OKUMA ALETLERİ. Enstrümantal Analiz. Galvanometreler



Benzer belgeler
7. Hareketli (Analog) Ölçü Aletleri

Şekil 1: Zener diyot sembol ve görünüşleri. Zener akımı. Gerilim Regülasyonu. bölgesi. Şekil 2: Zener diyotun akım-gerilim karakteristiği

Ölçüm Temelleri Deney 1

Elektrik Devre Temelleri 3

T.C. ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DEVRE ANALİZİ LABORATUVARI I DENEY FÖYLERİ

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ LABORATUARI

DENEY 1- LABORATUAR ELEMANLARININ TANITIMI VE DC AKIM, DC GERİLİM, DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ VE OHM KANUNU

TEMEL DC ÖLÇÜMLERİ: AKIM ÖLÇMEK: Ampermetre ile ölçülür. Ampermetre devreye seri bağlanır.

Doğru Akım Devreleri

ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

EEME210 ELEKTRONİK LABORATUARI


6. Osiloskop. Periyodik ve periyodik olmayan elektriksel işaretlerin gözlenmesi ve ölçülmesini sağlayan elektronik bir cihazdır.

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

DENEY 7 DALGALI GERİLİM ÖLÇÜMLERİ - OSİLOSKOP

ELEKTRİK VE ELEKTRİK DEVRELERİ 2

12. DC KÖPRÜLERİ ve UYGULAMALARI

DENEY DC GERİLİM ÖLÇÜMÜ DENEYİN AMACI

BMT104 ELEKTRONİK DEVRELER DERSİ LABORATUVAR UYGULAMALARI

DENEY 1 DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ

Harici Fotoelektrik etki ve Planck sabiti deney seti

EEM0304 SAYISAL ELEKTRONİK LABORATUVARI DENEY FÖYLERİ

ELEKTRİK AKIMI Elektrik Akım Şiddeti Bir İletkenin Direnci

Elektrik Müh. Temelleri

DENEY-4 WHEATSTONE KÖPRÜSÜ VE DÜĞÜM GERİLİMLERİ YÖNTEMİ

Aşağıdaki formülden bulunabilir. S16-Kesiti S1=0,20 mm²,uzunluğu L1=50 m,özdirenci φ=1,1 olan krom-nikel telin direnci kaç ohm dur? R1=?

Bölüm 4 Doğru Akım Devreleri. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Şekil 1. R dirençli basit bir devre

DC Akım/Gerilim Ölçümü ve Ohm Yasası Deney 2

Temel Kavramlar. Elektrik Nedir? Elektrik nedir? Elektrikler geldi, gitti, çarpıldım derken neyi kastederiz?

DENEY 2: TEMEL ELEKTRİK YASALARI-GERİLİM VE AKIM ÖLÇÜMLERİ

13. ÜNİTE AKIM VE GERİLİM ÖLÇÜLMESİ

Elektrik Devre Temelleri

<<<< Geri ELEKTRİK AKIMI

14. SİNÜSOİDAL AKIMDA DİRENÇ, KAPASİTE, İNDÜKTANS VE ORTAK İNDÜKTANSIN ÖLÇÜLMESİ

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-3 Doğru Akım Devreleri Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

Alternatif Akım Devre Analizi

OSİLOSKOP KULLANIMINA AİT TEMEL BİLGİLER

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 3 : YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK (MEB)

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORDA KAYMANIN BULUNMASI

- Gerilme ve Gerinme ikinci dereceden tensörel büyüklüklerdir. (3 puan)

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

Deney 3: Diyotlar ve Diyot Uygulamaları. Amaç: Araç ve Malzeme: Teori:

8.KISIM OSİLOSKOP-2 DC + AC ŞEKLİNDEKİ TOPLAM İŞARETLERİN ÖLÇÜMÜ

ELK273 Elektrik ve Elektronik Mühendisliğinin Temelleri Ders 4- Direnç Devreleri II

OSİLOSKOBUN TANITILMASI VE BİR ALTERNATİF GERİLİM ŞEKLİNİN OSİLOSKOBDA İNCELENMESİ

Doğru Akım (DC) Makinaları

Ölçme ve Devre Laboratuvarı Deney: 1

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ

21. ÜNİTE FREKANS-GÜÇ KATSAYISI VE DEVİR SAYISININ ÖLÇÜLMESİ

Bir devrede dolaşan elektrik miktarı gibi elektriksel ifadelerin büyüklüğünü bize görsel olarak veren bazı aletler kullanırız.

