DENEY 1 DC GERİLİM, DC AKIM VE DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ

Transkript

1 T.C. Maltepe Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ELK 201 DEVRE TEORİSİ DERSİ LABORATUVARI DENEY 1 DC GERİLİM, DC AKIM VE DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ Hazırlayanlar: B. Demir Öner Saime Akdemir Erdoğan Aydın 2014

2 DENEY 1 DC GERİLİM, DC AKIM VE DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ 1. AMAÇ KL Elektrik Devreleri Laboratuvarı Deney Seti Ana Biriminin kullanımını öğrenmek Sayısal multimetre kullanarak DC gerilim, DC akım ve direnç ölçümleri yapmak. 2. KURAM 2.1 KL Elektrik Devreleri Laboratuvarı Deney Seti Ana Birimi Üst görünümü Ek 1 de verilen KL Elektrik Devreleri Laboratuvarı Deney Seti Ana Birimi, üzerinde AC ve DC güç kaynakları, fonksiyon üreteci ve ölçü aletleri bulunan ve çeşitli modüllerle ya da delikli deney tahtası birlikte kullanıldığında çok sayıda deney yapma olanağı sağlayan bir laboratuvar aygıtıdır. ELK 201 Devre Teorisi ve ELK 202 Devre Analizi derslerinin laboratuvar deneylerinde KL Deney Seti Ana Birimi ile birlikte üst görünümü Ek 2 de verilen KL Temel Elektrik Deneyleri Modülü kullanılacaktır. KL Deney Seti Ana Birimi aşağıdaki işlevsel bloklardan oluşmaktadır: (I) (II) (III) Güç Kaynağı (Power Supply) A. DC Güç Kaynağı (DC Power Source) (1) Ayarlanabilir Güç Kaynağı (Adjustable Power Supply) Çıkış gerilimi: ±3V ~ ±18 V, arasında sürekli ayarlanabilir. (2) Maksimum Çıkış Akımı: 1 A. B. Sabit DC Güç Kaynağı (Fixed DC Power Supply) Gerilim Çıkışları ve Akım Sınırları: 5 V veya 5 V; 0,3 A 12 V veya 12V; 0,3 A C. AC Güç Kaynağı (AC Power Supply) (1) Çıkış Gerilimi (V rms): 9 V ~ 0 V ~ 9 V (2) Akımı Sınırı: 0,5 A (3) Aşırı yük korumalı. Fonksiyon Üreteci (Function Generator) (1) Çıkış Dalga Şekli (Output Waveform): Sinüzoidal (Sinusoidal) Üçgen (Triangle) Kare (Squarewave) (2) Çıkış Frekansı (Output Frequency): 10Hz~100kHz, 4 kademeli, sürekli ayarlanabilir. (3) Çıkış Genliği (Output Amplitude) : 18 Vp-p (peak-to-peak: tepeden tepeye) Ölçü Aletleri (Measuring Instruments) A. Anolog Ölçü Aletleri (Analog Meters) (1) DC Voltmetre: 0 ~ 20 V (2) DC Ampermetre: 0 ~ 100 ma ve ~ 1 A (3) AC Voltmetre: 0 ~ 15 V rms (4) AC Ampermetre: 0 ~ 100 ma ve ~ 1 A B. Sayısal Ölçü Aletleri (Digital Meters) (1) 3-1/2 haneli gösterge Sayfa 2/18

