HARRAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK - ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK DEVRE VE TASARIM LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

Transkript

1 HARRAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK - ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK DEVRE VE TASARIM LABORATUVARI DENEY FÖYÜ 2014

2 ELEKTRİK DEVRE VE TASARIM LABORATUVARI Öğretim Üyesi: Doç. Dr. Ali KIRÇAY Laboratuvar Sorumluları: Arş. Gör. Fatma Zuhal SAĞI, Arş. Gör. Uğur HARMANCI Deneyler: Toplam 10 deney yapılacaktır. (Deney 1-Deney 10) Notların Belirlenmesi: 1. Devam Zorunluluğu: Her öğrenci en az 8 deneye katılmak zorundadır. 2. Deney Notu: Öğrencinin deneyden alacağı notu laboratuvar çalışması ve ders esnasındaki performansı belirleyecektir. Öğrencinin katılmadığı deney notu sıfır 0 olarak belirlenecektir. 3. Raporlar: Öğrenci her deney için Ön Hazırlık ve Sonuç Raporu hazırlayacaktır. Birbirinin kopyası olduğu belirlenen raporlar 0 puan ile cezalandırılacaktır. 4. Dönem Sınavları: Dönem içinde bir ara sınav (Teorik + Uygulama) ve bir final sınavı (Teorik + Uygulama) yapılacaktır. Bir öğrencinin final sınavına girebilmesi için en az 8 deneye katılmış olması zorunludur. Öğrencinin ara sınav ve final sınavı notları aşağıdaki ağırlıklara göre belirlenecektir: Ara Sınav: 1. Deney Notu Ortalaması: %30 (Ara sınava kadar yapılan deneylerin deney notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde edilecektir.) 2. Ön Hazırlık Raporu Ortalaması: %15 (Ara sınava kadar yapılan deneylerin ön hazırlık raporu notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde edilecektir.) 3. Sonuç Raporu Ortalaması: %15 (Ara sınava kadar yapılan deneylerin sonuç raporu notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde edilecektir.) 4. Teorik Sınav Notu: %15 5. Uygulama Sınav Notu: %25 Final Sınavı: 6. Deney Notu Ortalaması: %30 (Ara sınav ile final sınavı arasında yapılan deneylerin deney notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde edilecektir.) 7. Ön Hazırlık Raporu Ortalaması: %15 (Ara sınav ile final sınavı arasında yapılan deneylerin ön hazırlık raporu notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde edilecektir.) 8. Sonuç Raporu Ortalaması: %15 (Ara sınav ile final sınavı arasında yapılan deneylerin sonuç raporu notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde edilecektir.) 9. Teorik Sınav Notu: % Uygulama Sınav Notu: %25

3 5. Başarı Notu: Öğrencinin dönem sonu başarı notu aşağıdaki ağırlıklara göre hesaplanacaktır. Ara Sınav: %40 Final Sınavı: %60

4 LABORATUVARDA UYULMASI GEREKEN KURALLAR Laboratuvar çalışmalarının verimli olabilmesi için deneylerin aşağıdaki kurallara uygun olarak yapılması gerekmektedir: Öğrenciler, laboratuvar çalışmalarından bir yarar elde edebilmek için yapacakları deneye ilişkin kılavuzu önceden mutlaka okumalı ve her deneye hazırlıklı gelmelidir. Öğrenciler deneylerden önce ilgili deney için Ön Hazırlık Raporu hazırlayacaklardır. Deneyden önce kısa süreli bir sınav yapılacaktır. Bu sınava katılmayan ya da soruların %60 ını cevaplayamayan öğrenciler ilgili deneye alınmayacaklardır. 3 adet deneye katılmayan öğrenciler daha sonraki deneylere alınmayacaklardır. İlgili deneye ait malzemeleri bulundurmayan öğrenciler deneye alınmayacaklardır. Laboratuvara yiyecek ve içecek getirilmeyecektir. Deney sınavına veya deneye geç kalan öğrenciler deneye veya sınava alınmayacaklardır. Deney süresince laboratuvardan çıkmak yasaktır. Deneylerini erken bitiren gruplar, deney istasyonunu düzenleyip deney ölçüm sonuçlarını sorumlu öğretim elemanına imzalattıktan sonra laboratuvardan ayrılabilirler. Her deneyin Sonuç Raporu ertesi haftaki laboratuvar saatinde mutlaka getirilecektir. İmzalı deney ölçüm sonuçları kağıdı Sonuç Raporu na eklenecektir. Raporu getirmeyenler o deneyden sıfır puan almış olurlar. Yönetmelik gereğince öğrenci deneylere %80 oranında devam etmek mecburiyetindedir. Devam, her deneyde yoklama yapılarak tespit edilecektir. Öğrencinin gelmediği deneyden alacağı not sıfırdır. Deneyde kullanılacak olan malzeme (elektronik elemanlar, el aletleri, kablolar) deneyi yaptıracak olan öğretim elemanından sayılarak teslim alınacaktır. Deney sonunda aynı malzeme eksiksiz olarak geri verilecektir. Gruplar, kaybettikleri veya zarar verdikleri malzemenin yerine yenisini koymak zorundadır. Bu nedenle deney süresince başka grupların malzemelerini almayınız ve kendi malzemelerinizi başka gruplara vermeyiniz. Diğer grupları rahatsız etmemek ve daha olumlu bir çalışma ortamı sağlamak için laboratuvarda mümkün olduğu kadar sessiz çalışınız. DENEYLER YAPILIRKEN DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN NOKTALAR Devreleri kurarken gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır. Devreye gerilim verilmeden önce yapılan bağlantıların doğruluğu kontrol edilmeli. a. Devrelerin besleme ve toprak hatları doğru olarak bağlandı mı? b. Besleme gerilimi ve toprak hattı arasında kısa devre oluşabilir mi? c. Çıkış olan bir hatta yanlışlıkla giriş işareti uygulanmış olabilir mi? d. Çıkışlar yanlışlıkla kısa devre edilmiş olabilir mi? e. Bağlantılar, deneyde istenen işlemi gerçekleştirmek üzere doğru olarak yapıldı mı? Tüm bağlantıların doğruluğundan emin olduktan sonra devreye besleme gerilimi verilmeli. Eğer devre beklendiği gibi çalışmıyorsa hemen besleme gerilimi kapatılarak devre kontrol edilmeli. Kontrol işleminde 2. maddede belirtilen noktalara dikkat edilmeli. Doğru çalıştığından şüphe edilen elemanların devre ile bağlantıları kesilmeli ve bu elemanlar ayrı olarak test edilmelidir. Devre üzerinde değişiklik yaparken (eleman ekleme/çıkarma, bağlantı değiştirme) gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır. Tüm uğraşılara rağmen hata bulunamıyorsa laboratuvarda görevli öğretim elemanından yardım istenmelidir.