T.C HİTİT ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK DEVRELER 1 LAB. DENEY FÖYÜ DENEY-1:DİYOT

DENEY 2 ANKASTRE KİRİŞLERDE GERİNİM ÖLÇÜMLERİ

Değişken Doğru Akım Zaman göre yönü değişmeyen ancak değeri değişen akımlara değişken doğru akım denir.

DENEY-2 ANİ DEĞER, ORTALAMA DEĞER VE ETKİN DEĞER

Yarıiletken devre elemanlarında en çok kullanılan maddeler;

Şekil 1: Diyot sembol ve görünüşleri

ELEKTRİK DEVRELERİ-2 LABORATUVARI II. DENEY FÖYÜ

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

İstanbul Teknik Üniversitesi IEEE Öğrenci Kolu

DENEY FÖYÜ 2: Doğru Akım ve Gerilimin Ölçülmesi

kdeney NO:1 OSİLASKOP VE MULTİMETRE İLE ÖLÇME 1) Osiloskop ile Periyot, Frekans ve Gerlim Ölçme

Elektrot Potansiyeli. (k) (k) (k) Tepkime vermez

MULTİMETRE. Şekil 1: Dijital Multimetre

ASENKRON MOTOR ASENKRON (İNDÜKSİYON) MOTOR. Genel

Korozyon Hızı Ölçüm Metotları. Abdurrahman Asan

BÖLÜM 2. FOTOVOLTAİK GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (PV)

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL ELEKTRİK DEVRE LABORATUVARI TEMEL DEVRE TEOREMLERİNİN UYGULANMASI

EET-202 DEVRE ANALİZİ-II DENEY FÖYÜ OSİLOSKOP İLE PERİYOT, FREKANS VE GERİLİM ÖLÇME

DENEY 1 Direnç Ölçümü

KIRCHHOFF YASALARI VE WHEATSTONE(KELVİN) KÖPRÜSÜ

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü ESM 413 Enerji Sistemleri Laboratuvarı-I

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ FİZİK II LABORATUVARI DENEY 2 TRANSFORMATÖRLER

KONUM ALGILAMA YÖNTEMLERİ VE KONTROLÜ

T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT103 ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 7

1.1. Deneyin Amacı: Temel yarı iletken elemanlardan, diyot ve zener diyotun tanımlanması, test edilmesi ve bazı karakteristiklerinin incelenmesi.

DENEY FÖYÜ 2: Doğru Akım ve Gerilimin Ölçülmesi

ASENKRON (İNDÜKSİYON)

7.2. Isıl Ölçü Aletleri. Isıl ölçü aletlerinde;

AKIM VE GERİLİM ÖLÇME (DOĞRU AKIM)

EEME 210 ELEKTRONİK LABORATUARI

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ELEKTRONİK-I DERSİ LABORATUVARI DENEY 2: Zener ve LED Diyot Deneyleri

gelen ışın gelme açısı

ÜNİTE 5 KLASİK SORU VE CEVAPLARI (TEMEL ELEKTRONİK) Transformatörün tanımını yapınız. Alternatif akımın frekansını değiştirmeden, gerilimini

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

Değer. (a) Analog ve, (b) digital sinyallerin kıyaslaması. Digital devrelerin, karşıtı olan analog devrelere göre bazı avantajları vardır: bunlarda,

Farklı materyallerin elektrik geçirmezlik sabiti

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü ÖLÇME TEKNİĞİ 5. HAFTA

KIRCHOFF'UN AKIMLAR VE GERĠLĠMLER YASASININ DENEYSEL SAĞLANMASI

Chapter 7. Elektrik Devreleri. Principles of Electric Circuits, Conventional Flow, 9 th ed. Floyd

TEMEL ELEKTRİK-ELEKTRONİK DERSİ SORU BANKASI

DOĞRULTUCULAR VE REGÜLATÖRLER

DENEY 1: DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ

TES Dijital Toprak direnci ölçer TES-1700 KULLANMA KLAVUZU

SICAKLIK ALGILAYICILAR

4. ÜNİTE ALTERNATİF AKIMDA GÜÇ

Otomatik Kontrol I. Dinamik Sistemlerin Matematik Modellenmesi. Yard.Doç.Dr. Vasfi Emre Ömürlü

Transkript:

