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8/16/2019 INSTRUMENTACION.docx2

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1TEMA N 1

INSTRUMENTACION

1.- OBJETIVOS.

• OBJETIVO GENERAL.

Usar de forma básica el generador de funciones y el osciloscopio digital. OBJETIVOS ESPECIFICOS .

Obtener diferentes funciones con ayuda del generador de funciones

Comprender las mediciones que se pueden obtener a partir de cada señal emitida.

2.- JUSTIFICACION.

Previo a posteriores laboratorios es importante conocer y comprender el uso de aparatos los cuales soninstrumentos indispensables a lo largo de la materia.Se pondrá en mayor aplicación lo aprendido en el anterior curso, desde la parte de ondas asta corrientecontinua y alterna.

3.- HIPOTESIS.

!erificar la ecuación de onda senoidal"

v=V m sen (ωt )+V DC

# partir de ondas emitidas desde el generador de ondas, además la cual puede tener diferentes formasgeom$tricas y emisiones de frecuencia

4.- VARIABLES.

Se arán variar los volta%es &!' los cuales se encontraran en función al tiempo &t'.Pero donde se podrá variar factores como la frecuencia y forma de la onda.

5.- LIMITES Y ALCANCES.

Como el presente laboratorio es el primero del curso las limitaciones mayormente son del tipo conceptualy practico ya que no se tienen conocimiento amplio de las aplicaciones de algunas funciones ni de losequipos que se procederán a usar.Por lo tanto es probable que pueda e(istir un error significativamente grande gracias a estas deficiencias.

6.- FUNDAMENTO TEORICO.


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2Para una me%or comprensión de la utili)ación de los aparatos de medida es importante reali)ar unadescripción de estos. *entro del estudio que efectuaremos será preciso conocer algo acerca de losinstrumentos básicos de medida utili)ados en el laboratorio.

6.1.- Co!"#$o% &'%(!o%.

En esta parte de la práctica, tengo como objetivo el ampliar las definiciones dadas dentro del informe,

como por ejemplo conceptos sobre electricidad, la función de algunos instrumentos, solo citados en el informe y algunas definiciones adicionales sobre el osciloscopio.Existen dos principales formas de corriente que se han introducido bastante dentro de la vida cotidianaque llevamos actualmente. Cada una de las cuales proviene de diferentes fuentes generadoras. Estasson: la corriente continua y la corriente alterna.

Co))("$" !o$(*+.

a corriente continua representada en una gráfica !fig."# es una recta constante, ya que este tipo decorriente, llamado corriente directa circula siempre en un mismo sentido del conductor, de manera quesus efectos electromagn$ticos, qu%micos y calor%ficos son constantes. &e caracteri'a porque la intensidad del flujo de corriente continua viene dada por la sumatoria de todas las cargas que atraviesan una

sección de un conductor por segundo.

Co))("$" +,$")+.

a corriente alterna gráficamente puede distinguirse como una onda sinusoidal. !fig."#. (iene la propiedad de cambiar periódicamente de polos, es decir que un mismo polo en un mismo intervalo de tiempo puedeser positivo y el otro negativo.

a intensidad una corriente alterna parte de cero, vuelve a bajar hasta cero, cambiando de signo y pasando por un máximo negativo para retornar nuevamente a la l%nea de partida cero. ) consecuencia dela intensidad alternada que posee las caracter%sticas magn$ticas y qu%micas de una corriente de estaclase van intercalándose a cada alternancia de intensidad. &us propiedades calor%ficas de la corrientealterna se mantienen constantes, aunque por este juego de intensidades alternables, la capacidad calor%fica para obtener un rendimiento igualitario al que se obtenga con corriente continua debe necesitar de mayor intensidad.

I + + _ _

Corriente continua

Corriente alterna

Fig. 1


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36.2.- G"")+o) " *!(o"%.

El generador de funciones empleado !*ig. +# produce voltajes, o seales, que var%an periódicamente enel tiempo. En general, una seal generada por este equipo, puede considerarse como la suma de doscomponentes: a componente variable y la componente continua o nivel DC . os diversos selectores,controles y terminales del generador de funciones se encuentran descritos en el anexo tal como se

presentan en la gu%a de laboratorio.

