« Año de la Promoción de la Industria Industria Responsable y del Compromiso Climático Climático»
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
“OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA”
FECHA DE REALIZACION:
04/19/14
FECHA DE REALIZACION:
10/19/14
CURSO:
FISICA III
CODIGO DEL CURSO: MB-226 ALUMNOS:
Alvara! Sala"ar#$%&'((!) Al&*a)&r R+va( Or!,&" M+.&l $&&r(!) ara( E(ar&)a L+)!l Sa)+a!
L+3a # 10 & S&+&35r& &l 2014
OSCILOSCOPIO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA
En este presente informe se tratara de los instrumentos de medida como el multímetro y el osciloscopio, mediante fotografías y medidas obtenidas en el laboratorio. Se medirá voltaje constante, voltaje alterno así como la amplitud, el periodo y la frecuencia de funciones de voltaje periódicas mediante el osciloscopio y se contrastara con las medidas obtenidas por el m ultímetro.
OBJETIVOS •
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El aprendizaje de cómo se debería usar los materiales de medición eléctricos y cómo poder instalarlos a un objeto o cosa para poder medir por ejemplo su voltaje. Poder demostrar por teoría el voltaje eficaz y el voltaje normal cumple una relación directamente proporcional. El aprendizaje de cómo se debería usar el osciloscopio. El aprendizaje de cómo se debería usar el generador de corriente.
FUNDAMENTO TEORICO
Osciloscopio El n osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de se!ales eléctricas "ue pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de se!al, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Presenta los valores de las se!ales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la "ue normalmente el eje # $%orizontal& representa tiempos y el eje ' $vertical& representa tensiones. (a imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada )eje *+-S+E) "ue controla la luminosidad del %az, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. (os osciloscopios, clasificados segn su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cual"uiera de los dos casos, en teoría. El componente principal de un osciloscopio es el llamado tubo de rayos catódicos $*/&, mostrado mediante un es"uema en la figura 0. El tubo $dentro del cual se %a realizado el vacío&, contiene un ca!ón de electrones, dos pares de placas deflectoras y una pantalla consistente en una placa transparente recubierta con material fluorescente.
1igura 0. Es"uema de un tubo de rayos catódicos. (as placas "ue desvían los electrones a lo largo del eje # se llaman placas + y las "ue los desvían a lo largo del eje ' se llaman placas 2.
El funcionamiento básico del osciloscopio mediante los tubos de rayos catódicos es el siguiente. n electrón "ue es lanzado por el eje de las placas e3perimenta una desviación 3 "ue es proporcional a la diferencia de potencial 2 0 entre las placas +. n par de placas paralelas #4 $placas 2& sometidas a una diferencia de potencial 25. Este es el principio del osciloscopio como instrumento de medida de voltajes constantes. -%ora, si en lugar de colocar un potencial constante entre las placas + se conecta un potencial "ue varié periódicamente con el tiempo, entonces se tendrá en la pantalla fluorescente un punto luminoso cuya posición varié también con el tiempo. Si se conectan simultáneamente las placas + a un potencial "ue varié lineal y periódicamente con el tiempo y las placas 2 a un potencial senoidal, entonces el punto luminoso estará sometido a un movimiento compuesto6 movimiento rectilíneo uniforme a lo largo del eje # y movimiento armónico simple a lo largo del eje '. Se observara en la pantalla una función senoidal y vs 3. Pero ya "ue los desplazamientos verticales son proporcionales a 25 y los %orizontales son proporcionales al tiempo, se puede decir "ue lo "ue se tiene en la pantalla e sun grafico potencial vs tiempo correspondiente al voltaje "ue se %a conectado a las placas 2. Este es el principio del osciloscopio para medir amplitud, periodo y frecuencia de voltajes alternos.
1igura 5. 7lustra el uso del osciloscopio para medir la amplitud de voltajes senoidales así como el periodo y la frecuencia.
