Bölüm 2: Ölçme ve ölçü aletleri

Transkript

1 Bölüm 2: Ölçme ve ölçü aletleri A. Ölçme Bilinen bir büyüklükle aynı türden bilinmeyen bir büyüklüğün karşılaştırılmasına ölçme denir. Uygulamada yaygın olarak, uzunluk, ağırlık, alan, hacim, hız, zaman, akım, gerilim, direnç, güç, iş vb. gibi değerlerin ölçümü yapılır. 1. Ölçme ve ölçmenin önemi: Ölçme işlemi, karşılaştırma, bilgi alma amacıyla yapılır. Elektrikli ve elektronik sistemlerde ölçme çok yaygın olarak kullanılır. Akım, gerilim, direnç, güç, iş, frekans, kazanç gibi değerleri ölçmesini bilmeyen bir teknik elemanın onarım ve îmalat işlerini yapması mümkün değildir. 2. Ölçü aletlerinin sınıflandırılması a. Primer (birincil, hassas) ölçü aletleri: Bu tip aygıtların kalitesi yüksek olduğundan son derece pahalıdır. Toleransları (hata oranları) % 0,1-0,2 arasında değişir. Bu tip aygıtlar, çok hassas cihazların üretildiği fabrikalarda, AR-GE (araştırma-geliştirme) laboratuvarlarında, ölçü aleti üretim, ayar, tamir işletmelerinde kullanılır. Üretilen ölçü aletlerinin doğru ölçüp ölçmediğini belirlemek için yapılan ayarlamada kullanılan primer ölçü aletine etalon (ayarlayıcı) denir b. Sekonder (ikincil, orta kalite) ölçü aletleri: Değerleri ölçerken tam değeri gösteremezler. Hata oranları % 0,5-2,5 arasında değişir. Fiyatları primer tiplere göre ucuz olduğundan uygulamada en çok bunlar kullanılır. 3. Elektrik ölçü aletlerinin tanıtılması: Elektriksel büyüklükleri ölçmede kullanılan ölçü aletleri çeşitli özelliklere sahip olacak şekilde üretilmektedir. Bunları sınıflandıracak olursak: a. Gösteren ölçü aletleri, b. Kaydedici ölçü aletleri, c. Toplayıcı ölçü aletleri, ç. Bellekli (hafızalı) ölçü aletleri a. Gösteren ölçü aletleri: Ölçtükleri büyüklüğün o andaki değerini gösterirler. Analog (ibreli) ya da dijital (sayısal) yapılı olan bu tip aletler, akım, gerilim, direnç, güç, frekans, kazanç, sıcaklık ölçme işlemlerinde kullanılır. Resim 2.1'de gösteren ölçü aletlerine ilişkin örneklere yer verilmiştir. Resim 2.1: Gösteren ölçü aletlerine ilişkin örnekler b. Kaydedici ölçü aletleri: Ölçülen büyüklüğün değerini çizgi, nokta, harf ya da rakam ile kaydeden aygıtlardır. Analog (ibreli) ya da dijital (sayısal) yapılı olan bu araçlar, iş, titreşim, ağırlık, basınç, sıcaklık, akış kaydetme işlemlerinde kullanılır. Şekil 2.1'de kaydedici ölçü aletine örnek verilmiştir. c. Toplayan ölçü aletleri: Ölçtükleri büyüklükleri sürekli olarak toplarlar. Örneğin elektrik sayacı, alıcıların çektiği enerjiyi numaratör düzeneği sayesinde sürekli olarak toplar. Resim 2.2'de toplayan ölçü aletine ilişkin örnek verilmiştir. ç. Bellekli (hafızalı) ölçü aletleri: Elektronikteki gelişmeler sayesinde üretilmiş çok işlevli aygıtlardır (resim 2.3). Uygulamada bir çok modeli bulunan ve pahalı olan bu tip aygıtlar genelde 5

2 skala ibre bastırma maşası ibre Şekil 2.1: Kaydedici ölçü aletlerine ilişkin örnekler tırnaklı merdane renkli şerit bir fazlı aktif sayaç Resim 2.2: Toplayıcı ölçü aletine ilişkin örnek dijital yapılı olup, profesyonel kullanıcılar tarafından tercih edilmektedir. 4. Yaygın olarak kullanılan elektrik ölçü aletleri hakkında temel bilgiler a. Ampermetre: Devredeki alıcının çektiği akımın değerini göstermeye yarayan aygıttır. Ampermetre devreye seri olarak bağlanır. Analog ya da dijital yapılı olarak üretilen ampermetrelerin DC, AC ya da DC+AC akım ölçebilen çeşitleri vardır. b. Voltmetre: Elektrik devresinin ya da şebekeye bağlı alıcının gerilim değerini ölçmeye yarayan aygıttır. Devreye paralel olarak bağlanan voltmetreler, analog ve dijital yapılı olarak üretilmektedir. Resim 2.3: Bellekli ölçü aletlerine ilişkin örnekler c. Wattmetre: Alıcıların gücünü ölçmeye yarayan aygıttır. Bu aletlerin içinde akım ve gerilim bobini bulunur. Akım bobini alıcıya seri bağlanırken, gerilim bobini paralel olarak bağlanır. ç. Sayaç: Yapısı wattmetreye benzer. Tek fark, ibre yerine dönen disk ve numaratör kullanılmış olmasıdır. d. AVOmetre: Akım, gerilim, direnç değerlerini tek bir cihaz ile ölçmek amacıyla üretilmiştir. Analog ve dijital yapılı modelleri vardır. e. Frekansmetre: Alternatif akımın saniyedeki titreşim sayısını ölçmeye yarayan araçtır. f. Osilaskop: Akım, gerilim, frekans, faz farkı gibi elektriksel değerleri ekranında göstererek ölçme yapan aygıttır. Özellikle TV, video, kamera vb. gibi cihazların bakım, onarım ve üretimi ile ilgili süreçlerde çok önemli bir yardımcıdır. g. LCRmetre: İndüktans (endüktans), kapasite ve direnç değerini ölçmede kullanılan aygıttır. Özellikle, TV, video onarım işlerinde arızalı kondansatör ve bobinlerin belirlenmesinde kullanılan LCRmetreler çok yararlı olmaktadır. ğ. Pensampermetre: Alıcının akımını kablo bağlantısı yapmadan ölçebilen aygıttır. Özellikle fabrikalarda üç fazlı motorların akım değerlerini ölçerken büyük kolaylık sağlar. 6

3 B. Ölçü aletleriyle ilgili terimler (kavramlar) Elektrik ölçü aletlerinin yapısını, özelliklerini anlayabilmek için bazı temel kavramları bilmek gerekir. Bu bölümde analog ölçü aletlerinin yapısıyla ilgili temel hususlar açıklanacaktır. 1. Doğruluk derecesi: Elektriksel değerleri ölçmede kullanılan aletler tam doğru değeri gösteremez. Üretici firma cihazın hatasını yüzde (%) cinsinden bildirir. Uygulamada yaygın olarak 0,1-0,2, 0,5-1, 1,5-2,5 sınıfı ölçü aletleri kullanılmaktadır. Bu bilgilerin ışığında 0,5 sınıfı bir voltmetreyle yapılan 220 voltluk gerilimin ölçümünde kaç voltluk bir hata olabileceğini belirleyelim: Bu sonuca göre kullandığımız voltmetre 218,9 ile 221,1 V arasında bir değer gösterecektir. 2. Duyarlık: Ölçü aletiyle ölçülen büyüklüğün birim değişmesine karşılık ibrenin göstergedeki sapma oranına duyarlık denir. Duyarlık kavramını aletin çok küçük değerleri gösterebilmesi olarak da açıklanabilir. Uygulamada kullanılan analog tip ölçü aletlerinin göstergeleri iki çeşittir: I. Göstergesi (kadranı) eşit aralıklı (lineer) ölçü aletleri (resim 2.4-a), II. Göstergesi farklı (logaritmik) aralıklı ölçü aletleri (resim 2.4-b) Bir ölçü aletinin duyarlığını hatası ile lineer (a) logaritmik (b) karıştırmamak gerekir. Aygıtın duyarlığının büyük olması demek, az Resim 2.4: Lineer ve logaritmik kadran hata yapması demek değildir. Sadece çok küçük değerleri ölçebilmesi demektir. 3. Ölçü aletinin sabitesi: Herhangi bir ölçü aletinin, ölçme sınırı değerinin skaladaki bölüntü sayısına oranıdır. Sabite kavramı K ile gösterilir. Denklemi, şeklindedir. Başka bir deyişle sabite, sapmaya karşılık ölçülen büyüklüğün değişme miktarı olarak tanımlanabilir. Sabite, ölçü aletinin ismiyle de anılır. Örneğin, akım sabitesi vb. gibi. 4. Ölçme sınırı: Aygıtın ölçebileceği en büyük değere ölçme sınırı denir. Örneğin bir voltmetrenin gösterge panelinde AC V yazıyorsa bu aletin ölçme sınırı 250 volttur. 5. Ölçme alanı: Skala bölüntüsünün başlangıç değeriyle ölçme sınırı değeri arasındaki değerlerin tümüne ölçme alanı denir. Örneğin bir ampermetrenin gösterge panelinde DC 0-10 A yazıyorsa bu aletin ölçme alanı 0-10 A'dir. 6. Ölçü aletlerinin sarfiyatı (özgüç tüketimi): Analog ölçü aletleriyle ölçme yapılırken bu cihazlar az da olsa bir enerji harcarlar. Örneğin alıcıların çektiği enerjiyi kwh (kilowattsaat) cinsinden kaydeden sayaç bu işlemi yaparken bir miktar elektrik enerjisi harcar. Sayacın içinde bulunan akım ve gerilim bobinlerinin belli bir omik direnci vardır. Bu omik dirençler P = I 2.R denklemine göre bir güç tüketir. Akım ölçmede kullanılan analog ampermetre, gerilim ölçmede kullanılan analog voltmetre de bir miktar enerji harcar. 7

4 Ölçü aletlerinin ölçüm yaparken harcadığı enerji 220 V ve 380 voltluk şebekelerde deney yapılırken önem taşımaz. O nedenle ihmal edilir. Güç harcamasının ortaya çıkardığı sapma (hata) daha çok milivolt, miliamper gibi küçük değerlerde ölçümler yapılırken önem taşır. Dijital yapılı ölçü aletlerinin özgüç tüketimi yoktur (ya da çok çok azdır). Çünkü bunların ihtiyaç duyduğu enerji pil üzerinden sağlanmaktadır. İşte bu üstünlük nedeniyle günümüzde küçük değerli ölçme işlemleri dijital yapılı aletlerle yapılmaktadır. C. Ölçü aietlerinin iç yapısı 1. Analog yapılı ölçü aletlerinin özellikleri: Bobin, mıknatıs, demir nüve, esnek yay, ibre, gösterge, disk vb. gibi parçaların birleşmesiyle oluşmuş analog yapılı ölçü aletlerinin bakım, onarım ve ayarlama işlerinin yapılabilmesi için iç yapının bilinmesi gerekir. Analog tip ölçü aletlerinin iç yapısını tanımak için incelenecek hususlar şunlardır: a. Çalıştırıcı moment, b. Kontrol momenti, c. Amortisman (sürtünme) momenti, ç. Atalet momentidir. a. Çalıştırıcı moment: Ölçü aleti ölçme için devreye bağlandığında, ibre bulunduğu konumdan ileriye (ya da geriye) doğru sapar. Sapmayı gerçekleştiren itme kuvvetine çalıştırıcı moment adı verilir. Analog tip ölçü aletlerinde ibreyi saptırma işi, manyetik, termik, elektrostatik vb. yöntemler kullanılarak gerçekleştirilir. b. Kontrol momenti: Çalıştırıcı momente karşı gelecek bir moment olmazsa en küçük çalıştırıcı momentte bile, aygıtın yataklarındaki sürtünme yenildikten sonra hareketli kısım ve buna bağlı ibre sona kadar sapar. Ölçü aletinden yararlanabilmek için ibrenin bu hareketi kontrol momentiyle sınırlandırılmalıdır. Çalıştırma momentiyle kontrol momentinin eşitlendiği noktada, ibre skala üzerinde durur ve ölçülen değeri gösterir. Kontrol momenti iki şekilde sağlanır: I. Kontrol momentinin yay ile sağlanması: Bu iş için spiral şeklinde sarılmış yaylar kullanılır. Spiral şeklindeki yayın bir ucu hareketli, diğer ucu sabit kısma bağlanır. Çalıştırıcı momentin etkisiyle hareketli kısım dönünce yay kurulur ve dönme hareketini frenler. Kontrol momentinin daha iyi sağlanması için birbirine zıt yönlü iki yay kullanılır (şekil 2.2). ibre yay döner çerçeve B yay askı G Şekil 2.2: Yaylı kontrol momenti düzeneği Şekil 2.3: Karşı ağırlıklı kontrol momenti düzeneği II. Kontrol momentinin karşı ağırlıkla sağlanması: Ölçü aletinin hareketli kısmına (ibreye zıt yönde) ağırlıklar asılarak işlem yapılır. İbre sıfır konumundayken ağırlıkların hiç bir etkisi yoktur. Çalıştırıcı momentin etkisiyle ibre α açısı kadar sapar. G ağırlığının önceki konumuna dönmek istemesi 8

5 çalıştırıcı momente bir kontrol momenti etkisi yapar (şekil 2.3). c. Amortisman (sürtünme) momenti: Bir elektriksel değeri ölçerken aygıtın ibresi hızla sapar. Bu sırada kontrol momenti hızlı sapmayı durdurmak istediğinden, ibre bir süre iki moment arasında kararsız kalır. Bu sakıncayı gidermek için ibre düzeneğine hareketi frenleyen amortisman momenti etki ettirilir. Başka bir deyişle değer gösteren ibre tam değeri gösterene kadar bir çok salınım yapar. Salınımların sönüp, ibrenin durmasını beklemek zaman kaybına neden olur. İbrenin çabuk durmasını sağlamak için amortisman momenti sağlama düzenekli ibre üretilir. Amortisman momentini oluşturmada kullanılan mekanik düzenekler şunlardır: I. Hava sürtünmeli amortisman: Kapalı hazne içindeki mini pistonun hareketiyle sağlanır. Pistonun bir ucu ibreye, diğer ucu gövdeye tutturulur. İbre hızlıca yerinden hareket etmek istediğinde piston yavaş ilerleyerek hareketi yumuşaklaştırır. (Şekil 2.4'e bakınız.) ibre hava silindiri piston mıknatıs disk fuko akımları Şekil 2.4: Hava sürtünmeli amortisman momenti düzeneği Şekil 2.5: Elektromanyetik prensipli amortisman düzeneği II. Elektromanyetik amortisman: Mıknatıslanmayan bir metalden (bakır, alüminyum vb.) yapılmış diskin (mini tekerlek) sabit (daimi) mıknatıs alanında döndürülmesiyle sağlanır. Disk aygıtın hareketli kısmına tutturulduğundan, hareketli kısım dönünce disk de mıknatısın N-S kutupları arasında döner. Dönme sonucunda mıknatısın manyetik kuvvet çizgileri disk üzerinde akım (fuko akımları) dolaşmasına yol açar. Diskin içinden dolaşan akım ikinci bir manyetik alan doğurur. Disk çevresinde oluşan manyetik alan mıknatısın manyetik kuvvet çizgilerine karşı koyan bir kuvvet oluşturur. Diskin manyetik alanının oluşturduğu kuvvet bu elemanın dönüşünü yavaşlatır. Şekil 2.5'te gösterilen bu yöntem sayaçlarda kullanılır. III. Çerçeveli elektromanyetik amortisman: Doğal mıknatıs kutupları arasında dönen hareketli kısma bakır ya da alüminyumdan bir çerçeve konur. Çerçeve aygıtın çalışmasını sağlayan bobin sistemini de taşır. IV. Bobinli elektromanyetik amortisman: Ölçü aletinin hareketli kısmına yerleştirilmiş olan mıknatıs kutupları arasında hareket ettiğinde bobinde küçük bir gerilim doğar. Bu gerilimin yarattığı ikinci manyetik alan, mıknatıs alanı ile etkileşime girer. İşte bu sayede ibrenin hareketi yumuşak (yavaşça) olur. V. Sıvı sürtünmeli amortisman: Ölçü aletinin hareketli kısmının mili üzerine bir disk yerleştirilmiştir. Disk yağ dolu bir kabın içinde hareket edebilecek şekildedir. Bu sayede ibre yavaş hareket eder. ç. Atalet momenti: Ölçülecek büyüklüğün dönen kısma anî darbe şeklinde olan etkisinden, dönen kısım bir enerji kazanır ve atalet momenti oluşur. Bunu, alet ibresinin ulaşması gereken noktadan daha ileriye götüren moment olarak da tanımlayabiliriz. İbrenin atalet momenti dolayısıyla aşırı oranda ileriye gitmesini önleyen momente ise çalıştırıcı 9

6 moment denir. 2. Analog ölçü aletlerinin mekanik kısımları: Analog (ibreli) ölçü aygıtları üretici firmalar tarafından değişik özellik ve modelde üretilmektedir. Sanayi tesislerinde, atelye ve laboratuvarlarda kullanılan analog yapılı ölçü aletlerinin bakım, onarım ve ayar işlemlerinin yapılabilmesi için mekanik kısımların özelliklerinin bilinmesi gerekir. Analog ölçü aletlerinin parçaları şunlardır: a. Daimî (doğal) mıknatıs: Düzgün bir manyetik alan üretir. Kaliteli bir doğal mıknatıs için volfram, kobalt ve alüminyum-nikelli çelik kullanılır. Şekil 2.6'ya bakınız. Şekil 2.6: Doğal mıknatıs örnekleri b. Skala taksîmatları (bölüntüleri) ve ibreler I. Skala: Gösteren tip analog ölçü aletlerinde değer, skala üzerindeki ibre aracılığıyla belirlenir. Ölçü aletinin gösterdiği değerin doğru olarak okunabilmesi için skaladaki taksîmat (bölüntü) çizgileri çok ince olarak çizilir. Akım, gerilim, direnç gibi değerleri ölçebilen Şekil 2.7: Değişik skalalar AVOmetrelerde şekil 2.9'da görüldüğü gibi çoklu skala kullanılır. Bu tip aygıtlarla ölçme yaparken önce kademe komütatörünün konumuna bakılır. Komütatör eğer DC volt konumundaysa skaladan DC volt ölçmek için hazırlanmış bölüntüler belirlendikten sonra değer okuması yapılır Şekil 2.8: Skala bölüntüleri Şekil 2.9: Çok bölüntülü skala II. İbre: Analog ölçü aletlerinin ibreleri çalıştırıcı momente fazla yük binmemesi için hafif ve dengelemenin kolay olması için kısa yapılır. ~ 1,5 Şekil 2.10: Ölçü aletinin özelliklerini belirten geometrik şekil ve yazılı açıklama örnekleri Resim 2.5: İbrenin sıfırı göstermesini sağlamada kullanılan vida III. Skalada bulunan bilgiler: Analog tip ölçü aletlerinin skalasında, firma adı, ölçme pozisyonu (yatık, eğik, dik) ölçme hatası, yalıtkanlık düzeyi, ölçme sınırı, ölçme aralığı, iç yapı, çalışma ilkesi vb. gibi değerler hakkında rakam ya da geometrik semboller bulunur (şekil 2.10). 10

7 c. Mekanik sıfır ayar düzeneği: Gösteren ölçü aletlerinin kontrol yayı, uzun süre kullanılmaktan ve anî yüklenmekten dolayı niteliğini kaybeder. İbre ölçme sonunda tam 0 değerini gösteremez. Bu nedenle ibrenin yaylı düzeneği üzerine resim 2.5'te görüldüğü gibi bir ayar vidası konmuştur. Bu vida çevrilerek ibrenin tam sıfır değerini göstermesi sağlanır. 3. Dijital ölçü aletlerinin genel tanımı: Ölçtükleri değeri display'lerinde gösteren, iç yapılarında Resim 2.6: Dijital ölçü aletleriyle ilgili örnekler elektronik elemanlar bulunan ölçü aletleridir. Dijital elektronik alanında ortaya çıkan gelişmeler bu tip ölçü aletlerinin ucuzlaşıp yaygınlaşmasını sağlamıştır. Dijital ölçü aletlerinin bazı üstünlükleri şunlardır: Çabuk ölçüm yaparlar. Ölçülen değeri belleklerinde saklayabilirler (data hold özelliği) Her konumda (pozisyonda) ölçüm yapabilirler. Güç tüketimleri çok azdır. Boyutları küçüktür. Ç. Bazı elektriksel büyüklüklerin kısa tanımları Amper: Akım şiddeti birimidir. A ile gösterilir. 1 amper, gümüş nitrat eriyiğinden (AgNO 3 ) saniyede 1,118 miligram gümüş ayıran akım miktarıdır. Ohm: Direnç birimidir. Ω (ohm) ile gösterilir. Ohm, 1 mm 2 kesitinde 106,3 cm uzunluğunda, 0 C'ta ve 14,4512 gram ağırlığındaki civa sütununun direncidir. Watt: Güç birimidir. W ile gösterilir. Bir alıcının uçları arasındaki potansiyel fark 1 volt, içinden geçen akım 1 amper ise bu alıcının gücü 1 W olur. Volt: Gerilim (potansiyel fark) birimidir. V ile gösterilir. Direnci 1 Ω olan ve içinden 1 A şiddetinde akım geçiren bir iletkenin uçları arasındaki potansiyel farkıdır. Henry: İndüktans birimidir. L ile gösterilir. Bir bobinde saniyede 1 A akım değişikliği altında oluşan zıt EMK 1 V ise bu bobinin indüktansı 1 henry olur. Farad: Kapasite birimidir. C ile gösterilir. Saniyede 1 voltluk gerilim değişimi altında 1 coulomb (kulon)'luk elektrik yükü ile yüklenen kondansatörün kapasitesi 1 faraddır. 11

8 D. Ölçü aletlerinin özelliklerini belirtmede kullanılan semboller Sembol Anlamı Sembol Anlamı Döner bobinli ölçü aleti Redresör (doğrultmaç) Termo elemanlı döner bobinli ölçü aleti Redresörlü döner bobinli ölçü aleti Döner mıknatıslı ölçü aleti Çapraz mıknatıslı ölçü aleti Elektrodinamik ölçü aleti (demirsiz) Elektrodinamik ölçü aleti (demirli) Elektrodinamik çapraz bobinli (demirsiz) ölçü aleti Elektrodinamik çapraz bobinli (demirli) ölçü aleti Termik ölçü aleti Elektrostatik ölçü aleti Yumuşak demirli ölçü aleti ast Alet demir örtülü Alet doğru akımda % 1,5 hatalı Alet alternatif akımda % 2 hatalı Astatik ölçü aleti Doğru akım için Alternatif akım için Doğru ve alternatif akım için Üç fazlı akım için (bir ölçme sistemli) Üç fazlı akım için (iki ölçme sistemli) Üç fazlı akım için (üç ölçme sistemli) Aygıt dik kullanılmalıdır. Aygıt yatay olarak kullanılmalıdır. Aygıt 60 eğik kullanılmalıdır. Sıfır ayar düzeneği Çapraz bobinli ölçü aleti Döner demirli ölçü aleti İndüksiyon ölçü aleti İndüksiyon tipi çapraz bobinli ölçü aleti Bimetalli ölçü aleti Titreşimli ölçü aleti Termo eleman Endirekt ısıtılmış termo eleman! Aygıtın muayene gerilimi 500 V Aygıtın yalıtkanlık deneyi 2 kv (2000 V) ile yapılmıştır. Kullanma kılavuzuna dikkat ediniz Hz frekansta çalışır. Koruyucu topraklama bağlantı noktası Alete dışarıdan bağlanacak şönt direnç Çizelge 2.1: Ölçü aletlerinin özelliklerini belirtmede kullanılan semboller 12

