endüstriyel elektronik uygulamaları

1. BÖLÜM: ENDÜSTRİYEL ELEKTRONİK UYGULAMALARI
A. ISI VE IŞIK KONTROL ELEMANLARI
1. Isı kontrol elemanları
Elektronik devrelerle sıcaklık kontrolü (denetimi) yapabilmek, ortam sıcaklığını belirlemek,
alıcıları yüksek sıcaklıktan korumak vb. gibi amaçlar için ısı kontrol elemanları (sensörler ve
transdüserler) kullanılır.
a. Termistörler (ısıya duyarlı dirençler, ısıl dirençler)
Ortam sıcaklığına bağlı olarak direnç değerleri değişen elemanlara termistör denir.
Termistörler, nikel oksit, kobalt, manganez oksitleri, bakır, demir, baryum titanit vb. maddelerden
yapılmış elemanlar olup, boncuk, disk, rondela vb. şeklinde üretilirler. Uygulamada kullanılan
termistörler çeşitli direnç değerlerinde (10 W, 100 W, 500 W, 1000 W, 3000 W, 5 kW 10 kW, 20 kW)
üretilmektedir.
PTC ve NTC örnekleri
I. PTC (positive temperature confient)
Sıcaklık arttıkça direnç değerleri artan ve üzerinden geçirdikleri akımı azaltan elemanlara
PTC denir. PTC'ler, otomatik ısı kontrol cihazlarında, sıcaklık ölçme aletlerinde, renkli TV'lerin
tüplerinde dış manyetik alanlardan dolayı ortaya çıkan renk karışmalarının önlenmesinde vb.
kullanılır.
PTC'nin sağlamlık testi
Ohmmetreyle yapılan ölçümde soğukta düşük direnç, ısıtıldığında ise yüksek direnç değeri
görülmelidir.
II. NTC (negative temperature confient)
Yapı olarak PTC'ye benzer.
Isındıkça direnci azalır ve üzerinden
geçirebildiği akım artar.
NTC'nin sağlamlık testi
Ohmmetreyle yapılan ölçümde
soğukta yüksek direnç, ısıtıldığında ise
düşük direnç değeri görülmelidir.
R (W)
NTC
PTC
T (°C)
Yandaki şekilde PTC ve NTC'nin
dirençlerinin sıcaklığa bağlı olarak
değişimini açıklayan eğriler verilmiştir.
PTC ve NTC
sembolleri
1
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
PTC ve NTC'lerin direnç değerlerinin
sıcaklığa göre değişim eğrileri
PTC ve NTC'lerin bazı kullanım alanları
Isıya duyarlı devre yapımı,
Demanyetizasyon (televizyon ekranlarında görüntü bozulmasının önlenmesi) işlemi,
Sıcaklık ölçümü,
Transistörlü devrelerde sıcaklık dengeleme,
Ölçü aletlerinin korunması,
Buzdolaplarında sıcaklık kontrolü,
+12 V
Zaman geciktirme,
R3
Büyük güçlü elektrikli motorların ısıya
1 kW
karşı korunması
NTC
1-10 kW
NTC termistörlü soğukta çalışan -T
R2
L
devre
1-10 kW
1-10 kW
T2
Yandaki şekilde verilen devrede, ortam
R1
soğukken NTC'nin direnci yüksek olacağından
A
T1 transistörünün beyzine bağlı olan potta
BC547
gerilim oluşmaz ve T1 kesimde kalır. T1'in
T1
kesimde olması A noktasındaki gerilimin
P
BC547
yüksek olmasına neden olur. A noktasının
geriliminin yükselmesi T2'yi iletime sokar ve
10-100 kW
led yanar.
Ortam ısındığında NTC'nin direnci azalır ve
İki transistör ve NTC'li soğukta çalışan devre
pot üzerinde oluşan gerilim T1'i sürer. T1'in
iletken olması A noktasındaki gerilimin düşmesine neden olur. A noktasının geriliminin düşmesi
ise T2 transistörünü kesime sokar ve led söner.
Termokuplun yapısı
Yüksek sıcaklıkları ölçmede
kullanılan termokupl örnekleri
b. Termokupllar (thermocouple, ısıl çift)
Yüksek sıcaklığa sahip bir ortamın (fırın, ocak, kazan vb.) sıcaklık değerini klasik
termometrelerle belirleyemeyiz. Bu gibi durumlarda kullanabileceğimiz iki eleman, termokupl
temelli ölçme devresi ve direnç temelli (termorezistans) ölçme devresidir.
Termokupl temelli ölçme sisteminde ısıyı gerilime çeviren bir yapı vardır.
Direnç temelli ölçme sisteminde ise ısıya göre direnci değişen elemanlar mevcuttur.
Direnç temelli ölçme sistemi daha çok düşük sıcaklıkların (-200 ilâ +850 °C) ölçülmesinde
kullanılmaktadır.
Termokuplun yapısı
Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi bir uçları birbirine bağlanmış iki farklı metalin (demir ve
2
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
konstantan gibi) birleşim yüzeyleri ısıtılarak elektrik akımı elde etmede kullanılan cihazlara
termokupl denir. Termokupllar -200°C ilâ +2000°C arasındaki sıcaklık ölçümlerinde kullanılan
güvenilir ve ekonomik endüstriyel algılayıcılardır. Termokuplda oluşan elektrik akımı, birleşim
noktasının sıcaklığına bağlı olup, metallerin farklı elektriksel ve termik özelliklerinden ileri
gelir. Başka bir deyişle, yüksek sıcaklık olan bölümdeki elektronlar yüksek termik enerji
içermekte ve bu elektronlar soğuk bölgeye doğru hareket etmektedir. Bu işlem sonucunda ise
çıkış uçlarında mikrovolt ile milivolt düzeyinde bir gerilim doğmaktadır.
silikon+cam elyaf+kalaylı bakır
kılıf
silikon+silikon
Termokuplun aşınmayı
önleyici kılıf içine konması
Termokuplun ürettiği gerilimin ölçme düzeneklerine
ulaştırılmasında kullanılan yüksek sıcaklığa
dayanıklı kablolara ilişkin örnekler
Termokuplların ölçüm yapan kısmı açık (çıplak) olarak fırın içine konmaz. Çünkü, oksidasyon
(küflenme) ve diğer dış etkenler elemanı çabuk bozar. Bu nedenle ısıyı algılayan kısım,
yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi içine oksidasyonu (küflenmeyi) önleyici gaz doldurulmuş
koruyucu boru (kılıf) içine yerleştirilir.
Termokuplun ısıya maruz kalan kısmını koruyan silindirik yapılı tüp 1200 °C'a kadar
metalden, 1200 °C'ın üzerindeki sıcaklığın söz konusu olduğu yerlerde ise seramik malzemeden
üretilir.
Koruyucu tüplerin bağlandığı alüminyum dökümden üretilmiş kafa kısmında termokupl
telleriyle kompanzasyon (dengeleme) kablosunun bağlantılarının yapıldığı terminaller bulunur.
Termokuplda üretilen gerilimin, ölçümü yapan cihaza kadar ulaştırılmasında yukarıdaki
şekilde görüldüğü gibi özel yapılı kablolar kullanılır. Kullanılan kabloların yalıtkan tabakası
ısıya dayanıklı silikon-kauçuk, cam elyafıasbest vb. gibi malzemelerden üretilir.
ısıya dayanıklı kablolar
Termokupl seçimi rastgele değil,
ölçülecek olan sıcaklığın değeri gözönüne
terminal kutusu
alınarak yapılır. Şöyle ki; plastik üretim
terminal
bağlantı
endüstrisinde sıcaklık 0 ilâ 400 °C
terminal soketi
kutusu
arasında, demir çelik sanayiindeki sıcaklık
ise 0 ilâ 1800 °C arasındadır. Bu sıcaklık
bağlantı aracı
farklılığı nedeniyle seçilecek termokupl da
tutturma borusu
ayrı tipte olacaktır. Örneğin düşük
sıcaklıkların ölçümünde kromeldış koruyucu tüp
konstantan, demir-konstantan, bakıriç koruyucu tüp
konstantan ikilisiyle yapılmış termokupllar
°C
kullanılır.
izolatör
analog ya
Yandaki şekilde termokuplun ölçme
da dijital
sistemine bağlanışı gösterilmiştir.
yapılı
termokupl
gösterge
Termokuplun ölçme düzeneğine
bağlanışının basit olarak gösterilmesi
3
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Uygulamada kullanılan bazı termokupl tipleri
Bakır-konstantan birleşimi termokupl
Demir-konstantan birleşimi termokupl
Nikel krom-nikel birleşimi termokupl
Platin radyum-platin birleşimi termokupl
Kromel-konstantan birleşimi termokupl
Kromel-alumel birleşimi termokupl
Çeşitli tip termokuplların kullanıldığı sıcaklıklar
Termokupl tipi
Sıcaklık
Cu-CuNi
-200 ilâ +300 °C
Fe-CuNi
-200 ilâ +800 °C
NiCr-Ni
0 ilâ +1200 °C
Termokuplların kullanım alanları
Termokupllar uygulamada çok yüksek sıcaklıkların ölçülmesinde
kullanılır. Yani, demir-çelik, çimento, seramik, cam, kimya, petrol,
gıda, kâğıt vb. sektörlerde termokupllu sıcaklık ölçme düzeneklerine
rastlarız..
bağlantı başlığı
koruyucu
boru
Rezistans (direnç) tipi sıcaklık sensörleri
Bütün metaller elektrik akımını az ya da çok iletir. İletkenlerin
sıcaklıkla
her birinin akıma karşı gösterdiği direnç değeri farklı olmaktadır.
direnci
Bir metalin akıma karşı gösterdiği direnç değeri,
değişen
eleman
R = r.l / S [W] denklemiyle bulunur.
(direnç)
Denklemde,
r (ro): Maddeye göre değişen özdirenç değeri,
Rezistans tipi sıcaklık
sensörünün yapısı
l: Uzunluk,
S: Kesit [mm2]'dir.
Direnç değişimine göre sıcaklık ölçümünde kullanılan metaller genellikle, platin ve nikeldir.
Bu metallerin avantajı direnç değişim karakteristiklerinin iyi olmasıdır. Başka bir deyişle platin,
yüksek özdirence sahip olması nedeniyle değil, çalışmasındaki dengesi sebebiyle direnç
termometrelerinde kullanılan standart bir metaldir.
