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experimento de eletrica
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Campus So Jos do Rio Pardo
Curso: Engenharia 2 e 3. Semestres Disciplina: Eletricidade bsica (lab.) Prof. Msc. Cezar Carvalho de Arruda Experimento 3 - Osciloscpio
Grupo: Data:
INSTRUES
1. Uso de jaleco obrigatrio dentro do laboratrio. 2. Leia atentamente o roteiro da prtica. 3. Preserve a integridade dos equipamentos do laboratrio. 4. Quando houver periculosidade no experimento (choque e fogo) ateno
redobrada.
CONTEUDO
3.1 Fundamentos
O osciloscpio basicamente um dispositivo de visualizao grfico
que mostra sinais eltricos no tempo.
O osciloscpio pode ser utilizado entre outras funes para:
Determinar diretamente o perodo e a tenso de um sinal;
Determinar indiretamente a frequncia de um sinal;
Localizar avarias em um circuito;
Medir a diferena de fase entre dois sinais peridicos;
Como muitas grandezas fsicas so medidas atravs de um sinal
eltrico, o osciloscpio um instrumento indispensvel em qualquer tipo de
laboratrio, e em situaes to diversas como o diagnstico mdico,
mecnica de automveis, prospeco mineral, etc. O osciloscpio permite
obter os valores instantneos de sinais eltricos rpidos, a medio de
tenses e correntes eltricas, e ainda frequncias e diferenas de fase de
oscilaes.
Figura 3 1
O monitor de um osciloscpio, mostrado na Fig. 3 1, normalmente,
um retngulo de 10cmx8cm, subdividido em quadrculos que permitem a
leitura dos sinais visualizados. No modo X-Y os eixos vertical e horizontal
representam s tenses, enquanto que no modo Y-t a direo vertical
representa tenses e a direo horizontal representa o tempo. As escalas
de tenso e tempo so variveis e controladas pelos seletores de
amplificao e base de tempo.
3.2 Aspectos funcionais dos osciloscpios 3.2.1 Circuito de Entrada
Os sinais so aplicados ao osciloscpio atravs das entradas Y e
TRIGGER EXT que apresentam uma resistncia interna de entrada de 1
Mohm. Normalmente, os osciloscpios dispem de duas entradas, mas
tambm se encontram aparelhos com quatro entradas. Junto de cada
entrada Y encontra-se o seletor do tipo de acoplamento ao mdulo de
amplificao com o qual se seleciona a escala do monitor. A Fig. 3 2
apresenta o esquema do circuito de entrada onde se pode ver o seletor de
comutao entre os vrios tipos de acoplamento. O comutador permite
selecionar o tipo de acoplamento: AC, DC, ou GND. O amplificador de
ganho varivel controla a escala de monitorizao dos sinais.
Figura 3-2
O acoplamento pode ser:
DC (acoplamento contnuo) O sinal na entrada aplicado
diretamente ao circuito de amplificao.
AC (acoplamento filtrado) S a componente varivel no tempo do
sinal aplicada ao amplificador, a componente contnua filtrada pelo
capacitor C.
GND O sinal presente na entrada curto-circuitado com a massa.
Esta posio do comutador usada sempre que se pretende ajustar o
nvel de tenso zero, tambm designado por linha de base.
A Fig. 3-3 apresenta a visualizao de um sinal Vy nos modos AC, DC e
GND, respectivamente.
Figura 3 3
3.2.2 Seleo do modo de entrada
Este comutador (ou conjunto) permite selecionar o modo de
amostragem dos vrios canais de entrada do osciloscpio:
CH1 - mostra apenas o canal 1;
CH2 - mostra apenas o canal 2;
ALT - mostra alternadamente varrimentos completos de cada um dos
canais. Para que a alternncia no seja perceptvel o varrimento deve
apresentar um perodo inferior a 1/n da persistncia da retina do
olho humano, onde n o nmero de canais amostrados. Para dois
canais, por exemplo, um perodo de 50 Hz suficiente;
CHOP a apresentao dos dois canais efetuada num nico
varrimento completo do feixe de eltrons por partilha de tempo. A
comutao efetua-se a elevada frequncia (100 kHz) de forma a
garantir que a distncia entre traos consecutivos seja inferior ao
dimetro da mancha luminosa. Deste modo a sequncia de pequenos
traos percebida como uma linha contnua. No entanto, se a
frequncia de varrimento for superior a 1 kHz, pode observar-se um
trao descontnuo;
ADD - os sinais presentes nos canais 1 e 2 so somados e mostrados.
3.2.3 Seleo do Modo de Funcionamento
a) Modo X-T
Neste modo de funcionamento observamos no monitor os sinais
presentes nas entradas CH1 e/ou CH2 em funo do tempo.
b) Modo X-Y
Neste modo de funcionamento observamos no monitor o sinal do
canal CH1 em funo do sinal do canal CH2.
3.2.4 Medidas com o osciloscpio
Pode-se realizar uma srie de medidas com o osciloscpio. Algumas
delas sero exploradas nesta seo.
