AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EEM 108 Elektrik Devreleri I Laboratuarı Deneyin Adı: Kullanımı Deneyin No: 2 Raporu Hazırlayan Öğrencinin: Adı ve Soyadı : Okul No : Deney Grubu : Deneyi Yaptıran Araştırma Görevlisi: DENEYİ YAPTIRAN (İMZA) DENEY TARİHİ RAPOR TESLİM TARİHİ VERİLEN NOT
2 Deneyin Amacı: Bu deneyde amaç, osiloskobu tanımak ve osiloskop kullanarak bir elektriksel işaretin genlik, sıklık(frekans) ve dönem(periyot) gibi büyüklüklerinin ölçülmesidir. Genel Bilgiler: 1. un Yapısı;, televizyon tüplerinin benzeri olan katot ışınlı tüpten oluşur. Katot ışınlı tüp, havası boşaltılmış cam bir tüptür. Katot ışınlı tüp, temel olarak 3 kısımdan oluşur. a.elektron Tabancası b.düşey (Y) ve Yatay (X) saptırma levhaları c.ekran Şekil-1: Osiloskobun İlkesel Yapısı a.elektron Tabancası Elektron tabancası elektronların meydana gelmesini ve kontrolünü sağlamaktadır. Elektron tabancasının katodu, bir flaman yardımıyla ısıtılır. Isının etkisiyle katotun yapısında yer alan serbest elektronlar koparak anota uygulanan yüksek potansiyelli gerilim yardımıyla anota doğru hızla hareket ederler. Katottan, anota doğru hareket eden elektronlar, hızlandırma ve odaklama ızgaralarından geçerler. Bahsi geçen ızgaralar, katottan koparak ilerleyen elektronların ekranın tam ortasına ilerlemesini sağlar. Ancak, ızgaralara, 20-50 V arası gerilimler uygulanırsa elektronlar, ekranın tam orta noktasından saparak istenilen bir noktaya getirilebilir. Ekranın iç yüzeyindeki fluoresan madde nedeniyle, iç yüzeye çarpan elekron demeti ekranın dışında yeşil bir ışık noktası (spot) olarak görünür. b.düşey (Y) ve Yatay (X) saptırma levhaları ta incelenen işaret çok küçükse, işaretin genlik, sıklık, periyot gibi büyüklüklerinin daha rahat gözlenmesi için işaret yatay ve düşey yönde büyütülebilir. Bunun için işaret önce kuvvetlendirilir; daha sonra levhalara uygulanır. taki görüntünün düşey yönde büyütülmesi VOLTS/DIV düğmesiyle ve yatay yönde büyütülmesi TIME/DIV düğmesiyle gerçeklenir.
c.yatay Süpürme (Tarama) Devresi Bu kısım zamanla testere dişi bir işaret (gerilim) üreten bir osilatör olup, bu gerilim osiloskobun yatay saptırma levhalarına uygulandığında, düşey levhalarda bir gerilim yokken ışıklı nokta ekranda orta kısımda düz bir yatay çizgi (zaman ekseni) olarak görülür. Düşey levhalarda zamanla değişen bir işaret olup yatay levhalara işaret uygulanmamışken ekranda düşey bir çizgi görülmektedir. Yatay levhalara testere dişi gerilim, düşey levhalara da zamanla periyodik olarak değişen bir gerilim: sinüsoidal, üçgen, kare dalga, vb uygulandığında ekranda düşey levhalara uygulanan gerilim görülmektedir. Düşeye ve yataya uygulanan işaretler birlikte senkron olurlarsa, ekrandaki işaret duruyormuş gibi görünür. Aksi halde ekrandaki işaret sürekli olarak sağa ya da sola doğru kayar. 2. un İşlev Tuşları 3 Şekil-2: un İşlev Tuşları 1. POWER: Osiloskobu açar ve kapar. Tuş un yanında yer alan LED in ışık vermesi osiloskobun çalıştığı anlamına gelir. 2. CAL.: Probları kalibre etmek için kare dalga sinyal çıkışı üretir. 3. FOCUS: Ekrandaki izin net olarak elde edilmesi için odaklama yapar. 4. INTEN: Ekrandaki izin parlaklığını ayarlar. 5. GND: ta kaçak akımlara karşın toprak bağlantısını sağlar. 6-7.INPUT: ta incelenmek istenilen işaretin osiloskoba bağlantısını sağlar. 8. EXT. TRIG: Tetikleme yapılacaksa, tetikleme devresi ile osiloskop arasında bağlantı kurar. 9. MOD SEÇME ANAHTARI :Tetiklemeli modlarının seçiminde kullanılır. Aşağıda belirtilen konumlara sahiptir.
