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Medidas Electrónicas Trabajos Prácticos

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UNIVERSIDAD NACIONAL Gral. SAN MARTÍNTEM - MEDIDAS ELECTRÓNICAS

Ing. G. LA MURA - Ing. M.A. CARUSO - Ing. A. Kohen

Trabajo Práctico N° 1: Medición de Tensión

Parte A: Medición de Tensión Continua

1. Voltímetro analógico de CC

1.1 Voltímetro analógico (pasivo)a) Sensibilidad: normalmente es menor que la de los voltímetros activos.b) Impedancia de entrada: Ze se especifica generalmente en Ω/Volt.

Ejemplo: 20 KΩ/Volt Para un alcance de 1 Volt Ze = 20 KΩ.Para un alcance de 100 Volt Ze = 2 MΩ.

Es decir la Ze no es constante en todas las escalas.1.2 Voltímetro analógico electrónico (activo)

a) Sensibilidad: La única limitación para pequeñas amplitudes es la relación señalruido.

b) Impedancia de entrada Ze: Normalmente es mayor a 1 MΩ y constante para todaslas escalas.

1.3 Especificaciones típicas para voltímetro analógico de CCa) Fundamentales: b) Complementarias:

ü Sensibilidadü Exactitudü Impedancia de entrada

ü Tipo de escalas (lineal/logarítmica)ü Resoluciónü Estabilidadü Ruidoü Confiabilidad

1.4 Medición: Representamos un esquema típico de medición y su circuito equivalenteThevenin.

Donde el error sistemático de método debido a la inserción del instrumento será:

1−=−

=∆

=VV

VVV

VV

e iiim

(1)

Del circuito tendremos

vt

vi RR

RVV

+=

(2)

Si reemplazamos (2) en (1) nos queda

vt

vt

vtm RR

RRRR

e+−

=−+

=1

11

1 (3)

Generalmente se cumple Rv » Rt la expresión (3) quedavtm RRe −= (4)

Esta expresión permite calcular el error sistemático con una aproximación del 1%siempre que Rv > 100.Rt

DipoloActivo

Rv

A

BVi Rv

A

BVi

Rt

V

Trabajo Práctico N° 1 Página 2 de 4

También si se conoce em puede calcularse el valor de V con la siguiente expresión:

m

i

eV

V+

=1

(5)

2. Desarrollo experimental:Influencia de la resistencia de entrada de losvoltímetros de CC

2.1 Esquema de mediciónE: Fuente de alimentación reguladaR1 y R2: Resistores calibradosVe: Voltímetro activoVi: Voltímetro analógico

Atención: Verificar antes de energizar el circuito, que las polaridades de losvoltímetros sean correctas y que los alcances

2.2 Procedimientosa) Con R1 = 0 (S cerrada) y R2 = 1 MΩ Ajustar la fuente E a Ve = 10 V, adecuar las

escalas de los voltímetros, leer las magnitudes medidas y volcarlas al cuadrocorrespondiente.

b) Con R1 = 1 MΩ y R2 = 1 MΩ repetir el paso anterior, ajustando la tensión de lafuente E a Ve = 20 V.

c) Con R1 = 0 (S cerrada) y R2 = 47 KΩ repetir paso 2.2a).d) Con R1 = 47 KΩ y R2 = 47 KΩ repetir paso 2.2b).e) Repetir los pasos 2.2a) al 2.2d) con voltímetros electrónicos

3. Resultados a obtener3.1 Completar el cuadro de mediciones.3.2 Calcular en base a los valores de resistencias utilizadas los errores sistemáticos

del método.3.3 Comparar los errores obtenidos con las mediciones de los voltímetros.3.4 Analizar todos los errores que intervienen en la medición en forma individual y

total (apreciación, método, instrumental...).3.5 Comentar las conclusiones extraídas de la experiencia y explicar posibles

discrepancias.

Datos del equipamiento utilizado.Anotar todos los datos que define el fabricante de cada instrumento (marca, modelo, Nº de serie, clase,sensibilidad, etc.).

