DEVRE ANALİZİ 2 LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

Transkript

1 EGE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DEVRE ANALİZİ 2 LABORATUVARI DENEY FÖYÜ İZMİR/2018 E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 1

2 Laboratuar Kuralları Devre Analizi 2 Laboratuvar dersi, birbirinden farklı pratik deney çalışması ile öğrencilerin teorik bilgilerini laboratuvar ortamında uygulamaya dönüştürebilmelerini amaçlamaktadır. Bu nedenle Laboratuar çalışmalarının verimli olabilmesi için aşağıdaki kuralların uygulanması gerekmektedir: 1. Deneylerin tümü laboratuar saati esnasında yapılması zorunludur. Öğrenciler iki kişilik gruplar halinde çalışmalıdır. Grupların, her hafta aynı deney masasında çalışmaları gerekmektedir. 2. Laboratuar ders süresi 2 ders saati olup dersler tam saatinde başlar (10:15-12:15). 3. Deneyde kullanılacak olan malzemeler Laboratuvar Föyü içerisinde belirtilmiştir. Her grup bu malzemeleri temin ederek derse hazırlıklı gelmelidir. 4. Otorduğu masayı deney bitiminde düzenli bırakmayan gruplar laboratuar notlandırmasında puan kaybına uğrar. 5. Laboratuar görevlileri izin vermediği sürece herhangi bir nedenden dolayı dışarı çıkılamaz. Ancak deneylerini erken bitiren gruplar laboratuar dersi sona ermeden önce çıkabilirler. 6. Laboratuarlarda % 80 devam zorunluluğu vardır. Laboratuardan başarısız olan öğrenci dersten de başarısız sayılır. 7. Diğer grupları rahatsız etmemek ve daha olumlu bir çalışma ortamı sağlamak için laboratuarda mümkün olduğu kadar sessiz çalışmalıdır. Gereksiz yere dolaşmamak ve yüksek sesle konuşmamak gereklidir. 8. Cep telefonu veya başkalarını rahatsız edebilecek cihazları deney esnasında kullanmamaya özen göstermeliyiz. 9. Her grup deneyler sonunda bir Rapor hazırlamalı ve hafta ortasına (Çarşamba) kadar raporu adil.yilmaz@ege.edu.tr adresine göndermelidir. Rapor içerisinde aynı zamanda bir sonraki hafta yapılacak olan deneyin simülasyonu da yer almalıdır. 10. Öğrencilerin, başaramadıkları veya gelemedikleri 2 deneyi telafi etme hakkı bulunmaktadır. Deney telafisi yapmak isteyen öğrenci, telafinin mazereti ile ilgili yazdığı dilekçeyi bölüm sekteretliğine teslim etmelidir. Ancak dilekçeleri kabul edilen öğrenciler deney telafisi yapabilir. E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 2

3 Ön Çalışma Hazırlamak: Bilgisayar ortamında, grup olarak hazırlanmalı ve bir önceki haftanın deney raporu sonuna eklenmelidir. Ön çalışma içerisinde, deney simülasyonuna ait bir görsel ve tablo halinde sonuçlar yer almalıdır. Rapor Hazırlamak: Bilgisayar ortamında hazırlanmalıdır. Her Raporun kapağı olmalı ve mail olarak adresine deneyin yapıldığı haftanın Çarşamba gününe kadar gönderilmelidir. (Kapakta hazırlayan kişilerin ismi, okul numaraları, deney adı, deney numarası, grup numarası ve tarih yer almalıdır. Bkn. ÖRNEK KAPAK) Rapor içerisinde deneyin amacı, deney sonucu, alınan sonuçlar, ölçüm tabloları, deney devreleri, deney aşamaları, karşılaşılan olumlu/olumsız durumlar, gerekli görüldüğü takdirde deneye ve ölçümlere ait görseller yer almalıdır. Aynı grupta yer alan öğrenciler ortak Rapor hazırlamalı. Raporlar Türkçe imla kurallarına uygun ve düzenli hazırlanmalıdır. Pratik Bakış Açısı Tasarımları: Tasarım başlıkları ve içerikleri Nilsson/Riedel Elektrik Devreleri kitabında yer almaktadır. Bu kitabın bölümlerindeki, Pratik Bakış Açısı başlığı altında yer alan açıklamalar ve bölüm sonlarında yer alan soru örnekleri dikkate alınmalıdır. Her grup ilgili konu başlığı altındaki tasarımı gerçekleştirerek, Laboratuvar sorumlusuna, tasarım raporu ile birlikte göstermelidir. Devre Tasarımı %20, Raporlama %30 ve Tasarım Bilgisi/Hakimiyeti %50 olarak puanlanacaktır. Gruplar, her hafta sadece 1 (bir) tasarım gösterebilirler. NOT: o Föy içerisinde yar alan TASARIM çalışmaları deney günü Laboratuvar Görevlisine gösterilmelidir. o Föy içerisinde yer alan ÖDEVler bireysel olarak hazırlanıp adil.yilmaz@ege.edu.tr adresine gönderilecektir. Laboratuvarın Değerlendirilmesi: (Deney %40 + Rapor/Ön Çalışma %20 + Ödev %20 + Tasarım %20) = Lab Performans Notu Lab Performans %40 + Pratik Bakış Açısı Tasarımları %20 + Lab Sınav %40 = Laboratuvar Notu E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 3

