HARRAN ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Transkript

1 HARRAN ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK DEVRE LABORATUARI DENEY FÖYLERİ KİTAPÇIĞI Sayfa 0

2 İçindekiler Laboratuarda Uyulması Gereken Kurallar... 2 Deneylerde Kullanılacak Ekipmanların Tanıtılması... 3 Deney 1 : Ohm ve Kirchoff Kanunlarının İncelenmesi Deney 2 : Electronic Workbench Kullanımı Deney 3 : Süperpozisyon Teoreminin İncelenmesi Deney 4 : Thevenin Teoreminin İncelenmesi Deney 5 : Maksimum Güç Transferi Deney 6 : Zaman Sabitesi,Akım ve Gerilim Deney 7 : RC Devresinin AC Analizi Deney 8 : Yarım ve Tam Dalga Doğrultma Uygulaması Sayfa 1

3 Deneylerde Uyulması Gereken Kurallar Ön hazırlık ve Sonuç Raporları kişisel olarak hazırlanacaktır. Aynı olan raporlar kopya sayılacak ve ona göre işlem yapılacaktır. Deneye mazeretsiz geç kalan öğrenciler devamsız sayılırlar. Öğrencinin gelmediği deneyde alacağı not 0 dır. Verimli bir çalışma ortamı sağlamak amacıyla alçak sesle konuşunuz. Gruplar arasında malzeme alışverişi yapılmamalıdır. Deney süresince deneyden çıkılamaz. Gerektiğinde görevliden izin isteyerek çıkabilirsiniz. Deneyde kullanılacak olan ölçü aleti, kablolar, kaynaklar, deney setleri gibi ekipmanlar her masada sayılı dağıtılmıştır. Dolaysıyla masalar arası kablo veya ölçü aleti taşımak kesinlikle yasaktır. Deney bitiminde görevli tarafından sayılacaktır ve sağlamlıkları kontrol edilecektir. Sağlam olmayan veya eksik bırakılan malzemeden ilgili masadaki öğrenci grubu sorumludur. Deney sonunda deney masasındaki bütün elektriksel cihazların elektrik bağlantısı kesilmeli, kablolar sökülerek ilgili cihazın üzerine konulmalı, tabureler ve masa düzenli bir şekilde bırakılmalıdır. Aksi takdirde deney sonuçları imzalanmayacaktır. Deneye gelmeden önce ön hazırlık raporu hazırlanmalı deney föyündeki ön hazırlık soruları bu raporda cevaplandırılmalıdır. Bu raporu hazırlamayanlar deneye alınmayacaktır ve devamsız sayılacaktır. Deney sonuç raporu ise deneyden bir sonraki hafta deneye gelirken getirilecektir. Deney sonuç raporunda deney sonuç soruları mutlaka cevaplandırılmalıdır. Deneyde yapılan ölçümler görevli öğretim elemanına imzalatılacaktır. İmzalı belge her bir kişisel sonuç raporuna eklenecektir. Teknik Olarak Deneylerde Dikkat Edilmesi Gereken Konular Deneylerde dikkat edilmesi gereken konular aşağıda sıralanmıştır. Bu konulara dikkat edilmemesi durumunda deneyi bitirebilmek için daha çok vakit harcamanız gerekecektir. Bread boardların altında ve üstündeki yatay blokları besleme ve toprak için kullanırsanız, devreyi kurmanız ve gerektiğinde kontrol etmeniz kolaylaşır. Bağlantı tellerinin uçlarını fazla sıyırmamalıyız. Aksi takdirde yanındaki elemanla kısa devre yapma ihtimali olabilir. Bağlantı tellerinin uçlarının bükük olmadığına dikkat edilmesi gerekir. Devreleri kurarken gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır. Devre üzerinde değişiklik yapılırken (eleman ekleme/çıkarma, bağlantı değiştirme) gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır. Eğer bu konularda hassasiyet gösterilmişse ve yine de devrede bir hata var ise; kontrolü aşağıdaki sıraya göre yapmalıyız. Yanlış Bağlantı Kopuk Tel Elemanların yanlış değerde seçilmesi Sayfa 2 Elemanların bozuk olması Deney seti cihazlarının bozuk olması Ölçü aletlerinin bozuk olması

