DENEY NO: 6 DENEYİN ADI : MİKROİŞLEMCİSİ İLE TRİSTÖRÜN ATEŞLEME AÇISININ KONTROL EDİLMESİ

Transkript

1 DENEY NO: 6 DENEYİN ADI : MİKROİŞLEMCİSİ İLE TRİSTÖRÜN ATEŞLEME AÇISININ KONTROL EDİLMESİ DENEYĠN AMACI : Tristörün ateģleme açısının mikroiģlemci yardımıyla denetlemek, ateģleme iģlemi için mikroiģlemcilerin kullanılabilirliğini göstermek, ateģleme açısı denetiminde ortaya çıkan hataları göstermektir. TEORİK BİLGİ TRİSTÖR : Tristör güç elektroniği devrelerinde yaygın kulanım alanına sahip bir devre elemanıdır. Tristör doğru akım altında tetiklendikten sonra tetiklenme akımı kesilse bile iletimde kalmaya devam eder. Tristör, anod, katod, kapı olarak adlandırılan üç adet uca sahiptir. Tristörün çalıģmasını iki transistörlü tristör modeli ile açıklayabiliriz. Ģekil 1. de tristör sembolü, eklem yapısı ve transistörlü modeli görülmektedir. ġekil 1. Tristörün sembolü, iç yapısı ve transistör eģdeğer devresi ġekil 2. Tristörün kapı akımına bağlı olarak akım_gerilim karakteristiği

2 Tristörün tranzistörlü modelinde T1 in baz akımı T2 nin kollektör akımı ile ve T2 nin baz akımı da T1 in kollektör akımı ile sağlamaktadır. EĢdeğer devrede T2 nin bazına bir darbe uygulandığında, T2 nin kollektör akımı T1 in kollektör akımının, dolaysıyla da T2 nin baz akımının artmasına neden olur. Zincirleme bir Ģekilde her transistör birbirlerini iletimde tutarlar. Böylece tristörün anod_katod eklemi kapı akımı kesilse bile iletimde kalmıģ olur. Tristörü tekrar tıkama durumuna geçirmek için emetör akımlarının kesilmesi gerekmektedir. TRİSTÖRÜN İLETİME GEÇİRİLMESİ 1.Kapı Akımı Uygulaması: Anod ve katod düz yönde kutuplanmıģken, kapı ucundan akım geçirilmesiyle tristörü iletime geçirmek mümkündür. 2. Anod_Karod Geriliminin Artırılması: Tıkamadaki bir tristörün anod_katod gerilimini iletim yönünde artırarak eģdeğer modeldeki transistörlerin sızıntı akımları nedeniyle tristörün iletime geçmesi sağlanır. 3. Gerilimin Yükselme Hızını Artırılması: Anod_Katod düz yön gerilimi çok hızlı artırılırsa tristör eģdeğerindeki sızıntı akımlarından dolayı akan akımı (I=C.dV/dt) tristörü iletime geçirecek düzeyde olabilir ve tristör tetiklenebilir 4. Isıl etki :Eklem sıcaklığının artırılmasıyla tristör modelindeki transistörlerin sızıntı akımları artarak tristörün iletime geçmesine neden olabilir. Ancak ısıl etki ve gerilimlerin yükselme hızının neden olacağı iletime geçme durumu pratikte arzu edilmez. ġekil 2. de tristörün akım_gerilim özeğrisi görülmektedir. ġekil 2. de görüldüğü gibi farklı kapı akımları için farklı anod_katod gerilimlerinde tristörün iletime geçirilmesi mümkündür. Kapı akımının sıfır olması durumunda tristörün iletime geçme gerilimi düz yön kırılma gerilimi olarak adlandırılır (U ako ). Ġletime geçmiģ bir tristör normal diyot karekteristiği gösterir. iletimdeki bir tristörün kapı akımı sıfır olsa bile tristör iletimde kalır. Ancak tristörün anod akımı beli bir akımın altına düģerse tristör tekrar kesim durumuna geçer. Bu özel akım değerine tritörün tutma akımı (Ih=Ihold) denir. Tristörün tıkamaya geçmesi için aģağıdaki Ģartlar sağlanmalıdır. 1. Anod_katod geriliminin (Uak ) sıfır yada sıfırdan küçük olması. 2. Anod akımının tutma akımından küçük olması ve 2 Ģartlarının en az tristörün tıkamaya gitme süresi (Tq) kadar devam etmesi gerekmektedir. TRİSTÖRLERİN TETİKLEME DÜZENEKLERİ Tristörlerin tetiklenmesi için belli baģlı birkaç yöntem aģağıdaki gibi sayılabilir. 1. Dirençli tetikleme (0 o ile 90 o arasında ). 2. Direnç ve kondansatörlü tetikleme (0 o ile 180 o arasında ). 3. Ġki uçlu negatif dirençli elemanlarla tetikleme 4. Neon lamba ile tetikleme 5. Shotky diyodu ile tetikleme 6. Diak ile tetikleme. 7. UJT li tetikleme. 8. Sayısal devreler ile tetikleme

