Dirençler üzerlerinden geçen akıma zorluk gösteren devre elemanlarıdır. Devre uygulamalarında dirençler, akım sınırlayıcı, gerilim düşürücü, devre

Transkript

1 Devre Elemanları

2

3

4

5 Dirençler üzerlerinden geçen akıma zorluk gösteren devre elemanlarıdır. Devre uygulamalarında dirençler, akım sınırlayıcı, gerilim düşürücü, devre yükü, akım ayarlayıcısı olarak kullanılır. Hemen hemen her elektrik-elektronik devresinde direnç kullanılmaktadır. Örnek olarak transistörlere ve ledlere akım sınırlayıcı olarak bağlanırlar, elektronik devrelerde gerilim bölücü olarak, kondansatörlerin şarj ve deşarjlarını kontrol ederler.

6 Devreye uygulanan gerilim ve akım bir uçtan diğer uca ulaşıncaya kadar izlediği yolda birtakım zorluklarla karşılaşır. Bu zorluklar elektronların geçişin etkileyen veya geciktiren kuvvetlerdir. İşte bu kuvvetlere DİRENÇ denir. Basit olarak direnç, elektrik akımına karşı gösterilen zorluğa denir. Devrelerde direnç kullanırken direncin ohm olarak değerine ve Watt olarak gücüne dikkat edilmelidir. Ω [Ohm]: İki ucu arasında 1 volt gerilim farkı olan ve içinden 1 amper akım geçiren, homojen, her yanı aynı sıcaklıktaki bir iletkenin gösterdiği direnç 1 Ohm dur. Dirençler elektriksel devrelerde gerilim düşürücü ve akım düşürücü olarak görev yapan pasif devre elemanlarıdır. Bir noktadan geçen akımı veya bir noktadaki gerilimi istediğimiz seviyeye düşürmek için dirençleri kullanırız. Fazla olan enerji direnç tarafından ısı enerjisine çevrilerek harcanır.

7 Gerilim: Bir elektrik devresinde, iki nokta arasındaki potansiyel farka gerilim denir. Gerilim genellikle "U" harfi ile sembollendirilir, Fakat bazı kaynaklarda "E" olarak da gösterilebilir. Birimi ise "V" Volt'tur. Akım: Bir elektrik devresinde serbest elektronların bir taraftan diğer tarafa yer değiştirmesidir. Bu yer değiştirme güç kaynağı içinde "-" den "+" ya doğru olur, devre içinde ise "+" dan "-" ye doğru olur. Buna elektron akışı - akım denir. Akım "I" harfi ile sembollendirilir. Birimi ise "A" Amper' dir.

8 Direnç Ölçüm Yöntemleri: 1) Voltmetre-Ampermetre metodu 2) Karşılaştırma ( Etalon direnç ) 3) Wheatstone köprüsü 4) Ohmmetre Avometre Multimetre

9 Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır. Direncin küçük olduğu yöne "doğru yön" veya "iletim yönü", büyük olduğu yöne "ters yön" veya "tıkama yönü" denir. Diyot sembolü akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir. Ayrıca, diyodun uçları pozitif (+) ve negatif (-) işaretleri ile de belirlenir. "+" uca anot, "-" uca katot denir. Diyodun anoduna, gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, katoduna kaynağın negatif (-) kutbu gelecek şekilde gerilim uygulandığında diyot iletime geçer.

10 Voltajın sabitlenmesine yarayan bir diyottur. Devreye ters polarize edilir. Mesela 5,6 V değerinde bir zenerin uçlarında (ters polarizasyon) 10 V'luk gerilim oluşursa 4,4 Voltu üzerinden geçirir. Uçlarından 5,6 V alınabilir.

11 Işık yayan diyot- yarı-iletken bir ışık kaynağıdır. Gerilim uygulanarak elektronları harekete geçirilen LED ışın yaymaya başlar.