4 Deneylerde Kullanılacak Ekipmanların Tanıtılması a) Bread Board Bread board, elektrik devrelerinin üzerine kurulmasını sağlayan en temel deney ekipmanıdır. Bread board un üzerinde dikey ve yatay olmak üzere kısa devre edilmiş, elektrik devre elemanlarının kolayca monte edilip sökülmesi için dizayn edilmiş olan delikler bulunur. Bu deliklerin şaselerinin nasıl olduğu Şekil 1.1 de gösterilmiştir. Bread board kullanılırken yatay kısa devre edilmiş bloklardan biri (+) diğeri ( ) şeklinde bağlantıları yapılıp devre kurulur. Bu şekilde devreyi kurmak karmaşık devrelerde çok büyük kolaylık sağlar. b) DC Güç Kaynağı Elektronik devrelerinin çalıştırılması için gerekli olan, regüleli doğru akım beslemesini sağlayan kaynaklara DC güç kaynakları denir. DC güç kaynaklarında Dijital ekranda gözüken ve ayar düğmesi ile ayarlayabildiğimiz gerilim değerini aynı ayar düğmesinin altındaki çıkışlara veren bir deney ekipmanıdır. Güç kaynağının sabit gerilimi (+ 5 V) TTL devre tasarımlarında kullanılır. Ayarlanabilir gerilimi (-30 V V) ise analog devre tasarımlarında kullanılır. c) Sinyal Jeneratörü Şekil 1.1 Bread Board un Kısa Devre Şeması Sinyal jeneratörü genellikle alıcıların testinde, amplifikatörlerin testinde ve bu cihazların onarımında kullanılır. Sinyal kaynağı olarak kullanılır. Dalga dedektörü, radyo frekans köprüleri gibi yerlerde kullanılır. Sayfa 3

5 Üç çeşit modülasyon vardır; 1-) Kare dalga 2-) Sinüs dalga 3-) Üçgen dalga Güç kaynağı devresi AC 110 V / 220 V ile beslenmiştir. Sinyal Jeneratöründeki tuşlar ve fonksiyonları 1. Frekans Displayi: 8 dijitli bir likit kristal ekrandır. Frekans değerlerinin azalıp artmasını gösterir. Maksimum Megahertz e kadar gösterebilir. Aynı zamanda cihazın açık olup olmadığını hata vererek gösterir. Tuşların test edilmesinde de bu ekrandan yaralanılır. 2. Genlik Displayi: 3 ½ dijitli likit kristal ekrandır. RF çıkış seviyesini veya genlik değişmelerini göstermektedir. 3. RF OFF / ON Anahtarı: İki pozisyonlu bu anahtar RF sinyalinin çıkışını kontrol eder. On konumunda RF sinyali çıkışa iletilir. OFF konumunda ise RF sinyalinin çıkışını keser. 4. Bilgi Giriş Tuşları: Frekans, genlik değerlerinin seçildiği tuş takımlarıdır (Örnek: 1KHz, 10 KHz,...) 5. Değer Arttırma Anahtarı: Frekans ve genlik arttırmamızı sağlayan kalibrasyon tuşlarıdır. 6. Modülasyon Tuşları: İstediğimiz modülasyonu seçmemizi sağlar: kare, sinüsoidal veya üçgen modülasyon. Ayrıca LEVEL, WIDE gibi tuşlar istediğimiz sinyali elde etmemizi sağlayan hassas ayarları yapabiliriz. d) Osiloskop Osiloskop, devre elemanlarının karakteristiklerinin çıkartılmasında ve zamana bağlı olarak değişen gerilimlerin incelenmesinde kullanılan bir ölçü aleti olup, çok hızlı değişen bir veya birden fazla sinyalin aynı anda incelenmesinde, genlik, frekans ve faz ölçümlerinde kullanılır. Zamana bağlı olarak değişen bir akım veya gerilim fonksiyonu, ibreli (analog) veya sayısal (digital) bir ölçme aleti ile ölçülebilmektedir. Fakat bu aletler fonksiyonun gerçek değişimi hakkında bilgi verememektedirler. Ancak değişim, kısa aralıklarla okunan değerlerin (zamanıda kaydederek) bir eksen takımı üzerinde gösterilmesi ile görülebilir ise de bu oldukça zor bir iştir. Bu nedenle, işareti zaman düzleminde gösteren bir ölçüm aleti olan osiloskoplar imal edilmiştir. Sayfa 4

6 İncelenecek işaretlerin osiloskop cihazına aktarılması için kullanılan bir çeşit kablodur. Bir ucu osiloskoba bağlanırken sivri olan diğer ucu devredeki incelenecek işaretin bulunduğu düğüme temas ettirilerek kullanılır. Probun bu ucunda genellikle krokodil konnektörü şeklinde bir de toprak bağlantısı bulunur. Osiloskop probları x1 ve x10 şeklinde ayarlanabilirler: x1 : izlenen sinyali bozmadan ve değiştirmeden osiloskoba ulaştırır. x10 : izlenen sinyal onda birine zayıflatılarak osiloskoba ulaştırılır. Bu takdirde, sinyalin gerçek genlik değeri ekranda görünen değerlerin 10 katıdır. Osiloskobun nasıl kullanılacağı ile ilgili bilgiler aşağıda verilmiştir. Dikey Kontrol Dikey kontrol seçilmiş olan dalga (CH1,CH2) için geçerli olacaktır. VOLTS/DIV ayar düğmesi ile dikey koordinatın skalası ayarlanır. POSITION ayar düğmesi ile ekranda görülen dalganın (CH1 veya CH2) dikey pozisyonu ayarlanabilir. Sadece gösterim olarak sinyal yukarı çıkar, değer olarak hiçbir değişiklik olmaz. Ekranın solundaki F serisi tuşlarının CH1 veya CH2 gösterilirken üstlendiği fonksiyonlar aşağıda gösterilmiştir. Bazı durumlarda bu tuşlar değişik görevler alır. Genel olarak bizim için geçerli olan kullanımlardan bahsedilecektir. ayarlama yapmaya yarayan butondur. (F1) Ölçülen sinyalin AC-DC-Toprak olduğu konusunda Ölçülen sinyalin invertini almaya yarayan ayar butonudur. ON olarak ayarlandığında ölçülen sinyalin tersi gösterilir. (F2) Probun elektronik ortamda ayarlanmasını sağlar. Eğer ölçülen sinyalin 10 veya 100 katı büyük bi sinyal görmek isterseniz bu ayar kısmını 10 veya 100 e ayarlayarak istediğinizi yapabilirsiniz. (F4) Sayfa 5