1 OKUMA ALETLERİ Enstrümantal Analiz Galvanometreler Doğru akım, voltaj, ve direnç ölçmeleri için klasik yöntemlerde, bir galvanometre kullanılır. Bu alet, bulunması yüzyılı geçmiş olmasına rağmen, hala laboratuvarlarda çok kullanılmaktadır. Çalışma ilkesi sabit bir magnetik alanda bir sarımın akım-etkisiyle hareketine dayanır. Böyle bir düzeneğe "D'Arsonval hareketi" veya "sarımı" denir. Aşağıdaki şekilde iki farklı galvanometre tipi görülmektedir; Şekil(a) da, hareketli sarım metal bantlar arasına yerleştirilmiş, (b) de ise hareketli sarımı şaft ve yatağa yerleştirilmiş galvanometre tiplerine bir örnek verilmiştir. skala bronz bant gösterge ışık kaynağı ayna Al bobin sabit magnet demir göbek yay mil sabit demir göbek N S akım kaynağı sabit magnet yay sarım (b) http://www.tpub.com/ neets/book16/68.htm (a) http://electricinnn.blogspot.com/ 2009/11/galvanometer.html Farklı dizayn edilmiş iki galvanometrenin şematik diyagramı

2 Şekil-(a) daki galvanometrede sarımda, dönmeye karşı çok az direnç gösteren bir dik filamen kullanılmıştır. Filamene küçük bir ayna yerleştirilir; bir ışık demeti aynadan yansıtılarak skalaya düşürülür, böylece akım geçerken oluşan dönme hareketi algılanır ve ölçülür. Galvanometreler 10-10 A kadar küçük akımları ölçebilecek şekilde dizayn edilir. Şekil-(b) deki galvanometrede bir çift yatak arasında dönen silindirik bir yumuşak demir üzerinde dikdörtgen şeklinde bir tel sarım bulunur, ölçülen bu sarımdan geçen akımdır. Sarım sabit bir magnetin kutupları arasındaki hava boşluğuna yerleştirilmiştir. Sarımda oluşan akıma-bağımlı magnetik alanın sabit magnetik alanla etkileşmesiyle sarım dönmeye başlar; dönme derecesi, sarımdaki akımla doğru orantılıdır. D'Arsonval Metre, veya, PMMC Galvanometre (PMMC: Permanent-Magnet Moving Coil) D Arsonval metreler hem doğru akım ve hem de alternatif akım değerlerini ölçmede kullanılabilir. Bunlarda iletkenin uzunluğu ve magnetin kutupları arasındaki alan kuvveti sabittir. Bu durumda akımda olabilecek herhangi bir değişiklik sarımdaki kuvvette orantılı bir farklaşma sağlar. Basit bir D'Arsonval hareketi aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir. skala kuvvet yönü iğne yönü akım girişi gösterge S N sabit magnet D arsonval hareketi akım çıkışı http://www.tpub.com/ neets/book16/68.htm sarım gösterge ve yayın bağlandığı tel bobin metre uçları http://benp2183.mazran.com/download/ nota_kelas/chap2_acdcmeter1%20ver2.pdf D'Arsonval metre hareketini gösteren diyagramlar

3 DC Ampermetre Bir doğru akım ampermetrenin hareketi PMMC galvanometreyle sağlanır. Ampermetre devreye daima seri olarak bağlanır; iç direnci çok düşüktür. Büyük akımların ölçülebilmesi için çok küçük bir şönt direnciyle (R s ) ölçme aralığı genişletilebilir. V m = V s I m R m = I s R s I R R = s I R R s = I - I m m m m m I s I = I s + I m R m = sarım direnci, R s = şönt direncidir. R m PMMC cihazı ampermetre şöntü I I m I s V m R s I I = I s + I m http://pioneer.netserv.chula.ac.th/ R ~tarporn/2141375/handout/analogi.pdf s http://pioneer.netserv.chula.ac.th/ ~tarporn/2141375/handout/analogi.pdf Bir doğru akım ampermetrenin şematik diyagramı Doğru akım ampermetrelerin aralığı, uygun bir anahtar kullanılarak ve birkaç şönt bağlanarak genişletilebilir; bu tür bir düzeneğe çok dizili (multirange) ampermetre denilmektedir. Akım Ölçmelerinde Metre Direncinin Etkisi Bir metre veya galvanometre sarımı elektrik akışına direnç göstereceğinden ölçülen akımın büyüklüğünü azaltacaktır. Bu nedenle, ölçme yönteminden dolayı bir