9 E. Ölçü aleti sembolleri Sembol Anlamı Sembol Anlamı Göstergeli ölçü aleti Turmetre Yazıcı ölçü aleti Ω Ohmmetre Sayıcı ölçü aleti Frekansmetre Gerilim bobiniyle ölçer Kosinüsfimetre Akım bobiniyle ölçer Yazıcı wattmetre Uç çıkartılmış alet Aktif enerji sayacı İbre VArh Reaktif enerji sayacı Sıfırı ortada Frekans jeneratörü Titreşimli DC ve AC voltmetresi Numaralı Kaydedici AVOmetre Osilaskop Noktalayıcı Termometre En büyük sınır Wattmetre Göstergesi bir yönlü ölçü aleti Göstergesi ortada iki yönlü ölçü aleti Çizelge 2.2: Ölçü aleti sembolleri Ampermetre Voltmetre Milivoltmetre 13

10 Bölüm 3: Temel doğru akım ölçmeleri A. Akım ölçmek a. Akım: Elektrik devresinden birim zamanda geçen elektron miktarına akım denir. Başka bir deyişle, gümüş nitrat eriyiğinden 1 saniyede 1,118 miligram gümüş açığa çıkaran akımın değeri 1 amperdir. Not: Elektrik akımı aslında üretecin eksi (-) ucundan çıkıp artı (+) uca doğru akmaktadır. Ancak eskiden akımı artı (+) yüklü parçacıkların taşıdığı sanılarak bütün devre açıklamaları buna göre yapılmıştır. Akımın, konvansiyonel (klasik) yaklaşıma göre yapılan açıklaması yaygın olarak kullanıldığından bu kitapta da aynı düşünce kabul edilmiştir. b. Akım ölçme: Akım, ampermetre ile ölçülür. Sembolü I, birimi amperdir. Amper, kısaca A ile gösterilir. Akımın ast katları: Pikoamper (pa), nanoamper (na), mikroamper (µa), miliamper (ma). Not: Pikoamper (pa), nanoamper (na), mikroamper (µa) gibi değerler çok küçük olduğundan uygulamada pek karşımıza çıkmaz. Akımın üst katları: Kiloamper (ka), megaamper (MA), gigaamper (GA). Not: Gigaamper çok büyük bir değer olduğundan uygulamada karşımıza çıkmaz. Akımın ast ve üst katları 1000'er 1000'er büyür ya da küçülür. V A lâmba pil V ibreli ampermetre + - R y üreteç iletken alıcı Resim 3.1: Analog (ibreli) ampermetre Şekil 3.1: Ampermetrenin akımı ölçülecek alıcıya seri olarak bağlanışı 1. Analog ampermetrenin ölçme ilkesi: Kalın kesitli ve az sarımlı bobinden geçen akım, bobin etrafında manyetik alan yaratır. Bobinin manyetik alanıyla gövde içindeki doğal mıknatısın alanı birbirini iterek ibrenin sapmasını sağlar. 2. Ampermetreyi devreye bağlama ve akım ölçme: Ampermetre akımın ölçüleceği devrede alıcıya seri olarak bağlanır. Yanlışlıkla paralel bağlama yapılırsa devrenin sigortası atar ya da ampermetre bozulur. Akım ölçme işlemi yapılırken rastgele ampermetre kullanılmaz. Devredeki alıcının gücü, akımı, gerilimin cinsi ve aygıtın ölçme sınırı göz önüne alınır. 3. Ampermetrenin ölçme alanının genişletilmesi: Büyük akımları ölçmek için üretilen ölçü aletlerinin fiyatı, boyutları, ağırlığı fazla olur. Öte yandan ölçme hassasiyetini sağlamak güçleşir. İşte bu nedenle, A vb. gibi değerleri ölçebilecek şekilde üretilmiş bir ampermetreyle A gibi yüksek akım değerlerini ölçmek mümkündür. Küçük değerli akımları ölçmek için üretilmiş bir ampermetreyle yüksek akımları ölçmek için iki yöntem vardır: 14

11 I. Paralel direnç (şönt) kullanılarak akım ölçme: Ampermetrenin uçlarına paralel olarak uygun değerli bir direnç bağlayarak aygıtın ölçme sınırını yükseltmek mümkündür. Ölçme sınırı artırılacak bir ampermetreye bağlanması gereken direncin bulunmasında kullanılan denklem: I a R a Denklemde, R ş = Şönt direncin değeri, R a = Ampermetrenin iç direnci, I a = Ampermetreden geçen akım, I = Devreden geçen toplam akım, I ş = Şönt dirençten geçen akımdır. I R ş I ş Şekil 3.2: Şönt direncin ampermetreye bağlanması Örnek: En fazla 5 A ölçebilen bir ampermetreyle 50 A'lik bir akım ölçülecektir. Kullanılan ampermetrenin iç direnci hassas bir ohmmetreyle belirlenmiş ve 0,2 Ω olarak bulunmuştur. Ampermetrenin ölçme sınırını 50 A'e yükseltmek için paralel bağlanması gereken direncin değerini hesaplayınız. Verilenler: R a = 0,2 Ω I a = 5 A I = 50 A R ş =? Çözüm Not 1: Ampermetreye şönt direnç bağlandıktan sonra skala yeniden taksîmatlandırılır. Not 2: Şönt dirençli ampermetreyle çok yüksek değerli AC ve DC akımların ölçümü yapılabilir. Not 3: Şönt direnç, üzerinden geçecek akımı taşıyabilecek güçte olmalıdır. II. Akım trafosu kullanarak akım ölçme: Az akım çeken sanayi tesislerinde ampermetreler şebekeye doğrudan bağlanır. Akımın 50 A'den fazla olduğu tesislerde ise akım trafosu adı verilen aygıtlar kullanılarak akım ölçülür. Şöyle ki; akım trafosunun primer sargısı faz iletkenine seri bağlanır. Trafonun sekonder sarım uçlarına ise 5 A'lik küçük bir ampermetre bağlanır. Primer sargısından geçen akımın oluşturduğu manyetik alan sekonder sargısında küçük değerli bir akım oluşturur. 200/5 A'lik akım trafosunda sekondere bağlı ampermetre 3 A'i gösteriyorsa primerden 120 A'in geçtiği anlaşılır. K Akım trafosu: Yüksek değerli akımları 5 A düzeyine indirerek ölçüm kolaylığı sağlayan aygıttır. Primer kalın kesitli telden az sipirli, sekonder ise ince kesitli telden çok sipirlidir. Uygulamada 50/5-60/5-75/5-100/5-150/5-200/5 A değerindeki akım trafoları yaygın olarak kullanılmaktadır. Not 1: Akım trafolarının sekonder sargılarının bir ucunun mutlaka topraklanması gerekir. Not 2: Akım trafosuyla yalnızca AC akımların ölçümü yapılabilir. k A L akım trafosunun bağlantısı l K Şekil 3.3: Akım trafosu k l L 15

12 B. Gerilim ölçmek Elektrik akımı elektron akışından ibarettir. Elektronları yararlı olacak şekilde hareket ettirmek için itmek gerekir. Bilindiği gibi elektronlar maddelerin içinde bulunan atomların etrafında dönerek hareket etmektedir. Ancak bu dönüş bir yarar sağlamaz. Faydalı hareket için metal içinde belli bir yönde akış gereklidir. İşte elektronları kendi normal hareketleri dışında, bir yönde sürüklemek için gerekli olan kuvvete gerilim (elektromotor kuvvet, EMK) denir. Gerilim, voltmetreyle ölçülür ve V, U, E ya da e ile gösterilir. Birimi volt (V), denklemi: V = I.R [V] şeklindedir. Gerilimin diğer tanımları Tanım 1: Bir üretecin iki ucu arasındaki potansiyel farka gerilim denir. Tanım 2: Bir elektrik devresinde akımın geçmesini sağlayan kuvvete gerilim denir. Gerilimin ast katları: Pikovolt (pv), nanovolt (nv), µikrovolt (µv), milivolt (mv) Gerilimin üst katları: Kilovolt (kv), megavolt (MV), gigavolt (GV) Not: Gerilimin ast ve üst katları 1000'er 1000'er büyür ya da küçülür. Not: pv, nv, µv ve GV uygulamada kullanılmamaktadır. Örnekler 200 mv kaç volttur? : 0,2 V 1 kv kaç volttur? : 1000 V I. Voltmetrenin ölçme ilkesi: Gerilim, voltmetre alıcıya paralel bağlanarak ölçülür. Uygulamada analog ve dijital yapılı olmak üzere iki tip voltmetre kullanılmaktadır. Analog voltmetrelerin içinde ince kesitli, çok sarımlı yüksek dirençli bir bobin vardır. Paralel bağlanarak kullanılması gereken voltmetre yanlışlıkla seri bağlanırsa aygıt yanlış bir değer gösterir ve alıcı çalışmaz. Şekil 3.2: Analog (ibreli) voltmetre Dijital yapılı voltmetelerin yapısında ise display, sürücü entegre, analog/dijital çevirici entegre vb. gibi elektronik devre elemanları bulunur. II. Voltmetreyi devreye bağlama ve gerilim ölçme: Voltmetreyle gerilim ölçümü yapılacağı zaman aygıtın ölçme sınırı, gerilimin türü gibi unsurlar göz önüne alınmalıdır. III. Voltmetrenin ölçme alanının genişletilmesi: Küçük gerilimleri ölçmek için üretilmiş bir voltmetreye seri direnç eklenerek ölçme sınırını yükseltmek mümkündür. Seri bağlanacak direncin değerini belirlemede kullanılan denklem: V sigorta alıcı Denklemde, R ö : Ön direncin değeri, R v : Voltmetrenin iç direnci, V: Devreye uygulanan gerilim, V v : Voltmetrenin bobininin üzerinde düşen gerilimdir. Örnek: Ölçme sınırı 10 V olan bir voltmetrenin bobininin direnci 2000 Ω'dur. Bu voltmetreyle 380 V'luk bir şebekede ölçüm yapılmak istenmektedir. Alete seri olarak bağlanması gereken direncin değerini bulunuz. Verilenler: R v = 2000 Ω, V = 380 V, V v = 10 V Çözüm Şekil 3.4: Voltmetreyle gerilim ölçme R ö V ö yük R y V R v V v Şekil 3.7: Ön direncin voltmetreye bağlanışı 16

13 Hesaplanarak bulunan ön direnç bağlandıktan sonra, voltmetre skalası (kadranı) yeniden taksîmatlandırılır (bölüntülenir). Küçük gerilimleri ölçmek için yapılmış olan voltmetre ile büyük gerilimleri ölçmede kullanılan ikinci yol gerilim trafosu kullanma yöntemidir. Gerilim trafosu: Yüksek değerli gerilimleri 100 V düzeyine indirerek ölçüm kolaylığı sağlayan aygıttır. Not 1: Gerilim trafolarının sekonder sargılarının bir ucunun mutlaka topraklanması gerekir. Not 2: Gerilim trafosu yalnızca alternatif akım devrelerinde kullanılabilir. C. Direnç ölçmek Bir elektrik devresine gerilim uygulandığında, alıcıdan akım geçmektedir. Geçen akımı sınırlayan etken ise alıcının direncidir. Bu yaklaşıma göre, elektrik akımının geçişine karşı zorluk gösteren elemanlara direnç denir. Elektrik enerjisi direnç üzerinde ısıya dönüşerek kaybolur. Direnci şöyle de tanımlayabiliriz: 1 mm 2 kesitinde, 106,3 cm boyunda civa silindirin 0 C'daki direncine 1 ohm (Ω) denir. Başka bir anlatımla, devrede elektronlar hareket etmeye başladıktan sonra rahat bir şekilde ilerleyemezler. İletkenin ve alıcının içinden geçmek isteyen elektronlar komşu elektronlara ve atomlara çarpa çarpa ilerlerken sürtünmeye maruz kalırlar. İşte elektronlar ilerlerken oluşan sürtünmeden doğan karşı koyma etkisine direnç denir. Elektrik devresinde kullanılan iletkenin boyu kısa ve kesiti kalın ise bu elemanın dolaşan akıma gösterdiği direnç çok az olur. Ancak kullanılan iletken uzun ve ince ise akımın geçişine gösterilen zorluk (direnç) artar Direncin sembolü R, denklemi, R = V/I, birimi ise Ω (ohm)'dur. Direnç birimlerinin ast katları: Pikoohm (pω), nanoohm (nω), mikroohm (µω), miliohm (mω). Not: Pikoohm (pω), nanoohm (nω), mikroohm (µω), miliohm (mω) gibi birimlere sahip dirençler uygulamada kullanılmamaktadır. O nedenle dirençlerin ast katları yok sayılır. Direnç birimlerinin üst katları: Kiloohm (kω), megaohm (MΩ), gigaohm (GΩ). Not: Gigaohmluk değere sahip dirençler uygulamada kullanılmamaktadır. 1. Ohmmetrenin ölçme ilkesi: Direncin değeri en kolay şekilde ohmmetreyle ölçülür. Ohmmetrenin kademe komütatörü en küçük değere (x1ω) ayarlanır ve ölçülen direnç değeri okunur. Skalada bir değer okunamıyorsa, komütatör kademeleri artırılır (x10 Ω, x100 Ω, x1 k, x10 k gibi) Ölçülen değer göstergede okunurken kademe komütatörünün gösterdiği çarpan göz önüne alınır. Örneğin x1k kademesindeyken skalada 22 görülürse, direnç değeri 22x1k = Ω olacaktır. Uygulamada kullanılan analog ohmmetrelerin çeşitleri I. Seri ohmmetreler: Döner çerçeveli miliampermetre, pil ve ayarlı direncin birleşiminden oluşmuştur. Ölçme yapmak için önce A-B uçları birbirine değdirildikten sonra R s potuyla ayarlama yapılıp ibrenin sıfırı göstermesi sağlanır. 17 K k V L gerilim trafosunun bağlantısı l R S T Şekil 3.6: Gerilim trafosu 22 Ω Şekil 3.9: Direncin ohmmetreyle ölçülmesi

14 Daha sonra ölçülecek direnç A-B uçlarına değdirilir ve direnç değerleriyle bölüntülenmiş göstergeden değer okunur. Not: Seri tip ohmmetrelerle büyük değerli dirençlerin ölçme işlemi doğru olarak yapılabilmektedir. II. Paralel ohmmetreler: Küçük değerli dirençlerin ölçülmesi için yapılmış bu tip ohmmetreler, döner çerçeveli miliampermetre, pil ve ayarlı dirençten oluşur. Paralel tip ohmmetrelerde küçük değerler skalanın baş tarafında (solda) büyük değerler ise sağda bulunur. Paralel ohmmetreyle ölçüm yaparken önce S anahtarı kapatılır. Pot (R s ) ile ayar yapılarak ibrenin en büyük değeri göstermesi sağlanır. Daha sonra değeri belirlenecek direnç, miliampermetreye paralel bağlanarak ölçüm yapılır. Ölçülecek direnç paralel bağlandığında aletten geçecek akımın bir kısmı dirençten geçer ve ibre maksimum değerden küçük bir değer gösterir. Not 1: Paralel tip ohmmetreyle ölçme işlemi bittiğinde S anahtarı açılmalıdır. Bu yapılmazsa pil çabuk biter. Not 2: Paralel tip ohmmetreler uygulamada yaygın olarak kullanılmaz. X1K X100 X10 X1 kademe komütatörü Resim 3.3: Direnç değerinin kademeli ohmmetreyle belirlenmesi - - ma + 3 V V R RS değeri bilinmeyen direnç Rx Şekil 3.8: Seri tip ohmmetrenin iç yapısı Rm = 30 Ω ma RS A B Şekil 3.9: Paralel tip ohmmetrenin iç yapısı S 2. Ohmmetreyle direnç ölçme Ohmmetreyle ölçüm yapılırken direnç kesinlikle gerilim kaynağına bağlı olmamalıdır. Küçük boyutlu dirençler ölçülürken problar dirence değdirildiğinde parmaklar direncin her iki ucuna aynı anda değdirilmemelidir. Kullanılan ohmmetrenin pilinin eski olup olmadığı kontrol edilmelidir. Çünkü zayıflamış pil ile yapılan ölçüm pek sağlıklı olmaz. Ohmmetre ile ölçüm yapmaya başlamadan önce ibrenin 0 değerini göstermesi sağlanmalıdır. Üretici kurumun önerisi göz önüne alınarak uygun pozisyonda tutularak ölçüm yapılmalıdır. 3. Ohmmetrenin ölçme alanının genişletilmesi ve kademeli ohmmetreler: Uygulamada kullanılan analog ya da dijital tip ohmmetrelerin çeşitli direnç değerlerini kolayca ölçebilmesi için sabit dirençler kullanılarak ölçme alanı genişletilebilmektedir. Şekil 3.10'da verilen basit şemada ohmmetrenin değişik dirençleri ölçer hâle getirilişi görülmektedir. 4. Ampermetre ve voltmetre yardımıyla direnç ölçme: Direnç değeri ölçülecek alıcı devreye bağlanır. Ampermetreden akım değeri, voltmetreden gerilim değeri okunduktan sonra, R=V/I denklemi kullanılarak direnç hesaplanır. 18

15 Ampermetre ve voltmetre kullanılarak yapılan direnç ölçme yöntemleri I. Ampermetreyi öne bağlayarak direnç ölçme: Şekil 3.11'de verilen bağlantı yönteminde ampermetre alıcının çektiği akımın yanı sıra voltmetreden geçen akımı da ölçer. İşte bu nedenle ölçülen akım sadece alıcının akımı olmamaktadır. Alınan değerlere göre yapılan hesaplamada direnç değeri daha küçük bulunur. Eğer ölçülen direnç 1 kiloohmdan fazla bir değere sahipse yapılan ölçümde sonuç hatalı çıkar. O nedenle ampermetrenin önde olduğu bağlantı sadece 1 kω'dan küçük değerli dirençlerin değerinin ölçümünde kullanılır. 100 k 50 k 10 k 5,1 k 5,6 Ω 2,2 Ω 1 Ω 0,5 Ω II. Ampermetreyi sona bağlayarak direnç ölçme: Şekil 3.12'de verilen bağlantı yönteminde voltmetre alıcının ve ampermetrenin üzerinde düşen gerilimi birlikte ölçmektedir. Eğer alıcının direnci ampermetrenin direncine göre çok büyük olursa alıcı üzerindeki gerilime göre, ampermetrenin üzerinde düşen gerilim önemsiz kalır ve dikkate alınmaz (ihmal edilir). Bu durumda alıcının direnci çok doğru olarak bulunur. Ancak ampermetrenin iç direnci alıcının direncine yakın bir düzeyde ise sonuçlar hatalı çıkar. O nedenle ampermetrenin sonda olduğu direnç ölçme düzenekleri 1 kiloohmdan büyük değerli dirençlerin ölçülmesinde kullanılır. Not: Dijital yapılı ampermetre ve voltmetrelerin yaygınlaşmasıyla birlikte ampermetrenin önde ya da sonda olması sonuç üzerinde etkili olmaz olmuştur. O nedenle yukarıda anlatılan iki yöntemle direnç ölçme uygulama alanından kalkmıştır. V problar Şekil 3.10: Çok ölçme alanlı (kademeli) ohmmetre sigorta S A V I V 10 k Şekil 3.11: Ampermetreyi öne bağlayarak direnç ölçme R I R 5. Weston (wheat stone) köprüsünün tanıtılması ve direnç ölçme: Bu aygıt bir tür ohmmetredir. Çalışma ilkesi, bilinen bir dirençle bilinmeyen bir direncin değerinin belirlenmesi esasına dayanır. Şekil 3.14-a'da görüldüğü gibi weston köprüsü, dirençler, galvonometre (mini voltmetre), anahtar ve üreteçten oluşur. R 1, R 2 ve R 3 dirençleri bilinen dirençlerdir. R x direnci ise ölçmek istediğimiz dirençtir. Ölçü aletine R x direnci bağlandıktan sonra R 3 ayarlı direnciyle ayarlama yapılır. Ara ara B butonuna basılarak galvonometrenin sapmaz hâle gelmesi sağlanır. Voltmetre ibresi sapmaz hâle gelince çevrilen potun (R 3 ) ve kademe komütatörünün gösterdiği değer birbiriyle çarpılarak R x 'in kaç ohm olduğu belirlenmiş olur. V sigorta V I V S A Şekil 3.12: Ampermetreyi sona bağlayarak direnç ölçme R I R 19

16 Şekil 3.13: Çeşitli weston köprüleri Ç. AVOmetreler Ampermetre, voltmetre ve ohmmetrenin bir gövde içinde birleştirilmesiyle üretilmiş ölçü aletine AVOmetre denir. Analog ya da dijital yapılı olarak üretilen ve en yaygın kullanım alanına sahip olan bu aygıt ile, DC gerilim, AC gerilim, DC akım, AC akım ve direnç ölçülebilir. AVOmetrelerin geliştirilmiş olan modeline ise multimetre denir. Multimetreler ilave olarak, diyod, transistör kazancı, frekans, kondansatör kapasitesi, sesli kısa devre kontrolü (buzer, bazır), sıcaklık vb. ölçümünü de yapabilir. S B + - (a) (b) Şekil 3.14: Weston köprüsünün iç yapısı ve direncin aygıta bağlanması potansiyometre 1. AVOmetrenin ölçme ilkesi ve kullanma tekniği: AVOmetrelerin kullanımı esnasında çok dikkatli olmak gerekir. Çünkü yanlış bir kademede yapılan ölçüm aygıtın bozulmasına ya da sigortasının atmasına yol açar. Ucuz tip bir AVOmetrenin bozulmasının fazla bir önemi yoktur. Ancak son bir kaç yıldır kullanım alanında iyice yaygınlaşan ve çok hassas ölçüm yapabilen pahalı tip ölçü aletlerini kullanırken son derece titiz çalışmak gerekir. Büyük bölümü dış alım (ithalat) Resim 3.4: Analog ve dijital yapılı AVOmetreler yoluyla ülkemize gelen AVOmetrelerin kullanım kılavuzlarını çok iyi okumak ve aletin özelliğine uygun davranmak gerekir. 20