4 AUTO: Tarama bir tetikleme sinyali ile yapılır. Bu tetikleme sinyali yoksa bile ekranda görüntü olur. NORM: Tarama bir tetikleme sinyali ile 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. 10.Coupling :Tetikleme kuplajı seçimi için kullanılır. Aşağıda belirtilen konumlara sahiptir. AC: Tetikleme sinyali, tetikleme devresine kapasitif olarak kuple edilir. DC akım bileşenleri atılır. Normal sinyal ölçümleri için AC kuplaj kullanılır. TV-F: Birleşik video sinyalinin düşey senkronizasyon palsleri seçilir ve tetikleme devresine kuplajlanır. TV-L: Birleşik video sinyali yatay senkronizasyon palsleri seçilir ve tetikleme devresine kuplajlanır. 11. Source:Tetikleme sinyal kaynağının seçimi için kullanılır. Aşağıda belirtilen konumlara sahiptir. VERT: Tetikleme sinyal kaynağı düşey mod için seçilir. Düşey (vertical) mod seçme anahtarı; KANAL-1, ALT, CHOP veya ADD konumunda olduğunda KANAL-1 giriş sinyali, tetikleme sinyal kaynağı olarak kullanılır. CH1: KANAL-1 giriş sinyali, tetikleme sinyal kaynağı olarak kullanılır. CH2: KANAL-2 giriş sinyali, tetikleme sinyal kaynağı olarak kullanılır. LINE: Ticari olarak kullanılan güç kaynaklarından alınan dalga formu, tetikleme sinyal kaynağı olarak kullanılır. 12. VERT MODE: Dikey eksen çalışma modunun seçimi için kullanılır. Aşağıda belirtilen konumlara sahiptir. CH1: Ekranda sadece KANAL-1 (CH1) e uygulanan sinyalin görünmesini sağlar. CH2: Ekranda sadece KANAL-2 (CH2) e uygulanan sinyalin görünmesini sağlar. 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 toplamını gösterir. 13.INV:Bu anahtara basıldığında KANAL-1 giriş sinyalinin polaritesi terslenir. 14.SLOP ANAHTARI :Tetikleyici tarama sinyalinin SLOP polaritesinin seçiminde kullanılır. Bu anahtara basılmadığında, Sinyal kaynağının yükselen kenarında tetikleme işlemi yapılır. Basılı ise, tetikleme işlemi sinyalin düşme anında yapılır. 15.TETİKLEME SEVİYE KONTROLÜ (TRİGGER LEVEL CONTROL) : KANAL-2 dikey eksen giriş jakıdır. X-Y modunda, X ekseni giriş jakı olarak kullanılır. 16-17-18.POZİSYON KONTROL:Her giriş kanalı için (CH1 ve CH2) osiloskoba beslenen gerilim aşağı ve yukarı kaydırılmasını sağlar. 19. DEĞİŞEBİLEN CONTROL: Bu bir ince ayar kontrolüdür. Konrol işlemi, sürekli tarama zaman ayarı SWEEP TIME/DIV sahası içerisinde yapılabilir. Tarama zamanı CAL pozisyonuna alınarak kompanze edilir (düzeltilir). 20-21.VOLT/KARE KONTROL (VOLT/DIV CONTROL) : KANAL-2 ye bağlanan dc veya ac tipi gerilim sinyalinin hassasiyetini ayarlayan, yani osiloskobun dikey eksen skalasını değiştiren anahtardır.
