1. GÜNÜMÜZ OTOMOBİLLERİNDE ELEKTRONİĞİN YERİ

Transkript

1 1. GÜNÜMÜZ OTOMOBİLLERİNDE ELEKTRONİĞİN YERİ Otomotiv sektörü ülke ekonomisi açısından stratejik önem taşıyan sektörlerin başında gelmektedir. Otomotiv sanayi yüksek oranda katma değer oluşturmakta, doğrudan ve dolaylı olarak istihdama katkıda bulunmaktadır. Sektör teknolojik gelişmeye öncülük etmesi, kolay bir vergi kaynağı oluşturması itibariyle ülkemiz ekonomisinin kalkınmasında önemli rol oynamaktadır. Demir, çelik, lastik, plastik, dokuma, cam, boya, elektrik, elektronik, makine, imalat sanayi gibi birçok sektörden girdi almakta ve pazarlama, tamir-bakım, yedek parça, finansman, sigortacılık hizmetlerinde geniş iş hacmi meydana getirmektedir. Son yıllarda elektronik ve bilgisayar alanında yapılan buluş ve hızlı gelişmeler otomotiv sektöründe ileri teknoloji kullanımına olanak sağlamıştır. Bilgisayar ve elektroniğin yaygın kullanıldığı otomobilde karmaşık bir yapıya sahip olması ve bu konuda nitelikli yetişmiş ara eleman ihtiyacı hat safhaya çıkmaktadır. 1 Elektronik ateşlemeden yol bilgisayarına kadar kullanılan bu yüksek teknolojinin tek amacı yüksek performans düşük yakıt sarfiyatı içindir. Buda aracın kullanım ekonomikliğini ifade eder. Son yıllarda aracın dış görünümü yerine yapılan tüm değişiklikler kaputun altında olmaya başlamıştır. Aynı hacimde, yüksek güçte, ancak daha ekonomik motorlar kullanılmaya başlamıştır. Günümüzde çevreci otomobiller sıkça kullanılmakta, elektriğin otomobilde tahrik amaçlı kullanılması gittikçe yaygınlaşmaktadır. Otobanlarda yüksek hız istendiğinden benzinli, şehir içinde düşük hızda çevreye zararsız olması hedeflendiğinden, elektrikle çalışan kompakt, araçlar yapılmaktadır. Her iki sisteminde birlikte kullanıldığı hybrid sistem gittikçe yaygınlaşmaktadır.

2 Son yıllarda Japonya da elektrikle çalışan ve 200 Km/h, gibi yüksek hıza ulaşan otomobil yapılmıştır. Gerek tahrik ve gerekse yardımcı ekipmanlar için kullanılan elektrik, elektronik ateşleme ve akıllı sistemlerin yaygın kullanımı sonucu teknolojik gelişmeler kesilmeksizin devam etmektedir. Son birkaç yılda yapılan buluşlar yüzyıllardır yapılan buluşlara eşdeğer olup sürekli gelişme yaşanmaktadır TEMEL ELEKTRONİK i Elektroniğin temeli 17, 18 ve 19. yüzyılda elektrik üzerine yapılan buluşlarla atılmıştır. Bu buluşları yapanlar arasında; William Gilbert, Newton, Von Guericke, Coulomb, Franklin, Galvani, Volta, Oersted, Ampère, Faraday, Ohm, Henry, Weber, Morse, Maxwell, Bell, Edison, Herz, Roentgen, Marconi gibi bilim adamlarını saymak mümkündür. Elektronik ilmi 1883 yılında Edison un ampulü bulmasıyla başladı. Edison küçük bir ısıtıcının (flaman) karşısına büyükçe bir plaka koydu. Bu plakaya pozitif gerilim uyguladığında lamba içerisinden bir akım aktığını gördü. Daha sonra 1897 de bu lambayla doğrultma işlemi gerçekleştirildi ve alternatif akım doğru akıma çevrildi. Ayrıca radyo dalgaları ayrıştırılarak dedektörler geliştirildi da bu diyot lambaya bir kontrol elemanı ilave edilerek triyot lamba üstünde çalışıldı ve böylece elektronik ilminin yolu açılmış oldu. Uzun seneler lamba ile birçok devreler yapılmış, Özellikle İkinci Dünya Savaşı sıralarında çok değişik cihazlar geliştirilmiştir.