17 µa R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 P 1 R 6 R 7 R 8 R 9 R 10 R 11 R 12 R 13 R kω x10 x1 R 15 bat. ma V off V 24 1,5 V Ω - 0,5 A problar Şekil 3.15: Analog yapılı AVOmetre devresi örneği + AVOmetre kullanırken uyulması gereken temel kurallar Cihazın sigortası attığı zaman aynı değerde yeni bir sigorta takılmalı, atık sigorta tel sarılarak asla kullanılmamalıdır. Cihazın ambalajından çıkan devre şeması mutlaka saklanmalıdır. Çünkü arızalanan bir elemanın yenisi şemaya bakılarak belirlenebilir. Cihaza kalitesiz pil takılmamalıdır. Kötü piller sıcak ortamlarda akarak aygıtın gösterge düzeneklerini çalışmaz hâle getirebilir. Ölçü aleti kullanılmadığı zaman mutlaka toz ve nem almayacak şekilde saklanmalıdır. Toz ve nem cihazın ömrünü kısaltır. Direnç ölçümü yapılırken parmaklar probun her ikisine de değdirilmemelidir. Bu yapılacak olursa vücut da ölçüme dâhil olur. Gerilimi düşmüş (bitmiş) piller bulunduran AVOmetreyle yapılan ölçümün tam doğru olmayacağı bilinmelidir. V V DC volt AVOmetre I. DC gerilim ölçme AC volt AVOmetre 2. AVOmetre ile akım, gerilim ve direnç ölçme I. Doğru gerilim (DC) ölçme: Ölçü aleti gerilimi ölçülecek alıcıya paralel olarak bağlanır, komütatör DC gerilim ölçme kademesinde en yüksek değere alınır. İbre ters saparsa probların (ölçme uçlarının) yeri değiştirilir. Skalada görülen değer tam olarak anlaşılamıyorsa komütatör bir alt kademeye getirilir (şekil 3.16-I). II. Alternatif gerilim ölçme: Ölçü aleti gerilimi ölçülecek alıcıya paralel olarak bağlanır, komütatör AC gerilim ölçme kademesinde en yüksek değere alınır. Skalada görülen değer tam olarak anlaşılamıyorsa komütatör bir alt kademeye getirilir (şekil 3.16-II). III. Doğru akım ölçme: Aygıtın komütatörü DC akım bölümünde en yüksek kademeye getirilir. 21 II. AC gerilim ölçme Şekil 3.16: AVOmetre ile DC ve AC gerilim ölçme

18 Problar alıcıya seri olarak bağlanır. Yapılan ölçümde ibre ters sapacak olursa probların yeri değiştirilir. Skalada okunan değer tam olarak anlaşılamıyorsa komütatör bir alt kademeye kaydırılır (şekil 3.17-I). IV. Alternatif akım ölçme: Bu işlem yapılırken üçüncü maddede açıklanan yol izlenir. Sadece komütatör AC akım ölçme konumuna getirilir (şekil 3.17-II). V DC akım AVOmetre I. DC akım ölçme V. Direnç ölçme: Ölçü aleti, direnci ölçülecek alıcıya paralel olarak bağlanır, komütatör direnç ölçme kademesinde en yüksek değere alınır. Skalada görülen değer tam olarak anlaşılamıyorsa komütatör bir alt kademeye getirilir. Direnç ölçümü yapılırken alıcıya gerilim uygulanmaz (şekil 3.18). V AC akım AVOmetre II. AC akım ölçme Şekil 3.17: AVOmetre DC ve AC akım ölçme R ohm Şekil 3.18: AVOmetre ile direnç ölçme 22

19

20 Bölüm 4: Temel elektrik kanunları A. Ohm ve Kirşof kanunları 1. Ohm kanunu: 1828 yılında George Simon Ohm ( ) tarafından ortaya konan denkleme göre, bir alıcıya uygulanan gerilim arttıkça, devreden geçen akım da artmaktadır. Alıcının direnci artırıldığında ise geçen akım azalmaktadır. Başka bir deyişle, 1 ohm: 1 V uygulanmış devreden 1 A'lik akım geçmesine izin veren direnç miktarıdır. U V V V I I R R I R R I Şekil 4.1: Ohm kanununun değişkenlerinin üçgen içinde gösterilişi Ohm kanununda ortaya konan değişkenlerin birbiriyle ilişkisi şekil 4.1'deki ohm üçgeniyle özetlenebilmektedir. Bu üçgene göre, hesaplanmak istenen değerin üzeri parmak ile kapatılarak denklem kolayca çıkarılabilir. Bu yaklaşıma göre, V = I.R [V], I = V/R [A], R = V/I [Ω] eşitlikleri karşımıza çıkar. Ohm kanunuyla ilgili örnekler Örnek: Elektrikli soba 220 V gerilim altında 5 A akım çekmektedir. Sobanın direncini bulunuz. Çözüm: R = V/I = 220/5 = 44 Ω Örnek: Lâmbanın direnci 100 Ω'dur. 220 V gerilim uygulandığında alıcıdan geçen akımı bulunuz. Çözüm: I = V/R = 220/100 = 2,2 A Örnek: Direnci 60 Ω olan bir reosta üzerinden 4 A akım geçmektedir. Reosta üzerinde düşen gerilimi bulunuz. Çözüm: V = I.R = 4.60 = 240 V 2. Ohm kanunu deneyi: Ohm kanununu deneyle açıklamak için şekil 4.2'de verilen devre kurulur. Devrede direnç sabit tutularak uygulanan gerilim bir kaç kez değiştirilip ampermetre ve voltmetrenin gösterdiği değerler kaydedilir. Alınan değerler incelendiğinde alıcıya uygulanan gerilim yükseldikçe devreden geçen akımın da arttığı görülür. Devrede gerilim sabit tutularak direnç artırılacak olursa akımın azaldığı görülür. Deney sonucunda şu yargılara varabiliriz: Alıcıya uygulanan gerilim arttıkça geçen akım artmaktadır. Alıcının direnci artıkça geçen akım azalmaktadır. ototransformatör ya da reosta şalter AC ya da DC Şekil 4.2: Ohm kanunu deneyinin bağlantı şeması R x B. Kirchhoff (Kirşof) kanunları Seri bağlı dirençli devrede gerilimlerin, paralel bağlı direnç devresinde akımların bir kurala bağlı olduğu ilk kez Kirchhoff adlı bilgin tarafından ortaya konmuştur. 23

21 1. Dirençlerin seri bağlanması: Dirençler seri bağlandığında toplam direnç artar. İstenilen değerde direnç yoksa seri bağlantı yapılır. Örneğin, iki adet 220 Ω'luk direnç seri bağlanarak 440 Ω'luk direnç elde edilir. Şekil 4.3'te dirençlerin seri bağlantısı verilmiştir. Bu tip bağlantıda toplam direncin bulunmasında kullanılan denklem: R T = R 1 + R 2 + R R n [Ω] şeklindedir. Örnek: Değerleri R 1 = 12 Ω ve R 2 = 10 Ω olan iki direnç birbirine seri olarak bağlanmıştır. Devrenin toplam (eşdeğer) direnç değerini bulunuz. Çözüm: R T = R 1 + R 2 = = 22 Ω R 1 R 2 R n R T Şekil 4.3: Dirençlerin seri bağlanması + V T 12 V - R 1 1 Ω R 2 2 Ω R 3 3 Ω V V V 2 V 4 V 6 V 2. Kirşof'un gerilim kanununun deneyle ispatlanması: Seri olarak bağlanmış dirençlerin üzerine düşen gerilimlerin toplamı, devreye uygulanan gerilime eşittir. Yani, V T = V 1 +V 2 +V V n [V]'tur. V = I.R olduğundan denklem, V T = I.R 1 + I.R 2 + I.R I.R n şeklinde de yazılabilir. Örnek: Şekil 4.5'te verilen birbirine seri olarak bağlanmış üç direncin üzerinde düşen gerilimler, V R1 = 32 V, Şekil 4.4: Kirşof'un gerilim kanununun isbatının yapılışı 32 V 28 V V V V V R1 V R2 V R3 R 1 = 8 Ω R 2 = 7 Ω R 3 = 10 Ω V 100 V + - V T = 100 V V Şekil 4.5: Dirençlerin seri bağlanması ve bu devreden yararlanılarak Kirşof'un gerilim kanununun incelenmesi V R2 = 28 V, V R3 = 40 V olarak ölçülmüştür. Buna göre devreye uygulanan gerilimin toplam değeri nedir? Çözüm: V T = V R1 + V R2 + V R3 = = 100 V Örnek: Şekil 4.5'te verilen devrede R 1 = 8 Ω, R 2 = 7 Ω, R 3 = 10 Ω olduğuna göre, a. Devrenin toplam direncini bulunuz. b. Devreden geçen toplam akımı bulunuz. Çözüm a. R T = R 1 + R 2 + R 3 = = 25 Ω b. I T = V T /R T = 100/25 = 4 A 3. Dirençlerin paralel bağlanması: Paralel bağlantıda toplam direnç azalır. Ancak, daha yüksek akım geçirebilen güçlü bir direnç elde edilir. Örneğin, 1500 Ω ve 1/4 W'lık iki direnç paralel bağlanacak olursa, 750 Ω ve 1/2 W'lık direnç elde edilir. Paralel bağlamada toplam direncin bulunmasında kullanılan denklem: şeklindedir. Örnek: Değerleri R 1 = 6 Ω ve R 2 = 4 Ω olan iki direnç birbirine paralel olarak bağlanmıştır. Devrenin toplam direnç değerini bulunuz. Çözüm: 1/R T = 1/R 1 +1/R 2 = 1/6+1/4 = 2,4 Ω

22 A + - V T 12 V 13 A A R 1 4 Ω 3 A A R 2 3 Ω 4 A A R 3 2 Ω 6 A Şekil 4.6: Dirençlerin paralel bağlanması Şekil 4.7: Kirşof'un akım kanununun isbatının yapılmasında kullanılan deney bağlantı şeması V T Şekil Kirşof'un akım kanunu ve deneyi Tanım 1: Paralel olarak bağlanmış dirençlerin üzerinden geçen akımların toplamı, devreden geçen toplam akıma eşittir. Yani, I T = I 1 + I 2 + I I n [A]'dir. Tanım 2: Paralel bağlı bir direnç devresinde bir noktaya gelen akımların toplamı o noktadan giden akımların toplamına eşittir. (I gelen = I giden ) I T = I 1 + I I n [A] ve I = V/R olduğundan, I T = V/R 1 +V/R V/R n şeklinde de yazılabilir. Not: Dirençler paralel bağlıyken hepsinin üzerinde de aynı değerde gerilim düşümü olur. Örnek: Şekil 4.8'de verilen birbirine paralel bağlanmış iki direncin üzerinden geçen akımlar ölçülmüş ve I 1 = 4 A, I 2 = 6 A olarak belirlenmiştir. Buna göre devreden geçen akımın toplam değeri nedir? Çözüm: I T = I 1 +I 2 = 4+6 = 10 A R 1 R 2 R T R 3 Şekil 4.9: Dirençlerin karışık bağlanması R 1 =2 Ω Şekil 4.10 R 2 =5 Ω R 3 =5 Ω R T =? 5. Dirençlerin karışık (seri ve paralel) bağlanması: Karışık bağlantıda dirençler seri ve paralel durum arz eder. Şekil 4.9'da dirençlerin karışık bağlantısına ilişkin örnek devre verilmiştir. Karışık bağlı direnç devrelerinde toplam (eşdeğer) direnç bulunurken, devrenin paralel ve seri kısımları ayrı ayrı hesaplanarak sadeleştirme yapılır. Sadeleştirme yapıldıkça devre seri hâle gelir. Örnek: Şekil 4.10'da görüldüğü gibi değerleri R 1 = 2 Ω, R 2 = 5 Ω, R 3 = 5 Ω olan üç direnç karışık olarak bağlanmıştır. Devrenin toplam (eşdeğer) direncini bulunuz. Çözüm: 1/R T1 = 1/R 2 +1/R 3 = 1/5+1/5 = 2/5 R T1 = 5/2 = 2,5 Ω R T = R 1 + R T1 = 2 + 2,5 = 4,5 Ω Sorular 1. Ohm kanununun tanımını yapınız ve denklemini yazınız. 2. Kirşof'un akım kanununun tanımını yapınız? Denklemini yazınız. 3. Kirşof'un gerilim kanunu deneyinin yapılmasında kullanılan şemayı çiziniz. 25

23

24 Bölüm 5: Elektrikte iş ve güç A. Güç ölçme Elektrik alıcılarının birim zaman içinde (saniyede) yaptıkları işe güç denir. Elektrikte güç, alıcının çektiği akım ile gerilimin çarpımıdır. Güç, P ile gösterilir, birimi watt olup W harfi ile belirtilir. Güç denklemi: Güç = gerilim x akım P = V. I [W] Ohm kanunu, akım, gerilim ve direnç arasındaki ilişkiyi incelemektedir. Bu kanuna göre V=I.R'dir. Bu denklemi güç formülünde U'nun yerine koyarsak, P = V.I = I.R.I = I 2.R [W] eşitliği bulunur. Yine ohm kanununa göre I = V/R'dir. Bunu güç denkleminde I'nın yerine koyarsak, P = V.I = V.V/R = V 2 /R [W] eşitliği bulunur. 1 watt: 1 voltluk gerilim altında 1 A akım geçiren alıcının gücü 1 W'tır. Yani, P = V.I = 1.1 = 1 W Gücün ast katları: pikowatt (pw), nanowatt (nw), mikrowatt (µw), miliwatt (mw). Not: pw, nw, µw ve mw çok küçük değerler olduğundan uygulamada pek kullanılmaz. Gücün üst katları: Kilowatt (kw), megawatt (MW), gigawatt (GW). Örnek: Ütü 220 V luk şebekeden 4 A akım çekmektedir. Ütünün gücünü bulunuz. Çözüm: P = V.I = = 880 W Örnek: Isıtıcının direnci 100 ohm, devreden çektiği akım 3 A'dir. Buna göre alıcının gücünü bulunuz. Çözüm: P = I 2.R = = = 900 W Örnek: 100 ma akım çeken mini lambanın direnci 2 kω'dur. Lambanın çalışma gerilimini ve gücünü bulunuz. Çözüm: 100 ma = 0,1 A 2 kω = 2000 Ω V = I.R = 0, = 200 V P = V.I = 200.0,1 = 20 W Gücün, beygir gücü (BG, HP, PS) cinsinden gösterilmesi (ifade edilmesi): Elektrikli motorların gücü watt ya da kw cinsinden verilebildiği gibi beygir gücü cinsinden de ifade edilebilir. 736 W 1 beygir gücüne eşittir. Başka bir deyişle 1,36 BG 1 kw'tır. Örnek: Gücü 4 BG olan motor kaç kw'tır? Çözüm: W kwatt'tır W'tır. W kw Örnek: 220 V'ta çalışan elektrikli motor 2 BG gücündedir. Alıcının çektiği akımı bulunuz. Çözüm: P = 2 BG = = 1472 W P = V.I denkleminden I çekilirse, I = P/V = 1472/220 = 6,69 A bulunur. 1. Ampermetre ve voltmetre yardımıyla güç ölçme Ütü, fırın, elektrikli soba, akkor flamanlı lamba gibi omik özellikli alıcıların şebekeden çektikleri aktif (iş yapan) gücü, ampermetre ve voltmetre kullanarak ölçmek mümkündür. Bu yöntemde, ampermetreyle akım, voltmetreyle gerilim değerleri belirlendikten sonra P=V.I denklemi kullanılarak alıcının gücü belirlenebilir. Güç ölçmede kullanılan ampermetre ve voltmetrenin devredeki konumuna göre güç ölçme yöntemleri şunlardır: I. Ampermetreyi öne bağlayarak güç ölçme: Şekil 5.1'de verilen bağlantı ile güç ölçümü 26

25 yapmak için ampermetreden değer alındığında alıcının akımının yanı sıra voltmetreden geçen küçük değerli akım da ölçülmüş olur. Yani, ölçülen değer alıcının akımı değildir. İşte bu sakınca nedeniyle şekil 5.1'de verilen bağlantı büyük güç çeken alıcılarla ilgili deneylerde kullanılmalıdır. Çünkü büyük güçlü alıcıların çektiği akım çok yüksek olduğundan voltmetrenin çektiği küçük değerli akım ihmal edilebilir (yok sayılabilir). II. Ampermetreyi sona bağlayarak güç ölçme: Şekil 5.2'de verilen bağlantı ile güç ölçümü yapmak için voltmetreden değer alındığında alıcının geriliminin yanı sıra ampermetre üzerinde düşen küçük değerli gerilim de ölçülmüş olur. Yani, ölçülen değer alıcının gerilimi değildir. İşte bu sakınca nedeniyle şekil 5.2'de verilen bağlantı küçük güç çeken alıcılarla ilgili deneylerde kullanılmalıdır. Çünkü küçük güçlü alıcıların çektiği akım çok az olduğundan ampermetrenin üzerinde düşen küçük gerilim ihmal edilebilir. Hatırlatma Büyük dirençli alıcıların üzerinden küçük bir akım geçer. Küçük dirençli alıcıların üzerinde küçük bir gerilim düşümü olur. 27 A V V R y S ampermetre öne bağlı Şekil 5.1: Ampermetre ve voltmetreyle güç ölçme S A V V R y ampermetre sona bağlı Şekil 5.2: Ampermetre ve voltmetreyle güç ölçme 2. Wattmetre ile güç ölçme: Ütü, fırın, elektrikli soba, akkor flamanlı lamba gibi omik özellikli alıcıların şebekeden çektikleri aktif (iş yapan) gücü doğrudan ölçen aygıtlara wattmetre denir. Bu aletler yapı olarak ampermetre ve voltmetrenin özelliklerini taşır. I. Wattmetrenin yapısı: Şekil 5.3'te verilen şekilde görülen analog wattmetre kalın kesitli az sarımlı akım bobini, ince kesitli çok sarımlı gerilim bobini, nüve ve ibre düzeneğinden oluşur. Bu aygıtın dört adet bağlantı terminali vardır. V ile işaretlenmiş gerilim bobini uçları alıcıya paralel bağlanırken, I ile işaretlenmiş akım bobini uçları alıcıya seri bağlanır. R Ö gerilim bobini akım bobini akım bobininin manyetik alanı (Φ) II. Wattmetrenin devreye V bağlanması: Wattmetre devreye I I bağlanırken alıcının gerilimi ve çektiği V alıcı V akıma uygun alet seçimi yapılır. Yanlış seçim wattmetreye zarar verebilir. Şekil 5.3: Wattmetrenin iç yapısı Uygulamada kullanılan watmetrelerin bazı modelleri kademe komütatörlüdür. Bu tiplerle ölçüm yaptıktan sonra skaladan okunan değer ile kademe komütatörünün gösterdiği değer çarpılarak sonuç bulunur. Wattmetreyle güç ölçülürken: Eğer alıcı büyük güçlüyse wattmetrenin akım bobini öne bağlanır. Eğer alıcı küçük güçlüyse wattmetrenin akım bobini sona bağlanır. B. İş ölçme 1. İşin tanımı ve birimleri: Elektrikte iş, birim zamanda enerji harcayarak sonuç alma (ısı, ışık,

26 manyetik, mekanik) olarak tanımlanabilir. Elektrikte iş W harfiyle gösterilir. İş birimi kilowattsaat (kwh)'tır. Başka bir deyişle, devreye bağlı 1000 W (1 kw) gücündeki alıcı, bir saat boyunca çalışıyorsa yaptığı iş 1 kwh'tır. Elektrikte iş denklemi: İş = Güç.Zaman [kwh] W = P.t [kwh] (W: İş, P: Güç, t: Zaman) W Şekil 5.4: Wattmetre V W lamba Şekil 5.5: Wattmetre ile güç ölçme Örnek: Gücü 10 kw ( W) olan motor 8 saat çalışmıştır. Elektriğin 1 kwh'ı TL V olduğuna göre, a. Yapılan işi. b. Elektrik dağıtım şirketine ödenecek parayı bulunuz. Çözüm a. W = P.t = 10.8 = 80 kwh b. 8 saatte ödenecek para = = TL 2. Sayaçların yapısı Elektrikli alıcıların yaptığı işi doğrudan ölçen aygıtlara elektrik sayacı denir. Bir fazlı (monofaze) sayaçlar ev ve işyerlerinde kullanılan bir fazlı alıcıların yaptığı işi ölçer. Üç fazlı (trifaze) sayaçlar ise sanayi tesislerinde kullanılan bir ve üç fazlı alıcıların yaptığı işi ölçer. Bir fazlı sayaçlar akım bobini, gerilim bobini, numaratör, alüminyum disk ve dişlilerden oluşur. Sayacın alüminyum diski akım ve gerilim bobininin oluşturduğu manyetik alanların etkisiyle döner ve numaratörün saymaya başlamasını sağlar. Alüminyum disk 600, 675 ya da 750 devir yaptığında numaratör 1 kwh yazar. Sayacın içinde amortisman momentini sağlayan doğal mıknatıs vardır. Bu mıknatıs Şekil 5.6: Wattmetrenin akım bobininin öne ve sona bağlanışı sayaç çalışırken diskin kontrollü olarak dönmesini ve ayrıca akım bobininden geçen akım kesildiğinde diskin kendi kendine dönmesini önler. Not: Günümüzde sayısal (dijital) yapılı sayaçlar da kullanılmaya başlamıştır. 3. Sayaçla işin ölçülmesi Şekil 5.8'de verilen bağlantı yapıldıktan sonra devreye enerji uygulanır. Sayaç, doğru çalışabilmesi için dikey tutulur. Disk ters dönüyorsa enerji kesilerek faz hattının giriş ile çıkış uçlarının yeri değiştirilir. Not: Bazı üretici firmalar geri dönüşü engelleyen düzenekli sayaçlar da yapmaktadır. 28 yük bir fazlı aktif sayaç V üç fazlı aktif sayaç yük Resim 5.1: Bir ve üç fazlı aktif sayaçlar

27 Bir fazlı sayaçların bağlantısı basittir. Bağlantı sırasında herhangi bir kuşku duyulması hâlinde sayacın klemens kapağının iç kısmına bakmak yeterli olacaktır. Çünkü üreticiler bağlantı şemasını buraya koymaktadır. C. İş ve gücün birbirine dönüştürülmesi Elektrik alıcılarının gücünü ölçen aygıt wattmetre, alıcının yaptığı işi ölçen aygıt ise sayaçtır. Wattmetreyle sayacın yapısı birbirine çok benzer. Tek fark, wattmetrede ibre, sayaçta sayıcı (numaratör) bulunmasıdır. İş denklemi: W = P.t Güç denklemi: P = V.I İş denkleminde P yerine V.I yazarsak: W = V.I.t şeklinde de ifade edilebilir. Örnek: Elektrik sayacı 5 saatte 30 kwh yazmıştır. Sayaca bağlı olan alıcının gücünü bulunuz. Çözüm: W = P.t denkleminden P'yi çekersek, P = W/t = 30/5 = 6 kw = 6000 W Örnek: Gücü 1 kw (1000 W) olan ısıtıcı 10 saatte kaç kwh enerji harcar? Çözüm: W = P.t = 1.10 = 10 kwh R Mp sigorta 25/25 A Şekil 5.7: Bir fazlı aktif sayacın iç yapısı R Mp 25/25 A gerilim bobini dişliler akım kwh bobini doğal mıknatıs disk sayıcı klemens alıcılar R Mp Şekil 5.8: Bir fazlı aktif sayacın bağlantısı Ç. Sayaç ile güç ölçme Elektrikli alıcıların gücü en kolay olarak wattmetreyle belirlenir. Bu aygıtın olmadığı durumlarda sayaç kullanılarak da güç ölçümü yapılabilir. Sayaçların etiketlerinde diskin kaç devir yapması durumunda numaratörün 1 kwh yazacağı belirtilir. Bu veriden yararlanılarak istenilen alıcının gücü bulunabilir. Örnek olarak bir ütünün güç (P) değerini sayaç ile belirleyelim: Not: Kullandığımız sayacın etiketine bakarak 750 devirde 1 kwh yazdığını belirledik. Ütüyü sayaca bağladık ve 1 dakikalık süre içinde diskin 15 devir yaptığını bulduk. Bu veriden hareketle diskin 1 saatte yani 60 dakikada kaç devir yapacağını bulabiliriz: Ütünün sayaç diskine 1 saatte yaptıracağı devir sayısını bulduktan sonra ikinci bir orantı işlemi yaparak alıcının gücünü bulabiliriz: 1,2 kwh'lık enerji 1,2 kw gücün, yani, 1200 W'ın karşılığı olduğuna göre ütünün gücü 1200 W'tır. Yukarıda verilen işlemleri daha çabuk yapabilmek için şu orantı da kurulabilir: x = x= ( )/(60.750) x = /45000 = 1200 W 29