4 Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Devre Analizi 2 Dersi Laboratuvarı Rapor Grup No : Öğrenci Adı/Soyadı : Öğrenci No Deney No Deney Adı : :. :. Rapor Teslim Tarihi :../../ GÜZ E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 4

5 YAPILACAK OLAN DENEYLER, TARİHLERİ VE KULLANILACAK MALZEMELER Deney 1 (08 EKİM 2018) Osilaskop 1 adet: 1KΩ - 1 adet: 100nF Deney 2 (15 EKİM 2018) Bobin ve Kondansatör 1 adet: 100Ω - 1 adet: 1KΩ - 1 adet: 1000µF - 1 adet: 500µF - 1 adet: Demir Nüveli Bobin - 1 adet: Hava Nüveli Bobin (Alınacak bobinlerin indüktansı büyük olmalı ki net değer okunabilsin) Deney 3 (22 EKİM 2018) AC (RMS) ve DC 1 adet: 6V Flamanlı Lamba/Ampul > Deney 4 (05 KASIM 2018) RLC Devreleri 1 adet: 1KΩ - 1 adet: 1µF - 1 adet: Demir Nüveli Bobin Deney 5 (26 KASIM 2018) Pasif Filtreler 1 adet: 15KΩ - 1 adet: 0,01µF Deney 6 (03 ARALIK 2018) AC Rezonans 1 adet: 170Ω (±%20) - 1 adet: 10mH - 1 adet: 0,1µF - 1 adet: 10Ω Deney 7 (10 ARALIK 2018) AC Güç Analizi 1 adet: 10Ω -1 adet: 100mH -1 adet: 1mH -1 adet: 820Ω -1 adet: 10nF -1 adet: 10mH -1 adet: 1KΩ ( ARALIK 2018) Pratik Bakış Açısı Tasarımları Laboratuvar SINAVI Devre Analizi 2 Dersi FİNAL tarihinde, 17:30 da yapılacaktır. E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 5

6 LAB #1: OSİLASKOP OSİLASKOPU ÖLÇÜME HAZIRLAMA 1. GÜÇ (POWER) butonuna basılarak osilaskop açılır. Görüntü elde edilene kadar bekledikten sonra ekrandaki yatay çizginin parlaklık (intensty) ve netlik (focus) ayarını yapınız. 2. Birinci (CH1) ve ikinci (CH2) kanal kuplaj anahtarını GND konumuna getirip, CHOP modunda iken düşey pozisyon ayarı ile her iki kanalın referans çizgilerini yatay eksen üzerine çakıştırınız. Çizgide sağa veya sola eğilme varsa TRACE ROTATION ayarı ile düzeltin. 3. Volt/Div ve Time/Div komütatörlerini, ölçülecek sinyalin genliği ve frekansına uygun kademelere getirin (Not; Variable ve Sweep potlarının CAL konumunda olduğundan emin olun) 4. Tetikleme modunu (Trigger Mode) AUTO, tetikleme kaynağını (Trigger Sourge) CH1, giriş seçici anahtarını CH1 ve kuplaj anahtarını da DC konumuna alın. 5. Kullandığınız Osilaskop probunu test etmek için, probun canlı ucunu CAL prob test çıkışına bağlayarak 1Vp-p ve 1KHz frekanslı kare dalgayı uygun boyutlarda görüntüleyin. Net bir kare dalga gözükmüyor ise, keskin köşeli kare dalga elde edinceye kadar prob üzerindeki trimmeri ayarlayın. 6. NOT: OSİLASKOP GİRİŞLERİNİ HİÇBİR ZAMAN DOĞRUDAN PRİZE BAĞLAMAYINIZ! ÖN PANEL FONKSİYONLARININ GÖRÜNTÜ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİ GÖZLEMEK 7. Sinyal üretecini yaklaşık 1KHz frekanslı 5Vp-p gerilimli sinüzoidal gerilime ayarlayınız ve osilaskop probunun toprak ucu (siyah/krokodill) sinyal üreticinin probunun toprak ucuna (siyah) gelecek şekilde, sinyali probun birinci kanal girişine uygulayınız. 8. Tetikleme modu AUTO, tetikleme kaynağı CH1 giriş seçici anahtarı CH1 ve kuplaj anahtarı DC konumunda olmalıdır. 9. Giriş Sinyalini ekranda duran ve net bir şekil elde edinceye kadar TRIGGER LEVEL düğmesi ile ayar yapınız. 10. Volt/Div komütatörünü ekrandaki sinüsün genliği en az üç kare olacak şekilde ayarlayınız ve değerini not ediniz. Komütatörün konumu değiştikçe görüntüde ne gibi değişiklikler oluyor? Komütatörü adım adım çevirerek görüntü üzerindeki etkisini gözleyiniz. Her bir kare neyi ifade ediyor? 11. VARIABLE ayarını değiştirerek görüntü üzerine etkisini gözleyiniz. Sonra CAL (Calibrated) pozisyonuna getirip bakınız. (Not; Volt/Div komütatörünün belirttiği sayıların kullanıla bilmesi için Variable ayarı CAL konumunda olmalıdır.) 12. Time/Div komütatörünü ekrandaki sinüsün bir veya iki periyodunu tam görecek şekilde ayarlayınız ve değerini not ediniz. Komütatörün konumu değiştikçe ne gibi değişiklikler oluyor? Komütatörü adım adım çevirerek görüntü üzerindeki etkisini gözleyiniz. Her bir kademe neyi ifade ediyor? 13. SWP VAR (Sweep Variable) ayarının görüntü üzerine etkisini inceleyiniz. Sonra CAL pozisyonuna getirip bırakınız. (Not; Time/Div komütatörünün belirttiği sayıların kullanıla bilmesi için SWP VAR ayarı CAL konumunda olmalıdır.) 14. Yatay ve düşey yönde hareketi sağlayan pozisyon (pozition) düğmeleri ile görüntüyü ekran üzerinde istediğiniz bölgeye taşımaya çalışınız, sonra en uygun konumda bırakınız. 15. Tetikleme modunu NORM konumuna alıp LEVEL ayarı ile tetiklemenin (Trigger ) düzeyini değiştiriniz. Aynı ayarı tetikleme modu AUTO konumunda iken de tekrarlayın. Her iki mod arasındaki fark nedir? E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 6

