Gerador de sinais: alimentação 220V tensão alternada (ac) da rede

FEXI
LEFT
1ºsem 2005-06
“Osciloscópio”
Objectivo: princípio de funcionamento e medidas (Multímetro, gerador de sinais).
Gerador de sinais: alimentação 220V tensão alternada (ac) da rede sinais
com frequência, forma (sinusoidal, triangular simétrica ou assimétrica,
rectangular) e amplitude (potenciómetro) variáveis.
Fontes de tensão ou corrente contínua (dc) ou alterna (ac).
Multímetros: funções A, V, R (eventualmente f, C e T), {A e V (dc e ac)}.
Modo de funcionamento e resistência interna. Protecções. Precisão e exactidão
Osciloscópio:
• TRC c/ alimentação
• 2 canais (CH1 e CH2 ou X e Y): placas de deflexão vertical e de deflexão
horizontal
• base de tempo: 1 par de placas de deflexão horizontal alimentado com tensão
triangular assimétrica
• unidade de sincronização (trigger)
Canais e base de tempo com amplificações variáveis (ganhos) continua ou
discretamente (c/ calibração), com teste de calibração para os canais.
•
•
•
•
Selecção de entrada: AC, DC, GND
Modos: CH1, CH2, ALT, CHOP, ADD
Sincronização interna: CH1, CH2
Modo XY com “Translação” vertical e horizontal da imagem
TRC do “Thomson” (1 par de placas de deflexão vertical c/ alimentação contínua, posição do
ecran) vs TRC do osciloscópio.
Thomson: Observar a variação da intensidade do feixe luminoso c/ o valor de HT aplicada (s/
B nem E adicional); c/ E (inverter e analisar o sentido do desvio) E=Ua / d.
Se se aplicasse Ua =Umax sen (2πft-δ) como seria a observação no ecran do
Thomson e no ecran do osciloscópio? [(2πft-δ) é a fase do sinal, δ é o ângulo de
fase e está associado ao valor de Ua(t=0) ie no instante inicial].
Ligar cabo BNC/BNC (observar o cabo coaxial com terminal banana para ver a
“estrutura” interna) ao gerador de sinais em modo alternado sinusoidal e ao
canal CH2 (ou Y) seleccionando o modo XY. Observar o segmento de recta
vertical e a evolução com a variação da frequência imposta. Efeito da
amplificação do canal: Uplacas=Ugerador-[queda de tensão na R do potenciómetro].
O princípio de funcionamento da base de tempo. Por exemplo: mola a oscilar na
vertical com uma ponta de feltro horizontal na extremidade regista numa
folha de papel a posição (t) da extremidade. O valor da Ecin ou Epot transmitida à
mola determinam a amplitude do movimento e a extensão do segmento de recta
no papel. Folha substituída por um rolo de papel alimentado com velocidade
constante que se pode fixar em diferentes valores o movimento da
extremidade é uma sinusóide. O papel alimentado com x = vt é equivalente à
base de tempo do osciloscópio. A amplificação da base de tempo escolhida
depende das características temporais do sinal a observar.
Introduzir a base de tempo e visualizar a evolução da tensão proveniente do
gerador.
Visualizar outro sinal no canal X proveniente de outro gerador incoerente com o
primeiro (ie as fases destes sinais não estão relacionadas entre si).
Alterar a frequência.
Sincronização: de dois sinais incoerentes (sem mais artifícios) só um deles é
sincronizado! Observação com sincronizações em cada um deles. Comentar.
Sincr. auto, manual ( e exterior). Perda da sincronização auto para um sinal a
que se diminui progressivamente a amplitude manual, voltar à auto.
Observação em modo XY. Interpretar a “retirada” da base de tempo. Figuras de
Lissajous: observações com fx=n fy e fy=n fx. Movimento da figura, observar
para n=1 (ver situações degeneradas).
Ver-se-á que no caso de 2 fontes coerentes a figura fica imóvel!
Partindo do princípio que o fundamental já está percebido
Leitura do valor e erro de uma tensão contínua. Ler num Multímetro e no
osciloscópio.
Leitura e erro de uma tensão alternada Vpp (pico-a pico) e de Vmax. Usar 2
amplificações. Erro na leitura de N períodos e de um período de um sinal
alternado. Como se estima o erro da frequência comparar com o valor do
gerador. Comparar a precisão.
Medir a tensão eficaz∗ (escolher um sinal com f<250 Hz) num multímetro.
Comparar com Vmax lido no osciloscópio. Aumentar 1, 2, 3 ordens de grandeza
o valor da frequência. Comentar.
Montar um circuito com uma resistência e um gerador contínuo. Montagem dos
multímetros [V (paralelo) ou I (série)]. Usar 3 valores de tensão e estimar
graficamente o valor da resistência.
Referência ao OhmímetroMedir resistências com a ponte de Wheatstone.
∗
Tensão eficaz Vef de uma tensão alternada V(t)=Vmax sin(2πft-δ) é o valor da tensão tal que a potência eficaz
produzida [V2ef/R] é igual ao valor médio no tempo da potência gerada por V(t) Vef = Vmax /√2 [r.m.s.; v.q.m.].