El generador es un instrumento que nos proporciona tensiones que var%an en el tiempo. os controlesson los siguientes:

PO/ER : -nterruptor de encendido y apagado del generador.

FUNCTION . ermite elegir la forma de onda que puede ser: triangular, cuadrada y senoidal

RANGE. &elecciona el rango de frecuencia con el que se trabajará.

FRE0UENCY .ermite elegir una frecuencia especifica de trabajo, el valor obtenido se multiplica

con el rango seleccionado.

AMPLITUD. &e determina para onda, nos permite obtener tensiones de /.", ", "/ voltios de picoa pico.

OUTPUT. (erminal de salida donde, con referencia al terminal, está disponible la seal generada.a indicación de 0// Ω es el valor de la resistencia de salida del generador que puede

considerarse como una resistencia interna conectada en serie con la salida.

6.3.- E, o%!(,o%!o#(o.El osciloscopio de rayos catódicos es un instrumento que nos permite obtener una gráfica del voltaje enfunción del tiempo, es un aparato extremadamente rápido, capa' de tra'ar una gráfica de ejes 1 2 3 deuna seal con respecto a otra, o bien respecto al tiempo, seg4n se precise. El punto luminoso act4acomo un pincel que se despla'a sobre la 'ona de representación siguiendo las variaciones de la tensiónde entrada. El punto luminoso dibuja, por tanto, una curva que muestra la variación de la tensión deentrada en función del tiempo.


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46.4.- T*&o " )+o% !+$(!o%

(odos los circuitos están dispuestos alrededor de un tubo de rayos catódicos !(5C#. os elementos del tubo de rayos catódicos son los siguientes: ", !'$oo de la parte inferior se calienta a alta temperaturamediante un calentador, y los electrones se evaporan de su superficie.&e usan dos 'oo%, aplicándose a cada uno de ellos un determinado potencial positivo de corrientecontinua. Estos ánodos aceleran los electrones y forman con ellos un ha'. El 'oo +!",")+o) , que

posee un pequeo orificio en su centro se mantiene a potencial positivo alto !6 " # con relación al cátodo,de modo que hay un campo electrónico dirigido hacia abajo entre ellos. Este campo está confinado en laregión cátodo2 ánodo, y los electrones que pasan a trav$s del orificio del ánodo se mueven con unavelocidad vertical constante desde el ánodo hasta la #+$+,,+ ,*o)"%!"$".

a función de la )"(,,+ " !o$)o, , es el regular el n4mero de electrones que llegan al ánodo !y de ah% el brillo de la pantalla#. El 'oo " "o*", asegura que los electrones que abandonen el cátodo condirecciones ligeramente diferentes lleguen todos al mismo punto de la pantalla. Estos dos electrodos nonecesitan tenerse en cuenta para el análisis siguiente. )l conjunto completo del cátodo, rejilla de control,ánodo de enfoque y electrodo acelerador se conoce como !+ " ","!$)o"%.os electrones acelerados pasan a trav$s de pares de #,+!+% ",+!$o)+%. 7n campo el$ctrico entre el

primer par de placas los desv%a adelante o atrás y un campo el$ctrico entre el segundo par los desv%a a la

derecha o la i'quierda.

ESTRUCTURA DEL OSCILOSCOPIO

CAÑON DE DISPARO

ELECTRODO DE ANODO PLACAS DE DEFLEXIONELECTRODO DE ACELERACIÓN ELECTRODO DE ORI!ONTAL INTENSIDAD ENFO"#E

FILA$ENTO

CATODO ORIFICIOS DE PLACAS DE DEFLEXION%DENTRO ESTA EL CALEFACTOR& ENFO"#E 'ERTICAL CAPA DE FORFORO

Figura 3

En ausencia de estos campos, los electrones se mueven en l%nea recta desde el orificio del ánodoacelerador hasta la pantalla fluorescente y producen un punto luminoso sobre el lugar de la pantalla enque inciden.


