ELETRICIDADE BSICA ROTEIRO DA EXPERINCIA 05

OSCILOSCPIO 1 Introduo

O osciloscpio basicamente um dispositivo de visualizao grfico que mostra sinais eltricos no tempo. O osciloscpio pode ser utilizado entre outras funes para :

Determinar diretamente o perodo e a tenso de um sinal; Determinar indiretamente a freqncia de um sinal; Localizar avarias em um circuito; Medir a diferena de fase entre dois sinais peridicos;

Como muitas grandezas fsicas so medidas atravs de um sinal eltrico, o

osciloscpio um instrumento indispensvel em qualquer tipo de laboratrio, e em situaes to diversas como o diagnstico mdico, mecnica de automveis, prospeco mineral, etc. O osciloscpio permite obter os valores instantneos de sinais eltricos rpidos, a medio de tenses e correntes eltricas, e ainda freqncias e diferenas de fase de oscilaes.

Fig. 1 Painel Frontal do Osciloscpio.

O monitor de um osciloscpio, mostrado na Fig. 01, normalmente, um retngulo

de 10cmx8cm, subdividido em quadrculos que permitem a leitura dos sinais visualizados. No modo X-Y os eixos vertical e horizontal representam s tenses,

enquanto que no modo Y-t a direo vertical representa tenses e a direo horizontal representa o tempo. As escalas de tenso e tempo so variveis e controladas pelos seletores de amplificao e base de tempo. 2. Aspectos funcionais dos osciloscpios 2.1 - Circuito de Entrada

Os sinais so aplicados ao osciloscpio atravs das entradas Y e TRIGGER EXT que apresentam uma resistncia interna de entrada de 1 Mohm. Normalmente, os osciloscpios dispem de duas entradas, mas tambm se encontram aparelhos com quatro entradas. Junto de cada entrada Y encontra-se o seletor do tipo de acoplamento ao mdulo de amplificao com o qual se seleciona a escala do monitor. A Fig. 2 apresenta o esquema do circuito de entrada onde se pode ver o seletor de comutao entre os vrios tipos de acoplamento. O comutador permite selecionar o tipo de acoplamento: AC, DC, ou GND. O amplificador de ganho varivel controla a escala de monitorizao dos sinais.

Fig. 2 - Esquema do circuito de entrada.

O acoplamento pode ser :

DC (acoplamento contnuo) O sinal na entrada aplicado diretamente ao

circuito de amplificao. AC (acoplamento filtrado) - S a componente varivel no tempo do sinal

aplicada ao amplificador, a componente contnua filtrada pelo capacitor C. GND - O sinal presente na entrada curto-circuitado com a massa. Esta posio

do comutador usada sempre que se pretende ajustar o nvel de tenso zero, tambm designado por linha de base.

A Fig. 3 apresenta a visualizao de um sinal Vy nos modos AC, DC e GND, respectivamente.

Fig. 3 Sinal Vy nos modos AC, DC e GND (GD).

2.2 - Seleo do modo de entrada

Este comutador (ou conjunto) permite selecionar o modo de amostragem dos vrios canais de entrada do osciloscpio:

CH1 - mostra apenas o canal 1 CH2 - mostra apenas o canal 2 ALT - mostra alternadamente varrimentos completos de cada um dos canais. Para

que a alternncia no seja perceptvel o varrimento deve apresentar um perodo inferior a 1/n da persistncia da retina do olho humano, onde n o nmero de canais amostrados. Para dois canais, por exemplo, um perodo de 50 Hz suficiente

CHOP - a apresentao dos dois canais efetuada num nico varrimento completo do feixe de eltrons por partilha de tempo. A comutao efetua-se a elevada freqncia (100 kHz) de forma a garantir que a distncia entre traos consecutivos seja inferior ao dimetro da mancha luminosa. Deste modo a seqncia de pequenos traos percebida como uma linha contnua. No entanto, se a freqncia de varrimento for superior a 1 kHz, pode observar-se um trao descontnuo.

ADD - os sinais presentes nos canais 1 e 2 so somados e mostrados. 2.3 - Seleo do Modo de Funcionamento a) Modo X-T

Neste modo de funcionamento observamos no monitor os sinais presentes nas entradas CH1 e/ou CH2 em funo do tempo. b) Modo X-Y

Neste modo de funcionamento observamos no monitor o sinal do canal CH1 em funo do sinal do canal CH2. 3 - Medidas com o osciloscpio

Pode-se realizar uma srie de medidas com o osciloscpio. Algumas delas sero exploradas nesta seo.

3.1 - Perodo e Freqncia

Se um sinal se repete no tempo, ele possui uma freqncia f, medida em Hz. Um sinal repetitivo tambm possui outro parmetro, o perodo. O perodo (T) o tempo que um determinado sinal repetitivo demora para completar um ciclo. Assim, freqncia e perodo so recprocos.

Fig. 4 Medio de Perodo

3.2 - Tenso (Diferena de Potencial)

A tenso a diferena de potencial eltrico entre dois pontos de um circuito. Normalmente, um desses pontos pode ser a massa (terra, 0V) do circuito, mas nem sempre. Por exemplo, pode-se medir a tenso de pico a pico de um sinal (Vpp), que a diferena entre o valor mximo e mnimo deste sinal. 3.3 - Diferena de Fase

A diferena de fase entre duas formas de onda senoidais pode ser determinada por uma simples regra de trs.

Fig. 5 Medio de defasagem.

3.4 Realizao Correta de uma Medida

Quando utilizamos o osciloscpio para a medio simultnea de duas grandezas simultneas (dois canais), devemos tomar cuidado com a conexo das referncias (terras) das duas ponteiras. Internamente, o osciloscpio ir conectar as duas referncias(garras pretas). Assim, deve-se sempre tomar o cuidado de se ligar os dois terras no mesmo ponto do circuito. Caso contrrio, o osciloscpio ir conectar internamente dois pontos distintos do circuito. A Fig. 6 apresenta dois exemplos de ligao para exemplificar a ligao errnea e a correta.

Fig. 15 Exemplos de Medio Errnea e Correta com o Osciloscpio. A questo do

terra das ponteiras.

B - PARTE PRTICA Realizar a montagem dos circuitos mostrados na Fig. 16 e medir :

Tenso de pico e pico a pico na carga; Corrente de pico e pico a pico na carga; Defasagem entre tenso e corrente na carga;

Utilizar o gerador de funes Trio, que apresenta dois bornes de sada. Um deles com

resistncia interna de 50ohms e outro com resistncia de 600ohms. Utilizar a sada de 50ohms. Utilize as seguintes freqncias para realizar as medidas :

60 Hz 300 Hz 1 kHz 10 kHz

Utilize uma tenso de alimentao com amplitude de 5 V de pico.

Fig. 16 Circuitos a serem montados

REFERNCIAS [1] STOUT , MELVILLE Curso Bsico de Medidas Eltricas , Vol. 1 e Vol. 2, Editora da USP. [2] ZBAN, P. Instrumentos e Medidas em Eletrnica, Mc Graw Hill do Brasil. [3] Bertulini, O. Princpio de Funcionamento do Osciloscpio, dez. 1996.