Mekatronik Mühendisliği Lab1 (Elektrik-Elektronik) Dirençler ve Kondansatörler

Transkript

1 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNA FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK-ELEKTRONİK LABORATUARI (LAB I) DENEY 1 Deney Adı: Dirençler ve Kondansatörler Öğretim Üyesi: Yard. Doç. Dr. Erhan AKDOĞAN Sorumlu Öğretim Elemanı: Arş. Gör. Mehmet Hakan DEMİR Deneyi Yapanlar: Malzeme Listesi: 1 adet 47Ω, 1 adet 100Ω, 1 adet 1.5KΩ ve 1 adet 6.8KΩ Dirençler 1 adet 100KΩ Potansiyometre 1 adet 47µF, 1 adet 100µF, 1 adet 470µF ve 1 adet 1000µF Kondansatörler Deneyde Kullanılacak Cihazlar Avometre Breadbord DENEY TARİHİ DENEY RAPORU SON TESLİM TARİHİ DENEY RAPORU TESLİM TARİHİ NOT

2 Deneyin Adı: Dirençler Deneyin Amacı: Dirençlerin seri, paralel ve karışık bağlanarak eşdeğerlerinin ölçümü Deneyin Yapılış Tarihi: Deney Çıktıları: Direnç kavramı ve bağlanma biçimine göre eşdeğerinin hesaplanması öğrenilecek. Deney Hakkında Teorik Bilgi: Elektrik akımının geçişine karşı gösterilen zorluk Direnç olarak tanımlanır. Direnç, elektriksel bir büyüklüğe verilen isim olup, aynı zamanda elektronik devrelerde akım sınırlamak amacıyla kullanılan devre elemanını ifade etmektedir. Dirençler, akım sınırlamanın yanı sıra gerilim bölme amacıyald da kullanılır. Dirençleri, sabit değerli ve ayarlanabilir olmak üzere iki gruba ayırmak mümkündür. Bunların yanında, çeşitli fiziksel büyülüklerden etkilenen ve bu etki sonucunda değeri değişen fotodirenç (ışık duyarlı), termistör (ısı duyarlı) ve VDR (gerilim duyarlı) gibi dirençlerde bulunmaktadır. Hesaplama ve devre şemalarında R harfi ile gösterilen dirençlerin değeri Ω (OHM) birimi ile ifade edilir. (kω = 10 3 Ω, MΩ = 10 6 Ω) Bir direncin değeri üzerine rakamsal olarak doğrudan veya renk bantları yardımıyla dolaylı olarak kodlanır. Direncin harcayabileceği maksimum güç değeri (5w) Direncin değeri ( 27 ) Dirençlerin rakamsal kodlanması. Direncin toleransı F: ±%1 G: ±%2 J : ±%5 K: ±%10 M: ±%20

3 Dirençlerin renk kodlaması. Deney Benzetimi ve Sonuçları: (Deney devresinin Multisim programındaki benzetiminin görsel olarak verilmesi, verilen şekil temel alınarak deneye hazırlık amacıyla benzetimin yapılması ve benzetim sonuçlarının öğrenci tarafından raporlanması.) Deneyin Yapılışı: Deney şeması: 47 Ohm 100 Ohm 1,5 KOhm 6,8 KOhm -a- -b-

4 1. Deney şeması -a- da verilen devrenin eşdeğer direncini hesaplayıp, sonucu gözlem tablosuna kaydediniz. 2. Deney şeması -a- da görülen devreyi kurunuz. 3. Şemada görüldüğü gibi devrenin eşdeğer direncini avometre ile ölçün ve gözlem tablosuna kaydediniz 4. Hesaplama ve ölçüm sonuçlarını dirençlerin tolerans değerlerini göz önünde bulundurarak kıyaslayınız. 5. Potansiyometre ölçümü için deney şeması b- de verilen devreyi kurunuz. 6. Deney şeması-b- için potansiyometre milini çevirerek Avometre deki değişimi gözlem tablosuna kaydediniz. Deney Sonuçları ve Yorumlanması: Gözlem Tablosu: Hesaplanan Ölçülen Devre şeması -a- için R T Direnç değeri Potansiyometre milinin konumu Minimumda Ortada Maksimumda Devre şeması -b- için Deney Çıktılarının Kontrol Edilmesi: (Deneyin başında belirtilen çıktıların öğrenci tarafından değerlendirilmesi sağlanacak ve çıktılara ne kadar yaklaşıldığı belirlenecektir.)