7 Yatay Kontrol Yatay kontrol menüsüne girebilmek için öncelikle Menu butonuna basılması gerekir. POSITION ayar düğmesi ile girişteki sinyal yatay olarak pozisyon değiştirir. TIME/DIV ayar düğmesi ile yatay koordinatta skalandırılmış olan eksenin skadası değiştirilebilir. Sinyal Giriş Bağlantıları e) Multimetre 1) CH1 ve CH2 girişleri 2) Topraklama girişi 3) Harici bir sinyal girişi Laboratuar ortamında birçok elektronik devrenin istenilen biçimde çalıģması için gerekli ölçümlerin yapılması gerekir. Bu ölçümler multimetre olarak adlandırılan cihazla yapılır. Multimetrenin kulanımı kısaca anlatılacaktır. Ölçülmesi istenen özellik fonksiyon seçim düğmesi ile seçilir ve dijital ekrandan ölçüm sonucu okunur. Sayfa 6

8 1) OFF konumu Cihazı kapatmak için kullanılır. 2) V konumu 1.Fonksiyon: AC gerilimi ölçer 2.Fonksiyon: DC gerilimi ölçer. 3) Ω/Buzzer konumu 1.Fonksiyon: Direnç ölçmek için kullanılır. 2.Fonksiyon: Kısa devre testi (Buzzer). 4) Diyot/C konumu 1.Fonksiyon: Diyot eşik gerilim değerini ölçer. 2.Fonksiyon: Kondansatör kapasite değerini ölçer. 5) ma konumu 1.Fonksiyon: AC akım (mili amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır. 2.Fonksiyon: DC akım (mili amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır. 6) 20A konumu 1.Fonksiyon: AC akım (amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır. 2.Fonksiyon: DC akım (amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır. 7) Hz konumu Frekans ölçmek için kullanılır. Ayrıca multimetrelerin genellikle alt kısımlarında ölçüm problarının bağlandığı kısım bulunur. Sayfa 7

9 Referans ucu (Siyah Kablo) her zaman 3 numaralı girişe takılır. Akım amper mertebesinde ölçülürken kırmızı kablo 1 numaralı girişe takılır. Akım miliamper mertebesinde ölçülürken kırmızı kablo 2 numaralı girişe takılır. Gerilim, direnç gibi geri kalan özellikler ölçülürken kırmızı kablo 4 numaralı girişe takılır. f) Dirençler v(t)=ri(t) ya da i(t)=gv(t) bağıntısı ile tanımlanan 2-uçlu elemana lineer zamanla değişmeyen direnç elemanı denir. Yukarıdaki tanım bağıntılarında R reel katsayısı direnç elemanının direnci (rezistansı), G reel katsayısı da iletkenliği (kondüktansı) dir. Universal birim sisteminde R' nin birimi ohm (Ω), G'nin birimi ise siemens (S) dir. Direnç ile iletkenlik arasında GR=1 bağıntısı vardır. Dirençler, elektrik veya elektronik devrelerinde akımı kontrol etmek amacıyla oldukça yaygın olarak kullanılan elemanlardır. Dirençler, kullanılacak yere ve amaca göre çeşitli şekillerde üretilirler. Bunlardan başlıcaları: a) Sabit dirençler b) Değişken dirençler c) Foto rezistif dirençler d) Isıya duyarlı dirençler a) Sabit Dirençler: Fiziksel olarak bir bozulmaya uğramadığı sürece direnç değeri (rezistansı) değişmeyen yani aynı kalan dirençlerdir. Bunların boyutu ve yapılışı içinden geçen akıma dolayısıyla üzerinde harcanan güce göre değişir. Dirençlerin değerleri ve toleransları renk kodu denilen işaretleme ile belirtilir. Sayfa 8