12

13 Kondansatör, elektronların kutuplanarak elektriksel yükü elektrik alanın içerisinde depolayabilme özelliklerinden faydalanılarak, bir yalıtkan malzemenin iki metal tabaka arasına yerleştirilmesiyle oluşturulan temel elektrik ve elektronikdevre elemanı. Piyasada kapasite, kapasitör, sığaç [1] gibi isimlerle anılan kondansatörler, 18. yüzyılda icat edilip geliştirilmeye başlanmış ve günümüzde teknolojinin ilerlemesinde büyük önemi olan elektrik - elektronik dallarının en vazgeçilmez unsurlarından biri olmuştur. Elektrik yükü depolama, reaktif güç kontrolü, bilgi kaybı engelleme, AC/DC arasında dönüşüm yapmada kullanılırlar ve tüm entegre elektronik devrelerin vazgeçilmez elemanıdırlar. Kondansatörlerin karakteristikleri olarak; plakalar arasında kullanılan yalıtkanın cinsi, çalışma ve dayanma gerilimleri, depolayabildikleri yük miktarı sayılabilir. Bu kriterler göz önünde bulundurulduktan sonra gereksinime uygun olan kondansatör tercih edilir. Kondansatörlerin fiziksel büyüklükleri, çalışma gerilimleri ve depolayabilecekleri yük miktarına bağlıdır. Tasarım açısından ise çeşitlilik boldur, hemen hemen her boyut ve şekilde kondansatör temin edilebilir.

14 Elektrolitik kondansatörlerde dielektrik madde olarak asit borik eriyiği ya da borakslı elektrolitler bulunur. İletken levhalar ise alüminyum ya da tantalyum plakalardır. Elektrolitik kondansatörler, kutuplu ya da kutupsuz olarak üretilirler. Kutuplu olan kondansatörler DC devrelere bağlanırken artı ve eksi uçlara dikkat edilmelidir. Yanlış yapılan bağlantılarda anotta bulunan oksit tabakası metal yüzeyi kısa devre edip, yüksek ısı oluşumuna ve kondansatörün patlamasına yol açabilir. Elektrolitik kondansatörler sıvılı tip ve kuru tip olarak ikiye ayrılır. Sıvılı tip elektrolitik kondansatörler sadece DC devrelerde kullanılabilen, pozitif levha olarak alüminyum barındıran kondansatörlerdir. Bu tip kondansatörlere DC akım uygulandığında, pozitif levha üzerinde yalıtkan bir oksit tabakası oluşarak dielektrik gibi davranır. Oluşan bu tabaka çok ince olduğundan kondansatörün kapasitesi yüksek olur. Kuru tip elektrolitik kondansatörlerde ise elektrolitik sıvı yerine boraks eriyiği emdirilmiş kağıt ya da bez kullanılır. Elektrolitik kondansatörlerde bulunan elektrolitik sıvısı aşırı sıcak nedeniyle zamanla kurumaya başladığından, kondansatörün kapasite değeri düşebilir ve bu durum hassas devrelerin çalışma sisteminde arızalara neden olabilir.

15 Seramik kondansatörlerde iletken levhalar arasında baryum titanat ya da titanyum dioksit gibi seramik maddeler bulunur. Disk şeklindeki seramik kondansatörlere mercimek kondansatörler de denir. Seramik kondansatörlerin kapasite değerleri küçük, toleransları ise %20 civarındadır. Bu tip kondansatörlerin kapasite değerleri sıcaklık ve nemden kolay etkilenir. Seramik kondansatörlerin enerji kayıpları düşük olduğundan yüksek frekanslı devrelerde kullanılabilirler.

