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Campus São José do Rio Pardo Curso: Engenharia – 2 e 3º. Semestres Disciplina: Eletricidade básica (lab.) Prof. Msc. Cezar Carvalho de Arruda Experimento 3 - Osciloscópio Grupo: Data: INSTRUÇÕES 1. Uso de jaleco obrigatório dentro do laboratório. 2. Leia atentamente o roteiro da prática. 3. Preserve a integridade dos equipamentos do laboratório. 4. Quando houver periculosidade no experimento (choque e fogo) atenção redobrada. CONTEUDO 3.1 Fundamentos O osciloscópio é basicamente um dispositivo de visualização gráfico que mostra sinais elétricos no tempo. O osciloscópio pode ser utilizado entre outras funções para: Determinar diretamente o período e a tensão de um sinal; Determinar indiretamente a frequência de um sinal; Localizar avarias em um circuito; Medir a diferença de fase entre dois sinais periódicos;

Experiencia 3 - Osciloscopio 3 (1)

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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.