REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA

NCLEO CARABOBO SEDE NAGUANAGUA

LAB. DE REDES II

PRACTICA INTRODUCTORIA

Repaso del uso del osciloscopio, multmetro y generador de

seales

Objetivos:

Identificar los controles principales de un osciloscopio y sus respectivas funciones.

Calibrar adecuadamente un osciloscopio para prepararlo a medir.

Realizar correctamente medidas de voltajes directos y alternos.

Utilizar la base de tiempo para medir frecuencias de seales alternas.

Identificar los controles principales de un generador de seales.

INTRODUCCIN TERICA. Descripcin del Osciloscopio.

El osciloscopio es un instrumento electrnico de medicin, que si bien directamente solo mide voltajes, puede medir indirectamente una gran cantidad de magnitudes fsicas, siempre y cuando se pueda asociar un voltaje directamente proporcional a la magnitud de inters. Esto hace que el osciloscopio sea utilizado en casi cualquier disciplina, desde aplicaciones de ingeniara elctrica, hasta mediciones en medicina, etc.

A diferencia de un multmetro o un voltmetro normal, que solamente dan informacin de los valores promedios de voltaje o valores picos, los osciloscopios permiten visualizar el comportamiento de una seal a medida que transcurre el tiempo, es decir, en su pantalla muestra la seal de voltaje en funcin del tiempo. Adems permite visualizar grficas de Vy vs. Vx, grficas de un voltaje en funcin de otro. Esto es muy til para efectos de simulacin y anlisis en una gran cantidad de fenmenos.

Su principio de funcionamiento es muy parecido en algunos aspectos a los de un televisor normal, sobre todo en lo que se refiere a su pantalla, la cual es llamada tcnicamente tubo de rayos catdicos (TRC).

A continuacin se describen las partes principales que tpicamente componen a un osciloscopio. . El tubo de rayos catdicos (TRC) . La seccin horizontal. . La seccin vertical. TUBO DE RAYOS CATDICOS

Es la parte donde se presenta la informacin, en la siguiente figura se muestra un esquema simplificado:

Figura 1: Diagrama esquemtico simplificado de un tubo de rayos catdicos para un osciloscopio.

El TRC consiste en un tubo al vaco, cuya pantalla est internamente recubierta de algn tipo de material fosforescente, el cual al ser golpeado por electrones absorbe la energa cintica de stos y luego la libera en forma de luz, haciendo visible la trayectoria por la cual se desplaza.

Los electrones que llegan a la pantalla en el TRC son inicialmente liberados gracias al calentamiento producido por una corriente a travs de un filamento al cual se le aplica una diferencia de potencial V, luego son reunidos en un haz mediante campos magnticos producidos en bobinas colocadas cerca del filamento.

La aceleracin de los electrones hacia la pantalla se realiza mediante la aplicacin de un alto voltaje (entre 1.5 y 5.0 KV aproximadamente).

En su trayectoria, el haz de electrones atraviesa dos parejas de placas deflectoras, una pareja vertical y otra horizontal. Cada pareja de placas est sometida a una diferencia de potencial variable, las verticales hacen variar la posicin horizontal del haz sobre la pantalla y las horizontales modifican la posicin vertical. A estas ltimas se les aplica un voltaje directamente proporcional a la seal que se desea medir o estudiar, aunque esto puede variar dependiendo del modelo particular del osciloscopio.

Los controles asociados con el tubo de rayos catdicos son los siguientes:

. Intensidad. (Intensity) . Enfoque. (Focus) . Posicin vertical. (Vertical) . Posicin horizontal. (Horizontal) . Localizador de haz. (Beam finder).

El control de intensidad regula el voltaje de aceleracin, produciendo una mayor o menor aceleracin del haz de electrones y por lo tanto de la brillantez de la luz producida en la pantalla.

El enfoque. Controla la concentracin o dispersin del haz de electrones, permitiendo refinar la apariencia de la traza dejada por los electrones sobre la pantalla.

Posicin vertical. Regula la posicin vertical de la traza, para poder ubicar una referencia, medir ms fcilmente amplitudes, etc.

Posicin horizontal, similar al anterior slo que en cuanto a la parte horizontal.

Localizador del haz. Cuando sobre la pantalla no aparece ninguna seal, puede deberse a la inadecuada regulacin de los controles de posicin o de otras escalas; para tener una idea de qu controles mover, el beam finder comprime la traza del haz sobre el rea de la pantalla, pudindose apreciar desde qu parte proviene y as manipular el control apropiado.

Tambin en la parte externa de la pantalla suele colocarse una cuadrcula graduada por lo general en cm, de tal manera que sirva como escala para medir las seales.

SECCIN HORIZONTAL

Generalmente se divide en dos partes, la base de tiempo y la funcin disparo. La primera

regula la rapidez con la cual el haz barre horizontalmente la pantalla, fijando as la escala del tiempo

sobre la cuadrcula de la pantalla; la mayor parte de osciloscopios tienen graduado este control en

segundos por divisin (sec/div) o fracciones.

