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Botin Shoes Shoes Party Gris Party ¿Qué es un osciloscopio?

    Cuando se mide una cantidad eléctrica o una cantidad que se convierte a una forma eléctrica, el instrumento de medición debe mostrar en alguna forma el resultado medido. Dos de los mecanismos más comunes se encuentran en los medidores análogos y en los oscilógrafos. Los medidores análogos utilizan una aguja que se mueve a lo largo de una escala para indicar la cantidad medida.

    El oscilógrafo y el registrador x-y emplean un mecanismo con una pluma el cual se mueve a lo largo de uno de los ejes, mientras que el papel o el mecanismo con una la pluma se mueven a lo largo del otro eje. Sin embargo, estos dos métodos están limitados por la inercia mecánica cuando se trata de medir señales de alta frecuencia. La masa de los componentes empleados evita que cambien rápidamente de dirección en respuesta a los cambios de la señal aplicada. Como conclusión, los movimientos de los medidores anteriores sólo pueden seguir variaciones instantáneas hasta unos pocos ciclos por segundo (Hz). De la misma forma, los oscilógrafos de alta velocidad están limitados para señales por debajo de 500 Hz. Sin embargo, muchas señales de interés en las aplicaciones eléctricas tienen frecuencias muy por encima de estos límites y se deben encontrar otros mecanismos para medirlas o examinarlas.

    El mecanismo de despliegue disponible está en el osciloscopio de rayos catódicos (CRO). Debido a este mecanismo único de despliegue, los instrumentos CRO son capaces de seguir frecuencias de hasta 500.000.000 Hz (500 MHz). Frecuencias aún mayores se han mostrado con el osciloscopio de muestreo, que es una variación del osciloscopio básico.

    El dispositivo que permite observar tales variaciones de alta velocidad es el tubo de rayos catódicos (muy similar al tubo de rayos catódicos de una televisión). El tubo genera un haz delgado de electrones (el rayo catódico) dentro de él. Este haz se dirige de tal forma que golpea una pantalla fluorescente que cubre uno de los extremos del tubo. Mientras el haz golpea la pantalla, se emite un punto visible de luz. A media que el haz se mueve a través de la pantalla, "pinta" un trazo de su camino, tal y como se puede ver en la Gotta Babucha Negra Plateado Gotta Plateado Gotta Gotta Babucha Negra 774gnrwqB. Puesto que el haz está conformado por electrones que son partículas cargadas eléctricamente, se puede deflectar rápida y seguramente por medio de campos eléctricos y magnéticos colocados en su camino. Además, los electrones son muy livianos y no tienen problemas de inercia y pueden responder casi instantáneamente a las rápidas variaciones de las señales de frecuencias muy altas. Esta capacidad permite al tubo de rayos catódicos desplegar virtualmente cualquier tipo de señal en la pantalla del osciloscopio. Los campos, que causan las deflexiones del haz, se crean a lo largo de su camino por medio de las Shoes Shoes Party Party Gris Botin placas deflectoras. Las intensidades de los campos están determinadas por los voltajes aplicados a las placas y de esta forma la cantidad de deflexión es directamente proporcional al voltaje de la señal aplicada a ellas. Concluimos además que el osciloscopio realmente es un voltímetro con un mecanismo de una velocidad súper alta para mostrar lecturas.

    Elementos adicionales extienden las capacidades del tubo de rayos catódicos de tal forma que la imagen en su pantalla no sea solamente la muestra de un voltaje. Dependiendo del modo de operación utilizado, el patrón mostrado en la pantalla también puede ser una gráfica de la variación de un voltaje con el tiempo o la gráfica de la variación de una señal con respecto a otra. Además, voltaje no es la única cantidad que se puede medir. Interpretando apropiadamente las características de la imagen, podemos emplear el osciloscopio para indicar corriente, tiempo, frecuencia y diferencia de fase. Finalmente, utilizando el osciloscopio para registrar la salida de varios trasductores, podemos medir también una gran variedad de cantidades no eléctricas.


    Aún con esta breve introducción, podemos ver fácilmente el amplio rango de mediciones que son posibles con el osciloscopio. En efecto, el osciloscopio es probablemente el instrumento más versátil y útil inventado para el trabajo de las mediciones eléctricas.
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    Así pues concluimos diciendo que el osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo.

