ELE 201L DEVRE ANALİZİ LABORATUVARI Deney 1 Temel Elektronik Ölçümler İMZA KAĞIDI (Bu sayfa laboratuvarın sonunda asistanlara teslim edilmelidir) Ön-Çalışma Lab Saatin Başında Teslim Edildi BU HAFTA İÇİN MUAF Sözli Sınav Notu: Deney A Tamamlandı Deney B Tamamlandı Deney C Tamamlandı Deney D Tamamlandı Deney E Tamamlandı Deney F Tamamlandı 1
Deneyler A. Direnç Ölçümü Değeri farklı olan üç tane direnç alınız. Üzerindeki renk şeritlerinden değerlerini okuyunuz. Renklerin hangi değerlere tekabul ettiğini Şekil 11 de verilen grafikten öğrenebilirsiniz. Sonra bir multimetreyi kullanarak dirençlerini doğrudan ölçünüz. Aynı ölçümleri bir kaç farklı multimetre aralık ayarı (range setting) için deneyiniz. Bulgularınızı aşağıda verilen tabloda kaydediniz. Şekil 11: Direnç Renk Kodları Direnç Ölçümü Direnç 1 2 3 Renk Kodu Değeri Tolerans Ölçüm Değeri % Hata Multimetre Aralığı 2
Şimdi her elinde multimetrenin bir ucunu tutarak vucudunuzun direncini ölçünüz. Multimetre uçlarını hafifçe tutarak vucut direncinizi ölçünüz, ve değeri aşağıda kaydediniz. Sonra uçlarını sıkıca tutun ve yine ölçümünüzü kaydediniz. Ölçümlerinizin arasında görülen farkın sebebi nedir? Vücut direnciniz uçları hafifçe tutarken: Vücut direnciniz uçları sıkıca tutarken: Ölçümünüz ellerindeki terleme miktarı tarafından etkilenir mi? Neden? Vücudumuzdan geçen akım miktarı 10 ma veya üzerinde ise acı verici bir şok etkisi yaratmaktadır ve 100 ma - 200 ma seviyesine çıktığında ise ölümcüldür. ELE 201L Laboratuvarında genellikle karşılaşacağınız en yüksek gerilim seviyesi 30 V tur. Ölçtüğünüz vücut direncine göre laboratuvarda vücudunuzun maruz kalabileceği maksimum akım miktarı ne kadardır? Akım = Bu şartlarda bir gerilim kaynağının veya sinyal jeneratörünün terminallerine temas etmeniz güvenli midir, değil midir? Cevabınızı işaretleyiniz. GÜVENLİ GÜVENLİ DEĞİL B. Gerilim Ölçümü Şimdi multimetreyi güç kaynağından sağlanan üç farklı DC gerilimi ölçmek için kullanınız. Gerilimi doğru ölçebilmek için multimetrenin aralık ayarı ölçeceğiniz gerilimin seviyesinden yüksek olmalı. Multimetrenin common ucunu kaynağın toprak ucuna bağlanmalı; + ucu ise ölçülecek gerilimin ucuna bağlanmalı. Pozitif gerilim ölçümleri için multimetrenin +DC ayarı seçilmeli, negative gerilim ölçümleri ise DC ayarı seçilmeli. Aşağıda verilen tabloda ölçümlerinizi kaydediniz. 3
Güç Kaynağın Gerilimi Kaynak Gerilimi Multimetrenin Aralık Ayarı Ölçülen Gerilim + 5 V + 15 V -15 V C. Akım Ölçümü Şimdi güç kaynağından sağlanan +15 V luk bir gerilimi daha önce değerini ölçmüş olduğunuz üç dirençten birine bağlayınız. Dirençten geçen akımın çok yüksek olmaması için, kullandığınız direncin değeri 500 dan daha büyük olacak şekilde seçilmeli. Multimetrenin DC millamp aralık ayarını ölçeceğiniz akım miktarından daha büyük olacağı şekilde ayarlayınız. Seçtiğiniz dirençten ne kadar akımın geçtiğini ölçünüz ve ölçümünüzü aşağıda verilen tabloda kaydediniz. Ohm Yasasını kullanarak ölçülen gerilim ve akım değerlerinizden direncin değerini bulunuz. R = V/I = Ölçümlerden hesapladığınız direnç değeri daha önce doğrudan multimetreyle elde ettiğiniz direnç değerine ne kadar çok uymaktadır? Ölçümlerinizi aşağıdaki tabloda kaydedip farkı hesaplayınız. Direnç Ölçümleri Ölçülen Akım ma Tahmin Edilen Direnç (V/I) k Multimetrenin Direnç Ölçümü k Fark % Ölçümlerin arasındaki farka neler sebep olabilir? 4