3 (2) DC Gerilim Erimi (DC Voltage Range): 2 V ; 200 V (3) DC Akım Erimi (DC Current Range): 200 μa; 2 A (IV) Giriş/Çıkış Aygıtları A. Hoparlör: bir 8Ω, 0,25 W lık hoparlör (sürücü devreli) B. Potansiyometre:, 10 kω, 100 kω, 1 MΩ ve B tipi C. Harici Bağlantılar: Delikli deney tahtası (breadboard or protoboard) 2.2 Voltmetre Voltmetre, bir devrenin herhangi iki noktası arasındaki potansiyel farkını (gerilimi) ölçmek için kullanılan ölçü aletidir. Voltmetrelerin analog ve sayısal göstergeli türleri vardır. Voltmetre, gerilimi ölçülecek devre elemanı ile paralel bağlanır. Voltmetrelerin iç dirençleri genellikle çok büyük olduğundan (megaohm lar mertebesinde), devreden çektikleri akım çok küçüktür. Voltmetrenin devreden akım çekmesi yüklemesi etkisi ( loading effect) olarak tanımlanır. Voltmetrenin iç direnci ne kadar büyük olursa, yükleme etkisi ve dolayısıyla ölçüm hatası da o oranda az olur. Şekil 1(b) de, R 2 direnci üzerindeki V 2 gerilimini ölçmek için voltmetrenin devreye nasıl bağlanacağı gösterilmiştir. Bazı analog DC voltmetrelerle ölçüm yaparken, voltmetrenin ölçüm uçları devreye ters bağlanırsa, ibre ters yönde sapmaya zorlanır, bunun sonucunda ibre eğrilebilir ya da ölçü aleti zarar görebilir. Örneğin, KL deney seti ana birimi üzerindeki DC voltmetre (DC VOLTAGE METER) ters bağlanırsa, ibresi ters yönde sapmaya zorlanır. Sayısal ölçü aletleriyle DC gerilim ölçümünde, ölçüm uçlarının ters bağlanması durumunda göstergedeki gerilim değerinin önünde eksi işareti okunur. AC gerilim ölçümlerinde AC voltmetrenin bağlanma yönü önemli değildir. Ölçüm yaparken dikkat etmemiz gereken diğer önemli konu da, ölçü aleti üzerindeki uygun test soketlerinin kullanılması, fonksiyon ve ölçüm aralığı (range: erim) seçme anahtarlarının uygun konumlarda olmasıdır. Bu ayarlamaların uygun yapılmaması durumunda ölçü aleti zarar görebilir. R 1 R 1 Artı ölçüm ucu (V, kırmızı) V s V 2 R 2 V s R 2 V 2 V Voltmetre (a) Elektrik devresi Eksi ölçüm ucu (0 ya da COM, siyah) (b) Voltmetrenin devreye bağlanması Şekil 1. Devredeki V 2 geriliminin ölçümü 2.3 Avometre ve Multimetre Akım, gerilim ve direnç ölçümü aynı ölçü aleti tarafından yapılabiliyorsa, bu ölçü aletine avometre (avometer) adı verilir; bu üç ölçüme ek olarak başka özellikleri de olan (kapasitans, endüktans, diyot, transistör, frekans ve iletkenlik ölçümleri gibi) ölçü aletlerine multimetre denir. Multimetreler, analog ve sayısal olmak üzere iki tip olabilirler. 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 adı verilir (sayısal multimetre gibi). 2.4 DC Gerilim Ölçümü Gerilim ölçmek için voltmetre, avometre, sayısal multimetre ya da osiloskop kullanabiliriz. DC gerilim ölçmek için bu ölçü aletlerinden herhangi biri, DC VOLT konumunda ve uygun ölçüm aralığında kullanılabilir. KL deney seti ana birimi üzerinde DC gerilim ölçümü yapabilen iki ölçü aleti bulunmaktadır; bunlardan bir analog DC voltmetredir (20 V erimli); diğeri DC gerilim/dc akım ölçümü yapabilen sayısal bir ölçü aletidir (2 V ve 200 V erimli). Sayfa 3/18

4 2.5 Ampermetre Ampermetre, bir iletkenden ya da bir devre elemanının içinden geçen akımı ölçmek için kullanılan ölçü aletidir; akımı ölçülecek devre elemanına seri bağlanmalıdır. Ampermetrenin devreye paralel olarak bağlanması durumunda, ya ampermetrenin sigortası atar ya da bununla kalmayıp ampermetre hasar görebilir. Şekil 2(b) de, R 1 direnci üzerindeki I akımını ölçmek için ampermetrenin devreye nasıl bağlanacağı gösterilmiştir. Ampermetre devreye seri bağlandığında, ampermetrenin iç direnci seri bağlı olduğu devrenin direncine eklenir. Bunun sonucunda, ölçülecek olan akım azalır. Bu etkiyi azaltmak için ampermetreler iç dirençleri çok küçük olacak şekilde tasarımlanırlar. Ampermetrenin iç direncinin devreye seri olarak eklenmesi sonucunda oluşacak ölçüm hatası araya girme hatası (insertion error) olarak da bilinir. Analog DC ampermetreler, genellikle akım yönüne duyarlıdırlar. DC akım ölçümlerinde, akım DC ampermetrenin her zaman artı ucundan (kırmızı ölçüm ucu) girip eksi ucundan (siyah ölçüm ucu) çıkmalıdır. KL deney seti ana birimi üzerindeki analog DC ampermetre de akım yönüne duyarlıdır; ters bağlantı yapıldığında ibre ters yöne sapar. Sayısal ampermetrelerde, ters bağlantı durumunda göstergede akım değerinin başında eksi işareti okunur; ölçü aleti hasar görmez. R 1 I R 1 I Ammeter A R 2 V s V s R 2 (a) Elektrik devresi (b) Ampermetrenin devreye bağlanması 2.6 DC Akım Ölçümü Akım ölçmek için ampermetre, avometre ya da sayısal multimetre kullanabiliriz. DC akım ölçmek için bu ölçü aletlerinden herhangi biri, DC amper konumunda ve uygun ölçüm aralığında kullanılabilir. KL deney seti ana birimi üzerinde DC akım ölçümü yapabilen iki ölçü aleti bulunmaktadır; bunlardan bir analog DC ampermetredir (100 ma ve 1 A erimli DC CURRENT METER); diğeri DC gerilim/dc akım ölçümü yapabilen sayısal bir ölçü aletidir (200 µa ve 1 A erimli). Bir voltmetre ya da osiloskop kullanarak da akım ölçümü yapılabilir. Değeri bilinen bir direnç üzerindeki gerilimi ölçüp, Ohm yasasından (I=V/R) yararlanarak devreden geçen akımı bulabiliriz. 2.7 Direnç Ölçümü Şekil 2. Devredeki I akımının ölçümü Elektriksel direnç ölçen ölçü aletlerine ohmmetre denir. Ohmmetre (ya da ohm konumuna ayarlanmış bir multimetre) kullanarak direnç ölçümünde uygulanacak adımlar şunlardır: Direnci ölçülecek olan elemanın devre ile bağlantısının olmaması gerekir; en azından bir ucunun boşta olması gerekir. Analog Ohmmetre ile ölçüm yapılacak ise, önce ohmmetrenin ölçüm uçları birbirlerine değdirilerek ibrenin sıfır ohm gösterecek şekilde sapıp sapmadığı kontrol edilir. Ohmmetre pilinin kuvvetli ya da zayıf olmasına göre ibre sıfır ohm un biraz sağında veya solunda olabilir. İbre tam sıfır ohm çizgisi üzerinde değilse, ibreyi sıfır ohm çizgisi üzerine getirmek için sıfır ayar vidası ile ayar yapılır. Uygun bir ohm erimi seçilir. Eğer direnç değeri bilinmiyorsa, en yüksek erimden başlanarak uygun erim konumuna gelinceye kadar erim azaltılır. 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. Sayfa 4/18