3.2.5 Perodo e Frequncia
Se um sinal se repete no tempo, ele possui uma frequncia f, medida
em Hz. Um sinal repetitivo tambm possui outro parmetro, o perodo. O
perodo (T) o tempo que um determinado sinal repetitivo demora para
completar um ciclo. Assim, frequncia e perodo so recprocos.
Figura 3 4
3.2.6 Tenso (Diferena de Potencial)
A tenso a diferena de potencial eltrico entre dois pontos de um
circuito. Normalmente, um desses pontos pode ser a massa (terra, 0V) do
circuito, mas nem sempre. Por exemplo, pode-se medir a tenso de pico a
pico de um sinal (Vpp), que a diferena entre o valor mximo e mnimo
deste sinal.
3.2.7 Diferena de Fase
A diferena de fase entre duas formas de onda senoidais pode ser
determinada por uma simples regra de trs.
Figura 3 5
3.2.8 Realizao Correta de uma Medida
Quando utilizamos o osciloscpio para a medio simultnea de
duas grandezas simultneas (dois canais), devemos tomar cuidado com a
conexo das referncias (terras) das duas ponteiras. Internamente, o
osciloscpio ir conectar as duas referncias(garras pretas). Assim, deve-
se sempre tomar o cuidado de se ligar os dois terras no mesmo ponto
do circuito. Caso contrrio, o osciloscpio ir conectar internamente dois
pontos distintos do circuito. A Fig. 3 6 apresenta dois exemplos de ligao
para exemplificar a ligao errnea e a correta.
Figura 3 6
3.3 Objetivos da Experincia
Aprender as funcionalidades mais importantes de um osciloscpio assim
como as suas aplicaes.
3.4 Procedimento experimental
Material disponvel no laboratrio:
- 1 Osciloscpio 20 MHz - 2 canais; - 1 Fonte AC; - 1 Fonte DC; - 1 Voltmetro 0 a 15vdc analgico (Multmetro Digital); - 1 Voltmetro 0 a 15vac analgico (Multmetro Digital); - Fios com bornes;
Figura 3 7 Osciloscpio parte 1(AC)
Figura 3 8 Osciloscpio parte 1(DC)
3.4.1 Parte prtica
Medies de tenso continua:
a) Ligue o osciloscpio e ajuste os controles de brilho e foco, coloque a
chave seletora de tenso e CC.
b) Pode-se trabalhar indiferentemente, com um ponto ou uma reta
horizontal. Para obter-se a reta liga-se o controle de varredura, a seguir
posiciona-se a reta sobre um ponto de referencia sobre a tela.
c) Aplica-se a tenso continua na entrada vertical, ajusta-se
convenientemente a constante de proporcionalidade.
d) Mede-se o deslocamento da reta na horizontal, na vertical e multiplica-se
pela constante de proporcionalidade.
e) Repita as operaes c) e d) para 5 diferentes valores de tenso.
Medies de tenso alternada:
a) Desligue o gerador de varredura.
b) Aplique na entrada vertical a tenso alternada que se deseja medir,
obtendo-se na tela um trao vertical. Passa-se a chave seletora de
tenso para CA., e ajuste convenientemente a constante de
proporcionalidade da vertical.
c) Posiciona-se o trao adequadamente para med-lo.
d) Mede-se o comprimento do trao vertical e multiplica-se pela constante
de proporcionalidade. Repita as operaes b), c) e encontre as tenses
de 5 sinais diferentes.
Medies de frequncias atravs da base de tempo calibrada:
a) Liga-se o gerador de varredura a fim de obter-se na tela um trao
horizontal, que deve ser posicionado de forma a coincidir com eixo
horizontal da tela.
b) Certifique-se que a base de tempo esteja calibrada, e que o sistema
estabilizador da figura esteja na posio automtico.
c) Aplica-se na entrada vertical um sinal cuja frequncia f, deseja-se
medir.
d) Gire o boto do gerador de varredura at obter-se na tela uma figura
que permita-nos ver nitidamente um perodo.
e) Mede-se, segundo o eixo horizontal da tela, o comprimento x0,
correspondente a um perodo e multiplica-se pelo valor dado pelo
controle de varredura.
f) Repita as operaes de b) a e) para cinco valores de frequncia
senoidal e outro tanto para onda quadrada.
Medies de frequncias por figuras de Lissajous:
a) Com o gerador de varredura desligado injete na vertical um sinal de
frequncia conhecida, por exemplo 60 Hz da rede. Injete na entrada
horizontal o sinal de frequncia desconhecida.
b) Atravs do numero de toques na horizontal e vertical, determine as
frequncias de cinco sinais senoidais diferentes. Esboce as figuras de
Lissajous obtidas com suas respectivas tenses na vertical e horizontal.
Anlise de dados para o relatrio;
a) Estime as precises de suas tenses e frequncias medidas;
b) Compare seus resultados, com os indicados no voltmetro e no gerador
de udio.