Platin ve nikelden yapılmış rezistans termometrelerin özellikleri şöyledir:
PT100
Ölçme sahası
-200 ilâ +550 C°
Direncin değişimi (W/°C) 0,42...0,39...0,32
NI 100
Ölçme sahası
Direncin değişimi (W/°C)
-60 ilâ +180 C°
0,47...0,55...0,81
Yarı iletken maddelerden yapılan ısıya duyarlı devre elemanları
Yarı iletken temelli sıcaklık algılama sensör ve transdüserleri germanyum, silisyum gibi
maddelerden üretilirler. Yapı olarak mercimek kondansatör ya da plastik gövdeli transistörlere
benzerler. PTC, NTC, termokupl gibi elemanlarla çok düşük sıcaklık değişimlerini doğru olarak
algılamak mümkün değildir. İşte bu noktadan hareketle hassas sıcaklık algılama işlemlerinde
yarı iletkenlerden yapılmış kaliteli elemanlar kullanılır.
4
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Vbesleme
kılıf 1
Vbesleme
Yarı iletkenden yapılmış
ısıya duyarlı eleman örnekleri
I. LM 35 (kılıf 1)
Isıya bağlı olarak gerilim üretir. 55°C ilâ +l50°C'lık sıcaklıkların
algılanmasında kullanılır. Her
1°C'lık sıcaklık artışında yaklaşık 10
mV üretir.
kılıf 2
Uçıkış
adj.
şase
(ayar)
adj.
Vçıkış şase
alt
(ayar)
alt
alt
alt
II. LM235 (kılıf 2)
LM35 ve LM235 tipi sıcaklık algılayıcılarının ayaklarının dizilişi
Isıya bağlı olarak gerilim üretir. 40°C ilâ +125°C'lık sıcaklıkların algılanmasında kullanılır. Her 1°C'lık sıcaklık artışında yaklaşık
10 mV üretir.
Termistörlü sıcaklık kontrol devreleri
Endüstriyel uygulamalarda sıcaklık derecesinin ölçülmesi için bir çok düzenek mevcuttur.
Sıcaklık ölçümünde kullanılan bazı elemanlar: PTC, NTC, yarı iletken ısı sensörü, dıştan
ısıtmalı bimetal, direnç teliyle ısıtmalı bimetal, kuyruklu (gazlı) termostat ve termokupldur.
I. Dijital yapılı sıcaklık ölçme devresi
Aşağıdaki şekilde verilen devrede sıcaklık, KTY10 adlı NTC termistörü tarafından algılanıp
ICL 7106 entegresine elektrik sinyali olarak uygulanır. ICL 7106 entegresinin içinde analog/
dijital çevirici (ADC) ve display sürücü devreleri mevcuttur. Bu sayede ortam sıcaklığı
göstergede (display) okunabilir. Devrede kullanılan R1 trimpotu devre için referans gerilim
KTY10 (NTC)
1,5 k
150 k
ICL 7106
100 nF
100 k
R1 R2
S
10 nF
220 nF
100 k 220 k
100 k 470 k
100 k
100 pF
5,6 k
9V
100 nF
IC 4030
3,5 hâneli
standart LCD
display
Dijital yapılı sıcaklık ölçme devresi
5
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
ayarını yapar ve "mV/°C" oranını belirler. R2 trimpotu giriş düzeyini ayarlamaya yarar. Devrenin
doğru çalışabilmesi için R1 ve R2 trimpotları çok hassas ayarlanmalıdır.
Sıcaklık ölçme devresi -40 ilâ +125 °C arasındaki değerleri ölçebilir. Devrenin harcadığı
enerjinin minimum seviyede olabilmesi için LCD gösterge kullanılmıştır. Devrede ledli display (anodu şase tip yedi parçalı gösterge) kullanılmak istenirse ICL 7107 entegresi
kullanılmalıdır. Bu iki entegrenin ayak bağlantıları tamamen aynıdır.
II. Sıcaklığı gerilime çeviren devre
Aşağıdaki şekilde verilen devrede ortam ısındıkça NTC'nin direnci azalır ve üzerinde oluşan
gerilim düşer. Bunun sonucunda op-ampın 2 numaralı girişinin gerilimi azalır. 741'in 3 numaralı
girişinin gerilim değeri sabit olduğundan, iki giriş ucu arasındaki gerilim farkı büyür. Giriş
gerilimleri arasındaki farkın büyümesi çıkış geriliminin seviyesini yükseltir. Çıkışın yükselmesi
ise tetiklenen sistemde (ampermetre, voltmetre, analog-dijital çevirici vb.) değişikliğe neden olur.
470 W
10 k
100 nF
+12 V
zener diyot 6,8 V
10 k
680 W
10 k
100 k
100 k
7
-2
741
10k
-T°
4
Vçıkış
0,5 V/°C
680 k
+3
6
1-10k
-
Sıcaklığı gerilime çeviren devre
Dijital yapılı sıcaklık ölçme aygıtı
III. Dijital yapılı sıcaklık ölçme aygıtı
Santigrad (°C) cinsinden sıcaklık ölçümü için üretilmiş cihazdır. Prob içindeki sensör NiCrNi tipidir. Ölçme sınırları, 0-1200 °C arasında değişmektedir.
Not: Yukarıdaki şekilde görülen aygıt, Meter firmasınca üretilen D145MF model portatif
sıcaklık ölçme cihazı için geçerlidir.
Motor ve transformatör gibi aygıtların aşırı
sıcaktan korunması
Üç fazlı asenkron motorların büyük güçlü ve pahalı
modellerinin arızalanmasını (sargılarının yanmasını)
önlemek için termistörlerden de yararlanılır. Korunacak
motorun statorunun oyuklarına yerleştirilmiş olan
sargıların arasına konulan termistörler yüksek sıcaklık
oluşması durumunda elektronik devreyi çalıştırarak
motorun durmasını sağlar.
sargı
oyuklarına
konulan
termistör
stator
Isıya duyarlı elemanın
stator oyuğuna yerleştirilmesi
6
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
I. Termistörlü (PTC, NTC) motor koruma rölesi
Termistörlü motor koruma rölesinde
alıcıya kumanda eden kontaktörün
devre dışı edilmesini sağlayan sistem
elektronik yapılı bir devredir.
Küçük güçlü ve ucuz tipdeki
motorlarda termistörlü koruma rölesi
yoktur. Bu yöntem daha çok büyük
güçlü, hassas ve pahalı motorların
korunmasında kullanılmaktadır.
c. Termostatlar
Isı etkisiyle kontakların konum
değiştirmesini sağlayan cihazlara
termostat denir. Bu elemanlar, ısıtma,
soğutma, havalandırma vb. yerlerde
sıcaklık derecesini istenilen değerde
tutmak amacıyla kullanılırlar.
elektronik
devreli
röle
M
AA
I
0
M
M
3xPTC
Mp
Termistörlü motor koruma rölesinin devreye bağlantısı
ayar
düğmesi
Direkt ısıtmalı, bimetalli termostat
Mekanik yapılı (bimetalli)
oda termostatı
Termostatlar kullanıldıkları yere göre üçe ayrılır:
I. Oda termostatı,
II. Sıvı termostatı,
III. Katı madde termostatı
Oda termostatları ortam sıcaklığının sabit tutulmasını kontrol etmede kullanılırlar. Bunlar,
gazlı, bimetalli ya da elektronik yapılı olabilir.
Sıvı termostatları akışkan özellikli (sıvı) maddelerin sıcaklığının kontrol edilmesinde
kullanılır. Yapıları oda termostatlarıyla hemen hemen aynıdır.
Katı madde termostatları alternatör ve pahalı tip motorların sargılarının yüksek sıcaklıklardan
korunmasında, sıcaklık ölçme, kontrol cihazlarında vb. kullanılırlar.
Mekanik yapılı termostatlar yapıları bakımından üçe ayrılır.
Bimetalli termostatlar
Isıtıldığında genleşme katsayıları farklı olan iki ince metal plaka birbirine yapıştırılarak bimetal elde edilir.
Birbirine yapıştırılmış olan metalleri A ve B olarak adlandıralım. Bu birleşime ısı verdiğimiz
7
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
bimetal
bimetal
şebekeden
şebekeden
soğuk
durum
sıcak
durum
kontak
kontak
ısıtıcı
direnç
bimetal
alıcıya
(a)
alıcıya
bimetal
(b)
(c)
(ç)
a. Direkt ısıtmalı tip bimetalin yapısı b. Endirekt ısıtmalı tip bimetalin yapısı
c. Endirekt ısıtmalı bimetalin görünüşü ç. Bimetalin soğuk ve sıcak ortamdaki davranışı
bimetal
bimetal
kontak
ısı
sıcaklık ayar vidası
V
alıcı
alıcı
V
Bimetalin ısı ile bükülüşü
Bimetalli termostatlarda ısı ayarını yapabilmek için
bir düğme (ayar vidası) mevcuttur. Bu vida saat ibresi
yönünde çevrildiği zaman, düğmenin uç kısmı
bimetale yaklaşır. Bu da bimetalin daha yüksek
sıcaklıkta devreyi açmasına neden olur.
lamba2
lamba1
bimetal
zaman genleşme katsayısı yüksek olan metal fazla uzamak ister. A ve B birbirine yapışık
olduğundan çok uzayan metal kısa kalan metalin üzerine doğru eğilir. İşte bu prensip, maliyeti
ucuz, termostatların yapılmasını sağlamıştır.
Yukarıdaki "a" şeklinde ütü, elektrik sobası, saç kurutma makinesi vb. gibi cihazlarda
kullanılan direkt ısıtmalı tip bimetalli termostatın yapısı verilmiştir. Bu modelde bimetal dışardan
gelen ısıyla bükülerek kontakların konumunu değiştirmektedir.
