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Informacion de equipos electronicos
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DEPARTAMENTO DE ELETRICA
Y ELECTRÓNICA
INFORME #1
ING: LUIS BOLÍVAR AGUILERA
PAMELA LEMA
PAUL MUÑOZ
2015-10-20
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INDICE
EQUIPOS DE MEDICIONES EN EL LABORATORIO. 3
Objetivo general 3
FUNDAMENTO TEORICO 3
El osciloscopio 3
Osciloscopios analógicos 5
Osciloscopios digitales 6
Fuente de Voltaje: 7funcionmiento 8
Generador de funciones 8Funcionamiento y uso generales 9Funciones y Aplicaciones 10Onda sinodal 10Onda Cuadrada 11Onda Diente de Sierra 11TTL 12
Multimetro 12Multímetros analógicos 12Multímetros Digitales 13
MATERIALES-EQUIPOS 14
PROCEDIMIENTO 14
Revisión de los equipos en el laboratorio 14
Revision de los osciloscopios 14
Revisión del generador de señales 17
Revisión de la fuente de alimentación 17
Revisión del Multímetro 18
CONCLUSIONES 20
RECOMENDACIONES 20
BIBLIOGRAFIA 21
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TEMA:
EQUIPOS DE MEDICIONES EN EL LABORATORIO.
Objetivo general
Familiarizarnos con los equipos de mediciones y verificar su funcionamiento.
FUNDAMENTO TEORICOEl osciloscopio
Figura 1: (El osciloscopio)
El osciloscopio es un instrumento que permite visualizar fenómenos transitorios así
como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos.
Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que existen y los utilizan
desde técnicos de reparación de televisores hasta médicos. Un osciloscopio puede
medir un gran número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un
elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de darnos el
valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un
coche, etc.
Es importante que el osciloscopio utilizado permita la visualización de señales de por lo
menos 4,5 ciclos por segundo, lo que permite la verificación de etapas de video,
barrido vertical y horizontal y hasta de fuentes de alimentación.
Si bien el más común es el osciloscopio de trazo simple, es mucho mejor uno de trazo
doble en el que más de un fenómeno o forma de onda pueden visualizarse
simultáneamente.
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El funcionamiento del osciloscopio está basado en la posibilidad de desviar un haz de
electrones por medio de la creación de campos eléctricos y magnéticos.
En la mayoría de osciloscopios, la desviación electrónica, llamada deflexión, se
consigue mediante campos eléctricos. Ello constituye la deflexión electrostática.
El proceso de deflexión del haz electrónico se lleva a cabo en el vacío creado en el
interior del llamado tubo de rayos catódicos (TRC). En la pantalla de éste es donde se
visualiza la información aplicada.
El tubo de rayos catódicos de deflexión electroestática está dotado con dos pares de
placas de deflexión horizontal y vertical respectivamente, que debidamente
controladas hacen posible la representación sobre la pantalla de los fenómenos que se
desean analizar.
Esta representación se puede considerar inscrita sobre unas coordenadas cartesianas
en las que los ejes horizontal y vertical representan tiempo y tensión respectivamente.
La escala de cada uno de los ejes cartesianos grabados en la pantalla, puede ser
cambiada de modo independiente uno de otro, a fin de dotar a la señal de la
representación más adecuada para su medida y análisis.
Las dimensiones de la pantalla del TRC están actualmente normalizadas en la mayoría
de instrumentos, a 10 cm en el eje horizontal (X) por 8 cm en el eje vertical (Y). Sobre
la pantalla se encuentran grabadas divisiones de 1 cm cuadrado, bien directamente
sobre el TRC o sobre una pieza superpuesta a él, en la que se encuentra impresa una
retícula de 80 cm cuadrados. En esta retícula es donde se realiza la representación de
la señal aplicada al osciloscopio.
Con el osciloscopio se pueden visualizar formas de ondas de señales alternantes,
midiendo su voltaje pico a pico, medio y rms.
En el anterior dibujo se ve el esquema de bloques de un osciloscopio de tipo básico.