R1 0 Ω 1 MΩVe

EntradaV

EsperadaVpe

AlcanceVi

IndicadaVe

EntradaV

EsperadaVpe

AlcanceVi

IndicadaV V V V V V V VR2

1 MΩ

R1 0 Ω 47 KΩVe

EntradaV

EsperadaVpe

AlcanceVi

IndicadaVe

EntradaV

EsperadaVpe

AlcanceVi

IndicadaV V V V V V V VR2

47 KΩ

E

Vi

VeR1

R2

S


Parte B: Medición de Tensión Alterna

1. Teoría de la medición

Para este caso hay que tener presente que el instrumento presenta una impedancia deentrada compleja (RC), mientras que en el caso anterior la consideramos resistiva pura.Planteando el circuito equivalente de Thevenin, del esquema de la medición,tendremos:

Generalmente podemos considerar a la impedancia del generador resistiva pura Zt = Rt

con lo que el circuito equivalente quedará de la siguiente forma.

Siendo, vv

vv CRj

RZ

ω+=

1, reemplazando

vtv

t

i

CRjRRV

V

ω+

+

=1

1, de ésta podemos calcular

el error de método 11

11 −

+

+

=−=

vtv

t

im

CRjRRV

Ve

ω

Puede observarse que para el caso límite en que la frecuencia es cero la expresión esigual al la calculada anteriormente para corriente continua.

vtv

t

ii

CRjRRV

V

VV

T

ω+

+

===

1

1

( )22

1

1

vtv

t CRRR

T

ω+

+

=

Si hacemos la gráfica del módulo de la transferencia para un voltímetro cuya impedanciade entrada está formada por 1 MΩ // 25 pF, y tomando como parámetro la resistenciaequivalente de la fuente, será:

Zv

A

BVi

Zt

V ~

Vi

Rt

V~

Cv

Rv

v

tvt

vi

ZRZR

ZVV

+=

+=

1

1

1,00E-09

1,00E-08

1,00E-07

1,00E-06

1,00E-05

1,00E-04

1,00E-03

1,00E-02

1,00E-01

1,00E+00

1,00

E+0

0

1,00

E+0

1

1,00

E+0

2

1,00

E+0

3

1,00

E+0

4

1,00

E+0

5

1,00

E+0

6

1,00

E+0

7

1,00

E+0

8

1,00

E+0

9

1,00

E+1

0

1,00

E+1

1

1,00

E+1

2

Frecuencia (Hz)

|T|

10 Ω

100 Ω

1 ΚΩ

10 ΚΩ

100 ΚΩ

1 ΜΩ

Rt


2. Desarrollo Experimental: Influencia de la impedancia de entrada de los voltímetrosde CA

2.1 Esquema de MediciónE Generador de señales senoidalesR1 y R2: Resistores calibradosVe: Voltímetro electrónicoVi: Voltímetro electrónico

2.2 Procedimientos

ATENCIÓN: Antes de energizar el circuito, verificar que los alcances (escalas) seancompatibles con las magnitudes a medir, y en el caso de utilizar cable coaxil de conectarlos blindajes a un punto común.

2.3 Elección de instrumental

Mediante la lectura de los manuales operativos seleccionar aquellos instrumentos quebrinden la información necesaria.

2.4 Medicióna) Con R1 = R2 = 10 KΩ y f = 1 KHz. Ajustar la fuente E a Ve = 3 V. Leer y registrar la

indicación de Vi.b) Repetir el punto anterior para frecuencias de 10 KHz, 100 KHz, 1 MHz, 10 MHz.

Donde la respuesta comience a caer, tomar más cantidad de puntos para dibujarcorrectamente la curva.

c) Con R1 = 0 y R2 = 10 KΩ repetir la medición a frecuencias de 1 KHz, 10 KHz,100 KHz, 1 MHz, 10 MHz. Leer y registrar la indicación de Vi.

d) Repetir las mediciones 2.4a) 2.4b) y 2.4c) utilizando un voltímetro analógico.e) Con R1 = R2 = 1 MΩ repetir las mediciones 2.4a) 2.4b).f) Con R1 = 0 y R2 = 1 MΩ repetir 2.4c).g) Repetir las mediciones anteriores colocando los dos voltímetros en paralelo (el

electrónico y el digital)h) En la medición R1 = R2 = 1 MΩ a f = 10 MHz, apagar el voltímetro analógico y leer Vi.i) Luego, desconectar el BNC del panel frontal del voltímetro y leer Vi.j) Retirar las puntas del coaxil del circuito y repetir la lectura de Vi.

