DENEY 12 SCR ile İki yönlü DC Motor Kontrolü

DENEY 12 SCR ile İki yönlü DC Motor
Kontrolü
DENEYİN AMACI
1. Elektromanyetik rölelerin çalışmasını ve yapısını öğrenmek
2. SCR kesime görüme yöntemlerini öğrenmek
3. Bir dc motorun dönme yönünü kontrol etmek
GİRİŞ
Tek yönlü iletimleri ve kolay kontrol edilebilmeleri nedeniyle SCR’ler, dc motor dönme
yönü kontrolünde genellikle tercih edilirler.
Röle Uygulamaları
Röleler elektrikle çalışan anahtarlardır. Röleler, kuvvetlendirme, uzaktan kontrol ve
işaret dönüşümü özellikleriyle, bir dizi olayı açıp kapayan uzaktan kontrol edilen
mekanik anahtarlar olarak modern endüstriyel elektronik devrelerinde sıklıkla
kullanılırlar.
Bir elektromanyetik rölede, bobinden geçen akımın oluşturduğu manyetik alan ile
kontaklar hareket eder. Eğer bobinden geçen akım yeterli ise, oluşan manyetik alan
armatürü kendine doğru çeker, bunun sonucunda hareketli kontak sabit kontağa
değer. Bobindeki akım sona erince, hareketli kontağın yayı kontakları birbirinden
ayırır. Bir elektromanyetik rölenin iç yapısı ve dış görünümü Şekil 12-1’de
gösterilmiştir. Armatür, boyunduruk (yoke), bobin, çekirdek, ve yaylardan oluşur.
Rölenin dış kaplaması plastik yada metal olabilir, kaplama röleyi dış etkilerden ve
elektromanyetik alan girişiminden korur.
Genellikle kullanılan devre sembolleri Şekil 12-2’de gösterilmiştir. Şekil 12-2(a)’daki
daire yada dikdörtgen röle bobinini gösterir. genellikle NO (Normally Open) olarak
kısaltılan “normalde açık” kontaklar Şekil 12-2(b)’de gösterilmiştir. NO kontakları, röle
enerjilendiğinde kapanırlar. Normalde kapalı kontaklar (Normally Closed: NC) Şekil
12-2(c)’de gösterilmiştir, röle enerjilendiğinde açılırlar. İki sabit ve bir hareketli kontak
kullanılarak, röle enerjili iken bir kontak grubu, enerjili değilken diğer kontak grubu
kapalı konumda olan tek kutuplu çift kontaklı (single-pole-double-throw SPDT) röleler
elde edilir, Şekil 12-2(d).
12-1
Şekil 12-1 Elektromanyetik Röle
Şekil 12-2 Röle Devre Sembolleri
Röle kontrolünde kullanılan üç popüler sürücü devresi vardır. Bunlar:
(1) DC kaynak sürücülü
Röle bobinine uygulanan bir dc gerilimle röle enerjilenir, Şekil 12-3(a). Uygulanan
gerilim ve akım röle karakteristiklerine uygun olmalıdır.
(2) Transistör sürücülü
Şekil 12-3(b), röleyi enerjilendirmek için bir transistör dürücü kullanılan devreyi
gösterir. Kontrol işareti transistör uygulanır. İletime geçen transistör, röleyi
enerjilendirecek yeterli akımı sağlar.
(3) Tristör sürücülü
DC devrelerde röle sürmek için Şekil 12-3(c)’de gösterildiği gibi bir tristör
kullanılabilir. Bu uygulamada, SCR’yi kesime götürmek için bir RESET anahtarına
ihtiyaç vardır.
12-2
(a) Vdc sürücülü
(b) Transistör sürücülü
(c) Tristör sürücülü
Şekil 12-3 Röle Sürücüleri
İşaret devresi ile izole edilmiş yüksek akımlı yükleri kontrol etmek için kullanılan
uzaktan kontrollü mekanik anahtarlar gibi elektronik devre uygulamalarının çoğunda
röleler kullanılırlar. Şekil 12-4, röle, CDS, ve transistörden oluşan bir otomatik ışık
kontrol devresini gösterir. R ve CDS, Q transistörünün bazına kutuplama sağlayacak
gerilim bölücü devresini oluştururlar. R değeri, normal ışık seviyesindeki bir CDS’nin
direncinin 10 katı olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu düzenleme ile gün ışığında
transistörün iletime geçmesi engellenir ve dolayısıyla lamba yanmaz. Geceleyin CDS
direnci, transistörü iletime geçirecek kutuplamayı sağlayacak kadar artar. Kollektör
akımı röle bobinini enerjilendirir ve NO kontak kapanır ve lamba yanar.