4 hata meydana gelir. Bu durum akım ölçmelerine özgü bir durum değildir. Gerçekte, herhangi bir fiziksel ölçmede karşılaşılan genel bir sınırlamadır. Yani, ölçme yöntemi ölçmenin yapıldığı sistemi bozarak gerçek değerinden başka bir değerin ölçülmesine neden olur. Bu tip bir hata asla tümüyle yok edilemez; ancak, önemsiz seviyelere düşürülebilir. Şekil-a daki devrede basit bir ölçme işleminin bir sistemi nasıl bozduğu ve elde edilen sonucu değiştirdiği görülebilir. Burada, anahtar 1 konumunda iken R AB direncindeki I akımının ölçülmesi istenmektedir. Ohm kanununa göre bu akım, V S V S I = = R 1 + R 2 + R 3 R T denklemiyle verilir. V S kaynağın potansiyeli, R S iç direnç, R T devrenin toplam direncidir. Akımı ölçmek için, anahtar 1 konumundan 2 konumuna getirilerek metre devreye alınır. Ölçülen I M akımı I dan farklı olur ve aşağıdaki denklemle verilir. V S V S I M = = R 1 + R 2 + R 3 + R M R T + R M R M = metre direncidir. Metrenin bulunduğu haldeki relatif hata, I M - I Relatif hata = I Tablo-1 de (değişik metre direnci)/(sistemdeki diğer dirençler toplamı) oranının ölçülen akıma etkisi gösterilmiştir. Tablo-1: Akım Ölçümlerinde Metre Direncinin Etkisi Metre direnci, R M, k R M, / R T Ölçülen akım, I M, ma Relatif hata, % Metre yok 0.00 0.100 0 1 0.01 0.098-0.8 10 0.08 0.092 -.7.6 50 0.42 0.01-29 100 0.83 0.055-45

5 Bu ölçmedeki hata, metre direncinin çok düşük olması durumunda en aza indirilebilir. Veya, metre yerine küçük bir hassas direnç kullanılabilir; bu direncin uçları arasındaki potansiyel düşmesi yüksek dirençli bir metre ile ölçülerek, Ohm kanunundan akım hesaplanır. Bir akım metre veya bir hassas direnç, çoğunlukla cihazın sabit bir parçasıdır; bu durumda, miktarı metreden doğrudan okunan oldukça küçük bir akım alınır. Ayrton Şöntü (Shunt) Ayrton şöntü bir galvanometrenin ölçüm aralığını değiştirmede kullanılır; aralık direnç bağlantıları arasındaki anahtarla sağlanır. Bir ampermetreyle kullanılan Ayrton şöntünde birkaç tane seri bağlı direnç bulunur; bunlar PMMC aletine paralel bağlanır. R m I m + I m V s R 1 R 2 R 3 I I S I S (a) C I B A D _ R m I m + I m V s R 1 R 2 R 3 I I S I S C B A I _ D (b) http://pioneer.netserv.chula.ac.th/ ~tarporn/2141375/handout/analogi.pdf Ayrton şöntü bulunan bir doğru akım metre: (a) (R 1 + R 2 + R 3, R m ile paralel, (b) R 1 + R 2, R m + R 3 ile paralel bağlıdır.

6 DC Voltmetre D Arsonval metre, bir dizi direnç ilavesiyle bir doğru akım voltmetreye dönüştürülebilir. Bir voltmetre, bir devrede voltajı ölçülecek olan noktalar arasına daima paralel olarak bağlanır. İç direnç çok yüksek olmalıdır; böylece ölçüm yapılan devrede akım ve voltaj üzerindeki etkisi en aza indirilir. R s R m PMMC cihazı I m V seri dirençler (çoklu direnç) R s = çoklu direnç R m = sarım direnci V http://pioneer.netserv.chula.ac.th/ ~tarporn/2141375/handout/analogi.pdf Bir doğru akım voltmetrenin şematik diyagramı V = I m R s + I m R m V R s = I m V = aralık (tüm skala voltajı) aralık R s = - R m I m Tüm skala akımının tersi voltmetrenin hassasiyetidir. k voltmetre hassasiyeti = V voltmetre direnci (toplam) = hassasiyet x aralık

