INSTRUMENTACIN DE CORRIENTE ALTERNA

I) Objetivos Aprender y conocer el manejo de los diferentes controles que posee el osciloscopio. Aprender o realizar la medida de los parmetros electrnicos que puede brindar un osciloscopio.

II) Marco tericoOSCILOSCOPIOEl osciloscopio es un instrumento de medicin electrnico para la representacin grfica de seales elctricas que puede variar en el tiempo. Es muy usado en electrnica de seal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Permite visualizar fenmenos transitorios as como formas de ondas en circuitos elctricos y electrnicos. Por ejemplo en el caso de los televisores, las formas de las ondas encontradas de los distintos puntos de los circuitos estn bien definidas, y mediante su anlisis podemos diagnosticar con facilidad cules son los problemas del funcionamiento.Son uno de los instrumentos ms verstiles que existen y los utilizan desde tcnicos de reparacin de televisores hasta mdicos. Un osciloscopio puede medir un gran nmero de fenmenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud fsica en seal elctrica) ser capaz de darnos el valor de una presin, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc.Presenta los valores de las seales elctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen as obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.En un osciloscopio existen, bsicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la seal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se pueden ver la forma de la seal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma tcnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la seal que quiera medir.El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., segn la resolucin del aparato). El segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensin de entrada (en Voltios, mili voltios, micro voltios, etc., dependiendo de la resolucin del aparato).Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cunto representa cada cuadrado de esta para, en consecuencia, conocer el valor de la seal a medir, tanto en tensin como en frecuencia.

Tipos de osciloscopioLos equipos electrnicos se dividen en dos tipos: Analgicos y Digitales. Los primeros trabajan con variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Los primeros trabajan directamente con la seal aplicada, est una vez amplificada desva un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analgico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la seal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta informacin en la pantalla. Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analgicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones rpidas de la seal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensin que se producen aleatoriamente).

OSCILOSCOPIO ANALGICO:

La tensin a medir se aplica a las placas de desviacin vertical de un tubo de rayos catdicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable) mientras que a las placas de desviacin horizontal se aplica una tensin en diente de sierra (denominada as porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Esta tensin es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la seal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.

En la Figura se puede ver una representacin esquemtica de un osciloscopio con indicacin de las etapas mnimas fundamentales. El funcionamiento es el siguiente: En el tubo de rayos catdicos el rayo de electrones generado por el ctodo y acelerado por el nodo llega a la pantalla, recubierta interiormente de una capa fluorescente que se ilumina por el impacto de los electrones. Si se aplica una diferencia de potencial a cualquiera de las dos parejas de placas de desviacin, tiene lugar una desviacin del haz de electrones debido al campo elctrico creado por la tensin aplicada. De este modo, la tensin en diente de sierra, que se aplica a las placas de desviacin horizontal, hace que el haz se mueva de izquierda a derecha y durante este tiempo, en ausencia de seal en las placas de desviacin vertical, dibuje una lnea recta horizontal en la pantalla y luego vuelva al punto de partida para iniciar un nuevo barrido. Este retorno no es percibido por el ojo humano debido a la velocidad a que se realiza y a que, de forma adicional, durante el mismo se produce un apagado (borrado) parcial o una desviacin del rayo. Si en estas condiciones se aplica a las placas de desviacin vertical la seal a medir (a travs del amplificador de ganancia ajustable) el haz, adems de moverse de izquierda a derecha, se mover hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de la polaridad de la seal, y con mayor o menor amplitud dependiendo de la tensin aplicada. Al estar los ejes de coordenadas divididos mediante marcas, es posible establecer una relacin entre estas divisiones y el perodo del diente de sierra en lo que se refiere al eje X y al voltaje en lo referido al Y. Con ello a cada divisin horizontal corresponder un tiempo concreto, del mismo modo que a cada divisin vertical corresponder una tensin concreta. De esta forma en caso de seales peridicas se puede determinar tanto su perodo como su amplitud. El margen de escalas tpico, que vara de micro voltios a unos pocos voltios y de microsegundos a varios segundos, hace que este instrumento sea muy verstil para el estudio de una gran variedad de seales.

OSCILOSCOPIO DIGITAL :

En la actualidad los osciloscopios analgicos estn siendo desplazados en gran medida por los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder transferir las medidas a una computadora personal o pantalla LCD.En el osciloscopio digital la seal es previamente digitalizada por un conversor analgico digital. Al depender la fiabilidad de la visualizacin de la calidad de este componente, esta debe ser cuidada al mximo.Las caractersticas y procedimientos sealados para los osciloscopios analgicos son aplicables a los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo anticipado (pre-triggering) para la visualizacin de eventos de corta duracin, o la memorizacin del oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. Existen asimismo equipos que combinan etapas analgicas y digitales.Estos osciloscopios aaden prestaciones y facilidades al usuario imposibles de obtener con circuitera analgica, como los siguientes: Medida automtica de valores de pico, mximos y mnimos de seal. Verdadero valor eficaz. Medida de flancos de la seal y otros intervalos. Captura de transitorios. Clculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la seal.

USOS:

Medir directamente la tensin (voltaje) de una seal. Medir directamente el periodo de una seal. Determinar indirectamente la frecuencia de una seal. Medir la diferencia de fase entre dos seales. Determinar que parte de la seal es DC y cual AC. Localizar averas en un circuito. Determinar que parte de la seal es ruido y como varia este en el tiempo.

III) Materiales y equipos

Caja de dcadas de resistenciasOsciloscopioGenerador de seal

MultmetroResistores de 1k y 2k

Procedimiento1. Manejo de los controles que posee el osciloscopio.a) Conectar el osciloscopio a la lnea. 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 posicin 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 la focalizacin del haz horizontal en la pantalla.e) Ajustar los controles de seleccin de barrido (tiempo/div.) y de amplitud (volts./div) de tal manera que se pueda visualizar la seal de calibracin del osciloscopio.2. Medicin de parmetros elctricos en un circuito por medio de un osciloscopio.a) Conectar un generador de audio a la lnea. Proceder a su encendido.b) Seleccionar una seal sinusoidal, ajustando su amplitud a unos 10v pico a pico y con una frecuencia de 500 Hz.c) Armar el siguiente circuito:

d) Conectar el punto comn de la prueba del osciloscopio al punto C del circuito.e) Conectar el canal Y seleccionada al punto B del circuito.f) Medir la amplitud, frecuencia y forma de onda en el osciloscopio.

3. Obtencin de las Figuras de Lissajous.a) En el circuito anterior, procede a conectar los bornes X y Y del osciloscopio de. El punto comn del osciloscopio en el punto B. El canal Y del osciloscopio en el punto C. El canal X del osciloscopio en el punto A.b) Seleccionar la posicin X-Y en el control de barrido para obtener un a figura de Lissajous.c) Obtencin de las figuras de Lissajous con dos generadores de audio frecuencia. Ajustar la seal sinusoidal de un generador a 10V. pp y una frecuencia de 1KHz. Ajustar la seal sinusoidal de otro generador a 10V. 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 posicin X-Y en el control del barrido para obtener una figura de Lissajous. Variar las frecuencias de los dos generadores, tales que estn 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 figuras de Lissajous respectivas.