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GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER FORMATO DE PREINFORME DE LABORATORIO IDENTIFICACIÓN PRACTICA N°: 4. NOMBRE DE LA PRÁCTICA: Calibración y uso del Osciloscopio. FECHA: 08/04/ INTEGRANTES NOMBRE: Yovani Andrés Chávez Rodríguez CÓDIGO: 1096801615 NOMBRE: Brayan Sierra Ardila CÓDIGO: NOMBRE: Javier Mauricio Mora Murillo CÓDIGO: 1096801976 NOMBRE: Mauricio Arias Ramos CÓDIGO: 1065873135 NOMBRE: Ángel David Peña Agámez CÓDIGO: 1096191068 PROGRAMA: Tecnología en gestión de recursos energéticos. GRUPO: E261 de circuitos eléctricos II N° grupo: 1° (5:00pm-6:30pm) DOCENTE:
MSc. Julio César Bedoya Pino
RESULTADOS DE APRENDIZAJE ● Aprender el manejo del osciloscopio digital para la medición de formas de onda eléctricas variables en el tiempo, y el uso del generador para la aplicación de señales de prueba. MARCO TEÓRICO Definición sobre el Osciloscopio y Generador de Señales Osciloscopio. El osciloscopio es un instrumento de medición electrónica utilizado para visualizar señales eléctricas en función del tiempo. Permite observar gráficamente cómo varía una señal (generalmente de voltaje), lo que facilita el análisis de su forma de onda, frecuencia, amplitud y otros parámetros eléctricos. Este equipo es ampliamente empleado en laboratorios, centros de investigación, mantenimiento y diseño de sistemas electrónicos.
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL Funciones principales. Algunas de las funciones del osciloscopio son: ● Permite la visualización de formas de onda eléctricas. ● Facilita la medición de voltajes, tiempos y frecuencias. ● Ayuda en la detección de fallas o comportamientos anómalos en señales eléctricas. Ejemplos de uso. Entre los usos del osciloscopio tenemos que sirve para: ● Verificar si una señal de un sensor está funcionando correctamente. ● Medir la frecuencia de una señal de reloj en un microcontrolador. ● Analizar el comportamiento de una señal de audio en un amplificador. Generador de Señales. El generador de señales es un dispositivo electrónico que se utiliza para producir señales eléctricas con distintas formas de onda, como senoidales, cuadradas o triangulares, así como con diferentes frecuencias y amplitudes. Este aparato se emplea principalmente para probar y analizar el comportamiento de circuitos electrónicos al proporcionarles señales de entrada controladas. Funciones principales. Algunas de las funciones del osciloscopio son: ● Genera señales de prueba para diversos fines electrónicos. ● Simula condiciones de funcionamiento para analizar circuitos. ● Permite calibrar otros instrumentos de medición. Ejemplos de uso. Entre los usos del osciloscopio tenemos que sirve para: ● Probar la respuesta de un filtro electrónico a diferentes frecuencias. ● Simular una señal de entrada en un sistema de audio para comprobar su
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL Aunque funcionan sin dificultad para tareas sencillas, este tipo de osciloscopio tiene un ancho de banda menor. Es por esta razón que se trata de un instrumento cada vez más obsoleto, quedando desplazado por los digitales. Digitales. Esta modalidad destaca por sus facilidades de manipulación, ya que puede mostrar, decodificar y guardar de forma digitalizada la señal de entrada. Esta función es producto de la asignación de un código binario a la señal que entra de forma analógica, por lo que es necesario que el instrumento cuente con un conversor análogodigital (ADC). Una vez almacenados los datos en una memoria, el aparato puede realizar los cálculos de la señal. Figura 1 Imagen de las partes de un osciloscopio. Nota. La imagen representa cada una de las partes de un osciloscopio. Tomada de (Gastellou & del Real, 2020) Los usos se les puede dar a un osciloscopio. Un osciloscopio, además de dar a conocer la amplitud de un voltaje y su frecuencia, sirve para captar y diferenciar las distintas corrientes alternas a la principal. Además, permite identificar fallos presentes en una
