UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADASESPE- LATACUNGA

Nombre: Dayana Alvarez Curso: cuarto Petroqumica Fecha: 2015-07-13

PRACTICA N 2MEDICIONES DE LA CORRIENTE ALTERNA CON EL OSCILOSCOPIO

EQUIPO:

1 Osciloscopio.1 Generador de seal de audiofrecuencia.1 Multmetro de C.A.1 Generador de seal con tensin de salida igual a 6.3 V.1 Capacitor de 0.1 uF.1 Resistor de 1 K.1 Tablero aplicacin.

OBJETIVOS:

Realizar medidas de tensiones alternas con el osciloscopio. Valor mximo, valor pico a pico y clculo del valor eficaz. Representar las formas de onda mediante el osciloscopio. Familiarizarse con los conceptos de frecuencia, perodo y sus mediciones mediante el osciloscopio. Determinar los parmetros que caracterizan a La seal de C.A. y el mtodo para su obtencin. Medir La frecuencia de fase mediante el osciloscopio.

FUNDAMENTOS TERICOS:

En el laboratorio es necesario conocer el comportamiento del voltaje, de la corriente y de la potencia en cualquier elemento de un circuito elctrico. As como tambin La conexin de los instrumentos de medida.

Para los propsitos de este ensayo, en el cual se tratan parmetros de C. A. (los valores varan con el tiempo), el osciloscopio es el instrumento de medida ms apropiado, posibilita mediciones de precisin de muchas magnitudes elctricas, es inigualable en su habilidad de representar grficamente La magnitud medida; como as tambin, su variacin con el tiempo.

La medicin del perodo de una onda, requiere aclarar dos definiciones:

Ciclo.- La parte de una onda cuyo conocimiento es necesario y suficiente para La construccin completa de la misma.

Perodo (T).- El tiempo en segundos para completar un ciclo; el nmero de ciclos en un segundo se denomina Frecuencia.

La relacin matemtica entre el perodo y La frecuencia est dada por La ecuacin: . La amplitud de la corriente (tensin) alterna est definida por tres parmetros: pico a pico , pico, valor eficaz ; el valor de una tensin sinodal se mide con el osciloscopio.

Medida de frecuencias.- El osciloscopio no mide frecuencias sino que los compara con otra conocida. El conjunto de las figuras de Lissajous es una herramienta til para la medicin de frecuencias.

Medicin de La diferencia de fases.- Si dos corrientes, o dos tensiones, o una tensin y una corriente o dos fenmenos peridicos cualquiera tienen La misma frecuencia y alcanzan sus picos o ceros en distintos momentos, se dice que hay diferencia de fase (desfasaje) entre ellos, con un ngulo de fase .

Medidas con el osciloscopioEl osciloscopio es un instrumento que sirve para visualizar seales peridicas. Nos permite, entre otras cosas, medir amplitudes, frecuencias y desfases entre dos seales.

PROCEDIMIENTO

1. Determinacin de La frecuencia mediante La medicin del perodo.1.1. Ajuste La seal del generador de audiofrecuencia, a 1000 Hz1.2. Conecte La seal de salida del generador a La entrada del eje Y del osciloscopio.1.3. Utilice el osciloscopio para medir el perodo. Registre en La tabla 1.1.4. Repita La medicin anterior para frecuencias de 2000, 3000, 4000 y 5000 Hz.

Magnitud medida

Frecuencia deEntrada en HzPeriodo (us)*Frecuencia calculada(Hz)

100010001005.025

20004952020.20

30003342994.01

40002484032.26

50001985050.5

Tabla 1

Debe ser calculado en anlisis de resultados.

Tabla 1. Determinacin de la frecuencia mediante la medicin del perodo.

2. Medicin de Ondas de C.A.

2.1. Ajuste la seal del generador a una frecuencia de 1000 Hz y 1 Voltio (tensin eficaz) de salida.2.2. Ajuste la sensibilidad del eje Y a 1 Voltio por centmetro.2.3. Conecte la seal de salida del generador a la entrada Y.2,4. Ajuste la base de tiempo del osciloscopio de manera que aparezcan varios ciclos en la pantalla.2.5. Mida los valores de pico a pico. Registre los resultados en la tabla 2.2.6. Repita la medicin anterior para los siguientes niveles de la seal de salida: 2, 3 4 y 5 Voltios (tensin eficaz).

Magnitud medida

Niveles de sealDe entrada, valor eficaz(V)Valor pico(Vp)Valor pico a pico(Vp-p)*Valor eficaz Calculado(V)

11.93.81.34

23.572.47

34.909.83.46

46.6013.24.66

58.00165.65

Tabla 2

* Debe ser calculado en anlisis de resultados

Tabla 2.- Medicin de tensin eficaz de C.- A.

3. Medicin de frecuencia en base a las Figuras de Lissajous.

3.1. Conecte el circuito como se indica en la figura 1. El transformador disminuye la tensin de la red de 220 V a 6,3. V de C. A.