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5E, ("$" " %("))+ aplicado a las placas hori'ontales !figura 8# hace que el ha' se mueva gradualmentede i'quierda a derecha y de esta forma se podrá observar en la pantalla la tra'a correspondiente a laforma de onda de la seal de entrada.

+

o - H + H (

ONDA APLICADA A LAS PLACAS 'ERTICALES TRA)A 'ERTICAL TRA!A DE RETORNO

Figura 4

+.- M"(+% *" )"+,(7+ ", o%!(,o%!o#(o

M"(+% " )"!*"!(+

En la pantalla se pueden representar ondas cuadradas, sinusoidales, triangulares, impulsos o cualquier otro tipo de seales. &i la seal de entrada tiene una frecuencia doble que la del diente de sierraaplicado a las placas hori'ontales, se observa dos ciclos, regulando la relación de la frecuencia de laseal de entrada y la del barrido del diente de sierra, se observará una fracción o varios ciclos de la seal de entrada. Calibrando la frecuencia del barrido hori'ontal puede calcularse la frecuencia de las sealesde entrada al osciloscopio.

M"(+% " $"%(

El osciloscopio puede usarse para medir tensiones pico a pico de las seales de corriente alterna,impulsos, ondas cuadradas, tensiones continuas, etc.

&.- Co$)o,"% 8")$(!+,"%.

91.6 CH1: CH2 VOLT;DIV . &elecciona el factor de deflexión vertical de la &eal introducida, 6olt9iv presenta "/ divisiones de ; m69iv a ; 69div.

92-POS. Controla la posición vertical de la tra'a en la pantalla.

PO/ER 915 &i se presiona, el equipo se enciende y se ilumina el indicador 916

CH19Y95: CH29? 91@ Conectores de entrada de la seal no exceder a 8//


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6 AC &e bloquea la componente continua de la seal de entrada y solo se tra'a la

componente variable. GND &e tra'a una l%nea hori'ontal que representa el nivel de referencia o tierra. DC a seal de entrada es acoplada directamente y se despliega en forma completa.

POS 93: 9= Controla la posición vertical del tra'o.

VARIABLE 92: 9


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7CAL 91


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8a corriente continua representada en una gráfica es una recta constante, ya que este tipo de corriente,llamado corriente directa circula siempre en un mismo sentido del conductor, de manera que sus efectoselectromagn$ticos, qu%micos y calor%ficos son constantes. &e caracteri'a porque la intensidad del flujo decorriente continua viene dada por la sumatoria de todas las cargas que atraviesan una sección de unconductor por segundo.

Co))("$" +,$")+.

a corriente alterna gráficamente puede distinguirse como una onda sinusoidal. (iene la propiedad decambiar periódicamente de polos, es decir que un mismo polo en un mismo intervalo de tiempo puedeser positivo y el otro negativo.

a intensidad una corriente alterna parte de cero, vuelve a bajar hasta cero, cambiando de signo y pasando por un máximo negativo para retornar nuevamente a la l%nea de partida cero. ) consecuencia dela intensidad alternada que posee las caracter%sticas magn$ticas y qu%micas de una corriente de estaclase van intercalándose a cada alternancia de intensidad. &us propiedades calor%ficas de la corrientealterna se mantienen constantes, aunque por este juego de intensidades alternables, la capacidad calor%fica para obtener un rendimiento igualitario al que se obtenga con corriente continua debe necesitar de mayor intensidad.

=.- PROCEDIMIENTO E?PERIMENTAL

!erificamos que el generador de funciones y el osciloscopio est$n apagados

+n el generador de funciones, verificamos que todos los botones que se puedan %alar est$npresionados menos el botón OS+-, colocamos COUP/01 en /0-, función en la forma que

señalaba la forma senoidal, #2P en la posición central y 3#01+ en 45.

+n el osciloscopio, colocamos todos los controles giratorios en una posición central, e(cepto por !#3/#6+ y !#3 S7++P que los colocamos en C#. iberamos todos los botones que se

pod8an liberar. !erificamos que PUS9 #U-O y PU(4: est$n presionados. Colocamos SOU3C+

en C94 y COUP/01 en #C.