¿Qué podemos hacer con un osciloscopio?.

Básicamente esto:

    Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que existen y lo utilizan desde técnicos de reparación de televisores a 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.

Party Botin Shoes Shoes Gris Party ¿Qué tipos de osciloscopios existen?

    Los equipos electrónicos se dividen en dos tipos: Analógicos y Party Party Gris Shoes Shoes Botin Digitales. Los primeros trabajan con variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas. Por ejemplo un tocadiscos es un equipo analógico y un Compact Disc es un equipo digital.

    Los Osciloscopios también pueden ser analógicos ó digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste, los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla.

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    Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los analógicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensión que se producen aleatoriamente).

¿Qué controles posee un osciloscopio típico?

    A primera vista un osciloscopio se parece a una pequeña televisión portátil, salvo una rejilla que ocupa la pantalla y el mayor número de controles que posee.
En la figura 1 se representan estos controles distribuidos en cinco secciones:
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Figura 1
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** Vertical. ** Horizontal. ** Disparo. ** Control de la visualización ** Conectores.

¿Como funciona un osciloscopio?

    Para entender el funcionamiento de los controles que posee un osciloscopio es necesario detenerse un poco en los procesos internos llevados a cabo por este aparato. Por tanto nos detendremos primero en los subsistemas internos que componen el osciloscopio, fijándonos en el osciloscopio analógico que es más sencillo.

Subsistemas del osciloscopio analógico


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Figura 2

Tubo de rayos catódicos (CRT)
    El corazón del osciloscopio es el tubo de rayos de catódicos. El tubo en si es una vasija de vidrio sellada con un cañón electrónico y un sistema de deflexión montados dentro de uno de los extremos y una pantalla fluorescente en el otro. El aire se la extrae al tubo, dejandolo en alto vacío. Se requiere este alto vacío porque el fino haz de electrones producido dentro del tubo esparciría por la colisión con moléculas del gas que encuentre en su camino.


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Botin Party Shoes Gris Shoes Party Figura 3
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    Las funciones del cañón electrónico es producir el haz de electrones. El cañón consiste de un cátodo termoiónico (un cátodo hecho de un material que emite electrones cuando se calienta), varios electrodos aceleradores y controles para foco e intensidad. Cuando el cátodo se calienta a una temperatura alta, empieza a emitir electrones. Algunos de estos electrones pasan a través de un pequeño hueco en la rejilla de control de intensidad que rodea el cátodo. Si se aplica un voltaje negativo a esta rejilla, solamente pueden pasar a través del hueco un número limitado de electrones. Este número limitado de electrones se puede controlar variando la magnitud del voltaje. La intensidad del punto luminoso donde el haz golpea la pantalla depende del número de electrones en el haz.

    Los electrones emitidos se comprimen por medio de los ánodos aceleradores y del foco del cañón para formar un haz apretado. Para lograr esta compresión se utiliza un esquema de enfoque electrostático en el osciloscopio CRT. El mismo campo electrostático también dirige los electrones a lo largo del eje del haz y los acelera hacia la pantalla fluorescente. Después de dejar el cañón electrónico, el haz enfocado y acelerado pasa a través de dos conjuntos de placas deflectoras. Si no hay una diferencia de voltaje entre las placas, el haz continúa derecho y golpea la pantalla en su centro. Si existe una diferencia de voltaje entre uno o los dos conjuntos de placas, el haz se desvía de su camino recto. La cantidad de desviación se determina por medio de las magnitudes de las diferencias de potencial. En los osciloscopios típicos se debe aplicar una diferencia de potencial entre 20 y 50 voltios rms para desviar el punto un centímetro.

Shoes Party Botin Shoes Party Gris     Los dos conjuntos de placas deflectoras se colocan perpendicularmente uno del otro de tal forma que pueden controlar independientemente el haz tanto en la dirección horizontal como vertical.

