INGENIERIA MECANICA ELECTRICA SENSORES Y TRANSDUCTORESOSCILOSCOPIO

Un osciloscopio es un instrumento de medicin electrnico para la representacin grfica de seales elctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrnica de seal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.Presenta los valores de las seales elctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen as obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.Los osciloscopios, clasificados segn su funcionamiento interno, pueden ser tanto analgicos como digitales, siendo el resultado mostrado idntico en cualquiera de los dos casos, en teora.

UTILIZACIN

En un osciloscopio existen, bsicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la seal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la seal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma tcnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la seal que quiera medir.Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano.El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., segn la resolucin del aparato). El segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensin de entrada (en Voltios, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolucin del aparato).Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cunto representa cada cuadrado de sta para, en consecuencia, conocer el valor de la seal a medir, tanto en tensin como en frecuencia. (en realidad se mide el periodo de una onda de una seal, y luego se calcula la frecuencia).OSCILOSCOPIO ANALGICO

La tensin a medir se aplica a las placas de desviacin vertical oscilante de un tubo de rayos catdicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable) mientras que a las placas de desviacin horizontal se aplica una tensin en diente de sierra (denominada as porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Esta tensin es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la seal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.

LIMITACIONES DEL OSCILOSCOPIO ANALGICO

El osciloscopio analgico tiene una serie de limitaciones propias de su funcionamiento: Las seales deben ser peridicas. Para ver una traza estable, la seal debe ser peridica ya que es la periodicidad de dicha seal la que refresca la traza en la pantalla. Para solucionar este problema se utilizan seales de sincronismo con la seal de entrada para disparar el barrido horizontal (trigger level) o se utilizan osciloscopios con base de tiempo disparada. Las seales muy rpidas reducen el brillo. Cuando se observa parte del perodo de la seal, el brillo se reduce debido a la baja persistencia fosfrica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post-acelerador en el tubo de rayos catdicos. Las seales lentas no forman una traza. Las seales de frecuencias bajas producen un barrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza. Esto se solventa con tubos de alta persistencia. Tambin existan cmaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de osciloscopios. Manteniendo la exposicin durante un periodo se obtiene una foto de la traza. Otra forma de solucionar el problema es dando distintas pendientes al diente de sierra del barrido horizontal. Esto permite que tarde ms tiempo en barrer toda la pantalla, y por ende pueden visualizarse seales de baja frecuencia pero se ver un punto desplazndose a travs de la pantalla debido a que la persistencia fosfrica no es elevada. Slo se pueden ver transitorios si stos son repetitivos; pero puede utilizarse un osciloscopio con base de tiempo disparada. Este tipo de osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado "disparo nico". Cuando viene un transitorio el osciloscopio mostrar este y slo este, dejando de barrer una vez que la seal ya fue impresa en la pantalla.OSCILOSCOPIO DIGITAL

En la actualidad los osciloscopios analgicos estn siendo desplazados en gran medida por los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder transferir las medidas a una computadora personal o pantalla LCD.En el osciloscopio digital la seal es previamente digitalizada por un conversor analgico digital. Al depender la fiabilidad de la visualizacin de la calidad de este componente, esta debe ser cuidada al mximo.Las caractersticas y procedimientos sealados para los osciloscopios analgicos son aplicables a los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo anticipado (pre-triggering) para la visualizacin de eventos de corta duracin, o la memorizacin del oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. Existen asimismo equipos que combinan etapas analgicas y digitales.

CARACTERISTICA DEL OSCILOSCOPIO

La principal caracterstica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la misma determinara el ancho de banda mximo que puede medir el instrumento, viene expresada generalmente en MS/s (millones de muestra por segundo).La mayora de los osciloscopios digitales en la actualidad estn basados en control por FPGA (del ingls Field Programmable Gate Array), el cual es el elemento controlador del conversor analgico a digital de alta velocidad del aparato y dems circuiteria interna, como memoria, buffers

Estos osciloscopios aaden prestaciones y facilidades al usuario imposibles de obtener con circuitera analgica, como los siguientes:_Medida automtica de valores de pico, mximos y mnimos de seal. Verdadero valor eficaz._Medida de flancos de la seal y otros intervalos._Captura de transitorios._Clculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la seal. tambin sirve para medir seales de tension

