T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ 01
İÇİNDEKİLER İÇİNDEKİLER DENEY-1... 1 DENEY-1.1: PNPN DİYOT... 1 DENEY-1.: DİYAK... 5 DENEY-... 11 DENEY-.1: SCR... 11 DENEY-.: TRİYAK... 19 DENEY- SCR Lİ KONTROL DENEYİ... 5 DENEY-4... 0 DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1... 0 DENEY-4.: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-... 4 DENEY-5... 8 DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ... 8 DENEY-5.: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ... 4 DENEY-6... 46 DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1... 46 DENEY-6.: PWM DENEYİ-... 54 DENEY-7... 61 DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ... 61 DENEY-7.: MOTOR HIZ KONTROL DENEYİ... 65 DENEY-8 AC GÜÇ KONTROL DENEYİ... 68 DENEY-9 DOĞRULTUCULAR... 7 DENEY-10 AC/DC KONVERTÖR DENEYİ... 81 DENEY-11 DC/AC İNVERTÖR DENEYİ... 84 DENEY-1... 87 DENEY-1.1: SABİT ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ... 87 DENEY-1.: AYARLI ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ... 90 DENEY-1 SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ.. 9
DENEY-1.1: PNPN DİYOT DENEY-1.1: PNPN DİYOT Giriş: Shockley diyot yada 4 tabaka diyot olarak da bilinen PNPN DİYOT, tek yönlü çalışan yarıiletken anahtar elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 1.1 de ve karakteristik eğrisi şekil 1. de görülmektedir. ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLER (TA = 5 C) Karakteristik Se m b o l Min Typ Max Birim Anot Katot Forward Switching Voltage Forward Switching Current 1N5158, 1N578, 1N5788 1N5159, 1N578, 1N5789 1N5160, 1N5784, 1N5790 1N5779, 1N5785, 1N5791 1N5780, 1N5158 thru 1N5160, 1N5779 thru 1N5781 1N578 thru 1N579 V S Is 8.0 9.0 10 11 1 1 5.0 10 10 11 1 1 14 15 50 100 Volts µa Şekil 1.1: PNPN DİYOT un sembolü ve görünüşü Forward Off-State Current I FM (VF = 0.75 x Vs) Reverse Current I RM (VR = VRm) 1.0 5.0 µa.0 10 µa IF Holding Current 1N5158 thru 1N5160, 1N5779 I H thru 1N5781 1N578 thru 1N5787 1N5788 thru 1N579 1.0 10 0.1 4.0 0 50.0 ma Forward On Voltage V F (IF = 150 madc) 1.0 1.5 Volts Şekil 1.: 1N5158 e ait karakteristik değerler 1 VR VR IH IS VF Deney şeması: +1V VS 470 IR Şekil 1.: PNPN DİYOT un karakteristik eğrisi PNPN PNPN DİYOT un iletken olabilmesi için anot-katot uçları doğru polarmalandırılmalıdır. Doğru polarma gerilimi elemanı iletken yapan anahtarlama gerilimi (Switching voltage, V S ) seviyesini aştığında eleman iletime geçerek akım geçirmeye başlar. İletime geçen PNPN diyot uçlarındaki gerilim birkaç volt seviyesine düşer. İletime geçen PNPN DİYOT un tekrar yalıtkan olabilmesi için, içinden geçen akımın tutma akımı (Holding current, I H ) seviyesinin altına düşmesi gerekir. 47k +88.8 Volts 1N5158 +88.8 ma R 100
DENEY-1.1: PNPN DİYOT DENEY-1.1: PNPN DİYOT DENEY MODÜLÜ İŞLEM BASAMAKLARI 1) ES05-09-0 modülünü ana üniteye bağlayın. ) Deney bağlantı planını ES05-09-0 modülü üzerinde gerçekleştirin. ) 5.-5. pinlerini kısa devre edin. 4) ma sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayın. 5) Devrenin +1V pinini modül üzerindeki +1V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 6) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 7) P 1 trimpotu yardımıyla PNPN diyot anot gerilimini (V A ) birer volt aralıklarla artırıp, bu gerilimlere karşılık gelen anot akımını (I A ) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin. 8) Anot gerilimi, PNPN diyotun tetikleme seviyesine ulaştığında hızla düşecektir. Bu andan sonra da P 1 trimpotu yardımıyla SUS un anot gerilimini artırmaya ve ölçümlerinize devam edin. 9) Ölçüm sonuçlarını kullanarak SUS un karakteristik eğrisini çizin. 10) Devrenin enerjisini kesin. ÖLÇÜM SONUÇLARI V A (Volt) 0 1...................... I A (ma) 4 DENEY BAĞLANTI PLANI I A V A