28 Bölüm 6: Dirençler, kondansatörler ve bobinler (R, C, L ölçme) A. Dirençler (rezistans) Bir elektrik devresine gerilim uygulandığında, alıcıdan akım geçmektedir. Geçen akımı sınırlayan etken ise devre direncidir. Bu yaklaşıma göre, elektrik akımının geçişine karşı zorluk gösteren elemanlara direnç denir. Elektrik enerjisi direnç üzerinde ısıya dönüşerek kaybolur. Direnci şöyle de tanımlayabiliriz: 1 mm 2 kesitinde, 106,3 cm boyunda civa silindirin 0 C'daki direncine 1 ohm (Ω) denir. Başka bir anlatımla, devrede elektronlar hareket etmeye başladıktan sonra rahat bir şekilde ilerleyemezler. İletkenin ve alıcının içinden geçmek isteyen elektronlar komşu elektronlara ve atomlara çarpa çarpa ilerlerken sürtünmeye maruz kalırlar. İşte elektronlar ilerlerken oluşan sürtünmeden doğan karşı koyma etkisine direnç denir. Elektrik devresinde kullanılan iletkenin boyu kısa ve kesiti kalın ise bu elemanın dolaşan akıma gösterdiği direnç çok az olur. Ancak kullanılan iletken uzun ve ince ise akımın geçişine gösterilen zorluk (direnç) artar. Dirençlerin sembolü R ya da r, denklemi, R = V/I, birimi ise Ω (ohm)'dur. eski sembol yeni sembol Şekil 6.1: Sabit direnç sembolleri Direnç birimlerinin ast katları: Pikoohm (pω), nanoohm (nω), mikroohm (µω), miliohm (mω). Direnç birimlerinin üst katları: Kiloohm (kω), megaohm (MΩ), gigaohm (GΩ). 1. Dirençlerin yapıldığı malzemeye göre sınıflandırılması I. Karbon karışımlı dirençler: Ana ham maddeleri toz hâlindeki karbondur. Şekil 6.2'de görüldüğü gibi toz hâlindeki karbonun, dolgu maddesi ve reçineli tutkal ile karışımından direnç elemanı elde edilir. Yapılmak istenilen direnç, dolgu maddesi ve karbon oranı ayarlanarak üretilir. Karbon dirençler, ucuz ve küçük boyutlu olduğu için, radyo, teyp, TV, telefon, video, bilgisayar vb. gibi cihazların elektronik devrelerinde, yaygın olarak kullanılmaktadır. gövde karbon karışımlı direnç maddesi Şekil 6.2: Karbon dirençlerin yapısı II. Tel (taş) dirençler: Krom-nikel, nikel-gümüş, konstantan, tungsten, manganin gibi maddelerden üretilmiş tellerin ısıya dayanıklı olan porselen, bakalit, amyant benzeri ısıya dayanıklı maddeler üzerine sarılmasıyla yapılan dirençlerdir. Yüksek dirençli metaller kullanılarak üretilen taş dirençlerin üzerinden yüksek akım geçirilebilir. Yani bu dirençler büyük güçlü elemanlardır. III. Metal film (ince tabakalı, thin - film resistor) dirençler: Seramik bir çubuğun üzerinin elektrik akımına karşı direnç gösteren madde ile kaplanmasıyla elde edilen dirençtir. Şekil 6.4'te film dirençlerin yapısı gösterilmiştir. Uygulamada beş çeşit film direnç kullanılmaktadır: Ω, ±% 10 toleranslı taş direnç Şekil 6.3: Çeşitli taş dirençler ısıtıcı olarak kullanılan taş direnç

29 1. Karbon film dirençler, 2. Metal oksit film dirençler, 3. Metal-cam karışımı film dirençler, 4. Cermet (ceramic-metal) film dirençler, 5. Metal film dirençler seramik metal film direnç Şekil 6.4: Film dirençlerin yapısı 2. Dirençlerin üretim şekline göre sınıflandırılması I. Sabit değerli dirençler: Direnç değerleri sabit olan, yani değiştirilemeyen elemanlardır. Bu elemanlar, üzerlerinden geçen akım ve gerilimin değerine göre farklı direnç göstermezler. Ayrıca, dışarıdan yapılan etkiyle (mekanik ya da elektronik) dirençleri değiştirilemez. Piyasada standart değerlere sahip dirençler bulunur. Eğer standart dışı bir değerde dirence gerek duyulursa seri, paralel bağlama yapılır ya da ayarlı direnç kullanılır. (a) Şekil 6.5: Sabit direnç (b) II. Ayarlı dirençler: Direnç değerleri, hareket (c) (ç) ettirilebilen orta uçları sayesinde değiştirilebilen elemanlardır. Bu elemanlar, yüksek dirençli tel sarımlı Resim 6.2: Çeşitli ayarlı dirençler ya da karbondan yapılırlar. Karbon tip ayarlı dirençler, metal bir gövde içinde karbon karışımlı disk biçiminde yapılır. Direnç görevini, sıkıştırılmış kâğıt ya da disk şeklindeki karbon üzerine ince bir tabaka şeklinde kaplanmış karbon karışımı yapar. (Resim 6.2-a'da bulunan ayarlı dirence bakınız.) Karbon diskin kesilerek elde edilmiş iki ucuna bağlantı terminalleri takılır. Üçüncü uç, esnek gezer kontak biçiminde olup, disk üzerine sürtünerek döner ve istenilen direnç değerinin elde edilmesini sağlar. Bazı tiplerde gezer uç, doğrusal kaymalı şekilde de olabilir. (Resim 6.2-ç'deki ayarlı dirence bakınız.) II.a. Trimpotlar (trimer direnç): Direnç değerinin ara sıra değişmesinin gerektiği devrelerde kullanılan elemandır. Yapı olarak potansiyometrelere benzerler. Direnç değerleri düz ya da yıldız uçlu tornavidayla değiştirilebilir. Trimpotlar radyo, teyp, TV, video, kamera vb. gibi aygıtların devrelerinde çok karşımıza çıkar. (a) (b) Şekil 6.5: Trimpot sembolleri Resim 6.3: Trimpotlar Şekil 6.6: Potansiyometre sembolü II.b. Potansiyometreler (pot): Direnç değerleri, dairesel olarak dönen bir mil ya da sürgü kolu aracılığıyla değiştirilebilen elemanlardır. Bu elemanlar kullanım yerine göre çeşitli modellerde yapılmaktadır. II.c. Stereo (steryo) potansiyometreler: İki potansiyometrenin bir gövde içinde birleştirilmesiyle yapılmış olup, stereo (steryo, iki yollu) ses devrelerinde kullanılan elemandır. 31

30 direnç maddesi milli potansiyometre potansiyometrelerin iç yapısı Resim 6.4: Potansiyometreler sürgülü potansiyometre II.ç. Vidalı tip (çok turlu) ayarlı potansiyometreler: Sonsuz dişli özellikli vida üzerinde hareket eden bir tırnak, kalın film yöntemiyle oluşturulmuş direncin üzerinde konum değiştirerek direnç ayarının yapılmasını sağlamaktadır. Hareketli olan tırnak potansiyometrenin orta ucudur. Bu tip ayarlı dirençlerle çok hassas direnç ayarı yapmak mümkün olmaktadır. Şekil 6.7'de vidalı tip ayarlı direnç görülmektedir. Şekil 6.5: Stereo potansiyometre Şekil 6.6: Vidalı tip ayarlı dirençler II.d. Reostalar: Ayarlı dirençlerin büyük gövdeli, yüksek akım ve gerilimlere dayanıklı olanlarına ise hareketli sürgü reosta denir. Reostalar, devrede Resim 6.6: Reosta akım, gerilim ayarı yapmak için kullanılan ayarlı dirençlerdir. Bu elemanlar genellikle tel sarımlı olarak üretilirler. Resim 6.6'da reosta görülmektedir. Reosta kullanırken dikkat edilecek en önemli husus, elemanın maksimum akıma uygun olup olmadığının belirlenmesidir. Yani etiketinde 5 A yazan bir reostadan 10 A'lik akımın geçirilmesi arızaya neden olabilir. 3. Ayarlı dirençlerin sağlamlık testi: Ohmmetrenin probları şekil 6.8-a'da görüldüğü gibi ilk önce ayarlı direncin kenar uçlarına dokundurularak eleman üzerinde yazılı direnç değerinin doğru olup olmadığına bakılır. Daha sonra, şekil 6.8-b'de görüldüğü gibi problarından birisi ayarlı direncin hareketli ucuna, diğeri de sırayla kenarlarda bulunan sabit uçlara değdirilir. Orta ve kenar uçlara problar değdirilirken ayarlı direncin mili çevrildiğinde (ya da sürgüsü hareket ettirildiğinde) direnç değerinde değişim görülürse eleman sağlamdır. (a) Ω (b) Şekil 6.8: Ayarlı dirençlerin sağlamlık testinin yapılışı Ω 4. Kademeli dirençler: Bir gövde içine yerleştirilmiş dirençten çok uç çıkarılarak yapılan elemandır. Şekil 6.9'da kademeli direnç sembolleri, şekil 6.16'da yedi uçlu kademeli direnç örneği, resim 6.7'de ise uygulamada kullanılan kademeli direnç örneklerine yer verilmiştir. 5. Kademeli direnç çeşitleri I. Çok ayaklı kademeli dirençler: Bir gövde içine yerleştirilmiş birkaç adet dirençten oluşur. 32

31 Çok ayaklı olup, bir kaç farklı değerde direnç elde etmeye yarar. Bu tip dirençler çeşitli elektronik devrelerde gerilim bölücü olarak, fırın üstü aspiratörlerde kullanılan motorların devir ayarını yapmada vb. kullanılır. II. Direnç kutuları: Kalibrasyon (ayar) işlerinde ve deney yapmada kullanılan elemandır. Bir kutu içine yerleştirilmiş olan dirençlerin değeri ayar düğmeleriyle değiştirilerek istenilen değerde direnç elde edilebilmektedir. Örneğin 10'lu direnç kutularında herbiri 1-10 arasında adımlandırılmış 5 kademe komütatörü vardır. Komütatörlerin adımları, eşit değerlikli dirençleri sıralı olarak devreye alır ya da çıkartır. Komütatörün kontrol ettiği 10'lu direnç grupları da birbirine seri bağlıdır. Direnç kutusu üzerinde bulunan komütatörlerin her biri bir direnç değerini ifade eder. Şöyle ki; birinci komütatörde dirençler birer birer artar. Yani 6 Ω elde Şekil 6.9: Kademeli direnç sembolleri 33 Şekil 6.10: Kademeli dirençlerin yapısı Resim 6.7: Çeşitli kademeli dirençler Resim 6.8: Direnç kutusu etmek için komütatör 6. konuma getirilir. İkinci komütatörde ise kademeler 10'ar 10'ar yükselir. 30 Ω elde etmek için bu komütatörü 3. kademeye getirmek gerekir. Bu sisteme göre Ω'luk direnç elde etmek için komütatörler şu kademelere getirilir: 5. komütatör: 3x komütatör: 3x komütatör: 2x komütatör: 5x10 1. komütatör: 7x1 6. Entegre tipi dirençler: Çok karmaşık devrelerde bir çok direnç bir gövde içinde toplanarak montaj kolaylığı sağlayan direnç modülleri kullanılır. Bu tip dirençlerin bağlantısını doğru yapabilmek için üretici firmaların kataloglarına bakmak gerekir. 7. SMD tip (yüzeye monte edilmiş eleman, surface mounted device) dirençler: SMT (surface mount technology, yüzey montaj teknolojisi) yöntemiyle üretilmiş küçük boyutlu (a) direnç elemanı bağlantı ucu seramik taban (a) (b) Resim 6.9: Çeşitli entegre tipi dirençler cam kaplama ikinci elektrot iç elektrot direnç maddesi Şekil 6.10: SMD (chip) dirençler (b) 471 (c)

32 elemanlardır. Bu elemanların güç (1/8 W) ve akım değerleri çok küçük olduğundan düşük akım çeken devrelerde (osilatör, tuner, kumanda devreleri) kullanılmaya uygundurlar. 1 MΩ 10 kω 100 Ω R (Ω) ışık şiddeti lux (lüks) LDR Ω Şekil 6.11: LDR sembolleri Şekil 6.12: LDR'lerin direncinin ışığın şiddetine göre değişim eğrisi Resim 6.11: LDR Şekil 6.13: LDR'nin sağlamlık testinin yapılışı 8. LDR (ışığa duyarlı direnç, light dependent resistance): Işıkta az direnç, karanlıkta yüksek direnç gösteren devre elemanlarına LDR denir. Başka bir deyişle aydınlıkta LDR'lerin üzerinden geçen akım artar, karanlıkta ise azalır. LDR lerin karanlıktaki dirençleri yaklaşık 1 MΩ, aydınlıktaki dirençleri ise 100 Ω-5 kω düzeyindedir. Şekil 6.12'de LDR'lerin direncinin ışığa göre değişimine ilişkin eğri verilmiştir. LDR nin sağlamlık testi: Ohmmetre kullanılarak şekil 6.13'te verilen bağlantı ile yapılan ölçümde LDR, aydınlıkta az direnç, karanlıkta yüksek direnç göstermelidir. R (Ω) NTC PTC T ( C) Resim 6.12: Uygulamada kullanılan çeşitli PTC ve NTC'ler Şekil 6.14: PTC ve NTC sembolleri Şekil 6.15: PTC ve NTC'lerin direnç değerlerinin sıcaklığa göre değişim eğrileri 9. Isıya duyarlı dirençler (termistör): Ortam sıcaklığına bağlı olarak direnç değerleri değişen elemanlara termistör adı verilir. Uygulamada kullanılan termistörler çeşitli direnç değerlerinde üretilmektedir. Örneğin 10 Ω, 100 Ω, 500 Ω, 1000 Ω, 3000 Ω, 5 kω 10 kω, 20 kω gibi. I. PTC (positive temperature confient): Sıcaklık arttıkça direnç değerleri artan ve üzerinden geçirdikleri akımı azaltan elemanlara PTC denir. PTC'nin sağlamlık testinin yapılışı: Ohmmetreyle yapılan ölçümde soğukta düşük direnç, ısıtıldığında ise yüksek direnç değeri okunmalıdır. II. NTC (negative temperature confient): Yapı olarak PTC'ye benzer. Isındıkça direnci azalır ve üzerinden geçirebildiği akım artar. NTC'nin sağlamlık testi: Ohmmetreyle yapılan ölçümde soğukta yüksek direnç, ısıtıldığında ise düşük direnç değeri okunmalıdır. 34

33 10. VDR (gerilime duyarlı direnç, varistör, voltage dependent resistor): Gerilim yükselince direnci hızla azalarak geçirdiği akım artan elemanlardır. Başka bir deyişle, gerilim düşükken VDR'nin direnci çok yüksektir. Gerilim değeri yükseldiğinde ise direnci hızla azalır. Özellikle îmal edildikleri gerilim değerinin üzerinde bir gerilimle karşı karşıya kaldıklarında dirençleri hızla küçülerek üzerlerinden geçirdikleri akımı artırırlar. İşte bu özellikleri sayesinde bağlandıkları devreyi aşırı gerilimden korurlar. VDR'ler yüksek sıcaklıkta sıkıştırılmış silisyum karpit tozlarından yapılır. Gövdeleri genellikle disk biçimlidir. Bobin, röle, trafo, transistör, tristör, anahtar vb. gibi elemanları anî gerilim artışlarının getirdiği zararlı etkilere karşı korumak için, adı geçen elemanlara paralel bağlanarak kullanılır. 11. Dirençlerin omaj (W) değerinin belirtilmesi: Uygulamada kullanılan yüzlerce değişik modeldeki dirençlerin omaj değeri çeşitli biçimlerde belirtilmektedir. Bunlardan rakam ve renk bantlarıyla yapılan kodlama çok yaygındır. Dirençlerde omaj değerini belirtme yöntemleri I. Dirençlerin değerinin yazılı olarak belirtilmesi: Dirençlerin omaj değeri bazı modellerin üzerinde rakam olarak yazılıdır. Bu yöntemde, 1000 Ω'dan küçük değerli dirençlerde R harfi, ondalıklı sayılardaki virgül gibi kullanılır. 1 kω'dan 999 kω'a kadar olan dirençlerde k harfi kullanılır. 1 MΩ'dan 999 MΩ'a kadar olan dirençlerde M harfi kullanılır. Yani, R: Ohm, K: Kiloohm, M: Megaohm anlamına gelir. Örnekler R10 = 0,10 Ω R33 = 0,33 Ω R47 = 0,47 Ω 1R33 = 1,33 Ω 100R = 100 Ω k91 = 0,91 kω 1k = 1 kω 2k7 = 2,7 kω 10M = 10 MΩ Değeri rakam ve harflerle belirtilen dirençlerin tolerans değerleri ise şu harflerle belirtilir: B: ± % 0,1 C: ± % 0,25 D: ± % 0,5 F: ± % 1 G: ± % 2 J: ± % 5 K: ± % 10 M: ± % 20 N: ± % 30 II. Dirençlerin değerinin renk bantlarıyla belirtilmesi: Karbon ve metal filmden yapılmış dirençlerin çoğunda renk halkalarıyla yapılmış kodlama kullanılır. Bu yöntemde direnç devreye nasıl takılırsa takılsın kodlama renk halkalarıyla yapıldığından değer kolayca belirlenebilir. Kodlamada 3, 4, 5 ve 6 renk halkası kullanılır. Hassas dirençlerde kararlılık faktörünün belirtilmesi renk bantlarıyla yapıldığından bunlarda 6. renk bandı da bulunur. Bu bölümde, az karşılaşıldığı için 6 renk bantlı kodlama üzerinde durulmayacaktır. 12. Dirençlerde renk kodlaması çeşitleri I. Üç renk halkalı (bantlı) kodlama: Eski tip sabit dirençlerde kullanılan kodlamadır. Uygulamada nadiren karşılaşılır. Renk bantlarının anlamları: 1. bant: Sayı, 2. bant: Sayı, 3. bant: Çarpan (eklenecek sıfır sayısı). Direnç üzerinde dördüncü renk bandı olmadığından (renksiz), tolerans ± % 20 olarak kabul edilir. Not: Renk bantları direncin gövdesinin hangi kenarına yakınsa o taraf birinci banttır. 35 v Şekil 6.16: VDR sembolleri 220 Ω ±%10 Resim 6.13: Çeşitli VDR'ler Resim 6.14: Dirençlerin omaj (Ω) değerinin yazıyla belirtilmesi Şekil 6.17: Üç renk halkalı kodlama

34 Dirençlerde renk kodlaması çizelgesi Renk Sayı Tolerans Çarpan Siyah Kahve Kırmızı Turuncu Sarı Yeşil Mavi Mor Gri ±% 1 ±% ±% 0.5 ±% 0.25 ±% 0.1 ±% (10 0 ) (10 1 ) (10 2 ) (10 3 ) (10 4 ) (10 5 ) (10 6 ) (10 7 ) (10 8 ) Beyaz 9 - (10 9 ) Altın Gümüş - - ±% 5 ±% 10 0,1 0,01 (10-1 ) (10-2 ) Renksiz - ±% Renk kodlarını kolayca öğrenebilmek için kullanılan anahtar cümle: "S o K a K T a S a Y a M a M G i B i" dir. Burada büyük harflerin herbiri bir rengi ifade etmektedir. Şöyle ki; S: Siyah. K: Kahverengi, K: Kırmızı, T: Turuncu, S: Sarı, Y: Yeşil, M: Mavi, M: Mor, G: Gri, B: Beyaz. Dirençlerde kullanılan renk bantlarının İngilizce karşılıkları: 0: Black, 1: Brown, 2: Red, 3: Orange, 4: Yellow, 5: Green, 6: Blue, 7: Violet, 8: Gray, 9: White, Silver: Gümüş, Gold: Altın Çizelge 6.1 Örnek: Yeşil, mavi, siyah, renksiz : 56 Ω ± % 20 Direncin toleranssız (hatasız) değeri : 56 Ω Direncin hata payı : 56.0,20 = 11,2 + toleranslı direnç değeri : 56+11,2 = 67,2 Ω - toleranslı direnç değeri : 56-11,2 = 44,8 Ω Örnek olarak verilen 56 Ω'luk direncin gerçek değeri toleransı ile birlikte düşünüldüğünde 44,8-67,2 Ω arasında bir değer olabilir. Örnek: Gri, kırmızı, kahverengi, renksiz : 820 Ω ± % 20 II. Dört renk halkalı (bantlı) kodlama: Renk bantlarının anlamları: 1. bant: Sayı, 2. bant: Sayı, 3. bant: Çarpan, 4. bant: Tolerans Örnek: Kahverengi, gri, altın, altın : 1,8 ± % 5 Örnek: Kahve, siyah, siyah, altın : 10 Ω ± % 5 Örnek: Kırmızı, mor, kahverengi, altın : 270 Ω ± % 5 Şekil 6.18: Dört renk halkalı kodlama III. Beş renk halkalı (bantlı) kodlama: Renk bantlarının anlamları: 1. bant: Sayı, 2. bant: Sayı, 3. bant: Sayı, 4. bant: Çarpan,5. bant: Tolerans Örnek: Kahverengi, kırmızı, yeşil, gümüş, kahverengi : 1,25 Ω ± % 1 Örnek: Kırmızı, yeşil, turuncu, gümüş, kahverengi : 2,53 Ω ± % 1 Örnek: Kırmızı, mor, yeşil, altın, gümüş : 27,5 Ω ± % Dirençlerde tolerans (hata oranı): İstenilen değerde direnç yapılması oldukça güçtür. O nedenle pratikte kullanılan dirençler, üzerlerinde belirtilen değerden biraz farklıdır. Yani 100 Ω 36 Şekil 6.19: Beş renk halkalı kodlama

