1. günümüz otomobillerinde elektroniğin yeri

1. GÜNÜMÜZ OTOMOBİLLERİNDE ELEKTRONİĞİN YERİ
Otomotiv sektörü ülke ekonomisi açısından stratejik önem taşıyan sektörlerin başında gelmektedir.
Otomotiv sanayi yüksek oranda katma değer oluşturmakta, doğrudan ve dolaylı olarak istihdama katkıda
bulunmaktadır. Sektör teknolojik gelişmeye öncülük etmesi, kolay bir vergi kaynağı oluşturması itibariyle
ülkemiz ekonomisinin kalkınmasında önemli rol oynamaktadır. Demir, çelik, lastik, plastik, dokuma,
cam, boya, elektrik, elektronik, makine, imalat sanayi gibi birçok sektörden girdi almakta ve pazarlama,
tamir-bakım, yedek parça, finansman, sigortacılık hizmetlerinde geniş iş hacmi meydana getirmektedir.
Son yıllarda elektronik ve bilgisayar alanında yapılan buluş ve hızlı gelişmeler otomotiv sektöründe ileri
teknoloji kullanımına olanak sağlamıştır. Bilgisayar ve elektroniğin yaygın kullanıldığı otomobilde
karmaşık bir yapıya sahip olması ve bu konuda nitelikli yetişmiş ara eleman ihtiyacı hat safhaya
çıkmaktadır.
1
Elektronik ateşlemeden yol bilgisayarına kadar kullanılan bu yüksek teknolojinin tek amacı yüksek
performans düşük yakıt sarfiyatı içindir. Buda aracın kullanım ekonomikliğini ifade eder. Son yıllarda
aracın dış görünümü yerine yapılan tüm değişiklikler kaputun altında olmaya başlamıştır.
Aynı hacimde, yüksek güçte, ancak daha ekonomik motorlar kullanılmaya başlamıştır. Günümüzde
çevreci otomobiller sıkça kullanılmakta, elektriğin otomobilde tahrik amaçlı kullanılması gittikçe
yaygınlaşmaktadır. Otobanlarda yüksek hız istendiğinden benzinli, şehir içinde düşük hızda çevreye
zararsız olması hedeflendiğinden, elektrikle çalışan kompakt, araçlar yapılmaktadır. Her iki sisteminde
birlikte kullanıldığı hybrid sistem gittikçe yaygınlaşmaktadır.
Son yıllarda Japonya’da elektrikle çalışan ve 200 Km/h, gibi yüksek hıza
ulaşan otomobil yapılmıştır. Gerek
tahrik ve gerekse yardımcı
ekipmanlar
için
kullanılan
elektrik, elektronik ateşleme ve
akıllı
sistemlerin
yaygın
kullanımı sonucu teknolojik
gelişmeler kesilmeksizin devam
etmektedir. Son birkaç yılda
yapılan buluşlar yüzyıllardır
yapılan buluşlara eşdeğer olup
sürekli gelişme yaşanmaktadır
2
1.1.TEMEL ELEKTRONİKi
Elektroniğin temeli 17, 18 ve 19. yüzyılda elektrik üzerine yapılan buluşlarla atılmıştır. Bu buluşları
yapanlar arasında; William Gilbert, Newton, Von Guericke, Coulomb, Franklin, Galvani, Volta, Oersted,
Ampère, Faraday, Ohm, Henry, Weber, Morse, Maxwell, Bell, Edison, Herz, Roentgen, Marconi gibi
bilim adamlarını saymak mümkündür.
Elektronik ilmi 1883 yılında Edison’un ampulü bulmasıyla başladı. Edison küçük bir ısıtıcının (flaman)
karşısına büyükçe bir plaka koydu. Bu plakaya pozitif gerilim uyguladığında lamba içerisinden bir akım
aktığını gördü. Daha sonra 1897’de bu lambayla doğrultma işlemi gerçekleştirildi ve alternatif akım
doğru akıma çevrildi. Ayrıca radyo dalgaları ayrıştırılarak dedektörler geliştirildi. 1906’da bu diyot
lambaya bir kontrol elemanı ilave edilerek triyot lamba üstünde çalışıldı ve böylece elektronik ilminin
yolu açılmış oldu. Uzun seneler lamba ile birçok devreler yapılmış, Özellikle İkinci Dünya Savaşı
sıralarında çok değişik cihazlar geliştirilmiştir.