5 Deneyin Adı: Kondansatörler Deneyin Amacı: Kondansatörlerin seri, paralel ve karışık bağlanarak eşdeğerlerinin ölçümü Deneyin Yapılış Tarihi: Deney Çıktıları: Kondansatörlerin yapısının ve bağlanma şekillerine göre eşdeğerlerinin hesaplanmasının öğrenilmesi Deney Hakkında Teorik Bilgi: Elektrik yüklerini depolama yeteneğine sahip devre elemanları Kondansatör olarak isimlendirilir. Yapısı oldukça basit olmakla beraber elektrik elektronik devrelerindeki önemi bakımından çok büyük önem taşır. Karşılıklı duran iki iletken plaka arasına kağıt, mika, seramik veya hava gibi yalıtkan izolasyon maddesi konularak yapılır. İletken plakalardan çıkarılan terminaller kondansatörün uçlarını oluşturur. Hesaplama ve devre şemalarında C harfi ile gösterilen kondansatörlerin değeri F (FARAD) birimi ile ifade edilir. Bu birim kondansatörün elektrik yüklerini depolama kapasitesini gösterdiğinden Kapasite olarak isimlendirilir. pf : F nf : 10-9 F µf : 10-6 F Bir kondansatöre gerilim uygulandığında, kondansatör plakalarında elektrik yükleri depolanır. Plakalardan biri (-), diğeri ise (+) yükleri toplar. Plakalarda toplanan zıt yükler nedeniyle kondansatörün iki ucu arasında bir potansiyel farkı meydana gelir. Bu olaya kondansatörün şarjı denir. Şarj olayı kondansatör uçlarındaki gerilim kaynak gerilimine eşitleninceye kadar devam eder. Şarjlı bir kondansatörün direnç gibi başka bir elemana bağlanması neticesinde, plakalardaki yüklerin hareketi ile oluşacak elektrik akımı, plakalardak,i yüklerin boşalmasına sebep olur. Bu olay ise kondasantörlerin deşarjı olarak isimlendirilir ve uçlar arasındaki gerilim sıfıra düşene kadar devam eder. Gerek şarj ve gerekse deşarj olaylarının gerçekleşmesi için bir sürenin geçmesi gerekir. Bu süreyi belirleyen büyüklük zaman sabitesi olarak isimlendirilir ve, T=R.C formülü ile ifade edilir. T : Zaman sabiti (sn) R : Kondansatöre seri bağlı elemanın drenci (Ω) C : Kondansatörün kapasitesi (F) Kondansatörün tamamen şarj veya deşarj olabilmesi için yaklaşık 5T lik bir sürenin geçmesi gerekir. KONDANSATÖRLERİN SERİ BAĞLANMASI: Seri bağlantıda kondansatörler üzerinde depolanan yükler birbirine eşit olup aynı zamanda toplam yükü de ifade eder. Devreden

6 geçen akım kondansatörleri şarj eder. Şarj işlemi sonucunda küçük kapasiteli kondansatör üzerinde yüksek, büyük kapasiteli kondansatör üzerinde ise küçük gerilim düşümü olur. Bunun nedeni, akımın her bir kondansatörde eşit miktarda elektrik yükü meydana getirmesi, aynı miktar yüklerin ise büyük kapasitede küçük gerilime, küçük kapasitede ise büyük gerilime yol açmasıdır. Seri bağlı kondansatörlerin genel devre topolojisi ve eşdeğer devre yapısı aşağıda gösterilmiştir. KONDANSATÖRLERİN PARALEL BAĞLANMASI: Paralel bağlı kondansatörlerin genel devre topolojisi ve eşdeğer devre yapısı aşağıda gösterilmiştir: Seri ve Paralel bağlı kondansatörlerin eşdeğer devre yapısı. Deney Benzetimi ve Sonuçları: (Deney devresinin Proteus-Isis yada ElectronicWorkbench programındaki benzetiminin görsel olarak verilmesi, verilen şekil temel alınarak deneye hazırlık amacıyla benzetimin yapılması ve benzetim sonuçlarının öğrenci tarafından raporlanması. Deney şeması: 470 uf 47 uf 100 uf 1000 uf -c-

7 470 uf 12 V DC 47 uf 100 uf 1000 uf -d- Deneyin Yapılışı: 7. Deney şeması -d- da verilen devrenin eşdeğer kapasitesini (C T ) hesaplayıp, sonucu gözlem tablosuna kaydediniz. 8. Deney şeması -d- deki devreyi breadboard unuza kurunuz. Devreye gerilim uygulamayınız.!!! 9. Şema c de görüldüğü gibi devrenin eşdeğer direncini multimetre ile ölçün ve gözlem tablosuna kaydediniz. 10. Hesaplama ve ölçüm sonuçlarını kondansatörlerin tolerans değerlerini göz önünde bulundurarak kıyaslayınız. 11. Deney bağlantı planı d de görüldüğü devreye 12V luk kaynak gerilimini uygulayınız. 12. Her bir kondansatör üzerinde düşen gerilimi ölçerek sonuçları gözlem tablosuna kaydediniz. 13. Hesaplama ve ölçüm sonuçlarını kondansatörlerin toleranslarını da göz önünde bulundurarak kıyaslayınız. Deney Sonuçları ve Yorumlanması: Gözlem Tablosu: Hesaplanan Ölçülen Hesaplanan Ölçülen Devre şeması -a- için Kondansatör Gerilimleri V 1 V 2 V 3 V 4 Devre şeması -b- için C T Deney Çıktılarının Kontrol Edilmesi: (Deneyin başında belirtilen çıktıların öğrenci tarafından değerlendirilmesi sağlanacak ve çıktılara ne kadar yaklaşıldığı belirlenecektir.)