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Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro

INTRODUCCIÓN AL USO DE LAS FUNCIONES BÁSICAS DE UN OSCILOSCOPIO1 NICOLAS FELIPE OBREGON DELGADO 2172832 – INGENIERIA DE PETROLEOS. DAIVER 2. Estudiante – INGENIRIA ELECTRONICA. IVAN 3. Estudiante – INGENIERIA DE SISTEMAS.

“Si un Dios crea un mundo de partículas y ondas, bailando en obediencia con leyes matemáticas y físicas… ¿Quiénes somos nosotros para decir que él no puede hacer uso de esas leyes para cubrir la superficie de un planeta pequeño con criaturas vivas”. Martin Gardner.

Resumen En este Laboratorio, aprenderemos a identificar las principales funciones de un osciloscopio digital en “Simulador DCAClab” y “Simulador MultisimLIVE”, estos dispositivos nos permitirán observar mediante un grafico de voltaje en función del tiempo, para calcular la amplitud pico -pico, periodo y frecuencia de una señal de calibración que dispone el osciloscopio; rebela el valor del voltaje DC (corriente directa) de una batería. Se cálculo también con este equipo amplitud, periodo y frecuencia de una señal AC (corriente alterna) procedente de un generador de funciones, con los resultados arrojados por este simulador podemos establecer la expresión matemática de una señal senoidal alterna y obtener una relación entre señales de diferentes frecuencias, en donde se tuvo en cuenta dos generadores de funciones para variarlas, y obtener lo que se denomina Figura de Lissajous, “este trata de cambiar su forma en función de la relación que hay en las dos frecuencias de señales utilizadas en el osciloscopio digital” (KIM G,2018) .Como conclusión se pudo cumplir los objetivos de esta practica que fueron medir señales continuas y alternas y obtener una relación entre estas.

1 Reporte de investigación del subgrupo 3, grupo D5B, presentado al profesor ALEXANDRA PLATA PLANIDINA en la asignatura de Laboratorio de ONDAS. Fecha: 25 de junio del 2020. 1

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INTRODUCCIÓN En este experimento trabajaremos acerca del osciloscopio, el osciloscopio es un dispositivo que genera una pantalla con una variación en el voltaje de entrada a lo largo del tiempo. El propósito de este experimento fue comprender los conceptos operativos fundamentales del osciloscopio, los tipos de medición e investigar cómo varía la señal observada con respecto al tiempo. Los osciloscopios se utilizan para medir señales eléctricas en respuesta a estímulos físicos, como sonido, estrés mecánico, presión, luz o calor. Con el osciloscopio comúnmente podremos hacer mediciones tales como: medir la amplitud de una señal, medir la frecuencia de una señal, medir el tiempo entre dos eventos, observar si la señal es directa (DC) o si es una corriente alterna (AC) y observar la forma de onda de una señal, entre otras; por otro lado, un osciloscopio agrega una gran cantidad de información a las lecturas numéricas de un multímetro. Un osciloscopio contiene varios controles que ayudan en el análisis de formas de onda que se muestran en una cuadricula grafica llamada retícula, esta se divide en divisiones a lo largo de ambos ejes tanto horizontal como el vertical, estas divisiones facilitan la determinación de parámetros clave sobre la forma de la onda. El osciloscopio digital adquiere una forma de onda al condicionar la señal de entrada en el vertical analógico amplificador, muestreando la señal de entrada analógica, convirtiendo las muestras en una representación digital con un convertidor de analógico a digital (AC O DC) almacenando los datos digitales muestreados en su memoria, y luego reconstruir la forma de onda para ver en la pantalla. A continuación, se describirá brevemente los siguientes componentes del documento que está organizado de la siguiente manera: Metodología y equipo, Tratamiento de datos, análisis de resultados, Conclusiones y Referencias.

METODOLOGÍA Equipos y accesorios utilizados:   

Internet Computador-celular-Tablet Simuladores “DCAClab” y “Simulador Multisimlive”

El proyecto de investigación de laboratorio se llevo a cabo de 3 fases metodológicas: Primera Fase: Se estudiará las funciones básicas de un osciloscopio en DCAClab, para ello se ingresa a la página web: https://dcaclab.com/es/lab y creamos una cuenta nueva en esta app o ingresamos por Google, una vez iniciada la sesión ingresamos donde dice “crear circuito”. Cuando tengamos el circuito, en la parte superior encontraremos, equipos de medida y elementos como resistencias, condensadores e inductores. Se creara un circuito RC resistivo capacitivo para hacer uso del osciloscopio y agregaremos tres valores diferentes para la resistencia [de 200Ω a 600Ω ]tres valores diferentes para los capacitores [ de 50uF 500uF] ambos conectados en serie con una fuente de (AC) con valores entre [1.0 V y 8.0 V] de amplitud de voltaje y frecuencias entre [30 Hz y 60 Hz].Este procedimiento se realizara también para el 2

Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro circuito RL y se tomaran los valores de inductancia de [1 y 10mH],estas magnitudes se puedes modificar, dando clic sobre el icono donde se despliega las opciones del elemento. Figura 1: Montaje de la primera fase de la metodología.

Fuente: Laboratorio física 3,Proyecto 1: simulador DCAClab

Fase Dos: Para unir los elementos nos vamos a los terminales dando clip sostenido para unir los elementos con cables, arrastramos el osciloscopio al tablero de conexiones para conectar los dos canales al circuito al RC, el canal 1 (señal azul) se conecta a la fuente de voltaje y para el canal 2(señal en amarillo) se conectará entre el resistor y el condensador, después veremos en el osciloscopio las dos señales registradas en una gráfica y podremos determinar el voltaje en función del tiempo en la fuente y en el condensador para los valores propuestos en la fase uno . Debemos tener en cuentas las perillas que se encuentran en el osciloscopio ya que de estas dependerán de la señal que vamos a observar en el grafico; en las perillas del osciloscopio podemos ver Volt-Div [Voltios por división],Y-pos [posición vertical],Time-Div [Tiempo por División] en ambos canales. Para la perilla Time/Div permite seleccionar la equivalencia de cada cuadro en el eje horizontal en ms(milisegundos), la perilla de Volt/Div permiten seleccionar la equivalencia en cada cuadro en el eje vertical en V(voltios), la perilla de Y-pos permiten cambiar el nivel de DC de las señales de cada canal por si se desea ver por separado. Después de haber hecho los ajustes necesarios, observamos el desfase en la gráfica de la señal de entrada y la señal de salida y calculando con una regla de 3 simple se conocerá s el valor de su desfase.

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Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro Fase Tres: Luego utilizaremos el simulador MultisimLIVE para ello entraremos a la página web: https://www.multisim.com/ donde debemos crear una cuenta en esta App, el siguiente paso a realizar después de iniciar sesión, le damos en “Create circuit” donde la encontraremos en la parte superior derecha , con el fin de realizar una simulación de corriente alterna (AC) , después de haber ingresado, encontraremos al lado izquierdo un esquemático en el cual utilizaremos para crear nuestro circuito, para ello vamos a utilizar una fuente, un capacitor, un interruptor, una punta de prueba y la puesta tierra. Luego pasamos a cablear todo el circuito, para ello le damos clip al nodo del elemento y unimos a los demás nodos de elementos, el circuito debe estar todo cableado y cerrado, para que la corriente pueda entrar y salir. Luego medimos con un dispositivo medición (punta de prueba) la diferencia de potencial(voltaje), y simulamos durante un corto plazo para no generar mucho peso al archivo. Ya obtenido el grafico configuramos la escala de tiempo para ver una porción de la onda, y poder trabajar en la gráfica dada. Para esta fase se ajustará un voltaje y se trabajará con 3 frecuencias para cada frecuencia se trabajará 3 valores de capacitancia.

Figura 3: Montaje de la tercera fase de la metodología.

Fuente: Laboratorio física 3,Proyecto 1: simulador Multislim

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TRATAMIENTO DE DATOS. En esta sección se incluye la tabla de datos, un cálculo tipo y una tabla donde se resuman los resultados con los cálculos realizados, además del cálculo del error, en caso que sea necesario.