5 Ölçek ( scale) üzerinde ibrenin gösterdiği değer seçilen erime karşı gelen bir çarpan ile çarpılarak direnç değeri bulunur. Örneğin, laboratuarda kullanılacak SEW marka ST-3502 model multimetre için bu değerler Çizelge 1 de verilmiştir. Çizelge 1: SEW marka ST-3502 model multimetre için çarpan değerler ve Sekil 3 deki ölçüm örneği Erim (Range) Çarpan * (Multiplier) Maksimum Ölçüm (Maxsimum Measurement) 200 Ω 10 Ω 5 kω Ω = 110 Ω 2000 Ω 100 Ω 50 kω Ω = 1100 Ω 20 kω 1 k 500 kω 11 = kω 10 k 5 MΩ kω = 110 kω 2000 kω 100 k 50 MΩ kω = 1100 kω 20 MΩ 1 M 500 MΩ 11 1 MΩ = 11 MΩ * Çarpan = Erim/20 Çeşitli Erimler için Şekil 3 deki Örneğe ait Ölçüm Sonuçları Bazı analog ohmmetrelerde erimler çarpan değerleri olarak verilir (R 1, R 10, R 100, R 1k, R 10k erimleri gibi). Bu tür ohmmetrelerle yapılan direnç ölçümlerinde, örneğin, R 10 eriminde ölçüm yapıldıysa ve Şekil 3 deki ibre sapması elde edildiyse, ölçülen direncin değeri = 110 Ω dur. 2.8 Direnç Kodları Sıfır ayar vidası Şekil 3. Analog ohmmetre göstergesi Karbon Dirençler Karbon dirençlerde direnç değeri ve tolerans dört renk bandı ile gösterilir. Karbo dirençler üzerindeki renk bantları Şekil 4 de gösterilmiş, renk kodları Çizelge 2 de verilmiştir. Şekil 4 den 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 toleransı değeri, üretimi 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. Renk bantlarından direnç değerinin bulunması: Direnç Değeri = A B 10 C ohm Direnç, tolerans renk bandı (T) sağ tarafa gelecek şekilde tutulur. Soldan birinci ve ikinci renk bantlarının (A ve B) tanımladıkları sayılar yan yana sırasıyla yazılır; 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 10 C ile çarpılır). Elde edilen sayı ohm türünden direnç değerini verir: R=AB 10 C ohm. Sayfa 5/18

6 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. A B C T Direnç Değeri = A B 10 C ohm Tolerans = % T A 1. sayı B 2. sayı C Çarpan T Tolerans Çizelge 2 : Direnç Renk Kodları Şekil 4. Karbon direnç renk bantları Renk Pratik * Sayı Çarpan Tolerans Siyah SO = 1 Ω Kahverengi KA = 10 Ω Kırmızı K = 100 Ω Turuncu TA = 1000 Ω= Sarı SA = Ω = 10 kω Yeşil YA = Ω = 100 kω Mavi MA = Ω = 1 MΩ Mor M = Ω = 10 MΩ Gri Gİ = Ω = 100 MΩ Beyaz Bİ = Ω = 1 GΩ Bant yok %20 Gümüş %10 Altın %5 * Renk kodlarının hatırlanmasında SOKAKTA SAYAMAM GİBİ ifadesindeki sessiz harfler yardımcı olabilir. Ayrıca, sözlükte kahverenginin kırmızıdan, mavi mordan önce yer aldığını da dikkate almak gerekir. Örnek: Renk bantları soldan sağa doğru sırasıyla, kırmızı, siyah, sarı ve gümüş renklerinde olan ve Şekil 5 de gösterilen karbon direncin değerini bulunuz. Direnç değeri: R = A B 10 C = Kırmızı Siyah 10 sarı = = Ω = 200 kω Direncin Toleransı: T = Gümüş = ± %10 A B C T Metal Film Dirençler A 1. sayı Kırmızı 2 B 2. sayı Siyah 0 C Çarpan Sarı 10 4 T Tolerans Gümüş %10 Şekil 5. Örnekte kullanılan 200 k Ω luk karbon direnç Metal film dirençlerde beş renk bandı bulunur. Soldan sağa ilk üç renk bandı sayı tanımlar (A, B ve C), dördüncü bant (D) çarpanı tanımlar (10 D ), beşinci bant (T) toleransı tanımlar. Metal film dirençlerin toleransları ± %0,05 den ± %10 a kadar değişen değerlerde olabilir. Bu toleranslar çeşitli renklerle tanımlanır. Değeri Üzerine Yazılı Dirençler Bazı üreticiler direncin değerini ve toleransını direncin üzerine doğrudan ya da harf kodlu olarak yazarlar. Sayfa 6/18