Conectamos el generador de funciones y el osciloscopio.

+ncendimos los equipos y verificamos el uso y efectos de ellos.


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M"(!(o"%

Para que los factores de escala vertical sean correctos en el osciloscopio se debe establecer elfactor de atenuación de la sonda utili)ada para introducir señales. +n este caso se usa un conector

sin atenuación de la sonda usada para introducir señales, para esto presionar C94 2+0U; SO0*#

< !O-#=+ asta que apare)ca en la pantalla 4(.

*e%ar que se genere una onda senoidal arbitraria con *C no nulo. Usando los controles de posiciónmodificar cosa que se represente un periodo completo como se muestra en &igura >'.


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Para mostrar las medidas en la pantalla pulsar 2+*/*#S y seleccionar las medidas de inter$spresionando U+0-+, anotar las medidas de 6 pico pico, >ax, >in *recuencia y eriodo.

+n base a los datos de !pp y !ma( calcular la amplitud y el nivel *C de la señal.

2edir el volta%e para diferentes instantes de tiempo. !erificar que la señal de disparo es la del canal

4 y que el disparo es por flanco ascendente. Presionar +S-#6 >: ?; CU3SO3+S; -/PO y

seleccionar -/+2PO. Ubicar el cursor en tiempo cero lo cual se muestra en &igura @' y llenar la o%a

de datos.

O&$"!( " %"+,"% #)"(++%

Usando las mediciones automaticas ya establecidas obtener del generador de funciones unaseñal senoidal con amplitud de :.@: ! de nivel *C ;:.AB ! y una frecuencia de A.: 59) y

anotar las medidas que aparecen en la pantalla.

+n forma similar, obtener del generador de funciones una onda cuadrada que oscile entre ;4.D yEF.B ! con una frecuencia de 4.A 59).

.- ANALISIS DE DATOS Y TRATAMIENTO DE DATOS.

MEDICIOMES.


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111.- Para la señal del punto @ del procedimiento con las medidas obtenidas con el osiloscopio verificar que

V pp=V max−V min y que f =

1

T

V pp=V max−V min ,→V pp=1.64−(−3.84 )=5.48V

f = 1T →T =1

1=1s

2.- par la seal del pinto 0 del procedimiento con los datos tomados con el ociloscopio y los cálculos

necesarios expresar la seal en la formav=V m sen (ωt )+V DC y reali'ar un gráfico de esta función en

este grafico ubicar los puntos obtenidos en la en la hoja de datos.

v=V m sen (ωt )+V DC

v=2.74 sen (2 πt )+(−0.84)

0 200 400 600 800 1000 1200

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

tiempo (µs)

voltaje (V)

TIEMPO(µs)

VOLTAJE(V)


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120 -0,84

130 1,08

240 1,56

360 0,84

480 -1

610 2,96

740 -3,8

900 -2,52

990 -1

3.- +nvase a la tabla 4 elabore una tabla comparativa que además inclGyalos valores de volta%ecalculados con la e(presión del punto anterior y la diferencia porcentual de los valores medidos respecode los calculados.

O&$"!( " %"+,"% #)"(+%

4.- comprobar que las seales obtenidas en el punto "/ del procedimiento tenia las caracter%sticas del voltaje requerido.

V pp=1.2V

F =2.703 KHz

V max=0.6V

V min=−0.6V

ero como no se mandó ese nivel de frecuencia está sometido a un error relativo de:

ε=|2.7−2.703|

2.7∗100=0.11

TABLA 1 COMPARACION TIEMPO 9% VOLTAJE 9V VOLTAJE 9V ɛ

0 -0,84 -0,84 0

130 1,08 -0.801 34.83

240 1,56 -0.768 103.12

360 0,84 -0.732 14.75

480 -1 -0.696 43.68

610 -2,96 -0.657 350.53

740 -3,8 -0.618 514.88

900 -2,52 -0.570 342.11

990 -1 -0.543 84.16


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13 )demás como se fijó un nivel de voltaje se espera obtener este valor:

V m=V pp

2=1.2

2=0.6V

&e pudo obtener el valor prefijado

5.- ara la seal obtenida en el punto "" del procedimiento demostrar que no pod%a tener unarepresentación más grande de un periodo de la seal considerando que los factores de escalas vertical van a una secuencia "2+2; y que los factores de la escala hori'ontal van a una secuencia "2+2;2;.

