İ S T A N B U L T E K N İ K Ü N İ V E R S İ T E S İ. K O N T R O L M Ü H E N D İ S L İ Ğ İ Ölçme Tekniği ve Algılayacılar Laboratuvarı Deney Föyü

Transkript

1 İ S T A N B U L T E K N İ K Ü N İ V E R S İ T E S İ K O N T R O L M Ü H E N D İ S L İ Ğ İ Ölçme Tekniği ve Algılayacılar Laboratuvarı Deney Föyü DIGIAC 1750

2 DENEY NO: 1 Optik Dönüştürücü Karakteristiği ve Sayma ve Hız Ölçme Uygulamalarında Kullanılması 1. Genel Bilgi Şekil 1 Şekil 1 de bir yarığın karşılıklı iki tarafına yerleştirilmiş galyum arsenid kızılötesi L.E.D ve silisyum fototranzistörden oluşan optik dönüştürücünün yapısı görülmektedir. Kızılötesi L.E.D. ve fototranzistör kızılötesi ışığı geçiren plastik kılıf içinde bulunmaktadır. Aradaki yarığa kızılötesi ışığı geçirmeyen bir cisim girdiğinde kızılötesi ışığın yarığın diğer tarafına geçmesi engellenir ve fototranzistörün kollektör akımı azalır. Kızılötesi ışığın yarığın diğer tarafına geçmesi durumunda ise kollektör akımı artar. Işığın kesilmeden her karşıya geçişinde fototranzistörün emiter devresinde pozitif gerilim darbeleri oluşur. Bu nedenle bu eleman, sayma ve hız ölçme uygulamalarında kullanmak için uygun bir elemandır. Üzerinde ışığın geçmesini sağlayan bir delik bulunan motor miline bağlı bir alüminyum disk dönüştürücünün yarığı içinde dönmektedir. Diskteki deliğin ışığı geçirdiği konumlarda DIGIAC 1750 ünitesi üzerideki bir L.E.D. yanar. Şekil 2 1

3 Elemanın ana karakteristikleri şu şekildedir: Tip Çıkış Gerilimi (Işık kesikken) Çıkıl Gerilimi (Işık geçerken) K V 4.9 V 2. Malzemeler: 1 adet Optik Dönüştürücü 1 adet Sayıcı / Zamanlayıcı ünitesi 1 adet 20 V Dijital voltetre 1 adet Doğru Akım Motoru 1 adet güç kuvvetlendiricisi 1 adet 10kΩ ayarlı direnç Bağlantı kabloları 3. Deneyin Yapılışı Şekil 3 Devre bağlantısını Şekil 3 teki gibi yapın ve 10kΩ luk direnci çıkış gerilimi sıfır olacak şekilde ayarlayın. Sistemin besleme gerilimini verin ve optik dönüştürücünün çıkış gerilimin ve L.E.D. in durumunu ışığın yarıktan geçtiği ve kesildiği durumlar için ayrı ayrı kaydedin. Çıkış Gerilimi LED Durumu Işık geçiyor Işık engelleniyor Zamanlayıcı / Sayıcı yı count ve free run konumuna alın. Bu durumda display den sıfır okunması gereklidir, sıfırdan farklıysa reset düğmesine basın. Daha sonra mili alüminyum disk üzerindeki yarık optik dönüştürücünün arasından geçecek şekilde ileri 2

4 ve geri çevirin. Bu sırada display i izleyin. Disk üzerinde yarığın ışığın geçmesini sağladığı konumlarda display in 1 artması gerekir. 10 kω luk ayarlı direnci saat yönünde çevirin. Bu durumda motor çalışmalı ve mili çevirmelidir. Hızı düşük bir değere getirin. 2.5 kademesi bunun için uygundur. Sayıcı değeri milin her devrinde 1 artacaktır, bu nedenle sayıcı milin hızını ölçmek için kullanılabilir. reset butonuna basın ve basılı durumda bekleyin. Butonu tekrar bırakın ve bir kronometreden yararlanarak butonu bıraktığınız andan 1 dakika sonraki sayıcı değerini kaydedin. Bu değer dakikadaki devir sayısı cinsinden (devir/dakika) mil hızına karşılık gelir. Değeri Tablo 1 e girin. Daha yüksek hızlar için aynı işlemleri yapın ve değerleri Tablo 1 e girin. Tablo 1 Kademe Mil hızı (devir/dakika) Free run / 1 s anahtarını 1s konumuna alın. 10 kω lıuk ayarlı direnci motorun daha hızlı dönmesini sağlayacak şekilde 5.0 konumuna getirin ve sayıcının reset butonuna basın. Bu durumdayken sayıcı 1 saniye süreyle sayacak ve bu süre sonundaki değeri tutacaktır. Sayıcı değeri 1 saniyedeki devir sayısını göstermektedir. reset e tekrar basarak 1 s. sonraki değeri okuyun. Bu yeni değer bir öncekiyle uyumlu olmalıdır. Değeri Tablo 2 ye girin. Tablo 2 de görünen kademeler için aynı işlemleri yapın ve sayıcıdan okuduğunuz hız değerlerini tabloya girin. Tablo 2 Kademe Mil hızı (devir/dakika) Dönüştürücü ve sayıcının beraber kullanılması hızın kolay bir şekilde belirlenmesini sağlar. Mil hızını 1800 dev. / dak. (30 dev. / s.) ye ayarlayın ve bunu sağlayan kademeyi kaydedin. 3

5 DENEY NO: 2 İndüktif Dönüştürücünün Karakteristiğinin Elde Edilmesi Şekil 1 1. Genel Bilgi Şekil 1 de indüktif dönüştürücü deneyi ile ilgili yapı ve buna ait elektriksel devre verilmiştir. Deney düzeneği, 1 mh. boyutunda bir bobinden ve dönen bir düzeneğe yerleştirilmiş üzerinde çentik şeklinde bir girinti bulunan alüminyum bir diskten oluşmaktadır. İndüktif dönüştürücü ait bobinin indüktif değeri, dönen diskin pozisyonuna göre çentiğin önünde olup olmamasına göre değişir. Çentik, bobinin önünde ise bobinin indüktif değeri artar. Manyetik bir disk kullanılması halinde, çentiğin bobinin önünde olması ile bobinin indüktif değeri azalır. Aletin temel karakteristikleri aşağıda verilmiştir. Bobinin İndüktansı Çentiğin altında 1 mh. İndüktans Değişimi Diskin altında 15 µh. Çıkış Gerilimi Çentiğin altında 130 mv. Çıkış Gerilimi Değişimi Diskin altında 2 mv. 2. Malzemeler 1 adet İndüktif Dönüştürücü 1 adet 40 khz. lik Osilatör 1 adet A.C. Kuvvetlendirici 1 adet Tam dalga doğrultucu 1 adet Diferansiyel Kuvvetlendirici 1 adet Kuvvetlendirici 1# 1 adet Kuvvetlendirici 2# 1 adet Voltmetre 1 adet 10 turlu 10 kω luk direnç 4