7 Voltaj Ölçmelerinde Metre Direncinin Etkisi Tablo-2 de, bir potansiyel ölçmesine metre direncinin etkisi gösterilmiştir. Akım ölçmesinde karşılaşılan durumun tersine, metre direncinin artmasıyla ölçülen potansiyelin doğruluğu da artar. Potansiyel kaynağının direnci, verilen bir doğruluk derecesi için gerekli metre direncini belirlemede önemli bir rol oynar. Yani, doğruluğun ayni kalması için, kaynak direncinin artması halinde metre direncinin de artmasını gerektirir. Bu ilişki, özellikle, bir cam elektrotlu hücrenin potansiyel ölçümüne dayanan ph tayininde önemlidir. Tablo-2: Potansiyel Ölçümlerinde Metre Direncinin Etkisi Metre direnci, R M, k R M, / R AB Ölçülen voltaj, V M, V Relatif hata, % 10 0.5 0.75-62 50 2.5 1.50-25 500 25 1.935-3.2 1 x 10 3 50 1.967-1.6 1 x 10 4 500 1.97-0.2 Bir doğru akım voltmetrenin aralığı, metrenin hareketine seri olarak birkaç direncin bağlanmasıyla genişletilebilir; bu tür bir düzeneğe çok dizili (multirange) voltmetre denilmektedir. Direnç Ölçümleri Şekilde bir D'Arsonval metre ile direnç ölçümünün yapıldığı bir devre görülmektedir. Kaynak, örneğin, 1.5 V luk bir kuru pildir. Devre kullanırken anahtar 1 konumuna getirilir ve metre değişken direnç R V ile tüm skalaya ayarlanır. Ohm kanununa göre, 1.5 = I 1 (R M +R V ) yazılır. Anahtar iki konumuna alındığında, bilinmeyen R x direncinin de devreye girmesiyle akım I 2 ye düşer, böylece, 1.5 = I 2 (R M + R V +R x )

8 olur. İki eşitlik birbirine bölünüp yeniden düzenlenerek R x eşitliği çıkarılır. I 1 R = ( - 1) (R M + R V ) x I 2 (R M + R V ) nin değerini metrenin ölçüm aralığı belirler. Örneğin, metrenin ölçüm aralığı 0-1 ma ise ve metre başlangıçta 1 ma e ayarlanmışsa, 1.5 = I 1 (R M + R V ) = 1.00 x 10-3 (R M +R V ) (R M +R V ) = 1500 Bundan sonra R x bulunur. I 1 R = ( -1) 1500 x I 2 1.00 x 10-3 R x = ( - 1) 1500 I 2 Ölçülen akım ve direnç arasındaki ilişkinin doğrusal olmadığı açıkça görülmektedir. V S R V doğrusal olmayan skala R M A metre 1 S 2 R X 15k 45k 5k sonsuz 50 25 75 0 0 100 A Ohm metre skalası http://pioneer.netserv.chula.ac.th/~tarporn/ 2141375/HandOut/AnalogI.pdf Bir direnç ölçme devresi

9 Digital Multimetre (DMM) Multimetre: Bir ampermetre, voltmetre ve ohmetreden oluşan üçlü bir sistemdir. Sistemde bir fonksiyon anahtarı bulunur; bununla istenilen devre D Arsonval e bağlanır. Digital multimetrenin kalbi analog/digital konverterdir. Basit bir digital multimetrede, alternatif sinyaller ortalama değerleri verecek şekilde düzeltilir, (analog multimetrelerde de çalışma bu şekildedir.), sinüs dalgasının rms değeri görüntülenir. Daha geliştirilmiş tiplerde bir rms (root mean square) konverteri bulunur; bununla bir giriş dalgasının rms değeriyle orantılı bir voltaj değeri üretilir. DC attenuatör AC attenuatör, konvertör analogdigital konverter şönt Ohm konverter görüntü A simplified block diagram http://wps.pearsoned.co.uk/wps/media/ objects/1244/1273900/chap11.ppt Bir digital multimetrenin basitleştirilmiş şematik görünümü AC Voltmetre: PMMC Bazlı PMMC cihazı polarize olduğundan uçlar + ve işaretlerle gösterilir; cihaz 50 Hz ve daha yüksek değerlerde iyi sonuçlar vermez, bu nedenle gösterge, hareketli sarımdan geçen akımın ortalama değerine göre ayarlanmalıdır.

10 Şekilde görülen tam-dalga rektifiyer voltmetrede dört diyot kullanılmıştır; pozitif (+) çevrimde D 1 ve D 4 düz-bias, D 2 ve D 3 ters biastır. Negatif (-) çevrimde ise D 2 ve D 3 düz-bias iken D 1 ve D 4 ters biastır. Skala, faktörü 1.11 (A/ 2 / 2A/ ) olan saf sinüs dalgası için kalibre edilmiştir (A = genlik). multiplier dirençler R s D 1 D 3 R m V p Vrms V ort. D 2 D 4 voltaj rms değerleridir AC ölçmelerde gerçek http://pioneer.netserv.chula.ac.th/ ~tarporn/2141375/handout/analogi.pdf Tam-dalga rektifiyer voltmetre Kıyaslamalı veya Sıfırlamalı (Null) Ölçmeler İlgilenilen sistemin standart bir sistemle kıyaslanmasına dayanan cihazlar daha çok kimyasal ölçmelerde kullanılır. Sıfırlamalı cihazlar, doğrudan-okumalı cihazlara göre daima daha doğru sonuç verirler, çünkü sıfırlamalı bir ölçümde sistem daha az bozulur. Bu tip sistemlerin okuma aletleri daha kaba ve çevre etkilerine karşı dayanıklıdırlar. 0 50 0 100 %V S bilinmeyen null detektör zayıflatıcı standart Kıyaslamalı ölçme sistemleri blok diyagramı

