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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ / CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PROF. DR. JOSÉ ALMEIDA e PROF. DR. DALTON HONÓRIO EXPERIMENTO 07 - Osciloscópio e Gerador de Funções BANCADA: NOTA Nome Matrícula 1. OBJETIVOS — Aprender as operações básicas de um Osciloscópio e de um Gerador de Função. — Verificação das formas de onda senoidal, triangular e quadrada. — Medir tensões alternadas, contínuas e frequências. — Medir a defasagem entre dois sinais. 2. INTRODUÇÃO TEÓRICA Um osciloscópio é usado para medir e mostrar sinais. O osciloscópio pode mostrar forma de onda de qualquer sinal, seja ele contínuo ou variante. Pode também ser usado para medir a amplitude, frequência e o período de tempo de qualquer sinal periódico. Um gerador de função (também chamado “gerador de sinal”) é usado para produzir um sinal variante no tempo com várias características. A tensão alternada V é fornecida através da rede elétrica e muda de polaridade com o tempo. Por questões de geração e distribuição senoidal, ou seja, obedece a uma função do tipo: v(t) = Vmax sin(wt + 0) Onde: v(t): valor instantâneo da tensão [ V]; Vmax: Valor máximo, amplitude ou tensão de pico [V]; «w: velocidade angular [rad/s ]; t: instante de tempo qualquer [s ]; 9: ângulo de defasagem inicial [rad]. Um exemplo é a tensão expressa por v(t) = 10 sin(50nt + >. Neste caso, o gráfico é dado por: q 4 pe um um um um Figura 1: Onda senoidal 22 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ / CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ) b; E ENITA PROF. DR. JOSÉ ALMEIDA e PROF. DR. DALTON HONÓRIO Além do valor de pico, temos o valor pico-a-pico que é igual à variação máxima entre o ciclo positivo e o negativo, e o valor eficaz (Ve), que equivale a uma tensão contínua a qual aplicada a um elemento resistivo, dissipa a mesma potência que a alternada em questão. Para tensão alternada senoidal, tem-se que o valor eficaz é dado por: 1 Vmáx = > 2 - Ver Jo? (bat 2 3. PRÉ-LABORATÓRIO * Assista aos vídeos indicados abaixo que tratam da utilização do osciloscópio: Osciloscópio para Iniciantes |: (https://www.youtube.com/watch?v=T7-aj30t32c) Osciloscópio para Iniciantes Il: (https://www.youtube.com/watch?v=f5ujTgWmD80) Osciloscópio do Simulador Multsim: (https://youtu.be/TpFBLa0O WUo?si=-ffHK2IfQJP Essm ) PARTE 1 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1. Medição de tensão CC com o uso do Osciloscópio: 4.1.1. Analise o manual do osciloscópio no laboratório para você se familiarizar com a operação e controles do osciloscópio. Quaisquer dúvidas, consulte o monitor ou professor. 4.1.2. Ligue o aparelho e posicione o CH1 (canal 1) VOLTS/DIV na escala de 1V/div. 4.1.3. Conecte o CH1 à fonte CC com os valores especificados na tabela 1. Nota: a referência (terra) do osciloscópio deve ser conectada ao negativo da fonte CC. 4.1.4. Meça as tensões usando o multímetro e o osciloscópio. Compare as leituras obtidas do osciloscópio e do multímetro. Tabela 1 Valor de Tensão CC Medida no Multímetro Medida no Osciloscópio 2v 5V 4.2. Operações com o Gerador de Função: 4.2.1. Analise o manual do gerador de função no laboratório para se tornar familiar com a operação e controles do gerador de função. Esteja atento às instruções dadas pelo professor/monitor. 4.2.2. Conecte o CH1 do osciloscópio à saída (OUTPUT) do gerador de função. 4.2.3. Coloque os ajustes do gerador de função para produzir uma onda senoidal com a amplitude referenciada na tabela 2, com uma frequência de 1 KHz. Tabela2 Valor de Tensão Medida no Multímetro Medida no Osciloscópio (Vpp) 2 Vpp 3 Vop 23 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ / CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PROF. DR. JOSÉ ALMEIDA e PROF. DR. DALTON HONÓRIO PARTE 2 4.5. Medições de Fase - Base de Tempo e Base XY: e Modalidade XY: Estas medidas que determinam a defasagem entre dois sinais senoidais por meio das figuras de Lissajous é um exemplo de utilização XY. Tais figuras são úteis no cálculo da frequência de um sinal a partir de outro com frequência conhecida, aplicado ao canal. Este método é muito preciso desde que se conheça o valor da frequência e se ambos os sinais forem senoidais. 70 ONO so" Is” ar0º 360º Figura 3 — Alguns exemplos de figuras de Lissajous e Medidas de Fase pela Taxa de Varredura — Base de Tempo (MAIN) e pela BASE XY Ajuste coincidindo dois sinais, Vi(t) e V>(t) defasados conforme figura a seguir: T=360ºou2r rad , = a T(período) = 360º t =0 Figura 4 — Sinais senoidais de mesma frequência e distância angular de 6 Os sinais devem ter a mesma frequência. Assim, a metodologia a seguir pode ser aplicada. Entretanto não há a necessidade de que os sinais possuam a mesma amplitude. Considerando cada um dos movimentos associado a um dos eixos, tem-se que: x=v(t)sen(wt);y = v>(t)sen(wt + 6) Portanto, tem-se que a figura de Lissajous apresentada pelos mesmos é dada por: Ay = arcsin(ç) Figura 5: Análise de sinais de mesma frequência na BASE XY 25 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ / CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA á PROF. DR. JOSÉ ALMEIDA e PROF. DR. DALTON HONÓRIO cade EA Ora, percebe-se que a elipse toca no eixo y no valor dado por a = V, sen(8). É possível perceber também que o ponto de ordenada máxima da elipse, isto é, o ponto de b = Ymax é dado ppr: a d V cos(wt + 0) x=wVicos(wi) ;-—y = wV, cos(wt + 6) > 77” — ERDO! = d dt dt : ms 47 q É Ea Portanto: cos(wt +86) =0 > wt+o=+"p=>t=-=(047/). Neste caso: D = Ymax = sen(+ Elo). Para maximizar o valor de y, optar-se-á pela solução —8 + fo o que retorna: Db = Yimax — Vo sen(7/2) = E Dividindo os valores a e b, tem-se que: a Vsen(9) a 5o “o = sen(9) > 0 = arcsen (5) e PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.5.1. Para verificar os resultados, monte o circuito RC da figura 6, com entrada senoidal de frequência 500 Hz e amplitude de 10Vpp. Va Vs Use R=8200e C=220nF. R Y Es ) Te “O Figura 6: Circuito RC Série 4.5.2. Coloque as pontas de prova nos sinais de entrada Ve (CH:) e saída Vs (CHz). Utilizando Ve como referência determine a defasagem (Base de tempo) (responda na tabela 3). Registre as formas de onda. 4.5.3. No menu horizontal, selecione a função X-Y. Ajuste os canais na mesma escala para obter uma figura que preencha a parte útil da tela. Meça a defasagem a partir da figura de Lissajous (responda na tabela 3). Registre as formas de onda. Tabela 3 Frequência Defasagem (Base de Tempo) Defasagem (Lissajous) 500 Hz Compare os dois resultados encontrados. OBS: Se você quiser pode variar a frequência ou substituir o resistor por um potenciômetro para ver outras defasagens. 26 