Yukarıdaki "b" ve "c" şekillerinde termik aşırı akım rölelerinde kullanılan endirekt ısıtmalı tip
bimetalli termostat (ya da termik aşırı akım rölesi) verilmiştir. Bu tip termostatlarda bimetal küçük
güçlü bir ısıtıcının içine yerleştirilmiştir. Alıcının çektiği
akım normal sınırlar içindeyken rezistans az
ısındığından bimetal bükülmez. Alıcının çektiği akım
artacak olursa rezistanstan geçen akımın artması bu
elemanda oluşan sıcaklığı artırır. Bunun sonucunda bimetal bükülerek kontaklarını konumunu değiştirir.
kontaklar
R
Mp
ısıtıcı
Bimetalli oda termostatının
devreye bağlanışı
Yandaki şekilde bimetalli oda termostatının iç yapısı
ve devreye bağlantısı verilmiştir. Bu eleman oda sıcaklığını istenilen değerde tutmak için
kullanılır. Termostatlı ısıtıcı çalıştırıldığı zaman, ortam soğukken alıcı çalışmaya başlar. Bu
sırada termostat üzerindeki birinci lamba yanar. Ortam sıcaklığı istenen değere yükseldiğinde
bimetal bükülerek kontakların konumunu değiştirir.
8
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Gazlı (körüklü,
kuyruklu) termostatlar
Gazlı termostatlar hızlı
genleşen gazın bulunduğu
hazne, körük ve
kontaklardan oluşur.
Termostatın haznesi,
sıcaklığı kontrol edilecek
bölgeye monte edilir. Hazne
içinde R-12, N2 ya da başka
bir gaz bulunur. Ortam
soğuyunca gazın hacmi
azalır. Esnek yapılı körük
içeri çekilerek kontakların
konumunu değiştirir. Ortam
ısınınca ise gaz genleşerek
körüğü şişirir ve kontaklar
tekrar eski konumuna gelir.
Yandaki şekilde gazlı
(kuyruklu) termostatlar
kullanılarak soğutucunun
kontrolüne ilişkin şema
verilmiştir.
kontaklar
kontaklar
körük
gaz
haznesi
gaz haznesi
gaz haznesi
kontak
uçları
gaz haznesi
Gazlı (kuyruklu) termostatların yapısı
buzdolabının
buzluk
bölümü
gazlı termostatın
körük ve kontak
bölümü
gaz
220 V
Civa tüplü bimetalli
haznesi
termostatlar
Yandaki şekilde
motor
görüldüğü gibi bu tip
Gazlı termostatın soğutucu motorunu kontrol edişi
termostatlar içerisinde
kontaklar ve civa bulunan
bimetal şerit
cam tüp ile spiral şeklindeki
bimetalden oluşur.
Ortam soğukken spiral
biçimindeki bimetal
kıvrılarak civanın iki
kontaklar açık
kontağı birbirine
Cam tüplü ve bimetalli termostatın yapısı
bağlamasını sağlar. Bu
durumda cam hazneden
akım geçer. Ortam ısındığında bimetalden yapılmış spiral açılarak cam hazneyi dikey hâle
getirir. Bu durumda civa akarak akım geçişini sona erdirir.
2. Işık kontrol (fotoelektrik) elemanlarının tanıtılması ve incelenmesi
İnsan gözü, dalga boyu 380 nanometreden 780 nanometreye kadar olan elektromanyetik
dalgaları ışık olarak algılar. Gözün en yüksek duyarlılığı yeşil ile sarı renkleri arasındadır.
Ultraviyole (mor ötesi), ve enfraruj (kızıl ötesi) ışınlar ise insan gözü tarafından algılanamaz.
Aydınlatma şiddeti kavramı
Işık akısının, dikey olarak aydınlanan yüzeye oranına aydınlatma şiddeti denir. Aydınlatma
9
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
alternatif akım
radyo dalgaları
enfraruj ışınlar
ultraviyole ışınlar
ışık
röntgen ışınları
gamma ışınları
kozmik ışınlar
şiddetinin birimi lux'tür. (Lux: ışık,
parlaklık)
a. LDR'ler (light dependent
resistance, fotodirenç)
Işıkta az direnç, karanlıkta
yüksek direnç gösteren devre
elemanlarına LDR denir. Başka bir
deyişle aydınlıkta LDR'lerin
üzerinden geçen akım artar,
karanlıkta ise azalır.
Elektromanyetik ışınlar ve dalga boyları
LDR’lerin karanlıktaki dirençleri
yaklaşık 1 MW aydınlıktaki
R (W)
dirençleri ise 100 W ile 5 kW
1 MW
düzeyindedir.
10 kW
Yandaki şekilde LDR'lerin
100 W
ışık
direncinin ışığa göre değişimine
şiddeti
ilişkin eğri verilmiştir.
1 10 100 lux
LDR'ler, CdS (kadmiyum sülfür),
CdSe
(kadmiyum
selinür),
LDR sembolleri
LDR'nin direncinin ışığın
şiddetine göre değişim eğrisi
selenyum, germanyum ve silisyum
vb. gibi ışığa karşı çok duyarlı
maddelerden üretilmektedir.
LDR yapımında kullanılan
madde, algılayıcının hassasiyetini ve
algılama süresini belirlemekte,
oluşturulan yarı iletken tabakanın
şekli de algılayıcının duyarlılığını
LDR örnekleri
etkilemektedir. LDR'ye gelen ışığın
odaklaşmasını sağlamak için üst kısım cam ya da şeffaf plastikle kaplanmaktadır.
LDR'ler çeşitli boyutlarda üretilmekte olup, gövde boyutları büyüdükçe güç değeri
yükselmekte ve geçirebilecekleri akım da artmaktadır.
Uygulamada yaygın olarak kullanılan bazı LDR tipleri: LDR03, LDR05, LDR07, OPR60...
LDR'ler, endüstriyel kumanda sistemlerinde, otomatik gece lambalarında, dijital sayıcılarda,
brülörlerde, kanın renk yoğunluğunu belirleyen tıbbî cihazlarda, flaşlı fotoğraf makinelerinde,
hareket dedektörlerinde, zil butonlarında vb. kullanılırlar.
b. Fotodiyotlar (photodiode, ışığa duyarlı diyot)
Üzerine ışık düştüğünde iletken olarak katot ucundan anot ucuna doğru akım geçiren
elemanlardır.
Fotodiyotlar doğrultmaç diyotlarına benzerler. Tek fark fotodiyotların birleşim yüzeyinin
aydınlatılmış (ışık alabiliyor) olmasıdır.
Bu elemanlar devreye ters bağlanırlar ve ışık ile ters yöndeki sızıntı akımlarının artması
suretiyle kontrol yaparlar. Bu kontrol, ışıkla yarı iletkenin kristal yapısındaki bağların bazı
noktalarda kopması sonucu elektron ve oyukların hareketiyle doğan akımın çoğalmasıyla olur.
Fotodiyotlarda mercekli kısma gelen ışığa göre katotdan anota doğru akan düşük değerli
akım değişir. Geçen akım, ışığın şiddetine bağlı olarak 100 mA-150 mA, gerilim ise 0,14-0,15
10
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
40
R
ışık
Iters (mA-mA)
35
mercek
30
10 kW
K
gövde
25
20
15
P-N
eklemi
-
V = 12 V
A
10
ışık şiddeti
5
lüks (lux)
5
Fotodiyodun yapısı
K
A
10 15 20 25
30 35 40
Işığa bağlı olarak fotodiyodun üzerinden geçen akımın eğrisi
K
BPW 34
BP104
BPX633
BPW 43
A
Fotodiyot sembolleri
Çeşitli fotodiyotlar
volt arasında değişmekte olup çok küçüktür.
Fotodiyotların çalışma hızı son derece yüksektir (yaklaşık 1 ns ile 0,2 ms). Bu hızlı davranışları
ve boyutlarının küçük olması sayesinde fiber optik kabloyla veri iletiminde kullanılmaktadırlar.
Bu elemanlar, hem bir gerilim üreteci hem de ışık algılayıcı olarak kullanılabilir.
Fotodiyotlar enfraruj ışınlara karşı da duyarlıdır. Bunu
sağlamak için, diyodun gövdesindeki alıcı kısmın merceği
renkli cam ya da plastikten yapılarak normal ışınların
+
etkide bulunması önlenir.
+
Yaygın olarak kullanılan fotodiyot tipleri: BPW12,
BPW20, BPW30, BPW33, BPW34, BPW63, BPW65.
Fotopil sembolleri
c. Fotopiller (solar cell, fotosel, güneş pili,
photo voltaic cell)
Güneş enerjisini (gün ışığını) elektrik enerjisine
dönüştüren elemanlara fotopil denir.
Fotopillerin yapısı ve çalışması şöyledir: Foton
absorblanmasıyla (emilmesiyle) oluşan yük taşıyıcılar
çoğunlukta oldukları bölgelere sürüklenirler. Birleşim
yüzeyinden "I" akımı geçer ve N tipi madde eksi (-), P
tipi madde ise artı (+) yüklenmiş olur. I akımı, birleşim
yüzeyinin ileri yönde kutuplaşmasına ve birleşimin
gerilim settinin alçalmasına neden olur. Dış devre açık
Fotopiller ve fotopil paneli
ise (alıcı yoksa) P’den N’ye akım geçer ve birleşim
yüzeyindeki gerilim setti tekrar yükselir ve P bölgesi
eksi (-), N bölgesi artı (+) yüklenir. Sonra tekrar foton absorblanarak olay devam eder.
Dış devreden akım çekilirse P-N birleşim yüzeyindeki potansiyel, elektronları daha yüksek
11
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
potansiyele çıkaran batarya (pil) rolü
ışık
şeffaf yalıtkan yüzey
oynamaktadır.
ince metal ızgara
Enerjisi yeterli bir ışık demeti P-N
kadmiyum (fosfor karışımlı)
birleşim yüzeyine düşürülecek olursa,
selenyum (bor karşımlı)
foton, elektronlarla karşılaşıp enerji
gövde
verebilir. Serbest hâldeki elektronlar valans
Fotopilin yapısı
elektronlarının ancak 1/10 4 'ü kadar
olduğundan, bu ihtimal zayıftır. Foton,
muhtemel (olası) valans elektronu ile
karşılaşır ve ona enerjisini bırakarak
iletkenlik bandına çıkarır. Valans bandına
çıkan elektron arkasında bir boşluk (artı
yük) bırakır. Sonuç olarak P tipi bölge artı
(+), N tipi bölge eksi (-) yüklenerek bir
elektriksel potansiyel farkının oluşmasına
Güneş pili paneliyle çalışan televizyon
yol açar. Bu da elektrik akımını doğurur.
Foton akısı, birim yüzeyden, birim zamanda geçen foton sayısı olarak tanımlanır. Işık ışınları
(fotonlar) fotopil üzerine düştüğünde küçük yarı iletken temelli hücrelerde yaklaşık 0,4-0,5 V
ve 8-100 miliamperlik akımın oluşmasını sağlarlar.