7 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: o R den önce gelen sayı Ohm olarak direncin değerini gösterir o R den sonra gelen sayı direncin ondalık değerini gösterir o En sondaki harf toleransı gösterir o Örneğin, 5R6F = 5.6 ± %1 Ω; R25K = 0.25 ± %10 Ω. 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) Dirençler, Çizelge 3 de verilen standart değerlerde ve bu değerlerin 10, 100, 1000 katı değerlerde üretilirler. Tolerans yüzdeleri E seri numarasından anlaşılır. Çizelge 3: Standart direnç değerleri E6 serisi E12 serisi E24 %20 %10 %5 E96 ±% Sayfa 7/18

8 3. ÖN ÇALIŞMA 3.1 Şekil 6 daki devrede, a) i 4, i 5 ve i 6 akımlarını ve v 4, v 5 ve v 6 gerilimini hesaplayınız. b) i 6 akımını ölçmek için ampermetrenin devreye ne şekilde ve hangi yönde bağlanacağını devre şeması çizerek gösteriniz. c) v 6 gerilimini ölçmek için voltmetrenin devreye ne şekilde ve hangi yönde bağlanacağını devre şeması çizerek gösteriniz. v 4 v 5 V s =12V R 4 i 4 R 6 i 6 i 5 v 6 R 5 Kırmızı uç A Ampermetre Siyah uç Kırmızı uç V Voltmetre Siyah uç Şekil 6. Paragraf 3.1 ve Pragraf de kullanılan devre 3.2 Çizelge 4 de renk bantları verilen karbon dirençlerin değerlerini bulunuz; birimleri ile birlikte yazınız. Çizelge 4: Ön çalışma olarak değerleri bulunacak dirençler Direnç 1. Bant 2. Bant 3. Bant 4. Bant R1 Kahverengi Siyah Siyah Altın R2 Kahverengi Siyah Kahverengi Altın R3 Kahverengi Siyah Kırmızı Altın R4 Kahverengi Siyah Turuncu Gümüş R5 Kahverengi Siyah Sarı Gümüş R6 Kahverengi Siyah Yeşil Gümüş R7 Kırmızı Mor Kahverengi Gümüş R8 Kırmızı Mor Kırmızı Yok R9 Kırmızı Mor Turuncu Yok R10 Kırmızı Mor Sarı Yok Direnç Değeri ve Birimi Toleransı (%) 3.3 Aşağıda verilen dirençlerin değerlerini, birimlerini ve toleranslarını yazınız. a) 5R6F b) 6K8G c) R45K d) 1K5M e) 1M5K 4. DENEYDE KULLANILACAK CİHAZLAR VE MALZEMELER KL deney seti ana birimi (bkz. Ek 1) KL modülü ve bağlantı kabloları (bkz. Ek 2) SEW marka ST-3500 model sayısal multimetre (bkz. Ek 3) Sayfa 8/18