3. Resultados a obtener

3.1 Representar en gráfico logarítmico la función de transferencia |T| y el error demétodo en función de la frecuencia, para cada Rt.

3.2 Despreciando la relación Rt / Rv de la ecuación del error de método, se podrá obteneruna expresión aproximada y simplificada para el cálculo de este error. Gráficar, conesta expresión, los puntos teóricos y comente discrepancias con respecto al punto3.1.

3.3 Repita los puntos anteriores con las mediciones efectuadas con el voltímetroanalógico.

3.4 Explicar las razones de las diferencias de los gráficos obtenidos.3.5 Determinar para cada Rt la frecuencia de corte del sistema con ambos instrumentos.3.6 Explicar las razones de los resultados obtenidos en los puntos 2.4h), 2.4i) y 2.4j).3.7 Comentar las conclusiones extraídas de la experiencia y explicar posibles

discrepancias.

E

Vi

VeR1

R2


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Trabajo Práctico N° 2: Medición de Tensión y Corriente

Parte A: Modificación del Alcance en Instrumentos

1. Introducción:El objetivo del trabajo practico es implementar el cálculo de dispositivos auxiliares paraampliar el alcance de instrumentos de Imán Permanente y Bobina Móvil (IPBM).Estos instrumentos, ya sean usados como voltímetro o amperímetro, puedenrepresentarse como su resistencia interna, por las siguientes consideraciones:

a) Para llegar la aguja a la posición de lectura, se realiza un trabajo mecánico.b) La energía para esto, es provista por el circuito eléctrico al que se conecta el

instrumento.c) Este consumo de energía puede ser considerado disipativo, representado la carga

por la resistencia interna del galvanómetro.

Debido a esto, conectar un instrumento entre dos puntos de un circuito, tiene el efectoequivalente a conectar una resistencia entre esos mismos puntos, es decir que semodifica el circuito original, variando los potenciales y las corrientes de las ramas.La magnitud de esta perturbación dependerá de la relación entre las resistencias delcircuito y del instrumento.

2. CONSUMO ESPECÍFICO:Con el objeto de poder especificar los efectos anteriormente descriptos, se define elconsumo específico de un instrumento como; la potencia necesaria para deflexionar laaguja del instrumento a plena escala.

CEP

Alcancep

=(1)

2.1. Amperímetros.En este caso será:

P I Rp p a= ⋅2 (2)

donde : Ip = corriente necesaria para que la aguja del instrumento deflecte a plenaescala o alcance.

Ra = resistencia interna del amperímetro.

CEI R

II R V

p a

pp a p=

⋅= ⋅ =

2 (3)

Es decir, que el consumo específico para éste caso, es equivalente a la caída de tensiónque se produce sobre el instrumento a plena escala.

de 7 Trabajo Práctico N° 2

2.2. Voltímetros.La potencia a plena escala será:

PV

Rp

p

v

=2

donde: Vp = alcance o tensión a plena escala.

CE

VR

V

V

RI

p

v

p

p

vp= = =

2 (4)

Es decir, que el consumo específico, aquí, es la corriente necesaria para que elinstrumento deflecte a plena escala.

3. Ampliación del alcance de medida en Corriente Continua.

3.1. Amperímetros.Cuando se desea medir una corriente mayor que la máxima del instrumento, debederivarse una parte por un resistor en paralelo, que se denomina “shunt”.Analizando el circuito, tenemos que:

dg

dg RR

RII

+⋅=

d

g

gp

p

R

R

I

Im +== 1

(5)

Definimos a “m” como poder multiplicador,

donde : Ip = corriente a plena escala que se desea medir.Igp = corriente a plena escala del instrumento.

Resumiendo:

mI

Ip

gp

=(6)

mR

Rg

d

= +1(7)

RR

md

g=

− 1

(8)

Ig

RgI

Rd


Igp

Rg Vgp = Igp.Rg

3.1.1. Disposiciones circuitales.

De acuerdo con lo visto si se quieren obtener alcances múltiples, puede pensarse en elsiguiente circuito:

Aunque tal vez parezca adecuado, tiene el inconveniente de la resistencia, que introduceel contacto de la llave, que, aunque pequeña, es importante frente al valor que puedetener la Rd [shunt].Otra posibilidad es usar resistores de cuatro terminales o la siguiente disposición,conocida como derivador Ayrtron :

En la posición 1:

mR

R R Rg

d d d1

1 2 3

1= ++ +

(9)

En la posición 2:

mR R

R Rg d

d d2

1

2 3

1= ++

+

(10)

En la posición 3:

mR R R

Rg d d

d3

1 2

3

1= ++ + (11)

Es decir, que al correr la llave hacia la izquierda, se amplía el alcance del instrumento.