Güneş pilleriyle 3 V gerilim elde etmek isteniyorsa 6 tanesi birbirine seri olarak bağlanır.
Sistemden alınan akım yükseltilmek istendiğinde ise, elemanlar paralel bağlanır. Yüksek gerilim
ve akım elde etmek için yapılmış güneş enerjisi panellerinde yüzlerce güneş pili seri-paralel
bağlı durumdadır. Güneş pili üzerine düşen ışığın şiddeti bir noktadan sonra artırılsa da (örneğin
4000 lux’ten sonra) alınan gerilim sabit kalmaktadır.
Bu elemanlar, güneş ışığıyla çalışan, saat, radyo, TV, hesap makinesi, otomobil, sokak lambası,
uydu vericisi, uçak vb. gibi aygıtlarda kullanılmaktadır.
ç. Fototransistörler (phototransistor)
Beyz ucuna ışık düştüğünde C-E
fotodiyot
C
arasından akım geçişini sağlayan
elemanlardır. Fotodiyotlardan farklı olarak
ışık
ışıkla üretilen akımı yükseltme yaparlar. Bu
özellikleri sayesinde fotodiyotlardan çok
B
üstündürler.
Üç yarı iletkenin birleşiminden oluşan
E
fototransistörlerin C-B uçları arasına
Fototransistör sembolleri
Fototransistörün yapısı
bağlanmış olan fotodiyoda yandaki şekilde
görüldüğü gibi ışık enerjisi (foton) gelebilmesi için beyz ucunun bulunduğu kısma mercek
şeklinde cam yerleştirilmiştir. Mercek, ışığın içeriye odaklanarak girmesini sağlamaktadır.
Fototransistörler iki ya da üç bacaklı olarak üretilir. Üç bacaklı olan modellerde mercek
boyanacak olursa eleman normal transistör hâline geçer. Mercek boyanmaz ve beyz ucu da
devreye bağlanacak olursa beyze iki etki söz konusu olacağından C-E arasından geçen akımın
miktarındaki değişme daha fazla olur. İki bacaklı fototransistörlerde (kullanım kolaylığı
bakımından) beyz ucu dışarıya çıkarılmaz.
Bu elemanlar, TV, video, müzik seti, klima gibi cihazların uzaktan kumanda devrelerinde,
gün ışığına duyarlı olarak çeşitli aygıtların ve alarm sistemlerinin çalıştırılmasında vb.
kullanılmaktadır.
Fotodiyotların üzerinden geçirebildiği akım mikroamper (mA) düzeyindedir.
12
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Fototransistörler
ise miliamper
düzeyinde bir akım
geçişini mümkün
kılarlar. Akımın
büyük olması başka
bir devreyi
çalıştırmada
Fototransistör örnekleri
Darlington fototransistör sembolü
(sürmede) kolaylık
sağlar.
Bazı fototransistörler: BP103B, BPW40, SFH309, BPY62-2, BPX99...
BP103B tipi fototransistörün karakteristik özellikleri: Kolektör-emiter gerilimi (VCE): 35 V,
Kolektör akımı (IC): 100 mA, Kolektör-emiter sızıntı akımı (ICEO): 5 nA.
Darlington fototransistörler
Bir fototransistör ile normal transistörün arka arkaya bağlanmasıyla elde edilen devre
elemanlarına darlington fototransistör denir. Bu elemanların ışığa karşı duyarlılıkları normal
fototransistörlere oranla çok fazladır.
Işık kontrollü devre örnekleri
I. Kaskad bağlantılı karanlıkta çalışan
devre
Yandaki şekilde verilen devrede LDR'ye ışık
gelince direnci azalır ve üzerinden geçirdiği akım
artar. LDR'den geçen akımın pot üzerinde
oluşturduğu gerilim T1 transistörünü iletime sokar.
T1 iletime geçince A noktasındaki gerilim azalır ve
T2 kesime gider. Ortam karardığında LDR akım
geçirmez. T1 kesime gider. A noktasının gerilimi
yükselir. T2 iletime geçer ve led yanar.
Not: Led yerine röle bağlanacağı zaman 1 kW'luk
R3 direnci iptal edilir.
+12 V
1k
R3
R2
led
10 k
10 k A
R1
T2
T1
BC547
P
100 k
BC547
-
Kaskad bağlantılı karanlıkta çalışan devre
+12 V
II. Darlington bağlantılı karanlıkta çalışan
devre
Yandaki şekilde verilen devrede ortam
karardığında LDR'nin direnci artar. Direncin
artması bu eleman üzerinde oluşan gerilimin
yükselmesine neden olur. LDR'de düşen gerilimin
yükselmesi T1 ve T2 transistörlerini iletime sokar.
İletime geçen transistörler röleyi çalıştırır. Ortam
aydınlandığında LDR'nin direnci düşer. Üzerinde
oluşan gerilim azalır. Transistörler kesime gider.
Pot ile devrenin ışığa duyarlılık derecesi
değiştirilebilir.
470 k
P
röle
1N4001
R
33 k
T1
T2
2x BC547
Darlington bağlantılı karanlıkta çalışan devre
13
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
III. Fotodiyotlu basit devre
Yandaki şekilde verilen devrede fotodiyoda ışık geldiğinde
üzerinden geçirdiği akım artar. Bundan dolayı transistörün
beyzine giden akım azalır ve bu eleman kesime gider.
Transistörün kesime gitmesiyle Vçıkış gerilimi maksimum olur.
Ortam karardığında ise fotodiyot kesime, transistör iletime
geçeceğinden Vçıkış gerilimi en düşük (minimum) değere iner.
Çıkışa bir led ya da röle bağlanacak olursa karanlıkta çalışan
devre elde edilir.
IV. Fototransistörlü basit ışığa duyarlı devre
Yandaki şekilde verilen devrede ortam aydınlıkken
fototransistör iletimde olduğundan Vçıkış gerilimi çok küçüktür
Ortam karardığında fototransistör kesime gider ve Vçıkış gerilimi
maksimum değere yükselir.
Çıkışa (A-B arasına) bir led bağlanacak olursa ışıkta çalışan
devre elde edilir.
+12 V
22 kW
1k
BC237
Vçıkış
fotodiyot
-
Fotodiyotlu ışığa
duyarlı devre
fototransistör
+12 V
1k
A
Vçıkış
B
-
Fototransistörlü basit
V. Fototransistörlü ışığa duyarlı devre
ışığa duyarlı devre
Yandaki şekilde verilen devrede fototransistöre ışık geldiğinde
bu eleman iletime geçerek BC547
transistörünü iletime sokar. BC547 iletim
+ 9-12 V
olunca röle çeker ve lamba yanar.
Fototransistöre gelen ışık kesildiğinde
röle ilk hâline geri döner.
R1 trimpotuyla devrenin çalışması
istenen aydınlık şiddetinin değeri
ayarlanabilir.
Görüldüğü üzere verilen devre gün
ışığına duyarlı olarak çalışmaktadır. Bu
100 k-470 k
devrenin sadece enfraruj ışınlara karşı
duyarlı olmasını istersek fototransistörün
Fototransistörlü basit ışığa duyarlı devre
mercek kısmını koyu renk şeffaf plastik
ile kapatmamız gerekir. Bunu yaptığımız
zaman fototransistör sadece enfraruj diyotlu
+ 9-12 V
vericiler tarafından yayılan ışınları algılar.
220 W
220 W
Örneğin bir odaya alarm kurmak için ne
10 k
10 k
yapmamız gerektiğini düşünelim. Bu işlem
yapılırken odanın bir tarafına yandaki şekilde
470 n
470 n
verilen enfraruj diyotlu verici devresi monte edilir.
Bu vericinin tam karşısındaki duvara ise
fototransistörlü devre yerleştirilir. İki devre arasına
bir cisim girdiği anda fototransistöre gelen enfraruj
ışınlar kesilir. Bu ise, fototransistörün BC547
transistörünü kesime sokmasına yol açar. Kesime
Astable multivibratörlü basit
enfraruj verici devresi
giden BC547 rölenin kontaklarının konumunu
değiştirir ve yanmakta olan lamba söner.
14
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Arka sayfada verilen astable multivibratörlü enfraruj verici devresinde transistörler sırayla
iletim kesim olarak A noktasında kare şeklinde bir sinyal oluşturur. A noktasında oluşan sinyal
sayesinde enfraruj diyot belli frekansta bir ışın yayar. Enfraruj ledin yaydığı ışının frekans
değeri P ile değiştirilebilir.
d. Optokuplörler (optik kuplaj,
optoizolatör, optik bağlaç)
Işık yayan eleman ile ışık algılayan elemanın
aynı gövde içinde birleştirilmesiyle elde edilen
elemanlara optokuplör denir. Bu elemanlarda
ışık yayan eleman olarak led, enfraruj led
kullanılırken, ışık algılayıcı olarak fotodiyot,
fototransistör, fototristör, fototriyak vb. gibi
elemanlar kullanılır.
Optokuplörler daha çok, ışık yoluyla iki ayrı
özellikli devre arasında elektriksel (galvanik)
bağlantı olmadan irtibat kurulmasını sağlayan
devrelerde kullanılır. Şöyle ki; düşük gerilimle
Uygulamada kullanılan bazı
çalışan bir devre ile yüksek gerilimli bir güç
optokuplörlerin iç yapısı
devresine optokuplör aracılığıyla kumanda
edilebilir.
Optokuplörler 2000 V - 5000 V'luk gerilimlere dayanıklı olduğundan en hassas kontrol
sistemlerinde güvenle kullanılır.
Burada verilen voltaj (gerilim) değerleri iki ayrı özellikli devrenin birbiri arasında akım
geçişinin olabilmesi için uygulanması gereken değeri belirtir. Şöyle ki; kumanda devresi 5 V
ile çalışsın. Bu devrenin tetikleme akımı göndermesiyle enfraruj led ışın yayarak karşısında
bulunan ışığa duyarlı elemanı tetikler. Tetiklenen eleman ise iletime geçerek yüksek voltajlı
devrenin çalışmasını sağlar.
