elektronik devreler laboratuvarı deney föyü 1

MÜHENDİSLİK ve MİMARLIK FAKÜLTESİ
BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
ELEKTRONİK DEVRELER
LABORATUVARI
DENEY FÖYÜ 1
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
LABORATUVARDA UYULMASI GEREKEN KURALLAR
Laboratuvara kesinlikle YİYECEK VE İÇECEK getirilmemelidir.
Laboratuvara öğretim elemanı gelmeden girilmemelidir.
Laboratuvara ait cihazlar, öğretim elemanının izni olmadan kullanılmamalıdır.
Laboratuvar sorumlusu araştırma görevlilerinin bilgi ve denetimleri dışında herhangi bir
nedenle hasar verdiğiniz tüm araç gerecin onarım ya da yerine konma bedeli tarafınızdan
karşılanacaktır.
Deney boyunca etrafı rahatsız edecek şekilde yüksek sesle konuşmak, başka grupların
çalışmalarını engellemek, izin almadan laboratuvarı terk etmek, malzeme değiştirmek ve
laboratuvarda dolaşmak yasaktır.
Deneyler esnasında birbirinize soru sormanız veya yardım etmeye çalışmanız laboratuvar
düzenini bozmanın yanısıra sizlerin de zaman kaybetmesine neden oluyor. Birbirinize soru
sormak yerine lütfen asistan hocalarınıza soru sorun.
Soru sormadan önce aşağıdaki adımları takip edin. Örneğin;
1. Devrenizde bir temassızlık veya kopukluk var mı?
2. Tüm fişler takılı mı? İlgili cihazın kalibrasyonu yapılmış mı?
3. Ölçüm yapamıyorsanız multimetrenizin probları doğru yerde mi?
4. Devrenizi kurarken doğru devre elemanlarını kullandınız mı?
Ders bitiminde kullanılan araç gereci düzenli şekilde bırakarak laboratuvardan ayrılınız.
Laboratuvarı terk ederken arkanızda boş şişe, kâğıt, deney atığı vb. gibi çöpler bırakmayın
ve çalışma alanınızı bir sonraki kullanım için temiz ve düzenli bırakınız.
LÜTFEN LABORATUVAR KAZALARINA KARŞI DİKKATLİ VE
TEDBİRLİ OLUNUZ!
1
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
İçindekiler
DENEY MALZEMELERİNİ ÖĞRENME ........................................................................................................ 3
1.
Osiloskop ..................................................................................................................................... 3
1)
Ekran ........................................................................................................................................ 3
2)
Genlik Ayarlama Düğmeleri (Volt/Div) .................................................................................... 3
3)
Kanal 1/Kanal 2 Açma Kapama Butonları ................................................................................ 3
4)
Dikey Pozisyon Ayarlama Düğmeleri ....................................................................................... 4
5)
Kanal Girişleri........................................................................................................................... 4
6)
Frekans Ayarlama Düğmesi (Sec/Div)...................................................................................... 4
2.
Sinyal Jeneratörü ......................................................................................................................... 6
1)
Ekran ........................................................................................................................................ 6
2)
Sinyal Türü Seçme Butonları .................................................................................................... 6
3)
Sayısal Değer Girmek İçin Tuş Takımı ...................................................................................... 6
4)
Sayısal Değer Girmek İçin Ayarlı Düğme.................................................................................. 6
5)
Kanal 1/Kanal 2 Açma Kapama Butonları ................................................................................ 6
6)
Sinyal Aktarma Çıkışları ........................................................................................................... 6
3.
Ayarlanabilir DC Güç Kaynağı ...................................................................................................... 7
1)
Ekran ........................................................................................................................................ 8
2)
Voltaj Ayarlama Düğmesi ........................................................................................................ 8
3)
Akım Ayarlama Düğmesi.......................................................................................................... 9
4)
Ayarlı Voltaj Çıkışı .................................................................................................................... 9
5)
5 V Çıkışı................................................................................................................................... 9
4.
5.
