DENEY NO: 6 DENEYİN ADI : 80286 MİKROİŞLEMCİSİ İLE TRİSTÖRÜN ATEŞLEME AÇISININ KONTROL EDİLMESİ DENEYĠN AMACI : Tristörün ateģleme açısının mikroiģlemci yardımıyla denetlemek, ateģleme iģlemi için mikroiģlemcilerin kullanılabilirliğini göstermek, ateģleme açısı denetiminde ortaya çıkan hataları göstermektir. TEORİK BİLGİ TRİSTÖR : Tristör güç elektroniği devrelerinde yaygın kulanım alanına sahip bir devre elemanıdır. Tristör doğru akım altında tetiklendikten sonra tetiklenme akımı kesilse bile iletimde kalmaya devam eder. Tristör, anod, katod, kapı olarak adlandırılan üç adet uca sahiptir. Tristörün çalıģmasını iki transistörlü tristör modeli ile açıklayabiliriz. Ģekil 1. de tristör sembolü, eklem yapısı ve transistörlü modeli görülmektedir. ġekil 1. Tristörün sembolü, iç yapısı ve transistör eģdeğer devresi ġekil 2. Tristörün kapı akımına bağlı olarak akım_gerilim karakteristiği
Tristörün tranzistörlü modelinde T1 in baz akımı T2 nin kollektör akımı ile ve T2 nin baz akımı da T1 in kollektör akımı ile sağlamaktadır. EĢdeğer devrede T2 nin bazına bir darbe uygulandığında, T2 nin kollektör akımı T1 in kollektör akımının, dolaysıyla da T2 nin baz akımının artmasına neden olur. Zincirleme bir Ģekilde her transistör birbirlerini iletimde tutarlar. Böylece tristörün anod_katod eklemi kapı akımı kesilse bile iletimde kalmıģ olur. Tristörü tekrar tıkama durumuna geçirmek için emetör akımlarının kesilmesi gerekmektedir. TRİSTÖRÜN İLETİME GEÇİRİLMESİ 1.Kapı Akımı Uygulaması: Anod ve katod düz yönde kutuplanmıģken, kapı ucundan akım geçirilmesiyle tristörü iletime geçirmek mümkündür. 2. Anod_Karod Geriliminin Artırılması: Tıkamadaki bir tristörün anod_katod gerilimini iletim yönünde artırarak eģdeğer modeldeki transistörlerin sızıntı akımları nedeniyle tristörün iletime geçmesi sağlanır. 3. Gerilimin Yükselme Hızını Artırılması: Anod_Katod düz yön gerilimi çok hızlı artırılırsa tristör eģdeğerindeki sızıntı akımlarından dolayı akan akımı (I=C.dV/dt) tristörü iletime geçirecek düzeyde olabilir ve tristör tetiklenebilir 4. Isıl etki :Eklem sıcaklığının artırılmasıyla tristör modelindeki transistörlerin sızıntı akımları artarak tristörün iletime geçmesine neden olabilir. Ancak ısıl etki ve gerilimlerin yükselme hızının neden olacağı iletime geçme durumu pratikte arzu edilmez. ġekil 2. de tristörün akım_gerilim özeğrisi görülmektedir. ġekil 2. de görüldüğü gibi farklı kapı akımları için farklı anod_katod gerilimlerinde tristörün iletime geçirilmesi mümkündür. Kapı akımının sıfır olması durumunda tristörün iletime geçme gerilimi düz yön kırılma gerilimi olarak adlandırılır (U ako ). Ġletime geçmiģ bir tristör normal diyot karekteristiği gösterir. iletimdeki bir tristörün kapı akımı sıfır olsa bile tristör iletimde kalır. Ancak tristörün anod akımı beli bir akımın altına düģerse tristör tekrar kesim durumuna geçer. Bu özel akım değerine tritörün tutma akımı (Ih=Ihold) denir. Tristörün tıkamaya geçmesi için aģağıdaki Ģartlar sağlanmalıdır. 1. Anod_katod geriliminin (Uak ) sıfır yada sıfırdan küçük olması. 2. Anod akımının tutma akımından küçük olması. 3. 1 ve 2 Ģartlarının en az tristörün tıkamaya gitme süresi (Tq) kadar devam etmesi gerekmektedir. TRİSTÖRLERİN TETİKLEME DÜZENEKLERİ Tristörlerin tetiklenmesi için belli baģlı birkaç yöntem aģağıdaki gibi sayılabilir. 1. Dirençli tetikleme (0 o ile 90 o arasında ). 2. Direnç ve kondansatörlü tetikleme (0 o ile 180 o arasında ). 3. Ġki uçlu negatif dirençli elemanlarla tetikleme 4. Neon lamba ile tetikleme 5. Shotky diyodu ile tetikleme 6. Diak ile tetikleme. 7. UJT li tetikleme. 8. Sayısal devreler ile tetikleme
