticula.

3.- Dibujar en papel cuadriculado (o Milimetrado) las señales del paso 2, indicando las posiciones de los selectores de amplitud (volts. /div) y de tiempo (mseg. /div)

4.- Dibujar las figuras de Lissajous obtenida en el paso (3) de procedimiento, indicando los rangos de amplitud de cada canal.

1:2 2:3 1:3

2:5 1:4

5.- Desarrolle sus conclusiones acerca del experimento.

• Es muy importante tener un amplio conocimiento del osciloscopio que nos permite entender como se comporta la corriente en su trayecto a través del tiempo, como va variando en los bornes de cada terminal. A su ves nuestros cálculos tienen ciertas fallas, como suele pasar, debido a que ciertas herramientas de laboratorio como nuestro cable coaxial que estaba fallando y evitaba que se pueda trabajar con mayor precisión.

• También hay que tener una buena óptica para poder visualizar con mejor precisión los gráficas que nos arroja la pantalla del osciloscopio

• El funcionamiento de unos osciloscopios es análogo al de un voltímetro, debido a que en el se pueden medir voltajes (voltaje pico y voltaje pico a pico)

• Se puede verificar las formas de las figuras de Lissajous correspondientes a relaciones de frecuencias comunes.

• Hemos verificado que la ley de Ohm sigue siendo aun valida en los circuitos con corriente alterna.

V.- BIBLIOGRAFIA

• Dorf - Svoboda Circuitos Electricos,5ta edición editorial alfa y omega Año 2003.

• MICROSOF ENCARTA 2007

• INTERNET

FACULTA DE IN GENIERIA ELECTRONICA

DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Laboratorio de Dispositivos Electrónicos Informe Final Nº02

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