Según se observa en este dibujo, los circuitos fundamentales son los siguientes:
Atenuador de entrada vertical
Amplificador de vertical
Etapa de deflexión vertical
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Amplificador de la muestra de disparo (trigger)
Selector del modo de disparo (interior o exterior)
Amplificador del impulso de disparo
Base de tiempos
Amplificador del impulso de borrado
Etapa de deflexión horizontal
Tubo de rayos catódicos
Circuito de alimentación
Osciloscopios analógicos
Figura 2: (Osciloscopio Analógico)
Cuando se conecta la sonda a un circuito, la señal atraviesa esta última y se dirige a la
sección vertical. Dependiendo de donde situemos el mando del amplificador vertical
atenuaremos la señal ó la amplificaremos. En la salida de este bloque ya se dispone de
la suficiente señal para atacar las placas de deflexión verticales y que son las
encargadas de desviar el haz de electrones, que surge del cátodo e impacta en la capa
fluorescente del interior de la pantalla, en sentido vertical. Hacia arriba si la tensión es
positiva con respecto al punto de referencia (GND) ó hacia abajo si es negativa.
La señal también atraviesa la sección de disparo para de esta forma iniciar el barrido
horizontal (este es el encargado de mover el haz de electrones desde la parte izquierda
de la pantalla a la parte derecha en un determinado tiempo). El trazado (recorrido de
izquierda a derecha) se consigue aplicando la parte ascendente de un diente de sierra
a las placas de deflexión horizontal, y puede ser regulable en tiempo actuando sobre el
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mando TIME-BASE. El trazado (recorrido de derecha a izquierda) se realiza de forma
mucho más rápida con la parte descendente del mismo diente de sierra.
De esta forma la acción combinada del trazado horizontal y de la deflexión vertical
traza la gráfica de la señal en la pantalla. La sección de disparo es necesaria para
estabilizar las señales repetitivas (se asegura que el trazado comience en el mismo
punto de la señal repetitiva).
Osciloscopios digitales
Figura 3: (Osciloscopio Digital)
Los osciloscopios digitales poseen además de las secciones explicadas anteriormente
un sistema adicional de proceso de datos que permite almacenar y visualizar la señal.
Cuando se conecta la sonda de un osciloscopio digital a un circuito, la sección vertical
ajusta la amplitud de la señal de la misma forma que lo hacia el osciloscopio analógico.
El conversor analógico-digital del sistema de adquisición de datos hace un muestreo la
señal a intervalos de tiempo determinados y convierte la señal de voltaje continua en
una serie de valores digitales llamados muestras. En la sección horizontal una señal de
reloj determina cuando el conversor A/D toma una muestra. La velocidad de este reloj
se denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo.
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
señal. El número de los puntos de señal utilizados para reconstruir la señal en pantalla
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se denomina registro. La sección de disparo determina el comienzo y el final de los
puntos de señal en el registro. La sección de visualización recibe estos puntos del
registro, una vez almacenados en la memoria, para presentar en pantalla la señal.
Dependiendo de las capacidades del osciloscopio se pueden tener procesos adicionales
sobre los puntos muestreados, incluso se puede disponer de un predisparo, para
observar procesos que tengan lugar antes del disparo.
Fuente de Voltaje:
Figura 4: (Fuente de voltaje regulable AC/DC)
Es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o
varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del
aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, etc.).
Las fuentes de alimentación, para dispositivos electrónicos, pueden clasificarse
básicamente como fuentes de alimentación lineal y conmutada. Las lineales tienen un
diseño relativamente simple, que puede llegar a ser más complejo cuanto mayor es la
corriente que deben suministrar, sin embargo su regulación de tensión es poco
eficiente. Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, será más
pequeña y normalmente más eficiente pero será más compleja y por tanto más
susceptible a averías.
La fuente se compone de cuatro bloques principalmente:
Transformador, Rectificador, Filtro y Regulador o Estabilizador.
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Funcionamiento:
Figura 5: (Diagrama de fuente de voltaje tipo puente)
• El Transformador proporciona una tensión alterna sinodal, aumenta o disminuye la
amplitud de una tensión alterna, mantiene la frecuencia y proporciona aislamiento
galvánico.
• El Rectificador proporciona una señal pulsante, compuesta de una señal continua y
rizada.
• El Filtro proporciona una señal continua, reduce el rizado de la tensión, aísla la
componente alterna de la continua y asegura un comportamiento lineal.
