Instrumentación de corriente alterna

Objetivos

• Aprender y conocer el manejo de los diferentes controles que posee el osciloscopio.

• Aprender o realizar la medida de los parámetros electrónicos que puede brindar un osciloscopio.

Materiales y equipos

Marco teórico

OSCILOSCOPIO

El osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que puede variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Permite visualizar fenómenos transitorios así como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos. Por ejemplo en el caso de los televisores, las formas de las ondas encontradas de los distintos puntos de los circuitos están bien definidas, y mediante su análisis podemos diagnosticar con facilidad cuáles son los problemas del funcionamiento.

Son uno de los instrumentos más versátiles que existen y los utilizan desde técnicos de reparación de televisores hasta médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc.

Presenta los valores de las señales eléctricas 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 así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se pueden ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir.

El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensión de entrada (en Voltios, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato).

Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de esta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia.

La pantalla de un osciloscopio

La pantalla del tubo de rayos catódicos está recubierta internamente con una sustancia fosforosa que destella visiblemente cuando incide sobre ella un haz de electrones.

Se denomina luminiscencia a una propiedad radiactiva de los sólidos. La sustancia brilla cuando se ilumina con luz de longitud de onda apropiada o se excita por algún otro medio como el choque con un haz de electrones.

Cuando se lleva un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción, deja un hueco en la banda de valencia. En una red perfectamente pura y regular, el electrón regresa a la banda de valencia.

Si la red tiene impurezas que introduzcan niveles de energía en la región prohibida, un electrón que ocupe un nivel de impureza bajo, puede llenar el hueco en la banda de valencia, mientras que el electrón en la banda de conducción puede caer a alguno de los niveles de impureza cercanos a dicha banda. Cuando el electrón pasa de un nivel de impureza cercano a la banda de conducción a un nivel de impureza de baja energía, emite radiación que se denomina luminiscencia.

El electrón situado en la banda de conducción puede caer en una trampa, desde la cual está prohibida una transición al nivel fundamental de impureza. Al cabo de cierto tiempo, el electrón puede regresar a la banda de conducción, después de lo cual pasa de a un nivel de impureza cercano a la banda de conducción y a continuación, al nivel fundamental de impureza.

Debido al tiempo empleado en este proceso, que puede ser de varios segundos, el proceso se llama fosforescencia. Las sustancias que se comportan de esta manera como el sulfuro de cinc se usan en las pantallas de los tubos de rayos catódicos, televisión, etc.

Cuando el haz de electrones choca contra el material de la pantalla, otros electrones son expulsados del fósforo. Estos electrones libres, se denominan electrones secundarios y son recogidos por un recubrimiento de grafito en polvo que se aplica a la superficie interna del tubo. El grafito es conductor de la electricidad y lleva los electrones al terminal positivo de la fuente de alimentación.