3 Bu deneyde sayısal devreler ile tetikleme yönteminden biri olabilecek mikroiģlemci ile tristörün tetikleme açısının denetimi gerçeklenecektir. MİKROİŞLEMCİ KULLANARAK TETİKLEME AÇISINININ DENETLENMESİ Tristörün tetikleme açısını denetleme iģlemi kısaca Ģebeke geriliminin sıfır geçiģini bekleyip, sıfır geçiģ anından sonra tetikleme açısı için gerekli süre kadar bekleyerek tristöre tetikleme palsi uygulamak Ģeklinde açıklanabilir. Burada tristörü tetikleyebilmek için öncelikle Ģebeke geriliminin sıfır geçiģine senkronize olmak gerekmektedir. MikroiĢlemci kullanrak sıfır geçiģi yakalamak için önce gerilimin negatif olması beklenir, gerilim negatif olduktan sonra gerilimin pozitife geçiģ anı belirlenmeye çalıģılır. Pozitife geçiģ anı yakalandıktan sonra tetiklenme açısına karģılık düģen gecikme süresi kadar bekleme süresinden sonra tristörün kapı ucuna tetikleme darbesi uygulanır ve tristör tetiklenmiģ olur. Bu iģlemden sonra bir sonraki sıfır geçiģini yakalamak için baģlangıçtaki iģlemlerin tekrarlanması gerekir. Böylece aynı iģlemlerin ard arda tekrarlanarak tristörün tetikleme açısınını denetimi gerçeklenmiģ olur. DENETLEME PROGRAMININI YAZILMASI Programda ilk olarak port2 nin 0,1,2 ve 3. bitler giriģ 4,5,6 ve 7. bitlerçıkıģ olacak Ģekilde koģullanması gerekmektedir. Devrede port2 nin 7. biti port2 nin 0. bitine bağlı pull_up direnci için 5V kaynak olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle programda öncelikle lojik 1 seviyeye getirecek komutlar kullanılmalıdır. Programın çalıģtırılmasında Ģebeke geriliminin sıfır geçiģini yakalamak için önce portu2 nin sıfırıncı bitinin sıfır olması (Ģebekenin negatif değere düģmesi) beklenir. ġebeke gerilimi negatif değere ulaģtıktan sonra negatiften pozitife geçiģ anı (sıfır geçiģi) beklenmelidir. Sıfır geçiģ anı portu2 nin sıfırıncı bitinin lojik 1 olduğu an olarak kabul edilebilir (yaklaģık olarak). Sıfır geçiģ anı belirlendikten hemen sonra gecikme porogramına gidilerek tetikleme açısı için hesaplanan gecikme süresi kadar beklenir. Gecikme programından döndükten sonra hemen port2 7. bitinden lojik 1 değeri gönderilerek tristör tetiklenir. Tetikleme iģleminden sonra tristör Ģebeke gerilimi negatif değere ininceye kadar iletimde kalacaktır. ġebeke gerilimi negatife düģtükten sonra port2 7. bitinden lojik 0 değeri gönderilmelidir. Bu iģlem bir sonraki periyotta tristörün kendiliğinden tetiklenmesini önlemek için gereklidir. Yazılan programda her negatife geçiģ anından sonra port2 7.bitinden lojik 0 değeri çıkılarak tristörün kendiliğinden tetiklenmemesi sağlanır. İSTENENLER: 1. Yazdığınız programda tetikleme açısına bağlı olarak değiģen gecikme sabitlerini hesaplamak için bir formül bulunuz (geliģtiriniz). GeliĢtirilen bu formülü kullanarak tetikleme açısını 1 0, 30 0, 60 0, 90 0, , lik değerleri için gerekli sabitleri hesaplayınız. 2. Yazdığınız programda sıfır geçiģlerin kaç derecelik hata ile belirlendiğini hesaplayınız giriģ geriliminin maksismum değerini 24V olark alınız.(port2 giriģinin hangi gerilim seviyesini lojik 1 kabul ettiğine siz karar veriniz).

