Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektronik Laboratuvarı I ENDÜSTRİYEL KONTROL UYGULAMALARI

Transkript

1 Öğr. Gör. Oğuzhan ÇAKIR , KTÜ, Deneyin Amacı Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektronik Laboratuvarı I ENDÜSTRİYEL KONTROL UYGULAMALARI CDS (Kadmiyum Sülfit) algılayıcılar, termistörler ve sese duyarlı algılayıcıların yapı ve uygulamalarının anlaşılması. Bu algılayıcılarla yapılabilen temel endüstriyel kontrol uygulamalarının incelenmesi. 2. Ön Bilgi 2.1. Terimler CDS: Kadmiyum sülfit algılayıcıları görünür ışıkla direnci değişen bir elemandır. PTC: Direnci sıcaklıkla artan direnç elemanı. NTC: Direnci sıcaklıkla azalan direnç elemanı. Cevap Zamanı: Bir elemanın ya da devrenin bir giriş fonksiyonu uygulandığı an ile gerekli çıkış işaretini üretene kadar geçen süre Temel İlkeler CDS algılayıcıları ışık yoğunluğunda artış olunca direnci azalan ve azalma olunca direnci artan ışığa duyarlı direnç elemanlardır. Şekil 1. CDS elemanının şematik gösterimi Görünen ışık bölgesinde çalışması, düşük maliyeti ve duyarlılığı nedeniyle CDS yangın olarak kullanılır. Tipik özellikleri şunlardır: 1. Çalışma bölgesi 550 nm ile 660 nm arasındadır. 2. Aydınlanma direnç ilişkisi 0,1 ~ 1000 lüks aydınlama seviyesinde doğrusala yakındır. 3. Gecikme zamanı genellikle 10 ms ile birkaç saniye arasındadır. Yükselme zamanı gecikme zamanından fazladır. 4. Çalışma sıcaklığı -20 C ile 70 C arasındadır. Sıcaklığa duyarlı direnç elemanları semistör ve termistör olmak üzer ikiye ayrılırlar. Direnci sıcaklıkla artan elemanlar semistör, azalanlara ise termistör olarak adlandırılırlar. Bir termistörün sıcaklık-direnç karakteristiği aşağıdaki gibi ifade edilir. R T = R 0 εβ 1 T 1 T 0 (1) R T : T mutlak sıcaklığında ölçülen direnç

2 R 0 : T 0 mutlak sıcaklığında ölçülen direnç (25 C de R 0 = 298,15 K) β: malzeme sabiti (genellikle 1000 K ile 5000 K arasında) ε: doğal logaritma tabanı 2.3. Algılayıcı Yapılarının Anlaşılması KL modülünü ana üniteye yerleştiriniz. Şekil 2. PTC ve NTC elemanlarının şematik gösterimi CDS elemanının normal ışıkta direncini ölçünüz. R =.. CDS elemanının üzerini kapatarak direncini ölçünüz. R =.. İki ölçüm sonucu karşılaştırınız ve yorumlayınız KL modülünü ana üniteye yerleştiriniz. RT elemanının oda sıcaklığında direncini ölçünüz. R =.. RT elemanını elinizle ısıtarak direncini ölçünüz. Direnç değişimini belirtiniz.. RT elemanını havya veya çakmakla ısıtarak direncini ölçünüz. Direnç değişimini belirtiniz.. RT elemanının direnci belirli bir değerde sabitlenene kadar ısıtınız ve direnç değerini ölçünüz. R =.. 3. Deneyin Yapılışı Deneyde kullanılacak araç ve gereçler şunlardır: 1. KL-100 deney laboratuarı 2. KL deney modülü 3. Multimetre 4. Havya veya çakmak 3.1. Işık Kontrollü Devre 1. CDS algılayıcısının uygulamalarını öğrenmek. 2. CDS algılayıcısı kullanarak ışık kontrollü anahtarın çalışmasını anlamak. Ön Bilgiler: VR1 ve R1 dirençleri ile seri bağlı olan CDS algılayıcısına ışık düşer. VR1 ve R1 deki gerilim düşüşü, R2 de gerilim düşümü sağlayarak TR2 ve LED i açan TR1 transistorunun bazını besler. Işık yoğunluğundaki bir düşüş CDS nin direncinin artmasına yol 2