Bu deneyde sayısal devreler ile tetikleme yönteminden biri olabilecek mikroiģlemci ile tristörün tetikleme açısının denetimi gerçeklenecektir. MİKROİŞLEMCİ KULLANARAK TETİKLEME AÇISINININ DENETLENMESİ Tristörün tetikleme açısını denetleme iģlemi kısaca Ģebeke geriliminin sıfır geçiģini bekleyip, sıfır geçiģ anından sonra tetikleme açısı için gerekli süre kadar bekleyerek tristöre tetikleme palsi uygulamak Ģeklinde açıklanabilir. Burada tristörü tetikleyebilmek için öncelikle Ģebeke geriliminin sıfır geçiģine senkronize olmak gerekmektedir. MikroiĢlemci kullanrak sıfır geçiģi yakalamak için önce gerilimin negatif olması beklenir, gerilim negatif olduktan sonra gerilimin pozitife geçiģ anı belirlenmeye çalıģılır. Pozitife geçiģ anı yakalandıktan sonra tetiklenme açısına karģılık düģen gecikme süresi kadar bekleme süresinden sonra tristörün kapı ucuna tetikleme darbesi uygulanır ve tristör tetiklenmiģ olur. Bu iģlemden sonra bir sonraki sıfır geçiģini yakalamak için baģlangıçtaki iģlemlerin tekrarlanması gerekir. Böylece aynı iģlemlerin ard arda tekrarlanarak tristörün tetikleme açısınını denetimi gerçeklenmiģ olur. DENETLEME PROGRAMININI YAZILMASI Programda ilk olarak port2 nin 0,1,2 ve 3. bitler giriģ 4,5,6 ve 7. bitlerçıkıģ olacak Ģekilde koģullanması gerekmektedir. Devrede port2 nin 7. biti port2 nin 0. bitine bağlı pull_up direnci için 5V kaynak olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle programda öncelikle lojik 1 seviyeye getirecek komutlar kullanılmalıdır. Programın çalıģtırılmasında Ģebeke geriliminin sıfır geçiģini yakalamak için önce portu2 nin sıfırıncı bitinin sıfır olması (Ģebekenin negatif değere düģmesi) beklenir. ġebeke gerilimi negatif değere ulaģtıktan sonra negatiften pozitife geçiģ anı (sıfır geçiģi) beklenmelidir. Sıfır geçiģ anı portu2 nin sıfırıncı bitinin lojik 1 olduğu an olarak kabul edilebilir (yaklaģık olarak). Sıfır geçiģ anı belirlendikten hemen sonra gecikme porogramına gidilerek tetikleme açısı için hesaplanan gecikme süresi kadar beklenir. Gecikme programından döndükten sonra hemen port2 7. bitinden lojik 1 değeri gönderilerek tristör tetiklenir. Tetikleme iģleminden sonra tristör Ģebeke gerilimi negatif değere ininceye kadar iletimde kalacaktır. ġebeke gerilimi negatife düģtükten sonra port2 7. bitinden lojik 0 değeri gönderilmelidir. Bu iģlem bir sonraki periyotta tristörün kendiliğinden tetiklenmesini önlemek için gereklidir. Yazılan programda her negatife geçiģ anından sonra port2 7.bitinden lojik 0 değeri çıkılarak tristörün kendiliğinden tetiklenmemesi sağlanır. İSTENENLER: 1. Yazdığınız programda tetikleme açısına bağlı olarak değiģen gecikme sabitlerini hesaplamak için bir formül bulunuz (geliģtiriniz). GeliĢtirilen bu formülü kullanarak tetikleme açısını 1 0, 30 0, 60 0, 90 0, 1350 0, lik değerleri için gerekli sabitleri hesaplayınız. 2. Yazdığınız programda sıfır geçiģlerin kaç derecelik hata ile belirlendiğini hesaplayınız giriģ geriliminin maksismum değerini 24V olark alınız.(port2 giriģinin hangi gerilim seviyesini lojik 1 kabul ettiğine siz karar veriniz).