D. Salınımölçer Ölçümleri Salınımölçer ayarlarınızı aşağıda verilen tabloya göre düzeltiniz. Ekrandaki her kare 1 cm x 1 cm boyutundadır. Dolayısıyla dikey hassasiyeti 5 V/cm olarak ayarlandığında, 15 V luk bir sinyalin ekrandaki boyutu 3 cm olacaktır. Salınımölçer Ayarları Horizontal Display A (Lock Nodes) A Trigger Mode Auto A Trigger Source Norm A Trigger Slope + A Trigger Coupling AC Sweep Time / Div 0.5 ms Dikey Hassasiyet 5 V/div Girdi Türü (AC-GND-DC) DC Salınımölçeri kullanarak DC güç kaynağından üç farklı gerilimin değerlerini ölçünüz. Salınımölçerin ve güç kaynağın toprak uçlarını birbirilerine bağlamayı unutmayınız. Güç Kaynağın Gerilimi Kaynak Hassasiyeti Ölçülen Gerilim + 5 V + 15 V -15 V Şimdi güç kaynağı frekansı 1 khz ve tepeden tepeye genliği 2 V olan bir sinüssal sinyali verecek şekilde ayarlayınız. Multimetreyi AC sinyallere göre ayarlayarak güç kaynağın sağladığı sinüssel gerilimi ölçünüz. Multimetre sinyalin RMS genlik değerini vermesi gerekmektedir ki sinüssel sinyaller için bu genliğin 0.707 katıdır. Salınımölçer ve multimetreyle yaptığınız ölçümleri aşağıdaki tabloda özetleyiniz. Hata yüzdesini hesaplayıp tabloya kaydediniz. Ölçümlerin arasında farka neler sebep olabilir? Sinssal Sinyalin Genlik Ölçümleri Salınımolçerin gösterdiği tepeden tepeye genlik ölçümü Multimetrenin RMS genlik ölçümü Fark % V V 5
Salınımölçer ile bir periyodik sinyalin dönemini hesaplamak mümkündür. Bir periyodik sinyalin dönemi (T) sinyalin kendisini tekrar ettiği en kısa zaman aralığıdır ve frekansın (f) tersidir: f = 1/T Hz. Salınımölçer in sweep rate ini bildiğimizden sinyalin kendisini tekrar etmek için gerekli olan yatay farkı hesap ederek sinyalin dönemi hesaplanabilir. Örneğin, diyelim ki sweep rate = 0.5 cm/cm ve ekrandan görüyoruz ki sinyal her 2.5 cm de kendini tekrar etmektedir. O zaman sinyalin dönemi T = 0.5 x 2.5 = 1.25 ms ve frekansı f = 1/T = 800 Hz. Elektronik cihazlarda ayar düğümler zannedildiği kadar doğru olamayabiliyor. Güç kaynağımıza göre sinüsün frekansı 1 khz dır salınımölçer ile ölçtüğümüz frekans nedir? Ayarımızla ölçümümüzün arasındaki fark ne kadar? Sonuçlarınızı aşağıdaki tabloda özetleyiniz. Güç Kaynağın Ayarına Göre Verilen Sinüsün Frekansı Salınımölçer ile Ölçülen Frekans Salınımölçer Frekans Ölçümü Fark % Hz Hz E. Dirençlerin Seri ve Paralel Bağlantıları Deney 1A da yaptığınız üç direnci seri bir şekilde bağlayınız, toplam direnci multimetreyle ölçünüz. Ölçtüğünüz toplam direnç, dirençlerin ayrı ayrı olarak yaptığınız ölçümlerin toplamına eşit mi? R1 = R2 = R3 = R1 + R2 + R3 = Seri bağlantının doğrudan ölçümü = Fark = Şimdi yine aynı dirençleri paralel olarak birbirne bağlayınız. Dirençlerin ayrı ayrı olarak yaptığınız ölçümleden paralel kombinasyonun direncini hesaplayınız. Sonra kurduğunuz paralel bağlantısının direnç değerini doğrudan ölçünüz. Ölçümlerinizin aynı mı? R1 // R2 // R3 = (matematiksel ifadeden hesaplayın) Paralel bağlantının doğrudan ölçümü = Fark = F. Gerilim Bölücü Devresi 6
Şekil 7 deki gerilim bölücü devresini kurunuz. R = 470, 10 k, 100 k, 1 M, ve 10 M için çıkış gerilimi V0 ı hem multimetreyle hemde salınımölçer ile ölçünüz ve sonuçlarınızı aşağıdaki tabloda kaydediniz. R Gerilim Bölücü Hesaplamasıyla Beklenen V 0 Değeri V 0 Ölçümü Multimetre Ölçümü Salınımölçer Ölçümü Ohms Volts Volts Volts 470 10k 100k 1M 10M Gerilim bölücünün teorik sonucuyla elde edilen V0 değeriyle ölçümlerin arasında farka neden olabilecek sebepleri açıklayınız. Multimetre ve salınımölçer ölçümlerin arasındaki farka neden olabilecek sebepleri açıklayınız. Hangi ölçüm aletin iç direnci daha yüksektir? Hangisi öiçüm aletinin sonuçları daha doğrudur? Neden? 7