7 16. Tetikleme modunu tekrar AUTO konumuna getirin. SLOPE anahtarına basılı olmadığı için şuanda tetikleme yükselen kenarla (+SLOPE) olmaktadır. SLOPE anahtarına basıp / çekip tetiklemenin düşen kenarla olmasını sağlayınız. Ardından LEVEL potunu (-) ve (+) pozisyonuna doğru çevirerek tetikleme seviyesini değiştiriniz. Bulgularınızı not ediniz. 17. Sinyal üretecinden sinüs işaretinin frekansını ve genliğini değiştirerek görüntüde meydana gelen değişimleri yorumlayıp not ediniz. 18. Sinyal üretecini kare, üçgen/testere dişi dalga şekillerine ayarlayarak frekansını ve genliğini rasgele değiştirerek görüntüdeki değişimleri gözleyiniz. PERİYODİK İŞARETLERİN GENLİĞİNİ ÖLÇMEK 19. Sinyal üretecinin çıkışını 5V (tepe) gerilimli ve 1KHz frekanslı bir sinüzoidal işareti ayarlayınız. 20. DC kuplaj, Volt/Div, Time/Div anahtarları ile en uygun görüntüyü elde ediniz. Sinyalin genliğini mümkün olduğu kadar fazla kare yapacak şekilde ayarlayınız. Neden? 21. Kuplaj anahtarını GND konumuna alarak yatay referans çizgisinin tespit ettiğiniz yerden kayıp kaymadığını kontrol ediniz, kayma varsa düzeltip tekrar DC konumuna alınız. VARIABLE ayarının CAL konumunda olmasına dikkat ediniz. 22. Sinyalin (+) tepe ve (-)tepe, tepeden tepeye (P-P) gerilimlerini ölçüp kaydediniz. Sinyal üretecinden ayarladığınız değer ile karşılaştırınız. 23. Bu ölçümleri kullanarak ortalama (VOR) ve etkin (VRMS) değerleri hesaplayınız. 24. Sinyal üretecinden genliği rasgele değiştirip 4. Ve 5. Basamağı tekrarlayınız. 25. Şimdi DC güç kaynağını 10Volta ayarlayınız. (sinyal üreteci ve DC güç kaynağı birbirinden farklı cihazlardır.) 26. DC gerilim ölçeceğiniz için önce kuplaj anahtarını GND konumuna alıp gerekli referans verme işlemini yapınız. En hassas ölçüm için referans yeri olarak neresi seçilmelidir? Neden? 27. Kuplaj anahtarını DC konumuna alıp Volt/Div komütatörünün en uygun konuma getirin. VARIABLE potunun CAL konumunda olduğundan emin olun. Referans çizgisini daha aşağıya ayarlayarak hassasiyeti arttırabilirsiniz. 28. Ölçtüğünüz sinyal neden düz bir çizgi? 29. DC sinyalin genliğinin ekran üzerinde kaç kare yer kapladığını ve Volt/Div komütatörünün gösterdiği değeri not ediniz. Bu iki sonucu kullanarak genliği hesaplayınız ve güç kaynağının göstergesi ile arasında fark varsa sebebini yorumlayınız? 30. DC güç kaynağının gerilimini rasgele değiştirerek en az üç defa genlik ölçümü yapınız. 31. Kuplaj anahtarını AC konumuna getirdiğinizde ne görüyorsunuz? Gördüğünüz sinyalin genliğini ölçüp not edin ve yorumlayınız. 32. Volt/Div komütatörünü kademe kademe küçültün. Genliği giderek büyüyen bir sinyal gürültü olabilir mi? (ÖDEV: Elektriksel gürültü nedir?) PERİYODİK İŞARETLERİN FREKANS VE PERİYODLARINI ÖLÇMEK 33. Sinyal üretecinin çıkışını, gerilimi 5V(tepe) ve frekansı 5KHz olan bir sinüzoidal işareti ayarlayın. 34. Kuplaj anahtarını AC konumuna alıp TRIGGER LEVEL düğmesi ile tetikleme sağlanıncaya kadar ayar yapınız. Neden AC kuplaj? 35. Volt/Div ve Time/Div anahtarları ile rahat incelenebilir bir görüntü elde ediniz. Ölçeceğiniz periyodun ekran üzerinde mümkün olduğu kadar geniş bir yer kaplaması ölçme hassasiyetini arttıracaktır. 36. SWP VAR düğmesinin CAL konumunda olmasına çok dikkat ediniz. E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 7