5 RAPOR YAZIM KILAVUZU Laboratuvar raporları, bilimsel bir çalışmada elde edilen sonuçları sunmak üzere aşağıdaki kurallara uygun olarak hazırlanacaktır. Grup elemanları her deneyden sonra ortak bir grup raporu hazırlayacaklardır. Raporlar beyaz A4 kâğıtlarının tek yüzüne, okunaklı bir el yazısı ile yazılarak hazırlanacaktır. Çizimler bilgisayar ya da cetvel kullanarak bir mühendis özeniyle yapılacaktır. Raporlar bilimsel ve teknik bir anlatım tarzı kullanılarak Türkçe olarak yazılacaktır. Raporlar, deneyi yapan tüm öğrencilerin isimlerinin ve numaralarının yer aldığı tek tip kapak sayfası ile başlayacaktır. Raporlar bir sonraki deneyde mutlaka getirilmelidir. Raporlarınızı deneyi yaptıran öğretim üyelerine doğrudan vermeyiniz. Teslim zamanından daha geç getirilen raporlar kabul edilmeyecektir. Eğer teslim tarihi tatil gününe denk geliyorsa tatilden sonraki ilk iş günü rapor teslim edilecektir. Teslim edilmeyen raporların notu sıfır olarak belirlenecektir. Raporlar aşağıdaki bölümlerden oluşacaktır: Ön Hazırlık Raporu: İlgili deney föyünde yer alan ön hazırlık sorularının cevapları yer alacaktır. Sonuç Raporu: Deney No ve Adı: İlgili deneyin adı ve deney numarası yazılacaktır. Amaç: Deneyde hangi konuların incelenmesi ve öğrenilmesi amaçlanmaktadır? Verilerin değerlendirilmesi: Bu bölümde deneyde kullanılan devre şemaları çizilecek ve veriler tablolar halinde verilecektir. Grafikler çizilecek, hesaplamalar yapılacaktır. Daha sonra veriler deney kılavuzunda tarif edildiği gibi değerlendirilecektir. Sonuçlar: Deneyin her bölümü için elde edilen sonuçlar (tablo, çizim, gözlem) düzgün ve okunaklı bir şekilde yazılacak ve yorumlanacaktır. Eğer deneyde istenmişse teorik olarak beklenen değerler ile deneyde elde edilen sonuçlar karşılaştırılacaktır. Tamamlayamadığınız bölümler için de beklenen sonuçları yazınız. Sorular: Deney kılavuzunda sorulan sorularının cevapları rapora yazılacaktır. Yorum ve Görüşler: Öğrenciler deneyle ilgili yorum ve görüşlerini bu bölüme yazacaklardır.

6 AVOMETRE VE MULTİMETRE NEDİR? Akım, gerilim ve direnç ölçümü aynı ölçü aleti tarafından yapılabiliyorsa, bu ölçü aletine Avometre denir. Bir ölçü aleti, akım, gerilim ve direnç ölçümüne ek olarak kapasitans, endüktans, diyot, transistör, frekans ve iletkenlik gibi özellikleri de ölçebilen ölçü aletlerine Multimetre denir. Multimetreler, analog ve sayısal olmak üzere iki çeşittir. Ölçülen değeri bir ölçek üzerinde sapabilen ibre (ya da benzeri bir mekanik hareket) ile gösteren ölçü aletlerine analog ölçü aletleri denir. Ölçülen değeri sayısal bir gösterge üzerinde sayısal olarak gösteren ölçü aletlerine ise sayısal ölçü aletleri denir. GERİLİM NASIL ÖLÇÜLÜR? Gerilim Voltmetre veya Osiloskop ile ölçülür. Voltmetre olarak kullanılan Avometre veya Sayısal MultiMetre (SMM) bir devrenin herhangi iki noktası arasındaki potansiyel farkını ölçmek için kullanılan ölçü aletidir. Voltmetre ile gerilim ölçümü için sırasıyla aşağıdaki kurallar uygulanmalıdır: 1. Voltmetre, gerilimi ölçülecek devre elemanı ile paralel bağlanır. Voltmetrelerin iç dirençleri genellikle çok büyük olduğundan (megaohm lar mertebesinde), devreden çektikleri akım çok küçüktür. Şekil 1. Voltmetre ile gerilim ölçmek için bağlantı şekli Şekil 1 de, R1 ve R3 dirençleri üzerindeki gerilimleri ölçmek için voltmetrenin devreye nasıl bağlanacağı gösterilmiştir. 2. DC gerilim ölçülürken yön önemlidir. Her şeyden önce hatalı bağlantı ile Kirchhoff un kanunlarına aykırı bir iş yapıldığı için yönler dikkate alınarak bağlanmalıdır.

7 Sayısal ölçü aletleriyle DC gerilim ölçümünde, ölçüm uçlarının ters bağlanması durumunda göstergedeki gerilim değerinin önünde eksi işareti okunur. 3. AC gerilim ölçümlerinde voltmetrenin bağlanma yönü önemli değildir. 4. Ölçü aleti üzerinde gerilim ölçümü için mevcut olan uygun test soketlerinin kullanılması gerekir. Akım veya direnç için ayrılan soketlerinin kullanılmaması gerekir. Sadece gerilim ölçümü için ayrılan soketler kullanılmalıdır. 5. AC veya DC ölçümün hangisi yapılıyorsa, fonksiyon seçme anahtarlarının bunlara uygun konumlarda olması gereklidir. AC gerilim ölçümü yaparken DC kademede ise ortalama değeri gösterir. AC kademede iken gerilimin efektif değerini gösterir. 6. Ölçüm aralığı seçme anahtarlarının uygun konumlarda olması gereklidir. Eğer ölçülecek değer tam olarak bilinmiyorsa, tahmin edilen değerin bir üst kademesine getirilerek ölçüme başlanmalıdır. Ölçülen kademede okunan değer, ancak ve ancak alt kademenin en büyük değerinden küçükse, hassas okuma yapmak için daha sonra alt kademeye getirilebilir. Bu ayarlamaların uygun yapılmaması durumunda ölçü aleti zarar görebilir. AKIM NASIL ÖLÇÜLÜR? Akım Ampermetre ile ölçülür. Ampermetre olarak kullanılan Avometre veya SMM bir iletkenden ya da bir devre elemanının içinden geçen akımı ölçmek için kullanılan ölçü aletidir. Ampermetre devreye bağlanırken güç kaynağının kapalı olması gereklidir. Ampermetre ile akım ölçümü için sırasıyla aşağıdaki kurallar uygulanmalıdır: 1. Akımı ölçülecek devre elemanının bulunduğu bağlantı açılmalıdır. Bu noktaya Ampermetre seri bağlanmalıdır. Aksi durumda ölçü aletinin sigortası yanabilir ya da tamamen bozulabilir. Ampermetrenin devreye paralel olarak bağlanması durumunda, ya ampermetrenin sigortası atar ya da bununla kalmayıp ampermetre hasar görebilir. Şekil 2 de, R1 ve R3 dirençleri üzerindeki akımları ölçmek için ampermetrenin devreye nasıl bağlanacağı gösterilmiştir. Ampermetre devreye seri bağlandığında, ampermetrenin iç direnci seri bağlı olduğu devrenin direncine eklenir. Bunun sonucunda, hem ölçülecek olan akım azalır hem de Ampermetre üzerinde bir gerilim düşümü olur. Bu etkiyi en aza indirmek amacıyla ampermetreler iç dirençleri çok küçük (güç değeri yüksek) olacak şekilde tasarlanırlar.

8 Şekil 2. Ampermetre ile akım ölçmek için bağlantı şekli 2. DC akım ölçülürken yön önemlidir. Her şeyden önce hatalı bağlantı ile Kirchhoff un kanunlarına aykırı bir iş yapıldığı için yönler dikkate alınarak bağlanmalıdır. DC akım ölçümlerinde, akım ampermetrenin her zaman artı uç olarak gösterilen Amper (20A veya ma) soketlerinden birinden girip, eksi uç olarak bilinen COM soketinden çıkmalıdır. Analog DC ampermetre de akım yönüne duyarlıdır. Sayısal ampermetrelerde ters bağlantı durumunda göstergede akım değerinin başında eksi işareti okunur, fakat ölçü aleti hasar görmez. 3. AC akım ölçümlerinde ampermetrenin bağlanma yönü önemli değildir. 4. Ölçü aleti üzerinde akım ölçümü için mevcut olan uygun test soketlerinin kullanılması gerekir. Gerilim veya direnç için ayrılan soketlerinin kullanılmaması gerekir. Sadece akım ölçümü için ayrılan soketler kullanılmalıdır. 5. Ölçüm aralığı seçme anahtarlarının uygun konumlarda olması gereklidir. Eğer ölçülecek değer tam olarak bilinmiyorsa, tahmin edilen değerin bir üst kademesine getirilerek ölçüme başlanmalıdır. Ölçülen kademede okunan değer, ancak ve ancak alt kademenin en büyük değerinden küçükse, hassas okuma yapmak için 5. adım sonunda sonra alt kademeye getirilebilir. Örneğin tahmin edilen değer 1.5 ma ise, ampermetre ma lik sokete bağlanmalı ve anahtar bir üst kademe olan 10 ma kademesine getirilmelidir. Hiçbir tahmin yoksa ampermetre 20 A lik sokete bağlanmalı ve anahtar 20 A kademesine getirilmelidir. Bu ayarlamaların uygun yapılmaması durumunda ölçü aletinin sigortası yanabilir ya da tamamen bozulabilir.