9 5. DENEY 5.1 DC Gerilim Ölçümü DC Gerilim Ölçümünde Kullanılacak Ölçü Aletlerinin Tanıtımı ve Ayarlanmaları Bu bölümde, KL deney seti ana birimi üzerindeki DC gerilim kaynaklarının çıkış gerilimleri aşağıda tanımlanan üç ayrı ölçü aleti sıra ile kullanılarak ölçülecek. Aşağıdaki altı çizili olarak tanımlanan ayarları yapınız. (1) Analog DC Voltmetre: KL deney seti ana birimi üzerindeki DC VOLTAGE METER dir. Bu voltmetre 20 V a kadar DC gerilimlerin ölçümünde kullanılabilir. Voltmetrenin 20 V ucu ölçülecek gerilimin artı () ucuna, sıfır (0) ucu ise ölçülecek olan gerilimin diğer ucuna (GND ucuna ya da eksi ucuna) bağlanır. Ölçüm uçları ters bağlandığında, ibre ters yönde sapar, ölçüm yapılamaz ve ölçü aleti hasar görebilir. (2) Sayısal DC Voltmetre: KL deney seti ana birimi üzerindeki sayısal göstergeli DC voltmetredir. Bu voltmetre 0 2 V ve V olmak üzere iki ayrı erimde (ölçüm aralığı) ölçüm yapabilir V eriminde ölçüm yapmak için sayısal göstergenin sol tarafındaki iki beyaz Fonksiyon/Erim düğmesinden soldakini basılı konuma, sağdakini basılı olmayan konuma getiriniz. Ölçüm için ölçü aletinin DC VOLTAGE ucu ölçülecek olan gerilimin artı () ya da eksi ( ) ucuna, COM ucu ise ölçülecek olan gerilimin diğer ucuna bağlanır. Ölçüm uçları ters bağlandığında, göstergedeki gerilim değerinin başında eksi ( ) işareti okunur. Ters bağlantı durumunda ölçü aleti zarar görmez. (3) Sayısal Multimetre: Sayısal multimetre olarak SEW marka ST-3502 model Analog/Sayısal Multimetre kullanılacaktır. Aşağıdaki işlemleri yaparak sayısal multimetreyi DC gerilim ölçme konumuna getiriniz: DC/AC anahtarını DC konumuna getiriniz. Sağ üst köşedeki meter/galvo anahtarını meter konumuna getiriniz. Meter konumunda ibre sol baştan sağ başa kadar sapma yapabilir. Galvo konumunda ise ibre sıfır volt için ölçeğin ortasında durur, artı değerler için sağa, eksi değerler için sola sapar. Fonksiyon/Erim anahtarını 20 V a kadar ölçümler için 20 V konumuna, 20 V ile 200 V arasındaki gerilimler için 200 V konumuna getiriniz. Kırmızı ölçüm kablosunun fişli ucunu VΩHz soketine, siyah ölçüm kablosunun fişli ucunu COM soketine takınız. Ölçü aletini çalıştırmak için ON/OFF anahtarını ON konumuna getiriniz. (Multimetreyi kullanmadığınız sürelerde pilinin çabuk bitmemesi için ON/OFF anahtarını OFF konumunda tutunuz). Ölçüm yaparken, kırmızı ölçüm ucunu ölçülecek olan DC gerilimin artı () ucuna, siyah ölçüm ucunu ise ölçülecek DC gerilimin diğer ucuna sıkıca temas ettiriniz. Ölçüm uçları ters bağlandığında, ST-3502 nin ibresi yine sağa doğru sapar, fakat sayısal göstergesinde ölçülen gerilim değerinin başında eksi ( ) işareti okunur. Ters bağlantı durumunda ölçü aleti zarar görmez. Bir ölçü aletinin erimi (range), ölçülecek nicelikten büyük olmak koşulu ile, ölçülecek niceliğe ne kadar yakın değerde seçilirse, ölçü aletinin duyarlılığı (sensitivity) o derece artar, ölçme hatası o derece azalır. Sayfa 9/18

10 5.1.2 KL deney set ana biriminin güç anahtarını açınız DC Gerilim Ölçümü Uygulaması (1) Bölüm 6 daki Çizelge 5 de belirtilen DC gerilim kaynağı çıkışlarını, Paragraf de tanımlanan üç farklı ölçü aletini sıra ile kullanarak ölçünüz. Ölçüm sonuçlarını işaretleri ve birimleri ile aynı çizelgedeki ilgili yerlere kaydediniz. (2) Sayısal DC voltmetrelerle yapılan ölçümlerde ölçü aletinin ters bağlanması durumunda, göstergeden okunan değerin başına eksi ( ) işareti geldiğini gözlemleyiniz. (3) Multimetre ile yapılan ölçümlerde, 200 V eriminde 20 V dan küçük gerilimler ölçerek ölçü aletinin duyarlılığının azaldığını ve bunun sonucu olarak ölçme yanılgısının arttığını gözlemleyiniz [İbrenin daha az saptığını ve sayısal göstergenin, örneğin, 11,85 V (4 anlamlı rakam) yerine 11,9 V (3 anlamlı rakam) gösterdiğini izleyiniz] KL deney seti ana biriminin güç anahtarını kapatınız. 5.2 DC Akım Ölçümü KL modülünü KL deney seti ana birimi üzerine yerleştiriniz ve modül üzerinde blok-c yi bulunuz Şekil 7(a) daki devreyi, Şekil 7(b) de gösterildiği gibi, b-c, c-d ve f-g soket çiftlerine kısa devre fişleri takarak ve e-g soketleri arasını bağlantı kablosu ile kısa devre yaparak, KL modülü blok-c üzerinde kurunuz. V s =12V i 4 R 4 R 6 Şekil 7. DC akım ölçümü için kullanılan devre Deney seti ana biriminin güç anahtarını açınız. i 6 i 5 R 5 (a) Devre şeması V s =12V Ayarlı DC güç kaynağının V ve GND uçları arasındaki gerilimi 12 V a ayarlayınız ve güç kaynağının çıkışını ( ve ) yönlerine dikkat ederek Şekil 7(b) deki devrenin a-g uçlarına bağlayınız DC Akım Ölçümünde Kullanılacak Ölçü Aletlerinin Ayarlanmaları Bu bölümde, Şekil 7(b) deki devre üzerindeki i 4, i 5 ve i 6 akımları aşağıda tanımlanan üç ayrı ölçü aleti ile ölçülecek. Aşağıda altı çizili olarak tanımlanan ayarları yapınız. Dikkat! Ampermetre devreye paralel olarak bağlanırsa, ölçü aletinin sigortası atabilir veya ölçü aleti hasar görebilir. (1) Analog DC ampermetre: KL deney seti ana birimi üzerindeki DC CURRENT METER dir. Bu ampermetre 100 ma e kadar ve 1A e kadar DC akım ölçümü yapabilen iki ayrı ölçüm ucuna sahiptir. Bu deneyde, 100 ma e kadar akım ölçümleri için ampermetrenin 100 ma ucu ile sıfır (0) ucu nu kullanılacaktır. Ampermetre devreye seri olarak ve ölçülecek akım ampermetrenin 100 ma ucundan girecek ve sıfır (0) ucundan çıkacak şekilde Sayfa 10/18 a R 4 i 4 b c d i 5 R 6 f R 5 g (b) Blok c üzerinde kurulacak devre i 6 e Bağlantı kablosu