4 DENEYİN YAPILIŞI: 1. ġekil-3 deney devresini kurarak yazılan programın hex kodlarını $0000 adresinden baģlayarak kartına giriniz. 2. Yazdığınız proramda tetikleme açısının 1 0, 30 0, 60 0, 90 0, , lik değerleri için tristörün kapı ve anod gerilimlerini osilaskopta gözleyerek alt alta çiziniz.. BAġLA PORT2 KOġULLAMA (0,1,2,3 giriģ, 4,5,6,7 çıkıģ) PORT2 BĠT 0 0 MI? H E PORT2 BĠT 0 1 MĠ? H E GECĠK (ALFA) VE TRĠSTÖRÜ ATEġLE H PORT2 BĠT 0 1 MĠ? TRĠSTÖRÜ SÖNDÜR E

5 Port2 P2.4 1K 5V 24V 220V K A G 1K BT151 4N25 P2.7 10K 1K +5v 1M P2.0 1K K 4 3 4N25 RAPORDA ĠSTENENLER: a. Deneyde tristör kaç derece hata ile ateģelenmektedir.? (Hesapla ve ölçümle gösteriniz) b. Tristör için en büyük ateģleme açısı kaç derece olabilir.? Bu ateģleme açısında kulanılacak gecikme sabiti değeri nedir.? c. Benzer Ģekilde Port2 üzerinden üç fazlı tek yollu tristör kontrollü bir doğrultucu denetlenmek istenirse yeni program nasıl olur? d. Bu düzeneğin dezavantajlarını yazın? e. Deney esnasında alınan değerleri düzenli olarak rapora ekleyin ve yorumuzu yapın

6 80286 İLE TRİSTÖR ATEŞLEME AÇISI KONTROLU İÇİN ASSEMBLER PROGRAMI UPORT1CTL EQU 88H UPORT1 EQU 90H UPORT2 EQU 92H DELAY EQU 01FFFH ORG 0100H MOV AL,02H OUT UMODEREG,AL ;Port2 0,1,2,3 giriģ ve 4,5,6,7 çıkıģ MOV AL,80H OUT UPORT2 ;Pull_up 5V kaynağı çalıģtır NBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Negatife düģüģü bekle TEST AL,01H JZ NBEKLE MOV AL,00H OUT UPORT2,AL ;Tristörü söndür PBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Pozitife çıkıģı bekle TEST AL,01H JNZ PBEKLE MOV CX,DELAY GECIK: DEC CX ; ALFA kadar bekle JNZ GECIK MOV AL,10H OUT UPORT2,AL ;Tristörü ateģle JMP NBEKLE

