Se llama corriente eléctrica al flujo de una carga eléctrica a través de un material conductor, debido al desplazamiento de los electrones dentro de su estructura molecular, lo cual genera al mismo tiempo un campo eléctrico a su alrededor.
1.- TIPOS
Corriente continua(CC). También llamada corriente directa (CD), consiste en un flujo de electricidad que no cambia su sentido en el tiempo, es decir, que se produce en base a una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) cuyos terminales de mayor y menor potencial no son intercambiables. Dicho de otro modo, su sentido de circulación es siempre el mismo.
Corriente alterna (CA). A diferencia de la continua, se trata de una forma de electricidad cuyo sentido de flujo varía cíclicamente, formando ondas senoidales de corriente. Es este el tipo de electricidad es mucho más fácil de transformar que la continua, razón por la cual la reciben los hogares y las empresas. Fue inventada por Nikola Tesla a finales del siglo XIX.
Corriente pulsatoria. Corriente Continua que sufre cambios regulares de magnitud a partir de un valor constante. Los cambios pueden ser en intensidad o en Tensión. Estos cambios o pulsos son siempre en el mismo sentido de la Corriente.
Corriente directa. Se denomina corriente directa a la corriente producida por generadores que mantienen en sus terminales el mismo tipo de electricidad (+), (-) por lo que al conectarlos en un circuito la corriente fluye en un mismo sentido.
2.- Parametros de corriente Alterna
Amplitud. Representa el valor de la tensión a través de un tiempo continuamente variable. Por ello se toma el valor pico, el valor eficaz y el valor medio.
Periodo. T=Período: Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo de C.A. completo. En nuestro ejemplo de una tensión de 230 V 50 Hz su período es de 20 ms = 0,02 s. La relación entre la frecuencia y el período es f=1/T
Valor RMS. La corriente alterna y los voltajes (cuando son alternos) se expresan de forma común por su valor efectivo o RMS (Root Mean Square – Raíz Media Cuadrática). Cuando se dice que en nuestras casas tenemos 120 o 220 voltios, éstos son valores RMS o eficaces.
f=Frecuencia: Número de veces que una corriente alterna cambia de polaridad en 1 segundo. La unidad de medida es el Hertz (Hz). De esta forma si en nuestro hogar tenemos una tensión de 230 V 50 Hz, significa que dicha tensión habrá de cambiar su polaridad 50 veces por segundo.
ω = velocidad angular o pulsación : está relacionada con la frecuencia f a través de la relación: ω = 2· π·f ω se mide en rad/s
Fase: Es la fracción de ciclo transcurrido desde el inicio del mismo, su símbolo es la letra griega φ. Se mide en unidades angulares (radianes o grados).
Valor Instantáneo: El valor instantáneo (en un instante cualquiera) de la onda será: v(t) = Vmax·sen (φ)
El osciloscopio
Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.
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” o “Cilindro de Wehnelt” que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.
Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teoría.
Utilización
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 puede 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.
Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano.
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 ésta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia. (en realidad se mide el periodo de una onda de una señal, y luego se calcula la frecuencia).
Osciloscopio analógico
La tensión a medir se aplica a las placas de desviación vertical oscilante de un tubo de rayos catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable) mientras que a las placas de desviación horizontal se aplica una tensión en diente de sierra (denominada así porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Esta tensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la señal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos.
Limitaciones del osciloscopio analógico
El osciloscopio analógico tiene una serie de limitaciones propias de su funcionamiento:
• Las señales deben ser periódicas. Para ver una traza estable, la señal debe ser periódica ya que es la periodicidad de dicha señal la que refresca la traza en la pantalla. Para solucionar este problema se utilizan señales de sincronismo con la señal de entrada para disparar el barrido horizontal (trigger level) o se utilizan osciloscopios con base de tiempo disparada.
• Las señales muy rápidas reducen el brillo. Cuando se observa parte del período de la señal, el brillo se reduce debido a la baja persistencia fosfórica de la pantalla. Esto se soluciona colocando un potencial post-acelerador en el tubo de rayos catódicos.
• Las señales lentas no forman una traza. Las señales de frecuencias bajas producen un barrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza. Esto se solventa con tubos de alta persistencia. También existían cámaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de osciloscopios. Manteniendo la exposición durante un periodo se obtiene una foto de la traza. Otra forma de solucionar el problema es dando distintas pendientes al diente de sierra del barrido horizontal. Esto permite que tarde más tiempo en barrer toda la pantalla, y por ende pueden visualizarse señales de baja frecuencia pero se verá un punto desplazándose a través de la pantalla debido a que la persistencia fosfórica no es elevada.