3 1948 yılında yarı iletkenlerin ve transistörün bulunmasıyla daha hafif cihazlar gerçekleştirilmiş ve lamba birçok uygulama alanından kalkmıştır. Bugün entegre devrelerin bulunması ve mikro elemanların gelişmesi ile çok çok küçük elektronik cihazlar geliştirilmiştir. Öyle ki, insanın midesine inip fotoğraf çeken makinalar ve kameralar yapılmıştır. Elektronik hemen hemen her sahaya girdiğinden tek kişinin bütün elektronik konularını bilmesine imkan yoktur. Bu yüzden elektronik ilmi de kollara ayrılmıştır. Mesela; endüstriyel elektronik, dijital elektronik, haberleşme elektroniği, mikro dalga, tıp elektroniği, nükleer elektronik gibi. Bunlar da kendi içinde her biri ayrı bir ihtisas konusu olan yüzlerce dala ayrılır. Elektronik sahasına; radyo, telsiz, telefon, radar, televizyon, muhtelif sistem kontrolleri, kompüterler, ölçü ve test cihazları, tıbbi ve daha birçok cihazlar girer. Yirminci yüzyıl başlarında radyo, gemilerde ve sahil istasyonlarında kullanılmaya başlandı senesinde De Forest in triot tüpünü keşfetmesiyle radyo gelişti. Birinci Dünya Savaşında telsiz önemli rol oynadı. İlk umumi radyo yayını ABD de Pittsburgh şehrinde AM (genlik modülasyonu-amplitude modulation) olarak 1920 de yapıldı te bunu FM(Frekans modülasyonu-frequency modulation) takip etti de televizyonun keşfine kadar radyo; eğitim, bilgi ve eğlence yayınlarıyla tek başına görev yaptı de Marconi Şirketi, Ettore Bellini ve Alessandro Tosi tarafından yapılan radyo yön bulucu cihazını piyasaya sürdü. Bu cihaz deniz ve hava trafiğini sağlamak üzerine seyir maksadıyla 1918 den beri kullanılmaktadır. Telsizden sonra elektronikte atılan en büyük adım radardır. Radar ultra frekanslı radyo dalgalarının uzaktaki bir cisme, mesela gemi veya uçağa çarparak geri gelip alınması prensibine dayanır. Radarın bulunması gemi ve uçaklara karanlıkta, sisli havalarda seyir imkanı tanımıştır. İkinci Dünya Savaşında radar, atış kontrol sistemlerinde ve seyir sistemlerinde büyük görev yapmıştır. Televizyon uzun laboratuvar çalışmalarından sonra ortaya çıkmıştır. İlk olarak katot tüpte elektron ışın taraması mekanik disklerle yapılıyordu. Bu tip televizyon 1927 senesinde New York ta yayına başladı. Mekanik tarama sistemi çok yer işgal ettiği ve istenilenlere cevap veremediği için taramayı elektronik olarak yapmak için çalışmalar devam etti. Nihayet 1939 da ABD de RCA firması bugünkü televizyon sistemini yapmayı başardı. İkinci Dünya Savaşı sırasında katot tüp üzerindeki çalışmalarla savaştan sonra 1947 de televizyon yayınına geçilmesine zemin hazırlandı senesinde John Fleming in diyot vakum tüpü bulmasıyla ilerleyen elektronik, 1906 da De Forest in triyot vakum tüpü geliştirilmesiyle birden gelişmiş ve 40 sene tüp elektroniği hakim olmuştur de yarı iletken diyot ve transistörlerinin John Baroleen, Walter Brettain ve William Shockley tarafından bulunuşuyla tüp, yerini yarı iletkenlere bırakmıştır. Yarı iletken diyot ve Transistörler; küçük, hafif, çok az enerji ile çalışan, ısı istemeyen, verimli, uzun ömürlü olduklarından vakum tüp diyot ve triyotlara göre çok avantajlıydı. Fakat bu sefer elektronik cihazların karmaşıklaşması ile hacim problemi ortaya çıktı. Daha küçük elektronik cihazlar yapılarak belli bir sahaya yerleştirme mecburiyeti elektronik parçaların ufaltılmasına yol açtı. Ancak bu çalışmalar yeterli olmadığından mikro elektronik konusu üzerine araştırmalar devam etti. Diyot transistör, baskı devreler ve nihayet entegre devrelere ulaşıldı. Entegre devre birçok transistör diyot, kondansatör, direnç elemanlarının tek bir silikon kristali üzerine yerleştirilmesiyle elde edilir. Yarı iletken parçalarla yapılan radyo alıcıları ucuz ve küçüktür, cepte taşınabilir. Transistörler kompüterlerin de ebatlarının küçülmesine sebep olmuştur. Transistörün ortaya çıkmasıyla büyük odaları dolduran ve fazla enerji harcayarak çalışan kompüterlerin yerini masa büyüklüğünde mikro kompüterler almıştır. Transistörün uzay çalışmalarındaki rolü hiçbir zaman ihmal edilemez. Elektronik cihazların muhabere maksadı haricinde kullanılması 1930 senelerinden sonra başlamıştır. Alarm cihazları, dahili muhabere, mikro dalga fırınlar, ışığı ayarlı lambalar, muhtelif kontrol sistemleri elektronik cihazlardan bir kısmıdır. Ticari ve endüstriyel elektronik cihazlar arasında hesap makinaları, kompüterler, fotokopi makinaları, ölçü aletlerini saymak mümkündür. Askeri alanda radar, sonar, güdümlü füzeler, atış-kontrol cihazları elektronik ürünlerdendir. Tıbbi sahada ise röntgen, elektrokardiyografi, ultrasonik makinalar, elektroşok cihazı, işitme cihazı gibi birçok elektronik cihaz tatbikatta kullanılmaktadır. 3