Optokuplörler, TV, bilgisayar, PLC cihazı, fotokopi makinesi vb. gibi cihazlarda yaygın
olarak kullanılmaktadır.
yarık
enfraruj led
fotodiyot
fototransistör
fototransistör
yüzeyden yansıyan sinyallerle
çalışan optointerraptır
fototransistör
enfraruj
diyod
delikli diskin
optointerraptır
yarığındaki
hareketi
ışın
yansıtıcı yüzey
Optointerraptırların yapısı
15
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
e. Optointerraptırlar (optointerrupter, açık tip optokuplör)
Optointerraptırlar optokuplörlere çok benzeyen devre elemanlarıdır. Tek fark, ışık yayan
eleman ile ışığı algılayan eleman arasına bir cisim girmesi mümkün olacak şekilde (açık gövdeli)
dizayn edilmiş olmalarıdır. Bu elemanlarda ışık yayan elemana akım uygulandığında oluşan
ışık, algılayıcıya ulaşır. Algılayıcının çıkışında maksimum değerde akım oluşur. Araya bir cisim
girdiğinde ışık geçişi sona ereceğinden algılayıcı elemanın çıkış akımı da sıfır olur.
Optointerraptırlar, bilgisayar faresi (mouse), robot kontrol devresi, fotokopi makinesi vb.
gibi cihazlarda kullanılmaktadır.
B. TRANSİSTÖR UYGULAMALARI
1. Transistörlü anahtarlama devrelerinin incelenmesi ve uygulanması
Üç yarı iletkenin birleşiminden oluşmuş devre elemanına transistör denir. Bu elemanın, Beyz
(B), emiter (E) ve kolektör (C) olmak üzere üç ayağı vardır. NPN ve PNP olmak üzere iki tipte
yapılan transistörler, küçük değerli beyz akımına bağlı olarak C-E arasından büyük akım geçişine
izin verirler.
B C E
Yüzey temaslı transistörlerin
yapısının basit olarak gösterilmesi
NPN
PNP
NPN ve PNP transistör
sembolleri
Transistör örnekleri
Transistör kelimesi, transfer (aktarma) ve resistor (direnç) sözcüklerinin kısaltılmasıyla
ortaya çıkmıştır. Transistörlerin ayak adlarının anlamları: Emiter (emitter): Yayıcı, Kolektör
(collector): Toplayıcı, Beyz (base): Taban, giriş, kontrol şeklindedir.
beyz (B)
beyz (B)
NPN tipi transistörlerin yapısı
NPN transistör yapılırken iki adet N tipi özelliğe sahip yarı iletken malzemenin arasına ince
bir katman hâlinde P tipi malzemeden beyz tabakası yerleştirilmiştir. Araya yerleştirilen beyz
tabakası iki büyük tabaka arasındaki elektron - oyuk geçişini kontrol etme bakımından görev
yapmaktadır.
kolektör (C)
kolektör (C)
Transistörleri musluğa (vana)
benzetmek mümkündür. Musluk, akan
sıvıyı denetler (ayarlar). Transistör ise
N
geçen akımı denetler. Bu özelliği
P
sayesinde küçük akımlar aynı biçimde
olmak kaydıyla büyütülebileceği gibi,
P
N
küçük bir akım ile büyük bir alıcının
çalışması da sağlanabilir.
N
P
PNP tipi transistörlerin yapısı
PNP transistör yapılırken iki adet P tipi
emiter (E)
emiter (E)
özelliğe sahip yarı iletken malzemenin
PNP transistörlerin
NPN transistörlerin
arasına ince bir katman hâlinde N tipi
yarı iletken yapısı
16
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
yarı iletken yapısı
malzemeden beyz tabakası yerleştirilmiştir. Araya yerleştirilen beyz tabakası iki büyük tabaka
arasındaki elektron - oyuk geçişini kontrol etme bakımından görev yapmaktadır.
yük direnci
Yükselteç olarak kullanılan transistörler
Transistörler kullanılarak teyplerin okuyucu kafası, mikrofon vb. gibi düzeneklerin ürettiği
zayıf elektrik sinyalleri
güçlendirilebilir.
DC polarma
Örneğin mikrofon
Cçıkış
Cgiriş RB direnci
T
ses dalgalarını, içindeki
mini bobin sayesinde
elektrik sinyallerine
NPN
TR
Vçıkış
çeviririr. Bu sinyaller
Yükseltilecek
V
çok küçük değerli
CC
sinyal buradan
olduğundan hoparlörü
uygulanır.
Yükseltilmiş
besleyemez (süremez).
Vgiriş
sinyal buradan
İşte bu nedenle araya
alınır.
transistörlü (ya da
entegreli) yükselteç
Transistörlerin yükselteç olarak
devresi
konulur.
kullanılışının basitçe gösterilmesi
Aşağıdaki şekilde NPN
transistörün yükselteç olarak çalıştırılmasına ilişkin temel devre verilmiştir.
Not: Transistörlü yükselteç devreleri hakkında ek bilgi alabilmek için temel elektronik
kitabına bakınız.
Anahtar (on-off elemanı) olarak kullanılan transistörler
Transistörün kesim (yalıtım) ve doyum (tam iletim) durumunda olması, elemanın anahtarlama
yapıcı olarak çalıştırılmasıdır. Aktif bölgedeki çalışma ise yükselteç devrelerinde geçerlidir.
Anahtarlama elemanı olarak kullanılacak transistörün açma kapama (on-off) zamanlarının
çok kısa olması gerekir. Özellikle yüksek frekanslı devrelerde, zaman rölelerinde, periyodik
çalışan sistemlerde, dijital düzeneklerde açma kapama sürelerinin kısa olması çok önemlidir.
Alıcıları mekanik anahtarlarla ve şalterlerle çalıştırıp durdururuz. Yük (Ry) büyüdükçe yüksek
akımlı anahtar (şalter) kullanmak gerekir. Bu ise devrede hem çok yer kaplar hem de maliyeti
artırır. İşte bu nedenle uygulamada, transistör, tristör, triyak vb. gibi elemanlar kullanılarak
küçük bir anahtarla büyük alıcılara kumanda edilebilmektedir.
Büyük akımın geçtiği şalterlerin olumsuz yönleri
I. Şalter açılıp kapatılırken büyük fiziksel kuvvet gerekir.
II. Açılıp kapanma esnasında gürültü, kıvılcım, ark olur.
III. Kontaklar ark nedeniyle belli bir süre sonra geçirgenliğini
kaybeder (bozulur).
Yandaki şekilde verilen devrede S mini anahtarıyla L alıcısı
(led, lamba, ısıtıcı, motor vb.) çalıştırılabilir. Şöyle ki; S
kapatılınca transistörün beyzine küçük bir akım gider. Bu akım
transistörün C-E uçları arasından yüksek değerli bir akım
geçmesine neden olur. Bu sayede L alıcısı çalışmaya başlar.
Aslında anahtarlama işlemi yalnızca alıcı çalıştırmayla sınırlı
değildir. Şöyle ki; bazı devrelerde osilasyonlu (salınımlı)
17
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
S
+
5-12 V
330 W
33 kW
L
NPN
BC547
10 kW
Transistörün anahtar
olarak çalıştırılması
S
22 kW
+
12 V
Transistörlü röle ve kontaktör kumandası
Transistörlerle sadece DC ile çalışan alıcıları
besleyebiliriz. Yani AC ile çalışan bir motoru transistöre
bağlamak mümkün değildir. Ancak araya yandaki şekilde
görüldüğü gibi bir röle ya da DC kontaktör bağlanırsa,
transistör ile her türlü alıcıya kumanda edilebilir.
12 V röle
sinyaller elde edebilmek için transistörlü aç kapa (on-off) yapıcı devreler kullanılır. Yani
transistör, C-E arasından geçen akımı sürekli verir keser. Bu işleme de anahtarlama denir.
-
NPN
BC547
T
BC547
+
-
5-12 V
R1
3,3kW
S
R2 1 kW
Transistörün ayarlı direnç
olarak kullanılması
+12 V
100 k
10-33 k
T2
NPN
10-33 k
C
-T
NTC
220-1000 W
Transistörlü ısı alarm devresi
Yandaki şekilde verilen iki transistörlü, kaskat
bağlantılı ısıya duyarlı devrede ortam ısındığında
NTC'nin direnci azalır. Direnci azalan NTC üzerinde
oluşan gerilim küçülür. Küçülen gerilim T1
transistörünün kesime gitmesine neden olur. T1 kesime
gidince bu elemanın C noktasındaki gerilim yükselir ve
T2 iletime geçer.
Ortam soğuduğunda T1 iletim, T2 ise kesim olur.
L
P 10-100 kW
Transistörlerin ayarlı direnç (reosta) olarak
kullanılması
Büyük güçlü alıcıların akım ayarı, yüksek akımlı ve
büyük gövdeli reostayla yapılabilir. Fakat reosta hem çok
yer kaplar, hem de ek bir enerji tüketir. Ancak, pot ve
transistör temeli üzerine kurulu devrelerle daha iyi akım
kontrolü yapmak mümkündür.
Yandaki şekilde verilen devrede P’nin değeri
değiştirildikçe beyze giden tetikleme akımı değişir ve buna
bağlı olarak C’den E’ye geçen akım ayarlanarak L’nin gücü
kontrol edilmiş olur.
5-12 V
Transistörle rölenin çalıştırılması
T1
NPN
Transistörlü ısı alarm devresi
+12 V
100 k
10-33 k
10-33 k
LDR
T2
NPN
C
220-1000 W
Transistörlü ışık alarm devresi
Yandaki şekilde verilen iki transistörlü, kaskat
bağlantılı ışığa duyarlı devrede ortam aydınlandığında
LDR'nin direnci azalır. Direnci azalan LDR üzerinde
oluşan gerilim küçülür. Küçülen gerilim T1
transistörünün kesime gitmesine neden olur. T1 kesime
gidince bu elemanın C noktasındaki gerilim yükselir ve
T2 iletime geçer.
Ortam karardığında T1 iletim, T2 ise kesim olur.
T1
NPN
Transistörlü ışık alarm devresi
18
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
220-1000 W
Transistörlü hırsız alarm
devresi
+12 V
Yandaki şekilde verilen
devrede ince tel kopuk değilken
10-47 k
T1 iletimdedir. T1 iletimdeyken T2
transistörünün E-B uçları arasında
pencerenin iç kısmına
oluşan gerilim çok düşüktür. Bu
bağlanmış ince tel
T1
NPN
nedenle PNP tipi T2 transistörü
BC547
kesimde kalır. Başka bir deyişle
T2
PNP
T1 iletimdeyken T2'nin E-B
BC308
ekleminden akım geçmez.