11 Tipik bir kıyaslamalı cihazda üç bileşen bulunur (Şekil). Biri, null (sıfırlama)- dedektörüdür, iki sinyalin eşit olduğunu veya eşit olmadığını gösterir. İkinci bileşen, bilinmeyen sinyalin kıyaslandığı, bir referans standart sinyalidir. Son bileşen ise, iki sinyalden birini, % zayıflama (attenuasyon) miktarı tam olarak bilinen bir sinyal verecek şekilde, sürekli olarak zayıflatan bir alettir. Şekil-22 de zayıflatma referans sinyalde yapılmaktadır; bu işlem, daha çok, bilinmeyen sinyalde yapılır. Zayıflatma elektriksel değil mekaniktir. Bir örnek, fotometrik analiz için kullanılan ışık demeti gücünü zayıflatan, değişken bir diyaframdır. Köprü Devreler Köprü devre bir null metottur; kıyaslama prensibine göre çalışır. Bilinen bir standart değer, bilinmeyen değere eşit oluncaya kadar ayarlanır. Köprü Devreler Doğru Akım (DC) Köprü (Direnç) Alternatif Akım (AC) Köprü İndüktans Kapasitans Frekans Wheatstone Köprüsü Kelvin Köprüsü Megaohm Köprüsü Maxwell Köprüsü Hay Köprüsü Owen Köprüsü, v.s. Schering Bridge Wien Bridge http://pioneer.netserv.chula.ac.th/ ~tarporn/2141375/handout/analogi.pdf Potansiyometreler Potansiyometre, kaynaktan en az akımın çekildiği durumda potansiyeli doğru olarak ölçebilen bir null cihazıdır. Tipik bir laboratuvar potansiyometresinde, referans bir voltajı bir null noktasına ulaşılıncaya kadar zayıflatan doğrusal bir voltaj bölücü bulunur. En basit şekliyle bölücü, metre kadranına yerleştirilmiş homojen bir dirençtir. Çıkış voltajı bir kızak bağlantısıyla değiştirilebilir. Daha uygun bir bölücü helezon şeklinde bükülmüş hassas bir teldir. Helezonun bir ucundan diğer ucuna hareket ettirilen bir uçla değişken bir voltaj elde edilir. Potansiyometrelerin çoğunda, şekilde görülen tipinde olduğu gibi, direnç doğrusaldır; yani, A ucu ile herhangi bir C noktası arasındaki direnç, direncin AC kısmı-

12 nın uzunluğu ile orantılıdır. Potansiyometre yüklenmemişse çıkış voltajı, voltaj bölücü göstergeyle saptanır (Şekil-a). Yük uygulandığında (Şekil-b) çıkış voltajı V yük, uygulanan yükün fonksiyonudur. V AB R top. R 2 R 1 B C + R top. V AB R 2 R 1 B C AC V AC = V AB AB + _ R yük V yük _ A A (a) (b) http://sst.nsu.edu/elt111/lecture_notes/ 7.ppt.ppt#15 Yüksüz ve yüklü bir potansiyometreye örnek şemalar Bu tarife göre, R AC = k AC dir. AC uygun bir uzunluk birimi ile verilir, k orantı sabitidir. Benzer şekilde, R AB = k AB yazılır. Bu bağıntılar aşağıdaki, V R 1 R 1 V 1 = = V R 1 +R 2 +R 3 R Denklemi ile birleştirilerek V AC eşitliği çıkarılır. R AC AC V AC = V AB = V AB R AB AB Bir potansiyometrik ölçümün hassasiyeti, hücrenin elektrik direncinin artmasıyla azalır. Direnci 1 M dan büyük olan hücrelerin potansiyelleri, akıma-hassas bir galvanometrenin bulunduğu bir potansiyometre ile doğru olarak ölçülemez.