5 22.SWEEP TIME/DIV KONTROL:(H27) (GW18) Yatay eksende her karenin zaman hassasiyetini ayarlamak için kullanılır. Bu ayar 0.5μs/DIV ile 0.05s/DIV arasında 19 adımda yapılabilir. VARIABLE CONTROL düğmesi, CAL konumuna ayarlandığın da tarama değerleri kalibre edilmiş olur. 23. AC-GND-DC ANAHTARI (AC-GND-DC SWITCH): KANAL-2 (CH2) girişine uygulanan sinyalin seçimi için kullanılır. Üç adet ayrı konuma sahiptir. AC: Bu konumda; Giriş sinyali kapasitif kuplajlı olacağından DC bileşenler atılacaktır. 1/1 prob ya da koaksiyel kablo kullanıldığın da, -3dB zayıflatma noktası 10Hz veya daha aşağısı olacaktır. 10/1 prob kullanıldığında bu nokta 1Hz veya daha aşağısı olacaktır. Giriş kanalına uygulanan ac tipi gerilim sinyalinin şeklinin osiloskop ekranında görülmesini sağlar GND: Bu konumda; ac veya dc tipi giriş sinyali topraklanır. Ekranda sinyal görülmez. Girişe verilen 0 V seviyesini belirler. Ekran ortasında düz çizgi oluşur. DC: Bu konumda; girişe uygulanan dc gerilimin seviyesini yada ac sinyalinin dc seviyesini belirler. Anahtar bu(dc) konuma getirilmeden önce GND toprak konumuna getirilerek 0V gerilim seviyesi ekranın merkezinde yatay düz çizgi olarak ayarlanmalıdır. DENEYİN YAPILIŞI 1.Zamanla Değişmeyen DC Gerilimlerde Genlik Ölçümü 1.1. Multimetre yardımıyla DC kaynağın çıkışını 1V olarak ayarlayınız. 1.2. Osiloskobun 1. Kanalını GND konumuna getirerek ekrandaki yatay düz çizgiyi ekranın en altındaki ölçü çizgisi ile çakıştırınız. 1.3. Kanal-1 girişini DC konuma alınız. 1.4. Osiloskobun 1. Kanalının girişine DC güç kaynağının çıkışını bağlayınız. 1.5. 1. Kanalın Volt/Div ayarının uygun konuma getiriniz. 1.6. Ekranda görüntülenen görüntünün düşey yönde sapma miktarını (Div) bulunuz. 1.7. Volt/Div kademesi ile düşey yönde sapma miktarını çarparak DC kaynağın gösterdiği değeri hesaplayınız. 1.8. 1.7 deki adımda yapılan işlemlerin aynısını DC kaynağın çıkışını V dc =2V, V dc =2.5, V dc =3V, V dc =3,5V değerleri için tekrarlayınız. Ve Tablo-1 e kaydediniz. Tablo-1: la Ölçülen DC Gerilim Değerleri Multimetre İle Ölçülen Genlik Değeri Volt/Div kademesi Düşey yönde sapması (Div) ile ölçülen genlik değeri 1 2 2.5 3 3.5 Ölçüm Farkı
6 2.Zamanla Değişen AC Gerilimlerde Genlik ve Akım Ölçümü 2.1. İşaret üretecinin dalga şeklini sinüs ve multimetre yardımıyla AC kaynağın çıkışını 1V olarak ayarlayınız. 2.2. Osiloskobun 1. Kanalını GND konumuna getirerek ekrandaki yatay düz çizgiyi ekranın en altındaki ölçü çizgisi ile çakıştırınız. 2.3. Kanal-1 girişini AC konuma alınız. 2.4. Osiloskobun 1. Kanalının girişine AC güç kaynağının çıkışını bağlayınız. 2.5. 1. Kanal Volt/Div ayarının uygun konuma getiriniz. 2.6. Ekranda görüntülenen görüntünün düşey yönde sapma miktarını (Div) bulunuz. 