Penceredeki ince tel kopunca
10-47 k
siren
T1 kesime gider. T1'in kesim
olmasıyla birlikte T2'nin E-B
Transistörlü hırsız alarm devresi
ekleminden küçük değerli bir
polarma akımı geçmeye başlar ve T2 iletim olur. T2 iletim olunca röle çeker, led söner, siren
çalmaya başlar. Devrenin 12 V'luk beslemesi kesilene kadar sirenin çalması devam eder.
2. Transistörlü zaman gecikme devresinin incelenmesi ve uygulanması
a. R-L zaman sabitesi hesabı
Bir bobin ya da kondansatöre gerilim uygulandığı ya da uygulanmış olan gerilim kesildiği
zaman devrenin akımında hemen yükselme veya düşme olmaz. Akımın kararlı (sabit) hâle
gelmesi belli bir zaman sonra olur. Geçici rejim adı verilen bu olay doğrusal değil logaritmik
(eğrisel) özellik taşır.
Başka bir deyişle üzerinden 3 A geçirebilen bir bobine akım uygulanır uygulanmaz bu elemandan
geçen akım anında 3 A olamaz. Bobinin etrafında oluşan manyetik alan geçen akıma ters yönde
bir kuvvet oluşturduğundan 3 A düzeyine belli bir süre sonra erişilir. Akımın 0 A'den 3 A'e
ulaşması için geçen süre bobinin indüktans (L) değerine bağlı olarak değişim gösterir.
İndüktans (endüktans, induktance, self)
Öz indükleme EMK'sı, Lenz kanununa göre kendisini oluşturan manyetik kuvvet çizgilerindeki değişikliğe karşıdır. Bobinden geçen akımdaki herhangi bir değişikliğe bobinin karşı koyma
yeteneğine bobinin öz indüktansı ya da indüktansı denir. İndüktans L ile gösterilir. Birimi
Henry (Henri, H)'dir.
Bir bobinde saniyede 1 A'lik akım değişikliği, 1 V'luk EMK (elektromotor kuvvet) indüklüyorsa, bobinin indüktansı 1 H'dir.
Henry (H) biriminin ast katları, milihenry (mH), mikrohenry (mH), nanohenry (nH), pikohenry
(pH) şeklindedir.
Henry (H) biriminin üst katları, kilohenry (kH), megahenry (MH), gigahenry (GH)
şeklindedir.
Uygulamada en çok milihenry (mH) ve mikrohenry (mH) değerine sahip bobinlerle
karşılaşılmaktadır. kH, MH ve GH’lik indüktans değerine sahip bobin uygulamada yoktur.
Bobinlerin birimleri 1000'er 1000'er büyür ve küçülür.
Örnek: 1 H kaç mH'dir.
Çözüm: 1000 mH
19
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Örnek: 220 mikrohenry kaç milihenry'dir.
Çözüm: 0,22 mH
N sarımlı bir bobinin indüktans değeri, L = N.
denklemiyle hesaplanır..
Denklemde,
L: Bobinin indüktansı, N: Bobinin sarım sayısı, Df : Manyetik alandaki değişim (Weber,,
Wb), D i: Akımdaki değişim (A)'dir..
A
Bobinli devrede akımın yükselişi
Yandaki şekilde bobinli bir DC devresi
görülmektedir. Devrede bobin bulunmasaydı
anahtar kapatılınca geçecek akım,
I=
V
R
i
-
R
eşitliğiyle bulunacaktı.
Devrede bobin olduğu için akım
L
+
V
DC ile beslenen R - L seri devre
V
R
değerine belli bir zaman sonra ulaşacaktır. Bu gecikmenin
nedeni, anahtar kapatılınca devreden geçecek
olan akıma, bobin indüktansının karşı
i
koymasıdır. Bu karşı koyma bobinde
indüklenen öz indüksiyon EMK'sıyla
V
I=
R
sağlanmaktadır.
t (s)
Öz indüksiyon EMK'sı kendisini oluşturan anahtarın kapatıldığı an
5t
akımın yükselmesini önlemeye çalışacak ve
DC ile beslenen R - L seri
akım yandaki şekilde görüldüğü gibi bir süre
devrede akımın yükseliş eğrisi
sonra normal (anma) değerine ulaşacaktır.
Yukarıdaki L-R seri devredeki EMK (gerilim) denklemi Kirşof'un gerilim kanununa göre
göre yazılırsa bu değer, direnç uçlarındaki gerilimle indüktans uçlarındaki gerilimin toplamına
eşit olur. Yani,
V = i.R + vL ya da V = i.R + L.
Di
'dir..
Dt
Bu denklemde R, L, V sabit olduğuna göre akımın zamanla değişeceği görülür.
V = i.R + L.
Di
denkleminden i'nin formülünü, i =
Dt
V
R
.(1 - e
R
- .t
L
) şeklinde çıkarabiliriz.
Denklemde, i: Herhangi bir andaki devre akımı (A), V: Üretecin EMK'sı (V), R: Bobinin
direnci (W), t: Zaman (saniye, s), L: Bobinin indüktansı, (H)e: Doğal (tabii, Neper) logaritmadır.
(Neper logaritmanın tabanı e = 2,718'dir.)
Bu denklem yukarıdaki şekilde verilen eğrinin matematiksel karşılığıdır.
V
R
R
- .t
L
i = .(1 - e
) şeklindeki akım denkleminde
devresinin zaman sabitesi (t) denir.
t=
L
R
R
L
'nin tersi olan
şeklindeki zaman sabitesi denkleminin birimi saniye (s)'dir..
20
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
L
R
ifadesine seri R - L
Not: Grek (Yunan) alfabesinde kullanılan ‘t’ harfi tau şeklinde okunur. Bazı kitaplarda ‘t’
simgesi ‘T’ ile gösterilmektedir. Ancak bu doğru değildir. Çünkü ‘T’ periyodun gösterilmesinde
de kullanıldığından karışıklığa yol açılmış olmaktadır.
Bobinli bir devrede,
L, R’ye göre küçükse zaman sabitesi de küçük olur. Devrenin zaman sabitesinin küçük
V
R
olması akımın da
değerine (maksimum değer) kısa zamanda ulaşacağını gösterir..
L, R’ye göre büyükse zaman sabitesi de büyük olur. Devrenin zaman sabitesinin büyük
V
R
olması akımın da
i=
V
R
.(1 - e
R
- .t
L
değerine (maksimum değer) uzun zamanda ulaşacağını gösterir..
) denkleminde zaman sıfır (t = 0) olduğunda akım ise sıfır (i = 0) olacaktır..
Zaman sonsuz (t = ¥) olduğundaysa akım (i = I =
t=
L
R
i=
V
R
şeklindeki zaman sabitesi, i =
.(1 - e
1
- .t
t
V
R
.(1 - e
) elde edilir..
V
R
R
- .t
L
u
) değerini alalacaktır..
) denkleminde yerine yazılırsa,
e-u u
e-u
u
e-u
u
e-u
u
1
eşitlikleri de
t
kullanılarak, i = I.(1-e-u ) denklemi yazılabilir.
Burada I =
V
R
ile u =
e-u üstel fonksiyon değerinin bulunabilmesi
için yandaki çizelgede verilen hazır cetvel ya
da trigonometrik işlevli hesap makinesi
kullanılır.
Örnek: Gerilimi (EMK’sı) DC 12 V olan
bir üretecin uçlarına yandaki şekilde görüldüğü
gibi direnci 3 W, indüktansı 2 H olan bobin
bağlanmıştır.
a. Devrenin zaman sabitesini (t) bulunuz.
b. Devre akımının denklemini yazınız.
c. Akımın ilk andaki (t = 0 s) değerini
bulunuz.
ç. Akımın 1 saniye sonra alacağı değeri bulunuz.
d. Akımın maksimum (
V
R
Üstel fonksiyon cetveli
A
V
12 V
L
R
-
) değerini alma zamanını bulunuz.
Çözüm
a. t =
+
2
3
= = 0,66 s
b. Devre akımının denklemi,
21
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
i
L
2H
R
3W
e-u
u
e-u
i=
V
R
.(1 - e
R
- .t
L
)=
12
.(1
3
- e
3
- .t
2
) = 4.(1 - e
-1, 5. t
)
c. t = 0’da,
i = 4.(1 - e
-1, 5. t
) = 4.(1 -
e -1, 5.0 ) = 4.(1 - e 0 ) = 4.(1 - 1) = 4.(0) = 0 olur..
ç. t = 1 olduğunda,
i = 4.(1 - e
-1, 5. t
) = 4.(1 -
e -1,5.1) = 4.(1 - e - 1 , 5 )
u = 1,5 olduğundan e -1,5 üstel fonksiyonunun üstel değeri arka sayfadaki çizelgeden 0,2231
olarak bulunup i = 4.(1 - e -1,5 ) denkleminde yerine konulursa,
i = 4.(1 - 0,2231) = 4.(0,7769) = 3,1076 A bulunur.
V
12
d. Devre akımının değeri 3 = 4 A’dir. Bu değer,, i = 4.(1 - e
R
yerine konulduğunda elde edilen,
-1, 5. t
-1, 5. t
4 = 4.(1 - e
) eşitliğinde e
gerektirir. Buradan t = ¥ s bulunur..
-1, 5. t
) denkleminde i'nin
= 0 olması gerekir ki bu da -1,5t = ¥ (sonsuz) olmasını
-1, 5
Not: e
değerinin “e” tabanına göre
logaritmasının bilgisayarda bulunan hesap
makinesiyle tespit etmek için, Başlat/
Programlar/Donatılar/Hesap Makinesi komutlarına tıklanarak Hesap Makinesi uygulaması
açılır. Görünüm menüsünden Bilimsel
komutuna tıklanarak gelişmiş özellikli hesap
makinesinin arayüzünün açılması sağlanır. -1,5
rakamı girildikten sonra “Inv (invert, tersi)”
kutucuğu işaretlenip “ln” tuşuna basılırsa
0,2231 sonucu görüntülenir.
Bilgisayarda bulunan hesap
makinesinin kullanıcı arayüzü
Bobinli devrede akımın azalışı
A
a
Yandaki şekildeki devrede sürekli olarak "I"
b
R
akımı geçerken anahtar açılacak olursa akım
+
i
V
azalmaya başlar ve bu sırada bobinde akımın
L
azalmasını önleyecek yönde bir öz indükleme
EMK’sı oluşur. Bu öz indükleme EMK’sı
Bobinli, DC beslemeli devrenin açılması
üretecin EMK’sıyla aynı yöndedir.