13 Bir Null Cihazı ile Akım Ölçme Null yöntemi akım tayininde çok kullanılır. Devreye seri olarak küçük, hassas bir direnç bağlanır ve uçları arasındaki potansiyel düşmesi bir potansiyometre ile ölçülür. Direnç ölçmeleri; Wheatstone Köprüsü Wheatstone köprüsü, direnç ölçümünün yapıldığı, diğer bir null aletidir. Güç kaynağı S, 6-10 V aralığında bir AC akım verir. R AC ve R BC dirençleri, AB doğrusal voltaj bölücüsü ve C nin konumundan saptanır. Köprünün sağ üst kolunda birkaç direnç aralığının seçimine olanak veren hassas dirençler bulunur. Bilinmeyen R x direnci köprünün sol üst koluna yerleştirilir. D ve C arasında akım bulunmadığı, bir BD null-dedektörle belirlenir. Dedektörde bir çift kulaklık vardır; insan kulağının algılayabileceği, 1000 Hz lık bir AC sinyali kullanılır. Veya, dedektör bir katot-ışını tüpü veya bir ac mikro ampermetre de olabilir. R X D R S ND A C B R S = 1: 10 2: 100 3: 1 k 4: 10 k S Direnç ölçümü için bir Wheatstone köprüsü R x i ölçmek için, null dedektör kullanılarak C minimuma ayarlanır. ACB voltaj bölücüye Denklem(9) uygulanarak V AC eşitliği yazılır. AC V AC = V AB AB ABD devresi için,

14 R x V = V AD AB Rx + R s dir. Null noktasında V AC = V AD dir. Buna göre iki denklem birleştirilip yeniden düzenlenerek R x eşitliği bulunur. R s AC AC R x = = R s AB - AC BC Katod - Işını Tüpü Osiloskop, okuma aleti olarak bir katot-ışını tüpünün kullanıldığı çok kullanılan bir laboratuvar cihazıdır. Katot ışını tüpü bir vakum tüpüdür; sıcak katottan çıkan elektronlar hızlandırılır ve demet halinde yüksek voltajlı anoda gönderilir. Şekilde tüpün ana bileşenleri şematik olarak gösterilmiştir. Burada görüntü, odaklanmış bir demetteki elektronların tüpün eğri iç yüzeyini kaplayan bir fosferesans madde ile etkileşimiyle oluşur. Isıtılan bir katotta elektronlar meydana gelir, bunlar toprak potansiyelindedir; potansiyeli kilovolt seviyesinde olan bir anot, elektronları bir kontrol kafesinden ikinci bir anoda doğru hızlandırır. Bu anot demeti ekran üzerine odaklar. Giriş sinyali yokken demet ekranın merkezinde küçük parlak bir nokta şeklinde görülür. şiddet kontrol kafesi odaklayıcı anot hızlandırıcı anot metal kılıf ısıtıcı elektron demeti katot fosforesans ekran yatay saptırma levhaları giriş sinyali dikey saptırma levhaları süpürme sinyali Bir katot ışını tüpünün şematik görünümü

15 Giriş sinyalleri iki takım levhaya gönderilir. Bunlardan bir takımı demeti yatay olarak, diğeri dikey olarak saptırır. Böylece birbiriyle ilişkili iki tip sinyal x-y grafiğine alınabilir. Ekran fosforesans özellikte olduğundan nokta ışıklı bir iz şeklinde hareket eder ve kısa bir süre sonra kaybolur. Katod tüpü, nokta, tüpün yatay eksenini periyodik olarak tarayacak şekilde çalıştırılır. Bu amaçla, testere taramalı sinyal kullanılır. Ölçülecek sinyal sonra dik levhalara uygulanır. Sinyal DC ise, kolaylıkla yatay hattan merkez yatay eksenin üstüne veya altına geçer. Bir sinus dalgasında olduğu gibi tekrarlanabilir bir sinyal alınabilmesi için her taramanın dalga üzerinde ayni yerde başlaması gerekir; örneğin, bir maksimumda, bir minimumda, veya bir sıfır geçiş noktasında başlamalıdır. Senkronizasyon, bir kısım test sinyalinin tarama sinyali ile bir voltaj engeli (her maksimum veya katları için) üretecek şekilde karıştırılmasıyla gerçekleştirilir. Bu engel taramayı başlatır. Böylece, ekranda sürekli dalga görüntüsü oluşur. Kaydediciler Tipik bir laboratuvar kaydedicisi bir "servo (yardımcı) sistem"e örnektir. Kaydedici, iki sinyali kıyaslayıp aradaki farkı sıfıra indirecek şekilde mekanik ayarlama yapabilen bir null (sıfır) aletidir. V ref potansiyometre kesici C 1 C 2 faz hassas tersinir motor kasnak V x 110 V ac kesici amplifikatör 110 V ac kağıt yürütücü motor Bir laboratuvar kaydedicisinin şematik diyagramı