10 b) Değişken Dirençler: Direnç değeri, 0 Ω ile üretici firma tarafından belirlenmiş bir üst sınır aralığında değişen dirençlerdir. Örneğin 10 kω'luk bir değişken direncin değeri 0-10 kω arasında değiştirilebilir. Değişken dirençler bir devrede direnç değerinin sık sık değişmesi istendiği zaman kullanılırlar. Değişken dirençler istenen güce göre karbonlu veya tel sargılı olurlar. c)foto Rezistif Dirençler: Bunların isminden de anlaşılacağı gibi direnç değeri, üzerine düşen ışığın şiddetine göre değişen özel dirençlerdir. Bu tip dirençler endüstriyel uygulamalarda oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. d)isıya Duyarlı Dirençler: Direnci ısıya bağlı olarak değişen nonlineer dirençlerdir (PTC, NTC). g) Kapasitanslar Kondansatör iki levha arasına konmuş bir dielektrik maddeden ibarettir. Elektrik ve elektronik devreler için temel devre elemanlarından biridir. Elektronikte iki kat arasında kuplaj, by pass, dekuplaj, bloklama, ayar ve filtre elemanı olarak kullanılır. Elektrik devrelerinde, güç katsayısının düzeltilmesinde, bir fazlı motorlarda ilk hareketi sağlamada ve kalkınma momentini artırmada kullanılır. Kapasitansın değeri üzerinde yazılıdır. 2) Ön Deney Raporu ve Deney Sonuç Raporunun Hazırlanması Bu raporlar kişisel olarak hazırlanacaktır. a) Ön Deney Raporu Ön deney raporu ile öğrencilerin deney konularına önceden çalışması hedeflenmektedir. Dolaysıyla ön deney raporu hazırlanmadan önce deney föyünün deneyle ilgili teorik bilgiler kısmı iyice okunmalıdır. Daha sonra ön hazırlık soruları çözmeli ve bir rapor halinde deneye gelirken getirilmelidir. Sayfa 9

11 b) Deney Sonuç Raporu Deney sonuç raporu ile öğrencilerin deneyde görülmesi hedeflenen sonuçlara ulaşılıp ulaşılmadığı kontrol edilmektedir. Deney sonuç raporunda; deney adı, deneyin amacı,deneyin yapılışı,deney sonuçları,deney sonuç soruları, deneyle ilgili kişinin yorumu ve sonuç kısımları bulunmalıdır. İmzalı belge veya kopyası eklenmelidir. Sayfa 10

12 DENEY #1 OHM VE KIRCHOFF KANUNLARININ İNCELENMESİ Deneyin Amacı : Ohm ve Kirchoff kanunlarının geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi Kullanılan Alet ve Malzemeler: 1) DC Güç Kaynağı 2) Avometre 3) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları Deneyle İlgili Teorik Bilgiler: Bir doğru akım devresinde, bir direnç üzerinden akan akım, elemanın uçlarına uygulanan gerilimle doğru, elemanın direnci ile ters orantılıdır. Buna ohm kanunu denir. Düğüm : İki veya daha çok elektronik devre elemanının birbirleri ile bağlandıkları bağlantı noktalarına düğüm adı verilir. Düğüm, akımın kollara ayrıldığı yolların birleşme noktaları olarak da tarif edilebilir. Göz : Bir düğümden başlayarak, bu düğüme tekrar gelinceye dek elektriksel yollar üzerinden sadece bir kez geçmek şartı ile oluşturulan kapalı devreye göz (çevre) ismi verilir. Kirchoff Akım Kanunu : Bir elektriksel yüzeye veya bir düğüm noktasına giren (düğümü besleyen) akımlar ile bu düğüm noktasından çıkan (düğüm tarafından beslenen) akımların cebirsel toplamı sıfırdır. İ 1 İ 7 İ 6 İ 5 İ 2 İ 3 İ 4 Düğüm noktasını besleyen akımlar (giren akımlar) : i 1, i 3, i 4, i 7 Düğüm noktasından beslenen akımlar (çıkan akımlar) : i 2, i 5, i 6 Sayfa 11

13 Bu durumda; Kirchoff Gerilim Kanunu : Bir elektronik devrenin sahip olduğu çevrelerdeki gerilim düşmelerinin cebirsel toplamı sıfıra eşittir. V R1 V R2 V R V S + - İ 1 İ V R3 + - V R5 İ 1 akımının dolaştığı kapalı çevre için ; İ 2 akımının dolaştığı kapalı çevre için ; Ön Hazırlık Soruları : İ 1 1 kω A İ kω 4.7 kω B 5 V + - I İ 2 İ 5 İ 6 II 2.2 kω 4.7 kω 10 kω S.1. Yukarıdaki devredeki tüm dallardaki akımları istediğiniz bir yöntemle bulunuz. S.2. 1 kω luk direncin üzerindeki gerilimi bulunuz. S.3. I ve II nolu gözler için Kirchoff un Gerilim Kanunu nun ispatını yapınız. S.4. A ve B düğümleri için Kirchoff un Akım Kanunu nun ispatını yapınız. Sayfa 12