6 3. Deneyin Yapılışı Şekil 2 Şekil 2 de gösterildiği gibi devreyi oluşturun. A.C. Kuvvetlendiricinin kazancını 1000 e, #1 ve #2 ile gösterilen kuvvetlendiricilerin kaba ayar düğmelerini 10 a ve ince ayar düğmelerini ise 1 e ayarlayın. Alüminyum diskin üzerindeki çentik yukarı bakacak şekilde diski çevirin. Diferansiyel kuvvetlendirici girişine giden kabloları çıkartın ve deney düzeneğine enerji verin. #1 nolu kuvvetlendiricinin çıkışını Voltmetreye bağlayın. Çıkışın sıfır değerini göstermesi için #1 nolu kuvvetlendiricinin offset değerini ayarlayın. Ayar işlemi bittikten sonra #1 nolu kuvvetlendiricinin kaba ayar düğmesini 100 konumuna alın. Aynı işlemi #1 nolu kuvvetlendiriciyi devre dışı bırakarak #2 nolu kuvvetlendirici için tekrarlayın. Her iki kuvvetlendiriciye ait offset değerler ayarlanmış oldu. Diferansiyel kuvvetlendiriciye giden kabloları yerine yerleştirdikten sonra 10 turlu 10 kω luk direncin kontrol düğmesi ile oynayarak Voltmetrenin çıkışının sıfır değerini göstermesini sağlayın. Bu ayarı daha hassas yapabilmek için #1 nolu kuvvetlendiricinin kaba ayar düğmesi 10 a alınarak işlem yapılabilir. Ayar yapıldıktan sonra yeniden 100 lük kademeye alınması unutulmamalıdır. Alüminyum disk dönerken voltmetrede okuduğunuz değerleri not edin. Disk dönüştürücü üzerinde iken okunan çıkış gerilimi = Çentik dönüştürücünün üzerinde iken okunan çıkış gerilimi = İndüktif dönüştürücünün bu özelliği kullanılarak sayma ya da hız ölçme uygulamalarında kullanılabilir. Şekil 3 5

7 #2 nolu kuvvetlendiricinin çıkışını bir alçak geçiren filtre ve fark alıcı devre üzerinden sayıcıya şekildeki gibi bağlayın. Alçak geçiren filtre ve fark alıcı devre ve sayıcının ayarını da 1s. olarak yapın. Bir önceki deneyde yapıldığı üzere #2 nolu kuvvetlendiricinin offset ayarlarını Voltmetre yardımıyla sıfır olacak şekilde yapın. Diferansiyel kuvvetlendiricinin kablolarını yerlerine yeniden takın. Diskin üzerindeki çentik indüftif dönüştürücüden uzak bir noktada olduğunu kontrol ettikten sonra 10 turlu 10 kω luk dirençin ayar düğmesi ile oynayarak çıkışın +10 V. olmasını sağlayın. Çentik, indüktif dönüştürücü üzerinde olduğunda çıkış gerilimi -10 V. olmalıdır. DC motora düşük seviyede bir giriş gerilimi uygulayarak milin dönmesini sağlayın. Sayıcı resetleme tuşuna bastıktan sonra belli bir süre için sayıcının içeriğini kaydedin. Bu motorun milinin saniyede kaç tur attığı hakkında size bilgi verecektir. Sayıcının girişini fark alıcıdan çıkarttıktan sonra optik dönüştürücü bağlayın. Dönüştürücünün girişini resetledikten sonra aynı süreler için sayıcı değerlerini not edin. Değerleri karşılaştırın. Prosedürü DC motora farklı gerilimler vererek tekrarlayın. Değerleri tabloya kaydedin Tablo 1 Mil hızı(tur/s.) İndüktif Dönüştürücü. Mil hızı(tur/s.) Optik Dönüşütücü 6

8 DENEY NO: 3 Hall Etkisi Dönüştürücüsünün Karakteristiğinin Elde Edilmesi 1. Genel Bilgi: DIGIAC 1750 deney seti üzerine yerleştirilen Hall etkisi dönüştürücüsünün düzeni Şekil 1 de verilmiştir. Şekil 1. Hall etkisi dönüştürücüsünün düzeni Tansduser, bir köprü devresin içine yerleştirilmiş yarıiletken elemanlardan oluşur. Biri Manyetik alan ile birlikte artan bir ve diğeri manyetik alan ile azalan iki çıkış mevcuttur. DIGIAC 1750 birimindeki elektriksel düzen Şekil 2 de gösterimiştir. Şekil 2. Elektrik devre düzeni Cihazın ana karakteristik özellikleri Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. Karakteristik özellikler Tip Çıkış gerilimi (+) (Alan yokken) Çıkış gerilimi (-) (Alan yokken) Çıkış geriliminin değişimi Çıkış geriliminin değişimi (mıknatıs altında) 634SS V 1.6 V 9 mv/mt 600 mv 7

9 2. Malzemeler: 1 adet Hall etkisi dönüştürücüsü 1 adet fark kuvvetlendirici 1 adet 10 V dijital voltmetre 1 adet kuvvetlendirici #1 1 adet V M.C. metre 1 adet zaman/sayıcı Bağlantı kabloları 3. Deneyin Yapılışı: Devreyi Şekil 3 teki gibi oluşturun ve kuvvetlendirici #1 in kaba ve ince kazanç kontrollerini sırasıyla 10 ve 1.0 a ayarlayın. Şekil 3. Deney devre düzeneği Hall etkisi diskinin içindeki mıknatısın konumunu yatay konuma getirecek şekilde sürücünün milini ayarlayın. Böylece Hall etkisi cihazını kesen bir manyetik alan oluşmaz. Dijital voltmetre ile Hall etkisi cihazının (+) ve (-) çıkışlarından gerilimleri Tablo 2 ye kaydedin. Mıknatısın Hall etkisi cihazının üzerinde kalmasını sağlayacak şekilde diski çevirin. Bu konum çıkışta maksimum gerilim değişimiyle anlaşılabilir. Tablo 2. Deneyde elde edilen veriler Çıkış gerilimi (manyetik alan yokken) (+) Çıkış gerilimi (manyetik alan yokken) (-) Çıkış gerilimi (maksimum manyetik alan) (+) Çıkış gerilimi (maksimum manyetik alan) (-) Mıknatısı yatay konuma ayarlayın ve sonra da kuvvetlendirici #1 in ofset kontrolünü M.C. metrede sıfır çıkışı görecek şekilde ayarlayın. Mıknatısı Hall etkisi cihazının tam üzerinde olacak şekle getirin ve çıkış gerilimlerini Tablo 3 e kaydedin. 8