DENEY-1.: DİYAK DENEY-1.: DİYAK Giriş: DİYAK, iki yönlü çalışabilen yarıiletken tetikleme elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 1.4 de ve karakteristik eğrisi şekil 1.5 de görülmektedir. Diyaklı osilatör devresi şekil 1.7 de görülmektedir. +Vcc Şekil 1.4: Diyak ın sembolü ve görünüşü DİYAK V1 V R Şekil 1.7: Diyaklı osilatör Şekil 1.5: Diyak ın karakteristik eğrisi 5 Devreye besleme gerilimi uygulandığında diyak yalıtkandır. C 1 kondansatörü, R 1 direnci ve P 1 trimpotu üzerinden kaynak gerilimine (V CC ) şarj olmaya başlar. C 1 kondansatörü üzerindeki şarj gerilimi diyak ın kırılma gerilimi seviyesine (V BO ) ulaşana dek bu durum devam eder (şekil 1.8). 6 DİYAK iki yönlü çalışabilme özelliği nedeniyle uçlarına isim verilmemiştir. DİYAK uçlarına uygulanan gerilim kırılma gerilimi (Breakover voltage, V (BO) ) seviyesini aştığında eleman iletime geçerek akım geçirmeye başlar. İletime geçen DİYAK çıkışında yaklaşık 5 volt değerinde bir gerilim oluşur. İletime geçen DİYAK ın tekrar yalıtkan olabilmesi için, elemanın uçlarındaki gerilimin kırılma geriliminin %75-%80 seviyesinin altına düşmesi gerekir. Kaynak gerilimi kondansatörü üzerindeki gerilim V VCC Karakteristik Sembol Koşullar Değer Birim Diyak kırılma gerilimi Breakover voltage* V BO C=nF** MIN. 8 V VBO TYP. MAX. 6 Breakover voltage symmetry V BO1 -V BO C=nF** MAX. ± V Dynamic breakover voltage* V V BO and V F at 10mA MIN. 5 V Output voltage* V O see diagram (R=0 O ) MIN. 5 V Şekil 1.8: C 1 kondansatörünün şarjı Breakover current* I BO C=nF** MAX. 50 µ A Rise time* tr see diagram MAX. µ s Leakage current* I R V R =0.5V BO max MAX. 10 µ A C 1 kondansatörü üzerindeki şarj gerilimi diyak ın kırılma gerilimi seviyesine ulaştığında, diyak iletime geçer. C 1 kondanstörü, diyak ve R direnci üzerinden deşarj olmaya başlar. C 1 kondansatörü üzerindeki gerilim azalmaya başlar ve bir süre sonra diyak yalıtkan olur (şekil 1.9). Şekil 1.6: DB e ait karakteristik değerler
DENEY-1.: DİYAK DENEY-1.: DİYAK kondansatörü üzerindeki gerilim V1 V Kaynak gerilimi VCC Diyak kırılma gerilimi VBO V Şekil 1.9: C 1 kondansatörünün deşarjı Diyak ın yalıtkan olmasıyla deşarj yolu kapanan C 1 kondansatörü başlangıçta olduğu gibi yeniden şarj olmaya başlar ve aynı olaylar tekrarlanarak devam eder (şekil 1.9). Şekil 1.11: Diyak uçlarındaki dalga şekilleri kondansatörü üzerindeki gerilim V 7 Diyak lı osilatör devresi triyağın tetiklenmesi amacıyla kullanılmaktadır. P 1 trimpotu, osilatör frekansını kontrol etmektedir. 8 Deney şeması: Kaynak gerilimi VCC Diyak kırılma gerilimi VBO 4.7k Şekil 1.10: C 1 kondansatörü uçlarındaki sinyal 4V AC 50Hz 100k DIYAK V1 V C 1 kondansatörü uçlarında testere dişi bir sinyal meydana gelmektedir (şekil 1.10). Bu testere dişi dalganın yükselen bölümlerinde diyak kesimdedir. İçinden akım geçmeyen R direncinde gerilim düşümü olmaz. Testere dişi dalganın düşen bölümlerinde ise diyak iletimdedir. R direnci üzerinden deşarj olan C 1 kondansatörü, bu direnç uçlarında pozitif pals oluşmasına neden olur (şekil 1.11). 100nF DB R 90 Şekil 1.1: Diyak Deneyi Devre Şeması