V pp=2.88V

F =1.2 KHz

V max=1.52

V

V min=−1.36V

Pero como no se mando ese nivel de frecuencia está sometido a un error relativo de:

ε=|1.2−1.198|

1.2∗100=0.167

Además como se fijo un nivel de voltaje se espera obtener este valor:

V m=V pp

2=2.88

2=1.44V

Este valor se encuentra entre el rango prefijado de -1.36 V 1.!" V

1@ - CONCLUSIONES

Como se predijo anteriormente en el inicio se presentaron varias dificultades al inicio gracias al desconocimiento del instrumental que se tuvo que usar, y este se demostró en los errores que se

mostraron en la comparación de voltajes, el solo sobrepasar el "// de error demuestra que no sereali'o de buena manera el experimento con las ondas y frecuencias.ero como el principal objetivo de la presente práctica fue de comprender el uso de los instrumentos demanera básica para poder reali'ar las posteriores practicas, además se pudo reali'ar una emisión dediferentes funciones gracias al generador de funciones y los cuales se mostraron en el osciloscopio. &e

pudo hallar varias medidas las cuales se encuentran en un solo punto, lo cual demuestra que el estudiode los voltajes y sus componentes abarca un importante campo en la f%sica. En conclusión se reali'aron los objetivos fijados en un inicio, pero los cuales en la práctica no salieron deforma satisfactoria como la que se esperaba.


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11.- BIBLIOGRAFIA

• *-&-C) E1E5->E@(). >anuel 5 &oria

• *-&-C) (omo " 5esnicF, Bolliday, Drane >ovimiento Andulatorio

• G7-) E1E5->E@() *-&-C) -- *ebo *lores

• >icrosoftH &tudent +//? icrosoft Corporation, +//.

12.- ANE?OS

CUESTIONARIO.

1 S( %" 8+)(+ ", (8", " DC " *+ %"+, %"o(+,: 8+)(+ %* +#,($*

@o, porque solo se esta sumando una constante num$rica y solo varia su nivel de C sin variar sus caracter%sticas.

2 E ", o%!(,o%!o#(o C*', "% ,+ (")"!(+ *+"$+, "$)" ,+ %"+, " "$)++ ,+ %"+, " (%#+)o

Iue antes de ingresar los electrones no esta sometido a ning4n efecto, para la salida ya hasufrido ataque en placas verticales las cuales amplifican y desv%an la corriente emitida.

3 0*" %" #*"" !o!,*() %( 8+)(+o ", (8", " (%#+)o: o + 8+)(+!( o$+&,"% " ", $)+7o" *+ %"+, " ", o%!(,o%!o#(o

@o ya que los electrones son livianos y no poseen problemas de inercia.

4 P*"" "()%" * 8o,$+" !o%$+$" o !o$(*o !o ", o%!(,o%!o#(o

&i, porque tambi$n es una seal contin4a en el tiempo.

5 E ", o%!(,o%!o#(o 0*" "% ,+ 8",o!(+ " *"%$)"o !*',"% %o %*% *(+"%

Es el n4mero de medidas por una unidad de tiempo que se toman de una seal continua. &eexpresa en Bercios o ciclos por segundo.

FOTOGRAFIAS REALIKADAS EN EL E?PERIMENTO


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#omprension del uso del generador de funciones #omprensi$n del uso del osciloscopio

%uestra de cual&uier onda senoidal'bservaci$n de c$mo cambia una onda en la pantalla del

osciloscopio

(oma de datos en la onda senoidal (oma de datos en la onda cuadrada

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