OSCILOSCOPIOModelo2120B 30 MHz

OPERACION EN MODO DE BARRIDO DISPARADO

DEFLEXION VERTICAL

CH 1 // CH 2 - 1 // 13Conectores tipo BNC de entrada a cada uno de los canales verticales. En operacin en modo X - Y el canal 1 corresponde al eje X y el canal 2 al eje Y, (abscisas y ordenadas respectivamente).DC / GND / AC - 2 // 14Llaves selectoras de acoplamiento. En la posicin DC, el conector de entrada est conectado directamente al atenuador correspondiente. En la posicin GND, se desconecta la entrada de canal del atenuador, y ste se conecta a masa. En la posicin AC, el atenuador est vinculado a la entrada de canal mediante un capacitor que bloquea la CC.CH A // CH B Volts / DIV - 4 // 10Controles de los atenuadores de canal. Seleccionan factores de deflexin desde 5 mV a 5 V por divisin en secuencia 1-2-5, permitiendo la medicin de la seal en pantalla.VARIABLE - 5 // 11Ajuste fino de sensibilidad. Permite llevar la sensibilidad del canal a 1 / 3 o menos de la indicada en la llave principal. En la posicin CAL, la sensibilidad indicada en la llave principal es vlida. Si se la extrae, la sensibilidad se multiplica x 5 (x 5 MAG).POSITION - 25 // 27Estos comandos controlan la posicin vertical de cada trazo. La correspondiente al canal 1 selecciona si se la extrae, ALT TRIG (disparo alternado).ALT: en este modo, la seal a utilizar para el disparo se toma alternadamente de cadacanal, y se lo selecciona al tirar del control de posicin del canal A. Este modo esconveniente para observacin de seales no relacionadas en frecuencia,medicin de perodos o visualizacin de seales complejas. Sin embargo, no esconveniente para comparaciones de tiempo, ni de desplazamiento de fase entre canales.

VERT MODE - 7Permite seleccionar el modo de trabajo de los dos canales verticales.CH 1: canal 1 solamente.CH 2: canal 2 solamente (y habilita modo X - Y).DUAL: en este modo funcionan ambos canales barriendo la pantalla en forma alternada. Es adecuada para observacin de seales a altas velocidades de Base de Tiempo; no es posible conservar la relacin de fase entre canales con este modo.En el caso de seleccionarse el modo vertical DUAL, el modo de presentacin por defecto es ALTernado, a menos que se extraiga la perilla de HOLD OFF que habilita el modo choppeado. Se debe prestar atencin a este detalle para evitar una presentacin incorrecta (error de fase).Tambin se debe tener en cuenta que en este modo, cada seal genera el disparo del barrido con el nivel ajustado con TRIG LEVEL, lo que puede traer inconvenientes si no se est familiarizado con el instrumento.CHOP: En este modo se presentan ambos canales simultneamente, conservando la relacin de fase entre ellos. La conmutacin entre ambos canales se produce a unos 500 kHz y es adecuada para observacin de fenmenos a bajas velocidades de barrido. Se selecciona extrayendo la llave de HOLD OFF.ADD: permite mostrar en un trazo nico la suma algebraica de las seales de ambos canales, o la diferencia si se invierte la polaridad del canal 2 (CH PULL INV).

DISPARO

TRIGGER SOURCE - 23Selecciona la fuente de disparo del instrumento.CH 1: en este caso la seal de canal 1 es la fuente de disparo, sin importar cual sea el modo vertical seleccionado.CH 2: igual al caso anterior, excepto que se selecciona el canal 2.LINE: la frecuencia de la seal de lnea se convierte en la fuente de disparo.

EXT: se debe proveer una seal externa para producir el disparo del instrumento a travs del conector EXT TRIG.EXT TRIG - 16Conector BNC para ingresar la seal de disparo externo.