DENEY-1.: DİYAK DENEY-1.: DİYAK DENEY MODÜLÜ İŞLEM BASAMAKLARI 11) ES05-09 modülünü ana üniteye bağlayın. 1) Deney bağlantı planını ES05-09 modülü üzerinde gerçekleştirin. 1) Devreler üzerindeki 11.4-1.1, 11.6-1.4, 1.5-1.1 ve1.6-1. pinlerini kısa devre yapın. 14) Devrenin besleme gerilimi ana ünite üzerinden doğrudan gelmektedir. 15) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 16) Osilaskop probunu 1.-1.4 veya 1.5-1.6 pinlerine bağlayın. P T1 trimpotunu osilaskop ekranında düzgün bir sinyal görene dek çevirin. 17) Osilaskopla 1.-1.4 ve 1.5-1.6 pinlerinden osilatörün çıkış sinyallerini ölçüp kaydedin. 18) Devrenin enerjisini kesin. ÖLÇÜM SONUÇLARI 9 V 1 10 DENEY BAĞLANTI PLANI V V1 V
DENEY-.1: SCR DENEY-.1: SCR Giriş: SCR ya da diğer adıyla tristör, tek yönlü çalışabilen yarıiletken anahtarlama elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil.1 de ve karakteristik eğrisi şekil. de görülmektedir. gerilimi kesilse dahi SCR iletimde kalmaya devam eder. Bunun sebebi, SCR içinden geçen tutma akımıdır. SCR akımı tutma akımı (Holding current, I H ) altına düşmediği sürece eleman mühürlü olarak çalışmaya devam edecektir. PARAMETRE KOŞULLAR MIN TYP MAX BİRİM Geyt I Anot Katot RRM at VRRM Şekil.1: SCR nin sembolü ve görünüşü on state + I I H V TM Anot + + V 11 I DRM Repetitive peak off-state current V D = rated V DRM R GK = 1 k T C = 110 C 400 µa I RRM Repetitive peak reverse current V R = rated V RRM I G = 0 T C = 110 C 1 ma I GT Gate trigger current V AA = 6 V R L = 100 t p(g) 0 µs 60 00 µa V AA = 6 V R L = 100 T C = - 40 C t p(g) 0 µs R GK = 1 k 1. V GT Gate trigger voltage V AA = 6 V R L = 100 t p(g) 0 µs R = 1 k V AA = 6 V R L = 100 T C = 110 C t p(g) 0 µs R GK = 1 k 0.4 0. 0.6 1 V I H Holding current V AA = 6 V R GK = 1 k T C = - 40 C 8 Initiating I T = 10 ma V AA = 6 V R GK = 1 k 5 Initiating I T = 10 ma ma V TM Peak on-state voltage I TM = 5 A 1.7 V dv/dt Critical rate of rise of off-state voltage V D = rated V D R GK = 1 k T C = 110 C 10 V/µs Şekil.: TI06 ya ait karakteristik değerler 1 Reverse Blocking Region (off state ) Reverse Avalanche Region I DRM at V DRM Forward Blocking Region (off state ) SCR her zaman bir yük ile birlikte kullanılmalıdır. Aksi durumda anot-katot arasından geçen akım sınırlanmadığı için eleman bozulacaktır. Diğer taraftan SCR hem dc hem de ac gerilim altında çalışabilmektedir. Ancak bu iki çalışma şekli arasında belirgin farklılıklar vardır. Anot - S1 +Vcc SEMBOL PARAMETRE V DRM Peak Repetitive Off Stat Forward Voltage I DRM Peak Forward Blocking Current V RRM Peak Repetitive Off State Reverse Voltage I RRM Peak Reverse Blocking Current V TM Peak On State Voltage Holding Current I H B1 SCR LAMBA Şekil.: SCR nin karakteristik eğrisi SCR anot, katot ve geyt olmak üzere üç terminale sahiptir. Anot ve katot yük akımının geçtiği main terminaller, geyt ise elemanın tetiklendiği kontrol ucudur. SCR nin iletken olabilmesi için, öncelikle main terminaller yani anot-katot doğru polarma edilmelidir. Bunun ardından geyt ucuna katottan daha pozitif bir gerilim uygulanmalıdır. Bu iki şart sağlandığında, SCR hızla iletken olur ve akım geçirmeye başlar. Bu andan itibaren anot-katot gerilimi değişmediği sürece geyt R Şekil.4:SCR nin dc gerilimde çalışması
DENEY-.1: SCR DENEY-.1: SCR Şekil.4 deki devre SCR nin dc gerilimde çalışmasına örnek olarak verilmiştir. Devrede SCR nin yükü olarak lamba kullanılmıştır. S 1 anahtarı kapatılarak devreye enerji verilir. Bu durumda SCR nin main terminalleri doğru polarma olmasına rağmen geyt tetiklemesi almadığından henüz yalıtkandır. SCR yalıtkan olduğu için lamba da sönüktür. B 1 butonu SCR ye geyt tetikleme gerilimi uygulamak için kullanılmıştır. B 1 butonuna kısa süreli basıldığında, gerilim bölücü R 1 ve R dirençleri üzerinden SCR nin geyt ucu katota göre daha pozitif bir