ANÁLISIS DE RESULTADOS. En esta sección se explican los resultados obtenidos y la comparación de dichos datos con los obtenidos por otros investigadores o los datos esperados ( estos deben referenciarse), además, en lo posible, se deben incluir gráficos de análisis que muestren la relación entre las variables que hacen parte de la investigación. Se recomienda primero comenzar con la identificación de las relaciones que los resultados indican. Posteriormente, señalar los casos en los cuales no se encuentre correlación entre las variables. De igual manera, se deben establecer los aspectos que no se pudieron resolver co n el desarrollo de la experiencia, explicando las razones por las cuales se presentaron. En este aspecto es importante no ocultar, alterar o forzar los datos, sino reconocer las limitaciones de los datos, de los instrumentos de medición y los posibles errores en el procedimiento de medición. Finalmente, se recomienda exponer las consecuencias teóricas de la investigación y las posibles aplicaciones de la misma. El análisis de resultado guía el planteamiento de las conclusiones, pero no repite textualmente. Con respecto a las normas para la presentación de las gráficas deben ir centradas en el documento con su correspondiente título ubicado en la parte superior de la gráfica y en la parte inferior la fuente de la gráfica incluida. Un ejemplo se puede observar en la figura 1. Para el caso de las tablas, de igual manera se deben incluir centradas en línea con el texto, se debe seguir el formato que se muestra a continuación, que incluye título de la tabla y fuente de la misma. En caso de que los autores de la tabla o gráfica sean los mismos autores del documento, se debe identificar en la Fuente: Autor(es) del reporte de investigación, manteniendo los tipos de letra y demás aspectos gráficos proporcionados en el ejemplo.

Figura 1 Metas del Plan Vive Digital 2014-2018

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Fuente: Ministerio de Tecnologías de la Información y la Comunicación (2014) Plan Vive Digital 2014-2018. Recuperado de: http://www.vivedigital.gov.co/2014-2018/. Tabla 1 Comparación del puntaje promedio y el margen de estimación del departamento de Santander con el país y por tipos de establecimientos en lenguaje, tercer grado Puntaje promedio

Margen de estimación

Intervalo de confianza

Santander

320

±0,8

( 319,2 — 320,8 )

Colombia

301

±0,2

( 300,8 — 301,2 )

Establecimientos educativos oficiales urbanos de Santander

315

±1,1

( 313,9 — 316,1 )

Establecimientos educativos oficiales urbanos de Colombia

294

±0,2

( 293,8 — 294,2 )

Establecimientos educativos oficiales rurales de Santander

296

±1,8

( 294,2 — 297,8 )

Establecimientos educativos oficiales rurales de Colombia

273

±0,3

( 272,7 — 273,3 )

Establecimientos educativos no oficiales de Santander

377

±1,7

( 375,3 — 378,7 )

Establecimientos educativos no oficiales de Colombia

360

±0,4

( 359,6 — 360,4 )

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Fuente: ICFES (2014) Consulta de Resultados de Pruebas Saber Tercer grado en el área de Lenguaje en el departamento de Santander. Recuperado de: http://www2.icfesinteractivo.gov.co/ReportesSaber359/consultaReporteEntidadTerritorial.jspx

CONCLUSIONES Aquí se describen las conclusiones de la investigación. Las conclusiones deben tener mínimo 200 palabras y estar en coherencia con los objetivos de la investigación y el análisis de resultados. En esta sección es necesario que el estudiante realice un balance sobre la comprensión lograda acerca de los aspectos teóricos y experimentales.

REFERENCIAS En esta sección se incluirían las referencias particulares utilizadas en la descripción de la experiencia. Todas las referencias deben ir adecuadamente escritas en normas APA. SERWAY, R. A. (1992). PHYSICS FOR SCIENTISTS & ENGINEERS WITH MODERN PHYSICS / Raymond A. Serway. Philadelphia : Saunders College Pub., 1992. Recuperado a partir de http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=cat00066a&AN=BUIS.1131923&lang=es&site=eds-live KIM G. (2018). OSCILLOSCOPE REPORT, University of Liverpool. Recuperado el 21 de junio de 2020, de https://www.studocu.com/en-gb/document/university-of-liverpool/engineeringmathematics/essays/oscilloscope-report-grade-b/2028802/view INTRODUCTION TO OSCILLOSCOPES LAB EXPERIMENT. Recuperado el 21 de junio de 2020,de https://www.ab4oj.com/test/docs/intro_to_oscilloscopes.pdf MERCADO D.[DAVID ALEJANDRO MIRANDA MERCADO] (2020, junio 4).Laboratorio de Fisica 3,Proyecto 1:Simulador DCAClab. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=bm0axkSBxg&feature=youtu.be MERCADO D.[DAVID ALEJANDRO MIRANDA MERCADO] (2020, junio 4).Laboratorio de Fisica 3,Proyecto 1: Simulador Multisim. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch? v=DeEkWfyw6aQ&feature=youtu.be

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ANEXOS En esta sección deben ir las fotografías o imágenes escaneadas de las tablas de datos que registró en hoja de trabajo que usó durante la sesión práctica en el laboratorio, que incluye la fecha y firma de su profesor de Laboratorio.

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