8 37. Sinyalin bir periyodunun ekran üzerinde kaç kare yer kapladığını bulup kaydediniz. Time/Div komütatörünün konumunu belirleyip not ediniz. Bulduğunuz bu iki sonucu kullanarak sinyalin periyodunu ve frekansını hesaplayıp not ediniz. 38. Hesapladığınız frekans ile sinyal jeneratöründen ayarlamış olduğunuz frekansı kıyaslayınız farklılık var mı? Varsa bu farklılık neden kaynaklanabilir? 39. Sinyal üretecinin frekansını 50Hz, 10KHz, 100KHz e ayarlayarak 3,4,5 ve 6. Basamakları tekrarlayınız. Bulgularınızı yazınız. OSİLASKOP KULLANARAK TARAMA (sweep) MODUNDA VE X-Y MODUNDA FAZ FARKI ÖLÇMEK Şekil Verilen (Şekil-1) devreyi osilaskobu bağlamadan kurunuz (V(t)=5.sin(2.π.103t), C=100nF, R=1KΩ) 41. Osilaskop problarını, her iki devre elemanı (kondansatör de direnç) üzerine düşen gerilim ölçümünü yapabilecek şekilde bağlayınız. 42. CH1 ve CH2 kanalları için; kuplaj anahtarı DC konumuna alınır, referans çizgileri yatay eksen üzerine getirilir. 43. Giriş seçici anahtarı CHOP, tetikleme modu AUTO ve tetikleme kaynağı CH1 konumunda olmalıdır. 44. Time/Div ve Volt/Div komütatörlerini en uygun ölçümün yapılabileceği biçimde ayarlayıp değerlerini not ediniz. 45. Genliği küçük olan sinyalin kanalına ait Volt/Div komütatörünü kullanarak görüntüsünün genliğini diğer sinyal ile karşılaştırabilecek seviyeye getiriniz. Elde ettiğiniz görüntüyü grafiksel olarak çiziniz. 46. Şimdi tetikleme kaynağını CH2 yapın ve görüntüde meydana gelen değişikliği not ediniz. Bu değişikliğin sebebi ne olabilir? 47. İki sinyal arasındaki faz farkını ölçmeden önce kuplaj anahtarını GND konumuna alarak her iki kanalın referans çizgilerinin üst üste ve yatay eksen üzerinde olduğunu kontrol ediniz. Eğer sapma varsa düzeltiniz. Referanslar aynı değil ise faz farkı yanlış ölçülür. 48. İki sinyalin yükselen kenarlarının sıfır geçişleri arasındaki mesafenin kaç kare olduğunu belirleyiniz. Time/Div katsayısını da kullanarak iki sinyal arasındaki zaman farkını hesaplayınız. 49. Hesapladığınız periyod süresinin 3600 olduğunu kabul ederek doğru orantı ile iki sinyal arasındaki zaman farkının kaç dereceye karşılık geldiğini hesaplayınız. 50. Şimdi MODE anahtarını X-Y konumuna alıp, X-Y modunu aktif ediniz. Ölçüme başlamadan önce her iki kanalın kuplaj anahtarını GND konumuna alıp ekrandaki parlak noktanın tam orjin noktasında olmasını sağlayınız. Bunu yatay ve dikey pozisyon ayarları ile yapabilirsiniz. Eğer noktanın parlaklığı fazla ise parlaklık ayarı ile kısınız. Elde ettiğiniz görüntüyü grafiksel olarak çiziniz. (NOT: parlak noktanın ekranda uzun süre kalması ekranın fosforlu tabakasına zarar verebilir.) E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 8