gerilim alır. Böylece SCR iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. B 1 butonu bırakılsa dahi SCR iletimde kalmaya ve lamba yanmaya devam eder. Ancak burada dikkat edilmesi gereken iki nokta vardır. Birincisi, R 1 ve R dirençlerinin SCR yi tetikleyecek geyt gerilimi ve akımını sağlayacak değerde seçilmiş olmasıdır. İkinci önemli nokta ise, yük akımı yani lambadan geçen akımın SCR tutma akımı seviyesinin üzerinde bir değere sahip olmasıdır. SCR nin giriş geriliminin hangi değerinde iletime geçeceğinin R 1 ve R gerilim bölücü dirençlerinin değerleri belirleyecektir. Görüldüğü gibi SCR ac gerilim altında geyt ucundan kontrol edilen bir doğrultucu gibi çalışmaktadır. Deney şeması: SCR nin dc gerilimde çalışması +1V SCR ac gerilim altında çalışırken sadece pozitif alternanslarda iletken olabilir. Yani anot ucu katottan daha pozitif gerilim aldığında ve uygun geyt tetiklemesi yapıldığında iletime geçer. Negatif alternanslarda ise yalıtkan durumdadır ve akım geçirmez. Şekil.5 de SCR nin ac gerilimde çalışmasına örnek bir devre görülmektedir. 1k +88.8 ma S1 LAMBA 1 4.7k +88.8 ma +88.8 Volts SCR TI06 +88.8 Volts 14 AC SCR SCR nin ac gerilimde çalışması R SCOP Şekil.5:SCR nin ac gerilimde çalışması Devreye ac gerilim uygulandığında SCR kesimde ve lamba sönüktür. S 1 anahtarı SCR nin geyt tetiklemesini kontrol etmektedir. S 1 anahtarı kapatıldığında ac giriş geriliminin pozitif alternansında, hem SCR nin anot-katot uçları doğru polarma alacak hem de geyt ucuna katottan daha pozitif bir gerilim gelecektir. Pozitif alternans gerilimi SCR yi iletime götürecek kadar yükseldiğinde, SCR iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. SCR nin iletkenliği bu pozitif alternansın sonuna kadar devam eder. Çünkü takip eden negatif alternansta hem SCR nin main terminalleri ters polarma olur hem de pozitif geyt tetiklemesi oluşmaz. Sonuç olarak SCR ac besleme geriliminin pozitif alternanslarında iletken ve negatif alternanslarında yalıtkan olur. S 1 anahtarı açıldığında ise geyt tetiklemesi kesilen SCR sürekli yalıtkandır. Pozitif alternanslarda 1k 4.7k SCR TI06 AC 1V
DENEY-.1: SCR DENEY-.1: SCR DENEY MODÜLÜ SCR nin ac gerilimde çalışması 15 İŞLEM BASAMAKLARI 19) ES05-09-0 modülünü ana üniteye bağlayın. 16 DENEY BAĞLANTI PLANLARI SCR nin dc gerilimde çalışması SCR nin dc gerilimde çalışması 0) Deney bağlantı planını ES05-09-0 modülü üzerinde gerçekleştirin. 1) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. ) ma sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayın. ) Devrenin +1V pinini modül üzerindeki +1V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 4) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 5) Lamba sönük durumda iken SCR kesimdedir. Kesim durumundaki SCR nin geyt gerilimini (V G ), geyt akımını (I G ), anot-katot gerilimini (V A-K ) ve anot akımını (I A ) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin. 6) P 1 trimpotu yardımıyla SCR geyt gerilimini lamba yanıncaya dek artırın. Lamba yandığı anda P 1 trimpotunu çevirme işlemini bırakın. Bu durumda SCR iletimdedir. 7) SCR yi iletime götüren geyt gerilimini (V G ), geyt akımını (I G ), anot-katot gerilimini (V A-K ) ve anot akımını (I A ) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin. 8) P 1 trimpotunu ters yönde çevirerek lambanın durumunu ve SCR nin iletkenliğini gözlemleyin. 9) Devrenin enerjisini kesin. SCR nin ac gerilimde çalışması 0) Deney bağlantı planını ES05-09-0 modülü üzerinde gerçekleştirin. 1) Eğe varsa, devrenin +1V pinini modül üzerindeki +1V pini arasındaki bağlantıyı kesin.