3 açar. Bu durum TR1 in baz geriliminin düşmesine neden olur ve TR1 transistoru kesime girer. TR1 transistorunun tıkamaya girmesi TR2 transistorunun kesime girmesine ve LED in sönmesine yol açar. Deneyin Yapılışı: 1. Şekil 3 deki devreyi kurunuz. Şekil 3. Işık kontrollü devre 2. VR1 ayarlı direncini çevirerek LED1 in ışık vermesini sağlayıp, A, B ve C noktalarının gerilimlerini ölçünüz. V A : V B : V C : 3. CDS algılayıcısını elinizle kaparak LED1 in sönmesini sağlayınız ve aynı ölçümleri tekrarlayınız. V A : V B : V C : 3.2. Sıcaklık Kontrollü Devre 1. Termistörün özelliklerinin kontrol devresinde nasıl kullanıldığını öğrenmek. 2. Termistör kullanarak sıcaklık kontrollü anahtar devresi kurmak. Ön Bilgiler: Sıcaklık kontrollü anahtar devresi direnç köprüsü, SCR (Silikon Kontrollü Doğrultucu) ve lambalardan oluşur. Köprü dengede iken köprü gerilimi dolayısıyla VGK gerilimi sıfır olur. VGK sıfır olduğu için SCR tıkamadadır ve lambalar sönüktür. Termistör havya veya çakmakla ısıtıldığında direnci düşer ve köprünün dengesi bozulur. Bu durum köprü geriliminin dolayısıyla VGK geriliminin artmasına yol açar. VGK gerilimi belli bir değere ulaştığında SCR iletime geçer ve lambalar yanar. Devrede VR2 ayarlı direnci köprüyü oda sıcaklığında denge getirmek için kullanılır. D1 diyotu ise negatif köprü gerilimlerinde SCR den ters baz akımı akmasını önlemek için konulmuştur. 3

4 Deneyin Yapılışı: 1. Şekil 4 deki devreyi kurunuz. Şekil 4. Sıcaklık kontrollü devre 2. VR2 ayarlı direnci ile köprüyü dengeye getirin. Denge durumu için tablodaki durumları belirtiniz. L1: Yanıyor / Yanmıyor L2: Yanıyor / Yanmıyor SCR: İletimde / Tıkamada 3. Sıcaklık algılayıcısını havya veya çakmakla ısıtarak köprünün dengesini bozunuz ve tablodaki durumları belirtiniz. L1: Yanıyor / Yanmıyor L2: Yanıyor / Yanmıyor SCR: İletimde / Tıkamada 3.3. Ses Kontrollü Devre 1. Ses kontrollü anahtar devresinin çalışmasını anlamak. 2. Ses kontrollü anahtarın kullanımını öğrenmek. Ön Bilgiler: Şekil 5 deki devre bir ses kontrollü anahtar devresidir. TR3, TR4 ve çevre elamanlarından oluşan kaskad bağlı kuvvetlendirici devresi hoparlörden gelen işareti kuvvetlendirmek ve AC işareti doğrultucu ve süzücü devreye iletmek için kullanılır. Devredeki hoparlör ses dalgalarını elektrik işaretlerine çeviren bir mikrofon gibi davranır. D5 ve C5 den oluşan doğrultucu ve süzgeç devresi TR4 ün çıkış işaretini TR5 ve LED2 yi açan pozitif gerilime çevirir. TR4 ün çıkışındaki negatif işaret D4 diyotu ile toprağa iletilir. C5 deki DC gerilim 07 volta ulaştığında TR5 iletime geçer ve LED2 ışık verir. 4

5 Deneyin Yapılışı: 1. Şekil 5 deki devreyi kurunuz. Şekil 5. Ses kontrollü devre 2. Devreye enerji verildiğinde LED2 yandı mı? Evet / Hayır 3. LED2 sönükken veya ışık şiddeti az iken test noktalarındaki gerilim değerlerini ölçünüz. V A : V B : V C : V D : V E : 4. LED2 yanıyor iken test noktalarındaki gerilim değerlerini ölçünüz. V A : V B : V C : V D : V E : 5. Yapılan gerilim ölçümlerine bakılarak devrenin sağlıklı çalışıp, çalışmadığına karar verilebilir mi? Evet / Hayır 5