• Sólo se pueden ver transitorios si éstos son repetitivos; pero puede utilizarse un osciloscopio con base de tiempo disparada. Este tipo de osciloscopio tiene un modo de funcionamiento denominado “disparo único”. Cuando viene un transitorio el osciloscopio mostrará este y sólo este, dejando de barrer una vez que la señal ya fue impresa en la pantalla.
Osciloscopio digital
En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran medida por los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder transferir las medidas a una computadora personal o pantalla LCD.
En el osciloscopio digital la señal es previamente digitalizada por un conversor analógico digital. Al depender la fiabilidad de la visualización de la calidad de este componente, esta debe ser cuidada al máximo.
Las características y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos son aplicables a los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo anticipado (pre-triggering) para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización del oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. Existen asimismo equipos que combinan etapas analógicas y digitales.
La principal característica de un osciloscopio digital es la frecuencia de muestreo, la misma determinara el ancho de banda máximo que puede medir el instrumento, viene expresada generalmente en MS/s (millones de muestra por segundo).
La mayoría de los osciloscopios digitales en la actualidad están basados en control por FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array), el cual es el elemento controlador del conversor analógico a digital de alta velocidad del aparato y demás circuiteria interna, como memoria, buffers, entre otros.
Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades al usuario imposibles de obtener con circuitería analógica, como los siguientes:
_Medida automática de valores de pico, máximos y mínimos de señal. Verdadero valor eficaz.
_Medida de flancos de la señal y otros intervalos.
_Captura de transitorios.
_Cálculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la señal. también sirve para medir señales de tension
Precauciones con el osciloscopio.
La entrada al canal no debe exceder un voltaje pico de 300 V.
No conectar una terminal viva al conector de tierra de la entrada del canal.
El voltaje de alimentación del equipo debe ser de 100 a 240 V AC, 48-63 Hz. No poner ante el sol directo.
El cable de alimentación debe tener su respectiva conexión a tierra.
Poner en un lugar estable para evitar riesgo de caída.
Realizar buen uso del osciloscopio, evitando manipulación brusca, poner objetos pesados sobre el mismo o darle golpes.
Nunca usar sprays para limpiar el osciloscopio y no desarmarlo si no se está calificado. Cualquier duda remitirse al fabricante.
Precauciones de las puntas de medida.
La punta posee una atenuación de 10:1
Las categorías de las puntas son categoría I (CAT I), que corresponde a la medición sobre equipamientos no conectados directamente a la red, o derivado de la misma a través de protecciones especiales. Esta categoría permite voltajes máximos de 500V valor pico. Además, también permiten hacer mediciones del tipo categoría II (CAT II), que se realiza en equipos o artefactos conectados directamente a la red eléctrica interna, donde el valor máximo de voltaje permisible es de 300 V valor pico.
El generador de señal
Un generador de señales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrónico de laboratorio que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales. Se emplea normalmente en el diseño, prueba y reparación de dispositivos electrónicos; aunque también puede tener usos artísticos. Su función principal es la de producir señales periódicas o no periódicas con el fin de utilizar dichas señales para realizar pruebas, diseños o reparaciones en sistemas electrónicos.
Hay diferentes tipos de generadores de señales según el propósito y aplicación que corresponderá con el precio. Tradicionalmente los generadores de señales eran dispositivos estáticos apenas configurables, pero actualmente permiten la conexión y control desde un PC. Con lo que pueden ser controlados mediante software hecho a medida según la aplicación, aumentando la flexibilidad.
Funcionamiento de los Generadores de señales
Un generador de señales es una herramienta muy eficaz si se utiliza correctamente, la función especifica de un generador es crear un tipo de onda especifica como pueden ser: ondas senoidales, triangulares, cuadradas y diente de sierra. Lo que caracteriza al generador es que se pueden configurar cada señal para que la frecuencia de las mismas varíen desde menos de un hertz hasta varios kilo hertz.
Otro pro de los Generadores de Señales es que se pueden utilizar diferentes salidas del generador para producir señal es distintas, por ejemplo si se necesita de una onda cuadrada para determinar la linealidad de un sistema de audio, esto se puede realizar y aparte se puede usar una salida diferente para otro tipo de señal para probar otra parte del sistema.
Generador de señales analógicas
El generador de señales analógicas modela un generador de ondas para pruebas.
Las principales características de este instrumento virtual son:
- Formas de onda disponibles:
- senoidales.
- cuadradas.
- triangulares.
- diente de sierra.
- Señales de frecuencias comprendidas entre 0Hz y 12 MHz.
- Señales de amplitud comprendidas entre 0 y 12V.
- Entradas de modulación externa de AM y FM.
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