35 olarak bilinen bir direncin değeri tam olarak 100 Ω olamamaktadır. İşte bu durum üretici firmalar tarafından direncin üzerinde belirtilir. Tolerans kavramı, direncin üretim hatasının yüzdesel olarak ifade edilmesi olarak tanımlanabilir. Dirençlerde hata oranı % 0,05-20 arasında değişmektedir. Pratikte yaygın olarak kullanılan direnç çeşitleri ise % 5-10 toleranslıdır. B. Kondansatörler (kapasitör, meksefe, sığa, capacity) Elektrik yüklerini kısa süreliğine depo etmeye yarayan elemanlara kondansatör denir. Kondansatörün sembolü C, birimi faraddır. kutupsuz kutuplu Şekil 6.20: Kutupsuz (polaritesiz) ve kutuplu (polariteli) kondansatör sembolleri yalıtkan (dielektrik) 1. Kondansatörlerin yapısı: İki iletken levha (plaka) arasına konulmuş bir yalıtkandan oluşur. Yalıtkana elektriği geçirmeyen anlamında dielektrik adı verilir. Günümüzde çeşitli yalıtkan (mika, Şekil 6.21: Kondansatörün yapısı seramik, kâğıt, polyester, styrofleks, elektrolitik, tantal, hava, yağ...) ve iletkenler kullanılarak değişik yapıda kondansatörler üretilmektedir. Elektrolitik ve tantal tip kondansatörlerde (+) ve (-) uçlar belirtilmiştir. Yani bunlar kutupludur. O nedenle bu elemanlar yalnızca DC ile çalışan devrelerde kullanılırlar. Kutupsuz (polaritesiz) tip kondansatörler ise DC ve AC ile çalışabilirler. Son yıllarda kutupsuz tip (bipolar) elektrolitik kondansatörler de üretilmeye başlanmıştır. yalıtkan iletken iletken oyuk elektron V C plakalar şarjsız kondansatör Şekil 6.36: Kondansatörlerin şarjı 2. Kondansatörlerin elektrik enerjisini depolama kapasitesi I. Plakaların yüzey alanına, II. Plakaların birbirine yakınlığına, III. Araya konan yalıtkanın cinsine göre değişir. İletken levha arasındaki dielektrik maddenin kalite durumuna göre, kondansatör herhangi bir devreye ya da alıcıya bağlı olmasa bile zamanla boşalır. Yani bu elemanlar pil gibi elektrik yüklerini uzun süre depolayamazlar. 3. Kondansatörlerin şarjı (dolması): Şarj, kondansatör plakalarının yük bakımından farklı duruma gelerek yüklenmesi ya da levhalar arasında potansiyel farkının meydana gelmesi demektir. Boş bir kondansatörde iki levha eşit miktarda elektrona sahiptir. Boş kondansatörün uçlarına bir pil bağlanırsa, pilin artı (+) ucunun bağlandığı levhadaki elektronlar pilin artı (+) ucuna doğru gitmeye başlarlar. (+ ile - yük birbirini çeker.) Bunun sonucunda elektronlarını kaybeden levha pozitif yüklü hâle geçer. Bu levhanın pozitif yüklenmesi, pilin eksi (-) ucunun bağlı olduğu levhaya gelen 37 A V B şarjlı kondansatör R

36 Şekil 6.15: Çeşitli sabit kondansatörler Resim 6.16: Çeşitli elektrolitik kondansatörler oksit kaplı alüminyum yaprak alüminyum yaprak kâğıt alüminyum levhalara bağlı ayaklar negatif elektrot pozitif elektrot (alüminyum) oksit tabakası Şekil 6.23: Elektrolitik kondansatörlerin yapısı elektronların sayısını artırır. Sonuç olarak, pilin artı (+) ucuna bağlanan levha pozitif yüklenirken, eksi (-) uca bağlanan levha negatif olarak yüklenir. İki levha arasındaki dielektrik malzeme yalıtkan olduğundan pil sürekli bir akım dolaşımını başlatamaz. Kondansatörde biriken yüklerin gerilimi pil gerilimine eşit olduğunda geçen akım sıfıra iner. Pil ile kondansatör birbirinden ayrıldıktan sonra depolanan enerji kısa süreliğine levhalarda kalır. Şekil 6.22'ye bakınız. Kondansatörler DC enerji kaynağına bağlandığında ilk anda şarj olur. DC akım kesildikten sonra ise belli bir süre şarjlı (dolu) kalır. Kondansatör AC enerji kaynağına bağlandığında ise alternans değiştikçe, eleman sürekli olarak dolup boşalır. Yani, pozitif alternans yükselirken kondansatör şarj olmaya başlar. Akım maksimum değerden sıfıra doğru inerken C boşalır. Alternans negatif yönde yükselirken C bu kez ters yönlü olarak dolmaya başlar. Akım negatif maksimum değerden sıfıra doğru inerken C yine boşalır. Sonuç olarak, kondansatör AC ile beslendiğinde devreye seri bağlı bir ampermetreyle gözlem yapılacak olursa kondansatörden bir akım geçişi olduğu görülür. 4. Kondansatör çeşitleri (kullanılan dielektriğin tipine göre sınıflandırma) a. Sabit kondansatörler: Kapasite değerleri değiştirilemeyen kondansatör çeşididir (resim 6.15). Sabit kondansatör çeşitleri şunlardır: Elektrolitik kondansatörler: Dielektrik (yalıtkan) olarak asit borik eriyiği gibi borakslı elektrolitler, iletken olarak alüminyum ya da tantalyumdan plakalar kullanılarak yapılmış kondansatör tipidir. Elektrolitik kondansatörler kutupsuz (polaritesiz) ya da kutuplu olarak üretilir. Kutuplu tiplerin DC ile çalışan devrelerdeki bağlantısı özen göstererek yapılmalıdır. Artı (+) ve eksi (-) uç belirlenmeden rastgele yapılan bağlantı, anotta bulunan oksit tabakasının metal yüzeyi kısa devre edip yüksek ısı oluşturmasına ve elemanın patlamasına neden olmaktadır. Kâğıtlı kondansatörler: Yalıtkanlık kalitesini artırmak için parafin maddesi emdirilmiş 0,01 mm kalınlığındaki kâğıdın iki yüzüne 0,008 mm kalınlığındaki kalay ya da alüminyum plakalar yapıştırılarak üretilmiş elemanlardır. Şekil 6.24'e bakınız. Kuru kâğıtlı, yağlı kâğıtlı, metalize kâğıtlı vb. gibi modelleri bulunan kâğıtlı kondansatörler uygulamada yaygın olarak karşımıza çıkmamaktadır. 38

37 Metal - kâğıtlı kondansatörler: Şekil 6.25'te görüldüğü gibi dielektrik (yalıtkan) olarak kâğıt kullanılmış ve bu madde üzerine basınç yoluyla ince alüminyum ya da çinko tabakası kaplanmıştır. Böylelikle daha küçük boyutlu ama kâğıtlıya oranla yüksek kapasiteli kondansatör yapılabilmiştir. Metal - kâğıtlı kondansatörler kendi kendilerini onarabilme özelliğine sahiptir. Şöyle ki; yüzeyin bir bölümünde kırılma olduğunda ark oluşur ve bu kısımda ince bir metal yüzey basıncı oluşarak metalsiz bir yüzey oluşur. Bu da kısa devreyi önler. alüminyum kâğıt Şekil 6.24: Kâğıtlı kondansatör metal yapraklar yalıtkan Plastik kondansatörler: Şekil 6.26'da görüldüğü gibi yalıtkan madde olarak polipropilen, polyester, Şekil 6.25: Metal - kâğıtlı kondansatör polikarbonat kullanılır. Film plastik kondansatörlerin metal kısımları alüminyum levhadır. Bu kondansatörler de kendi kendilerini onarabilirler. Kapasite değerleri çok kararlıdır ve izolasyon (yalıtkanlık) dirençleri yüksektir. kâğıt metal plastik metal plastik gözenekli tutucu Şekil 6.26: Plastik kondansatör Şekil 6.27: Tantal kondansatör Tantal kondansatörler: Şekil 6.27'de verilen resimde görüldüğü gibi anot olarak görev yapan oksitlendirilmiş bir tantal yaprak katot ve sargıyı tutan gözenekli tutucudan oluşur. Seramik kondansatörler: Resim 6.17'de görüldüğü gibi dielektrik maddesi olarak seramik kullanılmıştır. İki iletken levha arasına seramik maddesi olarak baryum titanat ya da titanyum dioksit gibi maddeler konulur. Disk şeklinde olan seramik kondansatörler uygulamada, mercimek kondansatör olarak da adlandırılmaktadır. Seramik kondansatörlerin kapasite değerleri küçüktür. Toleransları ±% 20 dolayındadır. Kapasiteleri sıcaklık ve nemden etkilenir. Enerji kayıpları çok az olduğundan daha çok yüksek frekanslı devrelerde kullanılırlar. Mika (mikalı) kondansatörler: Şekil 6.28'de görüldüğü gibi dielektrik maddesi yalıtkanlık düzeyi çok yüksek olan mikadandır. Çok ince metal folyolar arasına ince mika konularak yapılan bu elemanların iletken seramik yalıtkan Resim 6.17: Seramik kondansatör plaka mika plaka mika plaka mika plaka Şekil 6.28: Mika kondansatör 39

38 kapasiteleri 1 pf - 0,1 µf, gerilimleri V, toleransları ±% 2 - ±% 20 arasında değişir. SMD (surface mounted device) kondansatörler: Küçük boyutlu baskı devrelerin üzerine monte edilmeye uygun kondansatör çeşididir. Gövde boyutları çok küçük olduğundan bakırlı plaket üzerine lehimlenmesi zordur. Daha çok, TV, video, kamera, cep telefonu, bilgisayar vb. gibi cihazlarda karşımıza çıkar (resim 6.17). Polyester kondansatörler: İletken olan iki levha arasına konulmuş polyesterden oluşmuştur. Kapasite değerleri 220 pf-0,33 µf arasında değişir. Şekil 6.47'de polyester kondansatör örneği verilmiştir (resim 6.18). (a) (b) (c) Resim 6.17: SMD kondansatörler Resim 6.18: Polyester kondansatörler Şekil 6.29: Ayarlı kondansatör sembolleri: a. Elle ayarlı b. İki ganklı elle ayarlı c. Trimer 5. Değişken kapasiteli (ayarlı) kondansatörler: Biri sabit, diğeri hareket edebilen iki plakaları vardır. Dielektrik, hava ya da plastik türü bir maddeden yapılır. Uygulamada bir, iki ya da üç ganklı (bölmeli) ayarlı kondansatörler kullanılmaktadır. İki ganklı kondansatör iki ayrı kondansatörün bir gövde içinde birleştirilmesiyle elde edilir. Şekil 6.29-b'ye bakınız. Değişken kapasiteli kondansatör çeşitleri I. Kapasite değeri elle değiştirilebilen (varyabl, mil ayarlı) kondansatörler: Mil döndürüldükçe levhalar birbirinin üzerine gelir. Bunun sonucunda karşı karşıya gelen levhaların boyutu büyür ve kapasite artmaya başlar. Levhalar arasına plastik konduğu gibi bazı eski modellerde ise dielektrik olarak hava vardır. Yani levhalar arasındaki aralığa giren hava dielektrik görevi yapmaktadır. Resim 6.19: Elle ayarlı kondansatör çeşitleri Şekil 6.30: Trimer kondansatörün yapısı ve trimer kondansatör örneği II. Kapasite değeri tornavida ile değiştirilebilen (trimer) kondansatörler: Trimer kondansatörlerde ayar vidasına bağlı, 360 dönebilen plakalarla yüzey alanı değiştirilerek kapasite azaltılıp çoğaltılabilir. Bu elemanların boyutları ve kapasite değerleri çok küçüktür. Trimer kondansatörler, radyo alıcı ve verici devrelerinde kullanılır. (Şekil 6.30'a bakınız.) 6. Kondansatör birimlerinin birbirine dönüştürülmesi: Farad çok büyük bir kapasite değeri olduğundan uygulamada faradın ast katları kullanılır. Bunlar, pikofarad (pf), nanofarad (nf), mikrofarad (µf), milifarad (mf) şeklindedir. Birimler 1000'er 1000'er büyür ve 1000'er 1000'er küçülür. Büyük birim küçük birime çevrilirken değer 1000 ile çarpılır. Küçük birim büyük birime çevrilirken ise değer 1000'e bölünür. Kondansatör birimlerinin birbirine dönüştürülmesinde izlenen kurallar aşağıda görüldüğü gibidir. 40

39 0, µf 0,00001 µf 0,0001 µf 0,001 µf 0,01 µf 0,1 µf 1 µf 10 µf 100 µf = = = = = = = = = 0,01 nf 0,01 nf 0,1 nf 1 nf 10 nf 100 nf 1000 nf nf nf = = = = = = = = = 1 pf 10 pf 100 pf 1000 pf pf pf pf pf pf 1 F 10 6 µf 10 9 nf pf 1 pf 10-3 nf 10-6 µf F Kondansatör birimlerinin birbirine dönüştürülmesine ilişkin örnekler 220 nf kaç µf'dır? : 0,22 µf 560 nf kaç pf'dır? : pf 33 µf kaç pf'dır? : pf 7. Kondansatörlerde gerilim (çalışma voltajı): Kondansatörlerin kapasitesinin yanında çalışma voltajları da çok önemlidir. Uygulamada kullanılan kondansatörler standart voltaj değerlerinde üretilir. 12 voltta çalışan bir elektronik devrede 3 voltluk kondansatör kullanmak doğru değildir. Özellikle elektrolitik tip kondansatörler aşırı gerilime maruz kaldıklarında ısınarak patlarlar. Kondansatörlerin standart voltaj değerleri: 3-6, V. AC çalışma gerilimi belli bir devreye bağlanacak kondansatörün çalışma voltajı: V C = V etkin.1,41 denklemiyle bulunur. 8. Kondansatörlerin kapasite değerinin rakam, harf ve renk bantlarıyla belirtilmesi: Kondansatörlerin kapasite değeri ve çalışma gerilimi arttıkça gövde boyutları da büyür. Büyük gövdeli kondansatörlerin üzerinde kapasite değeri ve çalışma voltajı sayıyla belirtilmiştir. a. Rakamlarla yapılan kodlama: Küçük gövdeli kondansatörlerin üzerinde yazı için fazla yer olmadığından bazı kısaltmalar kullanılır. Örneğin 0 yerine yalnızca (.) konur. Toleranslı rakamsal kodlamada harflerin tolerans karşılıkları: B: ± % 0,1 C: ± % 0,25 D: ± % 0,5 F: ± % 1 G: ± % 2 J: ± % 5 K: ± % 10 M: ± % 20 N: ± % 30 Toleranslı rakamsal kodlama örnekleri P15B kodu varsa C: 0,15 pf ± % 0,1 tolerans 100J kodu varsa C: 100 pf ± % 5 tolerans 123Jkodu varsa C: pf ± % 5 tolerans 104K kodu varsa C: pf± % 10 tolerans b. Renk bantlarıyla yapılan kodlama: Kondansatörlerin üzerindeki renk bantlarına bakılarak, kapasite, tolerans ve voltaj değerleri saptanabilmektedir. Ancak kondansatörlerin özelliklerini renk bantlarıyla belirtme dirençlerde olduğu gibi tam bir standardizasyonda olmadığı için karmaşa söz konusudur. Yani çok değişik şekillerde kodlanmış kondansatörler karşımıza çıkabilmektedir. Kondansatörlerin renk kodlamasında bulunan değer pf cinsindendir. Renklerin rakamsal karşılığı bulunurken gövdede bulunan renkler üstten aşağıya ya da soldan sağa doğru okunarak kapasite değeri bulunur. Üç renk bandıyla yapılan kodlama: 1. bant (A): Sayı, 2. bant (B): Sayı, 3. bant (C): Çarpan. Dört renk bandıyla yapılan kodlama: 1. bant (A): Sayı, 2. bant (B): Sayı, 3. bant (C): Çarpan, 4. bant (D): Tolerans. 41

40 Küçük gövdeli bir kondansatörde, p68 kodu varsa C: 0,68 pf 6p8 kodu varsa C: 6,8 pf 15 kodu varsa C: 15 pf 470 kodu varsa C: 47 pf 152 kodu varsa C: 1500 pf 103 kodu varsa C: pf 104 kodu varsa C: pf 1n kodu varsa C: 1 nf 1n2 kodu varsa C: 1,2 nf 33n kodu varsa C: 33 nf,039 kodu varsa C: 0,039 µf,05 kodu varsa C: 0,05 µf 0,5 kodu varsa C: 0,5 µf 0,1 kodu varsa C: 0,1 µf 0,022 kodu varsa C: 0,022 µf 0,068 kodu varsa C: 0,068 µf 0,1 kodu varsa C: 0,1 µf µ47 kodu varsa C: 0,47 µf 1µ0 kodu varsa C: 1 µf 1,5 nf 1100 pf 1,8 nf Resim 6.20: Kondansatörlerin rakam ve harflerle kodlanmasına ilişkin örnekler Renkler Sayı Çarpan Tolerans Çalışma gerilimi (V) Sıcaklık katsayısı Siyah Kahve Kırmızı Turuncu Sarı Yeşil Mavi Mor Gri % 20 % 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 8 10 V 100 V 200 V 300 V 400 V 500 V 630 V 700 V 800 V / C / C / C / C / C / C / C / C - Beyaz % V Kırmızı/mor Altın % 5 - Gümüş % 10 - Örnek 1: Mavi, gri, sarı, kahverengi: pf ± % 1 (Bu değer 680 nf ya da 0,68 µf olarak da yazılabilir.) Örnek 2: Sarı, mor, turuncu, kırmızı: pf ±% 2 = 47 nf ±% 2 Beş renk bantıyla yapılan kodlama: 1. bant (A): Sayı, 2. bant (B): Sayı, 3. bant (C): Çarpan, 4. bant (D): Tolerans, 5. bant (E): Çalışma gerilimi Örnek 1: Kahve, siyah, sarı, siyah, kırmızı: pf = 100 nf = 0,1 µf ± % 20/200 V Örnek 2: Turuncu, beyaz, kahve, altın, kahve: 390 pf ± % 5/100 V Örnek 3: Sarı, mor, turuncu, kırmızı, kahve: pf ± % 2/100 V 9. Kondansatör bağlantıları I. Seri bağlama: Seri bağlantıda toplam kapasite azalır, çalışma gerilimi yükselir. Şöyle ki; / C Çizelge 6.2: Kondansatörlerde renk kodlamasında renklerin rakamsal karşılıkları - -

41 Şekil 6.31: Kondansatörlerin renk bantlarıyla kodlanmasında renk bantlarının gövde üzerindeki görünüşleri µf ve 16 voltluk iki kondansatör seri bağlandığında toplam kapasite 5 µf olurken, çalışma gerilimi 32 V olur. Seri bağlantıda toplam kapasiteyi hesaplamada kullanılan denklem: 1/C T = 1/C 1 + 1/C /C n Örnek: C 1 = 10 µf, C 2 = 10 µf C T =? Çözüm: 1/C T = 1/C 1 + 1/C 2 = 5 µf Şekil 6.32: Kondansatörlerin seri bağlanması II. Paralel bağlama: Paralel bağlantıda toplam kapasite artar, çalışma gerilimi ise aynı kalır. Toplam kapasiteyi hesaplamada kullanılan denklem: C T = C 1 +C C n Örnek: C 1 = 22 µf C 2 = 47 µf C T =? Çözüm: C T = C 1 + C 2 = 69 µf III. Karışık bağlama: Hesaplama yapılırken paralel bağlı olan kısımlar seri hâle indirgenir. Daha sonra seri devrenin toplam kapasitesi bulunur. Örnek: Şekil 6.34'te verilen devrede C 1 = 20 µf, C 2 = 10 µf, C 3 = 10 µf'dır. Toplam kapasiteyi (C T ) bulunuz. Çözüm: İlk önce paralel bağlı C 2 ve C 3 kondansatörleri seri hâle indirgenir. C T1 = C 2 + C 3 = 20 µf 1/C T = 1/C 1 + 1/C 2 = 1/20 +1/20 = 2/20 = 10 µf Şekil 6.33: Kondansatörlerin paralel bağlanması Şekil 6.34: Kondansatörlerin karışık bağlanması 10. Kondansatörlerin sağlamlık testinin yapılışı I. Küçük kapasiteli kondansatörlerin (1 pf-1 µf) sağlamlık testi: Kondansatör boşaltıldıktan sonra yapılan ölçümde ohmmetre ibresi çok az kıpırdarsa ya da hiç oynamazsa ölçülen kondansatör sağlamdır. (Ölçümlerde ohmmetre komütatörü x1 k, x10 k ya da x100 k konumunda olmalıdır.) II. Büyük kapasiteli kondansatörlerin ( µf) sağlamlık testi: Ölçme komütatörü x10 Ω, x100 Ω kademesine alınır. Ohmmetre ibresi önce küçük bir direnç değeri gösterir sonra yavaş yavaş büyük değere doğru yükselirse kondansatör sağlamdır. Büyük kapasiteli kondansatörleri pratik olarak şu şekilde de test edebiliriz: Kondansatör önce DC ya da AC akım ile şarj edilir. Sonra uçları birbirine değdirilir. Kıvılcım (ark) görülüyorsa kondansatör sağlamdır. Ancak bu yöntem kondansatör açısından sakıncalıdır. Çünkü, kondansatörün hızlıca doldurulması ve boşaltılması plakaların tahrip olmasına yol açabilir. En sağlıklı test kapasitemetreyle yapılır. Ölçüm 43

42 ma AC V V C kapasitemetre C C C Şekil 6.35: Ampermetre ve voltmetre kullanarak kondansatör kapasitesinin belirlenmesi Şekil 6.36: Kapasitemetre kullanarak kondansatör kapasitesinin belirlenmesi yapılmadan önce kondansatörün ayakları kısa devre edilerek üzerindeki elektrik yükü iyice boşaltılır. Bu yapılmazsa ölçüm tam doğru olmaz. 11. Kondansatörlerin kapasite değerinin ölçülmesi: Ohmmetre ile kondansatörün sağlam olup olmadığı anlaşılabilir. Ancak kapasite belirlenemez. Kondansatör kapasitesini belirlemede kullanılan yöntemler şunlardır: I. Ampermetre ve voltmetre yardımıyla kapasite ölçme: Şekil 6.35'da verilen bağlantı şeması kurulduktan sonra devreye AC uygulanır. X C = V/I [Ω] denklemiyle kondansatörün kapasitif direnci bulunur. Daha sonra C = 1/2.π.f.X C [farad] denklemi kullanılarak kondansatörün kapasitesi farad cinsinden bulunur. Farad büyük bir değer olduğundan çıkan sonuç 10 6 (1 milyon) ile çarpılarak birim mikrofarada çevrilir. Ya da sonucun mikrofarad cinsinden çıkması isteniyorsa, C = /2.π.f.X C [µf] denklemi kullanılır. Not: Ampermetre ve voltmetre kullanılarak kapasite belirleme yöntemi sadece kutupsuz (polaritesiz) kondansatörlerde uygulanabilir. Kutupları belli olan kondansatörlere AC uygulanırsa eleman ısınarak patlar. II. Kapasitemetre (LCRmetre) yardımıyla kapasite ölçme: Analog ya da dijital yapılı bir kapasitemetreyle kondansatörlerin değeri çok kolayca belirlenebilir. (Kondansatörün kapasite değeri ölçülürken doğru sonucu bulmak için elemanın uçları birbirine değdirilerek tamamen boşalması sağlanır. Bu yapılmazsa kapasitemetre tam doğru değeri gösteremez.) C. Bobinler (indüktör, self, coil): İletken tellerin yan yana ya da üst üste sarılmasıyla elde edilen devre elemanlarına bobin denir. Bobinlerin sembolü L, birimi henry (H)'dir. Bobinler DC ile beslenen bir devrede çalışırken akıma sadece omik direnç gösterirler. Yani, bobinin yapıldığı metalin akıma karşı gösterdiği zorluk söz konusudur. AC ile beslenen bir devrede ise, bobinin akıma gösterdiği direnç artar. Artışın sebebi bobin etrafında oluşan değişken manyetik alanın akıma karşı ilave bir karşı koyma (direnç) etkisi oluşturmasıdır. AC sinyalin frekansı yükseldikçe oluşan manyetik alanın değişim hızı da artacağından bobinin akıma 44 Resim 6.21: Çeşitli bobinler