4 Maser ve Laser elektronikte çok yeni, fakat istikbalde büyük gelişmeler yapacak konulardır. Maser ve Laserin prensibi elektron tüpünün içindeki elektron bulutunun tersine çok yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalarla moleküllerden radyasyon yayılmasıdır. Mesela amonyak molekülü MHz frekansta radyasyon yayar. Elektromanyetik radyasyon frekansı arttıkça dalganın bilgi taşım kapasitesi de artar. Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emmision of Radiation) frekans spektrumunun mikro dalga bölgesinde çalıştığı için çok zayıf sinyalleri dahi taşıma özelliğine sahiptir. Uzay muhaberesi için ideal görülmektedir. Laser, enfraruj, ultraviyole dalga ile çalıştığından tek yöne yoğun radyasyon yapma özelliğine sahiptir. Laser çok uzaklara muhabere, mesafe ölçme, kaynak ve kesme işlerinde önemli görevler yapabilmektedir yılında dünyada yaşanan petrol krizinden sonra otomobillerde kullanılan içten yanmalı motorlarında yakıt büyük önem arzetmiştir. Bununla beraber 1985 yılından sonra önce Avrupa ve arkasından ABD de eksoz emisyonlarının önem kazanmasıyla içten yanmalı motorların kontrol mekanizmalarının hemen hemen tamamı elektronik olarak kontrol edilmeye başlanmıştır TEMEL ELEKTRONİK KANUNLARIii 1. Ohm kanunu 2. Joule kanunu 3. Kirchhoff kanunu 4. Norton teoremi 5. Thevenin teoremi Ohm kanunu 4 Bir elektrik devresinde; akım, voltaj ve direnç arasında bir bağlantı mevcuttur. Bu bağlantıyı veren kanuna Ohm kanunu adı verilir yılında Georg Simon Ohm şu tanımı yapmıştır: "Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkının, iletkenden geçen akım şiddetine oranı sabittir." R = V / I şeklinde ifade edilir. Burada R dirençtir. Bu direnç rezistans veya empedans olabilir. V volttur. I de akım yani Amperdir. Su dolu bir depo olsun, bunun dibine 5 mm çapında bir delik açalım, bir de 10 mm çapında bir delik açalım. Büyük delikten daha çok suyun aktığını yani bu deliğin suyu daha az engellediğini görürüz. Burada deliğin engellemesi dirence, akan suyun miktarı akıma, depodaki suyun yüksekliği voltaja karşılık gelir. Elektrik devrelerinde de, bir gerilimin karşısına bir direnç koyarsanız, direncin müsaade ettiği kadar elektron geçebilir, yani akım akabilir, geçemeyen itişip duran bir kısım elektron ise, ısı enerjisine dönüşür ve sıcaklık olarak karşımıza çıkar. Direnç birimi "Ohm"dur bu değer ne kadar büyük ise o kadar çok direnç var anlamına gelir Joule kanunu James Prescott Joule 1818 ile 1889 yılları arasında yaşamış bir İngiliz Fizikçidir. Esasen Isı enerjisi ile Mekanik enerjinin eşdeğer olduğunu göstermiştir ve "Joule" adı enerji birimine verilmiştir. Joule Kanunu şöyledir: "Bir iletkenden bir saniyede geçen elektriğin verdiği ısı: iletkenin direnci ile, geçen akımın karesinin çarpımına eşittir". W = R x I 2 dır.

5 Kirchhoff kanunları Gustav Robert Kirchhoff ( ) bir Alman fizikçidir. Bizi ilgilendiren iki kanunu vardır. Bunlar birinci kanun veya düğüm noktası kanunu ile ikinci kanun veya kapalı devre kanunudur Düğüm Noktası Kanunu Bir düğüm noktasına gelen akımların toplamı ile bu düğüm noktasından giden akımların cebirsel toplamı eşittir Kapalı Devre Kanunu Kapalı bir elektrik devresinde bulunan gerilim kaynakları toplamı ile bu devredeki dirençler üzerinde düşen gerilimlerin toplamları eşittir Thevenin teoremi Leon Thevenin ( ) bir Fransız fizikçisidir. 1883'de adı ile anılan teoremi ortaya atmıştır. Buna göre: "Doğrusal direnç ve kaynaklardan oluşan bir devre, herhangi iki noktasına göre bir gerilim kaynağı ve ona seri bağlı bir direnç haline dönüştürülebilir" Elde edilen devreye "Thevenin"in eşdeğer devresi denir Norton teoremi "Doğrusal bir devre, herhangi iki noktasına göre, bir akım kaynağı ve buna paralel bir direnç haline getirilebilir." Bunun için; 1.Herhangi iki nokta uçları kısa devre iken geçen akım kaynak akımıdır 2. Gerilim kaynağı kısa devre iken, iki nokta arası direnç eşdeğer dirençtir. 5 i ( :43:50) ii ( :17 )