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PRÁCTICA VIRTUAL I. OSCILOSCOPIO VIRTUALEsta práctica consta de dos partes:1º Características y Funcionamiento del osciloscopio2º Estudio de composición de señales armónicas simples:2.1. En la misma dirección y frecuencia ligeramente diferente2.2. En direcciones perpendiculares.1. CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONAMIENTO DEL OSCILOSCOPIOObjetivos.El principal objetivo de esta práctica es aprender a utilizar el osciloscopioanalógico para visualizar y medir señales periódicas en el tiempo.Material.Ordenador. Navegador de InternetTablet o móvil. Navegador de InternetProcedimiento experimental realizado en la sala de ordenadores omediante Tablet .Conéctese a los terminales de la sala de Ordenadores en Rabanales. Tambiénpuede trabajar con portátil, Tablet o móvil. En la conexión del terminal ejecute uno de los navegadores instalados y vaya ala dirección web: http://www.uco.es/oscivirtual/ Escoja el osciloscopio analógico (primer icono en la barra de acceso de laizquierda) para realizar la simulación.

Pulsando el segundo icono de la barra de la izquierda, visualice el esquema dela conexión: consta de un osciloscopio analógico y dos generadores defunciones. Una vez entendido el esquema de conexión, cierre la ventana. En la barra de la derecha pulsar los dos iconos superiores: Ayuda delPrograma y Tutorial del Osciloscopio, leer este último detenidamente. 1.1.Tipo de señal, Periodo, Frecuencia y Amplitud Encienda uno de los generadores de funciones (por ejemplo, el generador de laizquierda que está conectado al CANAL A del osciloscopio) pulsando el botónON/OFF: -Seleccione el tipo de señal (triangular, cuadrada o sinusoidal) quequiere generar. Por ejemplo, empiece estudiando la señal sinusoidal.-Elija la frecuencia de la señal que va a generar. Para ello haga usode los selectores de banda de frecuencia (botones superiores) y larueda de ajuste fino de frecuencia situada a la izquierda. Por ejemplo,seleccione 100 Hz ó 200 Hz ó 300 Hz. (¡OJO!: que el valor seasuperior o igual a 50 Hz ya que el osciloscopio no detecta señales demenor frecuencia).-Elija la amplitud de la señal que va a generar. Para ello gire elcontrol de amplitud. Por ejemplo, seleccione el valor de 2 V.-Elija como desfase de la señal el valor 0.-Elija como offset de la señal el valor 0. Encienda ahora el osciloscopio (analógico): -Seleccione el canal que quiere visualizar: en este caso el CANAL Aya que es donde está conectado el generador de la izquierda.-Escoja el modo DC o AC.

-Ajuste adecuadamente la base de tiempos (escala X): hastaobservar una imagen de la señal en la pantalla en la que sea visiblesuno o dos períodos de la misma.-Ajuste adecuadamente la escala de amplitud (escala Y): hastaobservar una imagen de la señal lo más grande posible sin que sesalga de la cuadrícula. Realice las siguientes medidas y comprobaciones: 1. Amplitud de la señal. Para ello puede valerse (si es necesario) de derecha/izquierda y arriba/abajo la imagen en la pantalla.Compruebe de esta forma el valor exacto de la amplitud de la señalque está proporcionando el generador de funciones. Recordar que laamplitud de la señal es igual al valor máximo a mínimo divido pordos, o lo que es lo mismo desde la base de tiempos al valor máximode la señal.Figura 1Frecuencia de la señal. Para ello puede valerse (si es necesario) de derecha/izquierda y arriba/abajo la imagen en la pantalla.El valor de la frecuencia se calcula como la inversa del periodo. Elperiodo es el tiempo que tarda en dar una oscilación completa

Figura 2Compruebe de esta forma el valor exacto de la frecuencia de la señalque está proporcionando el generador de funciones.1.2. Selector AC-GND-DC en un osciloscopioTeoríaEl selector AC–GND–DC que tienen los osciloscopios es muy importante, puespermite visualizar la señal que se mide según la necesidad del usuario Hay unselector de este tipo para cada canal y tiene tres posiciones: AC – GND – DC.La mayoría de las señales (formas de onda) a medir (visualizar) tienen tanto uncomponente en “corriente continua” (CD), como un componente en “corrientealterna” (AC). En algunas ocasiones sólo se desea ver la componente AC enotras no.Selector en la posición AC: Esta posición permite ver sólo la componente decorriente alterna de la señal que se mide, eliminado la componente DC, si latuviera. Para lograrlo hay en serie con el terminal de entrada de cada canal delosciloscopio un “condensador (capacitor)” de gran valor, bloqueando la

componente DC. (Acordarse que un capacitor no permite el paso de la corrientedirecta). Esta posición permite ver, por ejemplo, el rizado de una “fuente detensión” , eliminando la componente DC que ésta tiene a la salida.El inconveniente que existe con este tipo de medición es que cuando se hace abajas frecuencias, deforma la forma de onda de la señal medida, debido a lacarga y descarga del capacitor de bloqueo (el condensador de gran valormencionado anteriormente)Selector en la posición GND: Esta posición desconecta las entradas delosciloscopio. La pantalla del ORC presenta una línea horizontal que establece elnivel de cero (0) voltios. Esta opción es útil cuando se desea establecer el nivelde cero voltios, en la pantalla a conveniencia, con ayuda de la perilla de ajustevertical del trazo.Por ejemplo en vez de tener el trazo en el centro de la pantalla (como seacostumbra), se puede correr para arriba o para abajo según se desee.Selector en la posición DC: En esta posición la señal que se desea medir sepresenta exactamente como es. (Una combinación de AC y DC). Hay que tenercuidado y tomar en cuenta que la componente DC de la señal (que se elimina enla medición AC), puede tener un valor grande y cause que la señal en la pantallano se pueda ver. Para resolver el problema se establece la escala de mediciónvertical de forma adecuada.Experimental1. Observe qué ocurre si pulsa el modo GD del canal.2. Observe qué ocurre al cambiar la frecuencia y amplitud de laseñal proporcionada por el generador: detectará que hay quereajustar los mandos del osciloscopio (base de tiempos yamplitud) para volver a visualizar la señal.