11 bağlanmalıdır. Ölçüm uçları ters bağlandığında, ibre ters yönde sapmaya zorlanır, ölçüm yapılamaz ve ölçü aleti hasar görebilir. (2) Sayısal Ampermetre: KL deney seti ana birimi üzerindeki sayısal göstergeli DC ampermetredir. Bu ampermetre 200 µa ve 2 A olmak üzere iki ayrı erimde (ölçüm aralığı) ölçüm yapabilir. Deneydeki akımlar 10 ma mertebesinde olacağından, bu deneyde 2A lık erim kullanılacaktır. 2 A eriminde ölçüm yapmak için sayısal göstergenin sol tarafındaki iki beyaz Fonksiyon/Erim düğmesin ikisini de basılı konuma getiriniz. Göstergenin artı () değerli ölçüm sonucu vermesi için, ölçülecek olan akım ampermetrenin DC CURRENT ucundan girecek ve COM ucundan çıkacak şekilde ampermetre devreye seri bağlanmalıdır. Ölçüm uçları ters bağlandığında, göstergedeki akım değerinin başında eksi ( ) işareti okunur. Ters bağlantı durumunda ölçü aleti zarar görmez. (3) Sayısal Multimetre: Sayısal multimetre olarak SEW marka ST-3502 model Analog/Sayısal Multimetre kullanılacaktır. Aşağıdaki işlemleri yaparak sayısal multimetreyi DC akım ölçme konumuna getiriniz: DC/AC anahtarını DC konumuna getiriniz. Sağ üst köşedeki meter/galvo anahtarını meter konumuna getiriniz. Fonksiyon/Erim anahtarını 20 ma konumuna getiriniz. Kırmızı ölçüm kablosunun fişli ucunu ma soketine, siyah ölçüm kablosunun fişli ucunu COM soketine takınız. Ölçü aletini çalıştırmak için ON/OFF anahtarını ON konumuna getiriniz. Ölçüm yaparken, kırmızı ölçüm ucunu ( ölçüm ucu) ölçülecek olan DC akımın gireceği uç, siyah ölçüm ucunu ( ölçüm ucu) ise akımın çıkacağı uç olarak seçerek ampermetreyi devreye seri olarak bağlayınız. Ölçüm uçları ters bağlandığında, ibre yine sağa doğru sapar, sayısal göstergedeki gerilim değerinin başında eksi ( ) işareti okunur. Ters bağlantı durumunda ölçü aleti zarar görmez DC Akım Ölçümü Uygulaması (1) Paragraf de tanımlanan üç ampermetreyi sıra ile kullanarak, Şekil 7(b) deki devrenin i 4, i 5 ve i 6 akımlarını bağlantı biçimi Şekil 8 de gösterildiği gibi ölçünüz. Ölçüm sonuçlarını Bölüm 6 daki Çizelge 6 ya birimleri ile birlikte kaydediniz. a a R 4 i 4 b c i 6 V s =12V R 4 i 4 b c i 6 V s =12V d i 5 ma R 6 f ma g R 6 f g (a) i 4 akımının ölçümü d i 5 (c) i 6 akımının ölçümü R 5 R 5 e e Sayfa 11/18 a i 4 R 4 b c d i 5 V s =12V R 6 f i 6 ma g (b) i 5 akımının ölçümü Kırmızı ölçüm ucu (ma soketi) ma Siyah ölçüm ucu (COM soketi) R 5 (d) Ampermetrenin ma konumundaki devre sembolü ve ölçüm uçları Şekil 8. Akım ölçümünde kullanılan Şekil 7(b) deki devrede, i 4, i 5 ve i 6 akımlarının ölçümü için ampermetrenin devreye bağlantı biçimleri e