Devre anahtarı açıldığında akımın azalması yalnız devrenin R direncine ve bobinin L
indüktansına bağlı olmayıp, devrenin açılışı ile de ilgilidir. Devre anahtarı çok anî açılırsa çok
yüksek bir öz indükleme EMK’sı oluşur. Bu EMK, anahtar uçlarında kıvılcımın (ark, şerare)
oluşmasını ve akımın kısa bir süre daha geçmesini sağlar. İndüktif özellikli olan bobin devresine
22
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
bağlı olan anahtar ark nedeniyle daha kısa sürede eskir. Öz indükleme EMK’sının yüksek olduğu
hâllerde bobinin tellerinin yüzeyindeki yalıtkan tabaka da bozulabilir. Bobin içeren alıcıların
akımın kesilmesi anında kısa süreli olarak ürettikleri yüksek EMK’nın başka alıcılara (özellikle
yarı iletkenlerden yapılan elektronik devre elemanlarına) zarar vermesini önlemek için akım
kesilir kesilmez bobin uçları şekil de görüldüğü gibi bir tel parçası ya da direnç üzerinden kısa
devre edilir.
Devrede anahtar “a” konumundan “b” konumuna getirildiğinde sağdaki gözün gerilim
Di
düşümleri toplamı, i.R + L
= 0 olur..
Dt
Bu denklemin çözümünden akımın denklemi, i = I. e
Denklemde,
i: Akımın herhangi bir t anındaki değeri (A),
I: Anahtarın açıldığı andaki akım değeri (A)’dir.
t=
L
R
i = I. e
R
- .t
L
olarak bulunur..
zaman sabiti denklemi yukarıdaki formülde yerine konularak,
1
- .t
t
ve u =
t
olduğundan, i = I.e-u yazılabilir..
t
i
Yandaki şekilde görüldüğü gibi bobinli devre
açıldığı anda akım
V
R
değerindedir. Zaman
geçtikçe sıfıra doğru düşmektedir.
Bobin bulunmayan omik dirençli bir
devrenin açılması hâlindeyse akım anîden sıfıra
iner.
Sonuç olarak bobinin indüktansı, anahtarın
kapatılması anında akımın hemen
V
R
I=
V
R
5t
t (s)
anahtarın açıldığı an
DC ile beslenen R - L seri
devrede akımın azalış eğrisi
değerine çıkmasını önlüyorsa, anahtarın açılması anında
da akımın hemen sıfıra düşmesini önlemektedir.
Başka bir deyişle anahtarın açılmasından sonra akımın bir süre daha sürmesi, bobinde
depolanmış olan enerjinin boşalmasından başka bir şey değildir.
Hatırlatma
Bobine akım uygulandığı zaman bu elemanın etrafında belli bir şiddette elektromanyetik
alan oluşur. Alanın büyüklüğü elemandan geçen akıma, sarım sayısına, nüvenin şekli ve cinsine
göre değişir. Bobinin akımı kesildiği anda elemanın çevresinde bulunan manyetik alan çok
hızlı bir şekilde maksimum hâlden minimum hâle doğru değişim gösterir. Değişken manyetik
alan bobinin içindeki elektronlara kuvvet uygulayarak akım oluşturur. Başka bir deyişle akımın
kesilmesi manyetik alanın azalmaya başlamasına, o esnada da bobinde öz indükleme EMK’sının
doğmasına sebep olur.
Örnek: Üzerinden 15 A akım geçen bir bobinin omik direnci 2 W, indüktansı ise 0,2 H’dir.
Bobin uçları kısa devre edildikten 0,5 saniye sonra akımın değeri ne olur? Hesaplayınız.
Çözüm
Bobinin zaman sabitesi,
23
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
t=
L
0,2
=
= 0,1 s
2
R
1
- .t
-
1
.0 ,5
- 10.0 , 5
= 15.e -5
i = I.e t = 15.e 0,1 = 15.e
u = 5 olduğundan üstel fonksiyon cetvelinden ya da hesap makinesi kullanılarak,
e-u = e-5 = 0,006738 bulunup, i = 15.0,006738 = 0,10107 A olarak hesaplanır.
b. R-C zaman sabitesi hesabı
Kondansatör (kapasitör, sığa, capacity, meksefe)
İki iletken levha arasına konulmuş yalıtkan plakadan oluşan pasif devre elemanına
kondansatör denir. Kondansatörün sembolü
(simgesi) C, birimi farad (F)’dır. Farad çok
büyük bir birim olduğundan daha çok milifarad
(mF), mikrofarad (mF), nanofarad (nF) ve
pikofarad (pF) kapasitelere sahip kondansatörler
kullanılır.
Kilofarad (kF), megafarad (MF), gigafarad
(GF) gibi değerlere sahip kondansatörler
Kodansatör birimlerinin birbirine dönüşümü
uygulamada
(pratikte)
olmadığından
kondansatörlerin üst katları yok sayılır.
Örnek:22 mF’lık kondansatör kaç nanofarad (nF)’dır.
Çözüm: 22 000 nF
Örnek: 330 pF’lık kondansatör kaç mikrofarad (mF)’dır.
Çözüm: 330.10-6 mF = 0,00033 mF
Kondansatörlerin bazı kullanım alanları şunlardır:
Diyotlu doğrultmaç devrelerinde çıkıştan alınan salınımlı sinyallerin filtre edilip
düzgünleştirilmesi (süzülmesi)
İndüktif özellikli alıcıların akımla gerilim arasında faz farkı oluşturarak şebekeden reaktif
(kör) güç çekmesinin önlenmesi (kompanzasyon)
Yükselteç devrelerinde mikrofon ve hoparlöre doğru akım gitmesinin önlenmesi (kuplaj
işlemi)
Bas ve tiz seslerin elde edilmesi için yapılan pasif ya da aktif filtreler
Rezonans devreleri
Osilatör devreleri
Anahtar, şalter, röle gibi aç-kapa yapan elemanların kontaklarında oluşan arkın (kıvılcımın)
azaltılması
Kondansatörün dolması (şarjı)
Bir kondansatörün levhaları arasında yalıtkan madde (dielektrik) olduğundan, elemana DA
uygulanırsa devreden sürekli olarak akım geçişi olmaz. Sadece kondansatör dolana kadar
kaynaktan akım çekilir. Çekilen akımın miktarı kondansatörün kapasite değerine bağlıdır.
C üzerinde biriken elektrik yüklerinin potansiyel farkı (gerilimi) üretecin gerilimine eşit
olduğu anda çekilen akım sıfır (0) olur.
24
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Boş bir kondansatör üretece bağlandığı anda
R
A
ortaya çıkan elektriksel olaya kondansatörün
dolması (şarjı) denir.
+
+
V
Yanda verilen devrede A anahtarı
C
i
kapatıldığında devreden geçen akımın ve
eleman uçlarındaki gerilimin değişim eğrisi
Kondansatörün dolması
yandaki şekildeki gibi olur. Eleman dolduğunda
akım sıfıra iner, gerilim ise maksimum değere
i
ulaşır.
Kondansatörün önüne hiç direnç bağlanmasa
bile dolması belli bir zaman alır. Çünkü C’ye
C’nin çektiği
V
akımın azalışı
seri bağlı direnç yokken de kondansatörün
I=
R
bağlantı uçlarının, plakalarının gösterdiği belli
bir omik direnç söz konusudur.
5t
t (s)
Sonuç olarak kondansatörün dolma zamanı
anahtarın kapatıldığı an
a
(a)
tamamen önüne konan omik dirence bağlı
olmaktadır. Eğer kondansatörün önüne çok
i
yüksek değerli bir direnç bağlanacak olursa bu
elemanın dolma zamanı da ona göre uzar.
Yandaki devrede A anahtarı kapatılarak C’ye
V
C’nin geriliV gerilimi uygulandığında C hemen dolamaz.
minin artışı
Burada dolma zamanını uzatan eleman R
5t
direncidir. Öte yandan kondansatörün kapasite
t (s)
(b)
b
değerinin büyüklüğü de dolma zamanının anahtarın kapatıldığı an
belirlenmesinde etken durumundadır. Yani
Kondansatörün dolması anında
akımın ve gerilimin değişim eğrileri
büyük kapasiteli kondansatör daha geç
dolmaktadır.
Kondansatörün dolması (ya da boşalması) için geçen zamana zaman sabitesi (time constant) denir. Zaman sabitesi t (tau) harfiyle gösterilir. R - C seri devrede denklemi,
t = R.C, birimi saniye (s)’dir.
Denklemde,
R: Kondansatöre seri bağlı direncin değeri (W), C: Kondansatörün kapasite değeri (F),
t: Zaman sabitesi (s)’dir.
Kondansatörle yapılan deneyler sonucunda bu elemanın,
t (zaman sabitesi)
I (şarj akımı)
V (şarj gerilimi)
1 t sonra
% 36,8
% 63,2
2 t sonra
% 13,5
% 86,5
3 t sonra
% 4,98
% 95,02
4 t sonra
% 1,83
% 98,17
5 t sonra
% 0,67
% 99,33
şeklinde tepki gösterdiği görülmüştür.
Verilen değerlerden görüldüğü gibi bir C, kendisine uygulanan gerilimin tamamına hemen
hemen 5 t (zaman sabitesi) süresinde şarj olmaktadır.
25
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Yandaki şekilde bir kondansatörün şarj ve
deşarj eğrileri birlikte verilmiştir.
U
V
R-C seri devrede
akımın artış
eğrisi
Not: Pratikte kullanılan kondansatörler hiç
bir zaman uygulanan gerilimin tamamına şarj
olamaz. Bunun nedeni kondansatör plakaları
arasındaki çok küçük değerli olan sızıntı
akımıdır. Ancak aradaki fark çok çok küçük
olduğundan anlatımlarda C’nin % 100 olarak
dolduğu kabul edilir.
R-C seri devrede
akımın azalış
eğrisi
55tt
t (s)
Kondansatörün 5 t’luk zaman içinde
dolduğunu ve boşaldığını gösteren eğriler
Örnek: 30 kW (30000 W)’luk bir direnç 0,2
mF (0,2.10-6 F)’lık bir kondansatör seri olarak bağlanmış ve bu devreye DC 10 V uygulanmıştır.