3. Observe qué ocurre al introducir un DC offset en la señal delgenerador: en el modo AC del canal no debe ocurrir nada, en elmodo DC del canal sí deberá observar un desplazamiento verticalde la señal. Mida dicho desplazamiento.4. Seleccione una señal cuadrada (triangular) en el generador defunciones: visualizará así una curva cuadrada (triangular) en elosciloscopio.1.3.Estudio de Desfase Encienda el generador de funciones de la derecha conectado alCANAL B (los dos generadores están ahora encendidos): a. Seleccione como tipo de señal la señal sinusoidal.b. Ajuste la frecuencia de la señal a un valor múltiplo entero (doble,triple,.) del elegido para el generador de la izquierda.c. Elija como amplitud de la señal un valor igual al del caso anterior.d. Como desfase de la señal vuelva a elegir el valor 0, de momento.e. El valor del offset de la señal el valor 0. En el osciloscopio: *Seleccione el CANAL B.-Escoja el modo DC o AC.-Ajuste el trigger con: Slop -Ajuste la base de tiempos para observar adecuadamente la señal enla pantalla.-Ajuste la escala de amplitud para observar adecuadamente la señalen la pantalla.

-Mida la amplitud y frecuencia de esta señal en el osciloscopio.*Seleccione el modo DUAL: veremos las señales captadas por los doscanales de manera simultánea en la pantalla.Ambas señales permanecerán fijas en la pantalla ya que sus frecuencias sonmúltiplo la una de la otra y el disparo está sincronizado con ambas.Determinemos el desfase entre ambas señales: Fase-La fase se puede explicar mucho mejor si consideramos la señalsenoidal. La señal senoidal se puede extraer de la circulación de unpunto sobre un círculo de 360º. Un ciclo de la señal senoidal abarcalos 360º.Figura 3Cuando se comparan dos señales senoidales de la misma frecuenciapuede ocurrir que ambas no estén en fase, o sea, que no coincidanen el tiempo los pasos por puntos equivalentes de ambas señales. Eneste caso se dice que ambas señales están desfasadas, pudiéndosemedir el desfase con una simple regla de tres:T --------- 360ºt ---------- x

-Siendo t el tiempo de retraso entre una señal y otra.(a)(b)(c)Figura 4 Figura 4(a) Ahora mismo se encuentran en fase. Para que no loestén, introducimos a la señal generada por el generador de laderecha por ejemplo, un desfase arbitrario (90º). La Figura (b)muestra un desfase de 180 y la (c) 270. Mediante el osciloscopio, haciendo uso de los botones paramover la imagen hacia derecha/izquierda y arriba/abajo, podemosmedir el desfase entre ambas señales.

2. DETERMINANCION DE LA SUMA DE SEÑALES SENOIDALES MEDIANTEEL OSCILOSCOPIO VIRTUAL: APLICACIÓN AL ESTUDIO DE M.A.S.; Y DESUPERPOSICIÓN DE M.A.S. MEDIANTE EL OSCILOSCOPIO VIRTUALObjetivoComprobar los resultados de la superposición de dos funcionessenoidales de la misma dirección con la misma frecuencia y con lasfigurasdeLissajaus:observando la superposición de dos funciones senoidales de direccionesperpendiculares.Material:*Osciloscopio Virtual*Dos Generadores de Funciones Virtuales“Representación complejaFundamento físico: Consulte el temade funciones armónicas en física”1) Suma de m.a.s. en la misma dirección y con la misma frecuencia.Se obtiene una señal con la misma frecuencia a los sumandos y cuyaamplitud es igual a la suma de ambas.2) Por otra parte, la superposición de dos señales con la misma dirección yamplitud “a” y frecuencias 1 y 2 muy parecidas, de ecuaciones:V1 a sen ( 1 t)yV2 a sen ( 2 t)se rige por la siguiente ecuación del movimiento:V V1 V2 a cos (( 1 2)/2) tsiendo A la amplitud del sistema que está modulada y cuyo valor es:A 2 a cos (( 1 - 2)/2) t

esta amplitud modulada nos permite calcular los valores de ambasfrecuencias. (Figura 5)Al mismo tiempo, en la curva correspondiente a la envolvente, el vientre(máximo) corresponde a la suma de las amplitudes y el nodo (mínimo) a ladiferencia de las mismas, haciéndose cero cuando ambas amplitudes soniguales.Proceso OperativoEscoja el osciloscopio analógico (primer icono en la barra deacceso de la izquierda) para realizar la simulación.2.1 Superposición de dos movimientos armónicos simples en lamisma dirección.2.1.1. De la misma frecuenciaEncienda el generador de funciones de la derecha conectado al CANALB Seleccione como tipo de señal la señal sinusoidal. Introduzca los siguientes valores: Canal A: 100 Hz y 5 VoltiosCanal B: 100 Hz y a) 5 V y 7 V En el osciloscopio: -Ajuste la base de tiempos para observar adecuadamente la señal enla pantalla.