9 6. AC veya DC ölçümün hangisi yapılıyorsa, fonksiyon seçme anahtarlarının bunlara uygun konumlarda olması gereklidir. AC akım ölçümü yaparken DC kademede ise ortalama değeri gösterir. AC kademede iken akımın efektif değerini gösterir. 7. Güç kaynağı açılır ve akımın geçtiği yöne göre (+) ya da ( ) değer okunur. Ampermetre uçları güç kaynağı kapatılarak değiştirilmelidir. 8. Dolaylı olarak Osiloskop kullanarak da akım ölçümü yapılabilir. Değeri bilinen bir direnç üzerindeki gerilimi ölçüp, Ohm yasasından (I=V/R) yararlanarak devreden geçen akımı bulabilir. DİRENÇ NASIL ÖLÇÜLÜR? Elektriksel direnç Ohmmetre ile ölçülür. Ohmmetre olarak Avometre veya SMM kullanılır. Direnci ölçülecek olan elemanın devre ile bağlantısının olmaması gerekir, en azından bir ucunun boşta olması gereklidir. Ohmmetre ile direnç ölçümü için sırasıyla aşağıdaki kurallar uygulanmalıdır: 1. Ohmmetrenin doğru çalışıp çalışmadığından anlamak için Ohmmetrenin uçlarını birbirine birleştirilir. Bu durumda göstergede çok küçük değerde bir reel sayı okunacaktır. Bu reel sayı, ölçü aletinin ve ölçü aleti kablolarının toplam iç direncidir. Göstergede bunlardan farklı değerler görünmesi durumunda ölçü aletiniz bozulmuş veya pili zayıflamış olabilir. 2. Uygun bir ohm kademesi seçilir. Eğer direnç değeri bilinmiyorsa, en yüksek kademeden başlanarak uygun konumuna gelinceye kadar kademe azaltılır. 3. Ohmmetrenin ölçüm uçları direncin iki ucuna sıkıca temas ettirilir. Ölçüm sırasında, ölçüm yapan kişi direncin bir ucundan tutabilir, fakat direncin iki ucundan da tutması durumunda kendi vücut direnci de ölçülen direnç ile paralel bağlı olacağından hatalı ölçüm yapılmış olur. 4. Dirençler üzerlerindeki değerde olmazlar. Dirençlerin gerçek değerlerinin Ohmmetre ile ölçülmesi gerekir. Dirençlerin tolerans değerlerinin olması, teorik ve pratik sonuçlarda farklılığa neden olan sebeplerden biridir. Direnç Çeşitleri: Dirençler, kullanılacak yere ve amaca göre çeşitli şekillerde üretilirler. Bunların bazıları aşağıda verilmiştir: Sabit dirençler, Değişken dirençler,

10 Foto rezistif dirençler, Isıya duyarlı dirençler, Tümleşik dirençler. 1. Sabit Dirençler Fiziksel olarak bir bozulmaya uğramadığı sürece direnç değeri değişmeyen yani aynı kalan dirençlerdir. Boyutları ve yapılışı içinden geçen akıma dolayısıyla üzerinde harcanan güce göre değişir. Düşük güçlerde karbon veya metal dirençler, yüksek güçlerde ise tel sargılı dirençler kullanılır. Karbon dirençler üretici firmalar tarafından 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W, 1W lık güçlerde, tel dirençler ise 8 W, 10W, 16 W, 25 W, 40 W ve 60W lık güçlerde standart olarak üretilirler. Devre gerçekleştirmelerinde devrede kullanılan direnç elemanlarının güçlerinin seçimine diğer elemanların güçlerinin seçiminde de olduğu gibi dikkat etmek gerekir. Karbon dirençlerin direnç değerleri için yaygın olarak kullanılan standartlar E12 ve E24 standartlarıdır. Standart dirençlerin değerleri genel olarak iki şekilde belirtilir. Birinci olarak, üretici firma tarafından direnç üzerine direncin değeri (Ω, K Ω, M Ω olarak) ve güçleri (1/8 W, 1/4 W, 1 W olarak) yazılır. İkinci olarak, karbon dirençlerde direnç değeri ve tolerans dört renk bandı ile gösterilir. Karbon dirençler üzerindeki renk bantları Şekil 3 de gösterilmiş, renk kodları Tablo 1 de verilmiştir. Şekil 3 de görüldüğü gibi, dört renk bandından üçü (A, B ve C) birbirine yakın, dördüncüsü (T) bu gruptan biraz uzaktır. A, B ve C renk bantları direncin değerini tanımlar, T renk bandı ise direncin toleransını tanımlar. Direncin tolerans değeri, üretim hataları nedeniyle direnç değerinin üzerinde yazılı olan değerden yüzde kaç farklı olabileceğini gösterir. Örneğin, 100 luk bir direncin toleransı ±%5 ise, direncin değeri büyük bir olasılıkla 95 ile 105 Ω arasındır. i. Direnç, tolerans renk bandı (T) sağ tarafa gelecek şekilde tutulur. ii. Soldan birinci ve ikinci renk bantlarının (A ve B) tanımladıkları sayılar yan yana sırasıyla yazılır. iii. A ve B bantlarının tanımladığı iki rakamın yanına üçüncü renk bandı (C) ile tanımlanan sayı kadar sıfır yazılır (ya da A ve B den elde edilen sayı 10C ile çarpılır). Elde edilen sayı ohm türünden direnç değerini verir: R=AB 10C ohm. iv. Karbon dirençlerin tolerans değerleri Çizelge 2 de verilmiştir. Tolerans renk bandı altın rengi ise tolerans %5, gümüş rengi ise tolerans %10, tolerans renk bandı yoksa tolerans %20 demektir. Direnç Değeri = ABx10C Ω Tolerans = %T

11 A B C T 1. Sayı 2. Sayı Çarpan Tolerans Şekil 3. Karbon direnç renk bantları Tablo 1. Direnç değerleri. Renk 1.Sayı-2.Sayı Çarpan Tolerans Siyah 0 Kahverengi 1 1 Kırmızı 2 2 Turuncu 3 Sarı 4 Yeşil Mavi Mor Gri Beyaz 9 Bant Yok 20 Gümüş Altın Metal film dirençlerde ise beş renk bandı bulunur. Soldan sağa ilk üç renk bandı sayı tanımlar (A, B ve C), dördüncü bant (D) çarpanı tanımlar (10D), beşinci bant (T) toleransı tanımlar R= (ABC).10 D ±%T. Metal film dirençlerin toleransları ± %0,05 den ± %10 a kadar değişen değerlerde olabilir. Bu toleranslar çeşitli renklerle tanımlanır. Bazı üreticiler direncin değerini ve toleransını direncin üzerine doğrudan ya da harf kodlu olarak yazarlar.