10 Tablo 3. Deneyde elde edilen veriler Çıkış gerilimi (manyetik alan yokken) Çıkış gerilimi (maksimum manyetik alan) Kuvvetlendirici #1 in çıkışını sayıcı/zamanlayıcı girişine bağlayın ve kontrolleri sayıcı ve 1 s ye getirin. Motor milinin yavaşca dönmesini sağlayacak şekilde motora bir giriş uygulayın. Mil hızını dönme/saniye cinsinden ölçmek için reset düğmesine basın ve göstergedeki değeri Tablo 4 e kaydedin. Tablo 4. Deneyde elde edilen veriler Mil hızı (dönme/saniye) (Hall etkisi trasduceri) Mil hızı (dönme/saniye) (opto transduceri) Kuvvetlendirici#1 in çıkışından sayıcı girişine gelen bağlantıyı çıkartıp opto trasducer çıkışına bağlayın. Sayıcının reset düğmesine basın ve göstergedeki mil hızını gösteren değeri Tablo 4 e kaydedin. Deneyi farkı hızlarda tekrarlayın ve elde edilen değerleri teker teker Tablo 4 e kaydedin ve sonuçları karşılaştırın. 9

11 DENEY NO: 4 Doğrusal Değişimli Fark Transformatörünün (LVDT) Karakteristiğinin Elde Edilmesi 1. Genel Bilgi Şekil 1 de üç sargıdan ve bu sargılar içinde hareket edebilen manyetik çekirdekten oluşan bir LVDT nin yapısı ve devre şeması görülmektedir. Şekil 1 Ortadaki sargı primer sargıdır ve bir alternatif akım kaynağından beslenir. Diğer iki yandaki sargılar sekonder sargılardır ve Şekil 1 deki gibi A ve B ile gösterilirler. A ve B sargılarının sarım sayıları eşittir ve bu sargılar, çıkış gerilimi bu iki sargıda endüklenen gerilimin farkı olacak şekilde ters yönde seri bağlanmıştır. Şekil 2 de manyetik çekirdeğin farklı pozisyonları için çıkış gerilimleri görülmektedir. Manyetik çekirdeğin tam ortada bulunduğu Şekil 2b de A ve B sargılarında endüklenen gerilim birbirine eşit ve çıkış gerilimi sıfır olacaktır. Çekirdek, Şekil 2a da olduğu gibi sola hareket ettirilecek olursa A sargısında endüklenen Va gerilimi B sargısında endüklenen Vb geriliminden daha büyük olacaktır. Bu nedenle çıkışta giriş gerilimiyle aynı fazda olan Vout=Va-Vb gerilimi görülecektir. Çekirdek, Şekil 2c de görüldüğü gibi sağa doğru hareket 10

12 ettirilecek olursa A sargısında endüklenen Va gerilimi B sargısında endüklenen Vb geriliminden daha küçük olacak, ve çıkışta şekilde görüldüğü gibi bu kez giriş geriliminden 180 faz farkı olan Vout=Va-Vb gerilimi görülecektir. Sonuç olarak çekirdeğin merkez (nötr) pozisyonundan hareket ettirilmesi bir çıkış gerilimine neden olmaktadır. Bu gerilim nötr pozisyondan belli bir maksimum değere kadar artar ve çekirdeğin konumunun daha fazla değiştirilmesi ile tekrar azalmaya başlar. Şekil 2 Çıkışta bir gerilim değerinin görülmesi nötr pozisyona göre bir konum değişikliğini veya hareketi işaret eder, ancak bu hareketin yönüyle ilgili bilgi vermez. Bir faz detektörünün kullanılması durumunda ise hareketin nötr pozisyona göre büyüklüğüne ve yönüne bağlı olaran bir çıkış gerilimi gözlenir. Şekil 3 te temel bir faz detektör devresi görülmektedir. Aynı şekilden görüldüğü gibi çekirdeğin sola hareket etmesi durumunda çıkış gerilimi pozitif, sağa hareket etmesi durumunda negatif olacaktır. Uygulamada düşük gerilimlerin sözkonusu olması nedeniyle normal diyot yerine işlemsel kuvvetlendiricili yükseltici diyot detektör devrelerine gereksinim duyulur. 11

13 Şekil 3 DIGIAC 1750 de faza duyarlı bir detektör devresi bulunmamaktadır. Şekil 4 te DIGIAC 1750 deki devre yapısı görülmektedir. Şekil 4 Elemanla ilgili karakteristikler Tablo 1 de verilmiştir Tablo 1 Herbir sargıdaki sarım sayısı 75 Herbir sargının endüktansı 68µH Çıkış gerilimi 10 mv/mm (nötr pozisyona göre) Mekanik yerdeğiştirme 15 mm. 2. Malzemeler 1 Adet LVDT ünitesi 1 Adet 40 khz. lik osilatör 1 Adet A.C. kuvvetlendirici 1 Adet 40kHz filtre 1 Adet Tam dalga doğrultucu 1 Adet 2V luk dijital voltmetre 1 Adet kuvvetlendirici #1 1 Adet V M.C. metre (voltmetre) Bağlantı kabloları 12

14 Şekil 5 3. Deneyin Yapılışı Bu deneyde doğrultulmuş gerilim dijital voltmetreyi kullanarak ölçülecektir. Ayrıca bu gerilim kuvvetlendirilerek çekirdeğin konumuna göre gerilim değişimi için daha iyi bir izlenim vermesi nedeniyle M.C. metre (moving-coil meter : döner bobinli ölçü aleti) ile de ölçülecektir. A.C. kuvvetlendirici kazancını (A.C. Amp gain) 1000 e ayarlayın, devre bağlantısını Şekil 5 te görüldüğü gibi yapın ve besleme gerilimini verin. Kuvvetlendirici #1 in kazancını 100 e, ince ayarını (fine control) 0.2 ye getirin. Sıfır giriş için çıkış geriliminin sıfır olduğundan emin olun, gerekirse ayarlayın. Çekirdek pozisyonunu eleman üzerindeki vidayı çevirerek nötr pozisyona getirin. (Bunu çıkış gerliminin sıfır olmasını veya alabileceği minimum değeri almasını sağlayarak yapabilirsiniz.) Çıkış gerlimini Tablo 2 ye kaydedin. Vidayı 1 er turluk adımlarla önce saat yönünde 4 tur, sonra saat yönünün tersine 4 tur çevirin. Herbir adımda çıkış gerilimini Tablo 2 ye kaydedin. Tablo 2 Çekirdeğin nötr pozisyondan uzaklığı (tur) Çıkış Gerilimi Dijital ölçüm M.C. Metre Çıkış geriliminin çekirdek pozisyonuna göre değişimini aşağıdaki grafiğe çizin. 13

