Download El osciloscopio mide el voltaje de forma directa. Otros medidas se

Osciloscopio
2 de octubre de 2012
Osciloscopio
AUTORES
Grande Cóbar, Mauricio José 00098111
Reinoza Miranda, Verónica Gissel 00078711
Orellana Vargas, Carlos Heriberto 00046311
Orellana Vargas, Fermin José 00046411
Instructores
Roberto Valle
Luis Cienfuegos
Resumen:
El osciloscopio es un instrumento electrónico de medición, que si bien directamente solo mide
voltajes, puede medir indirectamente una gran cantidad de magnitudes físicas, siempre y cuando
se pueda asociar un voltaje directamente proporcional a la magnitud de interés. Esto hace que el
osciloscopio sea utilizado en casi cualquier disciplina, desde aplicaciones de ingeniaría
eléctrica, hasta mediciones en medicina, etc.
El osciloscopio mide el voltaje de forma directa. Otros medidas se pueden realizar a
partir de esta por simple cálculo (por ejemplo, la de la intensidad ó la potencia.
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 técnicamente tubo de
rayos catódicos (TRC).
Partes principales que típicamente componen a un osciloscopio.
-El tubo de rayos catódicos (TRC)
-La sección horizontal.
-La sección vertical.
Palabras clave:
Voltaje, Osciloscopio, corriente, frecuencia, multimedidor, fuente de poder.
1. Introducción Teórica.
El osciloscopio es un instrumento muy
corriente en el laboratorio de Física, de
Electricidad y Electrónica. Tiene forma
cónica con un cuello tubular en el que
va montado el cañón de electrones. Se
Describen sus distintas partes en la
siguiente imagen:
Imagen 1: se muestran las partes de un
osciloscopio
1
Osciloscopio
2 de octubre de 2012
¿Qué se puede
osciloscopio?
hacer
con
un
-Determinar directamente el periodo y
el voltaje de una señal.
-Determinar
indirectamente
frecuencia de una señal.
la
-Determinar que parte de la señal es DC
y cual AC.
-Medida automática de valores de pico,
máximos y mínimos de señal.
Verdadero valor eficaz.
-Medida de flancos de la señal y otros
intervalos.
-Captura de transitorios.
-Cálculos avanzados, como la FFT para
calcular el espectro de la señal. también
sirve para medir señales de tensión.
Un osciloscopio puede medir un gran
número de fenómenos, provisto del
transductor adecuado (un elemento que
convierte una magnitud física en señal
eléctrica) será capaz de darnos el valor
de una presión, ritmo cardiaco, potencia
de sonido, nivel de vibraciones en un
coche, etc. El osciloscopio es un
dispositivo para medir el voltaje de
forma directa. Otros medidas se pueden
realizar a partir de esta por simple
cálculo (por ejemplo, la de la intensidad
ó la potencia).
Los cálculos para señales CA pueden
ser complicados, pero siempre el primer
paso para medir otras magnitudes es
empezar por el voltaje.
Imagen 2. Se muestra una onda sinusoidal de
voltaje y sus respectivas mediciones
La siguiente imagen representa la
pantalla de un osciloscopio. En ella
Presenta los valores de las señales
eléctricas 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 así obtenida se denomina
oscilograma.
Imagen 3: pantalla de un osciloscopio
Algunos osciloscopios poseen marcas
horizontales de 0%, 10%, 90% y 100%
para facilitar la medida de tiempos de
subida y bajada en los flancos (se mide
entre el 10% y el 90% de la amplitud de
pico a pico).
Algunos
osciloscopios
también
visualizan en su pantalla cuantos voltios
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Osciloscopio
2 de octubre de 2012
representa cada división vertical y
cuantos segundos representa cada
división horizontal, tambien Suelen
incluir otra entrada, llamada "eje
THRASHER" o "Cilindro de Wehnelt"
que controla la luminosidad del haz,
permitiendo resaltar o apagar algunos
segmentos de la traza.
Seguidamente se midió con el
osciloscopio y con el multímetro la
salida fija de AC [6.3 V] de la fuente de
poder. Se guardaron los datos.
Por último se midió con el multímetro
como con el osciloscopio la salida DC
variable de la fuente en 25 V
aproximadamente. Se guardaron los
datos.
Materiales y Método.
2. Resultados y discusión
Los resultados obtenidos con el
generador de ondas, en los valores de
frecuencia de 60 Hz, 400 Hz y 5.0 kHz,
para una señal senoidal, cuadrada y
triangular fueron los siguientes:
frecuencia señal
Imagen 4: materiales y equipo
1.
2.
3.
4.