16

17 İçinden elektrik akımı geçebilen yalıtılmış tel ile bu telin sarılı bulunduğu silindirden oluşan aygıta Bobin denir. Bobine AC akım uygulandığında, akımın yönü sürekli değiştiğinden dolayı bobin etrafında bir manyetik alan oluşur. Bu manyetik alan akıma karşı ek bir direnç gösterdiğinden, AC devrelerde bobinin akıma gösterdiği direnç artar. DC devrelerde ise bobinin akıma karşı gösterdiği direnç, sadece bobinin üretildiği metalden kaynaklanan omik dirençtir. Doğru akımda bobinler, daha çok elektro mıknatıs olarak kullanılırlar. Makaraya sarılmış olan telden bir akım geçirildiği taktirde bobinin etrafında bir manyetik alan oluşur, bu manyetik alan, rölelerde yararlanılır. Doğru akımda bobinlerden sadece elektro mıknatıs olarak yararlanılmaz. Bobinler bir çok devrede çeşitli şekillerde kullanılırlar. Mesela TV devreleri, besleme kaynakları, anten yükselteçleri, radyo devreleri gibi.

18

19 Ayarlanabilir Dirençler Değeri sonradan belirlenebilir değişik şekilde üretilmiş dirençlere ayarlı direnç denir. Üzerinde yazılı olan direnç değerleri kullanıldıkları devrenin gereksinimine göre değiştirilebilen dirençlere ayarlanabilen dirençler denilmektedir.

20 Trimpot: Devamlı değişmesi gerekmeyen ayarlar için kullanılır bir kez ayarladıktan sonra değişmez. Dik ve yatık olarak iki tipte üretimi vardır. Bir tip ayarlı dirençler de Trimpot yani üç bacaklılardır. Piyasada yatık ve dik tip olarak iki çeşidi bulunur. Bu tip ayarlı dirençlerin bir çeşidi de bir vida ile ayarlanan hassas ayarlı trimpotlardır, tur sayılarına göre hassasiyetleri artar.

21 Potansiyometre: Ses ayarı gerilim akım ayarı gibi sürekli değişmesi gereken ayarlar için kullanılır. Potansiyometrelerin anahtarlı olanları da mevcuttur. potansiyometreler hem anahtarlama işlemi yapmakta hem de değişken direnç vazifesi görmektedirler. Anahtarlı potansiyometreler de tek kontaklı ve çift kontaklı olarak ikiye ayrılırlar. Potansiyometre, bir mil vasıtası ile dönen bir pabucu mevcuttur. Karbon veya tel direnç üzerinde pabucun hareketi ile değişken değerde direnç elde edilir.

22

23 transistör girişine uygulanan sinyali yükselterek gerilim ve akım kazancı sağlayan, gerektiğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken bir elektronik devre elemanıdır.

24 Transistör yan yana birleştirilmiş iki PN diyodundan oluşan, girişine uygulanan sinyali yükselterek akım ve gerilim kazancı sağlayan, gerektiğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken bir devre elemanıdır. Transistör kelimesi transfer ve rezistans kelimelerinin birleşiminden doğmuştur.

25 Transistörlerin Yapısı ve Çalışması Transistörler NPN veya PNP biçiminde yerleştirilmiş üç yarı iletken maddenin bileşiminden oluşmaktadır. Beyz kutbu tetiklendiği zaman kollektör ve emiter arasında direnç değeri azalır ve akım geçirir hale gelir. Kollektör ve emiter arasından geçen akımın miktarı beyz kutbuna uygulanan akımın miktarına bağlıdır.

26 NPN Tipi Transistörler: NPN tipi transistörlerin yapısı iki N tipi yarı iletken madde arasına ince bir katman halinde yerleştirilmiş P tipi yarı iletken beyz maddesinden oluşmaktadır. İki N tipi madde arasındaki beyz tabakası elektron geçişini kontrol etme görevi yapmaktadır. Transistörler geçen akımı denetleyerek küçük akımları büyütebilir ya da küçük bir akım ile büyük bir alıcının çalışmasını sağlayabilir.