Multimetre .................................................................................................................................. 9
1)
Ekran ........................................................................................................................................ 9
2)
Akım Ölçümü Ayarlama ........................................................................................................... 9
3)
Gerilim Ölçümü Ayarlama ..................................................................................................... 10
4)
Direnç ve Kısa Devre Ölçümü Ayarlama ................................................................................ 10
5)
Amper Cinsinden Akım Ölçmek İçin Probun Bağlanacağı Giriş ............................................. 10
6)
mA veya uA Cinsinden Akım Ölçmek İçin Probun Bağlanacağı Giriş ..................................... 10
7)
mV, V, Direnç Veya Kısa Devre Ölçmek İçin Probun Bağlanacağı Giriş ................................. 10
8)
Probun Bir Ucunun Sürekli Bağlanacağı Giriş (COMMON) .................................................... 10
Breadboard ................................................................................................................................ 10
2
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
DENEY MALZEMELERİNİ ÖĞRENME
DENEYİN AMACI : “Elektrik Devreleri Laboratuvarı” dersinde kullanılacak deney
malzemelerinin(osiloskop, sinyal jeneratörü, güç kaynağı, multimetre, breadboard vs.) işlevini ve
kullanımını öğrenme
1. Osiloskop
Elektriksel işaretlerin ölçülüp değerlendirilmesinde kullanılan aletler içinde en geniş ölçüm
olanaklarına sahip olan osiloskop, işaretin dalga şeklinin, frekansının ve genliğinin aynı anda
belirlenebilmesini sağlar. Dalga şeklini grafik olarak ekranda gösterir. Yani elektrik dalga sinyali çizer.
Dalga sinyalinin, frekansını ve genliğini de öğrenmemizi sağlar. Osiloskop bir elektrik devresine her
zaman paralel bağlanır. Çünkü iç direnci çok yüksektir. AC ve DC sinyallerini ölçebilmektedir.
Deneylerde kullanılacak olan osiloskop(AA TECH ADS-3072B) Şekil 1’de gösterilmiştir.
Şekil 1
1) Ekran
Ölçülen AC veya DC sinyalin kullanıcıya gösterildiği paneldir. Ekranda sinyalin genliği ve periyodu
görülebilmektedir.
2) Genlik Ayarlama Düğmeleri (Volt/Div)
Ölçülen sinyalin dikey eksendeki genliğinin Volt/div seviyesini ayarlayan düğmelerdir. Düşük
genlikler ile çalışılıyorsa düşüğe ayarlanarak sinyalin gerçek genliğinin daha doğru izlenebilmesine
olanak sağlar. Devrede kullanılan genlik değerine göre ayarlanmalıdır, böylece sinyal değerlerinin
görülmesi kolaylaşır. Yukarı doğru çevrildikçe Volt/div artarken, aşağı doğru çevirdikçe Volt/div azalır.
Soldaki düğme Kanal 1 için, sağdaki düşme ise Kanal 2 için ayarlama yapar.
3) Kanal 1/Kanal 2 Açma Kapama Butonları
Kullanılacak kanalların açılıp, kapanmasını sağlayan butonlardır. Soldaki buton Kanal 1i açıp
kapatırken, sağdaki düğme Kanal 2yi açıp kapatır.
3
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
4) Dikey Pozisyon Ayarlama Düğmeleri
Ölçülen sinyalin dikey eksendeki konumunu ayarlamayı sağlayan düğmedir. Genelde iki kanal
çalışılırken, kanalların üst üste getirilip arasındaki farkları görmek için kullanılır. Soldaki düğme Kanal
1i, sağdaki düğme ise Kanal 2yi aşağı yukarı hareket ettirir.
5) Kanal Girişleri
Probe adı verilen, sinyalleri osiloskoba aktarmak için kullanılan kabloların takıldığı girişlerdir.
Soldaki giriş Kanal 1, sağdaki giriş ise Kanal 2 girişidir. Tek kanal kullanılacaksa, 1 tane kablo girişi
yapılabilir.
6) Frekans Ayarlama Düğmesi (Sec/Div)
Ölçülen sinyalin yatay eksendeki periyodunun Sec/Div seviyesini ayarlayan düğmelerdir. Devrede
kullanılan frekans değerine göre ayarlanmalıdır, böylece sinyal değerlerinin görülmesi kolaylaşır.
Yukarı doğru çevrildikçe Sec/Div artarken, aşağı doğru çevirdikçe Sec/Div azalır. Bilindiği üzere;
𝐹𝑟𝑒𝑘𝑎𝑛𝑠(𝑓) =
1
1
→ (𝐻𝑧 = )
𝑍𝑎𝑚𝑎𝑛(𝑇)
𝑠
formülü ile bulunur. Ayarlanan zaman değeri, frekans ile ters orantılıdır.
Şekil 2 ve 3’de osiloskop ile ölçülen örnek sinyaller verilmiştir.
Şekil 2
4
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
Şekil 2de görüleceği üzere osiloskop 1 V/div ve 250 us/div koşullarına ayarlanmıştır. Ölçülen
sinyalin genliği tepe noktaları arasıdır ve 1 Volt/div * 4 div = 4 Volt olarak ölçülmüştür. Ölçülen
sinyalin periyodu ise sinyalin başlangıcından, tekrar eden kısmına kadar olan süredir ve 250 us/div * 4
= 1000 us = 1 ms = 0.001 s olarak ölçülmüştür. Sinyalin frekansı ise;
𝐹𝑟𝑒𝑘𝑎𝑛𝑠(𝑓) =
1
1
=
= 1000 𝐻𝑧 = 1 𝑘𝐻𝑧
𝑇
0.001 𝑠
olarak bulunur. Kırmızı dikdörtgen içindeki alanda da bu değer otomatik olarak hesaplanıp kullanıcıya
gösterilmektedir.