15 10 8 Çıkış Gerilimi Çekirdek Pozisyonu (Nötr pozisyona göre tur sayısı) Eğer iki kanallı bir osiloskop kullanılırsa çıkış gerilimin fazının yön değiştirmesi, devreyi Şekil 6 daki gibi bağlayarak ve çekirdeğin nötr pozisyona göre konumunu değiştirirken elde edilen dalga şekillerini not ederek gözlemlenebilir. Şekil 6 14

16 DENEY NO: 5 Doğrusal Değişimli Kondansatörün Karakteristiğinin Elde Edilmesi 1. Genel Bilgi: Bir kondansatör, dielektrik olarak adlandırılan bir yalıtkan ile ayrılmış iki iletken plakadan oluşmuştur. Kondansatörün kapasitesi, plakaların üstüste binen kesit alanı ile doğru, plakalar arasındaki uzaklıkla ters orantılıdır. Dolayısıyla, bir değişken kondansatör, plakaların üstüste binen kesit alanını veya plakaların arasındaki uzaklığı değiştirerek oluşturulabilir. Şekil 1 de DIGIAC 1750 deney seti üzerine yerleştirilmiş bir kondansatörün yapısı gösterilmiştir. Bu kondansatörde hareketli plaka olarak manyetik metal küp çekirdek kullanılmıştır. Sabit plaka ise bobin yapısının içine yerleştirilmiş bir pirinç plak yapıdır. Kapasitenin büyüklüğü, pirinç plak yapının içindeki metal kübün boyuyla doğru orantılı olarak değişir. Şekil 1. Deney setindeki kondansatörün yapısı DIGIAC 1750 birimindeki devre düzeni Şekil 2 de ve kondansatöre ait karakteristik büyüklükler Tablo 1 de gösterilmiştir. Şekil 2. Devre bağlantı şeması 15

17 Tablo 1. Kondansatörün karaktestik büyüklükleri Kapasite (en az) 25 pf Kapasite (en fazla) 50 pf Mekanik hareket 15 mm 2. Malzemeler: 1 adet değişken kapasitanslı dönüştürücü 1 adet 40 khz osilatör 1 adet A.C. kuvvetlendirici 1 adet 40 khz filtre 1 adet tam dalga doğrultucu 1 adet 20 V dijital voltmetre Bağlantı kabloları 3. Deneyin yapılışı: Devreyi Şekil 2 de gösterildiği gibi bağlayın ve kapasitörün hareketli plakasını tamamen içine yerleştirin. Böylece maksimum kapasite elde edilecektir. A.C. yükselticinin kazancını 1000 olarak ayarlayın. Şekil 2. Deney düzeneği Beslemeyi uygulayın ve çıkış gerilimini Tablo 2 ye kaydedin. Hareketli plakanın bağlı bulunduğu vidayı saat yönünde kapasitansı azaltmak için yaklaşık bir tur çevirin ve her defasında çıkış gerilimini Tablo 2 ye kaydedin. Tablo 2. Deneyde elde edilen veriler Kapasitans Max Min Vidanın çevrilme sayısı Çıkış gerilimi

18 DENEY NO: 6 Uzama Telinin (Strain Gauge) Karakteristiğinin Elde Edilmesi Şekil 1 Şekil 1 de Strain Gauge yapısı görülmektedir. Bu eleman, bir taban üzerine ızgara şeklinde yerleştirilmiş hassas bir tel veya yarıiletken bir maddeden oluşmaktadır. Kullanım sırasında, hassas eksen doğrultusunda uygulanan kuvvet altında telin uzunluğu, dolayısıyla da direnci değişmektedir. Strain Gauge yüksüz durumda iken ayarları yapılmış Wheatstone köprüsüne bağlanmıştır. Telin bağlı olduğu tabana belli bir kuvvet uygulanmasının sonucu olarak dirençteki değişim Wheatstone köprüsünün dengesini bozmakta, bu da galvanometre tarafından algılanmaktadır. Şekil 2 Şekil 2a da tek bir Strain Gauge e göre düzenlenmiş Wheatstone köprüsü bulunmaktadır. Bu düzenek sıcaklık değişimlerine hassasiyeti nedeniyle doğru sonuçlar vermeye uygun değildir. Sıcaklıktaki bir değişim telin direncinde de bir değişime neden olacağından, bir yük değişimi olarak algılanacaktır. Bunu düzeltmek için eş bir Strain Gauge kullanılır. Bu tel diğer telin hemen yanına, kendisine herhangi bir yük etkimeyecek şekilde yerleştirilir (Şekil 2b). Sıcaklıktaki herhangi bir değişim her iki teli de etkileyeceğinden, her iki telin de direnci aynı oranda değişecektir. Bunun sonucunda Wheatstone köprüsünün dengesi bozulmaz. Yük altında kalarak kuvvet ölçmemizi sağlayan Strain Gauge aktif, diğeri ise pasif Strain Gauge olarak adlandırılır. 17

19 Devrenin çıkış işareti küçüktür. Bunu arttırabilmek için dört Strain Gauge kullanılır; öyle ki bunların ikisi aktif, diğer ikisi ise pasiftir (Şekil 2c). DIGIAC 1750 deki sistemde Strain Gauge in yerleşimi Şekil 3 de verilmiştir. Şekil 3 2. Malzemeler Yük kapasitesi 200g Azami esneme 0.5mm Duyarlılık 25µ V / g Doğrusallık hatası 0.025% Histerezis 0.05% 1 adet Strain Gauge 1 adet Enstrumantasyon Kuvvetlendirici 1 adet x100 Kuvvetlendirici 1 adet Kuvvetlendirici#1 1 adet Voltmetre 3. Deneyin Yapılışı Şekil 4 Şekil 4 deki gösterildiği gibi bağlantıyı tamamlayın. Kuvvetlendirici#1 in kaba ayarını 100 ve ince ayarını 0.5 olarak yapın. 18

20 Strain Gauge in üzerinde hiç yük olmayacak şekilde deney setine enerjiyi verin. Voltmetrenin çıkışı 0 V. olacak şekilde Kuvvetlendirici#1 in ofset ayarını yapın. Yük platformunun üzerine bir demir para koyun ve çıkışı Tablo 1 e kaydedin. İşlemi başka paralar koyarak tekrarlayın. Her defasında çıkış gerilimini Tablo1 e kaydedin. Eklenen demir paranın sayısı ve çıkış gerilimini gösteren bir grafik oluşturun. Tablo 1 Demir para sayısı Çıkış gerilimi 10 Çikis Gerilimi Demir Para Sayisi 19

