Hoy trabajaremos en el reconocimiento de los equipos de laboratorio usados para la generación y medición de señales alternas.
Puede que esto te ayude amigo lector a adquirir habilidades para la manipulación e interpretación de los elementos de instrumentación y de laboratorio para la generación y medición de señales variables en el tiempo.
Pero antes, debemos tener claro algunos conceptos que usaremos bastante:
• Periodo: se define como el tiempo en el cual la onda tarda en completar un ciclo y suele relacionarse con la letra T, se mide usualmente en segundos , también se pueden utilizar unidades más pequeñas como mili-segundos (ms) o micro-segundos (µs)
• Frecuencia: suele relacionarse con la letra F, es un parámetro estrechamente asociado con el periodo ya que determina la cantidad de ciclos que se completan en una unidad de tiempo (la unidad de tiempo es el segundo)
• Valor Máximo: se denomina habitualmente Valor Pico o amplitud de la onda con respecto a su centro.
• Valor Mínimo: al igual que el valor máximo en su definición, suele suceder que en ocasiones ambos valores son diferentes y se los denomina respectivamente valor pico positivo (valor Máximo) y valor pico negativo (valor mínimo)
• Offset: es la diferencia entre el valor 0 DC y cualquier otro valor DC, la diferencia de estos valores es la cantidad de Offset DC
• Amplitud Pico a Pico: La diferencia entre ambos valores pico se denomina Valor Pico a Pico (Vpp).
• Valor Eficaz o RMS: es el valor equivalente al de una señal continua constante capaz de desarrollar la misma potencia que la señal periódica
• Desfase: cuando se compara una señal con una referencia (por ejemplo otra señal), es posible observar un corrimiento horizontal; se denomina ángulo de desfase o simplemente desfase al valor de este corrimiento medido en grados sexagesimales.
Ahora, vamos a trabajar con estos conceptos en la practica, usando 2 herramientas que encontramos en el laboratorio , un Osciloscopio y un Generador de Señales.
Vamos a explorar el uso de estos dispositivos con varias actividades:
1. Genere una señal sinusoidal con las siguientes características:
● Amplitud pico a pico 10Vpp
● Frecuencia 1KHz
● Offset 0V
¿Cuáles serían los valores máximo, mínimo y el periodo de esta señal?
Pasos a seguir:
● Debemos alistar el generador de señales, el osciloscopio digital y las sondas que nos van a permitir interconectar los dispositivos
● La sondas deben conectarse entre si por el extremo a través de los caimanes o pinzas, diferenciados por color (rojo y negro) luego el otro extremo va desde una salida del Generador de Señales (Output 1) y el otro extremo al osciloscopio (Channel 1)
● Encendemos ambos dispositivos, para ellos nos debemos asegurar que estén conectados a las tomas de corriente , y presionar el botón de encendido para cada caso. Debemos luego presionar los botones Output 1 en el Generador y CH1 en el osciloscopio para empezar a visualizar la señal
● En el generador de señales para cambiar el valor Voltaje Pico a Pico debemos oprimir el botón que se encuentra debajo de "Ampl" , luego introducimos el valor con el teclado de números en la parte derecha (10), luego especificamos la unidad de medida, presionando nuevamente el botón debajo de la opción requerida (Vpp)
● Para ajustar el valor de la frecuencia debemos dirigirnos hacia la opción "Freq" debemos oprimir el botón que se encuentra debajo. Introducimos el valor con el teclado de números en la parte derecha (1), luego especificamos la unidad de medida, presionando nuevamente el botón debajo de la opción requerida (KHz)
● Finalmente para cambiar el valor Offset debemos oprimir el botón que se encuentra debajo de "Offset" Introducimos el valor con el teclado de números en la parte derecha (0), luego especificamos la unidad de medida, presionando nuevamente el botón debajo de la opción requerida (Vdc)
● En esta señal sinusoidal el valor Máximo es 5V y el Mínimo son -5V , esto se interpreta fácilmente ya que el Osciloscopio cuanta con una gráfica a escala de 2 V y nos permite a simple vista, contando cada recuadro de la malla , identificar los valores de la señal.
¿Cuál es el periodo de la señal?