43 gösterdiği direnç de yükselir. Bu nedenle bobinler, dirençleri frekansla birlikte yükselen eleman olarak nitelendirilebilir. Bobinlerin sarıldığı kısma karkas, mandren ya da makara, iletkenin karkas üzerinde bir tur yapmasına ise sipir, tur ya da sarım adı verilir. Bobinlerde çoğunlukla dış yüzeyi izoleli (vernikli) bakır tel kullanılır. Bobinlerle ilgili temel kavramlar I. İndüktans (endüktans): Bir bobinin kendi kendini etkileme derecesine indüktans denir. Başka bir deyişle, bobinden geçen 1 amperlik AC akımın 1 saniyedeki değişimi, 1 voltluk zıt emk oluşturuyorsa bu bobinin indüktansı 1 henrydir. Henry birimi, Joseph Henry ( ) adlı bilginin soyadından alınmıştır. Henry çok büyük bir birimdir. Uygulamada henrynin ast katları (milihenry, mikrohenry) daha çok karşımıza çıkar. Bobinlerin birimlerinin birbirine dönüşümünün basitce gösterilişi şöyledir: 1 H = 10 3 mh = 10 6 µh 1 µh = 10-3 mh = 10-6 H Bobinlerin AC sinyallere gösterdiği reaktans, X L = ω.l = 2.π.f.L [Ω] denklemiyle bulunur. (π = 3,14, f = Frekans, ω = Omega) II. Reaktif devre elemanı olarak bobinler: Bobinler de kondansatörler gibi elektrik enerjisini harcamayan reaktif devre elemanıdır. Bu elemanlar elektrik enerjisini çok kısa süre manyetik alan olarak depo ederler. Kondansatörler devreye bağlıyken gerilimi geri bırakırken, bobinler, gerilimi ileri kaydırırlar. Bobin ve kondansatör elektrik akımına gösterdikleri tepki bakımından birbirinin tamamen zıttı özellik taşır. Bobin ve kondansatörlerin akım ile gerilim arasında faz farkı yaratması uygulamada çeşitli şekillerde fayda ya da zarara neden olur. III. Bobinlerde zıt elektromotor kuvvet (zıt EMK): Bir bobine AC özellikli sinyal uygulandığı zaman, değişken akım bobinin etrafında değişken manyetik alanların oluşmasını sağlar. İşte bobin çevresinde oluşan manyetik alan, bobin üzerinde iki etkide bulunur: Bobinlerin oluşturduğu manyetik alanın birinci etkisi: Uygulanan alternatif akım sıfır değerinden maksimum değere doğru yükselirken, bobinin manyetik alanı kendisini oluşturan kuvvete karşı koyarak akımın artışını azaltmaya çalışır. akım Bobinlerin oluşturduğu manyetik alanın ikinci etkisi: Uygulanan alternatif akım maksimum değerinden sıfır değerine doğru azalırken, bobinin manyetik alanı kendi üzerinde gerilim indükleyerek (oluşturarak) geçen akımın S azalmasını yavaşlatmaya çalışır. Şekil 6.37: Bobinlerde İşte bobinin oluşturduğu manyetik alanın kendi üzerinde oluşan manyetik alan oluşturduğu bu gerilime zıt EMK denir. Zıt EMK nedeniyle, bobinler akımın geçişini geciktirirler. Yani AC özellikli akımların 90 geri kalmasına neden olurlar. IV. Bobinlerin indüktans değerinin değişmesine yol açan etkenler: Uygulamada kullanılan bir bobinin indüktansı çeşitli faktörlere göre azalmakta ya da artmaktadır. Bunlar: a) Sarım sayısı, b) Nüvenin cinsi, c) Sarımlar arası aralık, ç) Tel kesiti, d) Bobinin biçimi, e) Sargı katı sayısı, f) Bobinin çapı, g) Sargı tipi, ğ) Uygulanan AC gerilimin frekansıdır. V φ manyetik alan N 45

44 a) sarım sayısı b) nüve olarak kullanılan maddenin türü c) sarımlar arası aralık ç) tel kesiti d) bobinin biçimi e) sargı katı sayısı f) bobinin çapı g) sargı tipi Şekil 6.38: Bobinlerde indüktansın değişmesine yol açan etkenler V. Bobinlerin DC ve AC akımlara karşı davranışı: Bir bobine DC akım uygulandığında geçen akım, bobin etrafında sabit (donuk, değişmeyen) bir manyetik alan oluşturur. Bu alana yaklaştırılan demir, nikel, kobalt gibi cisimler bobin tarafından çekilir. Bobin içine nüve konmaz ise çekim gücü az olur. Nüve olarak demir, çelik, nikel gibi metaller yerleştirilirse bobinin mıknatısiyeti artar. Bobine DC uygulanınca indüktif bir etki görülmez. Devreden geçen akıma yalnızca bobinin omik (R) direnci karşı koyar. Ancak, bobine değişken gerilim (AC) uygulandığında, sarım etrafında oluşan değişken manyetik alan, akımın dolaşımına engel olucu nitelikte ikinci bir etki doğurur. Tamamen bobinin indüktansına bağlı olarak değişen karşı koyma şiddeti indüktif reaktans (X L ) olarak adlandırılır. Bobinin AC akıma karşı gösterdiği iki zorluğun bileşkesine empedans adı verilir. Empedans değeri, [Ω] ile bulunur. Örnek: İndüktansı 20 milihenry (0,02 H), omik direnci 6 Ω olan bobinin empedansını bulunuz. (Frekans 50 Hz'dir.) Çözüm: X L = 2.π.f.L = 2.3, ,02 = 6,28 Ω Z Şekil 6.39: Bobinlerin AC sinyallere karşı gösterdiği omik ve indüktif direncin elektriksel eşdeğeri 1. Bobin çeşitleri: Bobinler kullanım yerlerine göre çeşitli tiplerde üretilirler. Bu bölümde yaygın olan türler hakkında temel bilgiler verilecektir. Sabit indüktanslı bobin çeşitleri I. Hava nüveli bobinler: Az sipirli olup yüksek frekanslı (FM radyo alıcısı, telsiz, TV, anten yükselteci vb.) devrelerde kullanılırlar. Devreye bağlı olan bu tip bir bobinin pozisyonunun el sürerek dahî değiştirilmesi sakıncalıdır. Çünkü, bobinin indüktans değeri değişerek devrenin çalışmasını olumsuz etkiler. Bu nedenle bazı cihazlarda kullanılan hava nüveli bobinlerin üst kısmı, mekanik zorlanmalardan 46 Şekil 6.40: a) Hava nüveli bobin sembolleri b) Hava nüveli bobin örnekleri (a) (b) Şekil 6.41: a) Ferrit nüveli bobin sembolleri b) Ferrit nüveli bobin örnekleri

45 etkilenmemesi için silikon benzeri yapıştırıcı maddelerle kaplanır. II. Ferrit (ferit) nüveli bobinler: Bu tip nüveli bobinler radyo frekans ve yüksek frekanslı devrelerde kullanılır. Ferrit nüve, demir, nikel, kobalt, alüminyum, bakır ve bazı katkı maddelerinin bir araya getirilmesiyle üretilmiştir. Ferrit nüveli radyofrekans bobinleri çoğunlukla petek şeklinde sarılır. Petek sargı, bobin sipirleri arasındaki kaçak kapasiteyi azaltır. Ferrit nüveler yüksek değerli bobinler üretilmesini sağlar. Bu nüvelerin bir başka yararı ise, az bir iletkenle istenilen değerde bobin yapılabilmesini sağlamasıdır. Ferrit nüveler indüktansı artırıcı etki yaparken, manyetik kuvvet çizgilerine karşı yüksek direnç gösteren pirinç ve (a) (b) (c) Şekil 6.42: a) Demir nüveli bobin sembolleri b) Çeşitli bobin nüveleri c) Demir nüveli bobin örnekleri Şekil 6.43: Sac nüveli bobin sembolü ve sac nüveli bobin örnekleri alüminyumdan yapılmış nüveler indüktansı düşürürler. İletken olan bu tip nüvelerin üzerinden manyetik alandan dolayı yüksek değerli kısa devre akımları (iç akımlar) dolaşır. Özellikle MHz düzeyindeki frekanslara sahip devrelerde bobin nüveleri kısa devre akımlarının az dolaşmasını sağlayacak malzemelerden yapılır. III. Demir nüveli bobinler: Bu tip bobinlere şok bobini de denir. Uygulamada filtreleme ve ses frekans devrelerinde kullanılırlar. Şekil 6.42'de demir nüveli bobin verilmiştir. IV. Sac nüveli bobinler: Transformatör, balast, AC ile çalışan motor, kontaktör vb. gibi yerlerde fuko akımlarının etkisini azaltmak için birer yüzleri yalıtılmış saclardan yapılmış nüveli bobinlerdir. Şekil 6.43'te sac nüveli bobin verilmiştir. Ayarlı bobinler: Elektronik devrelerde sabit değerli bobinlerin yanında indüktans değeri değiştirilebilen bobinler de yaygın olarak kullanılmaktadır. hareket edebilen nüve (a) bobin uçları Şekil 6.44: Çeşitli ayarlı bobinler (b) Ayarlı bobin çeşitleri I. Nüvesi hareketli bobinler: Şekil 6.45-a-b-c'de görüldüğü gibi bobinlerin içindeki nüve hareketlidir. Nüvenin hareket ettirilmesiyle birlikte bobinin manyetik alanı değiştiğinden indüktans değişmektedir. II. Sargı ayarlı bobinler (varyometre): Bobinin üzerine sürtünen tırnak şeklindeki bir uç aracılığıyla bobinin değeri ayarlanabilir. Şekil 6.45-ç'de sargı ayarlı bobin sembolü görülmektedir. III. Çok uçlu (kademeli) ayarlı bobinler: Bobinden alınan uçlar çok konumlu bir anahtara (komütatör) bağlanarak farklı indüktanslar elde edilebilir. Şekil 6.45-d'de kademeli ayarlı bobin sembolü görülmektedir. 47

46 a) Ferrit nüveli tornavida ayarlı (trimer) tip ayarlı bobin sembolü b) Ferrit nüveli elle ayarlı bobin sembolleri c) Demir nüveli elle ayarlı bobin sembolü Şekil 6.45: Ayarlı bobin sembolleri ç) Sargı ayarlı bobin sembolleri d) Kademeli ayarlı bobin sembolü Bobinlerin sağlamlık testi: Bu işlem, ohmmetre ya da indüktansmetre ile yapılabilir. Ohmmetreyle yapılan ölçümde bobinin yalnızca DC özellikli akımlara karşı gösterdiği omik direnç değeri ve kullanılan telin kopuk olup olmadığı ölçülmüş olur. İndüktansmetre ile yapılan ölçümde ise hem bobinin değeri, hem de sağlam olup olmadığı anlaşılır. V AC ma S V L 3. Bobinlerin indüktansının ölçülmesi I. Ampermetre ve voltmetre ile indüktans ölçme: Şekil 6.46'da verilen bağlantı yapılıp devreye AC gerilim uygulanır. Ampermetre ve voltmetrenin gösterdiği değerler saptandıktan sonra Z = V/I [Ω] denklemi kullanılarak empedans belirlenir. Daha sonra hassas bir ohmmetre ile bobinin omik direnci (R) ölçülür. Direnç belirlendikten sonra denkleminden X L Şekil 6.46: Ampermetre ve voltmetreyle bobin indüktansını belirleme devresi indüktansmetre kademeleri 100 nh 1 µh Resim 6.22: LCRmetreyle indüktans ölçme 200 mh 100 mh değeri çekilerek eşitliği yazılır. Denklem ile X L (indüktif reaktans) değeri bulunduktan sonra, X L = 2.π.f.L'den L çekilerek L = X L /2.π.f yazılıp indüktans (L) değeri bulunur. II. İndüktansmetre ile indüktansın ölçülmesi: İndüktansmetre ile yapılan ölçümde bobinlerin indüktans değeri henry cinsinden belirlenebilir. Uygulamada indüktans ölçmek için çoğunlukla dijital yapılı LCRmetreler kullanılır. Sorular 1. Direnç nedir? Tanımlayınız kω ± % 10 toleranslı direncin renklerini bulunuz. 3. Dirençlerin seri, paralel ve karışık bağlanmasında ortaya çıkan durumları açıklayınız ve denklemleri yazınız kω'luk bir dirence uygulanan gerilim 220 V olduğuna göre, elemandan geçen akımı amper cinsinden bulunuz. 5. Bobinler DC ve AC özellikli akımlara karşı nasıl davranırlar? Açıklayınız. 50 mh 10 mh 1 mh 100 µh 50 µh 10 µh 48

47 Bölüm 7: Osilaskop Resim 7.1: Çift ışınlı bir osilaskobun ön panelinin görünümü A. OsiIaskobun tanıtılması Elektriksel değerleri (gerilim, frekans, akım, faz farkı) ışıklı çizgiler şeklinde gösteren aygıta osilaskop denir. elektron merceği hızlandırıcı elektrot elektron demeti 1. Osilaskobun yapısı: Bu aygıt katot ışınlı tüp (ekran, CRT), dikey saptırma, yatay saptırma ve hızlandırma devresinden oluşmuştur. katot katot elektron merceği hızlandırıcı elektrot yatay saptırma levhaları dikey saptırma levhaları dikey saptırma levhaları nokta tüpün flüoresan yüzeyi 2. Osilaskobun çalışma ilkesi: Katot ışınlı tüpün arka bölümünde bulunan flaman ısıtıldığında elektron yaymaya başlar. Yayılan elektronlar, elektron merceği ve hızlandırıcı elektrottan yüksek gerilim yüksek gerilim 49 yatay saptırma levhaları elektron demeti Şekil 7.1: Osilaskobun yapısı nokta geçtikten sonra saptırma levhalarının arasından ekrana ulaşır. İç yüzeyi fosfor tabakasıyla kaplı olan ekranda elektron hüzmesi nokta (benek) şeklinde bir görüntü oluşturur. Osilaskobun giriş uçlarından uygulanan sinyalin şekline göre dikey ve yatay saptırma bobinlerinin gerilimleri elektron hüzmesini yönlendirir (saptırır). Elektron hüzmesinin giriş gerilimiyle saptırılması sonucu ekranda istenilen görüntü oluşur. Örneğin girişe sinüsoidal şekilli bir sinyal uygulanırsa ekranda da sinüsoidal biçimli görüntü belirir. 3. Osilaskobun önemi ve kullanım alanları: Elektriksel değerleri görünür hâle getiren

48 osilaskoplar, elektronik cihaz onarımcıları, devre tasarımcıları ve îmalatçılar tarafından yoğun olarak kullanılmaktadır. Örneğin karmaşık elektronik devrelere sahip, TV, video, kamera gibi aygıtların onarımı yapılırken osilaskop büyük kolaylık sağlar. Bu cihazları üreten firmaların sunduğu devre şemalarında belirli noktalarda olması gereken sinyalin şekli gösterilmiştir. Teknisyen, kontrollerini yaparken şemadaki sinyal ile ölçtüğü sinyali karşılaştırarak arızanın niteliğini belirler. a) Power (açıp kapama) anahtarı b) Intensity (parlaklık) potu c) Focus (odaklama) potu ç) X-position (yatay kaydırma) potu d) Y-position (dikey kaydırma) potu e) Test sinyali ölçme ucu f) AC, GND, DC seçme anahtarı g) Volts/div. komütatörü ğ) Time/div. komütatörü h) Birinci kanal giriş jakı ı) Scaleillum potu Resim 7.2: Osilaskobun kumanda düğmeleri B. Osilaskobun ön panelindeki komütatör, pot ve anahtarların işlevleri Power (on-off) anahtarı: Aygıtı çalıştırıp durdurmaya yarar. Intensity: Ekranda oluşan görüntünün (çizginin) parlaklığını (şiddetini) ayarlar. Focus: Ekranda oluşan ışıklı çizginin netliğini ayarlar. X-position: Işıklı çizginin sağa sola kaydırılmasını sağlar. Y-position: Işıklı çizginin yukarı aşağı kaydırılmasını sağlar. AC: Alternatif akım sinyallerini ölçer. DC: Doğru akım sinyallerini ölçer. AC-GND-DC: Osilaskobun girişine uygulanan sinyalin cinsine göre üç kademeli komütatör ayarlanır. Volts/div.: Ekrandaki ışının dikey düzlemde bir kare mesafe için kaç voltu belirteceğini ayarlamamızı sağlar. Örneğin sinüsoidal sinyal dikeyde 2 karelik bir alanı kaplasın. Volts/div komütatörü de 2 V kademesinde bulunsun. Buna göre ekranda oluşan sinyalin tepeden tepeye gerilim değeri 4 V olacaktır. Time/div.: Ekrandaki ışının yatay düzlemde bir kare mesafe için kaç saniyeyi belirteceğini ayarlamamızı sağlar. Örneğin sinüsoidal sinyal yatayda 4 karelik bir alanı kaplasın. Time/div komütatörü de 2 milisaniye kademesinde bulunsun. Buna göre ekranda oluşan sinyalin periyot değeri 8 milisaniye olacaktır. 8 milisaniye, 0,008 saniye olduğuna göre ekrandaki sinyalin frekansı f = 1/T = 1/0,008 = 125 Hz'dir. CH1 ve CH2: Osilaskobun giriş uçlarıdır. Scaleillum (illum): Ekranın aydınlatılmasını sağlayan lambanın ışık şiddetini ayarlayan pottur. Test sinyali noktası (cal.): Ön panelde cal.5 V ibaresinin bulunduğu yerdir. Çoğunlukla 1 khz çıkışlı ve 0,5 volt gerilimli olur. Bu nokta kullanılarak osilaskobun doğru ölçüm yapmasını sağlamak için gerekli ayarlama işlemi yapılabilir. 50

49 Trace rotation: Ekrandaki ışığı yatay eksene paralel hâle getirir. Variable, pull x mag: Volts/div'in hassasiyetini 5 kat büyütür. Bu düğme basılı ve 5 mv konumundayken, öne doğru çekildiğinde iki çizgi aralığı 1 mv olur. Add: Kanal 1 ve kanal 2 sinyallerinin matematiksel olarak toplanmasını sağlar. (Eğer position düğmesi öne doğru çekilirse bu kez iki kanalın farkı görülür.) Dual: CH1 ve CH2 düğmeleri basılı konumdaysa ekranda iki sinyalde izlenebilir. Auto: Trigger (tetikleme) sinyali uygulanmadığında ya da sinyal frekansı 50 Hz'nin altında olduğunda cihaz otomatik olarak tarama yapar. Position pull x 10 mag: Ekranda taranan görüntünün yatay posizyonunu ayarlar. Yani bu düğme öne çekildiğinde ekranda taranan dalganın uzunluğu 10 kat genişler. Level: Ekrandaki ışıklı sinyalin durdurulmasını sağlar. Uncall: Seçilen kısmın ayarı aşıldığında îkaz eder. Ext. input: Dışardan tetikleme sinyalinin uygulanmasını sağlayan konnektördür. Ext-trig.: Osilaskobun kendi tetiklemesini keser ve dışardan tetiklemeye hazırlar. Norm: Sınırlamasız frekans tetiklemesi yapar. X-Y: Ekrandaki şekli dikey bir çizgi hâline getirir. LF: Ses frekansında tetiklemeyi sağlar. Line: Şebeke frekanslı (50-60 Hz) gerilimlerde tetiklemeyi sağlar. Trace rotation: Yatay ışık çizgisinin tam yatay hâle getirilmesinde kullanılır. HF: Yüksek frekansta tetiklemeyi sağlamak için kullanılır. Trigger selector: Tetikleme seçici Time-base: Yatayda tarama hızını ayarlar. Bu komütatörün üzerinde bulunan pot yataydaki tarama hızının hassas ayarının yapılmasında kullanılır. Invert I: Birinci düşey kanala uygulanmış sinyalin fazını 180 ters çevirir. Dual: Çift ışınlı osilaskoplarda iki kanal girişini aynı anda gösterir. Slope +/-: Işıklı sinyalin (+) ve (-) kısımlarını seçmek için kullanılır. Fuse: Osilaskobu koruyan sigorta Filter: Dalga şeklinin görüntüsünü düzeltir. Input: Giriş C. Test sinyalinin gerilim ile frekansının ölçülmesi ve kalibrasyon Osilaskop ile doğru ölçüm yapabilmek için aygıtın tüm ayarlarının doğru yapılmış olması gerekir. Osilaskop kullanılacağı zaman şu hazırlıklar yapılmalıdır: 1. Cihazın beslemesi topraklı prizden yapılmalıdır. 2. Toz ve nemin olmadığı bir ortamda kullanılmalı ve muhafaza edilmelidir. 3. Kullanılacak osilaskobun tüm özellikleri bilinmelidir. 4. AC-GND-DC komütatörü uygulanan sinyale göre ayarlanmalıdır. 5. Ekranda yatay çizgi yoksa, parlaklık düğmesi en yüksek değere getirilmelidir. 6. Volt/div. komütatörü en yüksek voltaj kademesine alınarak ölçüme başlanmalıdır. 7. Senkronizasyon anahtarı dâhili (int.) konumuna getirilmelidir. 8. Işını düşey ve yatay kaydırmada kullanılan potlar orta değere getirilmelidir. 9. Focus (odaklama) potuyla çizgi netleştirilmelidir. 10. Osilaskop uzun süre kullanılmamışsa prob cal noktasına bağlanarak hassasiyet ayarı (calibration, kalibrasyon) yapılmalıdır. Cal. (calibration) işleminin yapılışı: Time/div. komütatörü.2 ms (0,2 milisaniye), volt/div. komütatörü ise.1 V (0,1 volt), prob x1 konumuna alındıktan sonra cal. noktasından yapılan ölçümde ekranda oluşan görüntünün yatayda ve dikeyde 5 karelik bir yer kaplaması gerekir. 1. Osilaskop ile frekans ve gerilimin ölçülmesi: Osilaskop ekranında oluşan sinyalin frekans değerini bulmak için bir alternansın yatay düzlemde kapladığı alan (kare sayısı) belirlenir. Bulunan 51

