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Instrumentos y Mediciones

Jhonatan Alexander Juño Garcia UNMSM 03/04/2014 [email protected]

Laboratorio de Circuitos Electrónicos II Instrumentos y Mediciones

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Introducción El siguiente laboratorio introductorio, conoceremos las principales características en los instrumentos de medición que utilizaremos a lo largo de los siguientes laboratorio. Es muy importante que manejemos correctamente este tipo de instrumentos, pues esto nos permitirá poder hacer un correcto análisis de los circuitos que vallamos a revisar. Debemos estar en la capacidad de reconocer las principales variables de los circuitos así como la utilización de los instrumentos para una correcta medición de las mismas, es por eso que se detallara las principales características de los instrumentos como osciloscopio, generador de señales y multímetro. También se verá las diferentes aplicaciones que se le puede dar a estos instrumentos, las ventajas y desventajas que tiene uno frente a otro al momento de hacer la medición y otros más.

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Contenido Introducción..................................................1 Contenido.....................................................2 OBJETIVOS.....................................................3 MATERIALES Y EQUIPOS................................3 FUNDAMENTO TEORICO................................3 Partes Del Multímetro...................................5 Funciones y Aplicaciones..............................7

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OBJETIVOS   

Conocer los parámetros de la corriente alterna Utilizar el osciloscopio, multímetro en la medición de voltaje AC Usar adecuadamente el Generador de señales para medir frecuencias, ángulo de fase etc.

MATERIALES Y EQUIPOS   

Generador de señales Multímetro Osciloscopio digital

FUNDAMENTO TEORICO 

Osciloscopio: Es uno de los instrumentos más versátiles e importantes en electrónica. El osciloscopio proporciona una exhibición de la forma de onda en una pantalla para permitir la detección de irregularidades y la determinación de cantidades tales como la magnitud , frecuencia, periodo, componente de DC etc. (Boylestad, 2004) Los osciloscopios pueden mostrar en simultáneo de 2 a 4 formas de onda, para esto cada una está separada por su respectivo canal con sus controles independientes. Además se emplea botones de menú para establecer las escalas horizontal y vertical. Otra característica importante de los osciloscopios actuales (en comparación a los antiguos analógicos) es que te pueden mostrar todos los valores de los parámetros en la pantalla, para ello en la parte de botones de menú, seleccionamos el de “Measure” y luego en la pantalla seleccionamos los parámetros cuyos valores deseamos ver. Una de las cosas más destacables de estos osciloscopios es que aunque a primera vista (por la gran cantidad de botones y opciones que ofrece parece muy complicado su uso), los cierto es que dispone de herramientas automáticas que facilitan el trabajo. Una de estas opciones es “Auto”, al seleccionar este botón, el osciloscopio ajusta automáticamente la señal de entrada para su correcta visualización en pantalla, además nos muestra en pantalla los datos importantes de la señal como su amplitud, voltajes pico, frecuencia, etc.

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Otra Herramienta muy importante a la hora del trabajo que es, estos osciloscopios nos permiten guardar una copia de los datos y gráficos que se muestra en pantalla, con la opción “Save” siempre y cuando sea compatible con esta función y tenga un puerto para conectar un pendrive.

Panel Frontal de un osciloscopio Digital típico (TYP-1X4 SFL)

1. 2. 5. 6.

Botón encendido/apagado Puerto USB Chanel Menu Clavijas para conectores BNC (coaxial) 7. Timebase menú 8. Auto 9. Trigger menu 10.Display menú 13.Botones para selección entre menus

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Bloques Principales

Multímetro: Como su nombre lo menciona, está conformado por varios instrumentos (voltímetro, amperímetro, ohmímetro principalmente) en