2.7. Volt/Div kademesi ile düşey yönde sapma miktarını çarparak AC kaynağın gösterdiği değeri hesaplayınız. 2.8. 2.7 deki adımda yapılan işlemlerin aynısını AC kaynağın çıkışını V ac =2V, V ac =2.5, V ac =3V, V ac =3,5V değerleri için tekrarlayınız. Ve Tablo-2 e kaydediniz. 2.9. Ohm Yasasını kullanarak 2.8 de verilen her bir gerilim değeri için dirençler üzerinden akan akım değerlerini bulunuz ve bulduğunuz akım değerlerini Tablo-3 e kaydediniz. Şekil-1:AC Gerilimle Beslenen Paralel Direnç Devresi Tablo-2: la Ölçülen AC Gerilim Değerleri Multimetre İle Ölçülen Genlik Değeri 1 2 2.5 3 3.5 Volt/Div kademesi Düşey yönde sapması (Div) ile ölçülen genlik değeri Ölçüm Farkı
7 Tablo-3: la Ölçülen AC Akım Değerleri Multimetre İle Ölçülen I 1 Akımı Değeri Multimetre İle Ölçülen I 2 Akımı Değeri R 1 (Ω) R 2 (Ω) ile ölçülen Gerilim değeri I 1 (A) I 2 (A) Ölçüm Farkı (I 1 için) Ölçüm Farkı (I 2 için) 3.Zamanla Değişen AC Gerilimlerde Dönem (Periyot) ve Sıklık (Frekans) Ölçülmesi 3.1. İşaret üretecinin dalga şeklini sinüs ve AC kaynağın çıkışını 2V olarak ayarlayınız. 3.2. Multimetrenin frekans ölçme özelliğini kullanarak çıkış frekansını 100 Hz olarak ayarlayınız. 3.3. Time/Div kademesini uygun konuma getirerek ekranda bir periyodu tam olarak görmeye çalışınız. 3.4. Bir periyodun ekranda kaç kare olduğunu (Div) belirleyiniz. 3.5. 3.3. ve 3.4. de belirlenen değerleri kullanarak işaretin periyodunu bulunuz. 3.6. frekans ile periyot arasındaki oransal ilişkiden faydalanılarak işaretin frekansını hesaplayınız. 3.7. Farklı frekans değerleri için, (f=1000 Hz, f=1500 Hz, f=3000 Hz,f=4500 Hz) osiloskop kullanarak periyot değerini bularak, periyottan yola çıkılarak frekans değerini hesapalyınız. 3.8. Multimetre ile ölçülen frekans değerleri ile osiloskopta bulunan periyot değerleri kullanılarak hesaplanan frekans değerlerini karşılaştırınız. Tablo-4: la Ölçülen AC Gerilime Ait Periyot ve Frekans Değerleri Multimetre ile ölçülen frekans değerleri 100 1000 1500 3000 4500 Time/Div Kademesi Yatay Yönde Sapması (Div) Periyot (sn) Frekans (Hz) Ölçüm Farkı
8 Deneyden Sonra Yapılacaklar 1. Tablo-1, Tablo-2, Tablo-3 ve Tablo-4 de hesaplanan ölçüm sonuçlarından elde edilen hata yüzdesini yorumlayınız. Hata yüzdesi büyükse neden kaynaklanabileceğini belirtiniz. 2. Tablo-1, Tablo-2, Tablo-3 ve Tablo-4 de elde edilen ölçüm sonuçlarını milimetrik kağıda çiziniz. 3. 100 Hz frekanslı bir sinüs dalgasının periyodunun osiloskop ekranında 10 kare (Div) uzunluğunda yer alması için Time/Div kademesi ne olmalıdır? 4. Time/Div ayarı 20s/Div olan bir osiloskobun ekranında, periyodu 6.3 birim(div) uzunluğunda olan bir kare dalga yer almaktadır. Bu kare dalganın periyodu ve frekansını bulunuz.