9 51. Kuplaj anahtarını tekrar DC konumuna alıp faz farkını belirleyiniz. 52. İki ayrı metotla bulduğumuz faz farkı sonuçlarını birbiri ile karşılaştırıp varsa farkları yorumlayınız. 53. Giriş seçici anahtarını ADD konumuna getirip CH2 kanalının tersini alarak (INV anahtarı ile yapabilirsiniz) X kanalındaki sinyalden Y kanalındaki sinyali çıkartıp kondansatör uçlarındaki gerilimi elde ediniz. 54. Seri koldan geçen akım bu devrede nasıl belirlenebilir? Açıklayınız. Bulduğunuz yöntemi deneyiniz. KUPLAJ ANAHTARININ FONKSİYONUNU ÖĞRENMEK 55. V(t)=sin(2.π.103t)+5 şeklinde ifade edilen sinüs denkleminde 5V offset (DC bileşen), 1V tepe genliği, 1KHz frekans değerleri okunabilmektedir. Bu sinyali, sinyal üretecinden elde edip en uygun şekilde osilaskopda görüntüleyiniz. 56. Kuplaj anahtarı GND konumunda iken referans çizgisini yatay eksen üzerine ayarlayınız. 57. Kuplaj anahtarını DC konumuna getirip sinyali görüntüleyiniz ve grafiksel çizim haline getiriniz. DC ve AC bileşenlerin genliklerini ölçüp not ediniz. Bu görüntüyle AC bileşenin genlik ve frekans gibi bilgileri rahatça elde edilebilir mi? Neden? 58. Kuplaj anahtarını AC konumuna alıp sinyalin AC bileşeni ekranda ölçüm için en uygun boyutta olacak şekilde gerekli ayarları yaparak görüntüleyiniz ve çiziniz. Sinyalin AC bileşeninin tepeden tepeye genliğini ölçüp not ediniz. 59. NOT: AC sinyalleri, AC kuplajda görüntülemek ölçme hassasiyetini arttırır. TETİKLEME FONKSİYONLARINI ÖĞRENMEK 60. 5Vp-p genlikte ve 10KHz frekanslı bir kare dalgayı (Duty Cycle %50) osilaskopta görüntüleyiniz. Kare dalganın düşen ve yükselen kenarlarını ayrıntılı bir şekilde gözleyebiliryor musunuz? 61. Time/Div ayarını mümkün olduğunca küçültün. Elde ettiğiniz yükselen kenarın başlangıç noktasını LEVEL ile ayarlayabilirsiniz. Eğer senkronizasyon bozulursa LEVEL düğmesi ile düzeltin. 62. LEVEL düğmesini kendinize doğru çekip (pull) tetiklemenin düşen (-) kenarla olmasını sağlayın. Ne değişti? 63. Bu durumda da LEVEL ayarı ile oynayarak tetikleme seviyesinin etkisini gözleyiniz. NOT: Deney esnasında aldığınız öçlüm sonuçlarını tablo halinde ve deney basamakları içerisinde yer alan soruları cevaplayarak rapora ekleyin. E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 9

10 LAB #2: BOBİN VE KONDANSATÖR BOBİN Şekil 2 1- İlk deney için Demir Nüveli bobin ve 100Ω değerinde bir direnç kullanılacaktır. 2- Sinyal Üretecini, çıkışından 8V (p-p) sinüs dalga alacak şekilde ayarlayın. 3- Şekil 2 de yer alan devreyi kurup, sırasıyla 250Hz, 500Hz, 1.000Hz, 5.000Hz ve Hz frekanslarını ayarlayarak Tablo-1 de yer alan ölçümleri ayrı ayrı her bir çıkış için not edin. Ölçülen sinyalleri fotoğraflayın. Hesaplanan Frekans V S (t) V L (t) I L (t) Δt Faz Açısı ( Θ ) Tablo 1 4- Sadece 5.000Hz ve Hz olmak üzere ve sinyal genliği değişmeden, sinyal üretecini Üçgen (Testere Dişi) ve Kare dalga çıkış verecek şekilde ayarlayarak gerekli ölçümleri yapın. Ölçülen sinyalleri fotoğraflayın. 5- Demir nüveli bobini çıkararak yerine Hava Nüveli bobin takın, 3. ve 4. adımları tekrarlayın. Ölçümleri not edin ve fotoğraflayın. 6- Multimetre kullanarak Hava Nüveli ve Demir Nüveli bobinlerin direncini ölçün ve not edin. 7- RLC metre kullanarak Hava Nüveli ve Demir Nüveli bobinlerin indüktanslarını ölçün ve not edin. E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 10

11 KONDANSATÖR Şekil 3 8- Sinyal Üretecini, çıkışından 8V (p-p) sinüs dalga alacak şekilde ayarlayın. 9- Bu deneyde 1KΩ luk direnç ve 1.000µF kapasiteli elektrolitik kondansatör kullanılacaktır. 10- Şekil 3 te yer alan devreyi kurup, sırasıyla 250Hz, 500Hz, 1.000Hz, 5.000Hz ve Hz frekanslarını ayarlayarak Tablo-1 de yer alan ölçümleri ayrı ayrı her bir çıkış için not edin. Ölçülen sinyalleri fotoğraflayın. Hesaplanan Frekans V S (t) V C (t) I C (t) Δt Faz Açısı ( Θ ) Tablo Sadece 5.000Hz ve Hz olmak üzere ve sinyal genliği değişmeden, sinyal üretecini Üçgen (Testere Dişi) ve Kare dalga çıkış verecek şekilde ayarlayarak gerekli ölçümleri yapın. Ölçülen sinyalleri fotoğraflayın µF kapasiteli kondansatörü çıkararak yerine 500µF kapasiteli elektrolitik kondansatör takın, 3. ve 4. adımları tekrarlayın. Ölçümleri not edin ve fotoğraflayın. NOT: Tüm ölçümler tablo halinde ve fotoğraflanarak rapora eklenmelidir. ÖDEV: Kondansatör ve Bobin deneylerinde elde ettiğiniz sonuçları göz önünde bulundurarak, kondansatör ve bobin üzerine düşen gerilimlerin frekansla değişimini açıklayın. (formül ve grafik kullanılmalı) E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 11