12 Direncin değerini tanımlayan harfler: R = Ohm (Ω), K = Kilo Ohm (KΩ), M = Mega Ohm (MΩ) Toleransı tanımlayan harfler: F = ± %1, G = ± %2, J = ± %5, K = ± %10, M = ± % Ω a kadar olan dirençler için R harfi kullanılır: R den önce gelen sayı Ohm olarak direncin değerini gösterir R den sonra gelen sayı direncin ondalık değerini gösterir En sondaki harf toleransı gösterir Örneğin, 5R6F = 5.6 ± %1 ğ; R25K = 0.25 ± %10 Ω. 1 kω dan 1 MΩ a kadar olan dirençler için K harfi kullanılır (Örneğin, 2K0G=2.0±%2 kω; 3K9J = 3.9±%5 kω) 1 MΩ dan büyük değerdeki dirençlerde M harfi kullanılır (Örneğin, 5M0M=5.0±%20 MΩ) 2. Değişken Dirençler: Direnç değeri, 0 Ω le 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. Değişken dirençler 270 derecelik daire biçiminde (örneğin trimpotlar ve potansiyometreler) ve düz bir biçimde (örneğin sürgülü potansiyometreler) üretilirler. 3. 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. 4. Isıya Duyarlı Dirençler: Direnci ısıya bağlı olarak değişen doğrusal olmayan dirençlerdir (PTC, NTC). 5. Tümleşik Dirençler: Yarıiletken teknolojisiyle üretilen jonksiyon dirençler ve incefilm dirençlerdir.

13 OSİLOSKOP NEDİR? 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 (zamanı da 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. SİNYAL JENERATÖRÜ NEDİR? Sinyal jeneratörü, istenen genliğe, frekansa ve dalga şekline sahip sinyal üreten bir cihazdır. Sinyal jeneratörlerinin çok farklı model ve tipleri olmasına rağmen genellikle sinüs, kare dalga ve testere dişi olmak üzere üç temel dalga şeklinde sinyal üretirler. İstenen sinyal şekli fonksiyon tuşlarından ilgili olana basılarak elde edilir. Üretilen sinyalin genliği amplitude (genlik) düğmesi çevrilerek değiştirilir. Üretilen sinyalin genliği osiloskop kullanılarak saptanır. İstenen genlik değerine sahip sinyalin üretilebilmesi için genlik düğmesi çevrilirken osiloskop ekranından sinyalin genliğinin takip edilmesi gerekmektedir. Sinyal jeneratöründe üretilen sinyalin genliği tepeden tepeye genlik değeri olarak yani Vpp şeklinde ifade edilir. Sinyal jeneratöründe üretilecek sinyalin frekansını belirlemek oldukça kolaydır. Öncelikle istenen frekans değerine yakın range (saha) tuşlarından biri basılır. Daha sonra çarpan düğmesi konumu, seçilen saha tuşu ile çarpan konumunun çarpımları sonucu istenen frekans değerini verecek şekilde konumlandırılır. Örneğin; 1.4KHz lik bir sinyal üretmek için saha tuşlarından 1KHz tuşuna basılı ve daha sonra çarpan düğmesi 1.4 konumuna getirilir. Böylelikle 1KHz x 1.4 = 1.4KHz değerinde sinyal üretilmiş olur. Eğer sinyalin frekansını 800Hz e düşürmek istersek, başka hiçbir değişiklik yapmaksızın çarpan düğmesinin 0.8 konumuna getirmemiz yeterlidir. Sinyal jeneratörleri genellikle iki adet çıkışa sahiptirler. Bunlardan birincisi ve elektronik devrelerinin gerçekleştirilmesinde kullanılacak olan 50Ω çıkışıdır. Burada 50Ω sinyal jeneratörünün iç direncini temsil etmektedir. Bu çıkıştan sinyal jeneratörünün üretme aralığında olan tüm sinyaller alınabilir. İkinci çıkış ise TTL çıkışıdır. TTL çıkışı, dijital (sayısal) devrelerin gerçekleştirilmesinde kullanılan istenilen frekansa sahip, sabit 5Vpp ve kare dalga sinyal çıkışıdır.

14 DENEY 1: Direnç Değerlerini Okuma Amaç: Direnç değerlerini sayısal ohmmetre kullanarak ölçmek, okunan değer ile ölçülen değeri kıyaslamak ve farkın belirtilen tolerans sınırları içinde olup olmadığını incelemek. Deneyde Kullanılacak Malzemeler: 1. Breadboard 2. Avometre 3. Çeşitli dirençler (100Ω, 1 KΩ, 2.2 KΩ, 10 KΩ, 100KΩ) ve bağlantı kabloları Teorik Bilgi: Bağıl (Yüzde) Hata=( ) Mutlak Hata= Ön Hazırlık Soruları: S.1. Dirençler hakkında genel bilgi edininiz. S.2. Potansiyometrenin kullanım şekli ve alanları hakkında bilgi edininiz. Deneyin Yapılışı: I. Direnç toleransının incelenmesi 1. Tablo 1.1 deki dirençler için gerekli olan değerleri ölçerek tolerans değeri ile kıyaslayınız. Tablo 1.1 Direnç Yazılı Tolerans Ölçülen Değer Fark 100 Ω 1K 2.2K 10K 100K II. Dirençlerin seri bağlanmalarının incelenmesi 1. 2,2K ile 10K dirençlerini board a seri olarak bağlayınız. 2. Toplam direnci multimetre kullanarak ölçünüz. Sonucu yazınız. 3. Aynı işlemi 1K, 2,2K ve 10K dirençlerini seri bağlayıp tekrarlayınız. R1 R2 Ohm-metre Şekil 1.1

15 III. Dirençlerin paralel bağlanmalarının incelenmesi 1. 2,2K ile 10K dirençleri board üzerinde paralel olarak bağlayınız. 2. Toplam direnci multimetre kullanarak ölçünüz. Sonucu yazınız. 3. Aynı işlemi 1K, 2,2K ve 10K dirençlerini paralel bağlayıp tekrarlayınız. R1 R2 Ohm-metre Şekil 1.2 IV. Potansiyometrenin incelenmesi K potansiyometresinin en dış iki ucu arasında direnç ölçümü yapınız. Bu işlem için multimetreyi ohm-metre olarak kullanınız. 2. Ölçtüğünüz direnci not ediniz. 3. Potansiyometre kabzasını gelişi güzel çeviriniz ve bu işi yaparken multimetrede okunan direnç değerinin değişip değişmediğini gözleyiniz. 4. Direnç ölçümünü orta uç ile dış uçlardan biri arasında yapınız. Potansiyometre kabzasını rastgele çeviriniz. Bu sırada multimetrede okunan direnç değerinin değişip değişmediğini gözleyiniz. Deney Sonuç Soruları: S.1. Deney sonucunda elde edilen verileri teorik hesaplamalarla kıyaslayınız. Farklılıkları yorumlayınız.

16 DENEY 2: OrCAD Pspice programı kullanılarak benzetim (simulasyon) çalışması Amaç: OrCAD Pspice programının kullanımının öğrenilmesi. Deneyde kullanılacak malzemeler: 1. Bilgisayar 2. OrCAD Pspice programı Teorik Bilgi: 1. Programın Çalıştırılması: Başlat> Tüm Programlar> Orcad Family Release 9.2> Capture CIS Karşınıza gelen pencere Orcad Capture ın başlangıç ekranıdır. Bu ekranda File menüsünün altındaki New seçeneğinden Project i seçin.

17 Açılan pencereden Analog or Mixed A/D seçeneğini seçiniz. Daha sonra projenize bir isim veriniz. Projenizin kaydedileceği klasörü de Browse tuşu ile seçtikten sonra OK tuşuna basınız. ( Projenizin isminde ve kaydettiğiniz klasörün isminde Türkçe karakter kullanmayınız ) Bir sonraki pencerede create a blank project i seçin ve OK tuşuna basın. Böylelikle boş bir tasarım penceresi açmış olacaksınız.