1948 yılında yarı iletkenlerin ve transistörün bulunmasıyla daha hafif cihazlar gerçekleştirilmiş ve lamba
birçok uygulama alanından kalkmıştır. Bugün entegre devrelerin bulunması ve mikro elemanların
gelişmesi ile çok çok küçük elektronik cihazlar geliştirilmiştir. Öyle ki, insanın midesine inip fotoğraf
çeken makinalar ve kameralar yapılmıştır.
Elektronik hemen hemen her sahaya girdiğinden tek kişinin bütün elektronik konularını bilmesine imkan
yoktur. Bu yüzden elektronik ilmi de kollara ayrılmıştır. Mesela; endüstriyel elektronik, dijital elektronik,
haberleşme elektroniği, mikro dalga, tıp elektroniği, nükleer elektronik gibi. Bunlar da kendi içinde her
biri ayrı bir ihtisas konusu olan yüzlerce dala ayrılır.
Elektronik sahasına; radyo, telsiz, telefon, radar, televizyon, muhtelif sistem kontrolleri, kompüterler,
ölçü ve test cihazları, tıbbi ve daha birçok cihazlar girer.
Yirminci yüzyıl başlarında radyo, gemilerde ve sahil istasyonlarında kullanılmaya başlandı. 1910
senesinde De Forest’in triot tüpünü keşfetmesiyle radyo gelişti. Birinci Dünya Savaşında telsiz önemli rol
oynadı. İlk umumi radyo yayını ABD’de Pittsburgh şehrinde AM (genlik modülasyonu-amplitude
modulation) olarak 1920’de yapıldı. 1935’te bunu FM(Frekans modülasyonu-frequency modulation)
takip etti. 1947’de televizyonun keşfine kadar radyo; eğitim, bilgi ve eğlence yayınlarıyla tek başına
görev yaptı. 1912’de Marconi Şirketi, Ettore Bellini ve Alessandro Tosi tarafından yapılan radyo yön
bulucu cihazını piyasaya sürdü. Bu cihaz deniz ve hava trafiğini sağlamak üzerine seyir maksadıyla
1918’den beri kullanılmaktadır.
Telsizden sonra elektronikte atılan en büyük adım radardır. Radar ultra frekanslı radyo dalgalarının
uzaktaki bir cisme, mesela gemi veya uçağa çarparak geri gelip alınması prensibine dayanır. Radarın
bulunması gemi ve uçaklara karanlıkta, sisli havalarda seyir imkanı tanımıştır. İkinci Dünya Savaşında
radar, atış kontrol sistemlerinde ve seyir sistemlerinde büyük görev yapmıştır.
Televizyon uzun laboratuvar çalışmalarından sonra ortaya çıkmıştır. İlk olarak katot tüpte elektron ışın
taraması mekanik disklerle yapılıyordu. Bu tip televizyon 1927 senesinde New York’ta yayına başladı.
Mekanik tarama sistemi çok yer işgal ettiği ve istenilenlere cevap veremediği için taramayı elektronik
olarak yapmak için çalışmalar devam etti. Nihayet 1939’da ABD’de RCA firması bugünkü televizyon
sistemini yapmayı başardı. İkinci Dünya Savaşı sırasında katot tüp üzerindeki çalışmalarla savaştan sonra
1947’de televizyon yayınına geçilmesine zemin hazırlandı.
3
1904 senesinde John Fleming’in diyot vakum tüpü bulmasıyla ilerleyen elektronik, 1906’da De Forest’in
triyot vakum tüpü geliştirilmesiyle birden gelişmiş ve 40 sene tüp elektroniği hakim olmuştur.