DENEY-.1: SCR DENEY-.1: SCR ) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. ) Devre üzerinde bulunan A 1 ve A pinlerini modül üzerindeki A 1 ve A pinlerine bağlayın. 4) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 5) P 1 trimpotunu lamba yanıncaya dek çevirin. Lamba yandığı anda P 1 trimpotunu çevirme işlemini bırakın. Bu durumda SCR iletimdedir. Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp kaydedin. 6) P 1 trimpotunu ters yönde çevirerek SCR nin kesime giderek lambanın sönmesini sağlayın. Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp kaydedin. 7) Devrenin enerjisini kesin. ÖLÇÜM SONUÇLARI SCR nin dc gerilimde çalışması ölçümleri V G (Volt) SCR kesimde SCR iletimde SCR kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal I G (ma) V A-K (Volt) I A (ma) 17 18 SCR nin ac gerilimde çalışması ölçümleri SCR iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal
DENEY-.: TRİYAK DENEY-.: TRİYAK Giriş: Triyak, iki yönlü çalışabilen yarıiletken anahtarlama elemanıdır. Sembolü ve görünüşü Şekil.6 de ve karakteristik eğrisi Şekil.7 de görülmektedir. A tetiklenip iletime götürülebilir. Bununla birlikte tıpkı SCR de olduğu gibi dc gerilim altında tetiklendiğinde mühürlenme özelliği bulunmaktadır. Ac gerilimde ise herhangi bir alternansta tetiklendiğinde o alternansın sonuna kadar iletimde kalmaya devam eder. Takip eden alternanslarda yeniden tetikleme gerekmektedir. ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLER (Tj=5 C, aksi belirtilmedikçe) PARAMETRE SEMBOL KOŞULLAR MIN TYP MAX BİRİM Geyt A1 Şekil.6: Triyak ın sembolü ve görünüşü + I A (+) V TM on state I H I RRM at V RRM Gate trigger current Latching current IGT IL VD = 1 V; IT = 0.1 A A+G+ A+G- A-G- A-G+ VD = 1 V; IGT = 0.1 A A+G+ A+G- A-G- A-G+ Holding current IH VD = 1 V; IGT = 0.1 A 5 15 ma On-state voltage VT IT = 5 A 1.4 1.7 V Gate trigger voltage VD = 1 V; IT = 0.1 A 0.7 1.5 V VGT VD = 400V ; IT = 0.1 A; Tj=15 C 0.5 0.4 V Off-state leakage current ID VD = VDRM(max) ; Tj = 15 C 0.1 0.5 ma Şekil.8: BT16 ya ait karakteristik değerler 5 8 11 0 7 16 5 7 5 5 5 70 0 0 0 0 ma ma I H off state I DRM at V DRM +V 19 Deney şeması: 0 V TM A (-) Sembol V DRM I DRM V RRM I RRM V TM I H Parametre Peak Repetitive Forward Off State Voltage Peak Forward Blocking Current Peak Repetitive Reverse Off State Voltage Peak Reverse Blocking Current Maximum On State Voltage Holding Current +1V 4.7k 90 +88.8 ma SCOP TRIYAK TIC06 AC 1V Şekil.7: Triyak ın karakteristik eğrisi +88.8 Volts TRİYAK Anot1 (A1), Anot (A) ve geyt olmak üzere üç terminale sahiptir. A1ve A yük akımının geçtiği main terminaller, geyt ise elemanın tetiklendiği kontrol ucudur. Triyak ın çalışma şekli SCR ile kıyaslandığında bazı farklılıklar göstermektedir. İlk olarak main terminaller ve geyt ucuna uygulanan gerilimlerin polaritesi önemli değildir. Yani uçlarına uygulanan her gerilim altında iletken olabilir. İkinci olarak da ac gerilim altında hem pozitif hem de negatif alternenslarda -1V
DENEY-.: TRİYAK DENEY-.: TRİYAK DENEY MODÜLÜ 1 İŞLEM BASAMAKLARI 8) ES05-09-0 modülünü ana üniteye bağlayın. 9) Deney bağlantı planını ES05-09-0 modülü üzerinde gerçekleştirin. 40) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 41) ma sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayın. 4) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 4) Circuit1 devresindeki PT 1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim sıfır olacak şekilde çevirip, lambanın durumunu gözlemleyin. 44) Ampermetreden triyakın geyt akımını (I G ), voltmetreden triyakın geyt gerilimini (V G ) ve osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali (10.1-10. pinlerinden) ölçün. 45) PT 1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim pozitif yönde artacak şekilde çevirin. Lamba yeterince parlak yandığı anda PT 1 i çevirme işlemini bitirin. 46) Ampermetreden triyakı tetikleyen geyt akımını (I G ), voltmetreden triyakı tetikleyen geyt gerilimini (V G ) ve osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali (10.1-10. pinlerinden) ölçün. 47) PT 1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim sıfır olacak şekilde çevirip, lambanın durumunu gözlemleyin. 48) PT 1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim negatif yönde artacak şekilde çevirin. 49) Lamba yeterince parlak yandığı anda PT 1 i çevirme işlemini bitirin. 50) Ampermetreden triyakı tetikleyen geyt akımını (I G ), voltmetreden triyakı tetikleyen geyt gerilimini (V G ) ve osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali (10.1-10. pinlerinden) ölçüp kaydedin. 51) PT 1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim sıfır olacak şekilde çevirip, lambanın durumunu gözlemleyin. 5) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 5) Ölçüm sonuçlarını kaydedin. DENEY BAĞLANTI PLANI ÖLÇÜM SONUÇLARI ma Triyakı tetikleyen Pozitif yöndeki Negatif yöndeki Geyt gerilimi Geyt akımı Geyt gerilimi Geyt akımı V
