Proje Teslimi: güz yarıyılı ikinci ders haftasında Devre ve Sistem Analizi Dersinde teslim edilecektir.

Transkript

1 ELEKTRONĐK YAZ PROJESĐ-1 (v1.2) YTÜ Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümü birinci sınıf öğrencileri için Elektrik Devre Temelleri Dersinde isteğe bağlı olarak verilen pratik yaz ödevidir. Proje Teslimi: güz yarıyılı ikinci ders haftasında Devre ve Sistem Analizi Dersinde teslim edilecektir. Ara Görüşme: Đsteyen öğrenciler; 19/07/2012 tarihinde, saat 14:00 da, proje ile ilgili görüşmeye odama gelebilirler. Projenin Adı: Astable Multivibrator; Darbe Jeneratörü (Pulse Generator) veya Darbe Osilatörü (Pulse Oscillator) olarak da isimlendirilir. Projenin Amacı: LM555/NE555 zamanlayıcı (timer) tümleşik devresini (Integrated Circuit, IC) kullanarak 2 tane farklı renkte LED (Light Emitting Diode) elemanını, yanıp sönmesini sağlayan devreyi tasarlamak, Multisim programı ile simülasyonunu (benzetimini) yapmak, pratik devre kurma tahtası (breadboard, bakınız Şekil 3), üzerinde, tasarlanan devreyi kurmak ve çalıştırmaktır. Son olarak, çalışan devrenin baskılı devresini (Printed Circuit Board, PCB) hazırlamak ve devre elemanlarını PCB üzerinde havya ile lehimledikten sonra yeniden çalıştırmak ve incelemektir. Şekil 1 LM555 veya NE555 tümleşik devresinin fiziksel görüntüsü Şekil 2 LM555 IC Bağlama diyagramı (connection diagram) ve uç/bacak (pin) isimleri (üstten görünüş) 1

2 Şekil 3 Pratik devre kurma tahtası (Breadboard) Projede Đzlenecek Yol: 1. Adım: LM555 Timer (National Semiconductor) tümleşik devresinin elektriksel ve fiziksel özelliklerini anlatan veri sayfasından (datasheet) yaralanarak; LM555 in genel açıklamalarını (general description), özelliklerini (features), uygulamalarını (applications), mutlak maksimum oranlarını (absolute maximum rating) ve elektriksel karakteristiklerini (electrical characteristics) öğreniniz. 2. Adım: Şekil 4 deki tümleşik devrenin 3 no lu çıkış bacağında (output pin) oluşacak olan darbe dizisinin periyodunun T cycle =2 s (frekansı f=0.5 Hz) darbe boşluk oranının ise D=%60 olması istenmektedir. Kapasite elemanının kapasitansının C=1 µf/16v, 10 µf/16v ve 100 µf/16v seçilmesi halinde direnç elemanlarının rezistanslarını hesaplayınız ( R A =?, R B =?). Bunun için (1) ve (3) eşitliklerinden yararlanınız. Bu hesabın kolay olması için R A, R B dirençlerini k=1.443 sbt., D, f ve C parametreleri cinsinden ifade ediniz. R A, R B dirençlerinin pozitif olması için D nin alabileceği alt ve üst sınır değerlerini bulunuz. NOT: Şekil 4 te R L yük dirençleri yerine, LED elemanları ve onlara seri olan LED akımlarını sınırlayıcı direnç elemanları R S1 ve R s2 bağlanacaktır (bakınız Şekil 7). Şekil 4 Astable multivibrator veya darbe dizisi jeneratörü/osilatörü devre şeması 2

3 Darbe dizisinin osilasyon frekansı hesabı: Darbe boşluk oranı tanımı (Duty Cycle, D): f=1/t=1.443/[(r A +2R B )C] (1) Darbe dizsinin maksimumda kalma süresinin (T high ), darbe dizisinin periyoduna (T cycle ) oranıdır. Genelde yüzde olarak (%D) ifade edilir. Şekil 5 Darbe dizisinin darbe boşluk oranı hesabı Şekil 6 Çeşitli darbe boşluk oranına sahip darbe dizileri (Off: 0 V, ON: V CC =5V-12 V) Tasarlanan devrenin oluşturduğu darbe dizisinin darbe boşluk oranı, (2) eşitliği ile hesaplanabilir: D=(R A +R B )/(R A +2R B ) (2) Ayrıca (2) eşitliği, (3) eşitliğinde olduğu gibi R A /R B direnç oranı biçiminde de yazılabilir. R A /R B =(1-2D)/(D-1) (3) 3