50 değer sinyalin periyodudur. Saniye cinsinden olan periyot bulunduktan sonra f = 1/T denklemi kullanılarak girişe verilen sinyalin frekansı belirlenir. Şöyle ki; Periyot (T) = (Time/div) x Sinyalin bir saykılının yatay düzlemde kapladığı kare sayısı [saniye] Frekans (f) = 1/periyot = 1/T [Hz] Bu açıklamalardan yararlanarak cal. noktasından girişe uygulanan test sinyalinin frekansını belirleyelim. Time/div.: 0,2 milisaniye Periyot (T) = 0,2x5 = 1 ms = 0,001 saniye f = 1/0,001 = 1000 Hz = 1 khz Şekil 7.2: Osilaskobun kalibrasyonunda ekranda oluşan görüntü Test sinyalinin gerilim değeri: Volts/div.: 0,1 V V = (volts/div.) x Sinyalin dikey eksende kapladığı kare sayısı = 0,1x5 = 0,5 V. 2. Kalibrasyon: Ölçme işlemlerinde kullanılacak osilaskobun kalibrasyon işlemi yapılırken cal. noktasından yapılan ölçüm 1 khz ve 0,5 V değerini göstermezse diğer ölçümlerin tümü hatalı olacaktır. O nedenle kalibrasyonda işleminde hatalı ölçüm görülürse volts/div. ve time/div. komütatörlerinin üst kısmında bulunan potansiyometreler çevrilerek ekranda 1 khz ve 0,5 V değerinde bir görüntünün oluşması sağlanır. Ç. Osilaskop ile DC ve AC gerilimin ölçülmesi 1. DC gerilim ölçme: AC-GND-DC anahtarı DC konumuna alınır. Ölçümde kullanılan probun zayıflatma özelliği varsa bu işlemi yapan anahtar x1 konumuna getirilir. Volts/div. komütatörünün değeri değiştirilerek DC sinyalin ekranda görünmesi sağlanır. Sinyalin dikey eksende X noktasından yukarıya doğru kapladığı kare sayısı belirlenir. Kare sayısı volts/div. komütatörünün gösterdiği değer ile çarpılıp sonuç bulunur. Resim 7.3: Kalibrasyon potansiyometreleri ışıklı sinyal çizgisi Şekil 7.3: DC gerilim ölçme 2 kare 1 cm Örnek: DC sinyalin dikey eksende bulunduğu nokta X ekseninden 2 kare yukarıdadır. Volts/div. komütatörü ise x2 V konumundadır. Girişe uygulanan DC gerilimin değerini bulunuz. Çözüm: V = (volts/div) x kare sayısı = 2x2 = 4 V Not: Eğer osilaskobun probunun zayıflatma komütatörü x10 konumunda duruyorsa bulunan değer 10 ile çarpılır. Yani bu durumda giriş gerilimi 40 V olur. 2. AC gerilim ölçmek: AC-GND-DC anahtarı AC konumuna alınır. Ölçümde kullanılan probun zayıflatma özelliği varsa bu işlemi yapan anahtar x1 konumuna getirilir. Volts/div. komütatörünün değeri değiştirilerek AC sinyalin ekranda görünmesi sağlanır. Sinyalin dikey eksende kapladığı kare sayısı belirlenir. Kare sayısı volts/div. komütatörünün gösterdiği değer ile çarpılıp 2'ye bölünerek gerilimin 52 4 kare Şekil 7.4: AC gerilim ölçme

51 maksimum (tepe) değeri bulunur. Örnek: AC sinyal dikey eksende 4 karelik bir alan kaplamıştır. Volts/div. komütatörü ise x5 volt konumundadır. Girişe uygulanan AC gerilimin maksimum, etkin ve ortalama değerini bulunuz. Çözüm Maksimum değer (V maks ) = [(volt/div) x kare sayısı] / 2 = 5x4/2 = 20/2 = 10 V Etkin değer (V et ) = V maks.0,707 = 10.0,707 = 7,07 V Ortalama değer (V ort ) = V maks.0,636 = 10.0,636 = 6,36 V Not 1: Eğer osilaskobun probunun zayıflatma komütatörü x10 konumunda duruyorsa bulunan değerler 10 ile çarpılır. Not 2: Elektrikle ilgili hesaplamalarda alternatif akımın maksimum, etkin, ortalama, anî olmak üzere dört değeri kullanılır. Bu değerlerin bulunuşuyla ilgili olarak Elektroteknik II (AC devre Şekil 7.5: Giriş sinyalini zayıflatma özelliği olan prob analizi) kitabına bakılabilir. Uygulamada en çok etkin değer kullanılır. Örneğin konutlardaki prizlerde yapılan ölçümde bulunan 220 voltluk gerilim değeri eve gelen enerjinin etkin değeridir. 220 V'luk gerilimin maksimum değeri ise V maks = 220 / 0,707 = 310,2 V'tur. 53

52 Bölüm 11: Çeşitli laboratuvar aletleri A. Laboratuvar tipi DC güç kaynakları Elektrik ve elektronikle ilgili temel bilgileri öğrenmek için yapılan deneylerde akım ve gerilim ayarlı güç kaynakları kullanılır. Uygulamada yaygın olarak kullanılan laboratuvar tipi güç kaynakları 0-30 volt / 0-3 amper çıkışlıdır. DC güç kaynağının üzerinde marka ve modele göre çeşitli düğmeler ve anahtarlar yer alır. Bunların bazılarının işlevleri şunlardır: 1. Power: Açma ve kapama işlemi yapar. 2. Voltage: Güç kaynağının çıkışından alınabilecek gerilimin değerini ayarlama potansiyometresidir. 3. Voltage (fine): Çok hassas gerilim ayarlamalarını yapabilmeyi sağlar. 4. Current: DC güç kaynağının çıkışından alınabilecek akımın maksimum seviyesini ayarlamayı sağlayan potansiyometredir. 5. Current (fine): DC güç kaynağının çıkışından alınabilecek akımın maksimum Resim 1: Akım ve gerilim ayarlı, seviyesini hassas olarak ayarlamayı sağlayan potansiyometredir. Örneğin güç kaynağına laboratuvar tipi güç kaynağı bağlanacak devrenin 100 ma'den fazla akım çekmesi istenmiyorsa Curren düğmesi sıfıra getirildikten sonra curren fine düğmesiyle 100 ma'lik akım ayarı yapılır. Devre 100 ma den çok akım çektiği taktirde güç kaynağının ön panelindeki aşırı akım ikaz (uyarı) ledi yanar. 6. Fuse: DC güç kaynağını koruyan cam sigorta. Bu sigorta attığı zaman aynı değerde bir sigorta buşonuyla değiştirilmelidir. B. Analog yapılı AVOmetreler Elektrik ve elektronikle ilgili ölçme işlemlerinde çok yaygın olarak kullanılan AVOmetrelerin bazı özellikleri şunlardır: 1. İbre: Ölçülen değeri gösteren ince çubuktur. 2. Sıfır ayar potu (düğmesi): AVOmetre ohm kademesinde çalışırken zaman içinde pilin gerilimi düşer. Gerilimin düşmesi direnç ölçümlerinin hatalı olmasına neden olur. O nedenle direnç ölçümüne başlamadan önce ibrenin sıfırlama (kalibrasyon) işlemi yapılır. Ölçü aleti ohm kademesine (x1, x10, x100, x1k, x10k) alındıktan sonra artı ve eksi prop birbirine değdirilip ibrenin tam sıfır ohm değerini gösterip göstermediği ibre gözlemlenir. İbre tam olarak sıfır değerini göstermiyorsa aygıtın gövdesi üzerinde bulunan adjustment (ayar) potu sağa sola çevrilerek sıfırı göstermesi sağlanır. 3. Konum seçme komütatörü: AVOmetreyle hangi değer ölçülecekse komütatör o kademeye getirilir. Ölçülecek akım, gerilim ya da direnç değerinin ne olduğu bilinmiyorsa komütatör en büyük kademeye getirilerek ölçüme başlanır. 4. Skala (gösterge): Ölçüm sonuçlarının belirlenmesi için düzenlenmiş paneldir. AVOmetrelerde çoklu gösterge sistemi kullanılır. Hangi büyüklüğün nereden okunacağı skalanın sol ya da sağ tarafında belirtilir. 5. İbre ayar vidası: İbreli ölçü aletlerinde ölçüm işlemi bittikten sonra ibrenin geri gelmesini sağlayan helezonik yay zaman içinde esnekliğini kaybederek ölçüm sonuçlarının yanlış olmasına neden olur. İşte bu tür sorunları gidermek için ibrenin hareketini sağlayan düzeneğin üst kısmına ayar vidası konulmuştur. Ölçüme başlamadan önce ibre tam başlangıç (sıfır) noktasında değilse ayar vidası hafifçe sağa sola çevrilerek tam olarak sıfır değerinin üzerinde durması sağlanır. Resim 2: Analog yapılı 6. Gerilim kademesinde duyarlık: Analog tip AVOmetrelerin skala göstergesinin AVOmetre örneği alt kısmında Ω/V değeri belirtilir. Bu değer volt başına düşen direnç değerini açıklar. Ölçü aletinin Ω/V değerinin yüksek olması tercih edilir. Orta kalite bir analog AVOmetrede Ω/V değeri DC için 20 kω/v, AC için 9 kω/v şeklindedir. C. Dijital yapılı AVOmetreler (multimetreler) Uygulamada çeşitli firmaların ürettiği farklı işlevlere sahip onlarca modelde dijital AVOmetre kullanılmaktadır. Akım, gerilim, direnç gibi büyüklüklerin yanında kapasite, transistör kazancı, frekans, sıcaklık, P-N eklemi polarma gerilim gibi büyüklükleri de ölçebilen aletlere multimetre de denilmektedir. Multimetrelerde bulunan bazı özellikler şunlardır: 1. P-N ekleminin polarma geriliminin ölçülmesi: Multimetrenin kademe komütatörü diyot sembolünün bulunduğu kısıma getirildiği zaman alet diyot, transistör, led gibi yarı iletken devre elemanlarının sağlamlık testini yapabilir. Silisyumdan yapılmış bir diyodun P-N birleşim yüzeyi mv luk bir polarma geriliminden sonra elektron ve oyukların geçişine izin verir. Diyot kademesinde yapılan ölçümlerinde silisyumdan yapılmış doğrultmaç diyodu (örneğin 1N4001) bir yönde yaklaşık 600 mv, diğer yönde 0 volt gösteriyorsa elemanın sağlam olduğu anlaşılır. 2. Mem (memory, hafıza) düğmesi: Ölçülen değerin hafızaya alınması için kullanılan düğmedir. Bu düğmeye basıldığı zaman o an için ölçülen değer display'de görüntülenir. Düğmeye ikinci kez basılana değin aynı değer ekranda kalır. Ç. Sinyal jeneratörleri (function generator) Yükselteç devrelerinin çalışıp çalışmadığını belirlemek için gereken sinüsoidal, üçgen ya da kare şeklindeki sinyalleri istenilen frekansta ve gerilim (genlik) değerinde üretebilen aygıtlara sinyal jeneratörü denir. Sinyal jeneratörlerinin kontrol düğmelerinin özellikleri şunlardır: 93 komütatör Resim 3: Dijital yapılı AVOmetre örneği

53 1. Power: Aygıtın çalıştırılıp durdurulmasını sağlayan anahtardır. 2. On: Aygıtın çalışmakta olduğunu gösteren leddir. 3. Frekans aralığı tuşları: Aygıtın ürettiği sinyallerin frekanslarını belirleyen anahtarlardır. Bu tuşlardan birine basılarak bir frekans kademesi seçilir. Seçilen kademeyle frekans kadranının gösterdiği değer (10 Hz Hz - 1 khz - 10 khz khz) çarpılarak çıkış uçlarındaki sinyalin gerçek frekans değeri belirlenir. 4. Fonksiyon tuşları: Üretilecek sinyalin sinüsoidal, üçgen ya da kare dalga olmasını sağlayan anahtarlardır. 5. Frekans kadranı: İstenilen Resim 4: Sinyal jeneratörünün ön panelinin görünümü frekansa en yakın frekans kademe tuşuna basıldıktan sonra gerekli olan ara değerler bu kadran sayesinde elde edilir. 6. Duty (cal): Çıkış sinyalinin pozitif alternansıyla negatif alternansının birbirine oranını ayarlar.50/50 her iki alternansın birbirine eşit olduğu konumdur. 7. Inv tuşu: Sinyal jeneratörünün ürettiği sinyalin alternanslarının yönünü ters çevirmeye yarar. Bu tuşa basıldığında pozitif alternans negatife, negatif alternans ise pozitife dönüşür. 8. Offset: Bu potansiyometre yardımıyla fonksiyonlar DC'de çalışır. Vac+Vdc < 10 V olmalıdır. Aksi hâlde dalga formu kırpılmalara maruz kalır. 9. Amplitude: Aygıtın ürettiği sinyalin genlik (voltaj) değerini artırıp azaltabilmeyi sağlayan pottur. 10. ATT potu: 20 db'lik sinyal çıkışı kazancı bu butona basılarak 40 db yapılabilir. 11. Output (çıkış): Aygıtın ürettiği sinyalin alındığı bağlantı noktasıdır. Bu uçların çıkış empedans değeri 50 Ω dur. 12. Input VCF: Haricî (dış) frekans kontrolü için sinyal girişinin yapılabileceği bağlantı noktasıdır. 13. Output pulse: TTL (transistör-transistör lojik) serisi (54xx ya da 74xx) entegreli devreler için sinyal çıkışının alınabileceği bağlantı noktasıdır. D. Turmetreler (takometreler) Döner makinelerin devir sayısı ölçmede kullanılan aygıtlara turmetre (takometre) denir. 1. Devir sayısı ölçme yöntemleri a. Makine miline değerek devir sayısı ölçen turmetreler: Yaygın olarak kullanılan devir ölçme aygıtıdır. Analog ya da dijital yapılı olarak üretilir. Aletin uç kısmında bulunan parça plastikten yapılmış olup devir sayısı ölçülecek makinenin miline değdirilir. Resim 5-a'da dokunmalı tip, dijital yapılı turmetre örneği görülmektedir. b. Optik yöntemle devir sayısı ölçme: Dönen mile yapıştırılan beyaz bir şeridi kullanarak ölçüm yapan alettir. Aletten gönderilen ışınlar mil döndükçe beyaz şeritten geri yansır. Bu yansıma elektronik devre tarafından algılanır. Frekansı gerilime çeviren devre sayesinde devir sayısı ölçülmüş olur. Resim 5-b'de optik tip, dijital yapılı turmetre örneği görülmektedir. c. Makinelerin devirlerinden doğan titreşim yardımıyla devir sayısı ölçme: Makinenin gövdesinde oluşan titreşimi algılayarak devir sayısı ölçen alettir. Günümüzde az kullanılmaktadır. ç. Motor gerilimi ya da frekansı yardımıyla devir sayısı ölçme: Makinenin dönen miline bağlı olan küçük bir alternatörün (takojeneratör) ürettiği AC sinyalin gerilim ve frekans değerini kullanarak devir ölçümü yapan alettir. 2. Çalışma ilkesine göre turmetre çeşitleri a. Numaratör ve saatli turmetreler: Numaratör ve saat düzeneğinden oluşur. Devir ölçme işlemi 1 dakikalık süre dolana değin yapılır. Uygulamada çok az kullanılmaktadır. (a) (b) Resim 5: a. Dokunmalı tip, b. Optik tip dijital yapılı turmetre örnekleri Şekil 1: Üç fazlı dört telli wattmetre bağlantı şeması b. Üniversal (kademeli) turmetreler: Dişli sistemler kullanılarak yapılmış turmetredir. Üzerinde bulunan kademe anahtarı sayesinde istenilen devir sayısı hemen ölçülebilir. c. Santrafüj (merkezkaç) tipi turmetreler: Alet makinenin miline değdirildiğinde içinde bulunan ağırlıklar merkezkaç kuvvetinin etkisiyle dışa doğru açılır ve ibre düzeneğini harekete geçirir. ç. Sıvılı turmetreler: Aletin uç kısmı dönen makinenin miline değdirildiğinde iç kısımda bulunan sıvı pompası dönmeye başlar. Pompanın devir sayısına bağlı olarak silindir içinde itilen sıvı devir sayısını gösterir. d. Elektriksel turmetreler: Deviri ölçülecek makinenin miline bağlı bir alternatörün ürettiği gerilim devir sayısına bağlı olarak değişir. Alternatörün ucuna bağlı olan voltmetrenin skalası devir cinsinden düzenlenirse devir sayısı belirleme işlemi yapılabilir. E. Üç fazlı dört telli wattmetreler Üç fazlı alıcıların (motor, trafo, kaynak makinesi vb.) şebekeden çektiği aktif gücü ölçmede kullanılan alettir. Bunların iç yapısında üç adet kalın kesitli az sarımlı akım bobini, üç adet de ince kesitli çok sarımlı gerilim bobini vardır. Şekil 1'de üç fazlı dört telli 94

54 ind. cap. ince çelik levhalar elektromıknatıs Resim 6: VArmetre wattmerenin bağlantı şeması verilmiştir. Resim 7: Kosinüsfimetre Şekil 2: Dilli frekansmetrenin yapısı F. VArmetreler İndüktif ya da kapasitif özellikli alıcıların şebekeden çektiği reaktif (kör) gücü ölçmek için kullanılan aygıttır. Resim 6'da varmetre örnekleri görülmektedir. G. Kosinüsfimetre Alıcının akım ile gerilim arasında oluşturduğu faz farkını ölçmede kullanılan aletlere kosinüsfimetre denir. Motor, trafo, balast, bobin, kondansatör gibi alıcılar akım ile gerilim arasında faz farkı oluşmasına neden olurlar. Faz farkının çok olması enerji maliyetlerini artırır. Yani, elektrik dağıtım kurumu indüktif alıcıların çok olduğu işyerlerinden hem aktif enerji hem de reaktif enerji tüketim bedeli talep eder. Uygulamada analog ya da dijital yapılı kosinüsfimetreler kullanılmaktadır. Resim 7'de kosinüsfimetre örneğine yer verilmiştir. Ğ. Frekansmetre AC sinyallerin saniyedeki yön değiştirme sayısına frekans denir. Frekans ölçmek için kullanılan aletlere ise frekansmetre adı verilir. Uygulamada analog (dilli, mekanik titreşimli) ve dijital yapılı frekansmetreler kullanılmaktadır. Dilli frekansmetreler elektromıknatıs ve farklı kalınlıktaki çelik levhalardan oluşur (şekil 2). Levhalar farklı kalınlıkta olduğundan titreşime başlama frekansları da farklı olmaktadır. Her dilim arasındaki titreşim farkı 1/2 Hz'dir. Mekanik rezonans ilkesine göre çalışan dilli frekansmetrelerin bobin uçları frekansı ölçülecek şebekeye bağlandığında oluşan manyetik alanın etkisiyle levhalar titreşmeye başlar. Bu sırada en büyük hareketi titreşim frekansı AC'nin frekansına en yakın olan levha yapar. Bu levhanın gösterdiği değer ölçülmek istenen frekanstır. Eğer iki elvha da aynı oranda titreşirse ortalama (örneğin 49,5 Hz gibi) bir değer kabul edilir. Dijital yapılı frekansmetreler hassas ölçüm yapabilir. Günümüzde daha çok bu tipler kullanılmaktadır. Şekil 3: Frekansmetrenin bağlantı şeması Şekil 4: Üç fazlı dört telli aktif enerji sayacının bağlantı şeması H. Üç fazlı dört telli aktif enerji sayaçları Üç fazlı alıcıların bulunduğu tesislerde kullanılan sayaç çeşididir. Anlog (mekanik) yapılı üç fazlı aktif enerji sayaçlarının içinde üç adet akım bobini, üç adet de gerilim bobini bulunmaktadır. Dijital yapılı üç fazlı aktif enerji sayaçlarının içinde ise elektronik devre elemanları ve sıvı kristalli display (gösterge) bulunmaktadır. Şekil 4'te üç fazlı dört telli aktif enerji sayacının bağlantı şeması verilmiştir. I. Üç fazlı dört telli reaktif enerji sayaçları Üç fazlı alıcıların bulunduğu tesislerde kullanılan sayaç çeşididir. Bu sayaçlar indüktif özellikli bobin, balast, trafo, motor gibi alıcıların şebekeden çektiği reaktif (kör) enerji ölçerler. Üç fazlı dört telli reaktif enerji sayaçlarının bağlantısı şekil 3'teki gibidir. Resim 5: Pensampermetre İ. Pensampermetreler Motorların çektiği akımı normal (klasik) ampermetreyle kısa sürede ölçmek mümkün değildir. Çünkü ampermetrenin ölçme yapabilmesi için akım yolunun açılıp aletin araya bağlanması gerekir. Pensampermetre kullanılarak motorların çektiği akım, devre kabloları sökülmeden ölçülebilir. Pensampermetreyle AC akım ölçülürken iletken pensampermetrenin ağzının içine alınır. Akım taşıyan iletken tek sarımlı primer sargı görevi yaparak basit bir transformatör oluşturur. Hattan geçen akımın miktarına bağlı olarak aletin içindeki sargıda gerilim indüklenir ve aygıt hattan geçen akımı gösterir. DC akım taşıyan bir iletkenden geçen akımı ölçmek için kullanılan pensampermetrelerin içinde hall alan sondalı gerilim üretme devresi vardır. Bu sistemde DC akım taşıyan iletkenin etrafında oluşan manyetik alanın hall alan sondası üzerinde bir gerilim oluşturur. Küçük değerli bu gerilim dijital elektronik devre tarafından değerlendirilerek display'de akım değerinin belirmesi sağlanır. Günümüzde üretilen pensampermetreler tamamen dijital yapılıdır. Bazı gelişmiş yapılı pensampermetrelerle AC ve DC akımları ölçmenin yanında gerilim, direnç de ölçülebilmektedir. 95

55

56 KENWOOD MARKA OSİLASKOBUN ÖZELLİKLERİ VE KULLANIMI (MODEL: CS4025) 1. KATOT IŞINLI TÜP (CATHODE RAY TUBE, CRT) Görüntünün oluştuğu kısımdır. Enine (yatay) ve boyuna (dikey) olmak üzere l cm'lik aralıklarla ölçülendirilmiştir. Ölçmelerde okuma hatası vermeyecek şekilde ölçülendirilen ekranın aynı zamanda yükselme zamanını ölçmek için % skalası da vardır. 2. AÇMA/KAPAMA ANAHTARI (POWER SWITCH ON/OFF) Osilaskobu çalıştırmak için gerekli güç anahtarıdır. 3. PİLOT LAMBA (PLOT LAMB) Açma/kapama anahtarına basılıp osilaskoba güç uygulandığında yanar. 4. CAL TERMİNALİ (CAL TERMINAL) Osilaskopla doğru ölçme yapabilmek için kullanılan kalibrasyon terminalidir. Bu terminalle aynı zamanda ölçme problarının ayarı da yapılır. Bu terminalden kalibrasyon amacıyla l khz frekanslı, l V p-p (l V p-p ) değere sahip bir sinyal alınır. 5. PARLAKLIK KONTROLÜ (INTENSITY/ PULL SCALA CONTROL) Osilaskop ekranının parlaklığını ayarlamada kullanılır. İki fonksiyona sahiptir. Düğme kullanıcı tarafından yukarı çekildiğinde ekran harici (dış) bir ışık kaynağıyla aydınlatılır. 6. ODAKLAMA KONTROLÜ (FOCUS CONTROL) Ekrandaki görüntünün odaklanmasını sağlar. 7. ASTIGMAT KONTROL (ASTIG CONTROL) Ekranda mümkün olan en iyi görüntünün elde edilmesi için odaklamayla birlikte bu ayarın da bir tornavida kullanılarak yapılması gerekir. Ayarlama işlemi yalnızca osilaskobun ilk kullanımında yapılır. Her zaman yapılmaz. 8. YATAY EĞİM AYARI (TRACE ROTA CONTROL) Yatay izin (ışının) eğiminin ayarlanmasında kullanılır. İzin eğimi çeşitli etkenlerden (yerin manyetik alanı gibi) dolayı değişebilir. Bu yüzden ekranın yatay ekseniyle izin (ışının) tam paralel olmasının sağlanması için tornavidayla ayarlanır. 9. GND TERMİNALİ (GND TERMINAL) Osilaskop diğer bir takım cihazlarla birlikte kullanıldığında ortak topraklanmanın ayarlanması için kullanılan bir giriş terminaldir. 10. POZİSYON KONTROL (POSITION CONTROL) Ekranda kanal-1 (CH-l)'de görülen dalga şeklinin dikey konumunun ayarı için kullanılır. X-Y modunda ise Y ekseni için eksen pozisyonunun ayarlanmasında Şekil 1: Osilaskobun ön panelinin görünümü 1