3.2. Voltímetros.

El esquema de un voltímetro será:

Igp;Rg

Rd1

Rd2

Rdn

3 2 1

Igp;Rg

Rd3 Rd2 Rd1


donde : Rg = resistencia interna del instrumento.

Igp = corriente a plena escala del instrumento.

Para medir tensiones mayores, agregamos resistores en serie, de manera que se limite lacorriente a través del instrumento, para que no exceda el máximo permitido para plenaescala.Definimos como en el caso anterior a “m”[poder multiplicador] como, la relación entre latensión a plena escala deseada y la tensión de plena escala del instrumento.

mV

V

V

Vg

p

gp

= =(12)

donde : Rm = resistor multiplicador.

Del análisis del circuito tenemos:

V VR R

Rm

R R

Rgm g

g

m g

g

=+

∴ =+ (13)

R R mm g= −( )1 (14)

La resistencia del voltímetro, será:R R R R m R m Rv m g g g g= + = − + = ⋅( )1 (15)

Es decir, que al multiplicar por “m” el alcance del instrumento se multiplica por “m”también su resistencia interna.El consumo específico será:

CEV

R

m V

m RIp

v

gp

ggp= =

⋅

⋅=

(16)

3.2.1. Disposiciones circuitales.Una disposición posible puede ser la siguiente:

Igp

Rg Vgp

Vmp

Vp

Rm

A

B

C (2500 V)

D (1000 V)

Rm4

Rm3

Rm2

Rm1

Igp;Rg


Cuando estamos midiendo en el rango más alto, entre A y C, tenemos 2500 V a plenaescala, en el instrumento cae muy poca tensión [menos de 1 V] y podemos considerarque toda la tensión aplicada entre A y B sobre Rm4. Como entre B y D no circula corriente,el punto B está al mismo potencial que D, es decir, que entre C y D hay 2500 V.Por ser C y D dos puntos muy próximos y consecutivos de una llave, debe tener unaaislación compatible.La solución que se adopta usualmente es que los puntos de tensión más alta, se tomansobre bornes aislados y separados de la llave.

Para tensiones superiores a 5000 V no se usan resistores multiplicadores autocontenidos,sino, multiplicadores exteriores en puntas especialmente aisladas.La sensibilidad de un instrumento, indica la bondad del mismo en cuanto a como perturbael circuito bajo medida.Un dato sería la corriente que toma para deflectar a plena escala. Otra forma, es expresarla sensibilidad como la inversa de la corriente a plena escala.

SI gp

=1 (17)

IV

RS

R

V Vgp

pe

v

v

pe

= ∴ =

Ω (18)

La sensibilidad se expresa en ohm por V, obsérvese que la información que se suministraes equivalente a la de dar el consumo específico y es lo mismo decir:20.000 Ω/V ó 50 µA a plena escala.1.000 Ω/V ó 1 mA a plena escala.además:

pev VSR ⋅= (19)

Conocida la sensibilidad [dato que da el fabricante] y que es común a todos los rangos, esposible calcular la resistencia que presenta el instrumento en cada rango.

Esta resistencia es constante, aunque varíe la indicación y se calcula con el valor a plenaescala, aunque la medición se efectúe a media escala o en otro punto cualquiera.

4. Problemas4.1 - Se dispone de un galvanómetro de 50 µA a fondo de escala con una resistenciainterna de 50 Ω. Calcular y dibujar el circuito de un amperímetro con rangos de 1 mA, 100mA y 1 A utilizando el instrumento anteriormente descripto. Calcular el consumoespecífico en cada rango.

4.2 - Con el mismo instrumento del problema anterior diseñar un voltímetro con lossiguientes rangos: 1 V, 10 V y 100 V. Calcular consumos específicos y sensibilidad encada rango.

2500 V1000 V

Rm4Rm3Rm2Rm1Igp;Rg


MultímetroOsciloscopio

5. Parte Experimental

5.1 - Circuito de CC Voltímetro

En los rangos de 2,5 V y 10 V a plena escala, medir la corriente consumida por elvoltímetro, calcular el consumo específico y comparar los valores medidos con lasespecificaciones del manual.