16 Örnek olarak bir laboratuvar kaydedicisini inceleyelim. Kaydedilen sinyal (V x ), bir referans sinyal (V ref ) tarafından beslenen potansiyometre çıkışı ile sürekli olarak kıyaslanır. Referans sinyal bir veya daha fazla civa hücresi olabilir. Bu tür bir hücrenin potansiyeli bataryanın yaşam süresi boyunca sabit kalır. Veya bunun yerine referans olarak, düzeltilmiş ve bir Zener diodu ile kararlı hale getirilmiş bir AC sinyali de kullanılabilir. Potansiyometre çıkışı ve V x arasındaki herhangi bir fark mekanik bir chopper ile 60 saykıllık bir AC akıma çevrilir; alınan sinyal sonra yeteri derecede kuvvetlendirilerek küçük bir faz-hassas elektrik motorunu döndürür. Motor mekanik olarak hem bir kaydedici kalemine hem de potansiyometre kızağına bağlanmıştır. Motorun dönme yönü, potansiyometre ve V x arasındaki farkın sıfıra doğru azaldığı yöndedir, sıfırda motor durur. Motorun yön kontrolünü anlayabilmek için, dönüşümlü bir AC motorunun iki takım sarımı olduğunu belirtmek gerekir. Bunlar sabit (stator) ve döner (rotor) sarımlardır. Bunlardan birine, örneğin rotora, 110 V luk şehir cereyanı bağlanarak sürekli dalgalanan bir magnetik alan oluşturulur. AC amplifikatörünün çıkışı ise statorun sarımlarına beslenir. Burada oluşan magnetik alan rotordaki alanla etkileşerek rotoru döndürür. Dönme yönü stator akımının rotor akımına göre olan "faz"ına bağlıdır; stator akımının fazı, V x in V ref sinyalinden daha büyük veya küçük olmasına göre 180 0 değişir. Böylece kuvvetlendirilen fark sinyal servo mekanizmayı (her iki yönden de) null konumuna çevirir. Laboratuvar kaydedicilerin çoğunda, kağıt sabit bir hızla hareket eder. Böylece, bir sinyalin zamanın fonksiyonu olarak değişimini gösteren grafik elde edilir. İyi kaliteli bir laboratuvar kaydedicisi birkaç mikro volta kadar hassas bir kayıt yapabilir. Alfasayısal Görüntüler Digital cihazların çıkışı çoğu kez ondalık sayılar ve harflerle görüntülenir, buna "alfasayısal" şekil denir. Yedi- parçalı okuma aleti, şekilde görülen yedi parçadan uygun olanların ışıklanmasıyla herhangi bir sayı veya rakamın oluşması ilkesine göre çalışır. Örneğin a, f, g, c, ve d nin ışıklanmasıyla 5 rakamı oluşur; a, d, e, ve f nin ışıklanmasıyla da C sayısı gözlenir. Bir yedi-parçalı görüntü tablosundaki her parça ışık emitleyen bir diyottur (LED). Tipik bir LED, fosforla dopinglenmiş galyum arsenürden hazırlanmış bir pn bağlantısıdır. Yaklaştırıcı-gerilim altında, pn bağlantısı, bağlantı bölgesindeki azınlık taşıyıcıların yeniden birleşmesiyle

17 kırmızı ışın yayar. Yedi parçanın her biri şifre çözücü lojik bir devreye bağlanarak gerekli zamanda aktiflenmesi sağlanmıştır. Yedi-parçalı sıvı kristalli görüntü birimleri (LCD) de vardır. Bunlarda, duvarları iletken bir film ile kaplanmış ince ve düz bir optik hücre içinde az miktarda bir sıvı kristal bulunur. Hücrenin bir bölgesine bir elektrik alanı uygulandığında sıvı kristaldeki moleküllerin dizilişi ve dolaysıyla kristalin optik görünüşü değişir. e f d a g c b Yararlanılan Kaynaklar Principles of Instrumental Analysis, D.A.Skoog, D.M. West, II. Ed. 1981 http://www.tpub.com/neets/book16/68.htm http://benp2183.mazran.com/download/nota_kelas/chap2_acdcmeter1%20ver2.p df http://pioneer.netserv.chula.ac.th/~tarporn/2141375/handout/analogi.pdf http://sst.nsu.edu/elt111/lecture_notes/7.ppt.ppt#15 http://electricinnn.blogspot.com/2009/11/galvanometer.html http://wps.pearsoned.co.uk/wps/media/objects/1244/1273900/chap11.ppt