● El Periodo definido como la unidad de tiempo sobre la frecuencia, en esta medición lo podemos identificar como: 200uS/1Khz , la unidad de tiempo que se relaciona se indica en la parte inferior derecha del monitor del Osciloscopio y puede ajustarse a conveniencia con la perilla ubicada en la sección "Horizontal" debajo de la opción "Level"
2. ¿Cuáles es el valor más pequeño que se puede obtener con el generador de señales?, en esta condición ¿Cuál es el valor máximo que entrega el generador?
● Para la señal sinusoidal el valor más pequeño V es de -10 el máximo es 10 V
3. ¿Cuáles es el valor más grande que se puede obtener con el generador de señales?, en esta condición ¿Cuál es el valor mínimo que entrega el generador?
● El valor más grande es 20 V más pequeño 4mV
4. ¿Cuál es la mínima Amplitud pico a pico que entrega el generador? ¿Cuál es la máxima?
Pasos a seguir:
● En el generador de señales para cambiar estos valores debemos oprimir el botón que se encuentra debajo de cada opción (HiLev , LoLev), luego introducimos un valor con el teclado de números en la parte derecha (puede utilizarse 1000), luego especificamos la unidad de medida, presionando nuevamente el botón debajo de la opción requerida que corresponda.
● Esto nos mostrara en la ventana del Generador de Señales un aviso de los valores máximos y mínimos para cada item.
● Resultado: 4 mVpp , 20 Vpp
5. Conecte una sonda al osciloscopio y ésta a una de las salidas del generador de señal, y configure distintas señales, confirme los datos de periodo y amplitud en el osciloscopio.
● No 2: 6vpp 1khz
Dibuje las señales obtenidas, señalando las propiedades sobre el dibujo de la señal. En el dibujo muestre claramente los cuadros del osciloscopio y la escala en la que realizó la medición en el eje vertical (Voltaje) y en el eje horizontal (Tiempo).
a. Señal sinusoidal de 10Khz, con valor mínimo de -4V y valor máximo de 4V.
Pasos a seguir:
• En el generador de señales presionamos el botón Sine el cual quedara iluminado en verde, esto nos garantiza generar una señal de este tipo
• Luego ajustamos los demás valores tal como se indico en el primer numeral
• Finalmente verificamos el osciloscopio que este recibiendo y mostrando la señal especificada.
b. Señal cuadrada de 1Khz, con valor mínimo de 0V y valor máximo de 10V.
Pasos a seguir:
• En el generador de señales presionamos el botón Square el cual quedara iluminado en verde, esto nos garantiza generar una señal de este tipo
• Luego ajustamos los demás valores tal como se indico en el primer numeral
• Finalmente verificamos el osciloscopio que este recibiendo y mostrando la señal especificada.
c. Señal triangular de 100hz, con valor mínimo de -2V y máximo de 4V.
Pasos a seguir:
• En el generador de señales presionamos el botón Ramp el cual quedara iluminado en verde, esto nos garantiza generar una señal de este tipo
• Luego ajustamos los demás valores tal como se indico en el primer numeral
• Finalmente verificamos el osciloscopio que este recibiendo y mostrando la señal especificada.
d. Señal cuadrada de 5Mhz, con valor mínimo de 0V y valor máximo de 5V. 3mhz
Pasos a seguir:
• En el generador de señales presionamos el botón Square el cual quedara iluminado en verde, esto nos garantiza generar una señal de este tipo
• Luego ajustamos los demás valores tal como se indico en el primer numeral
• Finalmente verificamos el osciloscopio que este recibiendo y mostrando la señal especificada.
6. ¿Cómo se puede conocer el nivel DC (Offset) de una señal alterna con el osciloscopio?
Pasos a seguir:
• Generamos una señal con el Generador de Señales, en este caso sinusoidal, y ajustamos los valores como se ha indicado en pasos previos.
• Sabemos que el Offset, cuando su valor por defecto es 0, en la primera imagen vemos la señal emitida y esta se encuentra alineada con respecto al centro del monitor del osciloscopio, corroborando esta afirmación de que el Offset es 0
• Luego modificamos el valor del Offset, con la opción correspondiente y le damos un valor de 5 Vdc, vemos el resultado de este cambio en la segunda imagen. Como el offset es positivo evidenciamos que la señal se desplaza 5 unidades hacia arriba.
• Recordemos que el osciloscopio tiene la escala de 2 V por cada unidad de cuadricula, de esta manera podemos conocer el nivel Dc Offset solamente con el visualizar la señal en el Osciloscopio, ya que se encuentra a 5 unidades de diferencia del Nivel 0