Şekil 3
Şekil 3te görüleceği üzere osiloskop 2 V/div ve 100 us/div koşullarına ayarlanmıştır. Ölçülen
sinyalin genliği tepe noktaları arasıdır ve 2 Volt/div * 2.5 div = 5 Volt olarak ölçülmüştür. Ölçülen
sinyalin periyodu ise sinyalin başlangıcından, tekrar eden kısmına kadar olan süredir ve 100 us/div * 5
= 500 us = 0.5 ms = 0.0005 s olarak ölçülmüştür. Sinyalin frekansı ise;
𝐹𝑟𝑒𝑘𝑎𝑛𝑠(𝑓) =
1
1
=
= 2000 𝐻𝑧 = 2 𝑘𝐻𝑧
𝑇
0.0005 𝑠
olarak bulunur. Kırmızı dikdörtgen içindeki alanda da bu değer otomatik olarak hesaplanıp kullanıcıya
gösterilmektedir.
5
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
2. Sinyal Jeneratörü
Sinüs, kare, üçgen, gürültü vb. sinyalleri belirlenen frekans ve genlikte üreten fonksiyon
üreteçleridir.
Deneylerde kullanılacak olan sinyal jeneratörü Şekil 4’de gösterilmiştir.
Şekil 4
1) Ekran
Üretilen sinyalin kullanıcıya gösterildiği paneldir. Ekranda sinyalin genliği ve periyodu
görülebilmektedir.
2) Sinyal Türü Seçme Butonları
Üretilecek olan sinyalin türünün seçildiği butonlardır. Yukarıdan aşağıda doğru; sinüs, kare,
üçgen, pulse, gürültü ve arb sinyalleri butonları vardır.
3) Sayısal Değer Girmek İçin Tuş Takımı
Üretilecek sinyalin frekansının ve genliğinin girilebilmesini sağlayan butonlardır.
4) Sayısal Değer Girmek İçin Ayarlı Düğme
Üretilecek sinyalin frekansının ve genliğinin girilebilmesini sağlayan ayarlı düğmedir. Aşağı, yukarı,
sağ ve sol oklar ile ekranda hareket edilebilmektedir. Değiştirilecek alana gelindiğinde düğme ile ayar
yapılabilmektedir.
5) Kanal 1/Kanal 2 Açma Kapama Butonları
Kullanılacak kanalların açılıp, kapanmasını sağlayan butonlardır. Soldaki buton Kanal 1i açıp
kapatırken, sağdaki düğme Kanal 2yi açıp kapatır.
6) Sinyal Aktarma Çıkışları
Oluşturulan sinyallerin dışarı aktarıldığı çıkışlardır. Soldaki çıkış Kanal 1, sağdaki çıkış ise Kanal 2
çıkışıdır. Tek kanal kullanılacaksa, 1 tane kablo çıkışı yapılabilir.
Şekil 5te sinyal jeneratörüyle üretilen örnek sinyal verilmiştir.
6
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
Şekil 5
Şekil 5te görüleceği üzere, 1 numara ile gösterilen yerde oluşturulan sinyalin şekli
gözükmektedir(Burada sinüs dalgası üretilmiştir). 2 numara ile gösterilen yerde üretilen sinyalin
frekansı görülmektedir. Sinyal frekansı manuel olarak değiştirilip, istenilen frekansta sinyal
üretilebilmektedir(Burada 2kHz sinyal üretilmiştir). 3 numara ile gösterilen yerde ise üretilen sinyalin
genliği görülmektedir. Sinyal genliği manuel olarak değiştirilip, istenilen genlikte sinyal
üretilebilmektedir(Burada 5 V genliğinde sinyal üretilmiştir).
3. Ayarlanabilir DC Güç Kaynağı
Ayarlanabilir DC güç kaynağı, ayarlandığı voltaj değeri kadar DC çıkış veren güç kaynağıdır.
Üretilen voltajın akım değeri de ayarlanabilir. Devrenin kullanacağından az miktarda akım ayarlamak
devrenin çalışmamasına, yüksek miktarda akım ayarlamak ise herhangi bir kısa devre veya ters voltaj
bağlanması durumlarında devre elemanlarının yanmasına neden olabilir. Ayrıca kolay kullanım için 5
Voltluk sabit güç çıkışı da güç kaynağının üstünde mevcuttur.