5.2 - Circuito de CC Amperímetro

Medir la tensión sobre el amperímetro, ajustando el generador de corriente constante en0,5 A. calcular la R interna y el consumo específico a plena escala. Comparar con losvalores especificados en el manual.

Parte B: Medición de señales periódicas

6.1 - Medición de señales periódicas

Conectar en paralelo el generador de funciones, voltímetro digital y osciloscopio.

0,5 AI A V

Voltímetroanalógico

Amperímetrodigital

GENERADOR


Se desea medir el valor tensión eficaz de una señal cuadrada, triangular y sinusoidal.Para asegurarnos que el multímetro no produzca errores de respuesta en frecuencia, seelige una frecuencia de 100 Hz.Comprobar y ajustar la amplitud de las señales mencionadas, con el osciloscopio en unvalor de 4 V pico. Medir en cada caso la indicación del voltímetro.Justificar en cada caso los resultados obtenidos y comparar con el calculo teórico de losvalores eficaces para cada señal.

6.2 - Medición de señales periódicas con instrumento de verdadero valor eficaz

Repetir los pasos descriptos en el punto 6.1 cambiando el voltímetro por otro que seacapaz de medir verdadero valor eficaz.

6.3 - Cálculo de factores característicos de las señales periódicas

Calcular para las señales mencionadas el factor de forma, de cresta y de media demodulo.

6.4 - Cuadro de mediciones

SeñalOsciloscopio

V picoVoltímetro Dig.

VVoltímetro Dig.

V RMS

Cuadrada 4

Triangular 4

Sinusoidal 4


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Trabajo Práctico N° 3: Puntas Acondicionadoras de Señales

1 - Detector de valor máximo

1.1 - Introducción teóricaDisponemos del circuito descripto en la figura compuesto de un capacitor y un diodo comodetector, analizando gráficamente el funcionamiento del mismo se puede comprobar quela tensión de salida será proporcional al valor pico de la señal de entrada cualquiera seala forma de onda de la excitación.

Con una señal de entrada sinusoidal el circuito se comporta de la manera descripta en elsiguiente gráfico:

1.2 - Parte Experimental

Armar el circuito, teniendo presente que el osciloscopio tiene como único objetocomprobar que las señales entregadas por el generador de funciones, tengan siempre elmismo valor pico a pico de amplitud.

Vi(t) Vo(t) Rc

C1

Voltímetrode CC

C2

Vi(t)

VC(t)

Vo(t)

t

t

t

C1

Voltímetrode CCC2

Generador defunciones

Osciloscopio


1.3 - Resultados a obtener

1.3.1 - Seleccionando función sinusoidal, cuadrada y triangular, con una tensión picode 3 V como salida del generador, se medirá en el voltímetro de CC la tensiónsobre el detector para cada caso, tabulando y explicando los resultadosobtenidos.

1.3.2 - Con una señal de excitación sinusoidal de 500 mV pico a pico de amplitud,compruebe el funcionamiento del circuito y explique el origen del error bajo estacondición.

1.3.3 - Explique las ventajas y limitaciones del sistema.

2 - Divisor de tensión como atenuador de señales

2.1 - Introducción teórica

Frecuentemente la señal a medir supera el rango máximo de nuestro instrumento, con elfin de expandir el alcance se utilizan puntas atenuadoras. Estas deberán tener unarespuesta en frecuencia lo más plana posible y con un ancho de banda superior al delinstrumento utilizado, con el propósito de no modificar la señal a medir.Para simplificar el análisis del circuito, pensaremos en dos divisores de tensión, unoconstruido con resistores y el otro con capacitores.

ViVo

Rp Ro

Ro=

+ ViVo

Cp Co

Cp=

+

Cuando ambos circuitos atenúen el mismo factor, diremos que están compensados puesla atenuación no está afectada por la frecuencia de operación.

