Osciloscopio.
Primeros pasos
Objetivos
Introducción
Osciloscopio
analógico
Actividad
de autoevaluación
Objetivos
- Conocer el
funcionamiento básico de un osciloscopio analógico.
- Aprender a medir
amplitudes y periodos en un osciloscopio.
Introducción.
Los
osciloscopios son de gran utilidad en el análisis de circuitos.
Permiten el estudio de tensiones variables con el tiempo, y de forma
indirecta, de otras magnitudes relacionadas con la tensión.
Así, por ejemplo, la intensidad eléctrica se puede
conocer sin más que estudiar la tensión entre los bornes
de una resistencia por la que circule, ya que ésta será
proporcional a la tensión estudiada. De forma análoga se
puede analizar otras variables como la intensidad luminosa,
temperatura, presión de una onda sonora, etc.
Los osciloscopios analógicos tienen un tubo de rayos
catódicos que consta de tres partes fundamentales encerradas en
un tubo de vidrio y con un vacío elevado:
1) Cañón de electrones.
2) Dispositivo de desviación de electrones.
3) Pantalla.
En la figura se representa esquemáticamente sus elementos
principales.
1.- Cañón de electrones:
Básicamente consta de tres dispositivos: a) un filamento F que
calienta el cátodo C para que emita electrones, b) un
ánodo A, conectado a potencial positivo con respecto a C, que
acelera los electrones, actuando al mismo
tiempo de diafragma, dando lugar al estrecho haz de electrones O O’, y
c)
el llamado cilindro Whenelt o cilindro rejilla W que está a
potencial
negativo con respecto a C y cuya misión es regular la intensidad
del
haz.
2.- Dispositivo de desviación de electrones: está
formado por dos pares de placas PH y PV. El primer par PH crea un campo
eléctrico E horizontal y el segundo PV otro vertical, lo que
permite desviar el haz de electrones en ambos sentidos. (En algunos
osciloscopios se usa un procedimiento de desviación
magnética). La desviación puede ser prácticamente
proporcional a la tensión aplicada a las placas deflectoras. Con
los dos pares de placas el punto puede desviarse a cualquier punto de
la pantalla.
3.- Pantalla: El interior de la parte frontal del tubo P
está recubierto por una sustancia fluorescente que se ilumina
cuando inciden sobre ella los electrones, lo que constituye la pantalla
del osciloscopio.
La respuesta de los electrones a las tensiones aplicadas es muy
rápida de modo que el ojo humano no podría seguir el
movimiento de los mismos. Para evitar este problema se utiliza
simultáneamente los dos pares de placas deflectoras de la forma
siguiente: el voltaje que se quiere observar se aplica a las placas
deflectoras verticales y simultáneamente a las placas
deflectoras horizontales se aplica un voltaje que aumenta uniformemente
con el tiempo, así el punto dibuja un gráfico de V en
función de t, siendo la desviación vertical del haz
proporcional a V(t) y la horizontal al tiempo.
Para observar una onda de forma periódica el voltaje deflector
horizontal debe variar con la misma frecuencia que el voltaje a
observar, de esta forma el haz barre la pantalla durante un ciclo,
saltando rápidamente al principio de la misma para barrerla de
nuevo en el ciclo siguiente.
De este modo cada ciclo del voltaje se traza una y otra vez. La forma
de
onda del voltaje aplicado a la deflexión horizontal se muestra
en
la figura; su aspecto hace que reciba el nombre de tensión en
diente de sierra. En el TRC recibe también el nombre de
tensión
de barrido lineal o base de tiempos lineal.
Osciloscopio
analógico
El panel frontal consta de dos áreas, la pantalla a la izquierda
y el panel de
control a la derecha:
MANDOS DEL OSCILOSCOPIO:
1.- POWER.
Interruptor.
2.- Intens.
Intensidad.
3.- Foco.
Focalizador.
4.- XY.
Introduce la señal del canal I
en el eje vertical y la del canal II en el eje horizontal.