18 Karşınıza gelen ekran devrenizi kuracağınız çalışma ortamınızdır. Ekranın sağ tarafında Tool Panel vardır. Parçaları, kabloları, düğümleri bu panelden ekleyebilirsiniz. Ekranın üst tarafında simulasyon profili oluşturacağınız buton, voltage marker, current marker tuşlarının bulunduğu panel vardır. Çalışma ortamınızın boyutlarını Option->Schematic page properties->pagesize dan ayarlayabilirsiniz. Eğer sizin ekranınınızda görünmeyen panel varsa bunu Wiev menüsünden görünür hale getirebilirsiniz.

19 2.1.Orcad Menüsünün Tanıtımı: File Menüsü: New: Bu seçenek yeni bir proje veya dizayn başlatmakta kullanılır. Open: Bu seçenek daha önceden kayıtlı bir projenin veya devrenin açılmasını sağlar. Close: Bu seçenek açık olan şematik editör penceresinin kapatılmasını sağlar. Save: Projenin son hali ile kaydedilmesi sağlanır. Import/Export Design: Başka bir program kullanarak oluşturulmuş devreyi OR-CAD programına ya da OR-CAD programında dizayn edilmiş devreyi başka bir programa aktarmaya yarar. Exit: Bu seçenekle Capture Programından çıkılır Edit Menü: Undo: Bu seçenek kullanılarak bir önceki yapılan işlem geriye alınır. Redo: Bu seçenek ile Undo kullanılarak yapılmış işlem bir ileri alınır. Repeat: İşleminizi tekrarlar. Cut: Seçtiğiniz kısmı keser. Copy: Seçtiğiniz kısmı kopyalar.

20 Paste: Seçtiğiniz kısmı başka bir yere yapıştırır. Delete: Seçtiğiniz kısmı siler. Select All: Bütün çalışmanızı seçer. Properties: Çalışmalarınızın özelliklerini buradan seçersiniz. Part: Devre elemanlarınızda üzerinizde değişiklik yapmanızı sağlar. Mirror: Seçtiğiniz kısmı ayna görünümüne çevirir. Rotate: Seçtiğiniz kısmı çevirir. Group: Devre elemanlarınızı gruplar halinde ayırabilirsiniz. Ungroup: Gruplarınızı tekrar eski haline getirir. Find: Burada aramak istediğiniz devre elemanını kolayca bulmanızı sağlar View Menü: Tool Pallete: Malzeme paletidir. Toolbar: Bu seçenek menülerin bulunduğu yerle alakalı işlem yapmaya yarar. Status Bar: İmlecin bulunduğu yeri (x, y) ve zoom durumunu belirtir.

21 Grid: Elemanları yerleştirmede kolaylık sağlayan noktalarla alakalı işlemlerde kullanılır. Grid References: Çalışmanızı oluşturmada size yardımcı olur Place Menü: Devrenize eklemek isteyebileceğiniz parçalar, yazı, resim vb. için ve Place Part penceresini açmak için hazırlanmış bir menüdür.

22 3. Devre Kurma: Tool palette de ikinci ikonu tıklayarak ( Place Part ), klavyeden P tuşuna basarak veya Place menüsünden Place Part penceresini açabilirsiniz. Bu pencereden tasarım ekranına yerleştirmek istediğiniz devre elemanını seçebilirsiniz. Pspice da elektronik parçalar kütüphaneler halinde sınıflandırılmışlardır. Bir parça eklemek için önce o parçanın içinde bulunduğu kütüphanenin çalışma ortamına eklenmesi gerekir. Place Part penceresini açtıktan sonra Add Library tuşuna basıp istediğiniz kütüphaneleri ekleyebilirsiniz. Temel elemanlar (Direnç, kapasitör, bobin ) analog.olb kütüphanesinde, kaynaklar ise source.olb kütüphanesinde bulunur.

23 Daha sonra istediğiniz parçayı seçip OK tuşuna basınız. Ekranda herhangi bir yere tıklayarak parçayı bırakabilirsiniz. Parçayı sağa veya sola çevirmek istiyorsanız bırakmadan önce veya parça seçili durumdayken R (Rotate) tuşuna basınız.

24 Parçalar konulduktan sonra sağ taraftaki toolbar dan Place Wire tuşuna basılarak birleştirilir.

25 Parçaların değerlerini girmek için iki yol vardır. Birincisi parçanın yanında yazan değere çift tıklayıp gelen ekrana değeri yazmak ikincisi ise parçaya çift tıklayıp çıkan pencerede Value kutucuğuna değeri yazmaktır. NOT: Pspice da ölçek ve birim kısaltmaları şu şekildedir; V : Volt Ohm : Ohm DEG : Derece A : Amper

26 H : Henry Hz : Hertz F : Farad T : Tera(= E12) G : Giga(= E9) M : Mega(= E6) k : Kilo(= E3) m : Mili(= E-3) u : Mikro(= E-6) n : Nano(= E-9) p : Piko(= E-12) f : Femto(= E-15) Elemanların üzerine çift tıklama ile açılan pencere Property Editor dür. Bu pencereden parçaların bir çok özelliğini değiştirmek mümkündür. Devrenin tamamlanması için bir referans gerilimine ihtiyaç vardır. Bunun için Toolbardan Place ground tuşuna basıp gelen ekrandan 0/SOURCE yi seçiyoruz.(ground un ismi daima 0 olmalı)

27

28 NOT: Sık Kullanılacak Parçalar ve Sembolleri

29 4. Simülasyon Profili Oluşturmak: İstenilen devre kurulduktan sonra Simülasyon ayarlarının yapılması gerekmektedi r. Bunun için aşağıdaki şekilde gösterilen simülasyon butonuna tıklamak gereklidir. New Simulation penceresinden simülasyona herhangi bir isim verebilirsiniz. Türkçe karakter kullanmamanız tercih edilir. Daha sonra karşınıza gelen ekrandan simulasyon tipini ve değişkenleri seçerek Tamam tuşuna basınız. Daha sonra devrenin herhangi bir yerindeki voltajı,akımı yada gücü ölçmek için voltage,current,power marker kullanılır.

30 İstenilen problar konulduktan sonra simulasyonu başlatmak için üst taraftaki Run PSpice tuşuna basılmalıdır. Current markerlar devre elemanlarının pinlerinin ucuna bağlanmalı, Power markerlar ise elemanların üzerine konulmalıdır. Bunlar kablolara konulmak istenirse uyarı mesajı ile karşılaşılır.

31

32 Grafikte istenen bir noktanın değerini görmek için Toggle Cursor butonuna basıp noktayı tespit edip daha sonra Mark Label ile işaretleyebilirsiniz. Mark Label ikonunun bulunduğu toolbardaki diğer ikonlarla grafiğinizde maksimum, minimum vb. noktaları bulabilirsiniz. Add Trace ikonu ile simülasyonda var olan tüm değişkenlerle matematiksel işlemler yapılabilir ve bu işlemlerin sonuçları grafiğe aktarılabilir.