5.
osciloscopio
fuente de poder
fuente de poder
generador de función
milímetro y batería
Primeramente Con el generador de
ondas, se colocaron los valores de
frecuencia de 60 Hz, 400 Hz y 5.0 kHz,
para una señal senoidal, cuadrada y
triangular. Se tomo la medición en cada
caso con el osciloscopio y con el
multímetro del voltaje rms de salida en
cada caso. Se guardaron las graficas
obtenidas por el osciloscopio.
Luego Se midió del voltaje de una
batería (voltaje DC), con el multímetro
y con el osciloscopio. Se Guardo en la
memoria los datos visualizados en el
osciloscopio.
V rms
V rms
Osciloscopio Multímetro
(volts)
(volts)
senoidal 4.3
4.23
60 Hz
Cuadrada 5.93
6.55
400 Hz
triangular 3.4
2.57
5 KHz
Tabla 1: resultados toma de datos de
frecuencias.
Los resultados obtenidos al medir el
voltaje de una batería fueron los
siguientes:
V rms
Osciloscopio
V rms
multímetro
1.62 volts
1.591 volts
Tabla 2: resultados toma de datos del
voltaje de una bateria.
Resultados obtenidos en la medición de
la salida fija de AC [6.3 V] de la fuente
de poder:
V rms
Osciloscopio
7.22 volts
3
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V rms
multímetro
7.10 volts
Tabla 3: resultados toma de datos obtenidos
en la medición de la salida fija de AC [6.3
V] de la fuente de poder.
Resultados obtenidos en la medición de
la salida fija de CD [25 V] de la fuente
de poder:
V rms
Osciloscopio
V rms
multímetro
25.1 volts
25.08 volts
Tabla 4: resultados toma de datos obtenidos
en la medición de la salida fija de DC [25
V] de la fuente de poder.
Discusión:
En estos resultados podemos apreciar
que los datos obtenidos no varian
mucho entre si al ser medidos por el
osciloscopio o por el multimedidor lo
que denota que ambos equipos
eléctricos son de alta confiabilidad con
respecto a medición de voltajes rms.
permite al osciloscopio realizar lecturas
de voltajes altos (ya que las escalas son
grandes permiten mayor alcance en la
obtención de voltajes altos) o bajos sin
tener que recurrir a métodos muy
difíciles para determinar la magnitud
medida.
Si bien un osciloscopio no proporciona
la más precisa de las mediciones al
menos nos da una buena aproximación
de los valores reales y sobre todo nos
permite ver la señal representada de
forma grafica para facilitar su
comprensión y visualización a la hora
de hacer cálculos.
3. Conclusiones.
Una de las ventajas del osciloscopio es
la gran cantidad de magnitudes
asociadas al voltaje que se pueden
calcular, lo cual proporciona a este
aparato gran cantidad de utilidades en
diferentes ciencias. Las mediciones
indirectas con el osciloscopio hacen que
este tenga importantes aplicaciones en
muchas ciencias como la ingeniería, la
medicina, etc.
El poder contar con escalas para el
cálculo de voltaje contra tiempo,
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4. Bibliografía
1. Serway, Beichner. Física para ciencias e ingeniería Tomo II. 2002 McGRAWHILL/Interamericana Editores. México D.F.
2. Paul M. FISHBANE, Stephen GASIOROWICZ, y Stephen T. THORNTON.
Física para ciencias e Ingeniería, volumen 2. Prentice-Hall Hispanoamérica,
México, 1ª edición, 1995.
ANEXOS
Función de un osciloscopio: Básicamente el osciloscopio nos sirve para medir
tensiones en función del tiempo sobre un plano cartesiano. Con esto podemos obtener
valores tales como frecuencia de la señal, voltajes pico-pico, etc.
Presentación de los gráficos obtenidos:
15
V vs t
10
0
-5
-10
-0.05
-0.04284
-0.03568
-0.02852
-0.02136
-0.0142
-0.00704
0.00012
0.00728
0.01444
0.0216
0.02876
0.03592
0.04308
Volts
5
-15
Gráfica 1. Generada por el osciloscopio
Gráfica 2. Generada por Microsoft office con los datos del
osciloscopio
Explicando la gráfica 1:
RMS del ciclo: Voltaje efectivo registrado durante un ciclo.
Vpico-pico: máximo delta de voltaje registrado en la señan
Sobre los ejes: Para las absisas tenemos una divisón por cada 10 ms y, para las ordenadas, una
división cada 5 volts.
Incertezas en los equipos: Según las especificaciones del osciloscopio, en la medición de
tiempos de espera un valor con ± 50 partes por millón sobre cualquier intervalo de tiempo
mayor o igual a 1 milisegundo (1 ms). En cuanto a los valores de potencial se obtienen valores
con ± 3% de precisión para valores de 10 mV/div.
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