DENEYİN YAPILIŞI: 1. ġekil-3 deney devresini kurarak yazılan programın hex kodlarını $0000 adresinden baģlayarak 80286 kartına giriniz. 2. Yazdığınız proramda tetikleme açısının 1 0, 30 0, 60 0, 90 0, 1350 0, lik değerleri için tristörün kapı ve anod gerilimlerini osilaskopta gözleyerek alt alta çiziniz.. BAġLA PORT2 KOġULLAMA (0,1,2,3 giriģ, 4,5,6,7 çıkıģ) PORT2 BĠT 0 0 MI? H E PORT2 BĠT 0 1 MĠ? H E GECĠK (ALFA) VE TRĠSTÖRÜ ATEġLE H PORT2 BĠT 0 1 MĠ? TRĠSTÖRÜ SÖNDÜR E
Port2 P2.4 1K 5V 24V 220V K A G 1K BT151 4N25 P2.7 10K 1K +5v 1M P2.0 1K 6 7 741 2 100K 4 3 4N25 RAPORDA ĠSTENENLER: a. Deneyde tristör kaç derece hata ile ateģelenmektedir.? (Hesapla ve ölçümle gösteriniz) b. Tristör için en büyük ateģleme açısı kaç derece olabilir.? Bu ateģleme açısında kulanılacak gecikme sabiti değeri nedir.? c. Benzer Ģekilde Port2 üzerinden üç fazlı tek yollu tristör kontrollü bir doğrultucu denetlenmek istenirse yeni program nasıl olur? d. Bu düzeneğin dezavantajlarını yazın? e. Deney esnasında alınan değerleri düzenli olarak rapora ekleyin ve yorumuzu yapın
80286 İLE TRİSTÖR ATEŞLEME AÇISI KONTROLU İÇİN ASSEMBLER PROGRAMI UPORT1CTL EQU 88H UPORT1 EQU 90H UPORT2 EQU 92H DELAY EQU 01FFFH ORG 0100H MOV AL,02H OUT UMODEREG,AL ;Port2 0,1,2,3 giriģ ve 4,5,6,7 çıkıģ MOV AL,80H OUT UPORT2 ;Pull_up 5V kaynağı çalıģtır NBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Negatife düģüģü bekle TEST AL,01H JZ NBEKLE MOV AL,00H OUT UPORT2,AL ;Tristörü söndür PBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Pozitife çıkıģı bekle TEST AL,01H JNZ PBEKLE MOV CX,DELAY GECIK: DEC CX ; ALFA kadar bekle JNZ GECIK MOV AL,10H OUT UPORT2,AL ;Tristörü ateģle JMP NBEKLE
Page 1-1 Tue Oct 07 18:08:13 2003 Line# Address Object Source AS86 80286 Cross Assembler V1.00 1 0100 2 0100 3 0100 ;TUġ TAKIMI YARDIMI ĠLE ATEġLEME ACISININ DEĞĠġTĠRĠ 4 0100 5 0100 UPORT1CTL EQU 88H 6 0100 UMODEREG EQU 86H 7 0100 UPORT1 EQU 90H 8 0100 UPORT2 EQU 92H 9 0100 DELAY EQU 01000H 10 0100 GETIN EQU 14 ;0EH 11 0100 12 0100 ORG 0100H 13 0100 14 0100 B0 02 MOV AL,02H 15 0102 E6 86 OUT UMODEREG,AL ;Port2 0,1,2,3 g 16 0104 B0 80 MOV AL,80H 17 0106 E6 92 OUT UPORT2,AL ;Pull_up 5V k 18 0108 19 0108 E4 92 NBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Negati 20 010A A8 01 TEST AL,01H 21 010C 74 FA JZ NBEKLE 22 010E 23 010E B0 00 MOV AL,00H 24 0110 E6 92 OUT UPORT2,AL ;Tristö 25 0112 26 0112 E4 92 PBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Poziti 27 0114 A8 01 TEST AL,01H 28 0116 75 FA JNZ PBEKLE 29 0118 30 0118 B9 00 10 MOV CX,DELAY 31 011B 49 GECIK: DEC CX 32 011C 75 FD JNZ GECIK 33 011E 34 011E B0 10 MOV AL,10H 35 0120 E6 92 OUT UPORT2,AL ;Tristörü ateģle 36 0122 E9 E3 FF JMP NBEKLE 37 0125