12 LAB #3: AC (RMS) VE DC Bu deneyde, flamanlı lambada aynı ısı değerini oluşturabilecek AC ve DC gerilim çiftlerini bulup RMS (root mean square kareköklerin ortalaması) / Efektif Değer / Etkin Değer kavramını incelemeye çalışacağız. AC VE DC Şekil 4 1- DC kaynak gerilimini sıfıra getirin. 2- AC sinyal jeneratörünün genlik değerini sıfıra getirin, DC offset sıfır olsun. 3- Sinyal jeneratörü çıkışını 50Hz frekanslı ve 4V (p-p) genliğe sahip bir sinüsoidal sinyal verecek şekilde ayarlayın ve devreye uygulayın. (VAC = 4 Vp-p ise VRMS ve VORT değerlerini hesaplayın) 4- Lambadaki ışık şiddetini gözleyin. 5- Devreden AC güç kaynağını çıkarıp DC kaynağı bağlayın. 6- DC kaynağı çalıştırın ve gerilim potansiyometresini, AC gerilimde lambayı yaktığınız şiddette ışık elde edinceye kadar yavaşça çevirerek ayarlayın. Bulduğunuz değeri kaydedin. (VDC) ve 6. Basamakları AC gerilimin genliği 3V (p-p), 6V (p-p) ve 8V (p-p) değerleri için tekrarlayın. Tüm değerleri tablo halinde kaydedin. 8- Belirlediğiniz DC gerilim değerleri ile VAC, VRMS ve VORT değerlerini karşılaştırın AC+OFFSET VE DC Şekil 5 9- AC ve DC gerilim kaynaklarının genliklerini sıfırlayın. 10- Sinyal jeneratörünü, çıkışından 50Hz frekanslı, 4V (p-p) genliğe sahip ve 1V offset genliğe sahip sinyal verecek şekilde ayarlayın ve devreye uygulayın. (VAC = 4 Vp-p + 1Voffset ise VRMS ve VORT değerlerini hesaplayın) 11- Lambadaki ışık şiddetini gözleyin. 12- Devreden AC güç kaynağını çıkarıp DC kaynağı bağlayın. 13- DC kaynağı çalıştırın ve gerilim potansiyometresini, AC gerilimde lambayı yaktığınız şiddette ışık elde edinceye kadar yavaşça çevirerek ayarlayın. Bulduğunuz değeri kaydedin. (VDC) E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 12

13 Ve 13. Basamakları sinyal jeneratörü çıkış genliği 3V (p-p) ve 2V (offset) olacak şekilde ayarlayıp tekrarlayın. 15- Belirlediğiniz DC gerilim değerleri ile V AC, V RMS ve V ORT değerlerini karşılaştırın Basamağı sinyal jeneratörü çıkışındaki sinyali kare ve üçgen formda olacak şekilde tekrarlayın. Her biri için değerleri kaydedin ve fotoğraflayın. (V AC, V RMS, V ORT ) GÜÇ ÖLÇÜMÜ Şekil Kullanılan flamanlı lambalar yapıları gereği belirli bir direnç değerine sahiptirler. Deneyin bu kısmında OHM (R= Vrms/Irms) kanununu kullanarak elimizdeki lambanın direncini hesaplamaya çalışacağız. 18- Devre akımını Multimetre (I RMS ) ile ve lamba üzerindeki gerilimi osilaskop (V P-P ) ile ölçeceğiz. Sinüs kaynaktan 5 farklı gerilim değeri uygulayın ve sonuçları ölçerek kaydedin. Tüm kaydedilen sonuçları tablolayın. (Osilaskopta ölçülen gerilimi RMS değere çevirmeliyiz) 19- Lambayı devreden çıkartın ve soğuduğunda multimetre ile direncini ölçün ve kaydedin. 20- Ölçmüş olduğumuz akım ve gerilim değerlerini kullanarak lamba direncini hesaplayın ve ölçülen direnç ile karşılaştırın. Fark var mı? ÖDEV: Kendi kelimeleriniz ile RMS kavramını açıklayın? E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 13