5.- TIME. Base
de tiempos. Regula la escala de
tiempos o del eje
horizontal.
6.- X-Mag.
Aumenta la escala X en una relación
10:1.
7.- YPos I.
Posición vertical del canal I.
8.- Ent. I.
Conector de entrada de señal al
canal I.
9.- DC/AC/GD.
Selección según se trabaje en corriente
alterna (AC) o continua (DC) en el canal I. La posición GD
conecta el canal I a tierra permitiendo el ajuste del cero.
10.- V/DIV
I. Selector de escala en V/div del canal I.
11.- Inv. I.
Invierte la
señal del canal I.
12.- CH I/II.
Con el
botón hacia fuera el trigger o señal de
disparo afecta a la señal del canal I y si está
presionado hacia dentro el trigger afecta a la señal del canal
II.
13.- Dual.
Representa
las señales de ambos canales
simultáneamente.
14.- Add.
Pulsada: Suma de los canales I y II.
15.- Inv. II. Invierte la
señal del canal II.
16.- V/DIV II. Selector de escala en V/div del
canal II.
17.- Ent. II. Conector de entrada de
señal al canal II.
18.-
DC/AC/GD. Selección según se
trabaje en corriente
alterna (AC) o continua (DC) en el canal II. La posición GD
conecta el canal I a tierra permitiendo el ajuste del cero.
19.-
YPos II. Posición vertical del canal
II.
NOTA: debes de tener mucho cuidado de no dejar un punto fijo en la
pantalla del osciloscopio, ya que ésta podría
dañarse.
a) Medida de
amplitudes:
1. Se conecta la señal que se desee
medir al canal 1 (conector 8 en la figura).
1. Se pulsa el interruptor power (1).
2. Se ajusta la intensidad luminosa mediante el mando de
intensidad (2) y se focaliza la señal mediante el focalizador
(3).
3. Se sitúa el mando (9) en GD (tierra = ground),
con lo cual el osciloscopio muestra una señal constante de 0 V,
que se debe centrar en la pantalla mediante los mandos de
posición Y (7).
4. Se sitúa el mando (9) en AC para señales
alternas, y se ajusta el factor de escala vertical con el mando de
amplitudes del canal 1 (10).
5. La amplitud será la medida desde el eje
horizontal en 0 V hasta la altura máxima y se calcula en
función del factor de escala (en V/div) del mando de amplitudes
(10).
Si se desea visualizar dos señales, se conecta la segunda
señal al canal 2 (17) y tras conectar el botón dual (13)
se procede de forma similar, utilizando ahora los mandos
correspondientes al canal 2.
b) Medida del
período de una señal:
El período es el tiempo que tarda en repetirse la señal
(T en la figura siguiente). Para calcularlo se multiplica la longitud
medida en la pantalla del osciloscopio por el factor de escala de la
base
de tiempos (conector 5 en la figura anterior).
Ejemplo
En la figura
siguiente
se muestra un ejemplo de la medida de la amplitud y periodo de una
señal.
c) Determinación de la frecuencia y
pulsación:
La frecuencia de una señal se define como la inversa del
período: f = 1/T.
La pulsación se define como 2π multiplicado por la frecuencia: ω
= 2π f.
Actividad de autoevaluación
Puedes practicar la
realización de medidas mediante el osciloscopio utilizando un
simulador. Para ello, pulsa en el enlace que aparece al final de la
página. Se abrirá una ventana donde aparece una imagen de
un osciloscopio. Para comenzar el tutorial, pulsa en el menú
desplegable de la parte inferior derecha, donde aparece “Tutorial
activo” y selecciona “Primeros pasos con el Osciloscopio”. A
continuación sigue las instrucciones que van apareciendo en los
recuadros amarillos.
La flecha roja 
que aparece en el recuadro
amarillo, te ayudará a encontrar
los mandos que debes de utilizar en cada momento del tutorial.
Avanza el tutorial con el botón “play” 
.
Comenzar con el osciloscopio virtual.