12 (2) Sayısal DC ampermetrelerle yapılan ölçümlerde ölçü aletinin ters bağlanması durumunda, göstergeden okunan değerin başında eksi ( ) işareti geldiğini gözlemleyiniz. (3) Multimetre ile yapılan ölçümlerde, 200 ma eriminde 20 ma den küçük değerde akımları ölçerken ölçü aletinin duyarlılığının azaldığını ve bunun sonucu olarak ölçme yanılgısının arttığını gözlemleyiniz [İbrenin daha az saptığını ve sayısal göstergenin, örneğin, 4,09 ma (3 anlamlı rakam) yerine 4,1 ma (2 anlamlı rakam) gösterdiğini izleyiniz]. 5.3 Direnç Ölçümü Direnç Ölçümünde Kullanılacak Ölçü Aletinin Ayarlanması Direnç ölçümü için ST-3502 sayısal mutimetresi üzerinde aşağıdaki ayarlamaları yapınız: DC/AC anahtarının konumu önemli değildir. Sağ üst köşedeki meter/galvo anahtarını meter konumuna getiriniz Fonksiyon/Erim anahtarını 2000 Ω konumuna getiriniz. Kırmızı ölçüm kablosunun fişli ucunu VΩHz soketine, siyah ölçüm kablosunun fişli ucunu COM soketine takınız. Ölçü aletini çalıştırmak için ON/OFF anahtarını ON konumuna getiriniz Direnç Ölçümü Uygulaması (1) Multimetrenin ölçüm uçlarını birbirlerine değdirerek ölçü aletinin sıfır ohm gösterdiğini görünüz. Analog göstergenin ibresi tam sıfır üzerinde değilse, sıfır ayar vidasını ayarlayarak ibreyi sıfırın üzerine getiriniz. (2) Ohm durumuna ayarladığınız multimetreyi kullanarak, KL modülü üzerinde bulunan ve numaraları Bölüm 6 daki Çizelge 7 de verilen dirençlerin değerlerini 2000 Ω eriminde ölçünüz. Ölçüm sonuçlarını renk bantları ve tolerans değerleri ile Çizelge 7 ye kaydediniz. Erimi değiştirerek göstergedeki değişikliği izleyiniz. (3) KL modülü üzerinde bulunan R1 direncini 20k, 2000Ω ve 200Ω erimlerinde ölçünüz. Analog ve sayısal ölçüm sonuçlarını Bölüm 6 daki Çizelge 8 e kaydediniz. Direnç değerinin analog gösterge üzerindeki ibrenin gösterdiği değerin ERİM/20 ile çarparak elde edildiğine dikkat ediniz (bkz. Çizelge 1). Sayfa 12/18

13 6. Elde Edilen Sonuçlar Deneyde elde ettiğiniz ölçüm sonuçlarını cebirsel işaretleri ve birimleri ile aşağıdaki ilgili çizelgeye kaydediniz. Çizelge 5: Paragraf de tanımlanan DC gerilim ölçümü sonuçları KL Deney Seti Ana Birimi Üzerinde Ölçülecek DC Gerilim Kaynağı Çıkışı FIXED POWER (Sabit DC Gerilim) ADJUST POWER (Ayarlanabilir DC Gerilim Kaynağı) ±3 V ~ ±18 V V ~ GND V ~ GND V ~ V Erim (range) 5 V ~ GND 20 V 5 V ~ GND 20 V 12 V ~ GND 20 V 12 V ~ GND 20 V Minimum 20 V Maksimum 20 V Minimum 20 V Maksimum 20 V Minimum 200 V Maksimum 200V Ölçüm Sonuçları (işaret, değer, birim) (1) Analog DC Voltmetre (2) Sayısal DC Voltmetre (3) Sayısal Multimetre Çizelge 6: Paragraf da tanımlanan DC akım ölçümü sonuçları Şekil 8 deki Devredeki Ölçülecek i 4, i 5 ve i 6 Akımları i 4 i 5 i 6 Ölçüm Sonuçları (işaret, değer, birim) (1) Analog DC (2) Sayısal DC (3) Sayısal Multimetre Ampermetre Ampermetre Çizelge 7: Paragraf (2) de tanımlanan direnç ölçümü sonuçları Direnç 1. Bant 2. Bant 3. Bant 4. Bant Okunan değer Tolerans (%) R2 R4 R6 R8 R12 R13 R14 R16 Ölçülen değer Tolerans içinde mi? Çizelge 8: R1 direncinin çeşitli erimlerdeki ölçüm sonuçları Erim 20k 2000Ω 200Ω İbrenin Gösterdiği Değerin (D) Analog Gösterge Değeri Çarpan=ERİM/20 (Ç) 1 k Ω 100 Ω 10 Ω Direnç Değeri (R) ve Birimi (R = D Ç) Sayısal Gösterge Değeri ve Birimi Sayfa 13/18

