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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD CIENCIAS Y TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE QUIMICA

OSCILOSCOPIO PRACTICA # 8

ESTUDIANTE:  Verduguez Alcalá Brayan (Ing. Química) MATERIA: Laboratorio de Física Básica III DOCENTE: Lic. Ordoñez Salvatierra Miguel Ángel GRUPO: Viernes 11:15 – 12:45 FECHA DE ENTREGA: C/18/07/2020 SEMESTRE: I/2020

COCHABAMBA - BOLIVIA

OSCILOSCOPIO

1. OBJETIVOS    

Aprender a manejar un generador de funciones. Conocer el manejar un osciloscopio. Escribir la señal de voltaje alterna senoidal. Observar y encontrar las figuras de Lissajous.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO Generador de funciones.- Un generador de funciones es una fuente de señales que tiene la capacidad de producir diferentes formas de onda. La mayoría de los generadores de funciones pueden generar ondas senoidales, cuadradas y triangulares sobre un amplio rango de frecuencias (entre 0.01 Hz hasta cerca de 1 MHz).

 Potencia (Power) – Interruptor de encendido (se supone que el generador ha sido conectado a la red eléctrica).  Rango (Range) – Teclado que nos permite seleccionar el rango en de frecuencia (en Hz) deseado, Los rangos son desde 0.1 hasta 1M.  Frecuencia (Frequency) – Perilla que nos permite ajustar la frecuencia dentro de un rango seleccionado, esta perilla varía entre 0.1 y 1.3 del rango, no todos los generadores tienen los mismos límites en esta perilla.  Selector de tipos de onda (Function) – Este nos permite seleccionar el tipo de señal que queremos en la salida.  Voltaje de salida (Amplitude) – Con esta perilla ajustamos el voltaje de salida del generador el cual va desde µV hasta V.  Offset – Con este elemento sumamos a la salida un voltaje constante a la señal, esta constante puede ser positiva o negativa y es ajustable al valor deseado.

Osciloscopio.- Los osciloscopios comprueban y muestran las señales de tensión como formas de onda y como representaciones visuales de la variación de tensión en función del tiempo. Las señales se representan en un gráfico, que muestra cómo cambia la señal. El eje vertical (Y) representa la medición de la tensión, y el eje horizontal (X) representa el tiempo.

Con el osciloscopio podemos realizar las siguientes tareas:  Determinar el periodo y el voltaje de una señal y tener la ecuación de la señal de voltaje: 𝑉 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 + 𝜑)  Encontrar el voltaje eficaz: 𝑉𝑒𝑓𝑓 =

𝑉𝑚𝑎𝑥 √2

Con el osciloscopio se pueden visualizar formas de ondas de señales alternantes, midiendo su voltaje pico a pico, medio y rms. Los circuitos fundamentales son los siguientes:       

Atenuador de entrada vertical Amplificador de vertical Etapa de deflexión vertical 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.

3. MATERIALES  Simulador Proteus 8 Professionals (Generador de funciones, Osciloscopio, Cables coaxiales, Transformador, Fuente de tensión alterna) 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL (Medición de los parámetros de una señal senoidal)  Conectar el generador de funciones al osciloscopio  Conectar el osciloscopio del simulador Proteus a una fuente de tensión alterna y a un AC voltimeter.  Hacer correr el programa para generar y encontrar la ecuación de la señal de voltaje.  Determinar el voltaje máximo y el periodo a partir de parámetros de las señales marcadas. (Figuras de Lissajous)  Conectar dos generadores de funciones al osciloscopio.  Conectar una línea a tierra para cerrar el circuito.  Calibrar los canales A y B para encontrar las figuras de Lissajous.

5. DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS VOLTAJE ALTERNO: 𝑉 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 + 𝜑) 𝑉𝑒𝑓𝑓 =

𝑉𝑚𝑎𝑥 √2

𝝋 = 𝒂𝒏𝒈𝒖𝒍𝒐 𝒅𝒆 𝒅𝒆𝒔𝒇𝒂𝒄𝒆 𝐶𝑜𝑑𝑖𝑔𝑜 𝑆𝑖𝑠: 201502257 𝒏 = 𝟓𝟕 𝑉 = 2 ∗ 𝑛 = 2 ∗ 57 → 𝑽 = 𝟏𝟏𝟒 (𝑽) 𝑭𝒊𝒈𝒖𝒓𝒂 𝟏 𝐹 = 8 ∗ 𝑛 = 8 ∗ 57 → 𝑭 = 𝟒𝟓𝟔 (𝑯𝒛) 𝑭𝒊𝒈𝒖𝒓𝒂 𝟏 Donde: 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 5.5 ∗ (20) 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 𝟏𝟏𝟎 (𝑽) 𝑡 = 2 ∗ (1) 𝒕 = 𝟐 (𝒎𝒔) 𝑓= 𝑓=

1 2 ∗ 10−3

1 𝑇

→ 𝒇 = 𝟓𝟎𝟎 (𝑯𝒛)

𝜔 = 2𝜋𝑓 = 2𝜋(500) 𝝎 = 𝟑𝟏𝟒𝟏. 𝟓𝟗𝟐𝟔 (

𝒓𝒂𝒅 ) 𝒔

Para t=0, tenemos que el voltaje es: 𝑡=0

→

𝑉 = −1.3(𝑉 )

𝑉 = −1.3 ∗ (20) 𝑽 = −𝟐𝟔 (𝑽) 𝑭𝒊𝒈𝒖𝒓𝒂 𝟔 Reemplazando tenemos: 𝑉 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 + 𝜑) −26 = 110 ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 + 𝜑)