Vi

Rp

VoRo

Cp

CoVi Vo

Vi VoRo

Rp

Cp

Co


Cuando Rp Cp Ro Co⋅ = ⋅ se cumple la condición de compensación, yViVo

Rp Ro

Ro

Cp Co

Cp=

+=

+

Con una onda cuadrada como señal de entrada (Vi) y variando alguno de loscomponentes del atenuador, podemos observar tres condiciones posibles:

1) Subcompensado2) Compensado3) Sobrecompensado

2.2 - Parte Experimental

Utilizando un osciloscopio con punta atenuadora x 10 conectada entre el canal vertical y lasalida de la señal de calibración suministrada por el mismo, como excitación del divisor.se deberá variar el ajuste de compensación, comprobando las tres condiciones posibles.

2.3 - Resultados a obtener

2.3.1 - Calcular el valor de Rp si Ro es la parte real de la impedancia de entrada delosciloscopio, para una atenuación de 10 veces.

2.3.2 - Graficar las señales observadas en la pantalla y relacionarlas con la respuestaen frecuencia para cada caso.

2.3.3 - Además de la capacidad interna de entrada del osciloscopio, como intervienela capacidad del cable coaxial de la punta atenuadora y que elementos sedeberán variar para lograr la compensación.

Vi

t

Vo

t

Vo

t

Vo

t

SubcompensadoRp.Cp < Ro.Co

CompensadoRp.Cp = Ro.Co

SobrecompensadoRp.Cp > Ro.Co

Medidas Electrónicas - Trabajo Práctico N° 4 Página 1 de 2


Trabajo Práctico N° 4: Medición de Frecuencia

1 - Frecuencímetro Analógico

Se armará la siguiente disposición circuital:

Se ajustará la señal de salida del generador hasta observar en el osciloscopio la señal dela figura:

Verifique que la posición de los controles correspondientes estén en la posición CALcuando se efectúen mediciones de tiempo o amplitud.Durante el desarrollo de la experiencia observe que la duración del ciclo de actividad semantenga constante en 0,25 ms, luego partiendo de una frecuencia aproximada de250 Hz tomar no menos de cinco mediciones hasta llegar a 2 KHz proporcionalmenteespaciadas y las lecturas correspondientes en el voltímetro analógico. Construir el cuadrode mediciones correspondiente.

1.1 Con los valores obtenidos en el cuadro trazar la curva tensión frecuencia.1.2 Con los valores de la curva construir una escala para el instrumento, tarada en

valores de frecuencia.

2 - Frecuencímetro Digital

Se empleara la siguiente disposición:

Generador ~f

V H VoltímetroAnalógico

R

C

5V[ms]

0,254 > t > 0,5

Generador ~fs

Frecuencímetrofi

de 2 Medidas Electrónicas - Trabajo Práctico N° 4

Se efectuarán mediciones a 1 Hz; 10 Hz; 100 Hz; 1 KHz y 10 KHz y confeccionará elcuadro correspondiente fi / fs.

2.1 Cuando se efectúen las mediciones con el frecuencímetro, realizar pequeñasvariaciones en el generador de frecuencia y observar las indicaciones delfrecuencímetro.

2.2 Comentar los resultados del punto anterior e indicar en que casos y a partir de quefrecuencias conviene efectuar medición de período y porqué.

3 - Frecuencímetro por Batido de Señales

Se dispondrán los instrumentos de la forma indicada en la figura:

Se ajustará independientemente la amplitud de la salida de los generadores tal queV1 = V2 a una frecuencia de 100 KHz. Verificar previamente que los controles respectivosse hallan en la posición CAL.Se ajustara f1 manteniendo fija f2 hasta lograr la anulación de la modulación en elosciloscopio (batido Cero)

3.1 Podemos medir variaciones de frecuencia relativa conociendo el tiempo entre dosnodos (τ), calculamos ∆f = 1 / τ.Prácticamente mantener fija f2 y aumentar f1, en ∆f1. Repetir la medición siguiendoincrementando el valor de f1.

ORCV HGenerador ~

f1-V1

Generador ~f2-V2

R

R



Trabajo Práctico N° 5: Medición con Osciloscopio

1. Medición de frecuencias por comparación. Lissajous.

Utilizando el ORC como graficador x-y se representa sobre la pantalla la composición delas señales aplicadas a ambos canales, si estas son senoidales y de relación defrecuencia racional, se obtiene una figura de Lissajous.De estas figuras puede determinarse la frecuencia de una de las señales conocida la otra,la ventaja del método es que no introduce error ya que se transfiere a la medición laexactitud del parámetro conocido.La limitación del método se debe a la dificultad del análisis de la figura cuando lasrelaciones son elevadas.Para el caso del TP se medirá la frecuencia de su generador, suponiendo conocida la delotro, que se toma como patrón.Como ilustración se muestran a continuación figuras típicas de presentación en la pantalladel ORC.