33 Eklediğiniz grafikleri silmek istediğinizde, grafiğin altında bulunan işlemler listesinden eklediğiniz işlemin adını tıklayıp bilgisayarınızda Del tuşuna basmanız yeterlidir. Ön hazırlık Soruları: 1. Şekil 2.1 deki devrenin teorik olarak analizini yaparak direnç üzerinden geçen akım ve direnç üzerine düşen gerilim değerlerini hesaplayınız. 10kΩ 24V Şekil 2.1 Deneyin Yapılışı: 1. Devreden geçen akımı hesaplamak için Ohm Kanununu (I=E/R) kullanınız. 2. Kaynak tarafından dağıtılan gücü ve eleman üzerindeki gerilimi hesaplayınız. 3. Şekil 2.1 de gösterilen devreyi OrCAD Pspice programında oluşturunuz. 4. Direnç üzerinden geçen akım değerini ve direnç üzerine düşen gerilim değerini gözleyiniz. Deney Sonuç Soruları: S.1. Şekil 2.2 de gösterilen devredeki elemanların akım ve gerilimlerini teorik olarak hesaplayınız. S.2. Şekil 2.2 de gösterilen devreyi OrCAD Pspice benzetim programında oluşturarak çıkışları elde ediniz. 10kΩ 1A Şekil 2.2

34 DENEY 3: Ohm ve Kirchoff Kanunları nın İncelenmesi Amaç: Ohm ve Kirchoff Kanunları nın geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi. Deneyde Kullanılacak Malzemeler: 1. DC Güç Kaynağı 2. Avometre 3. Çeşitli değerlerde dirençler (1KΩ, 2.2KΩ, 3.3KΩ, 4.7KΩ(2 adet), 10KΩ ) ve bağlantı kabloları Teorik Bilgi: 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

35 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 V R3 İ2 + - V R5 İ 1 akımının dolaştığı kapalı çevre için ; İ 2 akımının dolaştığı kapalı çevre için ; eşitlikleri kullanılır. Ön Hazırlık Soruları: İ 1 1 kω A İ kω 4.7 kω İ 4 B 5 V + - I İ 2 İ 5 İ 6 II 2.2 kω 4.7 kω 10 kω Şekil 3.1. S.1. Şekil 3.1 de verilen devrede tüm dallardaki akımları istediğiniz bir yöntemle bulunuz. S.2. 1 kω luk direncin üzerindeki gerilimi hesaplayınız.

36 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. S.5. Şekil 3.1 de verilen devreyi Pspice benzetim programı ile çizerek Ohm Kanunu nun, Kirchoff un Gerilim Kanunu nun ve Kirchoff un Akım Kanunu nun geçerliliğini gözlemleyiniz. Deneyin Yapılışı: 1. Şekil 3.1 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 3.1 e kaydediniz.

37 Tablo 3.1. I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 (ma) (ma) (ma) (ma) (ma) (ma) Ölçme Hesap V R1 (V) V R2 (V) V R3 (V) V R4 (V) V R5 (V) V R6 (V) Ölçme Hesap 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.

38 DENEY 4: Süperpozisyon Teoreminin İncelenmesi Amaç: Süperpozisyon teoreminin geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi. Deneyde Kullanılacak Malzemeler: 1. DC Güç Kaynağı 2. Avometre 3.Çeşitli değerlerde dirençler (1KΩ, 2.2KΩ, 3.3KΩ, 4.7KΩ, 5KΩ, 10KΩ ) ve bağlantı kabloları Teorik Bilgiler: Birden fazla kaynak içeren bir devre göz önüne alındığında; bu kaynakların devre üzerindeki toplam etkisi her bir kaynağın tek başına meydana getirdiği etkilerin toplamına eşittir. Buna süperpozisyon teoremi denir. Tek bir kaynağın etkisi incelenirken, o kaynağın dışındaki kaynaklar etkisiz hale getirilir. (Akım kaynakları açık devre, gerilim kaynakları ise kısa devre). Tek tek her bir kaynağın etkisi elde edildikten sonra bu etkiler toplanarak tüm kaynakların toplam etkisi elde edilir. Şekil 4.1. Yukarıdaki devrede gerilim kaynakları ve dirençlerin eşdeğer olduğu varsayılırsa; R 1 = R 2 = R 3 = R ve V S1 = V S2 = V olur. R 2 üzerindeki gerilim, olur. Süperpozisyon tekniğini inceleyebilmek için öncelikle ilk kaynağın devre üzerinde etkisini görelim. İkinci kaynak bağımsız bir gerilim kaynağı olduğundan bu durumda kısa devre olacaktır.

39 Şekil 4.2. Devre analiz edilirse; olarak elde edilir. Şimdi ise ilk bağımsız gerilim kaynağı kısa devre edilip ikinci kaynağın etkisi incelenecek olursa; Şekil 4.3. Devre analiz edilecek olursa; olarak elde edilir. Süperpozisyon teoremine göre toplam gerilim iki gerilimin toplamı olduğundan; sonucuna ulaşılır.

40 Ön Hazırlık Soruları: İ 1 1 kω A İ kω 4.7 kω İ 5 12 V + - İ 2 İ V 2.2 kω 5 kω - Şekil 4.4. S V değerindeki kaynağı kısa devre varsayıp dallardaki akımları ve dirençlerdeki gerilimleri hesaplayınız. S.2. 5 V değerindeki kaynağı kısa devre varsayıp dallardaki akımları ve dirençlerdeki gerilimleri hesaplayınız. S.3.Süperpozisyon yöntemi ile tüm dallardaki akımları ve dirençlerdeki gerilimleri bulunuz. S.4. Şekil 4.4 de verilen devrenin Pspice programı ile simülasyonunu yapıp, süperpozisyon yöntemi ile tüm dallardaki akımları ve dirençlerdeki gerilimleri elde ediniz. Deneyin Yapılışı: 1. Şekil 4.4 de verilen devreyi kurunuz. 2. V S1 aktif iken (V S2 devrede değil ve uçları kısa devre iken) akım ve gerilim değerlerini ölçüp Tablo 4.1 ve Tablo 4.2 ye kaydediniz. 3. V S2 aktif iken (V S1 devrede değil ve uçları kısa devre iken) akım ve gerilim değerlerini ölçüp Tablo 4.1 ve Tablo 4.2 ye kaydediniz. 4. V S1 ve V S2 aktif iken akım ve gerilimleri ölçüp Tablo 4.3 e kaydediniz ve 3.şıklarda elde edilen değerlerin toplamlarının 4.şıkta elde edilen değerleri verip vermediğini kontrol ediniz.

41 Tablo 4.1. İ 1 (ma) İ 2 (ma) İ 3 (ma) İ 4 (ma) İ 5 (ma) V S1 aktif iken V S2 aktif iken Toplam Tablo 4.2. V R1 (V) V R2 (V) V R3 (V) V R4 (V) V R5 (V) V S1 aktif iken V S2 aktif iken Toplam Tablo 4.3. İ 1 (ma) İ 2 (ma) İ 3 (ma) İ 4 (ma) İ 5 (ma) V S1 +V S2 aktif V R1 (V) V R2 (V) V R3 (V) V R4 (V) V R5 (V) V S1 +V S2 aktif Deney Sonuç Soruları: S.1. Ön hazırlık sorularında bulduğunuz akım ve gerilim değerleriyle, deneyde ölçtüğünüz değerleri karşılaştırınız. S.2. Tablo 4.3 deki değerlerin Tablo 4.1 ve Tablo 4.2 deki toplam değerleri ile karşılaştırınız.

42 DENEY 5: Thevenin ve Norton Teoreminin İncelenmesi Amaç: Thevenin ve Norton Teoremleri nin gerçekliğinin deneysel olarak incelenmesi. Deneyde Kullanılacak Malzemeler: 1. DC Güç Kaynağı 2. Avometre 3. Potansiyometre, Çeşitli değerlerde dirençler (1KΩ(2 adet), 390Ω) ve bağlantı kabloları Teorik Bilgiler: Thevenin Teoremi Bağımlı ve bağımsız kaynaklar ile pasif devre elemanları içeren iki uçlu bir doğrusal devre, bu iki uç arasında bir eşdeğer bağımsız gerilim kaynağı ile seri bağlı bir eşdeğer pasif daldan oluşan bir eşdeğer devre ile tanımlanabilir. Bu eşdeğer devreye Thevenin eşdeğer devresi denir. Eşdeğer gerilim kaynağının (Thevenin gerilim kaynağı) değeri doğrusal devrenin iki ucu arasındaki açık devre gerilimine eşittir. Pasif daldaki devre elemanının değeri ise, devredeki bağımsız kaynaklar sönük iken doğrusal devrenin iki ucu arasından görülen eşdeğer pasif devre elemanıdır. Devrede pasif devre elemanları olarak sadece dirençler varsa, bu durumda eşdeğer pasif devre elemanı devredeki bağımsız kaynaklar sönük iken devrenin iki ucu arasından görülen eşdeğer dirençtir. Şekil 5.1 (a) daki doğrusal devrenin a-b uçları arasındaki Thevenin eşdeğer devresi Şekil 5.1 (b) de gösterilmiştir. Thevenin gerilim kaynağının değeri VTh=vab(açık devre) dir. Thevenin gerilim kaynağının kutuplanma yönü, doğrusal devredeki açık devre vab geriliminin kutuplanma yönündedir. Thevenin eşdeğer direnci (RTh ya da Reş), bağımsız kaynaklar sönük iken a-b uçları arasından görülen eşdeğer dirençtir. Bağımsız ve bağımlı kaynaklar ile dirençler içeren doğrusal devre a + - b a + - b Şekil 5.1. a) Doğrusal devre b) Thevenin eşdeğer devresi