1948’de yarı iletken diyot ve transistörlerinin John Baroleen, Walter Brettain ve William Shockley
tarafından bulunuşuyla tüp, yerini yarı iletkenlere bırakmıştır. Yarı iletken diyot ve Transistörler; küçük,
hafif, çok az enerji ile çalışan, ısı istemeyen, verimli, uzun ömürlü olduklarından vakum tüp diyot ve
triyotlara göre çok avantajlıydı. Fakat bu sefer elektronik cihazların karmaşıklaşması ile hacim problemi
ortaya çıktı. Daha küçük elektronik cihazlar yapılarak belli bir sahaya yerleştirme mecburiyeti elektronik
parçaların ufaltılmasına yol açtı. Ancak bu çalışmalar yeterli olmadığından mikro elektronik konusu
üzerine araştırmalar devam etti. Diyot transistör, baskı devreler ve nihayet entegre devrelere ulaşıldı.
Entegre devre birçok transistör diyot, kondansatör, direnç elemanlarının tek bir silikon kristali üzerine
yerleştirilmesiyle elde edilir. Yarı iletken parçalarla yapılan radyo alıcıları ucuz ve küçüktür, cepte
taşınabilir. Transistörler kompüterlerin de ebatlarının küçülmesine sebep olmuştur. Transistörün ortaya
çıkmasıyla büyük odaları dolduran ve fazla enerji harcayarak çalışan kompüterlerin yerini masa
büyüklüğünde mikro kompüterler almıştır. Transistörün uzay çalışmalarındaki rolü hiçbir zaman ihmal
edilemez.
Elektronik cihazların muhabere maksadı haricinde kullanılması 1930 senelerinden sonra başlamıştır.
Alarm cihazları, dahili muhabere, mikro dalga fırınlar, ışığı ayarlı lambalar, muhtelif kontrol sistemleri
elektronik cihazlardan bir kısmıdır. Ticari ve endüstriyel elektronik cihazlar arasında hesap makinaları,
kompüterler, fotokopi makinaları, ölçü aletlerini saymak mümkündür. Askeri alanda radar, sonar,
güdümlü füzeler, atış-kontrol cihazları elektronik ürünlerdendir. Tıbbi sahada ise röntgen,
elektrokardiyografi, ultrasonik makinalar, elektroşok cihazı, işitme cihazı gibi birçok elektronik cihaz
tatbikatta kullanılmaktadır.
Maser ve Laser elektronikte çok yeni, fakat istikbalde büyük gelişmeler yapacak konulardır. Maser ve
Laserin prensibi elektron tüpünün içindeki elektron bulutunun tersine çok yüksek frekanslı
elektromanyetik dalgalarla moleküllerden radyasyon yayılmasıdır. Mesela amonyak molekülü 24.000
MHz frekansta radyasyon yayar. Elektromanyetik radyasyon frekansı arttıkça dalganın bilgi taşım
kapasitesi de artar.
Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emmision of Radiation) frekans spektrumunun mikro
dalga bölgesinde çalıştığı için çok zayıf sinyalleri dahi taşıma özelliğine sahiptir. Uzay muhaberesi için
ideal görülmektedir.
Laser, enfraruj, ultraviyole dalga ile çalıştığından tek yöne yoğun radyasyon yapma özelliğine sahiptir.
Laser çok uzaklara muhabere, mesafe ölçme, kaynak ve kesme işlerinde önemli görevler yapabilmektedir.
1970 yılında dünyada yaşanan petrol krizinden sonra otomobillerde kullanılan içten yanmalı motorlarında
yakıt büyük önem arzetmiştir. Bununla beraber 1985 yılından sonra önce Avrupa ve arkasından ABD de
eksoz emisyonlarının önem kazanmasıyla içten yanmalı motorların kontrol mekanizmalarının hemen
hemen tamamı elektronik olarak kontrol edilmeye başlanmıştır.
1.1.1. TEMEL ELEKTRONİK KANUNLARIii
1.
2.
3.