7 Page 1-1 Tue Oct 07 18:08: Line# Address Object Source AS Cross Assembler V ;TUġ TAKIMI YARDIMI ĠLE ATEġLEME ACISININ DEĞĠġTĠRĠ UPORT1CTL EQU 88H UMODEREG EQU 86H UPORT1 EQU 90H UPORT2 EQU 92H DELAY EQU 01000H GETIN EQU 14 ;0EH ORG 0100H B0 02 MOV AL,02H E6 86 OUT UMODEREG,AL ;Port2 0,1,2,3 g B0 80 MOV AL,80H E6 92 OUT UPORT2,AL ;Pull_up 5V k E4 92 NBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Negati A A8 01 TEST AL,01H C 74 FA JZ NBEKLE E E B0 00 MOV AL,00H E6 92 OUT UPORT2,AL ;Tristö E4 92 PBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Poziti A8 01 TEST AL,01H FA JNZ PBEKLE B MOV CX,DELAY B 49 GECIK: DEC CX C 75 FD JNZ GECIK E E B0 10 MOV AL,10H E6 92 OUT UPORT2,AL ;Tristörü ateģle E9 E3 FF JMP NBEKLE

8 ;TUġ TAKIMI YARDIMI ĠLE ATEġLEME ACISININ DEĞĠġTĠRĠLMESĠ UPORT1CTL EQU 88H UPORT1 EQU 90H UPORT2 EQU 92H DELAY EQU 01000H GETIN EQU 14 ;0EH ORG 0100H MOV AL,02H OUT UMODEREG,AL ;Port2 0,1,2,3 giriģ ve 4,5,6,7 çıkıģ MOV AL,80H OUT UPORT2 ;Pull_up 5V kaynağı çalıģtır MOV DELAY,1FFFH NBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Negatife düģüģü bekle TEST AL,01H JZ NBEKLE MOV AL,00H OUT UPORT2,AL ;Tristörü söndür MOV AH,GETIN INT 28H CMP AL,0FFH JZ PBEKLE CMP AL,02BH JNZ EKSIMI ARTI: ADD DELAY,0010 ;ateģleme açisini arttir, gücü azalt JMP PBEKLE EKSIMI: CMP AL,02DH JNZ PBEKLE ARTI: SUB DELAY,0010 ;ateģleme açisini azalt, gücü arttir PBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Pozitife çıkıģı bekle TEST AL,01H JNZ PBEKLE MOV CX,DELAY GECIK: DEC CX ; ALFA kadar bekle JNZ GECIK MOV AL,10H OUT UPORT2,AL ;Tristörü ateģle JMP NBEKLE

9 Page 1-1 Tue Oct 07 18:10: Line# Address Object Source AS Cross Assembler V ;TUġ TAKIMI YARDIMI ĠLE ATEġLEME ACISININ DEĞĠġTĠRĠ UPORT1CTL EQU 88H UMODEREG EQU 86H UPORT1 EQU 90H UPORT2 EQU 92H DELAY EQU 01000H GETIN EQU 14 ;0EH ORG 0300H B0 02 MOV AL,02H E6 86 OUT UMODEREG,AL ;Port2 0,1,2,3 g B0 80 MOV AL,80H E6 92 OUT UPORT2,AL ;Pull_up 5V k BE MOV SI,01000H ;ATEġLEME AÇISI ADRESĠ B C7 04 FF 1F MOV WORD PTR[SI],01FFFH ;BAġLANGIÇ ATE F F E4 92 NBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Negati A8 01 TEST AL,01H FA JZ NBEKLE B0 00 MOV AL,00H E6 92 OUT UPORT2,AL ;Tristö B4 0E MOV AH,GETIN B CD 28 INT 28H ;TUġLARI KONTROL ET D 3C FF CMP AL,0FFH F JZ PBEKLE ;TUġA BASILMADI ĠSE PBEKL C 2B CMP AL,02BH ; + TUġU ĠSE ARTTIR JNZ EKSIMI ARTI: ADD WORD PTR [SI],0010H ;ateģle E JMP PBEKLE C C 3C 2D EKSIMI: CMP AL,02DH ; - TUġU ĠSE AZALT E JNZ PBEKLE C SUB WORD PTR [SI],0010H ;ateģleme açisi E4 92 PBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Pozitife çıkıģı A8 01 TEST AL,01H FA JNZ PBEKLE A A B MOV CX,DELAY D 49 GECIK: DEC CX ; ALFA kadar bek E 75 FD JNZ GECIK B0 10 MOV AL,10H E6 92 OUT UPORT2,AL ;Tristörü ateģle E9 C8 FF JMP NBEKLE