14 Deneyin Yapılışı : 1) Şekil 1 de verilen devreyi kurunuz. 2) R 1 direnci üzerindeki gerilimi ve üzerinden akan akımı ölçerek Ohm Kanunun geçerliliğini gözleyiniz. 3) I ve II nolu gözlerdeki elemanlar üzerindeki gerilimleri ölçerek Kirchoff un Gerilim Kanunu geçerliliğini gözleyiniz. 4) A ve B düğüm noktalarına gelen ve giden akımları ölçerek Kirchoff un Akım Kanunu geçerliliğini gözleyiniz. 5)Ölçmeleri yaparken paralel kollardaki gerilimlerin ve seri kol üzerindeki akımların birbirine eşit olduğunu kontrol ediniz. 6)Ölçme sonuçlarını Tablo 1.1 e kaydediniz. İ 1 R 1 A İ 3 R 3 R 4 İ 4 B V s + - I İ 2 İ 5 İ 6 II R 5 R 6 R 2 Şekil 1 V s = 5 V R 1 = 1 kω R 2 = 2.2 kω R 3 = 3.3 kω R 4 = 4.7 kω R 5 = 4.7 kω R 6 = 10 kω I 1 (ma) I 2 (ma) I 3 (ma) I 4 (ma) I 5 (ma) I 6 (ma) Ölçme Hesap V R1 (V) V R2 (V) V R3 (V) V R4 (V) V R5 (V) V R6 (V) Ölçme Hesap Tablo 1.1 Sayfa 13

15 Deney Sonuç Soruları S.1. Ön hazırlık sorularında bulduğunuz akım ve gerilim değerleriyle, deneyde ölçtüğünüz değerleri karşılaştırınız. Eğer fark var ise sebebini belirtiniz? S.2. V A - V B = i 3. (R 3 + R 4 ) ifadesini ölçtüğünüz değerlerle hesaplayarak doğruluğunu gösteriniz. Sayfa 14

16 DENEY #2 ELEKTRONİC WORKBENCH KULLANIMI Deneyin Amacı : Electronic Workbench simulasyon programının kullanmasını öğrenmek ve örnek deneylerle pratik yapmak Deneyle İlgili Teorik Bilgiler: 1. Giriş: Günümüzde her türlü elektronik devrenin tasarım ve analizinde artık simülasyon (benzetim) programları yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu programlar sayesinde zamandan ve paradan tasarruf sağlanarak bilgisayar başında devre tasarımı ve analizi kolayca yapılabilmektedir. Elektronik devre çizimi için kullanılan pek çok program bulunmaktadır. Ancak çizimle birlikte devre analizi de yapan program sayısı fazla değildir. Burada EWB programının 5.12 versiyonu anlatılacaktır. Amaç, programın temel düzeyde nasıl kullanılacağını göstermektir. Programın eski versiyonlarında bulunmayan bazı gelişmiş özelliklerin nasıl kullanılacağını öğrenmek için programın help (yardım) menüsünden yararlanılmalıdır. Programın doğru bir şekilde kullanılabilmesi için elektroteknik, analog ve dijital elektronik, kontrol teorisi, sinyaller ve sistemler gibi alanlarda belirli bir düzeyde bilgi sahibi olunması gereklidir.workbench simülasyon programının açılış ekranı Şekil 1 deki gibidir. Şekil 1 2. TEST CİHAZLARI Bu bölümde, analiz edilecek bir devrede kullanılacak ölçü aletleri ve sinyal kaynakları tanıtılacaktır. Şekil 2 nin üst kısmında görülen butona basılmasıyla Instruments menüsü açılır. Burada, test cihazları programdaki Sayfa 15 Şekil 2

17 görünüş sırasına göre toplu halde verilmiştir. Aşağıda her birinin görevi ve çalışma şekli kısaca anlatılmaktadır AVO Metre (Multimeter) Şekil 2 nin ilk sırasında yer alan küçük kutu AVOmetredir. Bu eleman mouse ile çalışma sayfasına taşınıp çift tıklanırsa şekil 3 deki büyük kutu açılır. İki uçlu bu eleman sayesinde doğru ve alternatif akım şartlarında akım(a), gerilim(v), direnç(ω) ölçülebilmektedir. Ayrıca logaritmik kazanç da db (desibel) cinsinden hesaplanabilmektedir. Şekil Sinyal Üreteci ( Function Generator) Şekil 4 de görülen sinyal üreteci ile dalga şekli farklı 3 sinyal üretilebilmektedir. Bunlar sinüsoidal, üçgen ve kare dalga dır. Sinyal üreteci üzerindeki ayar butonları yardımıyla sinyalin frekansı (frequency) ve genliği (amplitude) değiştirilebilmektedir. Duty cycle ve offset adlı butonlar ile sırasıyla işaretin görev periyodu ve kayma miktarı ayarlanmaktadır. Sinyal kaynağı üzerinde görünen genlik değeri maksimum değerdir. Örneğin efektif değeri 220 V olan şebeke Şekil 4 gerilimini elde etmek için genlik 311V seçilmelidir Osiloskop (Oscilloscope) Osiloskop üzerindeki butonlar gerçek osiloskoptaki ile aynıdır. Görüntüyü büyütmek için expand butonuna basılır Bode Çizici (Bode Plotter) Şekil 6 da görülen test cihazı bir devrenin bode diyagramını çizmek için kullanılır. Bu sayede bir devrenin frekans cevabı (genlik-frekans ve faz-frekans eğrileri) elde edilir. Şekil 6 Sayfa 16