El control de disparo regula la formacin de imgenes estables en la pantalla, y el momento o

fase a partir de la cual se comienza a visualizar una seal. En algunos modelos tambin permite

visualizar seales que se producen una sola vez y que normalmente no es posible ver, ya que el

osciloscopio trabaja con seales peridicas de frecuencia relativamente alta.

SECCIN VERTICAL

En esta seccin encontramos el control para la escala vertical, graduada en voltios por divisin (V/div), tambin llamada sensibilidad.

Tambin estn aqu los bornes de entrada de la seal a estudiar y otra serie de controles

accesorios que se describen para cada modelo en particular (ver anexo con la descripcin de modelos especficos que tenemos en nuestro laboratorio). PRECAUCIONES GENERALES

Si bien los aparatos tienen algunas caractersticas de auto proteccin, es necesario ser cuidadoso en el uso de ellos, para no afectar su funcionamiento y para obtener medidas correctas, se deben observar las siguientes precauciones:

Evitar golpear o mover bruscamente los aparatos, ni marcar nada sobre ellos.

No desconectar el cable de potencia mientras no se haya apagado el osciloscopio. Mover los controles e interruptores en forma moderada, para evitar su dao.

Evitar aplicar voltajes mayores que los tolerados por cada aparato (generalmente indicado en el panel de controles).

Usar adecuadamente el control de intensidad, para evitar quemar o daar de manera permanente la capa fosforescente que recubre la pantalla.

No maltratar los cables de conexin y conectadores de entrada, evitar tocar las partes expuestas, si se trabaja con alto voltaje.

Asegurarse que el osciloscopio est adecuadamente conectado a tierra.

Al utilizar el osciloscopio con otros aparatos conectados a la red, debe verificarse qu terminales, especialmente los de tierra, pudieran provocar un cortocircuito, ya que la referencia es la misma para la mayora de aparatos en el laboratorio y estn por lo tanto conectados a travs de la red elctrica.

EJEMPLOS PARA LA MEDICIN DE VOLTAJES CD, VOLTAJES PICO A PICO (EN CA) Y FRECUENCIA.

Medicin de voltaje de corriente directa.

El barrido de frecuencia no es indispensable ajustarlo pero puede colocarlo a 100 Hz. Se coloca el interruptor de entrada vertical en GND y se fija la lnea de frecuencia con el control de posicin vertical. (Ver Figura 2).

Figura 2.

Se selecciona la escala vertical, por ejemplo 2 V/div. Con el control variable respectivo apagado.

Se aplica el voltaje a medir en la entrada vertical y luego se pasa el interruptor a la posicin DC. El haz en la lnea de referencia se traslada a otra posicin. (Ver Figura 3)

Figura 3.

Se cuentan los las divisiones desplazadas y se multiplica por la escala para obtener la medida,

en este caso:

4.4 div * 2V/div = 8.8 V Medicin de voltajes AC y su respectiva frecuencia.

Si el osciloscopio cuenta con base de tiempo debe ajustarse los siguientes controles (Si es de doble canal la seal se considera aplicada en el canal 1). INTENSITY: Moderada. TRIGGER MODE: P-P AUTO. SOURCE: CH1. CH1-CH2-BOTH: CH1. AC-GND-DC: DC. ADD-ALT-CHOP: ALT. CH1 VOLT/DIV: Segn el rango de voltios a medir. (Por ejemplo 5) SEC/DIV: Segn el rango de frecuencia a medir. (Por ejemplo 2 ms). Al aplicar voltaje al canal 1 se obtiene una seal como la mostrada en la Figura 4.

Figura 4.

Para medir el voltaje pico a pico se cuentan las divisiones que separan a un mximo y un

mnimo, en este caso 6 divisiones y se multiplica por la escala vertical.

Vpp = 6 div * 5 V/div = 30 V.

Para medir la frecuencia se tienen que encontrar el nmero de divisiones que separan a dos puntos en fase sucesivos (dos mximos por ejemplo).

En este caso la distancia entre dos mximos sucesivos es 3 div.

Como la escala seleccionada es de 2 ms/div, el perodo T de la seal es:

T = 3 div * 2 ms/div = 6 ms, y la frecuencia F = 1/T = 166.7 Hz.

DECADA DE RESISTENCIAS.

La dcada de resistencia es un tipo de resistencia variable que recibe ese nombre ya que cada

conmutador posee un conjunto de resistencias que en una posicin determinada del conmutador, difieren de las que estn en los conmutadores adyacentes (cuando estos estn en la misma posicin) en un factor de 1 (una dcada). Cada conmutador puede ser seleccionado entre 11 posiciones (marcadas desde 0 hasta 10). A cada posicin le corresponde un conjunto de resistencias en serie. Todos los conmutadores estn interconectados; seleccionando las posiciones adecuadas de los conmutadores. En la siguiente Figura se muestra las conexiones internas de una dcada de seis

conmutadores seleccionados para dar un valor total de 27 K .

