Previo Experiencia Nº1 Lab. circutos electrincos I

[USO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN]

EXPERIENCIA Nº1: USO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN I.

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OBJETIVOS  Entrenar al alumno en el manejo adecuado del multímetro y el osciloscopio, así como el conocimiento de sus especificaciones técnicas. EQUIPOS Y MATERIALES  Osciloscopio  Multímetro  Generador de señales  Fuentes de poder DC  Resistores de 0.22 kΩ,1kΩ,33kΩ y 1MΩ INSTRUMENTOS OSCILOSCOPIO Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teoría.

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

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Utilización

En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir. Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano. El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensión de entrada (en Voltios, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato). Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia. (en realidad se mide el periodo de una onda de una señal, y luego se calcula la frecuencia).

Osciloscopios analógicos


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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 (que naturalmente estan en posición horizontal) y que son las encargadas de desviar el haz de electrones, que surge del catodo 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 (las que estan en posición vertical), y puede ser regulable en tiempo actuando sobre el mando TIME-BASE. El retrazado (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 comienze en el mismo punto de la señal repetitiva). En la siguiente figura puede observarse la misma señal en tres ajustes de disparo diferentes: en el primero disparada en flanco ascendente, en el segundo sin disparo y en el tercero disparada en flanco descendente.


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Como conclusión para utilizar de forma correcta un osciloscopio analógico necesitamos realizar tres ajuste básicos: 

La atenuación ó amplificación que necesita la señal. Utilizar el mando AMPL. para ajustar la amplitud de la señal antes de que sea aplicada a las placas de deflexión vertical. Conviene que la señal ocupe una parte importante de la pantalla sin llegar a sobrepasar los límites.

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La base de tiempos. Utilizar el mando TIMEBASE para ajustar lo que representa en tiempo una división en horizontal de la pantalla. Para señales repetitivas es conveniente que en la pantalla se puedan observar aproximadamente un par de ciclos.

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Disparo de la señal. Utilizar los mandos TRIGGER LEVEL (nivel de disparo) y TRIGGER SELECTOR (tipo de disparo) para estabilizar lo mejor posible señales repetitivas. Por supuesto, también deben ajustarse los controles que afectan a la visualización: FOCUS (enfoque), INTENS. (intensidad) nunca excesiva, Y-POS (posición vertical del haz) y X-POS (posición horizontal del haz).

Osciloscopios digitales Los osciloscopios digitales poseen además de las secciones explicadas anteriormente un sistema adicional de proceso de datos que permite almacenar y visualizar la señal.


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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 muestrea 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 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. Fundamentalmente, un osciloscopio digital se maneja de una forma similar a uno analógico, para poder tomar las medidas se necesita ajustar el mando AMPL.,el mando TIMEBASE asi como los mandos que intervienen en el disparo.

MULTIMETRO LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

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[USO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN] El multímetro digital 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 electrónicos.

SENSIBILIDAD Es la habilidad de un instrumento para indicar pequeños cambios de la magnitud medida. Así por ejemplo un multímetro digital de 5 dígitos con un rango de 100 mV de fondo de escala, tiene una sensibilidad de 1 μV. O sea que la menor lectura de voltaje que puede hacer es de 1μV. Este concepto se aplica más en instrumentos analógicos.

EXACTITUD El concepto de exactitud, cuando se aplica a instrumentos que muestran una lectura mediante el empleo de una escala y una aguja se refiere por lo general al valor de su escala completa (a menos que se especifique otra cosa). Cuando se dice que la exactitud de un medidor es de 1 por ciento, esto significa que una lectura que se tome en cualquier lugar de una de sus escalas no tendrá error mayor que el 1 por ciento del valor de la escala completa.

PRECISIÓN Es el mayor error permitido, expresado como un porcentaje o un valor absoluto. O sea, es la exactitud de la medición. En multímetros digitales, la precisión se expresa por dos términos. Uno de ellos es la cantidad de dígitos fijos de error y el otro termino puede expresarse de cuatro formas: a- % de la lectura especificada: Error % = (100)* (valor indicado) - (Valor Verdadero) LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

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[USO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN] Valor Verdadero En los instrumentos digitales, por ejemplo, se expresa como + (2,0 % de la lectura + 2 dígitos), indicando que el error del valor leído está dentro del 1,3 % y además 2 dígitos de error fijo. Por ejemplo en ese caso, si la lectura es 1200 mV, el error es de 24 mV (2,0 % de 1200) + 2 mV (2 dígitos), siendo la lectura verdadera, en el peor de los casos: (1200 - 24 - 2) (1200 + 24 + 2) 1174 mV ≤ Valor verdadero ≤ 1226 mV b- Error expresado en dígitos: = + x dígitos Por ejemplo, si el error es de + 2 dígitos en la escala de milivolts, y tenemos una lectura de 1.499 volts, esto significa que el error es de + 2 milivoltios y la lectura real puede ser 1501 a 1597 mvolts. Este tipo de indicación de error es fijo, o sea independientemente del valor leído. El error es siempre de igual cantidad de dígitos por arriba o por abajo del valor indicado.

RESPUESTA DE FRECUENCIA

GENERADOR DE SEÑALES Un generador de señales es un instrumento que proporciona señales eléctricas. En concreto, se utiliza para obtener señales periódicas (la tensión varía periódicamente en el tiempo) controlando su periodo (tiempo en que se realiza una oscilación completa) y su amplitud (máximo valor que toma la tensión de la señal)

FUENTES DE PODER DC Fuentes de corriente directa. También son llamadas fuentes de alimentación, son 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 alimentaciones lineales y conmutadas. Las lineales tienen un diseño relativamente simple, que puede llegar a ser más complejo cuanto mayor es la LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

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[USO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN] 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

RESISTORES El símbolo de la resistencia es:

Una resistencia también llamado resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje).

VOLTIMETRO DIGITAL Esquema eléctrico.


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Este circuito se compone de dos integrados. Un conversor analógico digital (CA3162) y un decodificador de siete segmentos (CA3161). El circuito se alimenta con 5 voltios y sólo lleva dos ajustes, R2 de 47k sirve para poner a 0 los display. Para ello debemos cortocircuitar la entrada del voltímetro y girar lentamente R2 hasta leer 00-0 en los displays. La resistencia variable R1 sirve para calibrar el nivel de tensión. Para su regulación insertaremos en la entrada 12 voltios exactos, medidos con un tester o procedentes de un 7812, e iremos girando R1 hasta leer 12.0 voltios. El circuito debe de ir alimentado con una pequeña fuente de alimentación de 5V, de esta manera la máxima medida que puede hacer nuestro voltímetro es de 99,9 voltios.

AMPERIMETRO DIGITAL Este circuito se compone de dos integrados. Un conversor analógico digital (CA3162) y un decodificador de siete segmentos (CA3161). El circuito se alimenta con 5 voltios y sólo lleva dos ajustes, R2 de 47k sirve para poner a 0 los display. Para ello debemos cortocircuitar la entrada del amperímetro y girar lentamente R2 hasta leer 0-0-0 en los displays. La resistencia variable R1 sirve para calibrar el nivel de corriente. Más adelante veremos su ajuste. El circuito está pensado para integrarlo en nuestra fuente de alimentación. El esquema sería este:


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SENSIBILIDAD: EXACTITUD: PRECISIÓN: RESPUESTA DE FRECUENCIA: http://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/generador.htm http://www.sapiensman.com/electrotecnia/imagenes/circuito48.gif


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