Bir dc motorun yönünü değiştirmek için, motora uygulanan gerilimin kutuplarını
değiştirmek yeterlidir. Yapacağımız deneyde, uyguladığımız gerilimin kutuplarını
değiştirmek için iki elektromanyetik röle kullanacağız. Şekil 12-5, SPDT kontaklı tipik
bir elektromanyetik röleyi gösterir. Röle bobininde akım yokken, COM kontağı NC
kontağına temas etmektedir. Yeterli bobin akımı akınca COM kontağı elektromanyetik
çekim kuvveti etkisiyle çekilerek NO kontağına temas eder. Dolayısıyla röle bir
anahtar olarak çalışır.
Şekil 12-4 Otomatik Röle Kontrol Devresi
12-3
Şekil 12-5 Elektromanyetik Röle
SCR’nin Kesime Götürülmesi
SCR kesime götürme yöntemleri Deney 7’de incelenmişti. Hatırlatma amacıyla,
kesime götürme yöntemleri altta özetlenmiştir.
1.
2.
3.
4.
5.
IAK anot katot akımının, tutma akımı IH’nin altına düşürülmesi ile
Anot ve katot uçlarının kısa devre edilmesi ile
Anot katot çevriminin açık devre edilmesi ile
Anot katot geriliminin ters çevrilmesi ile
Self-komutasyon tekniğini kullanılması ile
Şekil 12-6’da, SCR’lerin ikisi de iletimde değilken C kapasitöründe yük yoktur.
SCR1’in kapısına bir tetikleme darbesi uygulanırsa, RL, R1 ve SCR1 yolundan akım
geçer. Aynı zamanda R2, C, ve SCR1 yolundan da akım geçer, ve kapasitör sağ
tarafı pozitif, sol tarafı da negatif olacak şekilde şarj olur. SCR2’ye bir tetikleme
darbesi uygulandığında, SCR2 iletime geçer, anot gerilimi yaklaşık 1V’ye düşer.
Kapasitör gerilimi anottan SCR1’in katotuna geçer. Bu ters anot katot gerilimi SCR1’in
kesime gitmesine neden olur. Kapasitör deşarj yolu RL, R1, ve SCR2 olur. Akım R1
ve SCR2’den akar ve kapasitörü ters kutuplar. Bu durumdaki devre SCR1’e bir kapı
tetikleme işareti vermeye hazırdır ve çevrim böyle tekrar eder.
Şekil 12-6 SCR self-komutasyon tekniği
12-4
Deney Devresinin Açıklaması
Şekil 12-7, bir dc motor ileri/geri yön kontrolü devresini gösterir. Motor yönünü kontrol
etmek için SCR self-komutasyon tekniği kullanılmıştır. Dc güç uygulandığı anda,
SCR’ler ve röleler OFF durumlarındadırlar. Rölelerin NC kontakları ile topraklanmış
olduğundan dc motor çalışmaz. CDS1 penceresi kapatılırsa, CDS1 direnci
artacağından SCR1 ve RÖLE1 ON durumlarına geçerler. COM1 NO1 kontağına
temas eder, böylece dc motor ileri yönde çalışmaya başlar. C1 kapasitörü RÖLE2
bobini ve SCR1 üzerinden şarj olur. C1’in soldaki ucunda negatif yük birikmiştir.
CDS2 penceresi kapatılınca, SCR2 iletime geçer ve SCR1 anotundaki negatif
potansiyel SCR1’i kesime götürür. İletimdeki SCR2 RÖLE2’yi enerjilendirir ve COM2
NO2’ye geçer. Böylece dc motor ters yönde dönmeye başlar.
S1 butonu dc motoru durdurmak için kullanılmıştır. S1 temel olarak normalde kapalı
bir anahtardır, butona basılınca iletimdeki SCR kesime gider ve devre başlangıç
durumuna döner.