Fig. 1

Nota.- Si no tiene a su disposicin un transformador reductor de tensin conecte un generador de seal de audio al eje Y del osciloscopio con una frecuencia de 60 Hz y una tensin eficaz de 40 Voltios.

3.2. Ajuste la sensibilidad del amplificador vertical para obtener una (deflexin) simtrica de varios pares de divisiones en la pantalla.

3.3. Desconecte el generador de seal de la entrada vertical, conecte otro generador de seal con una frecuencia de 60 Hz a la entrada del amplificador horizontal. Ajuste la amplitud de salida del generador para obtener una deflexin horizontal igual a la obtenida en el prrafo 3.2.

3.4. Vuelva a conectar el primer generador de seala a la vertical. Dibuje en la tabla 3, las figuras que aparecen en la pantalla del osciloscopio.

3.5. Repita las mediciones anteriores para las siguientes frecuencias del generador de seal: 60,120, 180, 240y300 Hz.

MagnitudMedidaForma de la figura que aparece en la pantalla del osciloscopio*Frecuencia horizontal calculada

Frecuencia en la entrada Vertical (Hz)Frecuencia en la entrada Horizontal (Hz)

6060

59.9

60120

119.9

60180

179.6

60240

240.01

60300

299.9

Tabla 3

* Debe ser calculado en anlisis de resultados.Tabla 3.- Medida de frecuencias mediante las Figuras de Lissajous.

4. Medida de la Diferencia de Fase.

4.1. Conecte el circuito como se indica en la figura 2

Fig. 2

4.2. Fije la frecuencia del generador de seal a 500 Hz y a un nivel de salida de 5 V p-p.4.3. Calibre el osciloscopio para obtener una deflexin igual en ambos ejes (como se describi en el prrafo 3).4.4. Mida las magnitudes de a y de b (ver figura 3), y registre en la tabla 4.

Fig. 3

4.5. Repita as mediciones anteriores para as siguientes frecuencias del generador: 1000, 2000, 3000, 4000 y 5000 Hz.

Magnitud medida

Frecuencia deEntrada en Hza (cm)b (cm)Sen()Angulo de fase

100011.20.8556.44

20000.931.230.7549.12

30000.81.290.5038.32

40000.711.350.4531.73

50000.51.500.3919.47

Tabla 4.

Tabla 4.- Medicin del ngulo de fase.

INFORME

1. Calcule la frecuencia en base a las medidas registradas en la tabla 1: Escriba Los resultados en la misma tabla. Magnitud medida

Frecuencia deEntrada en HzPeriodo (us)*Frecuencia calculada(Hz)

100010001005.025

20004952020.20

30003342994.01

40002484032.26

50001985050.5

2. Calcule Los valores eficaces de las tensiones obtenidas en las mediciones registradas en la tabla 2. Escriba los resultados en la misma tabla. Magnitud medida

Niveles de sealDe entrada, valor eficaz(V)Valor pico(Vp)Valor pico a pico(Vp-p)*Valor eficaz Calculado(V)

11.93.81.34

23.572.47

34.909.83.46

46.6013.24.66

58.00165.65

3. Calcule las frecuencias de las seales en la entrada horizontal con las mediciones de la tabla 3. Escriba los resultados en la misma tabla.

4. Calcule los ngulos de desfasaje en base a las mediciones realizadas, registradas en la tabla 4. Escriba Los resultados en la misma.

Magnitud medida

Frecuencia deEntrada en Hza (cm)b (cm)Sen()Angulo de fase

100011.20.8556.44

20000.931.230.7549.12

30000.81.290.5038.32

40000.711.350.4531.73

50000.51.500.3919.47

5. Describa las posiciones de los selectores del osciloscopio cuando se mide la amplitud de una seal.

Al girar los selectores de amplitud en el grfico las funciones crecen o decrecen

6. Describa las posiciones de los selectores del osciloscopio durante las mediciones de frecuencia y de diferencia de fase mediante las Figuras de Lissajous.

En los dos sealan una misma escala en los ejes, por lo que las divisiones por cada cuadro deben ajustarse ambas al mismo valor para obtener un desfase ms preciso.

7. Explique el significado de valor eficaz, valor de pico y valor pico a pico de una onda senoidal. Qu relaciones hay entre estos parmetros ?

Valor eficaz es la media cuadrtica de los valores instantneos durante un periodo completo. Se obtiene dividiendo el valor mximo para .Valor de pico es el mximo valor posible de una tensin alterna.Valor pico a pico es la diferencia entre el pico o mximo positivo y el pico negativo de la tensin alterna.La relacin que existe es la siguiente:

8. Qu relacin hay entre el valor eficaz de una tensin de C. A. y el valor de una tensin de C.D.

"Vef" Valor eficaz es un valor de tensin alterna que es equivalente en tensin continua. Esto se debe a que toda tensin alterna cambia su valor constantemente y para referirse a esta como una magnitud se utiliza un valor eficaz. Estos valores sirven para aplicar la ley de Ohm.