TRIGGER COUPLING - 24Selecciona el modo de disparo.AUTO: en este modo mientras no haya seal de disparo, se presenta un trazo en pantalla. Al ingresar alguna seal apropiada, el sistema cambia automticamente a barrido disparado, y permite ver una seal estable en la pantalla.NORM: modo normal, que en ausencia de seal deja la pantalla en blanco. Al ingresar una seal adecuada, se restablece el barrido y permite ver una seal estable en la pantalla.TV - V: Permite disparar el barrido solo con seales de baja frecuencia desde CC hasta 1 kHz. Puede usarse como limitador de ancho de banda para hacer ms estable el disparo en caso de seales "sucias ", es decir con ruido de alta frecuencia superpuesto.TV - H: Permite disparar el barrido con seales de entre 1 y 100 kHz.SLOPE AND TRIG LEVEL - 26Selecciona la pendiente de disparo as como el nivel a partir del cual se dispara el barrido horizontal.+: el disparo ocurre cuando la seal de disparo es igual al nivel de disparo seleccionado, pero solo cuando la seal es creciente. Es la posicin normal.-: el disparo ocurre cuando la seal de disparo es igual al nivel de disparo seleccionado, pero solo cuando la seal es decreciente. Se activa con extraer la perilla.TRIG LEVEL: este control permite elegir un nivel de seal tal que por debajo de l, no exista barrido alguno, y se active cuando la misma exceda el nivel elegido. Girndolo en sentido horario, se incrementa el nivel de seal necesario, y el punto de la seal en que se inicia el barrido se mueve hacia arriba, y viceversa.

HOLD OFF 21Es un control que inhibe el barrido por un tiempo determinado por la posicin del control, de modo de permitir encontrar un punto conveniente en la seal para su comparacin y disparo del barrido. Se lo utiliza con formas de onda complejas que no permiten establecer un nivel de disparo con comodidad.Extrayendo la perilla se habilita el modo CHOP para los canales verticales.ALT TRIG: esta opcin habilita el disparo alternado. Cada vez que se produce la conmutacin de trazo en el modo Dual, el disparo de cada barrido se hace con la seal del canal seleccionado por lo que se podrn observar las dos seales perfectamente estables.

BASE DE TIEMPO

MAIN TIME / DIV - 15Permite seleccionar por pasos la velocidad de barrido de la base de tiempos A o principal desde 0,1s / div hasta 0,2 s / div en una secuencia de valores 1-2-5.POSITION (PULL X 10) 18Control de posicin horizontal. Adems extrayendo la perilla, se activa la magnificacin horizontal x10 lo que aumenta la velocidad efectiva de la base de tiempo en el mismo factor.VAR - 22Permite variacin continua del tiempo de barrido hasta un factor de 1 / 5 de la velocidad indicada en el selector principal.

OPERACIN EN MODO X - Y - 19En este modo la pantalla se convierte en una representacin en coordenadas ortogonales de dos seales que pueden tener una relacin entre s. Usualmente se lo utiliza para determinar la relacin entre dos frecuencias (figuras de Lissajous), como para graficar mediante un generador con capacidad de barrido en frecuencia, la respuesta en frecuencias de un circuito cualquiera, o bien para representar curvas caractersticas de semiconductores (mediante circuitos accesorios).

Para operar en este modo, siga el procedimiento detallado a continuacin:Presione el botn X - Y.En el selector de modo vertical, seleccione CH B (X - Y); y la selectora de trigger source en CH A (X - Y). En este modo el canal A funciona como canal X (abscisas) y el canal B como canal Y (ordenadas).Se ver un punto en la pantalla. Ajuste la posicin del mismo mediante el control deposicin horizontal, y mediante CH B POS.Ajuste la amplitud de la deflexin horizontal mediante CH A VOLTS / DIV y la amplitudde deflexin vertical mediante CH B VOLTS / DIV.NOTA: en el caso de la deflexin horizontal, si la seal es insuficiente para barrer elancho total de pantalla, utilice adems del atenuador por pasos, el control VARiable deAtenuacin.IMPORTANTE: la calibracin de los dos ejes X e Y se mantendr mientras que los controles VAR de ambos atenuadores estn en la posicin CAL. D preferencia a trabajar con seales que pueda atenuar externamente, para mantener esta ventaja.

OTROSCAL (V p-p) - 9Terminal para calibracin de puntas y de ganancia del osciloscopio. Entrega seal rectangular positiva de 2 V p-p a una frecuencia aprox. de 1 kHz.GND - 8 Terminal de masa del gabinete del osciloscopio.ESTUDIANTE: CUAYLA MAMANI JAVIER DOCENTE: LIC.VICTOR CAHUANA