14 LAB #4: RLC DEVRELERİ Bu deneyde direnç, bobin ve kondansatörün AC gerilimdeki davranışlarını inceleyeceğiz. Şekil 7 1. Sinyal jeneratörünü, çıkışından 5V (pp) ve 100Hz lik sinusoidal sinyal alacak şekilde ayarlayın. Kullanılacak kondansatörün değeri 1µF. 2. Gerilim ve akım sinyallerini osilaskop (CH1 ve CH2) ile gözlemleyerek genliklerini ve aralarındaki faz farklarını ölçün, gecikmeyi tespit edin Aşamayı 500Hz ve 1KHz frekanslar için de tekrarlayın (çıkış genliği aynı kalacak). 4. Alınan tüm sonuçları tablolayın. İstenilen frekans Ölçülen frekans Voltaj (pp) Akım (ma) Faz açısı Gecikme (önde-geride) Tablo 3 Şekil 8 5. Kondansatöre paralel bir adet 1KΩ luk direnç ekleyin. 6. Sinyal jeneratörü çıkış genliği 5V (pp) olacak şekilde 100Hz, 500Hz ve 1KHz için gerekli olan ölçümleri alın ve Tablo 4 e kaydedin. E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 14

15 İstenilen frekans Ölçülen frekans Voltaj (pp) Akım (ma) Faz açısı Gecikme (önde-geride) Tablo 4 Şekil 9 7. Şekil 9 a yer alan devrede demir nüveli bir bobin kullanılması önerilmektedir. Bu devrede kullanılacak olan bobini deneyi yapan öğrenciler seçecektir. 8. Unutulmamalıdır ki her bobin teoride seri bir direnç içermektedir. Multi metre yardımıyla kullanılacak olan bobinin direnci ölçülebilir madde de yer alan şartları yeni devre için de uygulayın, gerekli ölçümleri alarak tablolayın. İstenilen frekans Ölçülen frekans Voltaj (pp) Akım (ma) Faz açısı Gecikme (önde-geride) Tablo 5 E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 15

16 Şekil Son olarak ilk devrede yer alan 1µF lık kondansatörü ve 1KΩ luk direnci seçtiğiniz bobine paralel olarak bağlayın. 11. Madde 6 da yer alan şartları yeni devre için de uygulayın, gerekli ölçümleri alarak tablolayın. İstenilen frekans Ölçülen frekans Voltaj (pp) Akım (ma) Faz açısı Gecikme (önde-geride) Tablo 6 E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 16

17 LAB #5: PASİF FİLTRELER Bu deneyde Kondansatör ve Direnç ile yapılan filtre devrelerini inceleyeceğiz. Kurulacak olan devreler ile alçak ve yüksek frekanslı sinyallerin filtrelenmesi/bastırılması, köşe frekans (fk) ve Kazanç kavramlarını anlamaya çalışacağız. ALÇAK GEÇİREN FİLTRE Şekil Şekil 11 de yer alan devreyi C = 0,01µF ve R=15KΩ olarak kurun. 2. Devre, frekans jeneratörü tarafından beslenecektir. Bu nedenle frekans jeneratörünü, çıkışından 10V(p-p) genlikli sinüzoidal sinyal alacak şekilde ayarlayın. 3. Öncelikle kurmuş olduğunuz devrenin köşe frekansını hesaplayın. f K =? 4. Sinyal frekansını 100Hz ve 10KHz aralığında ayarlayarak bastırılan frekans değerini bulun ve ölçün. (Ölçülen f K =?) 5. Sinyal jeneratörü çıkışı, köşe frekansı değerinde olduğunda, Giriş/Çıkış gerilimleri arasındaki faz farkını ölçün ve kazancı hesaplayın. YÜKSEK GEÇİREN FİLTRE Şekil Şekil 12 de yer alan devreyi C = 0,01µF ve R=15KΩ olarak kurun. 7. Devre, frekans jeneratörü tarafından beslenecektir. Bu nedenle frekans jeneratörünü, çıkışından 10V(p-p) genlikli sinüzoidal sinyal alacak şekilde ayarlayın. 8. Öncelikle kurmuş olduğunuz devrenin köşe frekansını hesaplayın. f K =? 9. Sinyal frekansını 100Hz ve 10KHz aralığında ayarlayarak bastırılan frekans değerini bulun ve ölçün. (Ölçülen f K =?) 10. Sinyal jeneratörü çıkışı, köşe frekansı değerinde olduğunda, Giriş ve Çıkış gerilimleri arasındaki faz farkını ölçün, kazancı hesaplayın. E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 17