• El Regulador tratan de mantener una tensión estable en la carga, con una
realimentación negativa, que detecta variaciones de tensión de salida. En algunos
casos suelen usarse Estabilizadores pero sus características de salida no suelen ser muy
buenas.
Generador de funcionesUn Generador de Funciones es un aparato electrónico que produce ondas senoidales,
cuadradas y triangulares, además de crear señales TTL. Sus aplicaciones incluyen
pruebas y calibración de sistemas de audio, ultrasónicos y servo.
Este generador de funciones, específicamente trabaja en un rango de frecuencias de
entre 0.2 Hz a 2 MHz. También cuenta con una función de barrido la cual puede ser
controlada tanto internamente como externamente con un nivel de DC. El ciclo de
máquina, nivel de offset en DC, rango de barrido y la amplitud y ancho del barrido
pueden ser controlados por el usuario.
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Figura 6: (Generador de Señales Digital)
Funcionamiento y usos generalesUn generador de funciones es un instrumento versátil que genera diferentes formas de
onda cuyas frecuencias son ajustables en un amplio rango. Las salidas más frecuentes
son ondas sinodales, triangulares, cuadradas y diente de sierra. Las frecuencias de
estas ondas pueden ser ajustadas desde una fracción de Hertz hasta varios cientos de
kilo Hertz.
Las diferentes salidas del generador se pueden obtener al mismo tiempo. Por ejemplo,
proporcionando una sola cuadrada para medir la linealidad de un sistema de audio, la
salida en diente de sierra simultánea se puede usar para alimentar el amplificador de
deflexión horizontal de un osciloscopio, con lo que se obtiene la a exhibición visual de
los resultados de las mediciones. La capacidad de un generador de funciones de fijar la
fase de una fuente externa de señas es otra de las características importantes y útiles.
Un generador de funciones puede fijar la fase de un generador de funciones con una
armónica de una onda sinodal del otro generador. Mediante el ajuste de fase y
amplitud de las armónicas permite general casi cualquier onda obteniendo la suma de
la frecuencia fundamental generada por un generador de funciones de los
instrumentos y la armónica generada por el otro. El generador de funciones también
se puede fijar en fase a una frecuencia estándar, con lo que todas las ondas de salida
generadas tendrán la exactitud y estabilidad en frecuencia de la fuente estándar.
El generador de funciones también puede proporcionar ondas a muy bajas frecuencias.
Ya que la frecuencia baja de un oscilador RC es limitada, la figura ilustrada otra técnica.
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Este generador entrega ondas sinodales triangulares y cuadradas con un rango de
frecuencias de 0.01 Hz hasta 100 kHz. La red de control de frecuencia está dirigida por
el selector fino de frecuencia en el panel frontal del instrumento o por un voltaje de
control aplicado externamente. El voltaje de control de frecuencia regula dos fuentes
de corriente.
El voltaje a la salida del integrador tiene una forma de onda triangular cuya frecuencia
está determinada por la magnitud de la corriente aplicada por las fuentes de corriente
constante. El comparador entrega un voltaje de salida de onda cuadrada de la misma
frecuencia. La tercera onda de salida se deriva de la onda triangular, la cual es
sintetizada en oda senoidal por una red de diodos y resistencias. En ese circuito la
pendiente de la onda triangular se altera a medida que su amplitud cambia resultado
una onda senoidal con menos del 1% de distorsión.
Los circuitos de salida del generador de funciones consisten de dos amplificadores que
proporcionen dos salidas simultáneas seleccionadas individualmente de cualquiera de
las formas de onda.
Funciones y Aplicaciones
Figura 8: (Funciones Principales del Generador de Funciones)
Onda sinodal
Una onda senoidal se puede obtener en el conector de la salida principal cuando se
presiona la opción de onda senoidal en el botón de función y cuando cualquier botón
del rango de frecuencia está también presionado. La frecuencia de la onda se
establece por la combinación del botón de rango y el control de variación de
frecuencia.
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Onda Cuadrada
La salida puede verificarse con un osciloscopio utilizando la misma conexión utilizada
en la onda senoidal. La frecuencia de salida puede establecerse con mayor precisión
utilizando un contador de frecuencia (Frequency Counter) conectando la salida del
generador de funciones directamente al contador, o usando un cable BNC con
conexión en T de la salida del generador de funciones al osciloscopio y al contador al
mismo tiempo.