9. Describa el mtodo para la medicin de la diferencia de fase con el osciloscopio. De un ejemplo.

Al igualar los valores de frecuencias en el osciloscopio, seguimos con la nivelacin de las escalas de divisiones del oscilospcopio, a un mismo valor, con lo que escogemos la opcin de osciloscopio, para medir el desfase entre las dos funciones, por medio del cual obtnemos los anfulos de desfase entre las tablas.

10. Describa el mtodo para la medicin de frecuencia empleando las Figuras de Lissajous. De un ejemplo.

i. Se conecta el circuito, es decir el osciloscopio en los puertos x e y a la protoboard y a la fuente de alimentacin. ii. Se generarn dos ondas que estn desfasadas. iii. Se presiona el botn Main/Delayed. iv. En el osciloscopio se escoge la opcin XY y se formar una de las figuras de Lissajous. v. Ya que las figuras aparecen en planos fcilmente se podr medir a y b.

11. Qu es la diferencia de fase. Cundo se produce?.

Los desfases se producen de diferentes impedancias, no tardan el mismo tiempo en hacer el recorrido

12. Qu es una tensin de C. A? Dibuje varias formas posibles.

Un voltaje alterno puede definirse como el que vara de manera continua su amplitud y cambia de polaridad peridicamente. Las variaciones hacia arriba y debajo de la forma de la onda corresponden a los cambios de magnitud.

PROGRAMAPROCEDIMIENTOCircuito RC en alterna El primer paso ser montar el circuito RC de la Figura 4.1. Los elementos que lo forman son: Una fuente de tensin alterna de 2 V de pico y un frecuencia de 10 kHz. Una resistencia de 10 k Un condensador de 100 nF

Para realizar las medidas en el circuito se seleccionar el osciloscopio que est dentro de la barra de instrumentos y se conectar tal como se muestra en la Figura 4.2.

El osciloscopio tiene 4 terminales, que son los siguientes: A: Es la entrada del canal A. B: Es la entrada del canal B. G: Es la terminal de masa del osciloscopio. Este terminal es comn para los dos canales. Esto quiere decir que las tensiones que se visualizarn en l son: VAG B y B VBG. T: Es una entrada para un trigger exterior. Normalmente no se utiliza. Para poder ver de colores diferentes las seales de cada canal se tiene que cambiar el color de la conexin del canal A o B. Para realizar esta operacin hay que situarse con el ratn encima del cable del canal y hacer "clic" con el botn derecho, entonces aparecer el men que puede verse en la Figura 4.3. Hay que seleccionar la opcin "color segment".

Una vez se ha montado el circuito se tiene que iniciar la simulacin, mediante la F5, Simulate, Run o activando el interruptor RUN que hay en la parte superior derecha de la pantalla principal del programa. Para ver la pantalla del osciloscopio hay que pulsar dos veces seguidas encima del instrumento y aparecer una pantalla como la de la figura 4.4.

En la Figura 4.4 se puede ver en color azul la seal del canal A y en color rojo la del canal B. Se puede cambiar tanto la escala vertical (amplitud) como la escala horizontal (tiempo). Por ejemplo, la seal del canal A ocupa 2 cuadros de pico y est seleccionada una amplitud por cuadro de 1 Voltio, por lo cual su valor de pico ser de: 2 cuadros x 1 V = 2V de pico. En cambio la seal del canal B tiene un valor de 1,5 cuadros x 20 mV = 30 mV de pico. Para medir la frecuencia de una seal se hace de forma indirecta, primero se mide su periodo y despus se aplica la frmula F=1/T. Para medir un periodo hay que contar los cuadros horizontales que ocupa y multiplicarlos por el valor de la base de tiempos. En el caso de la seal del canal A se puede observar que su periodo (T) ocupa 5 cuadros y que la base de tiempos est seleccionada a 20 s. por cuadro, por lo cual tenemos que T = 5 cuadros x 20 s/cuadro = 100 s. La frecuencia (F) ser, por tanto, de 10 kHz. En el caso de querer medir con mayor precisin se pueden utilizar los cursores como se muestra en la Figura 4.5.

Para medir, por ejemplo, el ngulo de desfase entre dos seales () tambin hay que hacerlo de forma indirecta. Mediante los cursores se mide el tiempo de desfase (t1) y despus se aplica la siguiente relacin para hallar el ngulo de desfase:

Siendo: T = Periodo de la seal t1 = tiempo de desfase entre las dos seales = ngulo de desfase entre las dos seales En la Figura 4.5 se puede ver que t1=25s y antes se ha hallado que el periodo era de 100 s, po lo que el ngulo de desfase ser de 90.

BIBLIOGRAFA

Electrotecnia General- Coleccin CEAC de Electricidad.

Medidas Elctricas.- Coleccin CEAG de Electricidad.

Tratado de Electricidad.- Chester Dawes (Tomo Il).

Anlisis Bsico de Circuitos de Ingeniera.- Irwin. Elaborado por:

Ing. E. Misael Pazmio J.Docente: Titular Principal T/C de La Universidad de Las Fuerzas Armadas - ESPEL