Multímetro n multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento electrónico de medida "ue combina varias funciones en una sola unidad. (as más comunes son las de voltímetro, amperímetro y ó%metro. E3isten distintos modelos "ue incorporan además de las tres funciones básicas citadas algunas de las siguientes6 •
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n comprobador de continuidad, "ue emite un sonido cuando el circuito bajo prueba no está interrumpido $*ambién puede mostrar en la pantalla 88.8, dependiendo el tipo y modelo&. Presentación de resultados mediante dígitos en una pantalla, en lugar de lectura en una escala. -mplificador para aumentar la sensibilidad, para medida de tensiones o corrientes muy pe"ue!as o resistencias de muy alto valor.
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9edida de inductancias y capacidades.
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/omprobador de diodos y transistores.
Es un aparato muy versátil, "ue se basa en la utilización de un instrumento de medida, un galvanómetro muy sensible "ue se emplea para todas las determinaciones. Para poder medir cada una de las magnitudes eléctricas, el galvanómetro se debe completar con un determinado circuito eléctrico "ue dependerá también de dos características del galvanómetro6 la resistencia interna y la inversa de la sensibilidad. Esta ltima es la intensidad "ue, aplicada directamente a los bornes del galvanómetro, %ace "ue la aguja llegue al fondo de escala. n multímetro está compuesto por las siguientes partes "ue posteriormente menciono y "ue son6
0. :isplay6
-"uí
se
observa
la
medición
realizada.
5. Electrodos6 Son los contactos "ue se deberán colocar sobre los puntos a medir, deben estar libres de suciedad y ser colocados de manera firme sobre superficies a medir limpias y secas. ;eneralmente el de color rojo se utiliza como positivo y el negro como negativo o masa, pero los colores se pueden invertir sin inconvenientes. <. Plug de los electrodos6 Son la cone3ión de los electrodos al aparato. :eben ser seleccionados correctamente segn la medición a realizar.
=. (lave selectora6 Es la encargada de seleccionar la magnitud a medir y la escala a utilizar. Es fundamental comprender su funcionamiento antes de realizar cual"uier medición. >. Escala de *ensión para /orriente -lterna $-/2&6 Esta escala %ace funcionar al multímetro como un voltímetro de corriente alterna. En este caso tiene solo dos escalas $5882olts y ?>82olts&, es utilizada %abitualmente en la posición ?>82 para las mediciones de tensión %ogare!as. @. Escala de *ensión para /orriente /ontinua $:/2&6 Esta escala %ace funcionar al multímetro como un voltímetro de corriente continua. /omnmente se la utiliza para conocer el estado de carga de pilas y baterías. En nuestro ejemplo incluye escalas de 0888, 588, 58 2olts y además 588, 5888 mili2olts. Aosotros la utilizaremos para realizar varias mediciones, generalmente en la escala 582. ?. Escala de resistencia6 En esta posición el multímetro se comporta como un o%metro. Se utiliza para medir resistencias, en nuestro caso desde 588 B%ms %asta 5888 CB%ms. Para nosotros será de mayor utilidad ya "ue mediremos las resistencias.
D. /ontinuidad6 Esta escala nos muestra la capacidad de un circuito, bobina o componente para conducir la corriente. Aos es til para averiguar si algn cable está cortado, si e3iste algn contacto en mal estado. . Escala /orriente /ontinua $:/-&6 -"uí el multímetro pasará a comportarse como amperímetro. Esta escala mide corrientes continuas desde 588 mili-mpere %asta 588 microampere $muy pe"ue!as&. +ay "ue tener en cuenta ser cuidadoso al seleccionar esta escala para no da!ar el aparato tratando de medir corrientes "ue sean mayores. 08. Escala de /orriente %asta 08 -mpere6 En esta escala el multímetro se transforma en un amperímetro capaz de medir corrientes de %asta 08 -mpere.
