2.1.2.8 Práctica de laboratorio: osciloscopio digital

Última actualización: octubre 21, 2022

2.1.2.8 Práctica de laboratorio: osciloscopio digital (versión para el instructor)

Nota para el instructor: El color de fuente rojo o las partes resaltadas en gris indican texto que aparece en la copia del instructor solamente.

Topología

Objetivos

Use la herramienta de simulación de circuitos web de Falstad para familiarizarse con las formas de onda y los componentes electrónicos básicos.

Aspectos básicos/situación

La electrónica está estrechamente conectada con IoT. En esta práctica de laboratorio utilizará el simulador de circuitos web de Falstad para visualizar las formas de onda. De forma secundaria, obtendrá un mejor entendimiento de las funciones y el uso modificando los arreglos y valores de algunos componentes electrónicos específicos.

Créditos:

Herramienta de simulación de circuitos de Falstad: http://www.falstad.com/circuit/

Puerto JavaScript de Iain Sharp de la herramienta de simulación de circuitos de Falstad: http://lushprojects.com/circuitjs/

Parte 1: Simulador de circuitos y circuitos básicos

Utilizará el simulador de circuitos web ubicado en el curso Cosas conectadas, en la página 2.1.2.8, para completar esta práctica de laboratorio.

En el circuito LED básico, siga los pasos a continuación:

a. Los electrones fluyen del terminal positivo de la batería al terminal negativo de la batería y pasan por el resistor y el LED en su camino. El flujo de electrones por el LED lo enciende. Desplace el ratón por el LED y escriba los valores que ve.

b. Desplace el ratón por el resistor y escriba los valores que ve.

¿Cuál es el voltaje del LED?
1,8V

¿Cuál es el voltaje del resistor?
3,2V

¿Cuál es el voltaje de la batería?
5V

Los LED rojos necesitan casi 2 V para funcionar. Dado que la batería tiene 5 V, el resistor se usa y dimensiona para proteger el LED limitando el voltaje. Si no se usa un resistor, el LED puede dañarse de forma permanente.

Parte 2: Visualización de señales

Si bien las señales eléctricas no son visibles, pueden usarse equipos específicos para medir y mostrar dichas señales. Conocidas como formas de ondas, las formas comunes de las señales tienen nombres especiales. Cuando la amplitud de la señal (niveles mínimo y máximo) se ajusta a una función matemática sinusoidal, la onda se denomina onda sinusoidal.

a. Con el simulador de circuitos web de Falstad, navegue hasta Circuitos >> Básico >> Circuito LRC.

b. Mientras los detalles de este circuito exceden el alcance de este curso, observe cómo crea ondas sinusoidales en la parte inferior de la pantalla. El diseño del circuito fuerza a los electrones a cambiar la dirección de flujo, lo que crea niveles de señal alternativos. Se genera una onda sinusoidal.

Nota: la corriente alternativa (CA) se usa en muchos países para transportar energía a través de grandes distancias físicas. Debido a que la polaridad varía con la CA, los electrones también deben modificar la dirección del flujo, por lo que la CA genera ondas sinusoidales.

Las ondas cuadradas son más comunes en los circuitos digitales. Dado que los circuitos digitales a menudo tratan con amplitudes discretas, como la representación de 0 y 1, la forma de onda es muy distinta.

c. Con el simulador de circuitos web de Falstad, navegue hasta Circuitos >> Chip del temporizador 555 >> Generador de ondas cuadradas.

d. Los detalles del circuito están fuera del alcance de este curso, pero observe cómo crea ondas cuadradas en la parte inferior derecha de la pantalla.

Pregunta de dificultad: ¿la corriente alterna (CA) crea ondas cuadradas de ondas sinusoidales? Explique.
Ondas sinusoidales. La naturaleza de la oscilación de polaridad con el correr del tiempo se ajusta a una onda sinusoidal.

Parte 3: El osciloscopio

El simulador de circuitos web de Falstad permite visualizar las señales en el mundo real; se requieren equipos para visualizar las señales eléctricas. Conocido como osciloscopio, este equipo es una potente herramienta de resolución de problemas cuando se trabaja con circuitos y señales. Hay disponibles muchos modelos y marcas de osciloscopios que varían en precio y funcionalidad.

a. Dedique un momento a observar diferentes circuitos con el simulador de circuitos web de Falstad. Las formas de onda que muestra la mayoría de los circuitos permitirán un mayor entendimiento de lo que sucede en los circuitos.

b. Elija algunas y busque las imágenes del osciloscopio. Esto permitirá un mayor entendimiento de las formas de onda visualizadas.