57 kullanılır. 11. VOLT/KARE AYARI (VOLT/DIV CONTROL) Kanal-1'deki dikey eksen zayıflatıcısıyla dikey eksenin duyarlılığının ayarlanmasında kullanılır. l, 2 ve 5 lik adımlarla ayarlanabilir. Komitatör üzerindeki küçük bir potansiyometreyle yatay duyarlılığın kalibrasyonu yapılır. Potun konumu doğru bir ölçme için en sağda olmalıdır. X-Y modunda ise Y ekseni için bir zayıflatıcı kontrolü olarak görev yapar. 12. VARIABLE KONTROL (VARIABLE CONTROL) Yatay eksen duyarlılığının ince ayarı için kullanılır. Volt/Div sahası içinde sürekli değiştirilebilir bir ayarı mümkün kılar. Bu düğme en sağa (cal konumuna) alındığında zayıflatıcı kalibre edilmiş olur. X-Y modunda, Y ekseni için ince ayar kontrolü olarak görev yapar. 13. AC-GND-DC ANAHTARI (AC-GND-DC SWITCH) Kanal-1 (CH-1) girişme uygulanan sinyalin seçimi için kullanılır. Üç adet ayrı konuma sahiptir. AC: Bu konumda; Giriş sinyali kapasitif kuplajlı olacağından DC bileşenler artacaktır. 1/1 prob ya da koaksiyel kablo kullanıldığında, -3dB zayıflatma noktası l0 Hz ya da daha faz aşağısı olacaktır. 10/1 prob kullanıldığında bu nokta l Hz ya da daha aşağısı olacaktır. GND: Bu konumda, dikey yükselteç girişi topraklanır ve toprak potansiyeli kontrol edilebilir. Girişin toprağa göre direnci 1 MΩ olduğundan girişi sinyali topraklanmaz. Bu modda osilaskop içindeki ilgili bir devre GND-AC anahtarlama geçişlerinde oluşacak anî değişimleri önler. DC: Bu konumda giriş sinyali direkt olarak girişe uygulanır. Bu konumda, hem AC hem de DC sinyaller birlikte izlenebilir. Bu kontrol; X-Y modunda, Y ekseni girişi olarak görev yapar. 14. GİRİŞ JAKI (INPUT JACK) Kanal-1 (CH-1), ya da yatay eksen girişidir. X-Y modunda ise Y ekseni girişi olarak kullanılır. 15. BALANS KONTROL (BAL. CONTROL) Kanal-1 (CH-1), balans kontrolü için kullanılır. Osilaskobun üretimi sırasında ayarlanmasına rağmen oda sıcaklığında çeşitli bozulmalar oluşabilir. Bu durumda, bir tornavida kullanılarak bu ayar yapılmalıdır. Ayar sonucun da VOLT/DIV kontrolü yapılırken izin yukarı ya da aşağıya kayması önlenir. 16. POZİSYON KONTROL (POSITION CONTROL) Kanal-2 (CH-2)'deki sinyalin dikey (aşağı-yukarı) kontrolü için kullanılır. Not: Bu kontrol X-Y modunda kullanılırsa iz yatay yönde bir miktar hareket edebilir. Bu normal bir durumdur ve herhangi bir ayara gerek yoktur. 17. VOLT/KARE KONTROL (VOLT/DIV CONTROL) Kanal-2 (CH-2)'nin düşey zayıflatıcısıdır. Kanall'deki VOLT/DIV ile işlevleri benzerlik gösterir. X-Y modunda ise X ekseni zayıflatıcısı olarak görev yapar. 18. DEĞİŞKEN KONTROL (VARIABLE CONTROL) Kanal-2' nin düşey duyarlılığının ince ayarı için kullanılır. Kanal-l'deki varyabıl kontrol ile aynı görevi yapar. X-Y modunda ise X ekseni zayıflatıcısı olarak görev yapar. 19. AC-GND-DC ANAHTARI (AC-GND-DC SWITCH) Kanal-2 (CH-2) girişme uygulanan sinyalin seçimi için kulanılır. Kanal- l'deki gibi çalışır. X-Y modunda ise X ekseni zayıflatıcısı olarak görev yapar. 20. GİRİŞ JAKI (INPUT JACK) Kanal-2 (CH-2) ya da dikey eksen girişidir. X-Y modunda ise X ekseni girişi olarak kullanılır. 21. DENGE KONTROL (BAL. CONTROL) Kanal-2 (CH-2)'nin DC dengesinin ayarı için kullanılır. Kanal-1'in denge kontrolüyle aynı özellikleri gösterir. 22. DÜŞEY MOD SEÇME ANAHTARI (VER- TICAL MODE SELECTOR SWITCH) Dikey eksen çalışma modunun seçimi için kullanılır. Aşağıda belirtilen konumlara sahiptir. Her konum ayrıntılı olarak açıklanmıştır. CH-1: Ekranda kanal-1 (CH-1) giriş sinyali gözlenir. ALT: Kanal-1 ve kanal-2 giriş sinyalleri arasında taramaya uygun olarak anahtarlama yapar ve bunları ekranda gösterir. CHOP: Taramaya bağlı kalmaksızın yaklaşık 250 khz'lik bir frekansta kanal-1 ve kanal-2 giriş sinyallerinin ekranda görünmesini sağlar. ADD: Kanal-1 ve kanal-2 giriş sinyallerinin toplamım gösterir. Kanal-2, INV e alındığmda kanal- 1 ve kanal-2 giriş sinyallerinin farkı ekranda görülür. 23. POLARİTE DEĞİŞTİRME ANAHTARI (INV. SWITCH) Bu anahtara basıldığında kanal-1 giriş sinyalinin polaritesini terslenir. 1

58 24. MOD SEÇME ANAHTARI (MOD SELECT SWITCH) Tetiklemeli modların seçiminde kullanılır. Aşağıda belirtilen konumlara sahiptir. AUTO: Tarama işlemi otomatik olarak bir tetikleme sinyaliyle yapılır. Bu tetikleme sinyali yoksa bile ekranda görüntü olur. NORM: Tarama bir tetikleme sinyaliyle yapılır. Uygun tetikleme sinyali yoksa ekranda görüntü olmaz. X-Y: Düşey mod ayarları ihmal edilir. X ekseni olarak kanal-1, Y-ekseni olarak da kanal-2 kullanılır. 25. KUPLAJ SEÇME ANAHTARI (COUPLING SELECTOR SWITCH) Tetikleme kuplajı seçimi için kullanılır. AC: Tetikleme sinyali, tetikleme devresine kapasatif olarak akuple edilir. DC akım bileşenleri atılır. Normal sinyal ölçümleri için AC kuplaj kullanılır. TV-F: Birleşik video sinyalinin düşey senkronizasyon pals'leri seçilir ve tetikleme devresine kuplajlanır. TV-L: Birleşik video sinyaliyle yatay senkronizasyon palsleri seçilir ve tetikleme devresine kuplajlanır. 26. KAYNAK SEÇME ANAHTARI (SOURCE SELECTOR SWITCH) Tetikleme sinyal kaynağının seçimi için kullanılır. Aşağıda belirtilen konumlara sahiptir. VERT: Tetikleme sinyal kaynağı düşey mod için seçilir. Düşey mod (vertical) mod seçme anahtarı, kanal-1, ALT, CHOP ya da ADD konumunda olduğunda kanal-1 giriş sinyali, tetikleme sinyal kaynağı olarak kullanılır. CH-1: Kanal-1 giriş sinyali, tetikleme sinyal kaynağı olarak kullanılır. CH-2: Kanal-2 giriş sinyali, tetikleme sinyal kaynağı olarak kullanılır. LINE: Ticarî olarak kullanılan güç kaynaklarından alınan dalga formu tetikleme sinyal kaynağı olarak kullanılır. 27. SLOP ANAHTARI (SLOPE SWITCH) Tetikleyici tarama sinyalinin slop polaritesinin seçiminde kullanılır. Bu anahtara basılmadığında, Sinyal kaynağının yükselen kenarmda tetikleme işlemi yapılır. Basılıysa tetikleme işlemi sinyalin düşme anında yapılır. 28. TETİKLEME SEVİYE KONTROLÜ (TRIG- GER LEVEL CONTROL) Kanal-2 dikey eksen giriş jakıdır. X-Y modunda, X ekseni giriş jakı olarak kullanılır. 29. HARİCİ (DIŞ) TETİKLEME SİNYAL GİRİŞ JAKI (EXTRA TRIGGER INPUT JACK) Haricî (dış) tetikleme için sinyal girişi olarak kullanılır. Source (kaynak) anahtarı EXT konumuna ayarlandığında bu terminaldeki sinyal, tetikleme sinyali olarak kabul edilir. 30. YATAY POZİSYON KONTROLÜ (POSI- TION KONTROL) Ekrandaki sinyalin yatay pozisyonda (sağa-sola) kaydırılması için kullanılır. 31. SWEEP TIME/DIV KONTROL Tarama zamanının ayarı için kullanılır. Bu ayar 0,5 µs/div ile 0,05 s/div arasında 19 adımda yapılabilir. variable control düğmesi CAL konumuna ayarlandığında tarama değerleri kalibre edilmiş olur. 32. VARIABLE CONTROL Bu bir ince ayar kontrolüdür. Kontrol işlemi, sürekli tarama zaman ayarı SWEEP TIME/DIV sahası içerisinde yapılabilir. Tarama zamanı CAL pozisyonuna alınarak kompanze edilir (düzeltilir). 33. XMAG ANAHTARI Bu anahtar, görüntüyü ekranın merkezinden sağa ya da sola X10 katsayısı kadar büyütmek için kullanılır. OSİLASKOBUN ARKA KISMINDA BULU- NAN ELEMANLARIN İŞLEVLERİ 34. Z EKSENİ GİRİŞ JAKI (Z AXIS INPUT JACK) CRT'nin elektron ışın yoğunluğunun modülasyonu için giriş jakıdır. Pozitif bir gerilim bu yoğunluğu azaltır. TTL seviyesinde yoğunluk modülasyonu mümkündür. 35. CH-1 (KANAL-1) ÇIKIŞ JAKI Kanal-1 düşey çıkış terminalidir. Çıkış AC kuplajlı olarak alınır. Frekans ölçümleri yapılmak istendiğinde frekans sayıcı buraya bağlanabilir. Frekans ölçmek amacıyla bir sayıcı kullanıldığında gürültü karışımı nedeniyle doğru ölçümler elde edilmeyebilir. Bu durum oluştuğunda kanal-1'in VOLT/DIV anahtarını başka bir konuma alınız ya da VARIABLE CONTROL'ün konumunu değiştiriniz. 1

59 SİGORTA YUVASI, GERİLİM SEÇME ANAHTARI Osilaskobun besleme gerilimini ayarlamada kullanılır. 120V/60 Hz ve 220V/50Hz olmak üzere iki konumu vardır. Bu ayar değiştirilmemelidir. 37. BESLEME GERİLİMİ GİRİŞİ Osilaskobun besleme gerilimi için 220V/50Hz'lik giriştir. 38. GÜÇ KAYNAĞI ETİKETİ Bu etikette osilaskobun besleme gerilimi, akımı ve frekansıyla ilgili çeşitli bilgiler verilmiştir. ÖLÇME ÖNCESİ YAPILAN AYARLAR a. Osilaskobu doğru çalıştırmak için ölçme öncesinde bir takım ayarların yapılması gerekmektedir. Osilaskobun kontrol (ön) panelindeki ilgili kısımlar aşağıdaki gibi ayarlanmalıdır. MODE : AUTO COUPLING : AC SOURCE : VERT VERT MODE : CH-1 (INV OFF) SLOPE : + TRIGGER LEVEL : SAAT 12 GİBİ CH-1 (Y), CH-2 (X) VERTICAL POSITION : SAAT 12 GİBİ VARIABLE : CAL VOLTS/DIV : 5 V/DIV AC-GND-DC : GND HORIZONTAL POSITION : SAAT 12 GIBI VARIABLE : CAL SWEEP TIME/DIV : 2 ms/div X10MAG : OFF Şekil 2: Osilaskobun arka panelinin görünümü Gerilim seçme anahtarını kontrol ettikten sonra power (güç) anahtarına basınız. Pilot lambası yanar ve bir kaç saniye saniye içinde ekranda iz görünür. INTENSITY CONTROL anahtarını kullanarak ekrandaki izin parlaklığını ayarlayınız. b. FOCUS, ASTIG ve TRACE POTA kontrollerini yapınız. c. İz yukarı ve aşağıya doğru kayıyorsa BAL CON- TROL potunu kullanarak ayarlayınız. VERTICAL CONTROL modunu CH-2'ye alınız ve aynı ayarı CH- 2 için de yapınız. ç. Her bir kanalın giriş problarını takınız. AC- GND-DC seçme anahtarını DC'ye ve VERTICAL MOD kontrolünü de CH-2'ye alınız. CH-1 probunu CAL terminaline bağlayınız. CH-1'in VOLTS/DIV ayarını 20 V/DIV konumuna alınız. Pozisyon kontrol düğmelerini kullanarak dalga formunu tam olarak görünüz. Şekil 3'ü ve prob kullanım bilgilerinden yararlanarak probun kompanzasyon ayarını yapınız. VERTICAL MOD anahtarını CH-2'ye alarak aynı işlemleri bu kanal için de tekrarlayınız. Bu işlem sırasında her bir kanal için kullanılan problar ölçme süresince aynı kalmalıdır. Çünkü her iki kanal arasında oldukça küçük kapasite değişiklikleri vardır. Bu nedenle probların karıştırılması durumunda kompanzasyon ayarları değişmiş olur. d. VERTICAL MOD anahtarını CH-1'e alınız. Her bir kanaldaki AC-GND-DC anahtarını AC'ye VOLT/ DIV kontrolünü de 5 V/DIV konumuna ayarlayınız. Pozisyon kontrol düğmeleriniyse saat 12 yi gösterecek şekilde ayarlayınız. OSİLASKOBUN TEK KANALLI OLARAK KULLANILMASI Osilaskobun ilk kalibrasyon ayarlarını yaptıktan sonra CH-1 kanalına bir sinyal veriniz. VOLT/DIV

60 anahtarını giriş gerilimi değerlerine göre ayarlayarak sinyalin ekranda tam görünmesini sağlayınız. Gerekirse pozisyon kontrol düğmelerini kullanınız. Daha sonra SWEEP/TIME düğmesiyle sinyalin genişliğini kolay okuma yapacak şekilde ayarlayınız. Eğer ekrandaki görüntü sabit durmuyorsa, TRIGGER LEVEL düğmesini kullanarak görüntüyü sabitleyin. Gerekiyorsa girilen sinyalin türüne bağlı olarak iyi bir görüntü elde etmek için SLOPE düğmesini de kullanabilirsiniz. Eğer düşük frekanslı sinyalleri ölçmek istiyorsanız MODE kontrol anahtarını NORM konumuna alarak, TRIGGER LEVEL düğmesinden tetikleme seviyesini ekranda görüntüyü sabitleyene kadar ayarlayınız. Eğer ekranda video sinyallerini gözlemlemek istiyorsanız, COUPLING kontrol düğmesini TV-F ya da TV-L konumlarına ayarlayınız. OSİLASKOBUN İKİ KANALLI OLARAK KULLANILMASI Osilaskobun VERT MODE anahtarını CH-2'ye getirirseniz bu durumda CH-2 girişine girilen sinyalleri yukarıda anlatıldığı gibi ölçebilirsiniz. VERT MODE anahtarını ALT ya da CHOP konumuna getirirseniz CH-1 ve CH-2'den girilen sinyalleri ekranda aynı anda görebilirsiniz. Ölçme şekli yukarıda anlatıldığı gibidir. TETİKLEME KAYNAĞI SEÇİMİ SOURCE anahtarını hangi konuma getirirseniz o kanal girişi tetikleme sinyali olarak kullanılır. Örneğin CH-1 e getirirseniz kanal-1 den girdiğiniz sinyal tetikleme sinyali olarak kullanlır. SOURCE anahtarını EXT konumuna aldığınızda osilaskobun EXT girişinden bir tetikleme sinyali vermeniz gerekir. Çünkü tetikleme kaynağı olarak bu giriş kullanılacaktır. Bazı özel sinyallerin ölçümünde bu giriş sıklıkla kullanılmaktadır. Tetikleme sinyali olarak şebeke gerilimini kullanmak istiyorsanız bu durumda SOURCE anahtarım LINE konumuna getirmeniz gerekmektedir. X-Y KULLANIMI Cihazı X-Y osilaskobu olarak kullanmak istiyorsanız MODE anahtarını X-Y konumuna getirmelisiniz. Bu durumda CH-1 ve CH-2 ile tanımlanan osilaskop kanalları olmuş olur. Şekil 3: İki nokta arasındaki gerilimin ölçülmesi ekranda görüntüyü en iyi şekilde elde ediniz. b. Aşağı-yukarı görüntü ışın düğmesiyle ölçülecek sinyalin iki noktasını ekranın yatay çizgilerinden herhangi birisine gelecek şekilde ayarlayınız. Bu ayarlamada ölçülecek sinyalin ikinci noktasınm ekranda olmasına dikkat ediniz. c. Ölçülecek sinyalin ilk noktasıyla son noktası arasında ekran üzerinde yukarıdan aşağıya kaç tane çizgi kaldığını sayınız. ç. Osilaskobun VOLT/DIV düğmesinin konumunun ne olduğunu okuyunuz. d. Ekrandaki yatay çizgi (kare) sayısıyla VOLT/ DIV değerini çarpınız. Elde ettiğiniz değer iki nokta arasındaki sinyalin gerilim değeridir. DC GERİLİM ÖLÇME Osilaskopla DC geriliminin ölçülebilmesi için aşağıda belirtilen yöntem kullanılır. a. Ölçülecek DC gerilimi osilaskobun giriş terminaline bağlayın. VOLT/DIV ve SWEEP/TIME düğmeleriyle görüntüyü iyi bir şekilde ayarlayın. b. MODE kontrol ayarlarını AUTO'ya AC-GND- DC anahtarını GND konumuna alın. Ekranda görülen düz çizgiyi yatay eksenin tam ortasına gelecek şekilde ayarlayınız. UYGULAMALAR İKİ NOKTA ARASINDAKİ GERİLİMİ ÖLÇME Bazı durumlarda bir sinyalin iki nokta arasındaki gerilimin ölçülmesi istenebilir. Bu işlem için aşağıdaki yöntem izlenmelidir. Ölçüm için örnek bir sinyal şekil 3'te ayrıntılı olarak gösterilmiştir. a. Ölçülecek sinyali giriş terminaline bağlayınız. VOLT/DIV ve SWEEP/TIME düğmelerini kullanarak 1 Şekil 4: İki nokta arasındaki gerilimin ölçülmesi

61 c. AC-GND-DC anahtarını DC konumuna alınız. Ekrandaki düz çizgi girişten ölçülen gerilimin değerine bağlı olarak kayacaktır. ç. İki nokta arasındaki bu değeri önceki uygulamada anlatıldığı gibi ölçüp not ediniz. İKİ NOKTA ARASINDAKİ ZAMANI ÖLÇME Osilaskopla iki nokta arasındaki zamanın ölçümü için aşağıda belirtilen yöntem kullanılır. a. Ölçülecek sinyali osilaskobun giriş terminaline bağlayınız ve ekranda görüntüyü en iyi şekilde ayarlayınız. b. Sinyalin A noktasını ekran üzerindeki dikey çizgilerden herhangi birine ayarlayınız (sinyalin B noktası ekranda olmak kaydıyla). c. Sinyalin A noktasıyla B noktası arasında soldan sağa doğru kaç adet dikey çizgi olduğunu sayınız. ç. SWEEP/TIME anahtarının hangi değeri gösterdiğini okuyunuz. d. A ve B noktası arasındaki çizgi sayısıyla SWEEP/TIME değerini çarpınız. Bulduğunuz bu değer sinyalin bir periyodu için gerekli zaman süresidir. e. Bir periyot için ölçülen zaman süresinden yararlanılarak sinyalin frekansı bulunabilir (f = l/t). rise time Şekil 6: Puls yükselme zamanının ölçülmesi Denklemde, t 0 : Yükselme zamanı t m : Ölçülen zaman t r : Cihazın yükselme zamanıdır. t r değeri, CS4025 model osilaskop için 17,5 ns'dir. ç. İki nokta arasındaki bu değeri önceki uygulamada anlatıldığı gibi ölçüp not ediniz. FAZ FARKI ÖLÇME a. Aralarındaki faz farkı ölçülecek sinyaller osilaskobun CH-1 ve CH-2 girişlerine uygulayınız. b. SWEEP/TIME düğmesiyle periyodu 8 DIV olarak ayarlayınız. c. Her iki sinyali de ekranın tam ortasına gelecek şekilde ayarlayınız. ç. İki sinyal arasındaki yatay mesafeyi okuyunuz. Elde ettiğiniz bu değeri 45 le çarpınız. Bulduğunuz değer iki sinyal arasındaki faz farkıdır. Şekil 5: İki nokta arasındaki zamanın ölçülmesi PULS YÜKSELTME ZAMANI ÖLÇME Osilaskopla herhangi bir sinyalin yükselme zamanı ölçülebilir. Bunun için aşağıda belirtilen yöntem kullanılır. a. Yükselme zamanı ölçülecek sinyali osilaskobun giriş terminalme bağlayınız. Ekrandaki görüntüyü 6 bölüm üzerinde yani % 0 ve % 100 çizgileri üzerinde olacak şekilde ayarlayınız. b. Sinyalin başlangıç noktasını sağa-sola kontrol düğmesiyle % 10 çizgisi üzerine getiriniz. c. Ekrandaki görüntünün % 10 ve % 10 çizgisini kestiği noktalar arasındaki zamanı ölçünüz. Yükselme zamanı aşağıda verilen denklemle bulunur. 1 Şekil 7: İki sinyal arasındaki faz farkının ölçülmesi