00. /onector para mediciones de /orriente /ontinua %asta 08 -mpere6 -"uí se enc%ufa el plug rojo cuando debemos medir corrientes de %asta 08 -mpere. +ay "ue tener precaución de no utilizar este borne para medir ninguna otra magnitud. 05./onector positivo6 *ensiones -/2 y :/2 F /orriente :/- F esistencia y /ontinuidad6 -"uí conectaremos el plug del electrodo rojo cuando "ueramos medir dic%as magnitudes. 0<./onector negativo o masa6 -"uí se conecta el electrodo negro para todas las mediciones.
1igura <. 9ultímetro instrumento usado para realizar diversos tipos de medidas en el laboratorio.
Mteriles !e l"ortorio # proce!imie$to !e ls me!icio$es
0.0 /alculo del voltímetro con el transformador.
0.5 /alculo del voltímetro y grafica con el osciloscopio del transformador.
0.< /alculo del voltímetro con el generador.
0.= /alculo del generador con el osciloscopio.
0.> esistencias.
0.@ /alculo del voltímetro con la pila.
0.? /alculo del osciloscopio con la pila.
0.D /alculo del voltímetro con la fuente.
0. /alculo del osciloscopio con la fuente.
0.08 /alculo del osciloscopio con transformador.
CALCULOS Y RESULTADOS MEDIDA DE RESISTENCIA CON EL MULTIMETRO 1ra Medición 1#$3 %
2da Medición 1#$3 %
(UENTE )ILA MEDIDA *UE INDICA LA (UENTE 2V 3V 4$!V "V 'V 12V
3ra Medición 22$1 %
4a Medición 22$1 %
!a Medición !1$& %
MULTIMETRO 1$4#!V MULTIMETRO
"a Medición '&$1 %
OSCILOSCO)IO 1$4!V OSCILOSCO)IO
1$&1V 1$&V 3$24V 3$2V 4$32V 4$2V "$12V "$#V '$#'V 'V 13$&'V 13$'V MEDIDA DE VOLTA+E CONSTANTE
MEDIDA DE VOLTA+E ALTERNO (UENTE Tran,-.r/ad.r Generad.r 2!#85
MULTIMETRO "$4!0 0.ae eca56 1$3&0 0.ae eca56
OSCILOSCO)IO &$&0.ae 7ic.6 20 0.ae 7ic.6
CALCULO TEORICO DE VOLTA+E E(ICA9 Voltaje Eficaz
=
Voltaje Pico
√ 2
CONTRASTANDO LAS MEDICIONES DE VOLTA+E ALTERNO CON EL RESULTADO TEORICO ES)ERADO RESULTADOS DE LA MEDICION Tran,-.r/ad. r
Generad.r 2!#85
OSCILOSCO)IO
MULTIMETRO
&$&0.ae 7ic.6
"$4!0 0.ae eca56
6.22=
1$3&0 0.ae eca56
1.41=
20 0.ae 7ic.6
RESULTADOS TEORICOS ES)ERADOS 8.8
√ 2 2
√ 2
/onclusiones •
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Se logra aprender cómo se debería usar el voltímetro "ue es un material de medición eléctrica y como poder instalarlos en un objeto y también "ue este objeto nos dan un voltaje eficaz en su medición. Se logra demostrar "ue por teoría la relación directamente proporcional de los voltaje eficaz y normal. Se logra aprender con un poco de dificultad el uso del osciloscopio y saber "ue este nos da las gráfica de se!ales eléctricas "ue pueden variar en el tiempo y también nos da el voltaje normal. Se logra aprender el uso del generador de corriente por el pude generar cual"uier frecuencia "ue deseas.
BIBLIO%RAFIA -rturo *alledo G9anual de laboratorio de física generalH 0, pág. 005 I00D. Paul E. Jleun GEl osciloscopioH 0D0, pág. 0 F >K D> F 005. LedlocC Mruce G/omponentes electrónicos y medicionesH 0?<, pág. @8 ID5 Página Neb6 %ttp6OO lorenzoescobarmrsm.blogspot.comO5805O8@OelImultimetroI parteI0.%tml Pallas amón G7nstrumentos electrónicos básicosH 588?, pág. 058 F 0<5.
