Informe 1.docx

I.

Objetivos de la práctica 1.1

Objetivos General Empezar a familiarizarse con el uso de los materiales y equipos de trabajo del área.

1.2

1.2 Objetos Especifico Utilizar el generador de funciones y el osciloscopio digital a un nivel básico. Realizar mediciones. Obtener señales prefijadas.

II.

Justificación El motivo por el cual realizamos esta práctica de laboratorio, es por el simple hecho que debemos de saber el manejo óptimo de los equipos para la realización de los diferentes trabajos de experimentación que a medida del curso se realizaran.

III.

Hipótesis Empezando, si no conocemos el uso adecuado de los materiales de laboratorio que emplearemos en el transcurso del programa, podrimos caer en el inadecuado análisis experimental al poseer datos erróneos, o quizá en el peor de los caso no estar calificados para la realización de cierta práctica.

IV.

Variable Vpp (Voltaje promedio) Vmáx (Voltaje máximo) Vmin (Voltaje mínimo) F (Frecuencia) T (Periodo) t (Tiempo)

Practica 1//Instrumentación

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V.

Límites y Alcances Teniendo a la mano un aparato nuevo para muchos, el empleo de el mismo el alcance es mínimo y los limites van de la mano con todo lo aprendido.

VI.

Marco Teórico 1. Generador de funciones. Un generador de señales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrónico de laboratorio que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales. Se emplea normalmente en el diseño, prueba y reparación de dispositivos electrónicos; aunque también puede tener usos artísticos. Hay diferentes tipos de generadores de señales según el propósito y aplicación que

corresponderá con

el precio. Tradicionalmente los

generadores de señales eran dispositivos estáticos apenas configurables, pero actualmente permiten la conexión y control desde un PC. Con lo que pueden ser controlados mediante software hecho a medida según la aplicación, aumentando la flexibilidad. VII.

Marco Conceptual Mencionaremos algunos conceptos de los instrumentos que utilizaremos en el laboratorio de física III. Corriente Eléctrica.- Es el flujo de carga eléctrica que pasa por un cuerpo conductor; su unidad de medida es el amperio. Corriente eléctrica alterna.- El flujo de corriente en un circuito es llamado alterno si varía periódicamente en dirección. Se le denota como corriente A.C. (Altern current) o C.A. (Corriente alterna). Corriente eléctrica continua.- El flujo de corriente en un circuito es llamado continuo si se produce siempre en una dirección. Se le denota como corriente D.C. (Direct current) o C.C. (Corriente continua).

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VIII.

Procedimiento Experimental 1.- Verificar que el generador de funciones y el osciloscopio estén apagados. 2.- En el generador de funciones, todos los botones que se pueden jalar deben de estar presionado excepto OFFSET, que debe estar jalado y en una posición central. 3.- encender el generador de funciones y el osciloscopio y conectarlos. 4.- Con ayuda del osciloscopio, verificar el funcionamiento de los controles del generador de funciones que permiten establecer las características de las señales generadas. Mediciones 5.- Para que los factores de escala vertical sean los correctos, en el osciloscopio se debe establecer el factor de atenuación de la sonda utilizada para introducir señales. 6.-

Dejar el generador de funciones generando una señal sinusoidal

arbitraria con nivel DC no nulo. 7.8.- con las medidas de Vpp y Vmáx, calcular la amplitud y el nivel DC de la señal. 9.- Medir el voltaje de la señal para diferentes instantes de tiempo, tomando como tiempo cero un instante donde la señal se encuentre en su nivel DC y en el tramo de subida. Obtención de señales prefijadas 10.- Usando las mediciones automáticas ya establecidas en el osciloscopio, obtener del generador de funciones una señal sinusoidal que tenga una amplitud de 0.600 [V], un nivel DC sw -0.280[V] y una frecuencia a de 2.70 [KHz]. 11.- En una forma similar al punto anterior, obtener del generador de funciones una señal cuadrada que oscile entre -1.40 [V] y +3.80 [V] (respecto de la referencia) con una frecuencia de 1.20 [KHz].

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IX. 