21 DENEY NO: 7 Nem Dönüştürücüsünün Karakteristiğinin Elde Edilmesi 1. Genel Bilgi: Şekil 1 de özellikleri nem ile değişen malzemeden yapılan ince diyafram diskten oluşan bir nem transdüseri gösterilmiştir. Diskin her iki tarafıda metaldir ve bu yapı ortamdaki havanın nemliliğiyle değişen bir kondansatör oluşturur. Şekil 1. Nem trandüserinin yapısı Ünite, deney setinde delikli plastik muhafaza içine yerleştirilmiştir. Şekil 2 de ise DIGIAC 1750 deney setindeki elektrik devre yapısı gösterilmiştir. Ünite, uçlarından çıkış alınan bir direnç ile seri bağlanmıştır. Girişe alternatif gerilim uygulandığında, çıkış gerlimi neme bağlı olarak değişen transdüserin kapasitansıyla değişir. Şekil 2. DIGIAC 1750 ünitesi için elektrik devre yapısı Tablo 1 de cihaza ait ana karakteristik özellikleri verilmiştir. Cihazın nem değişikliklerine karşı cevabı oldukça yavaştır. Öte yandan doğal nem değişiklerinin çok yavaş olduğu gözönüne alındığında bu oldukça normaldir. Tablo 1. Cihazın ana karakteristik özellikleri Tip Kapasitans (25 C, 45 %R/H) 122 pf Hassaslık 0.4 pf/%r/h Nem aralığı %R/H Çıkış gerilimi (tipik ortam) 340 mv Çıkış gerilin (soluk sonrası) 20 mv 20

22 2. Malzemeler: 1 adet nem transducer birimi 1 adet 40 khz osilatör 1 adet A.C. kuvvetlendirici 1 adet 40 khz filtre 1 adet tam dalga doğrultucu 1 adet 20 V dijital voltmeter 1 adet fark kuvvetlendiricisi 1 adet kuvvetlendirici #1 1 adet 10 k Ω karbon sürgü direci 1 adet M.C. metre Bağlantı kabloları 3. Deyin Yapılışı: Çıkış geriliminin değişimi çok küçüktür ve ölçülmesi zordur. Normalde Wheatstone Köprü devresinin A.C. sürümü kullanılabilir ve denge koşullarından değişmeler kolayca ölçülebilir. Öte yandan bu bir A.C. algılayıcı gibi DIGIAC 1750 de bulunmayan daha fazla malzeme gerektirir. Bu deneyde, mevcut bir işaret işleme devresi kullanılacaktır. Bu devre çıkışı D.C. işarete çevirir, çıkış D.C. seviyesini dengeler ve böylece küçük gerilim değişikliklerinin yükseltilmesine olanak sağlar. Şekil 3. Deney devre düzeneği A.C. kuvvetlendiricinin kazancını 10 a ve kuvvetlendirici #1 in ince kazancını 0.1 e ve kaba kazanını ise 10 a ayarladıktan sonra Şekil 3 te gösterilen devreyi kurunuz. Gücü açın ve diferansiyel kuvvetlendiricinin girişindeki bağlantı kablolarını çıkarıp (+) ve (-) girişlerinden kısa devre edin. Kuvvetlendirici #1 in ofset kontrolünü sıfır çıkışa ayarlayın son olarakta kaba ayar kazancını 100 e getirerek ayarlayın. Diferansiyel kuvvetlendiricinin girişlerini tekrar bağlayın ve kuvvetlendirici #1 in çıkışını sıfır yapacak şekilde 10 kω karbon direncin kontrolünü ayarlayın. Kaba ayar kazancını ilk olarak 10 ve sonra da bu işlemler sırasında 100 yapılması önerilebilir. Köprü devresi ortam koşullarına dengelenmiştir. 21

23 Dijital voltmetreden doğrultucu devrenin çıkış gerilimini okuyup Tablo 2 ye kaydedin. Ağzınızı nem tranduserinin yanına yaklaştırın ve kısa bir süre nefes alın. M.C. metreden okunan değerler yavaş yavaş değişecektir. Gerilimin en büyük değerini ve dijital voltmetreden okunan değerleri Tablo 2 ye kaydedin. Gıkış geriliminin en büyük değerini aldıktan sonra tekrar sıfır değerine geri dönmesi cihazın nemliliğe verdiği cevabın ne kadar yavaş olduğunun bir göstergesidir. Bu zamanı da Tablo 2 ye kaydedin. Tablo 2. Deneyde elde edilen veriler Çıkış gerilimi (ortam koşullarında) (Dijital metre) = Çıkış gerilimi (ortam koşullarında) (M.C. metre) = Çıkış gerilimi (nefes aldıktan sonra) (Dijital metre) = Çıkış gerilimi (nefes aldıktan sonra) (M.C. metre) = Çıkışın sıfıra dönme süresi 22

24 1. Genel Bilgi DENEY NO: 8 Hava Akış Dönüştürücüsünün Karakteristiğinin Elde Edilmesi Şekil 1. Hava akış dönüştürücüsünün temel yapısı Şekil 1 de plastik bir kılıf içine yerleştirilmiş iki R.T.D. den oluşan bir hava akış dönüştürücüsünün temel yapısı görülmektedir. R.T.D. elemanlardan biri bir ısıtıcıyla birleştirilmiştir, diğeri ise ısıtılmamaktadır. Elamanın çalışması, R.T.D. lerin üzerinden hava akışı olduğu durumda ısıtılan elemanın üzerindeki sıcaklığın ısıtılmayana göre daha fazla düşmesi ilkesine dayanır. Aradaki sıcaklık farkı hava akış hızıyla orantılıdır ve sonuçta R.T.D lerin dirençlerine etki etmektedir. DIGIAC 1750 ünitesinde hava akış dönüştürücüsü plastik bir koruyucu içindedir ve havanın eleman üzerinde pompalanabilmesi sağlanmıştır. Şekil 2. Hava akış dönüştürücüsü plastik koruyucu içindedir 23

25 Şekil 3 te hava akış dönüştürücüsünün DIGIAC 1750 ünitesindeki elektriksel devre şeması görülmektedir. Şekil 3. Hava akış dönüştürücüsünün elektriksel devre şeması Elemanın ana karakteristikleri şu şekildedir. Tablo 1. Elemanın ana karakteristik özellikleri Tip Isıtıcı gücü Çıkış empedansı Çıkış gerilimi (-) Pompa çalışmazken Çıkış gerilimi (+) Pompa çalışmazken Gerilim değişimi (Hava akışı) AWT25A2 1 W 1.7 kω 2.1 V 1.7 V 0.06 V 2. Malzemeler 1 Hava akış dönüştürücü ünitesi 1 20 V Dijital voltmetre 1 Enstrümantasyon kuvvetlendiricisi 1 Kuvvetlendirici #1 1 Voltmetre Bağlantı kabloları 3. Deneyin Yapılışı Devre bağlantılarını Şekil 4 te gösterildiği şekilde yapın ve Kuvvetlendirici #1 in kaba ayarını (coarse control) 10, ince ayarını (fine control) 1.0 kademesine getirin. Pompa kontrolünün OFF konumunda olduğundan emin olun. Sisteme besleme gerilimi verin ve sıcaklığın belli bir değerde sabitlenmesini sağlayın. Bu süre boyunca kuvvetlendirici #1 in offset kontrolünü sıfır çıkış verecek şekilde ayarlayın ve sabit değere ulaşınca kaba ayarı 100 kademesine getirin. 24