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL señal. El uso de un osciloscopio es común en el campo de la electrónica, pero también se puede utilizar para medir distintos fenómenos que cambian con el paso del tiempo, tales como: ● Potencia de un sonido. ● Vibraciones. ● La actividad eléctrica de los nervios. ● Ritmo respiratorio o presión arterial. Muestreo en tiempo real con Interpolación El método estándar de muestreo en los osciloscopios digitales es el muestreo en tiempo real: el osciloscopio reúne los suficientes puntos como para reconstruir la señal. Para señales no repetitivas ó la parte transitoria de una señal es el único método válido de muestreo. Los osciloscopios utilizan la interpolación para poder visualizar señales que son más rápidas que su velocidad de muestreo. Existen básicamente dos tipos de interpolación: Lineal. Simplemente conecta los puntos muestreados con líneas. Senoidal. Conecta los puntos muestreados con curvas según un proceso matemático, de esta forma los puntos intermedios se calculan para rellenar los espacios entre puntos reales de muestreo. Usando este proceso es posible visualizar señales con gran precisión disponiendo de relativamente pocos puntos de muestreo. Figura 2
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL Señal Cuadrada (Square Wave) Función. La señal cuadrada emula el encendido y apagado de un circuito digital. Es comúnmente utilizada para probar sistemas lógicos. Características. Algunas características de la señal cuadrada: ● Alterna bruscamente entre dos niveles de voltaje (alto y bajo). ● Su frecuencia y ciclo de trabajo son ajustables. ● Ideal para simular pulsos digitales. ● Aplicaciones: microcontroladores, circuitos digitales, relojes de sincronización. Señal Triangular (Triangle Wave) Función. La señal triangular se utiliza para realizar pruebas en circuitos lineales y para simular señales con cambios lineales. Características. Algunas características de la señal triangular: ● Su forma sube y baja de manera lineal. ● Las transiciones son suaves pero con bordes definidos. ● Es útil en sistemas de control, modulación o para pruebas de respuesta. Señal Diente de Sierra (Sawtooth Wave) Función. La señal diente de sierra es utilizada en sistemas de barrido, como en televisores antiguos o en la generación de audio sintético.
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL Características. Algunas características de la señal diente de sierra: ● Sube de forma lineal y cae bruscamente (o viceversa). ● Contiene armónicos fuertes. ● Aplicaciones: generadores de video, sintetizadores musicales, pruebas de circuitos de respuesta rápida. Señales de Pulso (Pulse Wave) Función. Las señales de pulso se utilizan para simular eventos de activación muy breves, como disparos o "triggers" en sistemas digitales. Características. Algunas características de la señal de pulso: ● Tiene una duración breve con alto voltaje. ● El ancho del pulso puede ser ajustado. ● Se usa para temporización, pruebas digitales y simulación de eventos. Aplicaciones del Osciloscopio. Un osciloscopio se utiliza para visualizar y analizar señales eléctricas en función del tiempo, lo que permite identificar problemas en circuitos electrónicos, determinar características de señales, y realizar mediciones en diversos campos. Aplicaciones principales del osciloscopio Diagnóstico y resolución de problemas en circuitos electrónicos. El osciloscopio permite visualizar el comportamiento de una señal eléctrica en tiempo real, lo que facilita la identificación de problemas como caídas de voltaje, picos de tensión, ruidos o señales distorsionadas.
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL osciloscopio al canal 1 (CH1) y probó la señal de referencia interna para verificar que el funcionamiento fuera correcto. Después, se conectó el generador de funciones al osciloscopio. A continuación, se ajustaron los controles del generador para obtener las señales que se pedían en la práctica: una señal cuadrada de 5 voltios pico a pico a 10 kHz, una señal senoidal de 4 voltios pico a pico a 1 kHz, y una señal triangular de 2 voltios pico a pico a 1 MHz. Con estas señales generadas, se observaron en el osciloscopio las diferentes formas de onda y se hicieron cambios en el voltaje y la frecuencia para analizar el comportamiento de cada una. Posteriormente, se montó un circuito RLC. En este montaje, se midieron los voltajes y corrientes en cada componente usando un multímetro, y también se utilizó el osciloscopio para medir el ángulo de desfase entre la señal de entrada y la señal que pasaba por la bobina. Finalmente, durante todo el desarrollo de la práctica, se tomaron capturas de las señales observadas en el osciloscopio como evidencia del trabajo realizado. Figura 3 Diagrama de flujo para la realización de la práctica.
