PRÁCTICA
2
EL OSCILOSCOPIO.
INTRODUCCIÓN
El
osciloscopio es uno de los instrumentos de medida más
útiles
en un laboratorio de electricidad/electrónica. Su utilidad no
viene
dada por la precisión de las medidas que se realiza con
él (en
los analógicos la mayor parte de las medidas se hace
directamente sobre
las representaciones gráficas que aparecen en su pantalla) sino
por
la facilidad que presta al análisis de señales variables
con
el tiempo, y la posibilidad de poder comparar la señal
correspondiente
a dos magnitudes diferentes. El osciloscopio mide diferencias de
potencial,
y por lo tanto si se quiere medir intensidades de corriente u otras
magnitudes
deberá ser de forma indirecta. Por ejemplo, se medirá la
intensidad
a través de la diferencia de potencial en una resistencia.
En el enlace
“osciloscopio
” se explica las nociones básicas sobre el funcionamiento
interno
del osciloscopio, y se da instrucciones sobre la utilización del
osciloscopio
analógico Hameg. Para la realización de esta práctica es
necesario también conocer el funcionamiento del generador de funciones.
En esta
práctica vamos a realizar circuitos de corriente alterna
mediante
el programa laboratorio virtual.
Puedes encontrar información sobre el funcionamiento del
programa en el enlace "ayuda laboratorio virtual".
Las medidas de diferencia de potencial en corriente alterna se realizan
mediante el osciloscopio
virtual. En este enlace
podéis encontrar un manual para aprender su funcionamiento.
1. OBJETIVOS
- Aprender el
funcionamiento básico del osciloscopio analógico.
2. MATERIAL
- Osciloscopio
analógico
- Generador de
funciones
- Resistencia
de 22 Ω
- Condensador
de 4,4 μF
- Caja de
conexiones
- Cables
3. PRIMERA TOMA DE CONTACTO CON EL OSCILOSCOPIO
Recuerda que debes de tener mucho cuidado de no dejar un punto fijo en
la pantalla del osciloscopio, ya que ésta podría
dañarse.
Ajusta el valor
0 del canal I y el canal II del osciloscopio al centro de la pantalla.
Gira el mando de la base de tiempos del osciloscopio a la
posición de barrido más lento.
Conecta
directamente el generador de funciones al canal I del osciloscopio
mediante un cable. Utilizando los mandos del generador programa una
señal sinusoidal de 1Hz de frecuencia.
Sobre la
pantalla observarás la señal sinusoidal sobre la
pantalla. Mediante el mando del amplificador del canal I del
osciloscopio podrás hacer más grande o menor la
representación sobre la pantalla.
Ves aumentando
la frecuencia de la señal del generador. Aumenta la velocidad de
barrido horizontal del osciloscopio mediante el mando de la base de
tiempos.
Juega con las
frecuencias y amplitudes de la señal del generador, buscando en
el osciloscopio la representación gráfica más
completa mediante el mando del amplificador y el de la base de tiempos.
1.
Selecciona en el generador una señal de 2000Hz y amplitud 2V.
Mide con el osciloscopio la frecuencia y amplitud de la señal, y
estima el error que se comete. Observa y comenta la precisión de
la medida realizada.
4. MEDIDAS DE AMPLITUDES, FRECUENCIAS Y DESFASES
MEDIANTE EL OSCILOSCOPIO
Monta
el circuito de la figura (constituido por una
resistencia de 22 Ω y un condensador de 4,4 μF conectados en serie), teniendo en cuenta que
las conexiones a tierra del generador de funciones y de los canales I y
II del osciloscopio deben coincidir (normalmente en los cables
coaxiales se utiliza la banana de color negro para indicar la salida
conectada a tierra). De este modo, el canal I del osciloscopio
visualiza la tensión proporcionada por el generador, y el canal
II, la tensión en la resistencia.
2.
Mide la amplitud y el período de ambas
señales (si es necesario, consulta la ayuda del osciloscopio).
Calcula la frecuencia, y pulsación de ambas
señales (recuerda como se determinan
a partir del periodo).
3.
A partir de la tensión del canal II, calcula la
amplitud de la
intensidad que recorre el circuito (puesto que uR(t)= R
× i(t), se puede conocer la amplitud de la intensidad que
circula
por el circuito RC dividiendo la amplitud de uR
entre R).
4.
Calcula el
ángulo de desfase entre ambas señales:
a)
a partir de la representación
dual
de ambas señales en la pantalla del osciloscopio (puedes
consultar el procedimiento de medida de desfase mediante la
representación dual en la
ayuda del osciloscopio).
b)
a partir de las figuras de Lissajous
correspondientes (medida
de desfase mediante las figuras de Lissajous).
5.
Sustituye los valores hallados en los
apartados
anteriores y expresa en función del tiempo ue(t)
, uR(t) e i(t) (de la forma: u(t) = U
cos
(
ωt +
φ )), utilizando como fase inicial del generador
φg=0
(canal I).
Ejemplo: Supóngase que se ha medido la
frecuencia, f =
500Hz, la amplitud de la diferencia de potencial en el generador, U
e = 5V, la amplitud de la diferencia de potencial en la
resistencia,
UR = 2V, el desfase entre ambas,
φ = 45º, y
el
valor de la resistencia es de 22Ω.
ω
= 2 π
f = 3142 radianes/s
φ = 2 π
·45/360 = 0,78 radianes
I = U/R = 2/22 = 0,09A
i(t)=0,09cos(3142t+0,78) A
5. Laboratorio virtual.
NOTA:
Para poder ejecutar el laboratorio
virtual y el osciloscopio
virtual, es necesario tener instalado en el navegador el plug-in
Java SE Runtime Environment. Recomendamos el uso de la versión
6: Java Runtime Environment (JRE) 6,
aunque también funciona con la versión 1.4.2.
Dicho
software lo puedes descargar desde la web de Sun
Microsystems, Inc .
Para que el
laboratorio virtual se comunique correctamente con el
osciloscopio virtual es necesario habilitar los permisos en el fichero java.policy
del plugin de Java.
Puedes encontrar dicho archivo en:
- C:\Archivos de
programa\Java\jreX.Y\lib\security en Windows
- /usr/java/jreX.Y/lib/security/
o /opt/jreX.Y/lib/security/ en Linux
- ...
Siendo X.Y la
versión del jre que tengas instalada en tu ordenador. La
localización exacta del fichero puede depender de la
versión que tengas instalada.
En dicho fichero hay que añadir, al final del todo, la linea:
grant {
permission java.security.AllPermission; };
En algunos navegadores (por ejemplo Internet Explorer), en la barra de
información
situada debajo de la direcciones, puede aparecer el mensaje "Para
ayudar
a proteger su seguridad, Internet Explorer impidió que este
archivo
mostrara contenido activo que podría tener acceso al equipo.
Haga
clic aquí para ver opciones…" resaltado en color amarillo. En
este
caso, para ejecutar el programa es necesario pulsar con el ratón
en
dicha barra, y seleccionar la opción "Permitir contenido
bloqueado...".
El programa
laboratorio virtual funciona con los navegadores más utilizados
en Windows y Linux. Para obtener más
información
acerca de los diferentes navegadores y sistemas operativos compatibles
con
el programa pincha en el enlace compatibilidades.