Figuras de Lissajous para diversas relaciones de frecuencia y fase

frecuencia horizontalfrecuencia vertical

Dif

eren

cia

de

fase

0º

45º

90º

135º

180º

1/1 3/42/31/31/2


1.1. Esquema de conexiones.

1.2. Ecuaciones a emplear

horizontal ónintersecci de Puntos vertical ónintersecci de Puntos

ff

v

h =

o también

Horizontal Tangencia de Puntos VerticalTangencia de Puntos

ff

v

h =

1.3. Aplicación experimental

Obtener sobre la pantalla las siguientes relaciones:

=

18

;15

;13

;32

;12

;21

;11

ff

v

h

2. Medición de frecuencias por comparación. Barrido Circular.

Un caso particular de las figuras de Lissajous es una circunferencia (elipse en general)que se obtiene aplicando a ambos canales señales desfasadas 90º. El resultado esconocido como barrido circular (Ver la figura en líneas de puntos; en el trabajo práctico noaparece en la pantalla del ORC).

2.1. Actuando la frecuencia superior sobre las placas verticales

Para este caso se considera al generador que produce el barrido circular como patrón y alotro como incógnita, teniendo en cuenta que la señal modulante (incógnita) debe ser defrecuencia mayor (Ver la figura en línea llena).

Generador ~fv

Generador ~fh

ORCV H


2.1.1. Esquema de conexiones

2.1.2. Ecuaciones a emplear

vueltas de Nº positivos picos de Nº

ff

A

B =

2.1.3. Aplicación experimental

Con los puntos que van al generador B en cortocircuito se ajusta la señal del generador A,se ajustan las ganancias de los amplificadores V y H del ORC de forma de obtener unafigura lo más cercana a una circunferencia y de tamaño adecuado. Conectar el generadorfB y ajustar el nivel de salida hasta un valor adecuado a la medición.Obtener las siguientes relaciones:

=

112

;18

;27

;15

ff

A

B

Medición de frecuencias utilizando barrido circular

ORCV HGenerador ~

fAGenerador ~

fB

R

C


2.2. Actuando sobre el eje Z con la señal de frecuencia mayor

Esta característica permite, una vez obtenido el barrido circular, modular la luminosidadde la imagen aplicando al eje Z del ORC una señal de frecuencia mayor y amplitudadecuada.El generador utilizado para el barrido circular se tomara como patrón y el que modula elbrillo como incógnita

2.2.1. Esquema de conexiones

2.2.2. Ecuaciones a emplear

vueltas de Nº luminosos trazos de Nº

ff

A

B =

Tomando como una vuelta cuando el espacio oscuro es igual al espacio iluminado.

2.2.3. Aplicación experimental

Obtener las siguientes relaciones:

=

115

;29

;14

ff

A

B

3. Medición de Desfasaje entre Señales de igual frecuencia.

Si se aplican señales senoidales de igual frecuencia a los canales V y H del ORC seobtiene en general una elipse o una recta inclinada para desfasaje nulo (o l80º)Un caso común es la medida del desfasaje introducido por un cuadripolo. En este caso,se inyectan al canal vertical la señal de salida del dispositivo bajo prueba y al canal H laseñal de entrada.Este resultado será correcto siempre que ambos canales V y H introduzcan el mismodesfasaje en caso contrario la medición estará afectada de un error sistemático deinstrumental.Esto se soluciona midiendo previamente el desfasaje que introducen ambos canales.

ORCV HGenerador ~

fA

Generador ~fB

Eje z (atrás)

R

C


3.1. Esquema de conexiones

3.2. Ecuación a emplear

CDAB

=)sen(α

3.3. Aplicación experimental

Efectuar las mediciones a las siguientes frecuencias

f = 20; l00; 1.000; 10.000; 100.000; 1.000.000 Hz

4. Análisis de la respuesta en frecuencia de un cuadripolo.

Para esta medición se empleara al ORC como un graficador V-FPara ello se tomara una señal tipo diente de sierra mediante la cual se modulara enfrecuencia a un generador senoidal, obteniendo de esta forma el funcionamiento de ungenerador de barrido. Aplicando ahora la señal de modulación a un canal y la señalsenoidal variable en frecuencia al otro, lograremos el efecto deseado.

ORCV HGenerador

f~

C

A

BD


4.1. Esquema de conexiones

Previamente se ajustaran las señales de acuerdo a las figuras siguientes. Controlarpreviamente que los controles correspondientes a la medición se encuentren en laposición CAL

4.2. Cuadripolos a medir

5. Resultados a obtener.

a) Dibujar las figuras correspondientes a las relaciones pedidas al punto 1.3b) Dibujar las figuras correspondientes al punto 2.1.3c) Dibujar las figuras correspondientes al punto 2.2.3d) Construir el cuadro correspondiente a las mediciones del punto 3.3e) Comentar las observaciones efectuadas y conclusiones de las mismas.f) Comentar las diferencias entre las mediciones y las ventajas comparativas en los

puntos 1.3, 2.1.3, 2.2.3

ORCGen. fmod Gen. fbarr

Vm

Cuadripolo

RC

CR

R = 10 KΩ

C = .01 µF

fmod

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30

tiempo (ms)

Vm (

V)

fbarr = 65 KHz

-12

- 8

- 4

0

4

8

12

0 0,5 1 1,5 2

t i e m p o ( m s)



Trabajo Práctico N° 6: Mediciones con Osciloscopio1 Uso del canal vertical y la base de tiempo

1.1 Esquema de conexiones

Se armará la siguiente disposición circuital:

1.2 Parámetros de Trabajo

Generador:Señal triangular; f = 1 KHzAmplitud = 2 V pico a pico.

Osciloscopio:Canal 1Acoplamiento = DCModo Disparo = AutomáticoFuente de Disparo = INT - Canal 1

1.3 Parte Experimental

a). Girar el nivel de disparo hasta obtener la imagen fija en la pantalla, una vez en esaposición; girarla lentamente a derecha e izquierda. ¿Qué se observa y por qué?

b). Con señal y controles igual al punto anterior, disminuir la amplitud de salida delgenerador. ¿ Qué se observa y por qué?

c). Señal y controles igual al punto anterior, excepto modo de disparo = NORMAL

d). Señal y controles igual al punto anterior. Variar la tensión de OFFSET delgenerador. ¿Qué se observa?

e). Señal y controles igual a punto anterior, aplicar la señal utilizada por el canalvertical simultáneamente al conector de disparo EXT y colocar la Fuente deDisparo para tomar señal de ésta. Variar la tensión de OFFSET del generador.¿Qué se observa? Explicar por que razón en los casos anteriores se siguevisualizando la imagen.

Generador ~f

ORCV H


f). Señal y controles igual al punto a) y el canal vertical acoplado en AC, variar latensión de OFFSET del generador. ¿ Qué se observa y por qué?

g). Señal triangular; f = 190 Hz, Amplitud = 2 V pico a pico, nivel 0 Volt, canal verticalacoplado en AC. Modo de Disparo NORMAL, Fuente LÍNEA.ü Indicar que se observa.ü Aumentar lentamente la frecuencia del generador hasta observar la señal

quieta en la pantalla. ¿A qué frecuencia sucede esto y por qué?

h). Señal triangular; f = 1 KHz, Amplitud = 2 V pico a pico, canal vertical acoplado enDC. Modo de Disparo Automático, Fuente INT - Canal 1. Girar el nivel de disparohasta observar la señal en la pantalla. Ajustar la base de tiempo hasta obtener 10períodos en la pantalla. Baje la intensidad y mueva ligeramente el control de foco.Observe el trazado de la imagen y justifique la razón del mismo.

2 Uso de la Doble Base de Tiempo

2.1 Esquema de conexiones

2.2 Parte experimental

a). Una vez armado el esquema de la figura colocar el generador a una f = 500 Hz y 4 Voltpico a pico. Medir la amplitud del transitorio, la frecuencia y duración.

b). Colocar al final del coaxil de medición una carga igual a su impedancia característica,indicar que se observa y porqué.

NOTA: Indicar el instrumental utilizado y registrar en cadapunto la posición de los controles en el momento de lamedición (ganancia del canal vertical, acoplamientos, etc.).

Generador ~f

ORCV H

L

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