26 Şekil 4. Deney devre düzeneği Akış/Basınç (Flow/Pressure) seçici anahtarını Akış konumuna getirin ve offset kontrolünü çıkış gerilimi sıfır olacak şekilde ayarlanmış olduğundan emin olun. Dönüştürücünün + & - uçlarındaki gerilimi Tablo 1 e kaydedin. Pompayı ON konumuna getirin ve denge durumuna ulaşıldığında yine gerilim değerlerini Tablo 1 e kaydedin. Tablo 2 Pompa OFF konumunda Dönüştürücü O/P + gerilim Dönüştürücü O/P - gerilim Kuvvetlendirici #1 O/P gerilim 0 Pompa ON konumunda R.T.D. lerin sıcaklık katsayıları pozitiftir. Isıtılan R.T.D. ye bağlı olan uç hangisidir? 25

27 1. Genel Bilgi: DENEY NO: 9 Hava Basınç Dönüştürücüsünün Karakteristiğinin Elde Edilmesi Şekil 1 de hava basınç algılayıcısına ilişkin temel yapı verilmiştir. Dış ortama açılan iki tünel içeren bir dış plastik kılıftan oluşmaktadır. Bu kılıfın içinde havanın boşaltıldığı bir iç kap ve bu kabın yüzeyinde gergin ayarlı bir Wheatstone köprüsü bulunmaktadır. Dış kaptaki hava basıncı, Wheatstone köprüsü üzerinden bir çıkış üretmektedir ve basınçtaki değişim çıkışta bir değişim oluşturmaktadır. Şekil 1 Algılayıcının çıkışı mutlak basıncı gösterecek şekilde kalibre edilebilir ve bu tip algılayıcılara Mutlak Basınç Algılayıcısı denir. Algılayıcıya ait ana karakteristikler aşağıdaki gibidir. Tip SPX 200 AN Hassasiyet 300µ V / kpa Sıcaklık katsayısı 1350 ppm/ o C Çıkış Gerilimi(Pompa kapalı)(-) 2.48V. Çıkış Gerilimi(Pompa kapalı)(+) 2.51V. Gerilim Farkı(Pompa kapalı) 35mV. Gerilim Farkı(Pompa çalışıyorken) 39mV. Çıkış Empedansı 1.5kΩ Hava basınç Algılayıcısının karakteristiğinin çıkartılması 2. Malzemeler: 1 adet Hava Basınç Algılayıcısı 1 adet Enstrumental Kuvvetlendirici 1 adet x100 Kuvvetlendirici 1 adet Kuvvetlendirici #1 1 adet Voltmetre 26

28 3. Deneyin Yapılışı: Şekil 2 de gösterildiği gibi devreyi oluşturun. #1 nolu kuvvetlendiricinin kaba ayar düğmesini 10 konumuna ince ayar düğmesini 1.0 konumuna getirin. Pompa düğmesinin OFF konumunda olduğundan emin olun. Şekil 2 Devreye elektrik verin. #1 nolu kuvvetlendiricinin çıkışı 0 Volt verecek şekilde offset değerini ayarlayın. Artık algılayıcı şu anki atmosferik basınç için sıfır değerini gösterecek şekilde kalibre oldu. Akış/Basınç kontrol düğmesinin basıncı gösterecek şekilde çevirin ve pompa düğmesini ON konumuna getirin. #1 nolu kuvvetlendiricinin çıkış gerilimi yükselecektir. Bu gerilim değerlerini not edin. Çıkış Gerilimi (Pompa Kapalı) = 0 V. Çıkış Gerilimi (Pompa Açık) = 27

29 DENEY NO: 10 LM 335 I.C. Sıcaklık Algılayıcının Karakteristiğinin Elde Edilmesi 1. Genel Bilgi: LM 335 I.C. tipi Sıcaklık Algılayıcısı, 16 transitör, 9 direnç ve 2 adet kondansatörden oluşan entegre bir yapıdır. I.C. tipi sıcaklık algılayıcısı 10 mv./ 0 K luk bir çıkış üretmektedir. Çıkış Gerilimi, Kelvin cinsinden sıcaklığı belirtmektedir. Mesela 20 0 C lık bir ortam sıcaklığı K e karşılık gelmekte ve LM 335 I.C. tipi Sıcaklık algılayıcısı buna karşılık 2.93 V. luk bir gerilim üretmektedir. Şekil 1 Deney düzeneğindeki algılayıcıyla ilgili elektriksel devre Şekil 1 deki gibidir. 2 pinli algılayıcı istenirse dışarıdan harici bir LM 335 bağlamak içindir. LM 335, K tipi ısıl çift ile beraber ısıtıcıya harici olarak bağlanmıştır. Çıkışı Ref soketinden elde edilebilir. Şekil 2 28

30 2. Malzemeler 1 adet LM 335 I.C. sıcaklık algılayıcısı 1 adet 20 V dijital voltmetre 3. Deneyin Yapılışı Şekil 1 deki gibi Voltmetreyi devreye bağlayın. Devreye enerji verin ve çıkış gerilimini not edin. Bu not edilen gerilim değeri Kelvin cinsinden sıcaklığı ifade etmektedir. Şimdi ısıtıcının girişine 12 V. luk kaynağı bağlayın. Değer sabitleşinceye kadar her 1 dakikada bir Voltmetreden çıkış gerilimini okuyup not edin. Tabloyu bu değerlerle doldurun. Zaman(Dakika) Gerilim(V) Sıcaklık o K o C 29