Figura 5.

Tabla 1. Escalas de la caja de dcadas de resistencias.

Pre laboratorio El pre laboratorio deber ser completado antes de asistir a la prctica y entregado al profesor antes de iniciar la prctica. 1. Qu es una forma de onda?

2. Parmetros principales de una forma de onda?

3. A que se denomina valor Pico-Pico, valor Pico, valor eficaz (rms) y como se calculan?

4. Cmo se relaciona el valor eficaz con el valor pico?

5. Cmo se relaciona el periodo y frecuencia en una forma de onda?

6. Qu tipos de osciloscopios existen?

7. Qu podemos hacer con un osciloscopio?

8. Qu es un generador de seal o generador de funciones?

9. Para qu se usan las cajas de dcadas de resistencias?

Equipos y materiales a utilizar.

1 Osciloscopio de dos canales.

1 puntas de medicin para osciloscopio.

Cables para el generador de seales, que tiene en un extremo dos caimanes y en el otro un conector bnc.

Caja de dcada de resistencias

Procedimiento.

Antes de iniciar el trabajo con los instrumentos por favor realice un inventario de los equipos que se encuentran en su mesn de trabajo, incluya informacin sobre modelos, caractersticas nominales de cada uno de ellos.

1. Encienda el osciloscopio y ajuste los controles para visualizar claramente el trazo del haz en la pantalla.

2. Antes de realizar medidas, practicar con algunas seales del generador de ondas,

encindalo, fije una seal seno con una frecuencia cualquiera, antela y visualice la seal. Modificando los controles del osciloscopio obtenga las figuras mostradas en la Ilustracin 0-5.

3. Tome nota de la posicin de cada uno de los controles que debe manipular en el

osciloscopio y respectivo efecto sobre la grfica mostrada. (Lo necesitar para el informe).

Figura 5.

4. Repita lo mismo para la seal cuadrada.

Figura 6.

5. Fije una de las seales sinusoidales en el generador y utilice el multmetro para

comparar la medida del osciloscopio, y la indicada en el control del generador. Llene la Tabla 2

Tabla 2. Comparacin de las lecturas para diferentes instrumentos. Nota: Anote las posiciones de las perillas Time/Div y Volt/Div

6. Ajuste el generador para suministrar una seal sinusiodal de 2KHz. Coloque la perilla de

amplitud al mximo. Encienda el osciloscopio y conecte la punta de prueba en el canal 2. Ajuste los selectores Volt/Div y Time/Div hasta observar dos ciclos completos en la pantalla del osciloscopio. Mida la frecuencia y la amplitud de la seal con el

osciloscopio. Anote lo observado. Nota: Anote las posiciones de las perillas Time/Div y Volt/Div

7. Cambie el selector de funcin del generador a onda cuadrada y coloque el selector de

acoplamiento en DC.

8. Coloque el selector de acoplamiento en AC y observe la pantalla. Que ocurre con la onda cuadrada visualizada. Baje la frecuencia hasta 100Hz en el generador y ajuste los selectores Volt/Div y Time/Div hasta observar dos ciclos completos en el osciloscopio. Dibuje lo observado.

9. Tome la caja de dcadas de resistencias. Estudie los datos que proporciona con

respecto a valores de corrientes y tolerancias de cada dcada. Fije un valor de 1250 . Determine que tensin mxima puede ser aplicada a dicha resistencia.

10. Mida con el multmetro la resistencia que se fij previamente y compare el valor fijado

con el valor medido. Anote sus conclusiones.

Responda e incluya en el informe.

1. Explique cmo influye cada uno de los controles que tuvo que manipular para lograr las figuras de la

Figura 5. Por qu siendo la misma seal se observa de diferente manera?, es decir Por qu podemos

observar diferente nmero de ciclos?

2. Compare los resultados de las tabla, Concuerdan los valores obtenidos con los diferentes

instrumentos?.

3. Haga una lista con ventajas y desventajas de un osciloscopio sobre un multmetro.

4. Qu factores influyen en las posibles discrepancias entre los valores medidos con el osciloscopio y el

multmetro?

INFORME 1 DE LAB DE REDES 2

1. Portada que incluye membrete de la universidad, nombre de la prctica, integrantes del equipo de trabajo

(Nombre y apellidos, cedula de identidad) y fecha de elaboracin de la prctica.

2. En el Marco Terico, haga un breve resumen de las caractersticas de funcionamiento ms importantes

del osciloscopio y el generador de funciones.

3. En la Metodologa utilizada, describa brevemente todas las actividades realizadas.

4. En los Resultados, coloque los datos obtenidos en el laboratorio (sin pasarlos en limpio).

5. En el Anlisis de Resultados, incluya comentarios sobre las observaciones.

6. En las Conclusiones, describa las apreciaciones personales sobre este primer contacto con el

laboratorio.

7. Recuerde anexar respuestas de preguntas de la pgina anterior.