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

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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.