18 TASARIM 11. Elinizdeki elektronik malzemeleri (kondansatör ve bobin çiftleri) kullanarak, Alçak geçiren ve Yüksek geçiren iki filtreyi bir birine doğru şekilde bağlayın ve -3dB kazanca sahip Bant Geçiren filtre tasarlayın. 12. Tasarladığınız filtrenin her iki köşe frekansını hesaplayın ve osilaskop ile ölçerek doğrulayın. 13. Hesaplanan ve Ölçülen köşe frekanslarını not edin ve Laboratuvar Sorumlusuna ölçümleri tekrarlayarak sonuçları kanıtlayın. LAB #6: AC REZONANS Bu deneyde, seri RLC devresi ile rezonans frekansı kavramını inceleyeceğiz. Bildiğimiz üzere, kapasitif empedans (jxc) ve indüktif empedansın (jxl) birbirine eşit olduğu frekansa, Rezonans Frekansı denilmektedir. Şekil Şekil 15 te verilen devreyi, R 170Ω, L=10mH, C=0,1µF olarak kurun. 2. Devrede kullanılacak olan direncin değerini, kondansatörün kapasite değerini, bobinin direnç ve indüktans değerlerini LCRmetre ile ölçün. Ölçülen ve üzerinde yazan (okunan) değerleri Tablo 7 ye not edin. Malzeme Ölçülen Değer Okunan Değer Direnç (R) Kapasite (C) İndüktans (L) Bobin Direnci (R L ) Tablo 7 3. Ölçtüğünüz malzeme değerlerini kullanarak ωo ve fo kavramlarını hesaplayın. ( ) 4. Fonksiyon jeneratörünü açın ve tabloda verilen üç frekans dışında rasgele beş farklı frekans daha uygulayarak istenilen değerleri multimetre (RMS) veya osilaskop (Tepe) ile ölçün. E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 18

19 Frekans Değerleri fo 1.1fo 0.9fo VC VL VR I (ana kol akımı) Tablo Ω luk direnç yerine 10Ω luk direnç takın ve deneyi tekrarlayın. Sonuçları Tablo 9 a kaydedin. Frekans Değerleri fo 1.1fo 0.9fo VC VL VR I (ana kol akımı) Tablo 9 ÖDEV: Seri rezonans devresi tasarımı. L=10mH, RL=10Ω, Imax=0,5mA, fo=10khz, Q=5 Bu çalışmada seri rezonan devresi tasarlanacaktır. Yukarıda verilen değerleri göz önünde tutarak tasarlanacak olan devrede yer alması gereken direnç (R), kondansatör (C) malzemelerin değerlerini ve devre girişinden uygulanacak sinyalin genliğini hesaplayın. (kalite faktörü ) E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 19

20 LAB #7: AC GÜÇ ANALİZİ Bu deneyde, AC devre analizinde kompleks güç ve güç faktörlerini incelemeye çalışacağız. Şekil Şekil 16 da verilen devrede R TH =10Ω, L TH =1mH, R L =820Ω ve L L =100mH olmalıdır. 2. Öncelikle kullanılan malzemelerin gerçek değerlerini (R, L, RL) LCRmetre ve Multimetre kullanarak ölçün ve tabloya kaydedin. Malzeme Ölçülen Direnç (R TR ) Direnç (R L ) Bobin İndüktansı (L TR ) Bobin Direnci (RL TR ) Bobin İndüktansı (L L ) Bobin Direnci (RL L ) Tablo Malzemelerin gerçek değerlerini kullanarak Kompleks Gücü (Karmaşık Güç, Görünen Güç) hesaplayın. (S=P+jQ veya S=I2*Z) 4. Malzemelerin gerçek değerlerini kullanarak L L bobini (yük bobini) üzerine düşecek olan gerilimi (V L ) hesaplayın. AC GÜÇ ANALİZİ 5. Devreyi kurup gerekli beslemeyi V S =10V p-p, 1KHz olacak şekilde fonksiyon jeneratörü ile uygulayın. 6. Osilaskobun CH1 girişini sinüs kaynağına, CH2 girişini yük bobinine (L L ) bağlayın ve her iki gerilimi gözleyin, ölçün, fotoğraflayın. (V S, V L ) 7. Yük gerilimi (V L ) faz açısını hesaplayın Maddede yapmış olduğunuz görünen güç hesabı ile almış olduğunuz ölçümleri karşılaştırın. (yük üzerinde ölçmüş olduğunuz gerilim değerleri ve açı değerlerini kullanarak yeniden güç hesabı yapın ve karşılaştırın) E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 20

21 GÜÇ FAKTÖRÜNÜN DÜZENLENMESİ 9. Yüke paralel 10nF lık kutupsuz kondansatör bağlayın. 10. Osilaskop ile giriş ve çıkış voltaj genliklerini ölçün. 11. Giriş ve çıkış arasında oluşan faz açısını hesaplayın ve kondansatör bağlamadan önceki ile karşılaştırın. Arada fark var mı? Varsa nedenini yorumlayın. 12. Güç faktörünün düzenlenmesi ne anlama gelmektedir? Bunu yapabilmek için bu devreye gerçekte değeri ne olan bir kondansatör bağlanmalıydı? MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ Şekil Şekil 17 de verilen devreyi R=1KΩ, L=10mH ve devre beslemesi V S =5V m, 5KHz olacak çekilde kurun. 14. Verilen devre çıkışında harcanan, görünen gücü hesaplayın. 15. Devre çıkışında maksimum güç elde edebilmek için ne yapılmalıdır? Uygulamanızı ve yapmış olduğunuz hesapları raporunuza ekleyin. E.Ü.Müh.Fak.Elektrik-Elektronik Müh.Böl., * Devre Analizi 2 Laboratuvar Dersi 2018 GÜZ. 21