Explorando geradores de sinais elétricos e o osciloscópio

Explorando geradores de sinais elétricos e o osciloscópio

Discentes: Aline Ferreira, Anna Paula Veloso, Brendda Azevedo, Raphaella Aguiar.

Docente: Wagner Leite

Disciplina: Eletromagnetismo

Resumo

Um osciloscópio é utilizado para mostrar sinais elétricos de forma gráfica, é possível gerar sinais elétricos em formas de onda, frequências e amplitudes, sendo estas de diferentes formatos, como: senoidal, triangular, quadrado, dente-de-serra; e apresentando amplitudes e frequências diversas, para isso ele conta com dois canais que podem operar de dois modos: tensão em função do tempo e voltagem de um canal em função do outro. O objetivo deste experimento é compreender e manipular geradores de sinais elétricos e o osciloscópio. O experimento foi realizado utilizando- se uma montagem que foi solicitada determinando uma onda quadrada no gerador de funções que foi conectado no canal 1, a partir desta montagem foram gerados alguns sinais solicitados, auxiliando na compreensão do funcionamento de um osciloscópio e de suas funções. Os resultados encontrados se mostraram satisfatórios e dentro do esperado. Com a realização deste experimento foi possível aprender a manipular geradores de sinais elétricos e o osciloscópio.

1- Introdução

É possível gerar sinais elétricos em formas de onda, frequências e amplitudes, sendo estas de diferentes formatos, como: senoidal, triangular, quadrado, dente-de-serra; e apresentando amplitudes e frequências diversas. Essa função é garantida por um instrumento eletrônico chamado Gerador de Funções. O mesmo funciona como circuitos eletrônicos osciladores, filtros e amplificadores que, em conjunto com um outro instrumento chamado osciloscópio, permite que as distintas formas de onda geradas possam ser visualizadas, como exemplificado na figura abaixo:

Figura 1 - formas de onda senoidal, quadrada e triangular

Fonte: JBM Instrumentos (2019)

O Gerador de Funções é muito utilizado em laboratórios como fonte de sinal para teste de diversos aparelhos e equipamentos eletrônicos, podendo ter um frequenciômetro acoplado ao mesmo e diversos botões de ajuste e seleção, além de conectores para saída do sinal.

Figura 2 - Gerador de funções de sinais.

Fonte: próprios autores

O Osciloscópio é um instrumento de medição que representa graficamente sinais elétricos no domínio temporal. O seu funcionamento é basicamente resumido em evidenciar como um ou mais sinais elétricos variam no tempo, contendo o eixo vertical, que representa a amplitude do sinal (tensão) e o eixo horizontal, que representa o tempo. Ao evidenciar as ondas, o osciloscópio permite que sejam feitas análises sobre os sinais gerados e, assim, suas características podem ser modificadas para algum ajuste necessário no estudo em questão.

Figura 3 - Osciloscópio

Fonte: próprios autores.

2- Materiais

Gerador de sinais e

osciloscópio

3- Métodos

Executou-se a montagem apresentada na Figura 1 e em seguida uma onda quadrada foi determinada no gerador de funções e conectando-o diretamente ao canal CH1 na saída definida como MAIN do gerador.

Figura 4 - Diagrama de um gerador de sinais, em onda quadrada, conectado ao osciloscópio

Fonte: roteiro disponibilizado em aula

Visualizou-se o CH1, por meio dos botões descritos como 12 na Figura 5. Garantindo que a chave 3 da Figura 6 estava travada, evitando desse modo que a função DC OFFSET do gerador estivesse ativa. Os controles de deflexão vertical foram configurados para mostrar a referência GND, utilizando o botão correspondente ao 6 da Figura 6. Após isso, ajustou-se os botões de sincronismo para a fonte no CH1, chave 29 da Figura 5, e controles AUTO e NORM no osciloscópio. Posteriormente, retirou-se a opção GND, destravando o botão correspondente ao 6 da Figura 6, escolhendo a opção DC.

Figura 5 - Desenho esquemático de um osciloscópio

Fonte: roteiro disponibilizado em aula

Figura 6 - Desenho esquemático de um gerador de sinais

Fonte: roteiro disponibilizado em aula

No gerador, a frequência foi ajustada para 1,00 kHz e a amplitude de CH1 para V0 = 5,00 V, obtendo dessa forma, uma imagem de sinal estático na tela do osciloscópio.

De forma semelhante a anterior, os botões de sincronismo para a fonte no CH1 foram ajustados e os controles AUTO E NORM, após isso, a frequência do gerador permaneceu em 1,00 kHz e a amplitude do CH1 para V0 = 5,00 V, medindo a partir daí o período e a frequência de sinal. Por conseguinte, as medições foram realizadas com a amplitude do CH1 aumentada até 9,70 V, com a mesma frequência anterior. O último ajuste foi realizado mudando a amplitude do CH1 aumentada para 5,00 V, e a frequência de gerador para 5,00 kHz, medindo a frequência e o período.

4- Resultados e discussão

Tabela 1 - Valores experimentais na manipulação do osciloscópio e do gerador de sinais

Corrente

Frequência no gerador de sinais (kHz)

Tensão no gerador de sinais (V)

Amplitude medida no osciloscópio (V)

Período medido no osciloscópio (s)

Frequência medida no osciloscópio

(kHz)

DC

1,0

(5,280,05)

(4,960,05)

(1,004 x 10-30,005)