Para ajustar el generador de funciones para que opere con una onda cuadrada, los
controles pueden estar ajustados de la misma manera con la que se obtuvo la señal
senoidal, excepto la opción de onda cuadrada en el botón de función debe estar
presionada. No se podrá tener un valor rms muy exacto para una onda cuadrada con el
multímetro o cualquier otro medidor digital o analógico, porque están calibrados para
obtener valores rms de señales senoidales.
La señal de onda cuadrada puede ser utilizada para simular señales pulsantes. La onda
cuadrada es frecuentemente usada para pruebas y calibración de circuitos de tiempo.
Onda Diente de Sierra
Una onda triangular se puede obtener en el conector de la salida principal cuando se
presiona la opción de onda triangular en el botón de función y cuando cualquier botón
del rango de frecuencia está también presionado. La frecuencia de la onda se
establece por la combinación del botón de rango y el control de variación de
frecuencia.
Para ajustar el generador de funciones para que opere con una onda triangular, los
controles pueden estar ajustados de la misma manera con la que se obtuvo la señal
senoidal, excepto la opción de onda cuadrada en el botón de función debe estar
presionada. No se podrá tener un valor rms muy exacto para una onda cuadrada con el
multímetro o cualquier otro medidor digital o analógico, porque están calibrados para
obtener valores rms de señales senoidales.
Uno de los usos más comunes de la onda triangular es para hacer un control de barrido
externo para un osciloscopio. Es también usada para calibrar los circuitos simétricos de
algunos equipos.
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TTLUna señal TTL (Transistor-Transistor-Logic) puede obtenerse a la salida del conector
SYNC. El rango del pulso es controlado por los botones de rango y el disco de
frecuencia. La simetría de esta forma de onda puede ser controlada con el control de
ciclo de trabajo. La señal TTL está también disponible en el modo de barrido. La
amplitud de la señal TTL se fija a 2 Vp-p (onda cuadrada).
El pulso TTL es utilizado para inyectar señales a circuitos lógicos con el propósito de
hacer pruebas.
Multímetro
Figura 9: (Multímetro Digital para Laboratorio)
El multímetro es un instrumento electrónico de medición que generalmente calcula
voltaje, resistencia y corriente, aunque dependiendo del modelo de multímetro puede
medir otras magnitudes como capacitancia y temperatura. Gracias al multímetro
podemos comprobar el correcto funcionamiento de los componentes y circuitos
eléctricos además de electrónicos.
Multímetros analógicos
Los multímetros analógicos son instrumentos
de laboratorio y de campo muy útiles y
versátiles, capaces de medir voltaje (en cd y
ca), corriente, resistencia, ganancia de
transistor, caída de voltaje en los diodos,
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capacitancia e impedancia. Se les llama por lo general multimeters (en inglés se les
llama VOM, volt ohm miliammeters).
Las mediciones de voltaje se pueden efectuar sobre el rango de 0.4 mV hasta 1000 V
con exactitudes de 0.1 por ciento. Las mediciones de corriente se pueden llevar a cabo
desde 0.1 μA hasta 10 A con exactitudes de 0.2 por ciento. Se miden resistencias tan
altas como 40 MΩ con exactitud de 1 por ciento. Las mediciones de resistencia
menores tienen una exactitud de 0.2 por ciento.
Multímetros DigitalesLa mayoría de los multímetros
digitales se fabrican tomando como
base ya sea un convertidor A/D de
doble rampa o de voltaje a
frecuencia, con ajuste de rango. Para
dar flexibilidad para medir voltajes
en rangos dinámicos más amplios
con la suficiente resolución se
emplea un divisor de voltaje para
escalar el voltaje de entrada.
Para lograr la medición de voltajes de ca se incluye un rectificador en el diseño del
medidor. Como las exactitudes de los rectificadores no son tan altas como las de los
circuitos de medición de voltaje de cd, las exactitudes general de los instrumentos de
medición de ca es menor que cuando se miden voltajes de cd (las exactitudes para
voltajes de ca van desde + 1.012 hasta + 1 por ciento + 1 digito). Las corrientes se
miden haciendo que el voltímetro digital determine la caída de voltaje a través de una
resistencia de valor conocido y exacto.
