ELEKTRİK ELEKTRONİK ÖLÇMELERİ

ELEKTRİK VE
ELEKTRONİK ÖLÇMELER
Dersin Adı
Dönemi
Dersin Kredisi
AKTS
Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Güz Dönemi
1+2
4
Başarı
Değerlendirmesi
Yılsonu Notuna Katkısı
Vize (Ara) Sınav
%30
2 Kısa Sınav
%10
Deney Föyü
%10
Final Sınavı
%50
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
1
ELEKTRİK VE ELEKTRONİK ÖLÇMELER
DERS İÇERİĞİ
Haftalık Ders Planı
I.Hafta
Birimler Sistemi, Temel ve Türetilmiş Büyüklükler
ARA SINAV
II.Hafta
Ölçü ve Cihaz Prensipleri, Fiziksel Büyüklükler ve
Birimler
X.Hafta
Elektronik Devre Elemanlarının Ölçümü
III.Hafta
Uzunluk, Kütle, Alan, Hacim, Akışkan, Sıcaklık,
Eğim, Çap, Hız ve Devir, Basınç, Işık, Ses Ölçümü
XI.Hafta
Akım ve Gerilim Ölçmeleri (DC ve AC
Ölçüm)
IV.Hafta
Elektriksel Ölçme ve Ölçü Aletleri, Birimler ve
Dönüşümler
XII.Hafta
Osiloskop ile Ölçme
V.Hafta
Doğruluk, hassasiyet, hata ve güvenirlilik
XII.Hafta
İş, Güç ve Enerji Ölçmeleri
VI.Hafta
Elektrik Ölçü Aletleri (Analog ve Dijital Ölçü
Aletleri)
XIII.Hafta
İş, Güç ve Enerji Ölçmeleri
VII.Hafta
Temel Elektriksel Ölçmeler (Direnç Ölçümü)
XIV.Hafta
Ölçü Trafoları
VIII.Hafta
Temel Elektriksel Ölçmeler (Bobin ve Kondansatör
Ölçümü)
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
FİNAL
SINAVI
30 Ekim - 05 Kasım 2017
25 Aralık 2017-07 Ocak 2018
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
2
3
ELEKTRİK VE ELEKTRONİK ÖLÇMELER
GİRİŞ
ELEKTRİK VE ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER - Giriş
Ölçme ve Birim Nedir?
Ölçme: Bilinmeyen bir büyüklüğü kendi cinsinden bilinen bir büyüklük ile
karşılaştırılmasıdır.
Birim: Ölçme sonucunda elde edilen sayılar birimleriyle beraber bir anlam ifade
ederler.
Her büyüklük, Ölçü Sayısı ve Ölçü Birimi olmak üzere iki kısımdan oluşur.
SI Birim Sistemine Göre 7 Temel Birim
• Uzunluk için
2 metre
• Kütle ölçümü için
10 kilogram
• Zaman için
3 saniye
• Akım şiddeti
1,6 Amper
• Sıcaklık
273,15 Kelvin
• Işık Şiddeti
0,15 Kandela
• Madde Miktarı
10 Mol
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
4
ELEKTRİK VE ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER - Giriş
Birimler Sistemi (Système International d'Unités)
• Uluslararası standarttır,
• Büyüklüklerin ölçülmesinde, birlik ve beraberliğin sağlanması amacıyla kullanılır.
• Uluslararası Birimler Sistemi (Système International d'Unités) ismi ve tüm dillerde
geçerli olmak üzere SI kısaltması, 11. CGPM (Ölçü ve Tartılar Genel Konferansı,
Conférence Générale des Poids et Mesures) konferansında kabul edilmiştir.
meter, metre: Sayaç; Ölçmek
Ampermeter: Amper ölçer
Voltmeter: Volt ölçer
Wattmeter: Watt ölçer
5
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
ELEKTRİK VE ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER - Giriş
Birim sistemlerinden uluslararası anlaşmalarla kabul edilmiş olan ve en çok
kullanılan dört tanesi;
•
CGS Mutlak Birimler Sistemi,
•
MKS Mutlak Birimler Sistemi,
•
Gravitasyonel “MKFS” Birimler Sistemi
•
Uluslararası Birim Sistemidir (SI)
6
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
ELEKTRİK VE ELEKTRİKSEL ÖLÇMELER - Giriş
CGS Birim Sistemi
• Uzunluk, kütle ve zaman temel kavramları üzerine kurulmuştur.
• Uzunluk için santimetre(cm), kütle için gram(g) ve zaman için saniye(s) kullanılır.
MKS Birim Sistemi
• Uzunluk, kütle ve zaman temel kavramları üzerine kurulmuştur.
• Elektrik akım şiddeti (Amper) de temel kavramlar arasına girer.
• Uzunluk için metre(m), kütle için kilogram(kg), zaman için saniye(s) ve akım için
amper(A) kullanılır.
MKFS Birim Sistemi
• Kütle yerine kuvveti temel kavram kabul eder.
• Uzunluk için metre(m), kuvvet için 1 kg kütleye Paris’te etkiyen yerçekimi olan
kiloforce (kf) ve zaman için saniyedir(s).
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
7
BİRİM SİSTEMLERİ
SI Birim Sistemi
• Uluslararası Ölçüler Konferansı’nın 1971’de yaptığı toplantıda, en temel
büyüklüklerden (uzunluk, kütle, zaman) başka, dört temel büyüklüğün daha birimlerini
içine alan uluslararası birim sistemi tanımlanmıştır. Bu büyüklüklere Temel
Büyüklükler denir.
• Uluslararası birim sistemi, MKS birim sistemini kapsar.
• SI birim sistemi en önemli birim sistemidir.
• Her bir büyüklük için diğerlerinden apayrı bir birim tanımlamaya da gerek yoktur
• Temel büyüklüklerden türetilen büyüklüklere de Türetilmiş Büyüklükler denir.
Not: Türkiye’de metrik sistem, 26 Mart 1931 tarihinde çıkarılan 1782 Sayılı Kanunla
kabul edilmiştir.
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
8
BİRİM SİSTEMLERİ
BÜYÜKLÜK
GÖSTERİLİŞ
BİRİMİ
KISALTMASI
Uzunluk
l
Metre
m
Kütle
m
Kilogram
kg
Zaman
t
Saniye
s
Sıcaklık
T
Kelvin Derece
K
Elektrik Akımı
I, i
Amper
A
Işık Akım Şiddeti
I
Kandela
cd
Madde Miktarı
n
Mol
mol
Uluslararası sistemin kabul ettiği temel birimler
9
http://www.bipm.org/en/measurement-units/
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
TEMEL BÜYÜKLÜKLER
Metre
• Uzunluk birimidir.
• Metre, ilk olarak 1793 yılında Ekvatordan Kuzey kutbuna olan uzunluğun 10
milyonda biri olarak tanımlanmıştır.
• Günümüzde, bir saniyenin 1/299 792 458’ i kadar bir sürede, ışığın boşlukta aldığı
yolun uzunluğudur. (17. CGPM, 1983)
Platinyum ve İridyum alaşımımdan
imal edilen 1889’dan 1960’a kadar
standart olan tarihi Uluslararası
Prototip Metre çubuğu
10
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
TEMEL BÜYÜKLÜKLER
Kilogram (Kg)
• Kütle birimidir
• Uluslararası prototip kilogram'ın kütlesine eşittir. (3.
CGPM, 1901)
% 90 platin ve% 10 iridyum
alaşımı ve bir sağ dairesel
silindir (yükseklik = çap) içine
39,17 mm işlenmiş olan
Uluslararası Prototip Kilogram
(IPK)
11
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
TEMEL BÜYÜKLÜKLER
Saniye
• Zaman birimidir.
• Saniye, en düşük enerji seviyesindeki (ground state) Sezyum-133 atomunun (133Cs
atom çekirdeği) iki hyperfine seviye arasındaki geçiş radyasyonunun 9 192 631 770
periyoduna karşılık gelen süredir, (13. CGPM, 1967).
Amper
• Elektrik akım şiddetidir.
• Amper, sonsuz uzunlukta, ihmal edilebilir dairesel kesitte, birbirinden 1 metre
uzaklıkta, tam vakum içine yerleştirilmiş iki paralel iletkenin içinden akan ve
iletkenlerde, beher metre başına 2·10-7newton kuvvet oluşturan sabit akımdır, (9.
CGPM, 1948)
12
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
TEMEL BÜYÜKLÜKLER
Kelvin
• Sıcaklık birimidir.
• Suyun üçlü noktasının (triple point) termodinamik sıcaklığının 1/273,16 sıdır, (13.
CGPM, 1967).
Candela(Cd)
• Işık şiddeti birimidir.
• Belirli bir doğrultuda, 1/683watt/steradian ışıma şiddetinde ve 540x1012 hertz
frekansta tek renk (monochromatic) ışınım yayan bir kaynağın ışık şiddetidir, (16.
CGPM, 1979).
Mol
• Madde miktarının birimidir.
• 0,012 kilogram karbon12 izotopundaki atom sayısı kadar temel yapıtaşı ihtiva eden
bir sistemin madde miktarıdır (14. CGPM, 1971).
13
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
TÜRETİLMİŞ BÜYÜKLÜKLER
Türetilmiş Birimler1
BÜYÜKL
SEMBOLÜ BİRİMİN ADI
ÜK
Alan
S
Metrekare
Hacim
V
Metreküp
Hız

Metre/saniye
İvme
A
Metre/s2
Kuvvet
F
Newton(N)
Basınç
P
Pascal (Pa)
W
Joule(J)
P
Watt(W)
Q
Coulomb(C)
İş, Enerji,
ısı miktarı
Güç, ısı
akışı
Elektrik
yükü
AÇIKLAMA
En.Boy
m.m = m2
En.Boy.Yükseklik
m.m.m = m3
Yol/Zaman
m/s
Hız/Zaman
m/s.1/s=m/s2
Kütle. İvme
kg.m/s2
Kuvvet/Alan
N/m2= kg m−1s−2
Kuvvet.Yol=Güç.Zaman=Yük.Potansiyel Fark
N.m=P.s=q.V = kg m2s−2
İş/Zaman
J/s=N.m/s= J/s = kg m2s−3
Akım.Zaman
Amper.s
14
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
TÜRETİLMİŞ BÜYÜKLÜKLER
Türetilmiş Birimler2
BÜYÜKLÜK
SEMBOLÜ
BİRİMİN
ADI
AÇIKLAMA
Gerilim, EMK,
Potansiyel Fark
V,U
Volt(V)
İş/Yük miktarı
Joule/coulomb W/A = J/C = kg m2A−1s−3
Elektrik alan
şiddeti
Manyeto motor
kuvvet
Elektriksel direnç
Elektriksel
iletkenlik
Elektriksel
kapasite
Elektriksel self
E
F
R
Ohm(Ω)
G
Siemens (S)
C
Farad(F)
L
Henry(H)
Kuvvet/Elektrik Yükü=Potansiyel fark/metre
Newton/Coulomb=Volt/metre
Akım şiddeti.Sarım sayısı
Amper.sarım
Gerilim/Akım
Volt/Amper V/A = kg m2A−2s−3
1/Elektriksel Direnç
Ω−1= kg−1m−2A2s3
Elektrik yükü/Potansiyel fark
Coulomb/V C/V = kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2
Manyetik akı/Akım şiddeti
Wb/A=Volt.saniye/Amper Wb/A = kg m2A−2s−2
15
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
TÜRETİLMİŞ BÜYÜKLÜKLER
Türetilmiş Birimler3
BÜYÜKLÜK
SEMBOLÜ
BİRİMİN ADI
Manyetik akı
Φ
Weber(Wb)
B
Tesla(T)
Manyetik akı
yoğunluğu
Manyetik alan
şiddeti
Işık akısı
Parlaklık
(Parıltı)
Aydınlık şiddeti
Frekans
Açısal frekans ve
hız
H
Φ
Lümen(lm)
AÇIKLAMA
Potansiyel fark.Zaman
Volt.saniye= kg m2s−2A−1
Manyetik akı/Alan
Weber/m2=Volt.s/m2 Wb/m2= kg s−2A−1
MMK/Uzunluk
Amper/metre
kandela/steradyan
Candela/m2
L
E
F
Lüx(lx)
Hertz(Hz)
W
Radyan/s
Lümen/m2
lm/m2= cd sr m−2
1/periyot
1/açısal periyot
16
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
İNGİLİZ BİRİM SİSTEMİ
İngiliz Birim Sistemi (FPS Sistemi)
İngiliz birim sisteminde kütle, uzunluk ve zaman birimleri sırasıyla libre-kütle (libremass), ayak (foot, ft) ve saniye (s) ile ifade edilir.
İngiliz birim sisteminde
uzunluk, kütle ve hacim
birimleri
17
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
İNGİLİZ BİRİM SİSTEMİ
Fluid Ounce: 28,41 ml
Inch: 2,54cm
Quart: 0,946 l Amerikan
Foot: 30,48cm
Pint: 473,176ml Amerikan
Yard: 91,44cm 1 yard = 3 feet = 36 inch
Gallon: 3,785 l Amerikan 1 Gallon = 4 Quart = 8 Pint = 16 cup = 128 Fluid ounce
Ounce: 28,35 g
Pound: 0,454 kg
Stone: 6,35 kg
Ton: 907,194kg
1 Pound = 16 Ounce
1 Stone = 14 Pound
1 Ton = 2000 Pound
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
18
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
İNGİLİZ BİRİM SİSTEMİ
ABD geleneksel ölçü birimleri ile SI birim sisteminin karşılaştırılması
(Kütle, Hacim, Sıcaklık ve Uzunluk)
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
19
Temel veya türetilmiş birimlerin alt ve üst katları
BİRİM
TAKISI
Exa
Peta
Tera
Giga
Mega
Kilo
Mili
Mikro
Nano
Piko
Femto
Atto
ÇARPAN
SEMBOL
1018
1015
1012
109
106
103
E
P
T
G
M
k
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
m
µ
n
p
f
a
20
Temel veya türetilmiş birimlerin alt ve üst katları
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
BİLİMADAMI
BİRİMİ
AÇIKLAMA
ÇALIŞMALARI
Isaac Newton (İngiliz)
Newton
Kuvvet
Yerçekimi Kanunu, Hareket Kanunları
Charles Augustin de Coulomb
(Fransız)
Coulomb
Elektrik Yükü
Elektriksel Çekim Kanunu
James Watt (İskoç)
Watt
Güç, ısı akışı
Modern Buhar Makinesi (Endüstriyel Devrim)
Alessandro Volta (İtalyan)
Volt
Potansiyel fark
İlk Voltaik Pil
Andre Marie Ampere (Fransız)
Amper
Elektrik akımı
Elektromanyetizma üzerinde ilk çalışma yapan
kişlerden
Joseph Henry (Amerikan)
Henry
Elektriksel self
Öz indüktansın elektromanyetik fenomeni
George Simon Ohm (Alman)
Ohm
Elektriksel direnç
Ohm Kanunu
Michael Faraday (İngiliz)
Faraday
1 Mol elektron yükü
İndüksiyon Kanunu, Elektrik Motor Prensipleri,
Elektroliz
Wilhelm Eduard Weber (Alman)
Weber
Manyetik akı (MKS)
Elektromanyetizma ölçümü
Ernst Werner von Siemens (Alman)
Siemens
Elektrik iletkenliği
Elektriksel İletkenlik
James Prescott Joule (İngiliz)
Joule
İş, enerji, ısı miktarı
Nicola Tesla (Sırp)
Tesla
Manyetik akı
yoğunluğu (MKS)
Heinrich Rudolf Hertz (Alman)
Hertz
Frekans
Radyo Dalgalarının Keşfi
Carl Friedrich Gauss (Alman)
Gauss
Manyetik akı
yoğunluğu (CGS)
Elektromanyetik Telgraf
Manyetik akı (CGS)
Elektrik ve Manyetizmanın aynı şey olduğunu
keşfetmiştir.
James Clerk Maxwell (İskoç)
Maxwell
ESM-15205 Elektrik ve Elektronik Ölçmeler
Enerjinin Korunumu Kanunu, Isı ile Mekanik İş
İlişkisi
Alternatif Akım, Alternatif Akım Motoru, Radyo,
Döner Manyetik Alan, Floresan, Kablosuz Elektrik
İletimi
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
21
KAYNAKLAR
1. NACAR, A. Mahmut; Elektrik-Elektronik Ölçmeleri ve İş Güvenliği
2. ANASIZ, Kadir; Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler; MEB
Yayınları
3. MEGEP; Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011
4. MEGEP; Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011
5. www.transcat.com
New International Safety Standards for Digital Multimeters
6. www.wikipedia.org
7. http://320volt.com/
22