Şekil 12-7 Deney Devresi
KULLANILACAK ELEMANLAR
KL-51001 Güç Kaynağı Ünitesi
KL-53006 Modülü
Multimetre
12-5
DENEYİN YAPILIŞI
1. KL-51001 güç kaynağı ünitesinin DC12V çıkışını KL-53006 modülüne bağlayın.
2. Bu durumda SCR kesimde olmalıdır. LED’in durumunu gözlemleyin ve kaydedin.
______________________________________________________________
Multimetreyi kullanarak, SCR1 ve SCR2 anot-katot gerilimlerini ölçün ve kaydedin.
VAK1 = ________________________V;
VAK2 = _____________________V
Her bir SCR’nin durumunu kaydedin.
______________________________________________________________
3. Multimetreyi kullanarak, RÖLE1 ve RÖLE2’nin COM kontaklarındaki gerilimleri
ölçün ve kaydedin.
VCOM1 = _______________________V; VCOM2 = _______________________V
4. Multimetreyi kullanarak, CDS1 ve CDS2 uçlarındaki gerilimleri ölçün ve kaydedin.
VCDS1 = _______________________V; VCDS2 = ________________________V
Her bir SCR’nin durumunu kaydedin.
______________________________________________________________
______________________________________________________________
5. CDS1’e yüksek seviyede ışık tutun. Multimetreyi kullanarak CDS1 uçlarındaki
gerilimi ölçün. Gerilim değişti mi? _______________________
SCR1 anot katot gerilimini ölçün. SCR1 iletimde mi kesimde mi?
______________________________________________________________
CDS1 penceresini elinizle kapatın. Rölenin durumunu gözlemleyin ve kaydedin.
______________________________________________________________
Elinizi CDS1 penceresinden uzaklaştırın. Multimetreyi kullanarak CDS1
uçlarındaki gerilimi ölçün. Gerilim değişti mi? _______________________
SCR1 anot katot gerilimini ölçün. SCR1 iletimde mi kesimde mi?
______________________________________________________________
COM1 noktasındaki gerilimi ölçün ve kaydedin.__________________________
LED1 yanıyor mu? ________________________________________________
6. Multimetreyi kullanarak, C1 kapasitörü uçlarındaki gerilimi ölçün ve kaydedin.
VC1 = _____________V
SCR1’in anot ucundaki VC1 kutbu _____________________(pozitif yada negatif)
12-6
7. CDS2 penceresini elinizle kapatın. LED1 söndü mü?
______________________________________________________________
LED2 yanıyor mu?
______________________________________________________________
Multimetreyi kullanarak, CDS2 ve SCR2’nin VAK gerilimlerini ölçün ve kaydedin.
SCR2 iletimde mi? ______________________________________________
SCR1’in VAK gerilimini ölçün. SCR1 kesimde mi? _______________________
RÖLE1 ve RÖLE2’nin COM1 ve COM2 gerilimlerini ölçün ve kaydedin.
VCOM1 = _______________________V; VCOM2 = _______________________V
Elinizi CDS2 penceresinden uzaklaştırın. SCR’lerin durumlarını gözlemleyin ve
kaydedin.
______________________________________________________________
______________________________________________________________
8. Multimetreyi kullanarak, kapasitör gerilimini ölçün ve kaydedin.
SCR2 anot ucundaki kapasitör geriliminin kutbu __________________(pozitif
yada negatif)
VC = _________________________V
9. CDS1 penceresini elinizle kapatın. LED2 söndü mü?
______________________________________________________________
LED1 yanık mı? _________________________________________________
CDS2 penceresini elinizle kapatın. LED1 söndü mü?
______________________________________________________________
LED2 yanık mı? __________________________________________________
10. Motoru durdurmak için S1’e basın. LED’ler söndü mü?
______________________________________________________________
Motoru çalıştırmak için, CDS pencerelerinden herhangi birini elinizle kapatın.
SONUÇ
Bir dc motor devresinin dönme yönü kontrolü deneyini yaptınız. CDS’ler bu deneyde
sadece bir uygulama örneği olarak kullanılmıştır. Bu uygulamaya benzer kontrol
devreleri tasarlamak için farklı sensörler yada anahtarlar kullanabilirsiniz.
Self-komutasyon tekniği çok kullanışlı bir tekniktir, ve SCR’leri kesime götürmek için
sıklıkla kullanılır. Normal çalışmada, SCR’nin aniden iletime geçmesinden sakınmak
için SCR komutasyon zamanı kısa olmalıdır. Bir SCR’nin komutasyon zamanı tipik
olarak 10µs olduğundan, bu deneyde ihmal edilmiştir.
12-7