MEDIDAS DE TENSÃO E FREQUÊNCIA COM UM OSCILOSCÓPIO

Universidade Federal do Maranhão

Centro de Ciências exatas e tecnológicas

Medidas de tensão e frequência com um osciloscópio

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• Introdução

        A tensão elétrica é a diferença de potencial (d.d.p) responsável pela geração de corrente elétrica e a mesma pode ser continua ou alternada.

        A tensão se classifica como continua quando não há mudança de sua polaridade com o tempo, sub classificando-se como continua constante e continua variável. A corrente continua constante mantem o seu valor com o passar do tempo, já a corrente continua variável altera o seu valor em um ciclo de mesmas características a cada intervalo de tempo ao qual definimos de período (T), o tempo de duração de um ciclo completo; a frequência (f) é definida como sendo o número de ciclos que se repete em 1 segundo.

        Para uma tensão com características periódicas existe a necessidade de se estabelecer um valor que indique a componente DC da forma de onda. Este valor é chamado valor DC ou valor médio e representa a relação entre a área resultante da figura, em um intervalo de tempo igual a um período, dividido pelo próprio período. O valor DC é medido por um voltímetro nas escalas VDC e pelo osciloscópio.

        A corrente alternada é aquela que muda de polaridade com o tempo e obedece a seguinte função:

V(t) = Vmáx sen (ω t + θ).

Onde, V (t) é o valor da tensão em função do tempo, Vmax é o valor máximo que a tensão pode atingir chamado de amplitude ou valor de pico, o “ω” é a velocidade angular (2πf), “t” o tempo qualquer e “θ” o ângulo de defasagem inicial.

        Como o gráfico dessa função é uma onda senoidal, a mesma vai possuir um ponto de máximo chamado de valor de pico (Vp), e existe também o valor de pico a pico (Vpp) que é a variação máxima entre os ciclos positivos e negativos, ou seja, a distância entre o valor máximo e mínimo da onda senoidal.

        O Vmed (Tensão média) ou VDC de uma onda alternada são as mesmas coisas, isso porque a tensão média de uma onda alternada senoidal é a tensão equivalente a uma tensão contínua de tal valor e pode ser calculado utilizando a formula. .[pic 1]

• Objetivos

• Medir tensões alternadas, continuas e frequências com o osciloscópio.
• Verificar, utilizando o osciloscópio, as formas de ondas senoidal, triangular e quadrada.

• Material Utilizado.

• Uma fonte DC Variável;
• Um Osciloscópio;
• Um gerador de sinais;
• Um voltímetro.

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• Procedimento.

• Primeiramente fez-se a calibração do osciloscópio para que os dados coletados posteriormente não apresentassem erros, feito isto pegou-se uma fonte DC ajustável e conectou-se em um multímetro para certificação de que estávamos trabalhando com a voltagem correta e evitar erros por parte dos aparelhos.

        Com o osciloscópio calibrado e a fonte DC ajustável fornecendo a voltagem desejada conectou-se o osciloscópio na fonte e se observou, no osciloscópio, a alteração ocorrida na posição do atenuador vertical e o número de divisões do deslocamento em relação a chave GND. Esse procedimento foi feito para uma fonte DC gerando 2-5-8-10 e 17,5 V, sempre conferindo com um multímetro a voltagem gerada pela fonte. Os valores observados estão escritos no Quadro 1.

        Substituiu-se a fonte por um gerador de sinais, conectou-se a ponta do cabo de prova no de saída do gerador a justou-se o gerador de sinais em frequências especificadas nos Quadros 2 e 3 com uma amplitude máxima para as formas de onda senoidal e quadrada. Mediu-se cada frequência com o osciloscópio ajustando respectivamente a posição da varredura e o número de divisões ocupadas pelo período e anotou-se nos Quadros 2 e 3.

        Por último ajustou-se o gerador de sinais para a frequência de 50 Hz, onda senoidal, e com o multímetro na escala Vac, ajustou-se a saída do gerador para 3 valores escolhidos na hora do experimento e anotado no Quadro 4. Mediu-se para cada caso com o osciloscópio e anotou-se os valores de tensão para Vp e Vpp e calculou-se o valor de Vef utilizando a formula .[pic 2]

• Resultados e Discursões.

• Quando se conectou a fonte DC ao osciloscópio obteve-se os seguintes resultados:

Quadro 1
V	Posição do Atenuador	Nº de divisões	V medido no osciloscópio
2	1	2	2
5	2	2,5	5
8	2	4	8
10	5	2	10
17,6	5	3,5	17,5

Dado a proximidade entre o valor medido e a voltagem gerada pelo osciloscópio pôde-se verificar que o osciloscópio estava bem calibrado.

O mesmo procedimento de verificação usando uma fonte AC não foi possível dada a falta de uma fonte funcionando em perfeito estado, então logo após trocou-se a fonte DC por um gerador de sinais onde pôde-se observar as ondas senoidais e quadradas como nos quadros abaixo:

Quadro 2
Onda Senoidal
f gerador	Posição da varredura	Nº de divisões	T	f
100Hz	1 ms	10	10 ms	100 Hz
5kHz	20 µs	9,4	188 µs	5,3 kHz
Quadro 3
Onda Quadrada
f gerador	Posição da varredura	Nº de divisões	T	f
250Hz	0,2 ms	18,4	3,68 ms	271 Hz
1200Hz	50 µs	17	850 µs	1176 Hz

Os valores de frequência encontrado para ambas as ondas não foram tão precisos pois os botões do gerador de frequência estavam com pequenos defeitos que influenciaram na medição assim como observou-se que para a onda quadrada os cantos da onda não estavam tão quadrados o que significa que o osciloscópio já não está mais tão preciso para essa medição quanto estava para a onda senoidal que apresentou um desvio pequeno e apenas para uma das frequências.