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL Nota. El diagrama de flujo representa el proceso y montaje para la práctica de laboratorio. Figura 4 Resultado de generador de señales Nota. En la imagen se muestran las tres señales generadas durante la práctica: una señal cuadrada de 5 Vpp a 10 kHz, una señal senoidal de 4 Vpp a 1 kHz y una señal triangular de 2 Vpp a 1 MHz.
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL Figura 7 Circuito con multímetros para la medición de los voltajes de cada resistencia,capacitancia y inductor Nota. Cada multímetro arrojará los resultados de los valores de voltaje de cada resistencias, capacitancia y de inductor Figura 8 Los valores de voltaje para cada resistencia, capacitancia e inductor del circuito de la figura 5. Nota. XMM1 representa R1, XMM2 representa L1, XMM3 representa R3, XMM4 presenta C1, XMM
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL representa R2. Figura 9 Circuito de la figura 4 con multímetros Agilent para la medición de corriente. Nota. se usó el multímetro agilent porque son más precisos a la hora de usar varios multimetros a la vez. Figura 10 Señal cuadrada de 5 Vp-p a una frecuencia de 10KHz tomada en el laboratorio.
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL Nota. En el generador de señales están los datos de la onda. NOTA DE SEGURIDAD Antes de usar el Osciloscopio Rigol DS1074Z, se debe verificar que esté bien conectado a tierra , no tocar las puntas de las sondas durante la medición y ajustar el rango adecuado para proteger el equipo. Con el Generador de Funciones, se deben usar cables en buen estado y no exceder los límites de amplitud o frecuencia. Al utilizar el Multímetro, se debe confirmar que esté en el modo correcto antes de medir y nunca medir voltaje en la escala de corriente. Los cables de conexión, cables del multímetro y cables tipo caimán deben revisarse para asegurar que no estén dañados; se deben conectar con el equipo apagado y desconectar sujetando los conectores. En la Fuente de Poder, se debe ajustar previamente la tensión y corriente, y evitar tocar los terminales activos. Al trabajar con Protoboard, se deben insertar los componentes con cuidado y revisar bien las conexiones para prevenir cortocircuitos. Las Sondas de Osciloscopio deben usarse en modo
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL "x10" para señales de mayor voltaje y no se debe tocar el circuito mientras se mide. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Charles, A. (2022). Fundamentos de circuitos eléctricos. McGraw-Hill Interamericana. https://www.ebooks7-24.com:443/?il= Floyd, T. L. (2007). Principios de circuitos eléctricos. Pearson Educación. https://www.ebooks7- 24.com:443/?il= Juanki. (s. f.). El osciloscopio. Universidad de Granada. Recuperado el 18 de abril de 2025, de https://www.ugr.es/~juanki/osciloscopio.htm Ruiz Vázquez, T., Etxeberria Uztarroz, I., Ibarra Lasa, A., Arbelaitz Gallego, O.(2004). Análisis Básico de circuitos eléctricos y electrónicos. Pearson Educación. https://www.ebooks7-24.com:443/?il= Villaseñor Gómez, J. R., Hernández Aguirre, F. A.(2013). Circuitos eléctricos y aplicaciones digitales. Pearson Educación. https://www.ebooks7-24.com:443/?il=
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL Nota. Esta figura representa los valores de voltaje tomados desde lo práctico y simulado, comparando su porcentaje de desviación. Los resultados son redondeados por Excel. Figura 14 Tabla de comparación de medidas de corriente. Nota. Esta figura representa los valores de corriente tomados simulado en multisim Figura 15 Tabla de comparación de ángulo de desfase y corriente total Nota. El ángulo de desfase registrado fue de 0°, lo cual se evidenció al comparar la señal de entrada con la señal en la bobina. Figura 16 Resultados de medición de cada una de las mallas, resistencias, capacitancia e inductor
GUÍA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA GENERAL Nota. XMM1 representa R1, XMM2 representa R3 y L1, XMM3 representa R3 y C1. Figura 17 Señal cuadrada de 5 Vp-p a una frecuencia de 10KHz. Nota. El osciloscopio XSC1 y el generador de señales XFG1 representan la señal cuadrada del punto 6. Figura 18 Señal senoidal de 4 Vp-p a una frecuencia de 1KHz.