43 Norton Teoremi Pasif devre elemanları ve dirençler içeren iki uçlu bir doğrusal devre, bu iki uç arasında bir eşdeğer bağımsız akım kaynağı ile paralel bağlı bir eşdeğer pasif daldan oluşan bir eşdeğer devre ile tanımlanabilir. Eşdeğer akım kaynağının (Norton gerilim kaynağı) değeri doğrusal devrenin iki ucu arasına yerleştirilen kısa devreden geçen akımına eşittir. Pasif daldaki devre elemanının değeri ise, devredeki bağımsız kaynaklar sönük iken doğrusal devrenin iki ucu arasından görülen eşdeğer pasif devre elemanıdır. Devrede pasif devre elemanları olarak sadece dirençler varsa, bu durumda eşdeğer pasif devre elemanı devredeki bağımsız kaynaklar sönük iken devrenin iki ucu arasından görülen eşdeğer dirençtir. Şekil 5.2 (a) daki doğrusal devrenin a-b uçları arasındaki Norton eşdeğer devresi şekil 5.2 (b) de gösterilmiştir. Norton akım kaynağının değeri, şekil 5.2 (c) de gösterildiği gibi doğrusal devrenin a-b uçları arasına yerleştirilen kısa devreden geçen akıma eşittir (IN= Ikısa devre). Norton akım kaynağının yönü, Norton eşdeğer devresinde a-b uçları arasına yerleştirilecek bir kısa devreden geçecek akımın, doğrusal devrenin a-b uçları arasına bağlanan kısa devreden geçen akım ile aynı yönde olmasını sağlayacak şekilde belirlenir. Norton eşdeğer direnci (RN ya da Reş) bağımsız kaynaklar sönük iken a-b uçları arasından görülen eşdeğer dirençtir. a Bağımsız ve bağımlı kaynaklar ile dirençler içeren doğrusal devre a b b (a) Bağımsız ve bağımlı kaynaklar ile dirençler içeren doğrusal devre a (b) (c) b Şekil 5.2. (a) Doğrusal bir devre; (b) Norton eşdeğer devresi;(c) a-b uçları kısa devre yapılmış doğrusal devre.

44 Kaynak dönüştürme yöntemi uygulanarak Thevenin ve Norton eşdeğer devreleri arasında dönüşüm yapıldığında, bağıntıları geçerlidir. Burada RTh= RN=Reş dir. Ön Hazırlık Soruları: S.1. Şekil 5.3. deki devrenin a) Thevenin eşdeğer devresini, b) Norton eşdeğer devresini elde ediniz. 390Ω a 1kΩ 1kΩ 10V 5V b Şekil 5.3. S.2. Şekil 5.3 teki devreyi ve eşdeğer devreleri Pspice programı ile analiz ederek sonuçları karşılaştırınız. Deneyin yapılışı: 1. Şekil 5.3 te verilen devreyi kurunuz. 2. a-b arasındaki Thevenin geriliminin (VTh) değerini bulunuz ve kaydediniz. 3. a-b arasındaki Norton akımının (IN) değerini bulunuz ve kaydediniz (akımın referans yönünü a dan b ye doğru olacak şekilde seçiniz). 4. Gerilim kaynaklarını devreden çıkartarak bunların yerine kısa devre yerleştiriniz. (1) a-b uçları arasına 10 V luk bir gerilim kaynağı uygulayınız. Kaynak üzerindeki akım değerini ölçünüz ve kaydediniz. Ölçülen gerilim ve akım değerinden yararlanarak, a-b arasındaki eşdeğer direncin değerini bulunuz ve kaydediniz. (2) a-b uçları arasındaki eşdeğer direnci ohmmetre kullanarak ölçünüz ve kaydediniz.

45 5. Şekil 5.3. deki devreyi yeniden kurunuz ve devrenin a-b uçları arasına 1 kω luk bir yükdirenci bağlayınız ve bu yük direnci üzerindeki akım ve gerilim değerlerini ölçünüz ve kaydediniz ve 4(2) de bulduğunuz ölçüm sonuçlarını kullanarak, Şekil 5.3. deki devrenin Thevenin eşdeğer devresini kurunuz. Bu eşdeğer devrenin a-b uçlarına 1 kω luk bir yük direnci bağlayınız ve bu direnç üzerindeki akım ve gerilim değerlerini ölçünüz ve kaydediniz. Deney Sonuç Soruları: S.1. 5 ve 6 da ölçtüğünüz akım ve gerilim değerlerini karşılaştırınız ve sonucu yorumlayınız. S.2. Elde edilen ölçümlere göre Şekil 5.3. de verilen devrenin Thevenin ve Norton eşdeğer devrelerini değerlerini belirterek çiziniz; 1 deki ön çalışmada elde ettiğiniz değerlerle karşılaştırınız. S.3. 2 ve 5 de ölçtüğünüz vab gerilimlerini karşılaştırınız. S.4. 2 de elde ettiğiniz değerleri kullanarak, vg ye karşı vab grafiğini çiziniz ve doğrusallığını yorumlayınız.

46 DENEY 6: İki Kapılı Devre Uygulamaları Amaç: İki kapılı devrelerin parametrelerinin deneysel olarak elde edilmesi Deneyde Kullanılacak Malzemeler: 1. DC Güç Kaynağı 2. Avometre 3. Çeşitli değerlerde dirençler (1 adet 330Ω, 5 adet 1KΩ) ve bağlantı kabloları Teorik Bilgiler: İki Kapılı Devre Parametrelerinin Elde Edilmesi Şekil 6.1 de gösterilen iki kapılı doğrusal devreyi z, y ve h parametreleri ile tanımlayan eşitlikler aşağıda verilmiştir. Giriş uçları (giriş kapısı) a b + - b Doğrusal pasif devre b + - c d Çıkış uçları (çıkış kapısı) b Şekil 6.1. İki kapılı devre b a) İki kapılı devrelerin z-parametreleri ile tanımlanması: z-parametrelerinin elde edilmesi: : Çıkış açık devre yapılır, uygulanır, ölçülür. : Giriş açık devre yapılır, uygulanır, ölçülür. : Çıkış açık devre yapılır, uygulanır, ölçülür. : Giriş açık devre yapılır, uygulanır, ölçülür. b) İki kapılı devrelerin y-parametreleri ile tanımlanması:

47 y-parametrelerinin elde edilmesi: : Çıkış kısa devre yapılır, uygulanır, ölçülür. : Giriş kısa devre yapılır, uygulanır, ölçülür. : Çıkış kısa devre yapılır, uygulanır, ölçülür. : Giriş kısa devre yapılır, uygulanır, ölçülür. c) İki kapılı devrelerin h-parametreleri ile tanımlanması: h-parametrelerinin elde edilmesi: : Çıkış kısa devre yapılır, uygulanır, ölçülür. : Giriş açık devre yapılır, uygulanır, ölçülür. : Çıkış kısa devre yapılır, uygulanır, ölçülür. : Giriş açık devre yapılır, uygulanır, ölçülür. Sonlandırılmış İki Kapılı Devrelerin Çözümlenmesi b + - b Doğrusal pasif devre + b - b b b b Şekil 6.2. Sonlandırılmış iki kapılı devre Şekil 6.2 de gösterilen giriş ve çıkış kapıları sonlandırılmış iki kapılı devrelerin y- parametreleri türünden giriş empedansı (Zi), gerilim kazancı (V2/Vg), akım kazancı (I2/I1) ile çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer geriliminin ve Thevenin eşdeğer empedansının iki kapılı devre parametreleri devre elemanları türünden ifadeleri aşağıda verilmiştir: Giriş empedansı:

48 Gerilim kazancı: Akım kazancı: ; Çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer devresi: 1. Çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer gerilimi ( ): Thevenin eşdeğer geriliminin değeri, çıkış uçları açık devre iken çıkıştan ölçülen gerilimidir. 2. Çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer direnci ( ): Thevenin eşdeğer direncini ölçmek için, devreden çıkartılır, yapılır, çıkışa bir gerilim kaynağı ( ) uygulanır ve çıkış akımı ölçülür. Çıkıştan görülen eşdeğer direnç aşağıdaki orandan elde edilir. Ön Hazırlık Soruları: a c + b + b b - - b b b d b b b Şekil 6.3. Ön çalışma ve deneyde kullanılacak iki kapılı devre S.1. Şekil 6.3 deki devrenin y-parametrelerini hesaplayınız. S.2. Şekil 6.3 deki iki kapılı devreyi Şekil 6.2 de gösterildiği gibi sonlandırınız. Elde ettiğiniz sonlandırılmış devrenin a) Giriş empedansını ( ), b) Gerilim kazancını ( ),

49 c) Akım kazancını ( ), d) Çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer devresini elde ediniz. Deneyin yapılışı: 1. Şekil 6.3 de verilen devreyi deney tahtası üzerine kurunuz. 2. Devrenin çıkışını kısa devre yapınız. =10V luk gerilim kaynağını uygulayarak, akımının değerini ölçünüz ve kaydediniz. Elde ettiğiniz ölçümü kullanarak parametresini hesaplayınız ve kaydediniz. 3. Devrenin girişini kısa devre yapınız. =10V luk gerilim kaynağını uygulayarak, akımının değerini ölçünüz ve kaydediniz. Elde ettiğiniz ölçümü kullanarak parametresini hesaplayınız ve kaydediniz. 4. Devrenin çıkışını kısa devre yapınız. =10V luk gerilim kaynağını uygulayarak, akımının değerini ölçünüz ve kaydediniz. Elde ettiğiniz ölçümü kullanarak parametresini hesaplayınız ve kaydediniz. 5. Devrenin girişini kısa devre yapınız. =10V luk gerilim kaynağını uygulayarak, akımının değerini ölçünüz ve kaydediniz. Elde ettiğiniz ölçümü kullanarak parametresini hesaplayınız ve kaydediniz. 6.Çıkış açık devre iken, girişe =10 V luk gerilim uygulayıp, giriş akımı olan i ölçünüz ve kaydediniz. giriş empedansını ( = / ) hesaplayınız ve kaydediniz. 7.Çıkış açık devre iken, ohm metre kullanarak giriş direncini ölçünüz ve kaydediniz. 8. Şekil 6.2 de verilen devreyi deney tahtası üzerine kurunuz. =10V a ayarlayınız. 9. Devrenin / gerilim kazancını ölçünüz ve kaydediniz. 10. Devrenin / akım kazancını ölçünüz ve kaydediniz. 11. Devrenin çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer gerilimini bulmak için yük direncini devreden çıkartınız, c-d arasındaki açık devre gerilimini ölçünüz ve kaydediniz. Thevenin eşdeğer direncini bulmak için, devrede değilken ve yerine kısa devre bağlanmış iken, c-d arasındaki direnci ohmmetre ile ölçünüz ve kaydediniz.

50 Deney Sonuç Soruları: S.1. Ön çalışmada bulduğunuz y-parametreleri ile deneyde bulduğunuz sonuçları karşılaştırınız. Sonuçlar farklı ise nedenlerini açıklayınız. S.2. Ön çalışmada hesapladığınız ve deneyde bulduğunuz giriş empedanslarını, gerilim kazançlarını, akım kazançlarını ve Thevenin eşdeğer devrelerini karşılaştırınız.

51 DENEY 7: Maksimum Güç Transferi Amaç: Maksimum güç transferi teoreminin geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi Deneyde Kullanılacak Malzemeler: 1. DC Güç Kaynağı 2. Avometre 3. Potansiyometre (10KΩ), çeşitli değerlerde dirençler ve bağlantı kabloları Teorik Bilgiler: İç dirence sahip herhangi bir kaynaktan bir yüke maksimum güç transferi yapılabilmesi için yük empedansı, kaynak iç empedansının kompleks eşleniği olmalıdır. Buna maksimum güç transferi teoremi denir. Şekil 7.1. Devre ara bağlaşımı yani devrede yer alan ara bağlantılar arasında sinyal gücünün istenilen şekilde kontrol edilebilmesi elektronikte yer alan önemli hususlardan birisidir. Şekil 7.1 deki devrede R L üzerindeki gerilim; olarak elde edilir. Sabit bir kaynak ve değişken bir yük göz önüne alınırsa, yük direnci, R S direncine göre ne kadar büyük olursa yük direnci üzerindeki gerilim o derece yüksek olacaktır. İdealde yük direncinin sonsuz değerde olması yani bir açık devrenin yer alması istenir. Bu durumda; olacaktır. Yük üzerinde oluşan akım ise; şeklindedir. Yeniden sabit bir kaynak ve değişken bir yük direnci göz önüne alınırsa, yük direnci R S direncine göre ne derece küçük değerlikli olursa burada akacak akım o derece

52 büyük olacaktır. Dolaysıyla maksimum akım akması için yükün bir kısa devre olması istenir. Bu durumda; olacaktır. Yük üzerinde oluşacak güç olarak ifade edileceğinden elde edilecek güç; şeklinde ifade edilebilir. Verilen kaynak için R S ve V S değerleri sabit olacağından elde edilebilecek güç sadece yük direncinin değişimine bağlı olarak değişecektir. Gerek maksimum gerilim (R L = olmalı) gerekse de maksimum akım (R L =0 olmalı) üretebilmesi için gerekli şartlar altında edilebilecek güç sıfır olmaktadır. Dolaysıyla yük direncinin bu iki değeri altında gücü maksimum değerine getirebileceği söylenebilir. Bu yük direnci değerinin bulunabilmesi için gücün yük direncine göre türevi alınıp sıfıra eşitlenirse; ifadesi elde edilir. Dolaysıyla bu eşitlikten de açıkça görüleceği üzere yük direnci, kaynağın direnci R s direncine eşit olduğunda türev ifadesi sıfır olmaktadır. Dolaysıyla maksimum güç şartı altında gerçekleşmektedir. Bu durumda maksimum güç; olarak elde edilir. Ön Hazırlık Soruları : S.1. Şekil 7.1 deki devrede R L üzerindeki gerilimin maksimum olması için R L direncinin değeri ne olmalıdır? S.2. Şekil 7.1 deki devrede R L üzerindeki akımın maksimum olması için R L direncinin değeri ne olmalıdır? S.3. Şekil 7.1 deki devrede R L üzerindeki gücün maksimum olması için R L direncinin değeri ne olmalıdır? S.4. Deneyin bütün basamaklarını Pspice benzetim programı ile gerçekleştirip sonuçları tablo 7.1 e kaydediniz.