Akım = Gerilim/Direnç

Konular





Genel kavramlar
Pasif devre elemanları
Aktif devre elemanları
Elektronik Mantık (lojik)
Programlanabilir Birimler (mikroişlemciler)
1
Genel Kavramlar



Elektronikte mutlaka öğrenilmesi gereken kavramlardan
bazıları;
Analog, Sayısal (dijital) nedir?
Frekans nedir?
İkili sayı sistemi
2
Analog, Sayısal nedir? -1
Doğada beş duyumuzla algıladığımız her türlü bilgi
(ses, görüntü vbg.) grafiksel olarak süreklidir yani sonsuz
sayıda örnek içermektedir. sonsuz bilginin saklanabilmesi
mümkün olmadığı için belirli aralıklarla örneklenmesi, bu
şekilde sayısal ortamda (bilgisayar, disket vbg.)
saklanması gerekir. Altta analog bir ses işareti görülüyor.
3
Analog, Sayısal nedir? -2
Analog bilgideki sonsuz sayıdaki örnek (ardışıl
değerler) belli zaman aralıklarıyla örneklenerek
sayısal değerlere yani ikili tabanda 1 ve 0 ’lar ile
ifade edebileceğimiz şekle dönüştürülür. Bu sayede
bilgi sayısal ortama aktarılmış olur.
Kısacası işaretteki sürekli değerler analog, bunların
örneklenmesiyle oluşup ikili kodda “1-0 var-yok” şeklinde
saklanan hali ise sayısaldır. Sayısal bilgi yeri geldiğinde
monitörden görüntü, hoparlörden ses şeklinde yeniden sayısal
ortamdan algılayabileceğimiz analog ortema aktarılır.
4
Frekans nedir? -1
1 Hz sinüs gerilim işareti
5
Frekans nedir? -2
2 Hz sinüs gerilim işareti
6
Frekans nedir? –3
10 Hz kare dalga gerilim işareti
7
Frekans nedir? -4
10 Hz kare dalga gerilim işareti -2
8
Frekans nedir? -5
10 Hz kare dalga gerilim işareti –3 (5 voltluk)
9
Frekans nedir? -6
Uzaktan kumandalı oyuncak arabada kullanılan işaretleşmede
frekans ve darbe-genlik modülasyonu kavramları
10
İkili sayı sistemi
11
Pasif devre elemanları
Çoğunlukla analog devrelerde kullanılan pasif
devre elemanları, sayısal devrelerde de birçok amaçla
kullanılmaktadır.
1-) Direnç (R)
2-) Bobin (L)
3-) Sığaç (kondansatör - C)
12
Direnç - R





Birimi = ohm
Simgesi =
Elektrik Akımına karşı gösterilen zorluğa direnç denir.
En çok akım sınırlamak ile gerilim veya akım bölmek amacıyla
kullanılır.
Direnci incelemek için önce akım ve gerilim kavramlarını
inceleyelim.
13
Gerilim–Akım ilişkisi-1






Elektrik, gerilim ve akımdan oluşur.
Gerilim (Voltaj = V)
Gerilim, Elektrik akımının şiddetinin ölçüsü olup, birimi
Volt’tur.
Akım (I)
Akım ise gerilim kaynağından akan elektrik akısının
(elektron) miktarı olup birimi Amper’dir.
Elektriği şelaleden akan suya benzetirsek, gerilim şelalenin
yüksekliği, akım ise düşen su miktarıdır. Yani biri küçük
biri büyük değerde olabilir. Örnek:
Yüksek gerilim, düşük akım : çakmak manyatası, buji
Yüksek akım, düşük gerilim : robotik motor sürücüler
14
Gerilim–Akım ilişkisi-2


Güç (P), akım-gerilim çarpımıdır.
P = I . V [watt]
Bir gerilim kaynağından istenen akım çekilebilir. Çekilen akım arttıkça devre
elemanları ısınmaya başlayacaktır. Devre beslemesinin fuzuli tüketilmemesi ve
devre elemanlarını ısınmaya karşı korunması için dirençler kullanılır. Ohm kanununa
göre;
Akım = Gerilim/Direnç yani, I = V/R
bağıntısı mevcuttur. Başka bir deyişle, direnç değeri arttıkça beslemeden çekilen
akım düşecektir. Direnç sonsuza giderken (açık devre) akım sıfır, direnç sıfıra
giderken akım sonsuz olacaktır.
15
Gerilim–Akım ilişkisi-3