Análisis y tratamiento de datos Mediciones

1. Para la señal del punto 6. Del PROCEDIMIENTO, con las medidas obtenidas con el osciloscopio verificar que 𝑽𝒑𝒑 = 𝑽𝒎𝒂𝒙 − 𝑽𝒎𝒊𝒏 (𝟏) y 𝟏 𝑻

𝒇=

(𝟐)

En la hoja de datos 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 880 [mV] 1.935 [kHz]

𝑉𝑚𝑖𝑛 = −2.04 [V] 𝑉𝑝𝑝 = −2.92 [V]

𝑓=

𝑇 = 516.4 [μs]

Con (1) 𝑉𝑝𝑝 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛 =880 [mV] −(−2.04 [V]) = 0.88 [V] + 2.04 [V] = 2.92[V] 𝑉𝑝𝑝 = 2.92[V] Con (2) 𝑓=

1 1 1 = = = 1936[Hz] = 1.936[kHz] 𝑇 516.4 [μs] 5.164 ∗ 10−4 [s]

𝑓 = 1.936[kHz] 2. Para la señal del punto 6. del PROCEDIMIENTO, con los datos tomados con el osciloscopio y los cálculos necesarios, expresar la señal en la forma 𝒗 = 𝑽𝒎 𝐬𝐞𝐧 𝝎𝒕 + 𝑽𝑫𝑪 y realizar un gráfico de esta función. En este gráfico, ubicar los puntos obtenidos en la Tabla 1 de la Hoja de Datos Con la formula V𝑚 =

𝑉𝑝𝑝 2

(3) , 𝑉𝐷𝐶 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚 (4) y 𝜔 = 2𝜋𝑓 (5)

Con (3) V𝑚 =

𝑉𝑝𝑝 2.92[V] = = 1.46[V] 2 2

Con (4) 𝑉𝐷𝐶 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚 = 0.88[V] − 1.46[V] = −0.58[V] Practica 1//Instrumentación

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Con (5) 𝜔 = 2𝜋𝑓 = 2𝜋 ∗ 1936[Hz] = 1216 ∗ 101 [𝑟𝑎𝑑/𝑠] 𝑣 = 1.46 sen 1216 ∗ 101 𝑡 − 0.58 (𝛼)

Entonces:

GRAFICA Nº1: v vrs. t 1.00 0.50

Voltaje (V)

0.00 0

0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008

-0.50 Series1 -1.00

Series2

-1.50 -2.00 -2.50

Tiempo (s)

Serie 1: V calculado con la ecuación. Serie2: V calculado de la tabla 1. Donde se representan los puntos del mismo

3. En base a la tabla 1, elaborar una tabla comparativa que, además, incluya los valores de voltaje calculados con la expresión del punto anterior y la diferencia porcentual de los valores medidos respecto a los calculados.

N

t

t

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Vc (calc.)

Ve(tabla 1)

Diferencia Página 5

(VeVc)/Vc*100% [𝝁𝒔]

[𝒔]

[𝑽]

[𝑽]

%

1

0

0

-0,58

-0,58

0%

2

88

0,000088

0,70

0,76

8,5%

3

188

0,000188

0,52

0,42

19,6%

4

280

0,000280

-0,96

-1,08

12,5%

5

380

0,000380

-2,03

-2,02

0,7%

6

476

0,000476

-1,27

-1,14

10,5%

7

572

0,000572

0,33

0,44

33,6%

8

672

0,000672

0,81

0,76

5,8%

9

752

0,000752

-0,18

-0,32

81,9%

El Vc se obtuvo reemplazando el dato del tiempo en la función encontrada (𝛼) El Ve es el voltaje experimental de la Tabla 1 La última columna muestra la diferencia porcentual de los valores medios respecto a los calculados  OBTENCION DE SEÑALES PREFIJADAS 4. Comprobar que la señal obtenida en el punto 10 del procedimiento, tenía las características de voltaje requeridas En el experimento se utilizó una onda senoidal de amplitud igual a

1,20𝑉 2

=

0,60𝑉y un nivel DC de: 3,2𝑉 − 0,6 = 2,6𝑉 5. Para la señal obtenida en el punto 10 del procedimiento, demostrar que no podía tenerse una representación más grande de un periodo Practica 1//Instrumentación