27

28 NPN tipi transistörlerde resimde görüldüğü gibi VBB kaynağının artı ucu beyz kutbunu pozitif yüklerken Vcc kaynağının eksi ucu ise emiter kutbundaki elektronları yukarı iter. Sıkışan elektronlar beyz tarafından çekilir. Yani, emiterin iletim bandındaki elektronlar E-B gerilim setini aşarak beyz bölgesine girerler, ancak beyz bölgesi dar olduğundan emiter bölgesinden gelen elektronların yaklaşık %2 si beyz bölgesi tarafından çekilirken kalan %98 i kollektöre geçer. Vcc kaynağının artı ucu elektronları kollektör bölgesine doğru çeker ve böylece elektron akışı sürekli hale gelir ve VBB kaynağının verdiği beyz akımı sürdükçe emiterden kollektöre elektron akışı devam eder.npn tipi transistörlerde elektronlar yukarı, oyuklar ise aşağı doğru gider ve bu nedenle beyze uygulanan artı sinyal kollektörden emitere doğru akım geçirir denir. Emiter akımı beyz ve kollektör akımlarının toplamına eşittir.

29 PNP Tipi Transistörler: PNP tipi transistörlerin yapısı da NPN tipi transistörler gibidir. Tek fark bu kez P tipi iki yarı iletken madde arasına ince bir tabaka halinde N tipi yarı iletken maddenin yerleştirilmiş olmasıdır.

30

31 PNP tipi transistörlerde VBB kaynağının eksi ucu beyz kutbunu negatif yüklerken Vcc kaynağının artı ucu da emiter bölgesindeki artı yüklü oyukları yukarı iter. Bu şekilde sıkışan artı yükler beyz tarafından çekilip buradan kollektör bölgesine geçerler. Vcc kaynağının eksi ucu kollektör bölgesindeki oyukları kendine çektiğinden dolayı oyuk hareketi süreklilik kazanır. VBB akımı sürdükçe emiterden kollektöre doğru bu hareket sürer.pnp tipi transistörlerde elektronlar aşağı, oyuklar ise yukarı doğru gider ve bu nedenle beyze uygulanan eksi sinyal emiterden kollektöre doğru akım geçirir denir.

32 piezoelektrik etkiyi kullanarak salınım yapan osilatör çeşididir. Roşel tuzu ve turmalin gibi kristallere kuartz kristali denir. Kuartz kristalinden çeşitli eksenlerde kesilmiş bir plakacıktan titreşim kristali yapılır. Bu plakacığın iki yüzeyine konan iki bağlantı noktasına alternatif gerilim uygulandığında kristal mekanik olarak titreşmeye başlar veya bu plakacık basınç altında bırakıldığında, sinüssel alternatif gerilim ortaya çıkar. Bu piezoelektrik olayıdır. Eğer alternatif gerilimin frekansı ve kuartzın mekanik öz frekansı aynı ise piezoelektrik etki en yüksek değerdedir.

33 OP-AMP ın Yapısı ve Özellikleri

34

35 Doğrultucu veya redresör, bir ya da daha fazla yarı iletken elemandan (örneğin diyot) oluşan alternatif akımı doğru akıma çevirmek için kullanılan elektriksel bir devredir. AC' yi doğrultmak için tek bir diyot kullanıldığı zaman (dalga formunun negatif ya da pozitif tarafını bloklayarak) doğrultucu AC' yi DC' ye çeviren bir diyod olarak tanımlanır. Doğrultma alternatif akımın (AC) doğru akıma (DC) döndürülmesi işlemidir. Bütün doğrultucular, tek bir diyot ile mümkün olan AC yi DC ye dönüştürme işlemini daha verimli yapabilmek için birden fazla diyotun belirli bir şekilde birbirine bağlanmasıyla yapılır. Doğrultma işlemi ÖZEL olarak yarı iletken diyot lar üzerinden gerçekleştirilir. Yarı iletken elemanlardan oluşan doğrultucular geliştirilmeden önce vakum tüpleri kullanılırdı.

36 Köprü doğrultucular tam dalga doğrultucuların bir çeşididir. Tam dalga doğrultucularda AC gerilimi DC gerilime kayıpsız olarak dönüştüren doğrultuculardır.