31 1. Genel Bilgi: DENEY NO: 11 K tipi Isıl çift Sıcaklık Dönüştürücünün Karakteristiğinin Elde Edilmesi Şekil 1 de, iki farklı metalin birleşmesi ile oluşturulmuş bir ısıl çiftin basit yapısı gösterilmektedir. Bu K tipi ısıl çift alumel ve kromel malzemelerinden yapılmıştır. Bu yapıda, ortak uç ısıtıldığı zaman diğer iki uç arasında bir çıkış gerilimi elde edilir. Ortak uçlar sıcak, diğeri ise soğuk olarak adlandırılır. Çıkış geriliminin genliği sıcak ve soğuk uçlar arasındaki sıcaklık farkına ve kullanılan malzemelere bağlıdır. K tipi ısıl çift için çıkış gerilimi C arasında oldukça doğrusal sayılabilir ve ısıl çiftin sıcak ve soğuk uçları arasındaki genliği mv / C olarak belirlenmiştir. Şekil 1. Isıl çiftin basit yapısı DIGIAC 1750 deney seti üzerinde iki adet ısıl çift vardır ve bunlardan biri ısıtılabilen kapalı ortamda monte edilmiştir. Böylece aktif birimin sıcak ve soğuk uçları çalışma sırasında farklı sıcaklıklarda olacaktır. Diğer ısıl çift ise ısıtılabilen ortamın dışına yerleştirilmiştir ve aktif ısıl çiftin soğuk ucunun sıcaklığının ölçülebilmesi için LM335 sıcaklık dönüştürücü ile birleştirilmiştir. Bu ikinci ısıl çift, aynı malzemelerden yapılmış olan birinci ısıl çift ile seri bağlıdır. İkinci ısıl çiftin sıcak ve soğuk uçları aynı sıcaklıkta tutulduğundan herhangi bir çıkış gerilimine neden olmaz. Devre düzeni Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2. Devre düzeni 30

32 Düşük gerilim çıkışı nedeniyle çıkışta bir yükseltme gereklidir ve burada 10 mv / C lik çıkış vermesi için 248 kat yükseltme yapılmıştır. Çalışma sırasında soğuk ucun sıcaklığı değişir. Bunun nedeni ısıtıcının kart boyunca ısıyı iletmesi ve soğuk ucun yerleşik olmama (floating) etkisindedir. Bu durum ısıl çiftlerin yerleştirilmesi sırasında oluşur ve bu nedenle ısıl çift uçları kısa yapılır. Bu problemin üstesinden gelmek için aynı termoelektrik özelliklere sahip olan aynı veya farklı malzemede fazladan uçlar sürekli durum sıcaklığının sağlandığı noktaya soğuk uçları taşımak için kullanılır. Bu kablolar, kompanzasyon kabloları olarak isimlendirilir. 2. Malzemeler: 1 adet K tipi ısıl çift 1 adet enstrümantasyon kuvvetlendirici 1 adet x100 kuvvetlendirici 1 adet kazancı yaklaşık 2.5 olan kuvvetlendirici #1 1 adet 2/20 V dijital voltmetre Bağlantı kabloları 3. Deneyin Yapılışı: Şekil 3 teki devre bağlantısını kurun ve voltmetreyi 2V aralığına ayarladıktan sonra kuvvetlendiricinin ince ve kaba kazanç kontrollerini 10 ve 0.25 e ayarlayın. Güç kaynağını açtıktan sonra enstrümantasyon kuvvetlendiricisinin giriş bağlantılarını kısa devre edip voltmetre sıfırı gösterene kadar ofset kontrolünü ayarlayın. Şekil 3 teki gibi ısıl çift çıkışını enstrümantasyon kuvvetlendiricisine tekrar bağlayın. Bu durumda sıcak ve soğuk uçlar aynı sıcaklıktayken çıkış gerilimi hala sıfır olmalıdır. Şekil 3. Deney düzeneği Voltmetreyi 20V aralığına ayarladıktan sonra soğuk ve sıcak eklemlerin sıcaklıklarını aşağıdaki tabloya kaydedin. Isıtıcıyı 12V a bağlayın ve 1 dakikalık aralıklarla ısıl çift çıkış gerilimlerinin değerlerini ve ısıl çiftin sıcak ve soğuk uçlarındaki değerlerini gösteren gerilimleri Tablo 1 e kaydedin. Isıl çiftin çıkış gerilimini, sıcak ve soğuk eklemler arasındaki sıcaklık farkına karşı grafik olarak çiziniz. 31

33 Sıcaklık Tablo 1. Deneyde elde edilen veriler Zaman (Dakika) Sıcak Uç K Soğuk Uç Fark Isıl çift O/P (mv) Elde edilen grafik doğrusal mı? Eğer öyleyse, mv/ C cinsinden bağıntı nedir? Çıkış Gerilimi (mv) Sıcaklık farkı ( C) 32

34 1. Genel Bilgi: DENEY NO: 12 Platin R.T.D. Dönüştürücüsünün Karakteristiğinin Elde Edilmesi Şekil 1 de seramik bir taban üzerine yerleştirilmiş ince platin tabaka ve her iki uçta ince platin tabakayla bağlantısı bulunan altın bağlantı levhalarından oluşan bir platin R.T.D. nin yapısı görülmektedir. Platin tabaka lazer ışınlarıyla 0 C deki direnci 100Ω olacak şekilde inceltilmiştir. Şekil 1 İnce tabakanın direnci sıcaklıkla artar, yani sıcaklık katsayısı pozitiftir. Direnç artışı lineerdir ve direnç değişimi ile sıcaklık artışı arasındaki ilişki 0.385Ω/ C dir. R t =R o t R t : t C deki direnç R o : 0 C deki direnç=100ω Eleman bir seri direnç üzerinden doğru gerilim kaynağına bağlanır ve üzerindeki gerilim düşümü ölçülür. Dönüştürücü üzerinden akan akım dönüştürücünün ısınmasına neden olacaktır. Dönüştürücü üzerinde harcanan güç nedeniyle sıcaklık artışı 0.2 C/mW seviyesindedir. DIGIAC 1750 ünitesindeki elektrik devre yapısı Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2 33

35 2. Malzemeler: 1 Adet Platin R.T.D. dönüştürücü 1 Adet 10kΩ ayarlı direnç 1 Adet 2/20 V aralığında dijital voltmetre 1 Adet LM 335 I.C. sıcaklık dönüştürücüsü. Şekil 2 3. Deneyin Yapılışı: Bu deneyde platin R.T.D. yüksek değerli bir dirençle seri olarak bir doğru gerilim kaynağına bağlanacak ve uçlarındaki gerilim düşümü ölçülecektir. Akımın seri bağlı dirence göre değişimi küçük olduğundan Dönüştürücü uçlarındaki gerilim direnciyle doğru orantılı kabul edilebilir. Devre bağlantısını Şekil 2 de verildiği gibi yapın ve voltmetreyi 2V. kademesine getirin. Besleme gerilimi verdikten sonra 10 kω luk direncin değerini platin R.T.D. uçlarındaki gerilim düşümü V. olacak şekilde ayarlayın. Platin R.T.D. nin 20 C lik ortam sıcaklığındaki direnci 108Ω olduğundan gerilim düşümünün V. a ayarlanmasıyla platin R.T.D. nin kalibrasyonu yapılmış olur. Not: Eğer ortam sıcaklığı 20 C den farklıysa gerilim değeri bu ortam sıcaklığına göre belirlemek mümkündür: (1) Voltmetreyi 20V kademesine getirin ve I.C sıcaklık dönüştürücüsünün çıkışının gerilimini ölçerek ortam sıcaklığını K cinsinden belirleyin. C cinsinden sıcaklık değerini belirlemek için: C = ( K 273) (2) R.T.D direnci = C ilişkisinden yararlanarak R.T.D. uçlarındaki gerilim düşümünü bulduğunu değere göre ayarlayın. +12 V luk kaynağı ısıtıcıya bağlayın ve voltmetrenin kademesi 2 V. ta iken R.T.D. uçlarındaki gerilim değerini (bu değer R.T.D direncine karşılık gelir.) ve voltmetrenin kademesi 20 V ta iken sıcaklık dönüştürücüsünün çıkış gerilimini (bu değer R.T.D. nin sıcaklığına karşılık gelir) Tablo 1 e girerek kaydedin. 34