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un solo instrumento, lo que hace más fácil el uso y transporte de los mismo, casi todos los multímetros trabajan de la misma manera, salvo algunas diferencias en el modelo que se emplea. El multímetro posee un selector que se posiciona indicando el instrumento a utilizar y la escala respectiva de medida, aunque algunas ofrecen la función de auto rango, por lo cual lo único que se tiene que hacer es cambiar el tipo de instrumento y el multímetro seleccionara el rango más adecuado de medida. Poseen una pantalla LCD de cristal, mediante el cual muestran los valores medidos así como un par de puntas de prueba de corlo rojo y negro, y opcional mente otro tipo de puntas si es que incluyen algún instrumento adicional. Para la medición de tensión y se corriente se puede hacer tanto en corriente continua como en alterna, para ello se selecciona el modo AC o DC respectivamente, recordemos que para el caso de corriente alterna, siempre tendremos los valores eficaces en la pantalla del multímetro. Cada vez que se hace la medición ( en especial si el multímetro tiene la función auto rango activada) se debe esperar de 3 a 5 segundos a que la medida se estabilice, en caso de que la corriente que proviene de la red varía considerablemente, la medida en el multímetro ira variando entre ciertos valores. En caso que no se pueda hacer la medida y ver la pantalla al mismo tiempo, se usa la función “hold” la cual congela la pantalla y la muestra la última medición realizada. Además de las funciones de voltímetro, amperímetro y ohmímetro, algunos modelos poseen, termómetro, frecuencímetro, ganancia de transistor y otros modelos hasta incluyen capacímetro e inductímetro. Partes Del Multímetro

Display LCD Boton Hold

Botón de encendido

Clavijas de coneccion para puntas de

Selección de rango

Selector de Funciones

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

Generador de señales: La función del generador de señales es producir una señal dependiente del tiempo con ciertas características de amplitud, frecuencia y forma. Las formas de onda más comunes que producen un generador de señales son las conocidas onda senoidal, triangular y cuadrada.). El generador es un instrumento muy versátil, cuyas señales puedes ajustarse desde una fracción de Hertz hasta cientos de kilo Hertz

Controles, Conectores e Indicadores (Parte Frontal)

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100

9

4

3

1 5

14

1

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15 12 7 8 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

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Botón de Encendido (Power button). Luz de Encendido (Power on light). Botones de Función (Function buttons). Botones de Rango (Range buttons) (Hz). Control de Frecuencia (Frecuency Control). Control de Amplitud (Amplitude Control). Botón de rango de Voltaje de salida (Volts Out range button). Botón de inversión (Invert button).

9. Control de ciclo de máquina (Duty control). 10. Offset en DC (DC Offset). Cuando el control esta presionado, la señal se centra a 0 volts en DC. 11. Botón de Barrido (SWEEP button). 12. Rango de Barrido (Sweep Rate). Este control ajusta el rango del generador del barrido interno y el rango de repetición de la compuerta de paso. 13. Ancho del Barrido (Sweep Width). 14. Conector BNC para obtener señales de onda senoidal, cuadrada o triangular. 15. Conector BNC para obtener señales de tipo TTL.

Funciones y Aplicaciones 1.- Medición del periodo con el osciloscopio - Para una señal senoidal tenemos los siguientes parámetros de interés:

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E m

EP P

E m

T

ciclo -

Con el generador de señales a 1KHz medimos el periodo con el osciloscopio. Comparamos el valor con el teórico y llenamos la tabla 1 Repetimos lo mismo para otras frecuencias. Tabla 1 Epp=16V Teorico Medido Frecuencia (KHz) T(ms) T(ms) 1 1 1.002 10 0.1 0.0996 100 0.01 0.0099 1000 0.001 0.00102

2. Medición del valor eficaz con el multímetro -Ajustando la frecuencia del generados a 1 KHz empezamos con un valor de pico a pico de 2V. - Observamos los valores eficaces que marcan el osciloscopio y el multímetro anotamos en la tabla 2 -Continuamos con la medida hasta el máximo valor de pico posible. Tabla 2 Epp(V) 2 4 6 8

Em (V) 1 2 3 4

OCR Vef (V) 0.7071 1.4142 2.1213 2.8285

VOM Vef(V) 0.67 1.37 2.06 2.77

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10 12 14 16 18 20 21

5 6 7 8 9 10 10.5

3.5356 4.2427 4.9498 5.6569 6.3640 7.0711 7.4247

3.46 4.12 4.88 5.43 6.15 6.86 7.23

-Pulsando el botos de atenuación de 20 dB del generador y empezando en el valor de 1, vamos bajando el valor de pico hasta el mínimo, y anotamos en la tabla 3

Tabla 3 Epp(V) 1 0.5 0.25

Em (V) 0.5 0.25 0.125

OCR Vef (V) 0.3536 0.1768 0.0884

VOM Vef(V) 0.26 0.16 0.07

Bibliografía Boylestad, R. L. (2004). Introducciona al analisis de circuitos. Mexico: Pearson Education . http://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/generador.htm