Mediciones

Guía de trabajo practico sobre Contadores digitales

Objetivo: Familiarizarse con la operación del instrumento y comprender los distintos modos de funcionamiento.

Materiales e Instrumentales necesarios:

Contador universal Hung Chang U2000A N°Inv: NG0565

Contador GR 1192B

Generador de Funciones con salida senoidal, triangular y cuadrada.

Osciloscopio Tektronix TDS1012B N°Inv: NG0499

Introducción Teórica

Un contador digital es básicamente un contador de eventos. La ocurrencia de dichos eventos estará supeditada al cumplimiento de una condición de disparo por parte de la señal en ensayo.

Un contador universal típico está compuesto de la siguiente forma:

En dicho grafico se puede apreciar los dos modos fundamentales de medición: modo frecuencia y modo periodo.

Modo frecuencia

En este modo el contador mide la frecuencia de la señal de entrada. Esquemáticamente su funcionamiento se puede explicar a partir de los siguientes diagramas:

Las ecuaciones que rigen su funcionamiento son las siguientes:

De estas se puede obtener el error relativo de la medición como:

Donde:

, es la estabilidad de la base de tiempo

, es la incertidumbre de cuantización. Siempre con y N número total de cuentas

Modo Periodo

En este modo el contador mide el periodo de la señal de entrada. Esquemáticamente su funcionamiento se puede explicar a partir de los siguientes diagramas:

Las ecuaciones que rigen su funcionamiento son las siguientes:

De estas se puede obtener el error relativo de la medición como:

Donde:

, es la estabilidad de la base de tiempo

, es la incertidumbre de cuantización. Siempre con y N número total de cuentas

, es el error que se debe al ruido propio del instrumento y al ruido que viene asociado a la señal a medir

Experimento 1: Medición de frecuencia y período

Procedimiento:

Generar señal cuadrada de 10Hz, 1kHz y 1MHz y medirlas con el GR 1192B en modo frecuencia en las posiciones de gate time de 0.1s, 1s y 10s y en modo período promediado de 1, 10 y 100 ciclos.

Efectuar las siguientes mediciones:

Frecuencia nominalModo frecuenciaModo períodoGT=0.1sGT=1sGT=10sM=1M=10M=10010 Hz0.01Khz0.010Khz10.0 Hz99.7980 µs99797.95 µs9793.833 µs1kHz1.00 Khz1.000Khz998.5 Hz1.00 ms1001 µs1000.6 µs1MHz1005.51 Khz1005.326 KhzSpill out of range0.00010 ms1 µs1.0 µs

Nota: Todas las mediciones de periodo se hicieron para una base de tiempo de 10 µs. Excepto para M=1 y F= 1MHz donde se cambio a 0.1 µs ya que teníamos suficiente resolución.

Analizar:

Cuál es la configuración óptima para cada frecuencia.

Al ser un equipo de presentación digital tendrá un erro compuesto en una parte por el error del contador interno y otra por características aleatorias y limitaciones del equipo. De estas dos la única que podemos influir directamente es la debida al contador interno.

Dicho error se caracteriza por disminuir inversamente con la cantidad de cuentas, con lo que, si maximizamos el número de cuenta obtendremos una mejor medición.

Con estas consideraciones, podemos observar de los valores medidos que: para frecuencias mucho menores a 1KHz el menor error será cuando midamos en modo periodo, para frecuencias mucho mayores a 1KHz el menor error será en el modo frecuencia y para señales del orden de 1Khz resulta una zona donde ambos métodos tendrán aproximadamente el mismo error.

Realizar las siguientes observaciones:

Observar cómo cambia la estabilidad de la indicación al pasar de señal cuadrada a senoidal y explicar las posibles causas.

Probamente la inestabilidad se deba a que la señal sinodal no tiene una zona plana y por lo tanto le es muy difícil al dispositivo detectar los flancos que utiliza para contar.

Experimento 2: Medición de ciclo de actividad

Procedimiento:

Conectar el generador al osciloscopio y por medio de una T a ambos canales del contador Protek B2000. Generar cuadrada de 1kHz. Configurar el canal A para disparo en flanco

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