DENEY-.: TRİYAK DENEY-.: TRİYAK Triyak kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal Triyak iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal (Geyt gerilimi negatif) 4 Triyak iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal (Geyt gerilimi pozitif)
DENEY-: SCR Lİ KONTROL DENEYİ DENEY-: SCR Lİ KONTROL DENEYİ Giriş: S1 +Vcc Dc gerilim altında çalışan SCR nin iletime geçmesinden sonra tekrar kesime gidebilmesi için durdurma yöntemlerinden birisinin uygulanması gerekir. Bu yöntemler: B1 LAMBA 1. Seri anahtarla durdurma yöntemi: Bu yöntemde SCR nin main terminalleri üzerinde bulunan bir anahtar yardımıyla yük akımı kesilir. Bunun neticesinde tutma akımı da ortadan kalkacağından SCR durmuş olur. Bu anahtar tekrar kapatılsa bile SCR iletken olmayacaktır. Konrol artık geyte geçmiştir ve SCR nin tekrar tetiklenmesi gerekir. SCR S1 +Vcc R B B butonuna kısa süreli basılarak SCR kesime götürülür. B1 SCR LAMBA S 1 anahtarı kısa süreli açılarak SCR kesime götürülür. 5 Şekil.:SCR nin paralel anahtarla durdurulması. Kapasitif anahtarla durdurma yöntemi: Durdurma yöntemleri arasında en etkili olan yöntemdir. Main terminaller olan anot-katot uçlarını ters polarma etmek, bu yöntemin prensibini oluşturmaktadır. Kapasitif anahtarla durdurma yöntemi şekil. de görülmektedir. 6 R S1 +Vcc B1 R Şekil.1:SCR nin seri anahtarla durdurulması. Paralel anahtarla durdurma yöntemi: Seri anahtarla durdurma, devre enerjisi de kesildiğinden pek tercih edilmeyen bir yöntemdir. Paralel anahtarla durdurma yöntemi şekil.1 de verilmiştir. Paralel anahtarla durdurma yönteminin ana prensibi de SCR nin tutma akımını sona erdirmektir. Tutma akımı sona erdiğinde eğer tetikleme almıyorsa SCR kesime gidecektir. Şekil.1 deki devrede S 1 anahtarı kapatılarak devreye enerji uygulanır. B 1 butonuna kısa süreli basılarak SCR tetiklenir ve lamba sürekli yanmaya başlar. Bu andan sonra B 1 butonu kontrolü kaybettiğinden açılsa dahi SCR iletimde kalmaya devam edecektir. SCR yi kesime götürmek için B butonuna kısa süreli basılmalıdır. B butonuna basıldığında, yük akımı SCR yerine iç direnci daha küçük olan buton üzerinden devresini tamamlayacaktır. Böylece SCR içinden geçen akım sıfıra yakın bir değere düşer. Bunun sonucu olarak, SCR akımı tutma akımı seviyesinin altına düşer ve eleman kesime gider. R SCR - + Şekil.:SCR nin kapasitif anahtarla durdurulması Şekil. de verilen devrede S 1 anahtarı kapatılıp B 1 butonuna kısa süreli basılarak SCR iletime götürülür. B 1 açılsa bile SCR iletimde kalmaya ve lamba yanmaya devam eder. Bu arada B B butonuna kısa süreli basılıp anot-katot uçlarına ters gerilim uygulanarak SCR kesime götürülür.
DENEY-: SCR Lİ KONTROL DENEYİ DENEY-: SCR Lİ KONTROL DENEYİ C 1 kondansatörü, R 1 direnci ve iletimdeki SCR üzerinden şekilde görülen polaritede şarj olur. B butonuna kısa süreli basıldığında, C 1 üzerindeki şarj gerilimi SCR nin anot-katot uçlarına uygulanır. Polariteye dikkat edilecek olursa, anot ucuna negatif ve katot ucuna pozitif gerilim gelecektir. Main terminalleri ters polarma alan SCR hemen yalıtkan olur ve yükün çalışması sona erer. DENEY MODÜLÜ Deney şeması: +1V B1 R4 1k.k SCR TI06 1u R 10k B 7 8 DENEY BAĞLANTI PLANI
DENEY-: SCR Lİ KONTROL DENEYİ DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 İŞLEM BASAMAKLARI 54) ES05-09-0 modülünü ana üniteye bağlayın. 55) Deney bağlantı planını ES05-09-0 modülü üzerinde gerçekleştirin. 56) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 57) Devrenin +1V pinini modül üzerindeki +1V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 58) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 59) B 1 ve B butonlarına basmadan LED in durumunu gözlemleyin. 60) B 1 butonuna kısa süreli basarak LED in durumunu gözlemleyin. 61) B butonuna kısa süreli basarak LED in durumunu gözlemleyin. 6) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 6) Ölçüm sonuçlarını kaydedin. Giriş: Alternatif bir otomatik kontrollü lamba devresi de şekil 4.1 de görülmektedir. ÖLÇÜM SONUÇLARI TRIYAK AC BESLEME B 1 butonu B butonu LED in durumu Açık Açık LDR Kısa süreli basılıyor Açık Açık Kısa süreli basılıyor 9 Şekil 4.1: Otomatik kontrollü lamba devresi 0 Devrede ışık algılama işlemi, bir önceki devrede olduğu gibi LDR ile yapılmaktadır. Lamba ise OP-AMP yerine bir triyak tarafından kontrol edilmektedir. Triyak ise bir RC faz kaydırma devresi ile kumanda edilmektedir. Aydınlıkta, LDR nin içdirenci ve buna bağlı olarak üzerindeki gerilim azdır. C 1 kondansatörü, triyağı tetiklemek için gerekli olan geyt gerilimine şarj olamaz. Yeterli geyt tetiklemesi alamayan triyak kesimde ve lamba sönüktür. Karanlıkta LDR nin içdirenci artar. LDR üzerindeki gerilim artacağından, C 1 kondansatörü triyağı tetiklemek için gerekli olan geyt gerilimine şarj olur. Tetiklenen triyak iletime geçer ve lambayı yakar. Devredeki P 1 trimpotu, RC faz kaydırma devresinin zaman sabitesini ayarlamaktadır. Yani kondansatörün şarj süresi, dolayısıyla lambanın hangi ışık seviyesinde yanacağı bu trimpot tarafından belirlenir.
DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 Deney şeması: Osilaskop DENEY BAĞLANTI PLANI 470 100k TRIYAK TIC06 AC 4V LDR C4 0nF DENEY MODÜLÜ 1 İŞLEM BASAMAKLARI 64) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 65) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 66) Devrenin AC 4V ve 0 pinlerini modül üzerindeki A ve A1 pinlerine bağlayın. 67) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 68) Karanlık ortamı oluşturmak üzere LDR nin üzerini kapatarak ışık almasını engelleyin. P 1 trimpotunu ayarlayarak karanlıkta lambanın yanmasını sağlayın. 69) LDR nin üzerini açarak lambanın söndüğünü gözlemleyin. Eğer lamba sönmüyor ise P 1 trimpotunu lamba sönene kadar hassas bir şekilde ayarlayın. 70) Devrede OSCILLOSCOPE yazan pinler arasına osilaskopu bağlayarak aydınlık ve karanlık durumları için lamba uçlarındaki sinyalleri ölçüp sonuçları kaydedin. 71) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.
DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 DENEY-4.: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ- ÖLÇÜM SONUÇLARI Giriş: Otomatik kontrollü lamba devresi şekil 4. de görülmektedir. +Vcc D 7 LDR 6 D1 R Q1 P 4 R -Vcc Aydınlıkta lamba uçlarındaki sinyal Şekil 4.: Otomatik kontrollü lamba devresi Devrede ışık algılama işlemi LDR tarafından yapılmaktadır. OP-AMP ise karşılaştırıcı olarak kullanılmıştır. OP-AMP, LDR üzerindeki gerilimle P trimpotu üzerindeki gerilimi karşılaştırmakta ve buna göre çıkış gerilimi üretmektedir. P trimpotu, karşılaştırma için kullanılacak referans gerilimi ayarlamaktadır. Diğer bir ifade ile lambanın yanacağı karanlık seviyesini ayarlar. P nin değeri büyüdükçe, lambanın yanması için gerekli olan karanlık seviyesi artar. P 1 trimpotunun görevi ise, LDR nin hassasiyetini ayarlamaktır. Aydınlıkta, LDR nin içdirenci ve buna bağlı olarak üzerinde düşen gerilim azdır. P üzerinde düşen gerilim LDR üzerine düşen gerilimden büyük olur. OP-AMP ın (-) girişindeki gerilim (+) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında V CC değerine yakın bir gerilim olur. Ters polarma alan D 1 diyotu kesimde olacağından, Q 1 transistörü de kesimde olacak ve röle çekmeyeceğinden lamba yanmayacaktır. Ortam yeterince karanlık olduğunda, LDR nin içdirenci ve buna bağlı olarak üzerinde düşen gerilim artarak, P tarafından belirlenen referans gerilimi aşar. OP-AMP ın (+) girişindeki gerilim (-) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında +V CC değerine yakın bir gerilim oluşur. Doğru polarma olan D 1 iletime geçerek, Q 1 transistörünü de iletken yapar. Q 1 transistörünün iletime geçmesiyle röle enerjilenir ve paleti çekerek lambayı yakar. 4 Karanlıkta lamba uçlarındaki sinyal Bir lambanın otomatik olarak kontrol edilmesinde LDR dışında farklı algılayıcılar kullanılabilir. Bunun yanı sıra kontrol elemanı olarak OP-AMP yerine farklı bir elemandan da faydalanabilir. Ya da kontrol edilecek lamba doğrudan ac gerilimde çalıştırılabilir.
