Reporte 1 Osciloscopio y generador de funciones PDF

Preview

Summary

Práctica 1: Osciloscopio y Generador de funciones*Elder Enmanuel, Zúñiga Socop, 201801492,1, **Juan Fernando, Ceballos Batres, 201801426,1, *** Anibal , Gómez Sical, 201800482,1, ****and Ronald Santiago, Sirín Perén, 2018073221, ***** 1 Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Mecánica Eléctric...

Description

Práctica 1: Osciloscopio y Generador de funciones* Elder Enmanuel, Zúñiga Socop, 201801492,1, ** Juan Fernando, Ceballos Batres, 201801426,1, *** Anibal , Gómez Sical, 201800482,1, **** and Ronald Santiago, Sirín Perén, 2018073221, ***** 1 Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Mecánica Eléctrica , Universidad de San Carlos, Edificio T1, Ciudad Universitaria, Zona 12, Guatemala.

En la práctica No. 1 de laboratorio se seleccionó un simulador de circuitos eléctricos para estudiar el correcto funcionamiento del generador de funciones junto con el osciloscopio, se graficaron funciones con distintos tipos de onda, a frecuencias y tensiones distintas para observar su comportamiento y determinar si una configuración de resistencias afectaba a la señal del osciloscopio; la cual en todo momento se mantuvo constante. I. A.

OBJETIVOS Generales

• Utilizar un simulador de osciloscopio y de generador de ondas con el fin de familiarizarse con el manejo de los instrumentos y el análisis de resultados. B.

Específicos

* Observar los efectos de conectar el generador de ondas y el osciloscopio en serie y paralelo con una resistencia de 2k ohm. * Aprender a utilizar un osciloscopio virtual como herramienta de medición y definir su funcionamiento. * Aprender y definir el funcionamiento de un generador de señales virtual. * Conocer los distintos tipos de Onda que se pueden visualizar en el osciloscopio y determinar para qué se utiliza cada una. II.

MARCO TEÓRICO A.

Osciloscopio

El osciloscopio es un instrumento de medición el cual representa una o varias señales de voltaje a través de coordenadas en una gráfica. En el eje x se representa la variable del tiempo, mientras que en el eje y se encuentra la amplitud del voltaje. El osciloscopio se utiliza principalmente para medir la amplitud y el periodo de las ondas. Las parte de las señales que se observan en el osciloscopio se pueden modificar para obtener una mejor

visualización de la onda. Existen 2 tipos de osciloscopios, el osciloscopio análogo y el osciloscopio digital. Los osciloscopios análogos: fueron los primeros en ser inventados y presentan ciertas desventajas sobre los digitales. Los osciloscopios análogos solo muestran señales periódicas y en un limitado rango de frecuencias. Los osciloscopios digitales: son mas veloces que sus antecesores análogos, además de contar con otras características como el disparo anticipado para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización del oscilograma transfiriendo los datos a una computadora, esto ultimo permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. La mayoría de los osciloscopios digitales en la actualidad están basados en control por FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array), el cual es el elemento controlador del conversor analógico a digital de alta velocidad del aparato y demás circuiteria interna, como memoria, buffers, entre otros.

B.

Generador de funciones

Los generadores de funciones son instrumentos electrónicos capaces de producir ondas ondas en diferentes formas, amplitudes y frecuencias. Normalmente estos instrumentos crean formas cuadradas, triangulares senoidales. Este instrumento se utiliza para simular el comportamiento de varios dispositivos expuestos a ondas periódicas. Los generadores de onda comúnmente se acompañan de osciloscopios para realizar ajustes de amplitud de formar continua.

C. *

Laboratorio De Circuitos Eléctricos 2 e-mail: correo1@dominio1 *** e-mail: [email protected] **** e-mail: [email protected] ***** e-mail: [email protected] **

Tipos de ondas

Los generadores de ondas generalmente pueden formar 4 tipos de ondas, senoidales, rectangulares y cuadradas, triangulares y de diente de sierra, y pulsos o flancos. Cada una de estas ondas son periódicas con longitud de onda constante y comunes a la hora de estar trabajando

2 con dispositivos electrónicos a excepción de los pulsos y flancos que se presenta una sola vez. Ondas senoidales: son patrones de ondas que matemáticamente pueden ser descritas mediante las funciones seno y coseno, con la salvedad de que el coseno está desplazado hacia la izquierda respecto al seno un cuarto de ciclo. La mayoría de fuentes de potencia en AC producen señales senoidales.

* Los componentes se conectaron en paralelo y con ayuda del generador de ondas se formaron ondas senoidales.

* Utilizando el osciloscopio se analizo la frecuencia y amplitud de la onda resultante.

Ondas cuadradas y rectangulares: son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores y dispositivos como los televisores, radios y ordenadores utilizan este tipo de señales. Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo.

* Se volvieron a conectar los componentes de tal forma que estuvieran en serie y se analizo la frecuencia y la amplitud de la onda.

Ondas triangulares y en diente de sierra: Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser el barrido horizontal de un osciloscopio analógico/digital o el barrido tanto horizontal como vertical de una televisión. La onda en diente de sierra es un caso especial de señal triangular con una rampa descendente de mucha más pendiente que la rampa ascendente.