18 2.5. Kelime Üreteci (Word Generator) Kelime üreteci sayesinde dijital (sayısal) bir elektronik devreye 16 bitlik lojik sinyaller gönderilebilir. Frekans ayarlaması yapılarak bilgi aktarım hızı istenildiği gibi seçilebilir. Sol kısımda, gönderilen bilginin heksadesimal (16 lık taban) karşılığı görülmektedir. Ayrıca ikili (binary) veya ASCII kodu da görülebilir Lojik analizör Lojik analizör yardımıyla bir dijital devrenin herhangi bir noktasındaki zamana bağlı dalga şekli görülebilir. Zaman ekseni uygun şekilde seçilerek ekrandaki dalga sıklığı artırılabilir. Ayrıca girişe uygulanan sinyalin heksadesimal karşılığı da okunabilir Lojik Çevirici (Logic Converter) Lojik çevirici yardımıyla bir lojik devrenin doğruluk tablosu elde edilir. Bu test cihazı ile doğruluk tablosuna göre otomatik lojik devre çizimi de yaptırılabilir. Aynı zamanda cihazın alt kısmında doğruluk tablosuna göre otomatik olarak elde edilmiş lojik ifadeler de görülebilir. 3. MALZEME KUTULARI 3.1. Kaynaklar (Sources) Şekil 7 nin üst kısmında görülen kutucuğa mouse ile tıklandığında kaynaklar penceresi açılır. Şekilden de görüldüğü gibi pek çok kaynak türü bulunmaktadır. Bunların ne işe yaradığı aşağıda sırasıyla verilmiştir. Şekil 7 Ground : Toprak bağlantısı Battery : Doğru gerilim kaynağı DC Current Source : Doğru akım kaynağı AC Voltage Source : Alternatif gerilim kaynağı (Gerilim değerini efektif değer olarak gösterir). AC Current Source : Alternatif akım kaynağı Voltage-Controlled Voltage Source : Gerilim kontrollü gerilim kaynağı Voltage-Controlled Current Source : Gerilim kontrollü akım kaynağı Current-Controlled Voltage Source : Akım kontrollü gerilim kaynağı Current-Controlled Current Source : Akım kontrollü akım kaynağı Sayfa 17

19 +Vcc Voltage Source : +Vcc gerilim kaynağı (5 volt) +Vdd Voltage Source : +Vdd gerilim kaynağı (15 volt) Clock : Saat (Kare dalga üreteci) AM Source : Genlik modülasyonu (Amplitude modulation) kaynağı FM Source : Frekans modülasyonu (Frequency modulation) kaynağı Voltage-Controlled Sine Wave Oscillator : Gerilim kontrollü sinüs dalga osilatörü Voltage-Controlled Triangle Wave Oscillator : Gerilim kontrollü üçgen dalga osilatörü Voltage-Controlled Square Wave Oscillator : Gerilim kontrollü kare dalga osilatörü Controlled One-Shot : Kontrollü tek darbe (Darbe genişliği ayarlanabilen darbe üreteci) Piecewise Linear Source : Parça parça lineer (doğrusal) kaynak (Bir txt uzantılı dosyadan alacağı zaman ve gerilim değerlerine göre sinyal üretir). Voltage-Controlled Piecewise Linear Source : Gerilim kontrollü parça parça doğrusal kaynak Frequecy-Shift-Keying Source : Frekans kaydırmalı anahtarlama kaynağı Polynomial Source : Çokterimli (polinom) kaynak Nonlinear Dependent Source : Doğrusal olmayan bağımlı kaynak 3.2. Basic (Temel) Şekil 8 de görülen malzeme kutusunda temel elektriksel devre elemanları bulunur. Aşağıda bu elemanların sırasıyla açıklaması verilmiştir. Şekil 8 Connector : Bağlayıcı Resistor : Direnç Capacitor : Kondansatör, kapasitör Inductor : Bobin, indüktör Transformer : Transformatör, trafo Relay : Röle Switch : Anahtar Time-Delay Switch : Zaman gecikmeli anahtar Voltage-Controlled Switch : Gerilim kontrollü anahtar Current- Controlled Switch : Akım kontrollü anahtar Pull-Up Resistor : Yukarı çekme direnci (Bir ucu pozitif kaynağa bağlı olan direnç) Sayfa 18

20 Potentiometer : Potansiyometre, ayarlı direnç Resistor Pack : Direnç kutusu (Eşit değerde 8 bağımsız direnç içerir) Voltage Controlled Analog Switch : Gerilim kontrollü analog anahtar Polarized Capacitor : Kutuplu kondansatör Variable Capacitor : Değişken (ayarlı) kondansatör Variable Inductor : Ayarlı bobin Coreless Coil : Çekirdeksiz bobin Magnetic Core : Manyetik çekirdek Nonlinear Transformer : Doğrusal olmayan transformatör 3.3. Diodes (Diyotlar) Şekil 9 da görülen kutuda çeşitli yarıiletken elemanlar bulunmaktadır. Şekil 9 Diode : Diyot Zener Diode : Zener diyot LED : LED (Light Emitting Diode), ışık yayan diyot Full-Wave Bridge Rectifier : Tam dalga köprü doğrultucu Shockley Diode : Şotki diyot Silicon Controlled Rectifier : Silikon kontrollü doğrultucu, tristör Diac : Diyak Triac : Triyak 3.4. Transistors (Transistörler) Şekil 10 de görülen malzeme kutusunda çeşitli transistör türleri bulunur. Şekil 10 Sayfa 19