4 3. Adım: C =10 µf için devreyi Multisim (süreli veya lisanslı sürüm 8.0) programında çizip çalıştırınız ve LED lerin yanıp söndüğünü gözlemleyiniz. NOT: Simülatörde LED lerin yanıp sönmesi, hesaplanan sürelerden uzun sürebilir. Normalde D=%60 olduğu için LED2 periyodik olarak yaklaşık 1.2 s ışık verir, 0.8 s sönük kalır. LED1 ise LED2 nin evriği konumda çalışır, yani LED1 1.2 s sönük kalır 0.8s ışık verir (bakınız Şekil 7). Şekil 7 Multisim programında devrenin çizimi ve simülasyonu 4. Adım: Devrenizin simülatörde çalışması halinde devrenizi pratik devre kurma tahtası üzerinde gerçekleyiniz. Direnç eleman değerlerini piyasadaki standart değerlere göre seçiniz. Bu standart değerlere göre f ve D yi yeniden hesaplayınız ve yapılan bağıl hataları yüzde olarak hesaplayınız. Direnç ve kapasite elemanlarının pratikteki standart değerlerini araştırınız. 5. Adım: Pratik devre kurma tahtası üzerinde devrenin çalışması halinde, devrenin PCB sini hazırlayınız. Bunun için Proteus (süreli veya lisanslı sürüm 7.0) programından yararlanınız. 6. Adım: Yaptığınız çalışma ile ilgili giriş, gelişme ve sonuç bölümünden oluşan kısa bir rapor yazınız. Raporunuzda, bu çalışma için yararlandığınız kaynakları referans olarak vermeyi unutmayınız! Bunun için Bölüm WEB sayfasından indirebileceğiniz bitirme tezi/projesi yazım kılavuzundan yararlanınız. Şimdiden bitirme tezi nasıl ve hangi formatta yazılır öğreniniz. 4

5 Elektronik Malzeme Listesi: 1. Direnç Elemanları R A =57.72 kω, R B = kω R s1 =1 kω, R s2 =1 kω Trimpotlar NOT: Hesaplanan değerlere en yakın 1/4 W gücünde standart direnç değeri seçilecek veya ayarlı direnç (trimpot) kullanılacaktır. LED ler sönük yanarsa R s1, R s2 direnç değeri azaltılabilir, parlak yanarsa direnç değeri arttırılabilir. Direnç elemanlarını araştırınız. 2. Kapasite Elemanları C=10 µf/16 V (elektrolitik kapasiteler kutupludur) C f =0.01µF=10 nf (kutupsuz kapasitedir) NOT: Kapasitelerin üzerinde yazan maksimum çalışma/dayanma gerilimleri, kapasite elemanlarının bağlanacağı düğümler arası gerilimlerinden daha küçük değerlerde olamazlar daima emniyet payı da göz önünde tutularak, standartlara uygun daha büyük gerilim değerlerinde seçilirler. 1 µf veya daha büyük değerli elektrolitik kapasiteler kutuplu oldukları için devreye bağlanırken üzerindeki polaritelerine (+ ve işaretlerine ) dikkat etmek gerekir. Uzun bacak (+), kısa bacak ise ( ) polariteli uçtur. Kapasite elemanlarını araştırınız. 3. LED Elemanları NOT: Nominal akımı 1-10 ma arasında olan herhangi iki farklı renkte LED elemanı alınabilir. LED iletimde iken yani ışık verdiği zaman üzerinde yaklaşık olarak V AK =1.65 V gerilim düşer. LED in iletimde olabilmesi için anot ucunun düğüm gerilimi daima katot ucundaki düğüm geriliminden daha büyük değerde olmalıdır. Fiziksel (pratikteki) LED elemanının anot ucu (A) uzun olan bacaktır. LED elemanlarını araştırınız. 4. Tümleşik Devre LM555 veya NE555 tümleşik devresi veya eşdeğeri. 5

6 5. DC Kaynak Elemanı V k =9 V DC gerilim kaynağı (pil) 6. Pil başlığı (konektör) Pili pratik devre kurma tahtasına bağlamak için kullanılır. 7. Pratik devre kurma tahtaları Đmkânlar ölçüsünde uygun olan herhangi bir boyu alınabilir. 6

7 Diğer Araç ve Gereçler: 1. Değişik uçlu elektronikçi cımbız seti 2. Elektronikçi tipi küçük yan keski (kablo kesmek veya sıyırmak için), küçük kargaburun, küçük pense (eleman bacaklarını düzeltmek için) 3. Küçük boy kontrol kalemi ve saatçi tornavidaları seti (düz ve yıldız uçlu) 7

8 4. Çeşitli renklerde ince kablo (telefon kablosu) 5. Multimetre Akım/Gerilim/Direnç/Diyot/Transistör ölçebilen AC/DC dijital veya analog ölçü aleti. Đmkânlar ölçüsünde uygun olan herhangi biri alınabilir. Dijital olanı tercih ediniz. 6. Normal 40W havya, termostatlı havya ve lehim makarası Đmkânlar ölçüsünde uygun olan herhangi biri alınabilir. 8

9 NOT: Bu ilk örnek projedir. Lütfen gördüğünüz hataları, anlaşılmayan yerleri ve önerilerinizi bildiriniz. Prof. Dr. Herman SEDEF 9