* Se repitieron los pasos 2 a 5 con señales rectangulares, triangulares y de diente de sierra con forme se aprecia en la tabla no.1

Pulsos, flancos o escalones: Son denominadas como señales transitorias, puesto que solo se presentan una sola vez e indican una cambio repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentación. III.

* Con los componente en serie se elimino la resistencia y se analizo la frecuencia y la amplitud de la onda.

Senoidal Rectangu- Triangu- Diente lar lar de sierra VP P 6 7 10 3 Frecuencia (Hz) 600 700 800 2K

Cuadro I: Valores de voltajes y frecuencias utilizados en los tipos de ondas.

DISEÑO EXPERIMENTAL A.

Materiales

IV.

RESULTADOS

* simulador de circuitos eléctricos * resistencia de 2kΩ simulada * Osciloscopio simulado * Generador de ondas simulado B.

Magnitudes físicas a medir

* Frecuencia [Hz] * Amplitud de la onda [V] C.

Procedimiento

* Se implemento 1 generador de ondas, una resistencia de 2kΩ y un osciloscopio en el simulador.

Figura 1: Onda senoidal con un VP P = 6V y una frecuencia de 600 Hz. causada por un generador de señales

3 V.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS A.

Preguntas

1. No importando si existe o no un resistor en configuración paralela de por medio entre el generador de funciones y el osciloscopio la señal obtenida sigue siendo igual que las señales anteriormente encontradas, puesto que la resistencia al ser un componente meramente resistivo no provoca ningún tipo de alteración en la onda que envía el generador de funciones. Figura 2: Onda rectangular con un VP P = 7V y una frecuencia de 700 Hz. causada por un generador de señales

2. La resistencia conectada en serie no afecta la señal de salida del generador de ondas, ya que la impedancia de este no causa en desfase en la señal. 3. En el osciloscopio real al igual que en virtual se pueden observar distintas gráficas al mismo tiempo y ambos se pueden calibrar con una gran precisión. Los osciloscopios reales a diferencia de los virtuales son mas sensibles, por lo que se requiere un mayor cuidado al trabajar con un real. 4. En el Simulador Se pueden observar cuatro señales, por lo tanto si es necesario realizar un ajuste según la cantidad de gráficas que se deseen observar al mismo tiempo.

Figura 3: Onda triangular con un VP P = 10V y una frecuencia de 800 Hz. causada por un generador de señales.

5. La razón por la cual para calcular la frecuencia la calibración se hace en segundos y no en hertz es porque el osciloscopio mide el tiempo en el eje horizontal, por lo que al medir el numero de divisiones que ocupa una señal de principio a fin se conoce su periodo T, el cual es el inverso de la frecuencia. VI.

CONCLUSIONES

1. El valor y configuración de la resistencia no alteran el periodo de la función, pues éste depende únicamente de la frecuencia. 2. El osciloscopio en un dispositivo fundamental en el estudio de las señales eléctricas, ya que nos permite observar los parámetros específicos de dichas señales, tales como la tensión instantánea, el voltaje pico a pico, el voltaje promedio y el periodo. Además con él también podemos localizar fallas en circuitos, medir la fase entre dos señales o determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo. 3. El generador de ondas es utilizado para simular las diferentes señales ya sean periódicas o pulsos que se pueden presentar en un circuito eléctrico AC. Figura 4: Onda de diente de sierra con un VP P = 3V y una frecuencia de 2000 Hz. causada por un generador de señales

4. Los distintos tipos de onda que se pueden visualizar en el osciloscopio son de gran utilidad para ciertas tareas específicas; la ondas cuadradas por su forma

4 que pasan de un estado a otro en tiempos regulares son ideales para probar amplificadores o circuitos digitales, mientras que las ondas triangular y dientes de sierra se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente.

VII.

VIII.

ANEXOS

RECOMENDACIONES

1. Se recomienda experimentar con mas valores en un simulador propio, e ir observando el comportamiento de las ondas en el osciloscopio para habituarse al comportamiento que toman las ondas con diferentes valores de frecuencias, resistencias y voltajes.

Figura 5: Onda senoidal, triangular, rectangular y diente de sierra enviadas por un generador de funciones y vistas a través de un osciloscopio.

2. Se sugiere comparar la misma información con otros simuladores para corroborar los datos, dado que los simuladores pueden mostrar comportamientos diferentes o tener errores.

3. Investigar como pueden generarse otros tipos y formas de ondas en los simuladores como por ejemplo rectificadores de media onda u onda completa, puede ayudar a entender como funciona el osciloscopio y el generador de funciones.

4. Dado a que únicamente se tiene acceso a simuladores, buscar vídeos de experimentos con osciloscopios y generadores de funciones físicos puede ayudar a comprender estos instrumentos.

[1] Nahvi, M., & Edminister, J. (Cuarta edición). (2003). Schaum’s outline of Theory and problems of electric circuits. United States of America: McGraw-Hill. [2] Haley, S.(Feb. 1983).The Thévenin Circuit Theorem and Its Generalization to Linear Algebraic Systems. Education,

Figura 6: Onda senoidal, triangular, rectangular y diente de sierra enviadas por un generador de funciones y vistas a través de un osciloscopio conectados en serie por una resistencia.

IEEE Transactions on, vol.26, no.1, pp.34-36. [3] Anónimo. I-V Characteristic Curves [En linea][25 de octubre de 2012]. Disponible en: http://www.electronics-tutorials.ws/blog/ i-v-characteristic-curves.html...