21 NPN Transistor : NPN transistör PNP Transistor : PNP transistör N-Channel JFET : N kanallı JFET P-Channel JFET : P kanallı JFET 3-Terminal Depletion N-MOSFET : 3 uçlu kanal ayarlamalı N-MOSFET 3-Terminal Depletion P-MOSFET : 3 uçlu kanal ayarlamalı P-MOSFET 4-Terminal Depletion N-MOSFET : 4 uçlu kanal ayarlamalı N-MOSFET 4-Terminal Depletion P-MOSFET : 4 uçlu kanal ayarlamalı P-MOSFET 3-Terminal Enhancement N-MOSFET : 3 uçlu kanal oluşturmalı N-MOSFET 3-Terminal Enhancement P-MOSFET : 3 uçlu kanal oluşturmalı P-MOSFET 4-Terminal Enhancement N-MOSFET : 4 uçlu kanal oluşturmalı N-MOSFET 4-Terminal Enhancement P-MOSFET : 4 uçlu kanal oluşturmalı P-MOSFET 3.4. Analog ICs (Analog IC ler) Şekil 11 de çeşitli analog entegre devreler görülmektedir. Şekil 11 3-Terminal Opamp : 3 uçlu Opamp (İşlemsel kuvvetlendirici) 5-Terminal Opamp : 5 uçlu Opamp 7-Terminal Opamp : 7 uçlu Opamp 9-Terminal Opamp : 9 uçlu Opamp Comparator : Karşılaştırıcı Phase-Locked Loop : Faz kilitlemeli çevrim 3.5. Mixed ICs (Karışık IC ler) Şekil 12 de çeşitli entegre devreler görülmektedir. Şekil 12 Analog-to-Digital Converter : Analog-dijital dönüştürücü (ADC) Digital-to-Analog Converter (I) : Dijital-analog dönüştürücü (I) (DAC) Sayfa 20

22 Digital-to-Analog Converter (V) : Dijital-analog dönüştürücü (V) (DAC) Monostable Multivibrator : Tek kararlı multivibratör 555 Timer : 555 zamanlayıcı 3.6. Digital ICs (Dijital IC ler) Şekil 13 da çeşitli dijital entegre şablonları bulunur. Bunlar yardımıyla 7447, 74145, gibi entegreler seçilebilir. Şekil 13 74XX Template : 74XX şablonu 741XX Template : 741XX şablonu 742XX Template : 742XX şablonu 743XX Template : 743XX şablonu 744XX Template : 744XX şablonu 4XXX Template : 4XXX şablonu 3.7. Logic Gates (Lojik Kapılar) Şekil 14 de lojik devrelerde kullanılan lojik kapıların sembolleri görülmektedir. Şekil 14 2-Input AND Gate : 2 girişli VE kapısı 2-Input OR Gate : 2 girişli VEYA kapısı NOT Gate : DEĞİL kapısı 2-Input NOR Gate : 2 girişli VEYA DEĞİL kapısı 2-Input NAND Gate : 2 girişli VE DEĞİL kapısı 2-Input XOR Gate : 2 girişli ÖZEL VEYA kapısı 2-Input XNOR Gate : 2 girişli ÖZEL VEYA DEĞİL kapısı Tristate Buffer : 3 durumlu tampon Sayfa 21

23 Buffer : Tampon Schmitt Triggered Inverter : Schmitt tetiklemeli tersleyen AND Gates : VE kapıları OR Gates : VEYA kapıları NAND Gates : VE DEĞİL kapıları NOR Gates : VEYA DEĞİL kapıları NOT Gates : DEĞİL kapıları XOR Gates : ÖZEL VEYA kapıları XNOR Gates : ÖZEL VEYA DEĞİL kapıları BUFFERS : Tamponlar 3.8. Digital (Dijital) Şekil 15 de çeşitli dijital entegre devre elemanları görülmektedir. Şekil 15 Half-Adder : Yarım toplayıcı Full-Adder : Tam toplayıcı RS Flip-Flop : RS flip flop JK Flip-Flop with Active High Asynch Inputs : Aktif yüksek asenkron girişli JK flip flop JK Flip-Flop with Active Low Asynch Inputs : Aktif düşük asenkron girişli JK flip flop D Flip-Flop : D flip flop D Flip-Flop with Active Low Asynch Inputs : Aktif düşük asenkron girişli D flip flop Multiplexers : Bilgi seçiciler, Çoğullayıcılar (Mux) Demultiplexers : Bilgi dağıtıcılar, Yol çoklayıcılar (Demux) Encoders : Kodlayıcılar Arithmetic : Aritmetik Counters : Sayıcılar Shift Registers : Kaydırmalı kaydediciler Flip-Flops : Flip flop lar Sayfa 22