36 Okunan değerleri birer dakikalık aralıklarla Tablo 1 e kaydedin. R.T.D. direncinin sıcaklıkla değişimini aşağıdaki grafiğe çizin. Tablo 1 Zaman (Dakika) R.T.D Sıcaklığı K C R.T.D. Direnci R.T.D. Direnci (Ω) Sıcaklık C 70 Direnç / Sıcaklık karakteristiği doğrusal mıdır? 0 C deki direnç 100 Ω mudur? Bu deney boyunca akan akım 1mA, toplam devre direnci 5 kω mertebesindedir. Bu nedenle R.T.D. Dönüştürücüsünün direncindeki yaklaşık 12 Ω luk değişimin devre akımı üzerinde etkisi ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Dolayısıyla R.T.D. uçlarındaki gerilim düşümü direnç değerini yeterli doğrulukla temsil edebilmektedir. R.T.D. den akan 1mA lik akım R.T.D. üzerinde 0.1 mw lık bir güç harcamasına neden olur. Bu ise ihmal edilebilecek bir değer olan 0.02 C lik bir ısınmaya neden olmaktadır. 35

37 1. Genel Bilgi: DENEY NO: 13 Negatif Sıcaklık Katsayılı Termistörün Karakteristiğinin Elde Edilmesi Esas olarak nikel, mangan veya kobalt gibi metaloksit bir elemandan ve bu elamanın her iki yanında bulunan bağlantı uçlarından oluşan N.T.C. termistörün yapısı Şekil 1 de verilmiştir. Şekil 1 N.T.C. yapısı ve elektriksel devresi Elemanın sıcaklığı arttıkça doğrusal olmayan bir direnç/sıcaklık karakteristiği ile direnci düşer. DIGIAC 1750 ünitesindeki termistörlerin 20 C lik ortam sıcaklığındaki dirençleri 5kΩ mertebesindedir. Direnç ve sıaklık arasındaki ilişki R 2 R1 R 2 1 B B ( ) T T 2 1 = R e formülüyle verilir. Burada, = = e = T1 K sıcalığındaki direnç T2 K sıcalığındaki direnç B = karakteristik sıcaklık = 4350 K dir. 36

38 Elemandan benzer iki adet bulunmaktadır. Bunlardan biri ısıtılan muhafaza içindedir, +5 V a bağlanmıştır ve A ile gösterilmiştir. Diğeri ısıtılan muhafaza dışındadır, 0 V a bağlanmıştır ve B olarak gösterilmiştir. Devre yapısı Şekil 1 de görülmektedir. 2. Malzemeler: 2 adet Termistör A&B 1 adet 10kΩ 10 tur direnç (Wheatstone köprüsünden) 1 adet 20V dijital voltmetre 1 adet LM 335 I.C. Sıcaklık dönüştürücüsü (sıcaklığı göstermek amacıyla) Bağlantı kabloları 3. Deneyin Yapılışı: N.T.C. termistörün direnci, 20 C lik ortam sıcaklığında ısıtılan muhafazada elde edilebilen sıcaklık aralığında yaklaşık olarak 5kΩ dan 1.5 kω a değişir. Bu geniş aralık için deney 3 teki yöntem kullanılamaz. Ayrıca değerler 1 dakikalık düzenli aralıklarla okunacaksa direnç değerlerinin okunması en kısa zamanda yapılmalıdır. Burada kullanılacak yöntemde termistör kalibre edilmiş bir dirençle seri olarak +5 V a bağlanır. Her bir okuma için değişken direnç, termistör ve direnci birleştiren bağlantı noktasındaki gerilim değeri besleme gerilimin yarısı olacak şekilde ayarlanır. Bu durumda termistör ve direnç uçlarındaki gerilim düşümü ve dirençleri eşit olacak, dolayısıyla kalibre edilmiş direnç skalasından okunan direnç değeri termistörün direncine karşılık gelecektir. Şekil 2 Devre bağlantısını Şekil 2 deki gibi yapın. Wheatstone köprüsü üzerindeki anahtarı 12kΩ luk direnci ve R x direncini devre dışı bırakacak şekilde OUT konumuna alın ve direnç skalasını yaklaşık 500 konumuna getirin. Beslemeyi verin ve voltmetreden okunan değer yaklaşık 2.5 V. oluncaya kadar direnç değerini değiştirin. 2.5 V a ayarladıktan sonra direncin skala değerini ve voltmetreyi geçici olarak I.C. sıcaklık dönüştürücüsün Int soketine bağlayarak sıcaklığı not edin. Not: Direncin çıkış ucunda 1kΩ luk başka bir direnç olduğundan direnç devresindeki toplam direnç değeri (10 x Skala değeri + 1kΩ) ile hesaplanacaktır. 37

39 Skala değerini ve sıcaklığı Tablo 1 e girin. 12 V. luk kaynağı ısıtıcı girişine bağlayın ve 1 er dakikalık aralıklarla direnç uçları arasında 2.5 V luk gerilim düşümüne neden olan direnç skala değerini ve sıcaklığı kaydedin. Değerleri Tablo 1 e girin. Tablo 1 Zaman (Dakika) Sıcaklık K Direnç skalası (2.5 V için) Termistör Direnci C Termistör direncinin sıcaklıkla değişimini aşağıdaki grafiğe çizin. 6k 5k Direnç (Ω) 4k 3k 2k 1k Sıcaklık C 70 Sıcaklık arttıkça direncin düştüğü doğrusal olmayan bir grafik elde etmiş olduğunuza dikkat edin. Bu eleman sıcaklık değerinin hassas olarak belirlenmesi gereken uygulamalar için uygun değildir. Daha çok belli bir güvenli sıcaklık değerinin aşıldığını gösteren koruma ya da alarm devrelerinde kullanmak için uygudur. Belli bir sıcaklık değeri aşıldığında direnci hızla değişen elmanlar mevcuttur. 38