Devrelerde (+) besleme genelde Vcc veya Vdd simgesi ile gösterilirken
(-) toprak ucu Top veya Gnd ile gösterilir.
Gerilim farkı akım doğurur. Yani bir direncin iki ucunda aynı gerilim var
ise dirençten akım akmaz. Devrede akım yüksek gerilim seviyesinden
düşük gerilim seviyesine aradaki potansiyel farkla orantılı olarak akar.
Örneğin 1000 ohm = 1K’lık direncin bir ucu +4 V diğer ucu +10 V ise
sanki bir ucu toprak (0 V) diğer ucu 10-4=6 V muş gibi ;
I = (10-4)/1000 = 6/1000 = 6 mA akım akar.
Dirençlerin seri, paralel ve karışık bağlantı eşdeğerleri ;
16
Dirençlerin gerilim-akım bölücü olarak kullanılması


Seri bağlı dirençler üzerinden aynı akım geçer ve bu akım V/Reş
ifadesiyle bulunur. Ohm kanunu gereği ;
V = I . R olduğundan, her direnç üzerinde direncin değeriyle doğru
orantılı bir gerilim düşümü olacaktır. Yani bütün dirençlerden geçen akım,
toplam gerilimi dirençlere paylaştıracaktır. Büyük dirençte büyük gerilim
düşümü olacaktır.
Paralel bağlı dirençler ise gerilimi değil akımı böleceklerdir. Yine ohm
kanunu gereği ; I = V / R olduğundan küçük dirençten büyük, büyük
dirençten küçük akım geçecektir. Akım, sürekli kolay yoldan gitmek ister.
17
Ayarlı Direnç (potansiyometre)

Gerilim veya akım bölücü devrelerde ortam şartlarına göre (sıcaklık) direnç
değerleri değişebilir, bu noktada devreden ilgili direncin sökülüp yerine
yenisini lehimlemek yerine döndürülerek değeri değiştirilebilen ayarlı
dirençler kullanılır. Kullanım alanları çok geniştir, misal : ses şiddet ayarı,
ışık şiddet ayarı,... Bu devreler akımın değişik direnç değerleriyle
ayarlanması ile gerçekleşir. Bunlar haricinde dış ortamdan analog bilgilerin
okunmasını sağlayan, sıcaklık, ışık basınç gibi etkilerle değeri değişen
değişken değerli direnç değerleri mevcuttur.
18
Sığaç (C) ve Bobin (L)





Sığaç, iki iletken tabakanın belli mesafe uzaklıkta
yerleştirilmesiyle oluşur. Birimi Farad’tır. Tabakalar arasında
elektriksel yük şeklinde erke (enerji) depolar.
Bobin ise bir iletkenin manyetik nüve etrafında sarılması ile
oluşur. Birimi Henri’dir. Sargı içinde manyetik alan şeklinde
enerji depolar.
Sığaç (kondansatör) ve bobin elemanları asıl olarak analog
devrelerde kullanılmaktadır.
Doğru akımda (DC) sığaç açık devre, bobin ise kısa devre
özelliği gösterir.
Değişken akımda ise (AC) sığaç ve bobin üzerinde işaretin
frekansına bağlı bir gerilim düşümü olur. AC işaretin frekansı
sığacın gösterdiği dirençle ters, bobinin gösterdiği dirençle
doğru orantılıdır.
19
Aktif devre elemanları
Aktif devre elemanları yarıiletken teknolojisiyle üretilmiş
olup, hem analog hem de sayısal devrelerde
kullanılmaktadırlar
1-) Diyot (D), (ışık saçan diyot – LED)
2-) Tranzistör
3-) Çeşitli işlevlere sahip tümleşik devreler (entegreler)
•
•
•
•
Mantıksal kapılar
Hafıza Elemanları
Kuvvetlendiriciler, Zamanlayıcılar, Sayıcılar vbg.
Programlanabilir mantıksal devreler
20
Diyot (D) -1
Diyot, sadece bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Ters
yönde gerilim uygulandığında kesimdedir (iletmez). İletim yönünde
kutuplandığında üzerinde ortalama 0.7 voltluk gerilim düşer. Ters
yöndeki kutuplamada da belirli bir gerilim seviyesinin aşılması
diyodun dayanamamasına yani yanmasına sebep olur. Çizge
incelendiğinde, iletim yönünde kutuplanmış olsa bile, diyodun
Veşik=0.7 volttan önce iletime geçmediği görülebilir.
21
Diyot (D) -2
Diyot üzerine uygulanan + ve – kutuplar içeren 5 hertzlik Vtt (tepeden tepeye) gerilimi
20 volt olan bir işaret uygulanmakta ve diyot bu işaretin sadece + yarı çevrimini
geçirirken tepe gerilimini, üzerinde düşen eşik gerilimi sebebiyle 0,7 volt düşürdüğü
gözleniyor.
22