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de la señal considerando que los factores de escala vertical van de una secuencia 1-2-5 y que los factores de escala horizontal van de una escala 1-2.5-5 Los factores de escala utilizados en el experimento fueron de 1V/div y 50microsegundos/div. Al tener la pantalla 10 divisiones horizontales:

50

𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠 × 10𝑑𝑖𝑣 = 500 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑖𝑣

La señal usada de periodo igual a 370,8 microsegundos entra en ese rango de forma adecuada. Al tener la pantalla 8 divisiones verticales:

1

𝑉 × 8𝑑𝑖𝑣 = 8𝑉 𝑑𝑖𝑣

La señal usada de Vpp igual a 2,92 V entra en ese rango de forma adecuada. 6. Repetir el punto anterior para la señal del punto 11 del procedimiento En el experimento se utilizó una onda cuadrada que oscilaba entre -1,4V y +3,8V y con una frecuencia de 1,202 KHz. Los factores de escala utilizados en el experimento fueron de 2V/div y 50microsegundos/div Al tener la pantalla 10 divisiones horizontales:

50

Practica 1//Instrumentación

𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠 × 10𝑑𝑖𝑣 = 500𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑖𝑣

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La señal usada de periodo igual a 370,8 microsegundos entra en ese rango de forma adecuada. Al tener la pantalla 8 divisiones verticales: 𝑉

1𝑑𝑖𝑣 × 8𝑑𝑖𝑣 = 8𝑉 La señal usada de Vpp igual a 5,20V entra en ese rango de forma adecuada. A. Cuestionario

1. Si se varia el nivel DC de una señal senoidal, ¿Variara su amplitud? Explicar. En el caso de una señal sinodal no, dado que la variación de nivel DC solo produce un corrimiento, en el que no se ha deformado la señal por lo que la amplitud permanecerá constante. 2. En el osciloscopio ¿Cuál es la diferencia fundamental entre la señal de entrada y la señal de disparo? La señal de entrada puede ser cualquier función, como cuadrada, diente de sierra, etc. Mientras la señal de disparo es necesariamente una función diente de sierra. 3. ¿Qué se puede concluir si, variando el nivel de disparo, no hay variación notable en el trazo de una señal en el osciloscopio? Se puede concluir que la señal presente es de amplitud constante y no varía en el tiempo. 4. ¿Puede medirse un voltaje continuo o constante con el osciloscopio? Si se puede, suponga un electrón que es lanzado por el eje de las placas. Este electrón experimenta una desviación x que es proporcional a la Practica 1//Instrumentación

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diferencia de potencial V1 entre las placas H, un par de placas paralelas del plano XZ (placas V) sometidas a una diferencia de potencial V2 desviaran al has de electrones en la dirección de eje Y una distancia y que es proporcional a V2 . Este es el principio del osciloscopio como instrumento de medida de voltajes constantes.

PANTALLA

HAZ DE ELECTRONES

Y X

PLACAS V

CAÑON DE ELECTRONES PLACAS H

5. En el osciloscopio ¿Qué es la velocidad de muestreo y cuáles son sus unidades? La velocidad de muestreo es la frecuencia con que el convertidor A/D (analógico a digital) mide los niveles de una señal, las muestras son, a grandes rasgos análogas a una serie de instantáneas. Si el convertidor toma diez muestras de la señal cada segundo, tendría una velocidad de muestreo de 10 Hz. X.

Conclusiones Después de haber realizado la práctica y los cálculos se llega a los siguientes conclusiones y observaciones. Conocimos todos los aparatos que serán utilizados para la práctica del laboratorio de física III.

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Se pudo notar que el material de laboratorio no se encuentra en las mejores condiciones pero este imponderable no afectará a la correcta utilización de estos en las prácticas a seguir. XI.

Bibliografía Enciclopedia temática TUTOR ediciones SAFLO. Internet (www.inge nieros.com). Enciclopedia LEXUS. Fisica Experimental 10ma Edicion.

XII.

Anexos

Generadores de Ondas o Funciones.

Osciloscopio digital

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