4.
5.
Ohm kanunu
Joule kanunu
Kirchhoff kanunu
Norton teoremi
Thevenin teoremi
1.1.1.1. Ohm kanunu
4
Bir elektrik devresinde; akım, voltaj ve direnç arasında bir bağlantı mevcuttur. Bu bağlantıyı veren
kanuna Ohm kanunu adı verilir. 1827 yılında Georg Simon Ohm şu tanımı yapmıştır: "Bir iletkenin iki
ucu arasındaki potansiyel farkının, iletkenden geçen akım şiddetine oranı sabittir."
R = V / I şeklinde ifade edilir. Burada R dirençtir. Bu direnç rezistans veya empedans olabilir. V volttur. I
de akım yani Amperdir.
Su dolu bir depo olsun, bunun dibine 5 mm çapında bir delik açalım, bir de 10 mm çapında bir delik
açalım. Büyük delikten daha çok suyun aktığını yani bu deliğin suyu daha az engellediğini görürüz.
Burada deliğin engellemesi dirence, akan suyun miktarı akıma, depodaki suyun yüksekliği voltaja karşılık
gelir. Elektrik devrelerinde de, bir gerilimin karşısına bir direnç koyarsanız, direncin müsaade ettiği kadar
elektron geçebilir, yani akım akabilir, geçemeyen itişip duran bir kısım elektron ise, ısı enerjisine dönüşür
ve sıcaklık olarak karşımıza çıkar. Direnç birimi "Ohm"dur bu değer ne kadar büyük ise o kadar çok
direnç var anlamına gelir.
1.1.1.2. Joule kanunu
James Prescott Joule 1818 ile 1889 yılları arasında yaşamış bir İngiliz Fizikçidir. Esasen Isı enerjisi ile
Mekanik enerjinin eşdeğer olduğunu göstermiştir ve "Joule" adı enerji birimine verilmiştir. Joule Kanunu
şöyledir: "Bir iletkenden bir saniyede geçen elektriğin verdiği ısı: iletkenin direnci ile, geçen akımın
karesinin çarpımına eşittir". W = R x I2 dır.
1.1.1.3. Kirchhoff kanunları
Gustav Robert Kirchhoff (1824 - 1887) bir Alman fizikçidir. Bizi ilgilendiren iki kanunu vardır. Bunlar
birinci kanun veya düğüm noktası kanunu ile ikinci kanun veya kapalı devre kanunudur.
1.1.1.4. Düğüm Noktası Kanunu
Bir düğüm noktasına gelen akımların toplamı ile bu düğüm noktasından giden akımların cebirsel toplamı
eşittir.
1.1.1.5. Kapalı Devre Kanunu
Kapalı bir elektrik devresinde bulunan gerilim kaynakları toplamı ile bu devredeki dirençler üzerinde
düşen gerilimlerin toplamları eşittir.
1.1.1.6. Thevenin teoremi
Leon Thevenin (1857 - 1926) bir Fransız fizikçisidir. 1883'de adı ile anılan teoremi ortaya atmıştır. Buna
göre: "Doğrusal direnç ve kaynaklardan oluşan bir devre, herhangi iki noktasına göre bir gerilim
kaynağı ve ona seri bağlı bir direnç haline dönüştürülebilir" Elde edilen devreye "Thevenin"in
eşdeğer devresi denir.
1.1.1.7. Norton teoremi
5
"Doğrusal bir devre, herhangi iki noktasına göre, bir akım kaynağı ve buna paralel bir direnç haline
getirilebilir." Bunun için;
1.Herhangi iki nokta uçları kısa devre iken geçen akım kaynak akımıdır
2. Gerilim kaynağı kısa devre iken, iki nokta arası direnç eşdeğer dirençtir.
i
ii
http://www.formistan.com/elektronik/297367-elektronigin-tarihcesi.html (14.02.2013 22:43:50)
http://www.webhatti.com/egitim-ve-arastirma/645343-temel-elektronik-kanunlari.html (14.02.2013 23:17 )