Deneylerde kullanılacak olan iki farklı ayarlanabilir DC güç kaynakları Şekil 6 ve 7’de gösterilmiştir.
7
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
Şekil 6
Şekil 7
1) Ekran
Üretilen gerilimin voltaj ve akım değerlerinin kullanıcıya gösterildiği paneldir.
2) Voltaj Ayarlama Düğmesi
Üretilecek olan gerilimin voltaj değerinin ayarlandığı düğmedir.
8
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
3) Akım Ayarlama Düğmesi
Üretilecek gerilimin, gerilime yük yüklendiğinde kullanılan akım değerinin ayarlandığı düğmedir.
4) Ayarlı Voltaj Çıkışı
Üretilen gerilimin devreye aktarıldığı çıkışlardır. + ve -(GND) olarak iki çıkış vardır. Devredeki
beslemenin pozitif ucu +’ya, negatif ucu -‘ye bağlanmalıdır. Aksi durumda devre elemanları ısınır,
patlar veya zarar görebilir.
5) 5 V Çıkışı
Kolaylık olsun ve hazır olarak kullanılsın diye sabit 5V’luk çıkışın verildiği uçlardır.
4. Multimetre
Multimetre, akım (Amper), gerilim (Volt), direnç (Ohm) ve kısa devre ölçebilen bir elektronik
alettir. Akım ölçülürken devreye seri, gerilim ve direnç ölçülürken ise devreye paralel bağlanır. Kısa
devre ölçümlerinde devrede gerilim olmamalıdır ve kısa devre olacağı düşünülen uçlara probelar
değdirilerek kısa devre olup olmadığı ölçülebilir.
Deneylerde kullanılacak olan multimetre Şekil 8’de gösterilmiştir.
Şekil 8
1) Ekran
Ölçülen akım, gerilim ve direnç değerlerinin kullanıcıya gösterildiği paneldir.
2) Akım Ölçümü Ayarlama
Ölçülecek akıma göre ekranda gösterilecek değerin uA(mikroAmper), mA(miliAmper) veya
10A(Amper) cinsinden olacağının seçildiği bölümdür.
9
Necmettin Erbakan Üniversitesi – Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi – Bilgisayar Mühendisliği
Elektronik Devreler Laboratuvarı Deney Föyü
3) Gerilim Ölçümü Ayarlama
Ölçülecek gerilime göre ekranda gösterilecek değerin V(Volt) veya mV(miliVolt) cinsinden
olacağının seçildiği bölümdür.
4) Direnç ve Kısa Devre Ölçümü Ayarlama
Direnç veya kısa devre ölçülecekse bu bölüm seçilir.
5) Amper Cinsinden Akım Ölçmek İçin Probun Bağlanacağı Giriş
Amper cinsinden akım ölçmek için probun (özellikle kırmızı olanın) bağlanacağı giriştir.
6) mA veya uA Cinsinden Akım Ölçmek İçin Probun Bağlanacağı Giriş
mA veya uA cinsinden akım ölçmek için probun (özellikle kırmızı olanın) bağlanacağı giriştir.
7) mV, V, Direnç Veya Kısa Devre Ölçmek İçin Probun Bağlanacağı Giriş
mV veya V cinsinden gerilim ölçmek için probun (özellikle kırmızı olanın) bağlanacağı giriştir.
8) Probun Bir Ucunun Sürekli Bağlanacağı Giriş (COMMON)
Probun (özellikle siyah olanın) bağlanacağı giriştir.
5. Breadboard
Breadboard devreleri tak çıkar mantığı ile oluşturmamıza yarayan, belli satır ve sütunları kendi
aralarında kısa devre edilmiş devre tahtasıdır. Breadboard, devreleri daha hızlı şekilde oluşturarak
test etme imkanı sunar. Atlamalar jumper kablolar ile yapılarak istenilen devre kurulabilmektedir.
Breadboard Şekil 9’da gösterilmiştir.
Şekil 9
+ ve - hatlar gösterildiği kırmızı ve mavi çizgiler boyunca(yatay 25 delik) birbirine değmektedir
yani kısa devredir, fakat sağ ve sol hatlar birlikte kullanılacaksa aradaki atlamayı bir kablo yardımıyla
yapmak gerekmektedir.
A, B, C, D, E hatları kendi aralarında gösterilen yeşil hatlar boyunca (dikey 5 delik) birbirine
değmektedir yani kısa devredir.
F, G, H, I, J hatları kendi aralarında gösterilen yeşil hatlar boyunca (dikey 5 delik) birbirine
değmektedir yani kısa devredir.
10