DENEY-4.: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ- DENEY-4.: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ- Deney şeması: DENEY BAĞLANTI PLANI +1V 1M 10k 7 D1 1N4001 +88.8 Volts LDR +88.8 Volts P 100k 4 LM741 6 +88.8 Volts D1 R 47k 1N4001 R4 k Q1 BC7-1V DENEY MODÜLÜ 5 İŞLEM BASAMAKLARI 7) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 7) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 74).4-.5 pinlerini kısa devre edin. 75) Devrenin +1V pinini modül üzerindeki +1V pinine ve devrenin -1V pinini modül üzerindeki -1V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 76) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 77) LAMP CONTROL trimpotu ışık kaynağı olarak kullanılan lambanın (devrenin sol tarafındaki lamba) parlaklığını kontrol etmektedir. 78) P 1 trimpotu LDR nin hassasiyetini kontrol etmektedir. 79) P trimpotu aydınlık-karanlık seviyesini kontrol etmektedir. 80) Öncelikle LAMP CONTROL trimpotu ile ışık kaynağı olarak kullanılan lambanın maksimum parlaklıkta yanmasını sağlayın. 81) P trimpotu ile devrenin yükü olan lambanın sönmesini sağlayın. 8) LAMP CONTROL trimpotu ile ışık kaynağı olarak kullanılan parlaklığını sizin belirleyeceğiniz karanlık seviyesine kadar kısın. 8) Eğer belirlediğiniz karanlık seviyesi için devrenin yükü olan lamba hala sönmedi ise, P 1 trimpotunu lamba sönene kadar hassas bir şekilde ayarlayın. 84) LAMP CONTROL trimpotu ile ışık kaynağı olarak kullanılan lambanın parlaklığını bir miktar artırıp yük olarak kullanılan lambanın sönmesini sağlayın. 85) Devrede V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayarak aydınlık ve karanlık durumları için OP-AMP ın giriş ve çıkış gerilimlerini ölçüp sonuçları kaydedin. 86) Aynı işlemler ışık kaynağı olarak kullanılan lamba söndürülüp devre dışı bırakılarak, ortam ışığı için de denenebilir. 87) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 6
DENEY-4.: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ- DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ ÖLÇÜM SONUÇLARI Aydınlık OP-AMP ın evirmeyen girişindeki gerilim OP-AMP ın eviren girişindeki gerilim OP-AMP ın çıkış gerilimi Lambanın durumu Giriş: Turn-on tipi zamanlayıcı devresi şekil 5.1 de görülmektedir. +Vcc Karanlık D 7 6 D R Q1 B 4 R P -Vcc Şekil 5.1: Turn-on tipi zamanlayıcı devresi 7 Turn-on tipi zamanlayıcı, zamanlama işlemi başladıktan bir süre sonra yükü çalıştıran devredir. Devredeki zamanlama süresi kondansatör ve ona seri durumdaki direnç tarafından belirlenir. Süreyi uzatmak için bu elemanlardan birinin veya her ikisinin değerini büyütmek gerekir. Şekil 5.1 de OP-AMP la düzenlenmiş turn-on tipi bir zamanlayıcı devresi görülmektedir. OP-AMP yerine BJT veya FET gibi başka aktif elemanlar kullanmak da mümkündür. P 1 trimpotu C 1 kondansatörünün şarj süresini, bu da devrenin zamanlama süresini belirler. P trimpotu ise karşılaştırıcı olarak kullanılan OP-AMP ın referans gerilimini belirler. OP-AMP, C 1 ve P elemanları üzerindeki gerilimleri karşılaştır ve karşılaştırma sonucuna göre çıkış gerilimi verir. P nin değeri karşılaştırmada kullanılan referans gerilimi belirlediğine göre, aynı zamanda zamanlama süresini de etkileyecektir. Dolayısıyla P 1 ve P trimpotlarından birinin yada her ikisinin değerinin büyümesi devrenin zamanlama süresini büyütecektir. 8 Devreye enerji uygulandığında, C 1 kondansatörü P 1 üzerinden şarj olmaya başlar. C 1 üzerindeki gerilim P tarafından belirlenen referans gerilimi seviyesine ulaşana dek, OP-AMP ın (-) girişindeki gerilim (+) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında V CC değerine yakın bir gerilim olur. Ters polarma alan D 1 diyotu kesimde olacağından, Q 1 transistörü de kesimde olacak ve röle çekmeyeceğinden lamba yanmayacaktır. P 1 üzerinden şarj olan C 1 üzerindeki gerilim bir süre sonra referans gerilimi aşar. OP-AMP ın (+) girişindeki gerilim (-) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında +V CC değerine yakın bir gerilim oluşur. Doğru polarma olan D 1 iletime geçerek, Q 1 transistörünü de iletken yapar. Q 1 transistörünün iletime geçmesiyle röle enerjilenir ve paleti çekerek lambayı yakar. Herhangi bir işlem yapılmadığı sürece lamba yanmaya devam edecektir. Zamanlama işlemini yeniden başlatmak üzere, kısa bir süre için B butonuna basılır. Butona basıldığında C 1 kondansatörü deşarj olacağından, zamanlama işlemi yeniden başlamış olacaktır.