Aunque el valor de una resistencia se puede especificar con mucha exactitud hay cierto
error adicional debido al cambio de resistencia como función del efecto de
calentamiento de la corriente que pasa a través de ella.
Hay que tener cuidado al emplear la función de medición de corriente. No se debe
permitir que pase demasiada corriente a través de la resistencia. Las exactitudes
típicas de las mediciones de corriente de cd van desde + 0.03 hasta + 2 por ciento de la
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lectura + 1 dígito, mientras que para corriente alterna son de + 0.05 a + 2 por ciento +
1 dígito.
MATERIALES-EQUIPOS
Generador de funciones
Osciloscopio
Multímetro de laboratorio
Fuente de voltaje regulable
Puntas de osciloscopio
Cables banana- banana.
Cables banana-lagarto
PROCEDIMIENTO
Revisión de los equipos en el laboratorio
Revision de los osciloscopios
Figura 10: (Osciloscopio Digital/Laboratorio de Electrónica I)
El osciloscopio digital enciende y no presenta problemas al momento de conectar las
entradas de señales en el canal 1
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Figura 11: (Onda Sinodal)
Al momento de ingresar la señal sinusoidal observamos que trabaja adecuadamente,
por medio del canal 1.
Figura 12: (Onda Cuadrada)
Este caso observamos la forma de onda cuadrada que presenta un poco de distorsión,
la conexión se la realizo por medio del canal 1.
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Figura 13: (Onda Diente de Sierral)
Podemos ver como se forma correctamente la forma de onda diente de sierra, la
conexión (ingreso de la señal) entra por el canal 1.
Figura 14: (Onda Triangular)
Observamos la forma de onda TTL, conectada atraves del canal 1, presenta una
pequeña variación, pero por el resto está correctamente.
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Revisión del generador de señales
Figura 15: (Generador de Funciones/Laboratorio de Electrónica I)
Denotaremos que generador de funciones trabaja adecuadamente enviando cada
señal requerida observada previamente por el osciloscopio, lo cual concluye que
trabaja adecuadamente en las funciones de formas de onda.
Revisión de la fuente de alimentación
Figura 16: (Fuente de Voltaje 20V cd/ Laboratorio de Electrónica I)
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Aquí podemos ver que la fuente de voltaje invertido le ingresa -20V de cd, lo cual es
correcto ya que se genera ese voltaje que será medido con el correspondiente
multímetro.
Figura 17: (Fuente de Voltaje 6V cd/ Laboratorio de Electrónica I)
Esta vez podemos apreciar que ingresa un voltaje de 6V en cd, lo cual será medido con
el respectivo multímetro.
Revisión del Multímetro
Figura 18: (Lectura Multímetro 20V cd / Laboratorio de Electrónica I)
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Aquí podemos observar el voltaje indicado que sale de la fuente de voltaje.
Aproximadamente 20 V en cd.
Figura 19: (Lectura Multímetro 6V cd /Laboratorio de Electrónica I)
Apreciamos lo mencionado anteriormente, la fuente de voltaje trabaja
adecuadamente al enviar el voltaje aproximado de 6V en cd.
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CONCLUSIONES A pesar de sus múltiples usos, el osciloscopio sirve para dar dos mediciones
fundamentales tensión y tiempo.
Al hacer esta práctica pudimos comprender las características del osciloscopio
y del generador de funciones y pusimos en práctica el manejo de los controles
para que nos dieran distintos tipos de onda.
RECOMENDACIONES Tomar en cuenta que se necesita los cables estrictamente necesarios para cada
aparato electrónico que se encuentre el laboratorio, como cables y conectores
ya que si ocupamos diferentes podríamos averiar y ocasionaríamos conflictos
para otros compañeros en diferentes clases, que utilicen el laboratorio.
Si se encuentra averiado algún instrumento de medición se debe informar
inmediatamente ya que este puede traernos problemas a futuro con las
prácticas subsecuentes.
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BIBLIOGRAFIABRAGA, Newton Cómo usar el Osciloscopio. En Saber Electrónica, Volumen 3, Nº 11, 1991.
CASTEJÓN, Agustín y otro (1993) Tecnología Eléctrica. Madrid: McGraw-Hill.