14 7. SONUÇLARIN İRDELENMESİ 7.1 Çizelge 5 deki ölçüm sonuçlara göre, deneyde kullanılan üç farklı DC voltmetre ile yapılan ölçümlerde ölçüm sonuçları arasında farklılıklar olup olmadığını belirtiniz; farklılıklar varsa, bunların nedenlerinin neler olabileceğini kısaca açıklayınız. 7.2 Çizelge 6 daki ölçüm sonuçlara göre, deneyde kullanılan üç farklı DC ampermetre ile yapılan ölçümlerde ölçüm sonuçları arasında farklılıklar olup olmadığını belirtiniz; farklılıklar varsa, bunların nedenlerinin neler olabileceğini kısaca açıklayınız. 7.3 Çizelge 7 deki ölçüm sonuçlara göre, dirençlerin üzerlerinde belirtilen değerleri ile ölçülen değerlerini kıyaslayınız. Bu değerler arasında farklılıklar varsa, farkın tolerans içinde olup olmadığını belirtiniz. 7.4 Çizelge 8 deki sonuçlara göre, ohmmetrenin farklı erimlerinde yapılan ölçüm sonuçları arasında farklılıklar varsa, bunun nedenini kısaca açıklayınız. luk bir direnin ölçümü için en uygun erim bu üç erimden (20 Ωk, 2000 Ω, 200 Ω) hangisidir? Nedenini kısaca belirtiniz. Sayfa 14/18

15 Ek 1 KL Elektrik Devreleri Laboratuvarı Deney Seti Ana Birimi Üst Görünümü Sayfa 15/18

16 Ek-2 KL Temel Elektrik Deneyleri Modülü Üst Görünümü Sayfa 16/18

17 Ek-3 SEW Marka ST-3502 Model Analog/Sayısal Metre Üst Görünümü (1) LCD (Liquid Cyrstal Display): LCD gösterge (2) Movement pointer: Hareketli ibre (3) Ω scale: Ω ölçeği (4) Meter/Galvo switch (V, A, Ω, Hz, C x, h FE ): İbrenin sol başta durduğu metre konumu (5) Galvo: İbrenin ortada durduğu galvonometre konumu (6) Taut band meter movement assembly: Gergin şerit metre hareket takımı (7) Movement pointer zero adjust: Hareketli ibre ayar vidası (8) Transistor test socket: Transistor test soketi (9) Power ON/OFF switch: Güç açma/kapama anahtarı (10) Function/Range selection switch: Fonksiyon/İşlev seçme anahtarı (11) Test sockets: Ölçüm soketleri (12) Capacitance test socket: Kapasitans ölçüm soketleri (13) Meter/Galvo mode selection switch: Metre/Galvo mode seçme anahtarı (14) AC/DC selection switch: AC/DC seçme anahtarı (15) Mirror scale: Aynalı ölçek Sayfa 17/18

18 DENEY SONUÇLARI ÇİZELGESİ (Bu çizelgeyi deney bitiminde laboratuvar sorumlusuna onaylatılıp teslim ediniz) Lab. Grup No.: Hazırlayanlar : ; ; Çizelge 5: Paragraf de tanımlanan DC gerilim ölçümü sonuçları KL Deney Seti Ana Birimi Üzerinde Ölçülecek DC Gerilim Kaynağı Çıkışı FIXED POWER (Sabit DC Gerilim) ADJUST POWER (Ayarlanabilir DC Gerilim Kaynağı) ±3 V ~ ±18 V V ~ GND V ~ GND V ~ V Erim (range) 5 V ~ GND 20 V 5 V ~ GND 20 V 12 V ~ GND 20 V 12 V ~ GND 20 V Minimum 20 V Maksimum 20 V Minimum 20 V Maksimum 20 V Minimum 200 V Maksimum 200V Çizelge 6: Paragraf da tanımlanan DC akım ölçümü sonuçları Şekil 8 deki Devredeki Ölçülecek i 4, i 5 ve i 6 Akımları i 4 i 5 i 6 Ölçüm Sonuçları (işaret, değer, birim) (1) Analog DC Voltmetre (2) Sayısal DC Voltmetre (3) Sayısal Multimetre Ölçüm Sonuçları (işaret, değer, birim) (1) Analog DC (2) Sayısal DC (3) Sayısal Multimetre Ampermetre Ampermetre Çizelge 7: Paragraf (2) de tanımlanan direnç ölçümü sonuçları Direnç 1. Bant 2. Bant 3. Bant 4. Bant Okunan değer Tolerans (%) R2 R4 R6 R8 R12 R13 R14 R16 Ölçülen değer Tolerans içinde mi? Çizelge 8: R1 direncinin çeşitli erimlerdeki ölçüm sonuçları Analog Gösterge Değeri Erim 20k 2000Ω 200Ω İbrenin Gösterdiği Değerin (D) Çarpan=ERİM/20 (Ç) 1 k Ω 100 Ω 10 Ω Direnç Değeri (R) ve Birimi (R = D Ç) Laboratuvar Sorumlusu Onayı: Sayısal Gösterge Değeri ve Birimi Sayfa 18/18