Guia Osciloscopio

El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, representa la magnitud del voltaje; mientras que el eje horizontal, representa el tiempo.

Los usos que se le pueden dar a este instrumento son básicamente estos:

Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal.

Determinar indirectamente la frecuencia de una señal.

Determinar que parte de la señal es DC y que otra parte es AC.

Localizar averías en un circuito.

Medir la fase entre dos señales.

Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.

El osciloscopio es un instrumento muy versátil que existe y es empleado tanto por técnicos de reparación de televisores como por médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc.

A continuación se darán algunas ideas generarles del osciloscopio:

Cuando el osciloscopio se encuentra en el modo XY (el diente de sierra está activado), ambos ejes de la pantalla se interpretan como medida de voltajes. En este caso, no se usará el modo XY, por lo tanto, el eje vertical de la pantalla se interpreta como medida de voltaje, y el eje horizontal como medida de tiempo. El valor de la división dependerá de la posición de los botones VOLT/DIV y TIME/DIV respectivamente.

Medida de Voltajes

En una señal periódica se pueden definir tres voltajes: Vp (amplitud de la señal, o valor pico), Vpp (voltaje pico a pico) y el Vrms (r : root-raíz-, m:mean-medio-, s:square-cuadrático) definido como sigue:

(1.1)

Siendo T el período de la señal. En la gráfica siguiente se ilustran estos voltajes para una señal sinusoidal:

En el caso de una señal senoidal:

V_rms=V_p/√2

En el caso de una señal cuadrada:

V_rms=V_p

En el caso de una señal triangular:

V_rms=V_p/√3

Para el caso de una red industrial y residencial (la cual en el caso de la ciudad Medellín, es administrada por las Empresas Públicas de Medellín: E.P.M.), este voltaje tiene un valor efectivo o rms de 110 voltios (y su frecuencia es de 60 Hz), por lo tanto, aplicando la ecuación de una señal senoidal obtiene Vp = 155.56 voltios, y Vpp = 311 voltios.

Supongamos una señal cualquiera registrada en la pantalla del osciloscopio, como se ilustra en la figura 2, deseamos saber cuál es la diferencia de potencial (voltaje) entre los puntos A y B.

El número de divisiones en la escala vertical (Ny) entre los puntos A y B es de 4. Sí el botón VOLT/DIV está posicionado en 0,2 VOLT/DIV y además estamos usando la punta de prueba LP-040 (la cual atenúa la señal en un factor de 10), la lectura en el voltaje se hará como sigue:

Figura 2 Ejemplo de una señal presentada en un osciloscopio

En esta práctica mediremos diferentes voltajes suministrados por un generador. La escala de estos (los generadores de onda), es solo un indicador de los voltajes de salida en éstas; pero es necesario de un aparato de buena precisión como un voltímetro o un osciloscopio para saber el “verdadero” valor de éstos.

Medida de tiempos

En la misma señal anterior (figura 2) deseamos saber el tiempo que hay entre los puntos C y D de ella. El número de divisiones de la escala horizontales (Nx) que los separa es 5. Si por ejemplo el botón TIME/DIV está en la posición 0.2 ms/div, el tiempo entre los dos puntos se calcula como sigue:

Tiempo entre los puntos C y D será:

(1.5)

Ahora, si se ha usado la función x10 MAG (la cual se activa si halamos el botón que aparece en el panel con esa marca), el cálculo se haría así:

Tiempo entre los puntos C y D será:

(1.6)

Medidas de frecuencias:

En la figura 3 se ilustra una señal periódica, a la cual le queremos medir la frecuencia.

Figura 3 Periodo de una señal senoidal cíclica.

Como el osciloscopio no mide directamente la frecuencia, primero medimos el tiempo de un ciclo completo, este tiempo se denomina Periodo, y luego calculamos la frecuencia como el inverso del periodo:

Siguiendo el procedimiento para medir el tiempo, determinamos el número de divisiones de la escala horizontal Nx = 4.8 divisiones, luego revisamos el botón TIME/DIV el cual está en la posición 0.5 ms/div, el periodo T se calcula como sigue:

Y aplicando la ecuación de la frecuencia:

Calibración del Osciloscopio

Lo primero que se debe hacer es ajustar el osciloscopio y verificar su calibración, tanto en voltaje como en tiempo.

Calibración para la medida de los voltajes:

Gire el botón ajuste de ” Cal “ (cuidado se debe girar la perilla, hay que tener cuidado de no tratar de girar la Terminal de conexión de calibración que tiene el mismo nombre) completamente en el sentido

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