24 3.9. Indicators (Göstergeler) Şekil 16 da, elektronik devrelerde kullanılan bazı sesli ve ışıklı göstergeler görülmektedir. Şekil 16 Voltmeter : Voltmetre Ammeter : Ampermetre Bulb : Ampul Red Probe : Kırmızı prob, lojik sinyal seviye gösterici Seven-Segment Display : Yedi segmentli display Decoded Seven-Segment Display : Kod çözücülü yedi segmentli display Buzzer : Buzer, belirli frekansta ses üreten devre elemanı Bargraph Display : Çubukgrafik display Decoded Bargraph Display : Kod çözücülü çubukgrafik display Controls (Kontroller) Şekil 17 de görülen kontrol elemanlarının adları aşağıdaki verilmiştir. Şekil 17 Voltage Differentiator : Gerilim türev alıcı Voltage Integrator : Gerilim integral alıcı Voltage Gain Block : Gerilim kazanç bloğu Transfer Function Block : Transfer fonksiyon bloğu Multiplier : Çarpıcı Divider : Bölücü Three-Way Voltage Summer : 3 yollu gerilim toplayıcı Voltage Limiter : Gerilim sınırlandırıcı Voltage Controlled Limiter : Gerilim kontrollü sınırlandırıcı Current Limiter Block : Akım sınırlandırıcı blok Voltage Hysteresis Block : Gerilim histeresiz bloğu Sayfa 23

25 Voltage Slew Rate Block : Gerilim eğim oranı bloğu (Sinyalin yükselme ve düşme hızını ayarlar) Miscellaneous (Çeşitli) Şekil 18 de simülasyon sırasında kullanılacak çeşitli elemanlar görülmektedir. Şekil 18 Fuse : Sigorta Write Data : Veri yazma (Simülasyon sonuçlarını ASCII dosyaya yazar) Netlist Component : Netlist elemanı (Üreteci firmanın eleman modelini.cir uzantılı bir dosya aracılığıyla devreye eklemek için kullanılır) Lossy Transmission Line : Kayıplı iletim hattı Lossles Transmission Line : Kayıpsız iletim hattı Crystal : Kristal DC Motor : Doğru akım motoru Triode Vacuum Tube : Triyod vakum tüpü Boost (Step-Up) Converter : Yükseltici konvertör Buck (Step-Down) Converter : Düşürücü konvertör Buck-Boost Converter : Düşürücü-yükseltici konvertör Textbox : Metin kutusu Title Block : Başlık bloğu (Başlık, tarih, isim yazmak için kullanılır) 4. ELEKTRONİK DEVRE ÇİZİMİ İÇİN ÖN BİLGİLER Bu bölümde, devre çizimi sırasında yapılan hatalı bağlantılardan, ayarlı elemanlardan ve eleman modellerinin nasıl seçileceğinden bahsedilecektir Hatalı Bağlantılar Aşağıda, devre çizimi sırasında yapılan yanlış bağlantıların birkaç tanesi verilmiştir. Bu tip hatalı bağlantılar yapıldığında simülasyon başlatılamaz ve ekranda hata yapıldığına dair bir uyarı mesajı görülür. Sayfa 24

26 Gerilim kaynağı kısa devre yapılmaz. Akım kaynağı açık devre yapılmaz. Kondansatör açık devre yapılmaz. Bobin kısa devre yapılmaz. Farklı değerli gerilim kaynakları paralel bağlanmaz. Aynı değerli olanlar küçük değerli seri bir dirençle birlikte paralel bağlanabilir. Bir devrede birden fazla toprak bağlantısı bulunmamalıdır. Aksi taktirde toprak noktaları birbirine fiziksel olarak bağlı duruma gelir. Buna göre alttaki iki devre de aynıdır. Osiloskop bağlantısı için devrede mutlaka bir toprak bağlantısı olmalıdır. Devrenin bir ucuna veya osiloskobun sağ üst köşesindeki uca toprak bağlantısı yapılmadan simülasyon Sayfa 25

27 başlatılırsa hata oluşur. Bunun için her zaman alttaki şeklin sağındaki gibi bir bağlantı şekli oluşturulmalıdır. Ön Hazırlık Soruları : S.1. Elektronic Workbench programı hangi amaçla kullanılır? Deneyin Yapılışı : 1) Şekil 1 deki devreyi Elektronic Workbench programında simüle ediniz. 2) Elektronic Workbench te okuduğunuz akımları ve gerilimleri Tablo 1 e kaydediniz. Şekil 1 Sayfa 26

28 V 9 = 5 V V 10 = 12 V R 1 = 100 Ω R 2 = 470 Ω R 3 = 180 Ω R 4 = 1 kω R 5 = 680 Ω R 6 = 1 kω R 7 = 2.2 kω R 8 = 330 Ω Direnç Akımı (I) Gerilimi (V) R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 Sayfa 27