−26 = 110 ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝜑) 𝜑 = 𝑠𝑒𝑛−1 (

−26 ) ; 𝑒𝑛 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠 110

𝝋 = −𝟎. 𝟐𝟑𝟖𝟔 La ecuación quedaría: 𝑽 = 𝟏𝟏𝟎 ∗ 𝒔𝒆𝒏{𝟑𝟏𝟒𝟏. 𝟓𝟗𝟐𝟔 ∗ 𝒕 + (−𝟎. 𝟐𝟑𝟖𝟔)} Calculando el voltaje eficiente: 𝑉𝑒𝑓𝑓 = 𝑉𝑒𝑓𝑓 =

𝑉𝑚𝑎𝑥 √2 114 √2

𝑽𝒆𝒇𝒇 = 𝟖𝟎. 𝟔𝟏 (𝑽) Figura 3 Calculando el valor del voltaje de una fuente alterna: 𝑛 = 57 𝑉 = 0.2 ∗ 𝑛 = 0.2 ∗ (57) 𝑉 = 11.4 (𝑉 ); 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑎 𝑝𝑖𝑐𝑜 𝐹 = 8 ∗ 𝑛 = 8 ∗ 57 𝐹 = 456 (𝐻𝑧) 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 6(2)(0.5) 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 6 (𝑉 ) 𝑓=

1 1 = 𝑡 2 ∗ (1 𝑚𝑠)

𝑓=

1 2 ∗ 10−3

𝑓 = 500 (𝐻𝑧)

FIGURAS DE LISSAJOUS: Relación F (X: Y): 1:1

FIGURA DE LISSAJOUS 0º - Relación F (X: Y): 1:1

FIGURA DE LISSAJOUS 180º - Relación F (X: Y): 1:1

FIGURA DE LISSAJOUS 45º - Relación F (X: Y): 1:1

FIGURA DE LISSAJOUS 90º - Relación F (X: Y): 1:1

Relación F (X: Y): 1:2

FIGURA DE LISSAJOUS 0º y 180º - Relación F (X: Y): 1:2

FIGURAS DE LISSAJOUS 22º30º - Relación F (X: Y): 1:2

FIGURA DE LISSAJOUS 135º - Relación F (X: Y): 1:2

Relación F (X: Y): 1:3

FIGURA DE LISSAJOUS 0º y 120º - Relación F (X: Y): 1:3

FIGURA DE LISSAJOS 60º - Relación F (X: Y): 1:3

FIGURA DE LISSAJOUS 15º - Relación F (X: Y): 1:3

FIGURA DE LISSAJOUS 30º y 90º - Relación F (X: Y): 1:3

Relación F (X: Y): 1:4

FIGURAS DE LISSAJOUS 0º, 45º y 90º - Relación F (X: Y): 1:4

FIGURAS DE LISSAJOUS 11º15º - Relación F (X: Y): 1:4

FIGURAS DE LISSAJOUS 11º15º - Relación F (X: Y): 1:4

FIGURA DE LISSAJOUS 22º30º y 67º30º - Relación F (X: Y): 1:4

6. OBSERVACIONES  Para hallar el voltaje alterno en las ondas senoidales el ángulo de desfase dio un valor negativo, debido a que al tiempo cero el valor del voltaje marcaba en la zona negativa, dando así un resultado negativo, expresado en radianes.  Al momento de calibrar los canales de A y B para encontrar las diferentes figuras de Lissajous el simulador empezó a generar fallas, se colgaba y en algunos casos se cerraba automáticamente.  Lo mismo sucedía cuando se activaba el botón de invertir de los canales A y B.  El simulador Proteuss ofrece una buena calidad en su representación de señales senoidales con el Osciloscopio, pero siempre existirá una diferencia con un aparato real y un simulador, que brinda una experiencia muy diferente. 7. CONCLUSIONES  Se logró aprender el manejo de un generador de funciones en el simulador Proteus y asi mismo el de un Osciloscopio.  Se logró encontrar y escribir una señal de voltaje alterna senoidal.  Se observaron las figuras de Lissajous en el Osciloscopio de manera casi perfecta y casi se encontraron todas las figuras que se describen en la guía de Laboratorio. 8. BIBLIOGRAFÍA 1. https://www.monografias.com/trabajos/osciloscopio/osciloscopio.shtml 2. https://drive.google.com/file/d/1nKKO1Jl1IX9VDhGyD-THVK6Q3-2H39Z/view 3. https://drive.google.com/file/d/1Sp8oOfZeGDkN9LeKinxuIMBjWAZ_G1S/view 4. https://www.pce-iberica.es/instrumentos-demedida/medidores/osciloscopios.htm 5. Guía de Laboratorio de Física Básica III

9. ANEXOS

Figura 1. Valores de Amplitud y Frecuencia en el Osciloscopio

Figura 2. Figura senoidal generada con los datos anteriores introducidos al simulador

Figura 3. Valor del voltaje eficiente marcado por el osciloscopio

Figura 4. Valor máximo del voltaje

Figura 5. Tiempo de pico a pico de la función senoidal

Figura 6. Valor del voltaje cuando t=0 (s)

Figura 7. Generador de funciones conectado al Osciloscopio

Figura 8. Voltaje de una fuente alterna (de pico a pico)

10. CUESTIONARIO 1. ¿Qué frecuencia tiene una señal de 1 µs de periodo? R.𝑓=

1 1 = 𝑇 1 ∗ 10−3

𝑓 = 1000 (𝐻𝑧) 2. ¿Cuál es el periodo de una señal de 100 MHz? R.𝑇=

1 1 = 𝑓 100 ∗ 106

𝑇 = 1 ∗ 10−8 (𝑠) 3. Determinar el valor eficaz de la señal senoidal. R.- El valor eficaz de una señal senoidal generada por un osciloscopio puede determinarse mediante el siguiente gráfico: