Elektrik Devre Temelleri Deney Föyü

HARRAN ÜNİVERSİTESİ
BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
ELEKTRİK DEVRE LABORATUARI DENEY FÖYLERİ
KİTAPÇIĞI
Sayfa | 0
İçindekiler
Laboratuarda Uyulması Gereken Kurallar ...................................................................................... 2
Deneylerde Kullanılacak Ekipmanların Tanıtılması ......................................................................... 3
Deney 1 : Ohm ve Kirchoff Kanunlarının İncelenmesi ....................................................................11
Deney 2 : Electronic Workbench Kullanımı ...................................................................................15
Deney 3 : Süperpozisyon Teoreminin İncelenmesi ........................................................................28
Deney 4 : Thevenin Teoreminin İncelenmesi ................................................................................32
Deney 5 : Maksimum Güç Transferi ..............................................................................................35
Deney 6 : Zaman Sabitesi,Akım ve Gerilim .......................................................................................... 39
Deney 7 : RC Devresinin AC Analizi ...................................................................................................... 41
Deney 8 : Yarım ve Tam Dalga Doğrultma Uygulaması ....................................................................... 45
Sayfa | 1
Deneylerde Uyulması Gereken Kurallar
Ön hazırlık ve Sonuç Raporları kişisel olarak hazırlanacaktır. Aynı olan raporlar kopya
sayılacak ve ona göre işlem yapılacaktır.
Deneye mazeretsiz geç kalan öğrenciler devamsız sayılırlar.
Öğrencinin gelmediği deneyde alacağı not 0’dır.
Verimli bir çalışma ortamı sağlamak amacıyla alçak sesle konuşunuz.
Gruplar arasında malzeme alışverişi yapılmamalıdır.
Deney süresince deneyden çıkılamaz. Gerektiğinde görevliden izin isteyerek
çıkabilirsiniz.
Deneyde kullanılacak olan ölçü aleti, kablolar, kaynaklar, deney setleri gibi
ekipmanlar her masada sayılı dağıtılmıştır. Dolaysıyla masalar arası kablo veya ölçü
aleti taşımak kesinlikle yasaktır. Deney bitiminde görevli tarafından sayılacaktır ve
sağlamlıkları kontrol edilecektir. Sağlam olmayan veya eksik bırakılan malzemeden
ilgili masadaki öğrenci grubu sorumludur.
Deney sonunda deney masasındaki bütün elektriksel cihazların elektrik bağlantısı
kesilmeli, kablolar sökülerek ilgili cihazın üzerine konulmalı, tabureler ve masa düzenli
bir şekilde bırakılmalıdır. Aksi takdirde deney sonuçları imzalanmayacaktır.
Deneye gelmeden önce ön hazırlık raporu hazırlanmalı deney föyündeki ön hazırlık
soruları bu raporda cevaplandırılmalıdır. Bu raporu hazırlamayanlar deneye
alınmayacaktır ve devamsız sayılacaktır.
Deney sonuç raporu ise deneyden bir sonraki hafta deneye gelirken getirilecektir.
Deney sonuç raporunda deney sonuç soruları mutlaka cevaplandırılmalıdır.
Deneyde yapılan ölçümler görevli öğretim elemanına imzalatılacaktır. İmzalı belge her
bir kişisel sonuç raporuna eklenecektir.
Teknik Olarak Deneylerde Dikkat Edilmesi Gereken Konular
Deneylerde dikkat edilmesi gereken konular aşağıda sıralanmıştır. Bu konulara dikkat
edilmemesi durumunda deneyi bitirebilmek için daha çok vakit harcamanız gerekecektir.
Bread boardların altında ve üstündeki yatay blokları besleme ve toprak için
kullanırsanız, devreyi kurmanız ve gerektiğinde kontrol etmeniz kolaylaşır.
Bağlantı tellerinin uçlarını fazla sıyırmamalıyız. Aksi takdirde yanındaki elemanla kısa
devre yapma ihtimali olabilir.
Bağlantı tellerinin uçlarının bükük olmadığına dikkat edilmesi gerekir.
Devreleri kurarken gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır.
Devre üzerinde değişiklik yapılırken (eleman ekleme/çıkarma, bağlantı değiştirme)
gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır.
Eğer bu konularda hassasiyet gösterilmişse ve yine de devrede bir hata var ise; kontrolü
aşağıdaki sıraya göre yapmalıyız.
Yanlış Bağlantı
Elemanların bozuk olması
Kopuk Tel
Deney seti cihazlarının bozuk
olması
Elemanların yanlış değerde
Ölçü aletlerinin bozuk olması
seçilmesi
Sayfa | 2
Deneylerde Kullanılacak Ekipmanların Tanıtılması
a) Bread Board
Bread board, elektrik devrelerinin üzerine kurulmasını sağlayan en temel deney
ekipmanıdır. Bread board’ un üzerinde dikey ve yatay olmak üzere kısa devre edilmiş,
elektrik devre elemanlarının kolayca monte edilip sökülmesi için dizayn edilmiş olan delikler
bulunur. Bu deliklerin şaselerinin nasıl olduğu Şekil 1.1’de gösterilmiştir.
Şekil 1.1 Bread Board’un Kısa Devre Şeması
Bread board kullanılırken yatay kısa devre edilmiş bloklardan biri (+) diğeri (– ) şeklinde
bağlantıları yapılıp devre kurulur. Bu şekilde devreyi kurmak karmaşık devrelerde çok büyük
kolaylık sağlar.
b) DC Güç Kaynağı
Elektronik devrelerinin çalıştırılması için gerekli olan, regüleli doğru akım beslemesini
sağlayan kaynaklara DC güç kaynakları
denir. DC güç kaynaklarında Dijital ekranda
gözüken ve ayar düğmesi ile
ayarlayabildiğimiz gerilim değerini aynı ayar
düğmesinin altındaki çıkışlara veren bir
deney ekipmanıdır. Güç kaynağının sabit
gerilimi (+ 5 V) TTL devre tasarımlarında
kullanılır. Ayarlanabilir gerilimi (-30 V - +30
V) ise analog devre tasarımlarında kullanılır.
c) Sinyal Jeneratörü
Sinyal jeneratörü genellikle alıcıların testinde, amplifikatörlerin testinde ve bu cihazların
onarımında kullanılır. Sinyal kaynağı olarak kullanılır. Dalga dedektörü, radyo frekans
köprüleri gibi yerlerde kullanılır.
Sayfa | 3
Üç çeşit modülasyon vardır;
1-) Kare dalga
2-) Sinüs dalga
3-) Üçgen dalga
Güç kaynağı devresi AC 110 V / 220 V ile beslenmiştir.
Sinyal Jeneratöründeki tuşlar ve fonksiyonları
1. Frekans Displayi: 8 dijitli bir likit kristal ekrandır. Frekans değerlerinin azalıp artmasını
gösterir. Maksimum Megahertz’e kadar gösterebilir. Aynı zamanda cihazın açık olup
olmadığını hata vererek gösterir. Tuşların test edilmesinde de bu ekrandan yaralanılır.
2. Genlik Displayi: 3 ½ dijitli likit kristal ekrandır. RF çıkış seviyesini veya genlik değişmelerini
göstermektedir.
3. RF OFF / ON Anahtarı: İki pozisyonlu bu anahtar RF sinyalinin çıkışını kontrol eder. On
konumunda RF sinyali çıkışa iletilir. OFF konumunda ise RF sinyalinin çıkışını keser.
4. Bilgi Giriş Tuşları: Frekans, genlik değerlerinin seçildiği tuş takımlarıdır (Örnek: 1KHz, 10
KHz,.....)
5. Değer Arttırma Anahtarı: Frekans ve genlik arttırmamızı sağlayan kalibrasyon tuşlarıdır.
6. Modülasyon Tuşları: İstediğimiz modülasyonu seçmemizi sağlar: kare, sinüsoidal veya
üçgen modülasyon. Ayrıca LEVEL, WIDE gibi tuşlar istediğimiz sinyali elde etmemizi sağlayan
hassas ayarları yapabiliriz.
d) Osiloskop
Osiloskop, devre elemanlarının karakteristiklerinin çıkartılmasında ve zamana bağlı olarak
değişen gerilimlerin incelenmesinde kullanılan bir ölçü aleti olup, çok hızlı değişen bir veya
birden fazla sinyalin aynı anda incelenmesinde, genlik, frekans ve faz ölçümlerinde kullanılır.
Zamana bağlı olarak değişen bir akım veya gerilim fonksiyonu, ibreli (analog) veya sayısal
(digital) bir ölçme aleti ile ölçülebilmektedir. Fakat bu aletler fonksiyonun gerçek değişimi
hakkında bilgi verememektedirler. Ancak değişim, kısa aralıklarla okunan değerlerin
(zamanıda kaydederek) bir eksen takımı üzerinde gösterilmesi ile görülebilir ise de bu
oldukça zor bir iştir. Bu nedenle, işareti zaman düzleminde gösteren bir ölçüm aleti olan
osiloskoplar imal edilmiştir.
Sayfa | 4
İncelenecek işaretlerin osiloskop cihazına aktarılması için kullanılan bir çeşit kablodur.
Bir ucu osiloskoba bağlanırken sivri olan diğer ucu devredeki incelenecek işaretin bulunduğu
düğüme temas ettirilerek kullanılır. Probun bu ucunda genellikle krokodil konnektörü
şeklinde bir de toprak bağlantısı bulunur. Osiloskop probları x1 ve x10 şeklinde
ayarlanabilirler:
x1 : izlenen sinyali bozmadan ve değiştirmeden osiloskoba ulaştırır.
x10 : izlenen sinyal onda birine zayıflatılarak osiloskoba ulaştırılır. Bu takdirde, sinyalin gerçek
genlik değeri ekranda görünen değerlerin 10 katıdır.
Osiloskobun nasıl kullanılacağı ile ilgili bilgiler aşağıda verilmiştir.
Dikey Kontrol
Dikey kontrol seçilmiş olan dalga (CH1,CH2) için geçerli olacaktır.
VOLTS/DIV ayar düğmesi ile dikey koordinatın skalası ayarlanır.
POSITION ayar düğmesi ile ekranda görülen dalganın (CH1 veya CH2) dikey pozisyonu ayarlanabilir.
Sadece gösterim olarak sinyal yukarı çıkar, değer olarak hiçbir değişiklik olmaz.
Ekranın solundaki F serisi tuşlarının CH1 veya CH2 gösterilirken üstlendiği fonksiyonlar aşağıda
gösterilmiştir. Bazı durumlarda bu tuşlar değişik görevler alır. Genel olarak bizim için geçerli olan
kullanımlardan bahsedilecektir.
Ölçülen sinyalin AC-DC-Toprak olduğu konusunda
ayarlama yapmaya yarayan butondur. (F1)
Ölçülen sinyalin invertini almaya yarayan ayar butonudur. ON olarak
ayarlandığında ölçülen sinyalin tersi gösterilir. (F2)
Probun elektronik ortamda ayarlanmasını sağlar. Eğer ölçülen sinyalin
10 veya 100 katı büyük bi sinyal görmek isterseniz bu ayar kısmını 10 veya 100’e ayarlayarak
istediğinizi yapabilirsiniz. (F4)
Sayfa | 5
Yatay Kontrol
Yatay kontrol menüsüne girebilmek için öncelikle Menu butonuna basılması gerekir.
POSITION ayar düğmesi ile girişteki sinyal yatay olarak pozisyon değiştirir.
TIME/DIV ayar düğmesi ile yatay koordinatta skalandırılmış olan eksenin skadası
değiştirilebilir.
Sinyal Giriş Bağlantıları
1) CH1 ve CH2 girişleri 2) Topraklama girişi 3) Harici bir sinyal girişi
e) Multimetre
Laboratuar ortamında birçok elektronik devrenin istenilen biçimde çalıĢması için gerekli
ölçümlerin yapılması gerekir. Bu ölçümler multimetre olarak adlandırılan cihazla yapılır.
Multimetrenin kulanımı kısaca anlatılacaktır.
Ölçülmesi istenen özellik fonksiyon seçim düğmesi ile seçilir ve dijital ekrandan ölçüm
sonucu okunur.
Sayfa | 6
1) OFF konumu
Cihazı kapatmak için kullanılır.
2) V konumu
1.Fonksiyon: AC gerilimi ölçer
2.Fonksiyon: DC gerilimi ölçer.
3) Ω/Buzzer konumu
1.Fonksiyon: Direnç ölçmek için kullanılır.
2.Fonksiyon: Kısa devre testi (Buzzer).
4) Diyot/C konumu
1.Fonksiyon: Diyot eşik gerilim değerini ölçer.
2.Fonksiyon: Kondansatör kapasite değerini ölçer.
5) mA konumu
1.Fonksiyon: AC akım (mili amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır.
2.Fonksiyon: DC akım (mili amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır.
6) 20A konumu
1.Fonksiyon: AC akım (amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır.
2.Fonksiyon: DC akım (amper mertebesinde) ölçmek için kullanılır.
7) Hz konumu
Frekans ölçmek için kullanılır.
Ayrıca multimetrelerin genellikle alt kısımlarında ölçüm problarının bağlandığı kısım bulunur.
Sayfa | 7
Referans ucu (Siyah Kablo) her zaman 3 numaralı girişe takılır. Akım amper mertebesinde
ölçülürken kırmızı kablo 1 numaralı girişe takılır. Akım miliamper mertebesinde ölçülürken
kırmızı kablo 2 numaralı girişe takılır. Gerilim, direnç gibi geri kalan özellikler ölçülürken
kırmızı kablo 4 numaralı girişe takılır.
f) Dirençler
v(t)=Ri(t) ya da i(t)=Gv(t) bağıntısı ile tanımlanan 2-uçlu elemana lineer zamanla
değişmeyen direnç elemanı denir. Yukarıdaki tanım bağıntılarında R reel katsayısı direnç
elemanının direnci (rezistansı), G reel katsayısı da iletkenliği (kondüktansı)’dir. Universal
birim sisteminde R' nin birimi ohm (Ω), G'nin birimi ise siemens (S) dir. Direnç ile iletkenlik
arasında GR=1 bağıntısı vardır. Dirençler, elektrik veya elektronik devrelerinde akımı kontrol
etmek amacıyla oldukça yaygın olarak kullanılan elemanlardır. Dirençler, kullanılacak yere ve
amaca göre çeşitli şekillerde üretilirler. Bunlardan başlıcaları:
a) Sabit dirençler
b) Değişken dirençler
c) Foto rezistif dirençler
d) Isıya duyarlı dirençler
a) Sabit Dirençler: Fiziksel olarak bir bozulmaya uğramadığı sürece direnç değeri (rezistansı)
değişmeyen yani aynı kalan dirençlerdir. Bunların boyutu ve yapılışı içinden geçen akıma
dolayısıyla üzerinde harcanan güce göre değişir. Dirençlerin değerleri ve toleransları renk
kodu denilen işaretleme ile belirtilir.
Sayfa | 8
b) Değişken Dirençler: Direnç değeri, 0 Ω ile üretici firma tarafından belirlenmiş bir üst sınır
aralığında değişen dirençlerdir. Örneğin 10 kΩ'luk bir değişken direncin değeri 0-10 kΩ
arasında değiştirilebilir. Değişken dirençler bir devrede direnç değerinin sık sık değişmesi
istendiği zaman kullanılırlar. Değişken dirençler istenen güce göre karbonlu veya tel sargılı
olurlar.
c)Foto Rezistif Dirençler: Bunların isminden de anlaşılacağı gibi direnç değeri, üzerine düşen
ışığın şiddetine göre değişen özel dirençlerdir. Bu tip dirençler endüstriyel uygulamalarda
oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.
d)Isıya Duyarlı Dirençler: Direnci ısıya bağlı olarak değişen nonlineer dirençlerdir (PTC, NTC).
g) Kapasitanslar
Kondansatör iki levha arasına konmuş bir dielektrik maddeden ibarettir. Elektrik ve
elektronik devreler için temel devre elemanlarından biridir. Elektronikte iki kat arasında
kuplaj, by pass, dekuplaj, bloklama, ayar ve filtre elemanı olarak kullanılır. Elektrik
devrelerinde, güç katsayısının düzeltilmesinde, bir fazlı motorlarda ilk hareketi sağlamada ve
kalkınma momentini artırmada kullanılır. Kapasitansın değeri üzerinde yazılıdır.
2) Ön Deney Raporu ve Deney Sonuç Raporunun Hazırlanması
Bu raporlar kişisel olarak hazırlanacaktır.
a) Ön Deney Raporu
Ön deney raporu ile öğrencilerin deney konularına önceden çalışması hedeflenmektedir.
Dolaysıyla ön deney raporu hazırlanmadan önce deney föyünün deneyle ilgili teorik bilgiler
kısmı iyice okunmalıdır. Daha sonra ön hazırlık soruları çözmeli ve bir rapor halinde deneye
gelirken getirilmelidir.
Sayfa | 9
b) Deney Sonuç Raporu
Deney sonuç raporu ile öğrencilerin deneyde görülmesi hedeflenen sonuçlara ulaşılıp ulaşılmadığı
kontrol edilmektedir. Deney sonuç raporunda; deney adı, deneyin amacı ,deneyin yapılışı,deney
sonuçları,deney sonuç soruları, deneyle ilgili kişinin yorumu ve sonuç kısımları bulunmalıdır. İmzalı
belge veya kopyası eklenmelidir.
Sayfa | 10
DENEY #1
OHM VE KIRCHOFF KANUNLARININ İNCELENMESİ
Deneyin Amacı :
Ohm ve Kirchoff kanunlarının geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) DC Güç Kaynağı
2) Avometre
3) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Bir doğru akım devresinde, bir direnç üzerinden akan akım, elemanın uçlarına
uygulanan gerilimle doğru, elemanın direnci ile ters orantılıdır. Buna ohm kanunu denir.
Düğüm : İki veya daha çok elektronik devre elemanının birbirleri ile bağlandıkları
bağlantı noktalarına düğüm adı verilir. Düğüm, akımın kollara ayrıldığı yolların birleşme
noktaları olarak da tarif edilebilir.
Göz : Bir düğümden başlayarak, bu düğüme tekrar gelinceye dek elektriksel yollar
üzerinden sadece bir kez geçmek şartı ile oluşturulan kapalı devreye göz (çevre) ismi verilir.
Kirchoff Akım Kanunu : Bir elektriksel yüzeye veya bir düğüm noktasına giren
(düğümü besleyen) akımlar ile bu düğüm noktasından çıkan (düğüm tarafından beslenen)
akımların cebirsel toplamı sıfırdır.
İ6
İ7
İ1
İ5
İ2
İ3
İ4
Düğüm noktasını besleyen akımlar (giren akımlar) : i1 , i3 , i4 , i7
Düğüm noktasından beslenen akımlar (çıkan akımlar) : i2 , i5 , i6
Sayfa | 11
Bu durumda;
Kirchoff Gerilim Kanunu : Bir elektronik devrenin sahip olduğu çevrelerdeki gerilim
düşmelerinin cebirsel toplamı sıfıra eşittir.
+
VR1
+
- +
VR2
+
İ1
VS
+
VR4
+
İ2
VR5
VR3
-
-
-
İ1 akımının dolaştığı kapalı çevre için ;
İ2 akımının dolaştığı kapalı çevre için ;
Ön Hazırlık Soruları :
1 kΩ
İ1
+
A İ3
3.3 kΩ
B
İ5
İ2
I
5V
-
4.7 kΩ
II
2.2 kΩ
İ6
4.7 kΩ
S.1. Yukarıdaki devredeki tüm dallardaki akımları istediğiniz bir yöntemle bulunuz.
S.2. 1 kΩ’luk direncin üzerindeki gerilimi bulunuz.
S.3. I ve II nolu gözler için Kirchoff’un Gerilim Kanunu’nun ispatını yapınız.
S.4. A ve B düğümleri için Kirchoff’un Akım Kanunu’nun ispatını yapınız.
Sayfa | 12
10 kΩ
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1’de verilen devreyi kurunuz.
2) R1 direnci üzerindeki gerilimi ve üzerinden akan akımı ölçerek Ohm Kanunun
geçerliliğini gözleyiniz.
3) I ve II nolu gözlerdeki elemanlar üzerindeki gerilimleri ölçerek Kirchoff’un Gerilim
Kanunu geçerliliğini gözleyiniz.
4) A ve B düğüm noktalarına gelen ve giden akımları ölçerek Kirchoff’un Akım Kanunu
geçerliliğini gözleyiniz.
5)Ölçmeleri yaparken paralel kollardaki gerilimlerin ve seri kol üzerindeki akımların
birbirine eşit olduğunu kontrol ediniz.
6)Ölçme sonuçlarını Tablo 1.1’ e kaydediniz.
R1
İ1
+
A İ3
R4
R3
İ4
İ5
İ2
I
Vs
B
II
R5
R2
-
İ6
R6
Şekil 1
Vs = 5 V R1 = 1 kΩ R2 = 2.2 kΩ R3 = 3.3 kΩ R4 = 4.7 kΩ R5 = 4.7 kΩ R6 = 10 kΩ
I1 (mA)
I2 (mA)
I3 (mA)
I4 (mA)
I5 (mA)
I6 (mA)
VR1 (V)
VR2 (V)
VR3 (V)
VR4 (V)
VR5(V)
VR6(V)
Ölçme
Hesap
Ölçme
Hesap
Tablo 1.1
Sayfa | 13
Deney Sonuç Soruları
S.1. Ön hazırlık sorularında bulduğunuz akım ve gerilim değerleriyle, deneyde ölçtüğünüz
değerleri karşılaştırınız. Eğer fark var ise sebebini belirtiniz ?
S.2. VA - VB = i3. (R3 + R4) ifadesini ölçtüğünüz değerlerle hesaplayarak doğruluğunu gösteriniz.
Sayfa | 14
DENEY #2
ELEKTRONİC WORKBENCH KULLANIMI
Deneyin Amacı :
Electronic Workbench simulasyon programının kullanmasını öğrenmek ve örnek deneylerle
pratik yapmak
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
1. Giriş: Günümüzde her türlü elektronik devrenin tasarım ve analizinde artık simülasyon
(benzetim) programları yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu programlar sayesinde zamandan
ve paradan tasarruf sağlanarak bilgisayar başında devre tasarımı ve analizi kolayca
yapılabilmektedir.
Elektronik devre çizimi için kullanılan pek çok program bulunmaktadır. Ancak çizimle
birlikte devre analizi de yapan program sayısı fazla değildir. Burada EWB programının 5.12
versiyonu anlatılacaktır. Amaç, programın temel düzeyde nasıl kullanılacağını göstermektir.
Programın eski versiyonlarında bulunmayan bazı gelişmiş özelliklerin nasıl kullanılacağını
öğrenmek için programın help (yardım) menüsünden yararlanılmalıdır. Programın doğru bir
şekilde kullanılabilmesi için elektroteknik, analog ve dijital elektronik, kontrol teorisi,
sinyaller ve sistemler gibi alanlarda belirli bir düzeyde bilgi sahibi olunması
gereklidir.Workbench simülasyon programının açılış ekranı Şekil 1’deki gibidir.
Şekil 1
2. TEST CİHAZLARI
Bu bölümde, analiz edilecek bir
devrede kullanılacak ölçü aletleri ve
sinyal kaynakları tanıtılacaktır. Şekil
2’nin üst kısmında görülen butona
basılmasıyla Instruments menüsü açılır.
Burada, test cihazları programdaki
Şekil 2
Sayfa | 15
görünüş sırasına göre toplu halde verilmiştir. Aşağıda her
birinin görevi ve çalışma şekli kısaca anlatılmaktadır.
2.1. AVO Metre (Multimeter)
Şekil 2’nin ilk sırasında yer alan küçük kutu
AVOmetredir. Bu eleman mouse ile çalışma sayfasına
taşınıp çift tıklanırsa şekil 3’deki büyük kutu açılır. İki uçlu
bu eleman sayesinde doğru ve alternatif akım şartlarında
akım(A), gerilim(V), direnç(Ω) ölçülebilmektedir. Ayrıca
logaritmik kazanç da dB (desibel) cinsinden
Şekil 3
hesaplanabilmektedir.
2.2. Sinyal Üreteci ( Function Generator)
Şekil 4’de görülen sinyal üreteci ile dalga şekli farklı
3 sinyal üretilebilmektedir. Bunlar sinüsoidal, üçgen
ve kare dalga’dır. Sinyal üreteci üzerindeki ayar
butonları yardımıyla sinyalin frekansı (frequency) ve
genliği (amplitude) değiştirilebilmektedir. Duty cycle
ve offset adlı butonlar ile sırasıyla işaretin görev
periyodu ve kayma miktarı ayarlanmaktadır. Sinyal
kaynağı üzerinde görünen genlik değeri maksimum
Şekil 4
değerdir. Örneğin efektif değeri 220 V olan şebeke
gerilimini elde etmek için genlik 311V seçilmelidir.
2.3. Osiloskop (Oscilloscope)
Osiloskop üzerindeki butonlar gerçek osiloskoptaki ile aynıdır. Görüntüyü büyütmek için
expand butonuna basılır.
2.4. Bode Çizici (Bode Plotter)
Şekil 6’da görülen test cihazı bir devrenin bode diyagramını çizmek için kullanılır. Bu sayede
bir devrenin frekans cevabı (genlik-frekans ve faz-frekans eğrileri) elde edilir.
Şekil 6
Sayfa | 16
2.5. Kelime Üreteci (Word Generator)
Kelime üreteci sayesinde dijital (sayısal) bir elektronik devreye 16 bitlik lojik sinyaller
gönderilebilir. Frekans ayarlaması yapılarak bilgi aktarım hızı istenildiği gibi seçilebilir. Sol
kısımda, gönderilen bilginin heksadesimal (16’lık taban) karşılığı görülmektedir. Ayrıca ikili
(binary) veya ASCII kodu da görülebilir.
2.6. Lojik analizör
Lojik analizör yardımıyla bir dijital devrenin herhangi bir noktasındaki zamana bağlı dalga
şekli görülebilir. Zaman ekseni uygun şekilde seçilerek ekrandaki dalga sıklığı artırılabilir.
Ayrıca girişe uygulanan sinyalin heksadesimal karşılığı da okunabilir.
2.7. Lojik Çevirici (Logic Converter)
Lojik çevirici yardımıyla bir lojik devrenin doğruluk tablosu elde edilir. Bu test cihazı ile
doğruluk tablosuna göre otomatik lojik devre çizimi de yaptırılabilir. Aynı zamanda cihazın alt
kısmında doğruluk tablosuna göre otomatik olarak elde edilmiş lojik ifadeler de görülebilir.
3. MALZEME KUTULARI
3.1. Kaynaklar (Sources)
Şekil 7’nin üst kısmında görülen kutucuğa mouse ile tıklandığında kaynaklar penceresi
açılır. Şekilden de görüldüğü gibi pek çok kaynak türü bulunmaktadır. Bunların ne işe
yaradığı aşağıda sırasıyla verilmiştir.
Şekil 7
• Ground : Toprak bağlantısı
• Battery : Doğru gerilim kaynağı
• DC Current Source : Doğru akım kaynağı
• AC Voltage Source : Alternatif gerilim kaynağı (Gerilim değerini efektif değer olarak
gösterir).
• AC Current Source : Alternatif akım kaynağı
• Voltage-Controlled Voltage Source : Gerilim kontrollü gerilim kaynağı
• Voltage-Controlled Current Source : Gerilim kontrollü akım kaynağı
• Current-Controlled Voltage Source : Akım kontrollü gerilim kaynağı
• Current-Controlled Current Source : Akım kontrollü akım kaynağı
Sayfa | 17
• +Vcc Voltage Source : +Vcc gerilim kaynağı (5 volt)
• +Vdd Voltage Source : +Vdd gerilim kaynağı (15 volt)
• Clock : Saat (Kare dalga üreteci)
• AM Source : Genlik modülasyonu (Amplitude modulation) kaynağı
• FM Source : Frekans modülasyonu (Frequency modulation) kaynağı
• Voltage-Controlled Sine Wave Oscillator : Gerilim kontrollü sinüs dalga osilatörü
• Voltage-Controlled Triangle Wave Oscillator : Gerilim kontrollü üçgen dalga osilatörü
• Voltage-Controlled Square Wave Oscillator : Gerilim kontrollü kare dalga osilatörü
• Controlled One-Shot : Kontrollü tek darbe (Darbe genişliği ayarlanabilen darbe üreteci)
• Piecewise Linear Source : Parça parça lineer (doğrusal) kaynak (Bir txt uzantılı dosyadan
alacağı zaman ve gerilim değerlerine göre sinyal üretir).
• Voltage-Controlled Piecewise Linear Source : Gerilim kontrollü parça parça doğrusal
kaynak
• Frequecy-Shift-Keying Source : Frekans kaydırmalı anahtarlama kaynağı
• Polynomial Source : Çokterimli (polinom) kaynak
• Nonlinear Dependent Source : Doğrusal olmayan bağımlı kaynak
3.2. Basic (Temel)
Şekil 8’de görülen malzeme kutusunda temel elektriksel devre elemanları bulunur.
Aşağıda bu elemanların sırasıyla açıklaması verilmiştir.
Şekil 8
• Connector : Bağlayıcı
• Resistor : Direnç
• Capacitor : Kondansatör, kapasitör
• Inductor : Bobin, indüktör
• Transformer : Transformatör, trafo
• Relay : Röle
• Switch : Anahtar
• Time-Delay Switch : Zaman gecikmeli anahtar
• Voltage-Controlled Switch : Gerilim kontrollü anahtar
• Current- Controlled Switch : Akım kontrollü anahtar
• Pull-Up Resistor : Yukarı çekme direnci (Bir ucu pozitif kaynağa bağlı olan direnç)
Sayfa | 18
• Potentiometer : Potansiyometre, ayarlı direnç
• Resistor Pack : Direnç kutusu (Eşit değerde 8 bağımsız direnç içerir)
• Voltage Controlled Analog Switch : Gerilim kontrollü analog anahtar
• Polarized Capacitor : Kutuplu kondansatör
• Variable Capacitor : Değişken (ayarlı) kondansatör
• Variable Inductor : Ayarlı bobin
• Coreless Coil : Çekirdeksiz bobin
• Magnetic Core : Manyetik çekirdek
• Nonlinear Transformer : Doğrusal olmayan transformatör
3.3. Diodes (Diyotlar)
Şekil 9’da görülen kutuda çeşitli yarıiletken elemanlar bulunmaktadır.
Şekil 9
• Diode : Diyot
• Zener Diode : Zener diyot
• LED : LED (Light Emitting Diode), ışık yayan diyot
• Full-Wave Bridge Rectifier : Tam dalga köprü doğrultucu
• Shockley Diode : Şotki diyot
• Silicon Controlled Rectifier : Silikon kontrollü doğrultucu, tristör
• Diac : Diyak
• Triac : Triyak
3.4. Transistors (Transistörler)
Şekil 10’de görülen malzeme kutusunda çeşitli transistör türleri bulunur.
Şekil 10
Sayfa | 19
• NPN Transistor : NPN transistör
• PNP Transistor : PNP transistör
• N-Channel JFET : N kanallı JFET
• P-Channel JFET : P kanallı JFET
• 3-Terminal Depletion N-MOSFET : 3 uçlu kanal ayarlamalı N-MOSFET
• 3-Terminal Depletion P-MOSFET : 3 uçlu kanal ayarlamalı P-MOSFET
• 4-Terminal Depletion N-MOSFET : 4 uçlu kanal ayarlamalı N-MOSFET
• 4-Terminal Depletion P-MOSFET : 4 uçlu kanal ayarlamalı P-MOSFET
• 3-Terminal Enhancement N-MOSFET : 3 uçlu kanal oluşturmalı N-MOSFET
• 3-Terminal Enhancement P-MOSFET : 3 uçlu kanal oluşturmalı P-MOSFET
• 4-Terminal Enhancement N-MOSFET : 4 uçlu kanal oluşturmalı N-MOSFET
• 4-Terminal Enhancement P-MOSFET : 4 uçlu kanal oluşturmalı P-MOSFET
3.4. Analog ICs (Analog IC’ler)
Şekil 11’de çeşitli analog entegre devreler görülmektedir.
Şekil 11
• 3-Terminal Opamp : 3 uçlu Opamp (İşlemsel kuvvetlendirici)
• 5-Terminal Opamp : 5 uçlu Opamp
• 7-Terminal Opamp : 7 uçlu Opamp
• 9-Terminal Opamp : 9 uçlu Opamp
• Comparator : Karşılaştırıcı
• Phase-Locked Loop : Faz kilitlemeli çevrim
3.5. Mixed ICs (Karışık IC’ler)
Şekil 12’de çeşitli entegre devreler görülmektedir.
Şekil 12
• Analog-to-Digital Converter : Analog-dijital dönüştürücü (ADC)
• Digital-to-Analog Converter (I) : Dijital-analog dönüştürücü (I) (DAC)
Sayfa | 20
• Digital-to-Analog Converter (V) : Dijital-analog dönüştürücü (V) (DAC)
• Monostable Multivibrator : Tek kararlı multivibratör
• 555 Timer : 555 zamanlayıcı
3.6. Digital ICs (Dijital IC’ler)
Şekil 13’da çeşitli dijital entegre şablonları bulunur. Bunlar yardımıyla 7447, 74145,
74240 gibi entegreler seçilebilir.
Şekil 13
• 74XX Template : 74XX şablonu
• 741XX Template : 741XX şablonu
• 742XX Template : 742XX şablonu
• 743XX Template : 743XX şablonu
• 744XX Template : 744XX şablonu
• 4XXX Template : 4XXX şablonu
3.7. Logic Gates (Lojik Kapılar)
Şekil 14’de lojik devrelerde kullanılan lojik kapıların sembolleri görülmektedir.
Şekil 14
• 2-Input AND Gate : 2 girişli VE kapısı
• 2-Input OR Gate : 2 girişli VEYA kapısı
• NOT Gate : DEĞİL kapısı
• 2-Input NOR Gate : 2 girişli VEYA DEĞİL kapısı
• 2-Input NAND Gate : 2 girişli VE DEĞİL kapısı
• 2-Input XOR Gate : 2 girişli ÖZEL VEYA kapısı
• 2-Input XNOR Gate : 2 girişli ÖZEL VEYA DEĞİL kapısı
• Tristate Buffer : 3 durumlu tampon
Sayfa | 21
• Buffer : Tampon
• Schmitt Triggered Inverter : Schmitt tetiklemeli tersleyen
• AND Gates : VE kapıları
• OR Gates : VEYA kapıları
• NAND Gates : VE DEĞİL kapıları
• NOR Gates : VEYA DEĞİL kapıları
• NOT Gates : DEĞİL kapıları
• XOR Gates : ÖZEL VEYA kapıları
• XNOR Gates : ÖZEL VEYA DEĞİL kapıları
• BUFFERS : Tamponlar
3.8. Digital (Dijital)
Şekil 15’de çeşitli dijital entegre devre elemanları görülmektedir.
Şekil 15
• Half-Adder : Yarım toplayıcı
• Full-Adder : Tam toplayıcı
• RS Flip-Flop : RS flip flop
• JK Flip-Flop with Active High Asynch Inputs : Aktif yüksek asenkron girişli JK flip flop
• JK Flip-Flop with Active Low Asynch Inputs : Aktif düşük asenkron girişli JK flip flop
• D Flip-Flop : D flip flop
• D Flip-Flop with Active Low Asynch Inputs : Aktif düşük asenkron girişli D flip flop
• Multiplexers : Bilgi seçiciler, Çoğullayıcılar (Mux)
• Demultiplexers : Bilgi dağıtıcılar, Yol çoklayıcılar (Demux)
• Encoders : Kodlayıcılar
• Arithmetic : Aritmetik
• Counters : Sayıcılar
• Shift Registers : Kaydırmalı kaydediciler
• Flip-Flops : Flip flop’lar
Sayfa | 22
3.9. Indicators (Göstergeler)
Şekil 16’da, elektronik devrelerde kullanılan bazı sesli ve ışıklı göstergeler
görülmektedir.
Şekil 16
• Voltmeter : Voltmetre
• Ammeter : Ampermetre
• Bulb : Ampul
• Red Probe : Kırmızı prob, lojik sinyal seviye gösterici
• Seven-Segment Display : Yedi segmentli display
• Decoded Seven-Segment Display : Kod çözücülü yedi segmentli display
• Buzzer : Buzer, belirli frekansta ses üreten devre elemanı
• Bargraph Display : Çubukgrafik display
• Decoded Bargraph Display : Kod çözücülü çubukgrafik display
3.10. Controls (Kontroller)
Şekil 17’de görülen kontrol elemanlarının adları aşağıdaki verilmiştir.
Şekil 17
• Voltage Differentiator : Gerilim türev alıcı
• Voltage Integrator : Gerilim integral alıcı
• Voltage Gain Block : Gerilim kazanç bloğu
• Transfer Function Block : Transfer fonksiyon bloğu
• Multiplier : Çarpıcı
• Divider : Bölücü
• Three-Way Voltage Summer : 3 yollu gerilim toplayıcı
• Voltage Limiter : Gerilim sınırlandırıcı
• Voltage Controlled Limiter : Gerilim kontrollü sınırlandırıcı
• Current Limiter Block : Akım sınırlandırıcı blok
• Voltage Hysteresis Block : Gerilim histeresiz bloğu
Sayfa | 23
• Voltage Slew Rate Block : Gerilim eğim oranı bloğu (Sinyalin yükselme ve düşme hızını
ayarlar)
3.11. Miscellaneous (Çeşitli)
Şekil 18’de simülasyon sırasında kullanılacak çeşitli elemanlar görülmektedir.
Şekil 18
• Fuse : Sigorta
• Write Data : Veri yazma (Simülasyon sonuçlarını ASCII dosyaya yazar)
• Netlist Component : Netlist elemanı (Üreteci firmanın eleman modelini .CIR uzantılı bir
dosya aracılığıyla devreye eklemek için kullanılır)
• Lossy Transmission Line : Kayıplı iletim hattı
• Lossles Transmission Line : Kayıpsız iletim hattı
• Crystal : Kristal
• DC Motor : Doğru akım motoru
• Triode Vacuum Tube : Triyod vakum tüpü
• Boost (Step-Up) Converter : Yükseltici konvertör
• Buck (Step-Down) Converter : Düşürücü konvertör
• Buck-Boost Converter : Düşürücü-yükseltici konvertör
• Textbox : Metin kutusu
• Title Block : Başlık bloğu (Başlık, tarih, isim yazmak için kullanılır)
4. ELEKTRONİK DEVRE ÇİZİMİ İÇİN ÖN BİLGİLER
Bu bölümde, devre çizimi sırasında yapılan hatalı bağlantılardan, ayarlı elemanlardan ve
eleman modellerinin nasıl seçileceğinden bahsedilecektir.
4.1. Hatalı Bağlantılar
Aşağıda, devre çizimi sırasında yapılan yanlış bağlantıların birkaç tanesi verilmiştir. Bu tip
hatalı bağlantılar yapıldığında simülasyon başlatılamaz ve ekranda hata yapıldığına dair bir
uyarı mesajı görülür.
Sayfa | 24
Gerilim kaynağı kısa devre yapılmaz.
Akım kaynağı açık devre yapılmaz.
Kondansatör açık devre yapılmaz.
Bobin kısa devre yapılmaz.
Farklı değerli gerilim kaynakları paralel bağlanmaz. Aynı değerli olanlar küçük değerli seri bir
dirençle birlikte paralel bağlanabilir.
Bir devrede birden fazla toprak bağlantısı bulunmamalıdır. Aksi taktirde toprak noktaları
birbirine fiziksel olarak bağlı duruma gelir. Buna göre alttaki iki devre de aynıdır.
Osiloskop bağlantısı için devrede mutlaka bir toprak bağlantısı olmalıdır. Devrenin bir ucuna
veya osiloskobun sağ üst köşesindeki uca toprak bağlantısı yapılmadan simülasyon
Sayfa | 25
başlatılırsa hata oluşur. Bunun için her zaman alttaki şeklin sağındaki gibi bir bağlantı şekli
oluşturulmalıdır.
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. Elektronic Workbench programı hangi amaçla kullanılır ?
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1’deki devreyi Elektronic Workbench programında simüle ediniz.
2) Elektronic Workbench’ te okuduğunuz akımları ve gerilimleri Tablo 1’ e kaydediniz.
Şekil 1
Sayfa | 26
V9 = 5 V V10 = 12 V R1 = 100 Ω R2 = 470 Ω R3 = 180 Ω R4 = 1 kΩ R5 = 680 Ω R6 = 1 kΩ
R7 = 2.2 kΩ R8 = 330 Ω
Direnç
R1
Akımı (I)
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
Sayfa | 27
Gerilimi (V)
DENEY #3
SÜPERPOZİSYON TEOREMİNİN İNCELENMESİ
Deneyin Amacı :
Süperpozisyon teoreminin geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) DC Güç Kaynağı
2) Avometre
3) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Birden fazla kaynak içeren bir devre göz önüne alındığında; bu kaynakların devre
üzerindeki toplam etkisi her bir kaynağın tek başına meydana getirdiği etkilerin toplamına
eşittir. Buna süperpozisyon teoremi denir. Tek bir kaynağın etkisi incelenirken, o kaynağın
dışındaki kaynaklar etkisiz hale getirilir. (Akım kaynakları açık devre, gerilim kaynakları ise
kısa devre). Tek tek her bir kaynağın etkisi elde edildikten sonra bu etkiler toplanarak tüm
kaynakların toplam etkisi elde edilir.
R1
R3
+
+
VS1
-
VS2
R2
-
Yukarıdaki devrede gerilim kaynakları ve dirençlerin eşdeğer olduğunu varsayarsak;
R1 = R2 = R3 = R ve VS1 = VS2 = V olur. R2 üzerindeki gerilim,
olur.
Süperpozisyon tekniğini inceleyebilmek için öncelikle ilk kaynağın devre üzerinde
etkisini görelim. İkinci kaynak bağımsız bir gerilim kaynağı olduğundan bu durumda kısa
devre olacaktır.
Sayfa | 28
R1
R3
+
Devre analiz edilirse ;
VS1
R2
-
Şimdi ise ilk bağımsız gerilim kaynağı
kısa devre edilip ikinci kaynağın etkisi incelenecek olursa;
R3
R1
+
R2
Devre analiz edilecek olursa;
VS2
-
Süperpozisyon teoremine göre toplam gerilim 2 gerilimin toplamı olduğundan;
sonucuna ulaşılır.
Ön Hazırlık Soruları :
1 kΩ
İ1
+
12 V
-
A İ3
4.7 kΩ
3.3 kΩ
İ5
İ4
İ2
2.2 kΩ
+
5V
5 kΩ
-
S.1. 12 V değerindeki kaynağı kısa devre varsayıp dallardaki akımları ve dirençlerdeki
gerilimleri hesaplayınız.
S.2. 5 V değerindeki kaynağı kısa devre varsayıp dallardaki akımları ve dirençlerdeki
gerilimleri hesaplayınız.
Sayfa | 29
S.3. Süperpozisyon yöntemi ile tüm dallardaki akımları ve dirençlerdeki gerilimleri bulunuz.
S.4. Yukarıdaki devreyi Electronics Workbench Multisim 9 programı ile simülasyonunu yapıp,
.ms9 uzantılı dosyayı deneyin yapılacağı gün getiriniz.
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1’de verilen devreyi kurunuz.
2) VS1 aktif iken (VS2 devrede değil ve uçları kısa devre iken) akım ve gerilim değerlerini ölçüp
Tablo 1 ve Tablo 2’ye kaydediniz.
3) VS2 aktif iken (VS1 devrede değil ve uçları kısa devre iken) akım ve gerilim değerlerini ölçüp
Tablo 1 ve Tablo 2’ye kaydediniz.
4) VS1 ve VS2 aktif iken akım ve gerilimleri ölçüp Tablo 3’ye kaydediniz.
5) 2. ve 3.şıklarda elde edilen değerlerin toplamlarının 4.şıkta elde edilen değerleri verip
vermediğini kontrol ediniz.
İ1
+
R1
R5
R3
A İ3
İ5
İ4
İ2
VS1
VS2
R4
R2
-
+
-
Şekil 1
VS1 = 12 V VS2 =5 V R1 = 1 kΩ R2 = 2.2 kΩ R3 = 3.3 kΩ R4 = 5 kΩ R5 = 4.7 kΩ
İ1 (mA)
İ2 (mA)
İ3 (mA)
İ4 (mA)
İ5 (mA)
VR3 (V)
VR4 (V)
VR5 (V)
VS1 aktif iken
VS2 aktif iken
Toplam
Tablo 1
VR1 (V)
VR2 (V)
VS1 aktif iken
VS2 aktif iken
Toplam
Tablo 2
Sayfa | 30
İ1 (mA)
İ2 (mA)
İ3 (mA)
İ4 (mA)
İ5 (mA)
VR1 (V)
VR2 (V)
VR3 (V)
VR4 (V)
VR5 (V)
VS1+ VS2 aktif
VS1+ VS2 aktif
Tablo 3
Deney Sonuç Soruları
S.1. Ön hazırlık sorularında bulduğunuz akım ve gerilim değerleriyle, deneyde ölçtüğünüz
değerleri karşılaştırınız.
S.2. Tablo 3’deki değerlerin Tablo 1 ve Tablo 2’deki toplam değerleri ile karşılaştırınız.
Sayfa | 31
DENEY #4
THEVENİN TEOREMİNİN İNCELENMESİ
Deneyin Amacı :
Thevenin teoreminin geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) DC Güç Kaynağı
2) Avometre
3) Potansiyometre, Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Çok sayıda elemanı bulunan herhangi bir devrenin bir elemanın veya sadece bir
kısmının incelenmesi gerektiğinde, tüm devreyi göz önüne almak yerine, incelenecek eleman
yada devre parçasını bütün olan devreden ayırıp geriye kalan devre parçasını bir kaynak ve
buna seri bağlı bir empedans ile temsil etmek suretiyle, inceleme basite indirgenebilir. Bu
işlemde kullanılan teoreme Thevenin teoremi denir ve elde edilen eşdeğer devreye Thevenin
eşdeğer devresi adı verilir.
R1
R3
R2
RL
R4
+
R5
Vs
Şekil 1
Eşdeğer devre oluşturulurken ilgili eleman veya devre parçası devreden çıkarılır ve
geriye kalan kısmın ayrılma noktaları arasındaki açık devre gerilim belirlenip bu gerilim
Thevenin eşdeğer devresinin kaynak gerilimi olarak kullanılır.
Sayfa | 32
R1
R2
a
R3
b
R4
+
R5
Vs
Şekil 2
Daha sonra eşdeğeri elde edilecek devre parçasındaki kaynaklar etkisiz hale
getirilerek devrenin bölündüğü noktalardan bakıldığında görülen empedans hesaplanır ve
thevenin eşdeğer empedansı olarak isimlendirilen bu empedans daha önce belirlenen
kaynağa seri olarak bağlanır.
R1
R2
a
R3
b
R4
R5
Şekil 3
Bir kaynaktan ve ona seri bağlı bir empedanstan oluşan bu eşdeğer devre,
incelenecek kısmın devreden sökülmesi durumunda geriye kalan kısmın Thevenin
eşdeğeridir. Şekil 1’de verilen devre göz önüne alındığında, a-b uçlarından görülen Thevenin
eşdeğer devresini oluşturmak için Vab (Vth) açık devre gerilimi Şekil 2’den, a-b uçlarından
görülen eşdeğer dirençte (Rth) Şekil 3’den belirlenerek Şekil 4’deki eşdeğer devre elde edilir.
Rth
+
RL
Vth
Şekil 4
Sayfa | 33
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. VTH deneysel olarak nasıl bulunur?
S.2. RTH deneysel olarak nasıl bulunur?
S.3. Şekil 1’deki devreyi Vs = 12 V R1 = 1 kΩ R2 = 3.3 kΩ R3 = 330 Ω R4 = 220 Ω R5 = 100 Ω
RL = 2 kΩ değerlerini göz önünde bulundurarak Electronics Workbench Multisim 9 programı
ile simülasyonunu yapıp, .ms9 uzantılı dosyayı deneyin yapılacağı gün getiriniz.
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1’de verilen devreyi aşağıdaki elemanlarla kurunuz.
Vs = 12 V R1 = 1 kΩ R2 = 3.3 kΩ R3 = 330 Ω R4 = 220 Ω R5 = 100 Ω RL = 2 kΩ
2) RL direnci üzerinden akan akımı ve bu direnç üzerindeki gerilimi ölçerek Tablo 1’e
kaydediniz.
3) RL direncini devreden çıkartarak a-b uçlarındaki açık devre gerilimini ölçüp Tablo 2’ye
kaydediniz.
4) Kaynağı kapatıp kaynağa bağlı uçları kısa devre ederek a-b uçlarından görülen direnci
ohmmetre yardımıyla ölçüp Tablo 2’ye kaydediniz.
5) Şekil 4’teki devreyi kurunuz.
6) RTH direncini potansiyometre yardımıyla ayarlayınız.
7) RL direnci üzerinden akan akım ve bu direnç üzerindeki gerilimi ölçerek kaydediniz.
VRL (V)
IRL (mA)
Normal Devre İçin
Tablo 1
VAB (V)
RAB (ohm)
Normal Devre İçin
Tablo 2
VRL (V)
Thevenin Eşdeğer Devre İçin
Tablo 3
Deney Sonuç Soruları
S.1. 2.şıkta ölçülen değerlerle 7.şıkta ölçülen değerleri karşılaştırınız.
Sayfa | 34
IRL (mA)
DENEY #5
MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ
Deneyin Amacı :
Maksimum güç transferi teoreminin geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) DC Güç Kaynağı
2) Avometre
3) Potansiyometre, Çeşitli Değerlerde Dirençler ve bağlantı kabloları
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
İç dirence sahip herhangi bir kaynaktan bir yüke maksimum güç transferi
yapılabilmesi için yük empedansı, kaynak iç empedansının kompleks eşlenliği olmalıdır. Buna
maksimum güç transferi teoremi denir.
Rs
+
RL
Vs
Şekil 1
Devre ara bağlaşımı yani devrede yer alan ara bağlantılar arasında sinyal gücünün
istenilen şekilde kontrol edilebilmesi elektronikte yer alan önemli hususlardan birisidir.
Şekil 1’deki devrede RL üzerindeki gerilim;
olarak elde edilir. Sabit bir kaynak ve değişken bir yük göz önüne alınırsa, yük direnci, RS
direncine göre ne kadar büyük olursa yük direnci üzerindeki gerilim o derece yüksek
olacaktır. İdealde yük direncinin sonsuz değerde olması yani bir açık devrenin yer alması
istenir. Bu durumda;
olacaktır.
Sayfa | 35
Yük üzerinde oluşan akım ise;
şeklindedir. Yeniden sabit bir kaynak ve değişken bir yük direnci göz önüne alınırsa, yük
direnci RS direncine göre ne derece küçük değerlikli olursa burada akacak akım o derece
büyük olacaktır. Dolaysıyla maksimum akım akması için yükün bir kısa devre olması istenir.
Bu durumda;
olacaktır. Yük üzerinde oluşacak güç
olarak ifade edileceğinden elde edilecek güç;
şeklinde ifade edilebilir. Verilen kaynak için RS ve VS değerleri sabit olacağından elde
edilebilecek güç sadece yük direncinin değişimine bağlı olarak değişecektir. Gerek maksimum
gerilim (RL = ∞ olmalı) gerekse de maksimum akım (RL=0 olmalı) üretebilmesi için gerekli
şartlar altında edilebilecek güç sıfır olmaktadır. Dolaysıyla yük direncinin bu iki değeri altında
gücü maksimum değerine getirebileceği söylenebilir. Bu yük direnci değerinin bulunabilmesi
için gücün yük direncine göre türevi alınıp sıfıra eşitlenirse;
ifadesi elde edilir. Dolaysıyla bu eşitlikten de açıkça görüleceği üzere yük direnci, kaynağın
direnci Rs direncine eşit olduğunda türev ifadesi sıfır olmaktadır. Dolaysıyla maksimum güç
şartı altında gerçekleşmektedir.
Bu durumda maksimum güç;
olarak elde edilir.
Sayfa | 36
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. Şekil 1’deki devrede RL üzerindeki gerilimin maksimum olması için RL direncinin değeri ne
olmalıdır?
S.2. Şekil 1’deki devrede RL üzerindeki akımın maksimum olması için RL direncinin değeri ne
olmalıdır?
S.3. Şekil 1’deki devrede RL üzerindeki gücün maksimum olması için RL direncinin değeri ne
olmalıdır?
S.4. Deneyin bütün basamaklarını Electronics Workbench Multisim 9 programı ile
simülasyonunu yapıp sonuçları tablo 2’ye kaydediniz, ayrıca .ms9 uzantılı dosyayı deneyin
yapılacağı gün getiriniz.
Deneyin Yapılışı :
1) Kaynak çıkışına iki değişik direnç bağlayıp bunların üzerinden akan akımları okuyarak
kaynak iç direncini belirleyin.
2) Şekil 1’deki devreyi kurunuz. ( VS =5 V )
3)RL direncini Tablo 1’deki değerlere ayarlayıp her bir RL değeri için okuyacağınız akım ve
gerilim değerlerini ölçüp Tablo 1’e kaydediniz.
4) Her bir RL değeri için bu dirençte harcanan gücü hesaplayarak, direnç değerine bağlı
olarak yüke aktarılan gücün değişimini gösteren grafiği çiziniz.
Yük direnci
Yük akımı
Yük gerilimi
Güç
RL (ohm)
(mA)
(V)
(mW)
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Tablo 1
Sayfa | 37
Yük direnci
RL (ohm)
200
Yük akımı
(mA)
Yük gerilimi
(V)
Güç
(mW)
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Tablo 2
Deney Sonuç Soruları
S.1. Deney sırasında RL üzerinde en yüksek gücü hangi RL yük direnci üzerinde ölçtünüz ?
S.2. RL üzerinde en yüksek gücü ölçtüğünüz RL direnç değerini, RS kaynak direnci ile
kıyaslayınız.
S.3. RL direnç değerine bağlı olarak yüke aktarılan gücün değişimini gösteren grafiği
yorumlayınız.
Sayfa | 38
DENEY #6
ZAMAN SABİTESİ,AKIM VE GERİLİMİ
Deneyin Amacı :
Kondansatörün bir gerilim kaynağına bağlanarak kondansatör üzerinden bir akım geçilerek
bu akım yolu ile dolarak elektriği depo ettiğini görmesini sağlamaktır.
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) DC Güç Kaynağı
2) Avometre
3) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve Çeşitli Değerlerde Kapasitanslar
4) Anahtar
5) Saniyeyi gösteren bir saat
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Zaman sabiti formülü;
şeklinde ifade edilir. Bu formüldeki R direnç değeri, C kondansatörün kapasitesi olarak ifade
edilebilir. Zaman sabiti boş bir kondansatörün tam gerilimin %63 değerine çıkıncaya kadar
veya dolu bir kondansatörün sahip olduğu gerilim değerinin %37’sine düşünceye kadar geçen
zamana denir. Kondansatörlerin %100’ü ise 5τ zamanda dolar veya boşalır.
Örnek olarak 220µC’luk bir kondansatörü 10kΩ dirence seri bağlayıp uçlarına bir gerilim
uygulandığında bu kondansatörün zaman sabiti, şarj ve deşarj zamanını hesaplarsak;
Bir kondansatör 5τ zamanı ile dolup boşalacağından
dolar veya boşalır.
de bu kondansatör
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. Şekil 1’deki devre için τ süresini bulunuz. (R=10 kΩ C=470µC)
S.2. Şekil 1’deki devrede boş olan kondansatör kaç sn. sonra dolar?
S.3. Deneyin bütün basamaklarını Electronics Workbench Multisim 9 programı ile
simülasyonunu yapıp .ms9 uzantılı dosyayı deneyin yapılacağı gün getiriniz.
Sayfa | 39
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1’deki devreyi kurunuz.
2) Devreye güç kaynağınızın anahtarını açarak gerilim uygulayınız. Tablo 1’deki zaman
değerlerinde voltmetrenin ve ampermetrenin gösterdiği değerleri kaydediniz.
3) Daha sonra S anahtarını b konumuna alarak Tablo 2’deki zaman dilimindeki akım ve
gerilim değerlerini ölçerek Tablo 2’deki yerine kaydediniz.
S
+
R
a
A
b
C
12 V
V
Şekil 1
C = 470µF R=10kΩ S anahtarı (A konumundayken)
t (saniye)
I (mA)
0
5
10
15
20
25
20
25
U (V)
Tablo 1
C = 470µF R=10kΩ S anahtarı (B konumundayken)
t (saniye)
I (mA)
0
5
10
15
U (V)
Tablo 2
Deney Sonuç Soruları
S.1. Ön hazırlık soruları kısmında bulunan 5τ değeri ile, deneyde bulunan 5τ değerini
karşılaştırınız.
S.2. Kondansatörün şarj ve deşarj durumunda uçlarındaki gerilim ve akımın grafiğini çiziniz.
Sayfa | 40
DENEY #7
RC DEVRESİNİN AC ANALİZİ
Deneyin Amacı :
Kondansatörün bir AC gerilim kaynağına bağlandığında gerilim ve akım arasında nasıl
farklılıklar oluştuğunu uygulamalı şekilde görmek.
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) Sinyal Jeneratörü
2) Osiloskop
3) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve Çeşitli Değerlerde Kapasitanslar
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
Kapasitansın Sinüzoidal Akıma Tepkisi
gerilimi C kapasitansının uçlarına uygulansın.
C
i
U
R-C Devresinin Sinüzoidal Akıma Tepkisi
i
r
C
Ur
UC
U
Fazör diyagramlarını çizecek olursak;
I
+j
r
+1
UR
UC
Z
U
+1
-j
Sayfa | 41
-jXC
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. AC kaynağa bağlı RC devresinin akım denklemi nasıl ifade edilir ?
S.4. Deneyin bütün basamaklarını Electronics Workbench Multisim 9 programı ile
simülasyonunu yapıp .ms9 uzantılı dosyayı deneyin yapılacağı gün getiriniz.
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1’deki devreyi kurunuz. (Vpp = 10 V ve f = 1 kHz olacak.)
2) Osiloskopile hem giriş sinyalini hem de kapasitansın üzerindeki gerilimi gözlemleyin ve
tabloya kaydedin.
3) Giriş ve çıkış sinyalleri arasındaki farkı gözlemleyin.
4) Aynı işlemi (R = 1 kΩ , C = 2.2 µF) , (R = 1 kΩ , C = 6.8 µF) , (R = 10 kΩ , C = 2.2 µF) ve
(R = 10 kΩ , C = 6.8 µF) durumları için tekrarlayınız.
Şekil 1
Sayfa | 42
RC devresinin AC analizi
Vİ VC
R1 = 1 kΩ C1 = 2.2 µF
t
Vİ VC
R1 = 1 kΩ C1 = 6.8 µF
t
Vİ VC
R1 = 10 kΩ C1 = 2.2 µF
t
Sayfa | 43
Vİ VC
R1 = 10 kΩ C1 = 6.8 µF
t
Deney Sonuç Soruları
S.1. Çıkış gerilim sinyalleri ile giriş gerilim sinyallerini kıyaslayarak yorumlayınız.
S.2. Değişen direnç ve değişen kapasitans değerlerine karşılık çıkış sinyali nasıl değişti ?
Yorumlayınız.
Sayfa | 44
DENEY #8
YARIM VE TAM DALGA DOĞRULTMA UYGULAMASI
Deneyin Amacı :
Yarım ve tam dalga doğrultma işlemlerinin uygulamasının incelenmesi.
Kullanılan Alet ve Malzemeler:
1) 4 adet diyot
2) Sinyal Jeneratörü
3) Osiloskop
4) Çeşitli Değerlerde Dirençler ve Çeşitli Değerlerde Kapasitanslar
Deneyle İlgili Teorik Bilgiler:
DC ve AC gerilim ve akımlar elektronik elemanlara güç sağlamaktadırlar. Günümüzde
taşınma ekonomikliği ve etkinliği nedeniyle AC güç nakil hatları kullanılmaktadır. Elektronik
elemanlarının pek çoğunun çalışması için gerekli DC güç AC’den DC’ye doğrultma ile mümkün
olmaktadır. Doğru akım tek yönlüdür. Diyotun tek yönlü iletim karakteristiği doğrultma işlemi
için en uygun eleman olmasını sağlar. Günümüz elektroniğinin en yaygın kullandığı
doğrultucu Silikon tabanlıdır. 200 mA ile 1000 A arasında yük akımı iletebilen, 1000 V tan
daha yüksek ters tepe gerilimlerine dayanabilen çok çeşitli Silikon doğrultucular mevcuttur.
Temelde iki çeşit doğrultma devresi mevcuttur. Bunlar yarım dalga ve tam dalga
doğrultuculardır. Yarım dalga doğrultmayı tek yollu doğrultucu devresi, tam dalga
doğrultmayı köprü tipi doğrultucu ile gerçeklemek mümkündür.
1) Yarım Dalga Doğrultucu
Şekil 1’de tek yollu doğrultucu devresi görülmektedir. Diyot tek yönde akım geçiren
bir devre elemanıdır. Anodu (+), katodu (-) yapan alternans (pozitif alternans) uygulandığında
diyot iletken olur. Bu alternansta, C kondansatörü gerilimin maksimum değerine şarj olur. Bu
andan itibaren bir sonraki pozitif alternans gelene kadar C kondansatörü direnç (devre)
üzerinden deşarj olarak akımı devam ettirir.
Şekil 1
Sayfa | 45
2) Köprü Tipi Doğrultucu
Şekil 2’de köprü tipi doğrultucu devresi görülmektedir. Kullanılan transformatörde orta uca
gerek olmaksızın tek alçak gerilim sargısı varsa tam dalga doğrultma yapılmak isteniyorsa
köprü tipi doğrultucu kullanılır. Bir alternansta D1 ile D3 iletimdeyse diğer alternansta D2 ile
D4 iletimdedir ve çıkışta yine tam dalga işaret gözlenir.
Şekil 2
Ön Hazırlık Soruları :
S.1. Bir doğrultma devresinin çıkışındaki kapasitörün fonksiyonu nedir?
S.2. Köprü diyotla AC sinyalin nasıl doğrultulduğunu açıklayınız.
S.4. Deneyin bütün basamaklarını Electronics Workbench Multisim 9 programı ile
simülasyonunu yapıp .ms9 uzantılı dosyayı deneyin yapılacağı gün getiriniz.
Deneyin Yapılışı :
1) Şekil 1’deki devreyi kurunuz. (Vpp = 10 V f = 1 kHz)
2) Başlangıçta RY direncini 1 kΩ ve kapasitans olmadan devreyi çalıştırın ve çıkış sinyalini
gözlemleyin ve aşağıdaki tablolara çiziniz.
3) RY 1 kΩ C 2.2 µF ve RY 100 kΩ C 47 µF durumları için tek tek çıkış sinyalini tablolara
kaydediniz.
4) Şekil 2’deki devreyi kurunuz. (Vpp = 10 V f = 1 kHz)
5)Başlangıçta RY direncini 1 kΩ ve kapasitans olmadan devreyi çalıştırın ve çıkış sinyalini
gözlemleyin ve aşağıdaki tablolara çiziniz.
6) RY 1 kΩ C 2.2 µF ve RY 100 kΩ C 47 µF durumları için tek tek çıkış sinyalini tablolara
kaydediniz.
Sayfa | 46
Yarım Dalga Doğrultucu
VY
RY = 1 kΩ C yok
t
VY
RY = 1 kΩ C = 2.2 µF
t
VY
RY = 100 kΩ C = 47 µF
t
Sayfa | 47
Tam Dalga Doğrultucu
VY
RY = 1 kΩ C yok
t
VY
RY = 1 kΩ C = 2.2 µF
t
VY
RY = 100 kΩ C = 47 µF
t
Sayfa | 48
Deney Sonuç Soruları
S.1. Deney sonuçlarını göz önünde bulundurarak kapasitansların çıkışlara nasıl etki
gösterdiğini açıklayınız.
S.2. Doğrultma devrelerinin farklarını sonuçları göz önünde bulundurarak açıklayınız.
S.3. Çıkış sinyalleri yorulmayınız.
Sayfa | 49