;TUġ TAKIMI YARDIMI ĠLE ATEġLEME ACISININ DEĞĠġTĠRĠLMESĠ UPORT1CTL EQU 88H UPORT1 EQU 90H UPORT2 EQU 92H DELAY EQU 01000H GETIN EQU 14 ;0EH ORG 0100H MOV AL,02H OUT UMODEREG,AL ;Port2 0,1,2,3 giriģ ve 4,5,6,7 çıkıģ MOV AL,80H OUT UPORT2 ;Pull_up 5V kaynağı çalıģtır MOV DELAY,1FFFH NBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Negatife düģüģü bekle TEST AL,01H JZ NBEKLE MOV AL,00H OUT UPORT2,AL ;Tristörü söndür MOV AH,GETIN INT 28H CMP AL,0FFH JZ PBEKLE CMP AL,02BH JNZ EKSIMI ARTI: ADD DELAY,0010 ;ateģleme açisini arttir, gücü azalt JMP PBEKLE EKSIMI: CMP AL,02DH JNZ PBEKLE ARTI: SUB DELAY,0010 ;ateģleme açisini azalt, gücü arttir PBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Pozitife çıkıģı bekle TEST AL,01H JNZ PBEKLE MOV CX,DELAY GECIK: DEC CX ; ALFA kadar bekle JNZ GECIK MOV AL,10H OUT UPORT2,AL ;Tristörü ateģle JMP NBEKLE
Page 1-1 Tue Oct 07 18:10:43 2003 Line# Address Object Source AS86 80286 Cross Assembler V1.00 1 0100 2 0100 3 0100 ;TUġ TAKIMI YARDIMI ĠLE ATEġLEME ACISININ DEĞĠġTĠRĠ 4 0100 5 0100 UPORT1CTL EQU 88H 6 0100 UMODEREG EQU 86H 7 0100 UPORT1 EQU 90H 8 0100 UPORT2 EQU 92H 9 0100 DELAY EQU 01000H 10 0100 GETIN EQU 14 ;0EH 11 0100 12 0100 ORG 0300H 13 0300 B0 02 MOV AL,02H 14 0302 15 0302 E6 86 OUT UMODEREG,AL ;Port2 0,1,2,3 g 16 0304 B0 80 MOV AL,80H 17 0306 18 0306 E6 92 OUT UPORT2,AL ;Pull_up 5V k 19 0308 20 0308 BE 00 10 MOV SI,01000H ;ATEġLEME AÇISI ADRESĠ 21 030B C7 04 FF 1F MOV WORD PTR[SI],01FFFH ;BAġLANGIÇ ATE 22 030F 23 030F E4 92 NBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Negati 24 0311 A8 01 TEST AL,01H 25 0313 74 FA JZ NBEKLE 26 0315 27 0315 B0 00 MOV AL,00H 28 0317 E6 92 OUT UPORT2,AL ;Tristö 29 0319 30 0319 B4 0E MOV AH,GETIN 31 031B CD 28 INT 28H ;TUġLARI KONTROL ET 32 031D 3C FF CMP AL,0FFH 33 031F 74 13 JZ PBEKLE ;TUġA BASILMADI ĠSE PBEKL 34 0321 35 0321 3C 2B CMP AL,02BH ; + TUġU ĠSE ARTTIR 36 0323 75 07 JNZ EKSIMI 37 0325 81 04 10 00 ARTI: ADD WORD PTR [SI],0010H ;ateģle 38 0329 E9 08 00 JMP PBEKLE 39 032C 40 032C 3C 2D EKSIMI: CMP AL,02DH ; - TUġU ĠSE AZALT 41 032E 75 04 JNZ PBEKLE 42 0330 81 2C 10 00 SUB WORD PTR [SI],0010H ;ateģleme açisi 43 0334 44 0334 E4 92 PBEKLE: IN AL,UPORT2 ;Pozitife çıkıģı 45 0336 A8 01 TEST AL,01H 46 0338 75 FA JNZ PBEKLE 47 033A 48 033A B9 00 10 MOV CX,DELAY 49 033D 49 GECIK: DEC CX ; ALFA kadar bek 50 033E 75 FD JNZ GECIK 51 0340 52 0340 B0 10 MOV AL,10H 53 0342 E6 92 OUT UPORT2,AL ;Tristörü ateģle 54 0344 E9 C8 FF JMP NBEKLE