    La pantalla fluorescente del CRT está cubierta con fósforo. En el punto donde el haz de electrones golpea la pantalla, el fósforo emite una luz visible. El fósforo continúa emitiendo luz por un corto período de tiempo después que el haz ha cesado de golpearlo. Entonces, si el haz de electrones se mueve repetidamente a través de la pantalla a lo largo del mismo camino y si la acción se repite rápidamente la imagen "pintada" en la pantalla aparecerá como una línea sólida. Cuando el haz de electrones golpea la pantalla se genera calor y luz. El 90 por ciento de la energia del haz electrónico se convierte en calor y el 10 por ciento en luz visible. Por consiguiente, se debe tener cuidado y evitar que el haz queme y produzca huecos en la capa de fósforo. Esto se logra manteniendo la intensidad del haz en una valor pequeño, especialmente cuando el punto es estacionario. El enrejado o malla es el conjunto de líneas verticales y horizontales que se encuentran dibujadas permanentemente sobre la pantalla del CRT. Esta malla sirve como una escala para la medición de las cantidades mostradas por el CRT.

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Los amplificadores del osciloscopio
    Los voltajes aplicados a las entradas de un osciloscopio a menudo son tan pequeños que nos son capaces de provocar una deflexión apreciable en el haz de electrones si se aplicaran directamente a las placas deflectoras del CRT. Por tanto, los voltajes de entrada se introducen primero en amplificadores que incrementan su magnitud.

Figura 4

    Por ejemplo, si el voltaje de la señal vertical del osciloscopio es Vv y el amplificador cambia este valor en un factor K, el voltaje aplicado a las placas deflectoras es KVv. La cantidad de amplificación que cada amplificador suministra se selecciona por medio de controles de sensibilidad (V/div) del osciloscopio.

    La mayoría de los amplificadores de los osciloscopios de laboratorio son amplificadores directamente acoplados. El término directamente acoplado se refiere a un amplificador que es capaz de amplificar tanto señales de corriente continua como de corriente alterna. Sin embargo, existe un límite máximo de frecuencia por encima del cual un amplificador directamente acoplado es inefectivo.

    Hay dos tipos de entradas a través de las cuales una señal se puede conectar a un osciloscopio. Son la entrada simple y la entrada diferencial. Sus nombres derivan del tipo de amplificador al cual están conectadas. Las entradas simples tienen únicamente un terminal de entrada además del terminal de tierra para cada canal amplificador. La mayoría de los osciloscopios básicos tienen este tipo de entrada. Con este tipo de entrada solo se pueden medir voltajes con respecto a tierra.


Figura 5

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    La entrada diferencial tiene dos terminales además del terminal de tierra para cada canal amplificador. Con una entrada diferencial, se puede medir el voltaje entre dos puntos no aterrizados de un circuito. Simplemente se conecta cada punto a uno de los dos terminales de la entrada diferencial y el amplificador electrónicamente sustrae los niveles de voltaje aplicados a los dos terminales y despliega la diferencia en la pantalla. Además, interferencias indeseadas y ruido en la señal se reducen con el uso del amplificador diferencial. Sin embargo, un amplificador diferencial es más complejo que un amplificador simple y por tanto los osciloscopios equipados con entradas diferenciales son más costosos. Una vez que la señal se conecta al osciloscopio a través de sus entradas, se puede escoger si se alimenta una parte de la señal o toda ella a las placas del CRT. Por ejemplo, la señal puede contener tanto componentes de corriente continua como de corriente alterna y algunas veces solamente los componentes de corriente alterna son de interés y otras veces se necesita desplegar toda la señal. Los controles de muchos osciloscopios permiten escoger qué parte de los componentes de la señal se aplicarán al circuito amplificador.

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Circuito de la base de tiempo
    La aplicación más común de un osciloscopio consiste en observar la variación de una señal con respecto al tiempo. Para lograr esto, se debe aplicar a las placas horizontales del osciloscopio un voltaje que haga la posición horizontal del haz proporcional al tiempo. Además, este voltaje se debe aplicar repetidamente de tal forma que el haz pueda trazar el mismo camino varias veces de tal forma que el punto móvil aparezca como una línea sólida. Finalmente, este voltaje se debe sincronizar con la señal que se observa de tal forma que el mismo camino se repita siempre y resulte una imagen estable en la pantalla. El circuito de la base de tiempo del osciloscopio tiene el trabajo de producir tal señal de voltaje sincronizada y repetida.

 

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