Kondansatörün gerilimi kaç saniye sonra uygulanan gerilimin seviyesine ulaşır hesaplayınız.
Çözüm
Zaman sabitesi, t = R.C = 30000.0,2.10-6 = 6.10-3 s = 6 ms
Kondansatörün dolma zamanı (DZ), DZ = 5.t = 5.6.10-3 = 30.10-3 s = 30 ms
Örnek: 1 mF’lık kondansatör ile 1 kW’luk direnç bir anahtar üzerinden 100 V’luk DA
kaynağına seri olarak bağlanmıştır. Anahtar kapandıktan 2 ms sonra C üzerindeki gerilim kaç
volttur.
Çözüm
Devrenin zaman sabitesi,
t = R.C = 1.103.1.10-6 = 1.10-3 s = 1 ms
2 ms, zaman sabitesinin 2 katı olduğundan, C 2t süresinde kaynak geriliminin % 86’sına
şarj olacaktır.
100 V’un % 86’sı,
100.
= 86 V
Kondansatör şarj olurken herhangi bir andaki gerilim ve akım değerlerini
bulmada kullanılan denklemler
Kondansatörün akımıyla eleman uçlarındaki gerilimin değişim miktarı arasındaki ilişki,
Dv
denklemiyle ifade edilir..
Dt
R-C seri devre için Kirşof’un gerilim kanununa göre yazılacak denklem,
V = i.R + v şeklinde olur.
i = C.
V = i.R + v denkleminde “i” yerine i = C.
Dv
Dv
eşitliği konulursa, V = R.C.
+ v elde
Dt
Dt
edilir.
Denklemde, i: Herhangi bir andaki akım,C: Kondansatörün kapasitesi (F),
Dv
: Gerilimin
Dt
zamana göre değişimi (volt/saniye, V/s), R: Devre direnci (W), V: Üreteç gerilimi (V),
v: Kondansatörün uçları arasındaki gerilim (V)'dir.
26
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
V = R.C.
Dv
+ v denklemindeki zaman sabitesi, t = R.C formülünde yerine konularak
Dt
-
t
işlem yapılırsa, kondansatör uçlarındaki gerilim, v = V.(1 - e t ) denklemiyle hesaplanabilir..
Logaritma bilgisi
Bir sayının logaritmasını bulmak, o sayının ait olduğu sayı sisteminde tabanın kaçıncı kuvveti
olduğunu belirlemektir. Desimal (on tabanlı) sayı sisteminde kullanılan logaritmaya adî
logaritma denir. Örneğin, Log10 = 1, Log100 = 2, Log1000 = 3'tür.
Tabanı 2,718 olan Neper logaritması ise "Ln" ile gösterilir. Bir sayının Neper logaritma
değeri bulunurken 2,718'in kaç katı olduğu belirlenir.
Örneğin;
Ln3 = 1,09,
Ln5 = 1,60,
Ln10 = 2,3,
Ln100 = 4,605'tir.
Başka bir ifadeyle:
3 = e1,09,
5 = e1,6,
10 = e2,3,
100 = e4,605'tir.
Logaritma hesapları için ya hazır logaritma cetvelleri ya da hesap makinesi kullanılır.
i = C.
t
Dv
ve v = V.(1 - e t ) eşitliklerinden yararlanılarak devrenin akımını hesaplamada
Dt
t
V -t
. e denklemi elde edilebilir..
R
kullanılan, i =
Eşitlikteki
V
R
değeri anahtar kapatıldığı andaki akım değeridir..
Örnek: Kapasitesi 1 mF (1.10-6 F) olan bir kondansatöre seri olarak 2000 W’luk direnç
bağlanmış ve devreye DC 12 V uygulanmıştır.
a. R - C seri devrenin zaman sabitesini bulunuz.
b. Gerilim ve akımın denklemlerini yazınız.
c. Anahtar kapandıktan 0,0015 s (1,5 ms) sonraki gerilim ve akım değerlerini hesaplayınız.
Çözüm
a. R - C seri devrenin zaman sabitesi,
t = R.C = 2000.1.10-6 = 0,002 s
b. Gerilimin denklemi,
-
t
v = V.(1 - e t ) = 12.(1 - e
Akımın denklemi,
-
t
0, 002
) = 12.(1 - e -500. t )
t
i=
t
V -t
- 500. t
. e = 12 . e 0, 002 = 0,006. e
2000
R
27
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
c. Anahtar kapatıldıktan t = 0,0015 s sonraki gerilim ve akım değerleri,
-
t
-
t
v = V.(1 - e t ) = 12.(1 - e 0, 002 ) = 12.(1 - e -500. t ) = 12.(1 = 12.(1 - 0,4724) = 6,3312 V
e - 500.0 ,0015 )
= 12.(1 - e -0, 75 )
t
i=
t
V -t
- 500. t
. e = 12 . e 0 ,002 = 0,006. e
= 0,006. e -500 .0 , 0015 = 0,006. e -0, 75 = 0,006.0,4724
2000
R
= 0,0028344 A
A
Kondansatörün boşalması (deşarjı)
Dolu bir kondansatörün levhaları şekil 9’daki
+
gibi bir direnç üzerinden ya da tel parçasıyla
C
V
i
R
kısa devre edilerek birbirine bağlanacak olursa,
eksi (-) yükler (elektronlar) diğer levhaya doğru
giderek oyuklarla (artı yüklerle) birleşirler. Bu
Kondansatörün boşalması (deşarjı)
işlem sonucunda plakalar yüksüz (nötr) hâle
uv
gelir. Yani kondansatör boşalır.
Yandaki şekilde anahtar açıkken
kondansatörün üzerindeki elektrik yüklerinin
V
potansiyel farkının (geriliminin) V olduğunu
5t
t (s)
kabul edelim. Anahtarın kapatılmasıyla R
direnci üzerinden boşalan kondansatörün anahtarın kapatıldığı an
(a)
a
gerilimi sıfıra doğru düşer. Gerilimin düşmesi
anahtarın kapatıldığı an
devre akımını da aynı şekilde düşürür.
t (s)
5t
Kondansatör uçlarındaki gerilimin ve
V
boşalma akımının zamanla olan değişimlerine
I=
R
ilişkin logaritmik eğriler yandaki şekilde
görüldüğü gibidir.
i
Kondansatörün dolma zamanı 5t kadar
b
sürerken boşalma zamanı da 5t sürmektedir. O
Kondansatörün boşalması anında
nedenle dolma zamanıyla ilgili denklemler
akımın ve gerilimin değişim eğrileri
aynen boşalma zamanı için de geçerlidir.
Kondansatörün boşalması anında gerilimin değişmesine ilişkin denklem,
v = V. e
-
t
R .C
= V.. e
-
t
t
Kondansatörün boşalması anında akımın değişmesine ilişkin denklem,
t
i=-
t
V - R .C
V .e
= - . e t şeklindedir..
R
R
Özet olarak, dolu bir kondansatörün uçları birleştirildiğinde geçen akım, daha önce
kondansatörde depo edilen enerjinin boşalmasının bir sonucudur.
Örnek: Kapasitesi 2 mF (1.10-6 F) olan bir kondansatöre seri olarak 6000 W’luk direnç
bağlanmış ve devreye DC 12 V uygulanmıştır.
a. Kondansatörün geriliminin değişiminin denklemini yazınız.
28
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
b. Kondansatörün akımının değişiminin denklemini yazınız.
c. Kondansatörün uçları direnç üzerinden kısa devre edildikten 0,018 saniye (s) sonra gerilim
ve akımın değerini hesaplayınız.
Çözüm
a. Kondansatörün geriliminin değişiminin denklemi,
v = V. e
-
t
R .C
= V.. e
-
t
t
= 12. e
-
t
6000.2.10-6
= 12. e
-
t
0 , 012
= 12. e
- 83, 33. t
b. Kondansatörün akımının değişiminin denklemi,
t
t
t
t
- 83, 33. t
-6
12
V . e 6000.2.10 = -0,002. e 0,012 = -0,002. e
i = - . e R .C = -V.. e t = 6000
R
c. Kondansatörün uçları direnç üzerinden kısa devre edildikten 0,018 s sonra gerilim ve
akımın değeri,
v = 12. e
- 83, 33. t
i = -0,002. e
= 12. e
- 83, 33. t
-83, 33.0 , 018
= -0,002. e
= 12. e -1, 4999 = 12.0,2231 = 2,6772 V
-83, 33.0 , 018
= -0,002. e -1,4999 = -0,002.0,2231 = 0,0004462 A
Kondansatörlerin çalışma voltajı
Kondansatörlerin kapasitesinin yanında çalışma voltajı (gerilimi) da çok önemlidir.
Uygulamada kullanılan kondansatörler standart voltaj değerlerindedir.
12 V’ta çalışan bir elektronik devrede 10 V’luk kondansatör kullanmak doğru değildir.
Özellikle elektrolitik tip kondansatörler aşırı gerilim altında çalıştıklarında ısınarak patlarlar.
Kondansatörlerin standart voltaj değerleri: 3-6,3-10-16-25-35-50-63-100-160- 250-350-400450-630-1000 V... şeklindedir.
AC çalışma gerilimi belli olan bir devreye bağlanacak kondansatörün çalışma voltajı:
VC = Vetkin.1,41 denklemiyle bulunur.
(Vetkin = Vşebeke = Vefektif)
Örnek: 12 V çıkışlı bir doğrultmaç (DC güç kaynağı) devresinde kullanılacak filtre
kondansatörünün çalışma gerilimi kaç volt olmalıdır?
Çözüm
VC = Vetkin.1,41 = 12.1,41 = 16,92 V
Bu sunuca göre kullanılacak kondansatörün çalışma gerilimi en az 16 V ya da 25 V olmalıdır.
Bazı kondansatörlerin maksimum çalışma voltajı DC cinsinden, bazılarınınki ise AC cinsinden
belirtilir. Örneğin, 250 V DC, 400 V AC gibi. Bu noktadan hareketle, üzerinde 250 V DC
yazan bir kondansatörü 220 V AC devrede kullanamayız. Çünkü, 220 V’luk AC’nin maksimum
gerilim değeri, Vmaks = Vet.1,41 = 220.1,41 = 310,2 V’tur.
Bu nedenle AC 220 V’luk devreye bağlanacak kondansatör en az 350 - 450 V’luk olmalıdır.
Bazı kondansatörlerin üzerinde 250 V değerinin yanında ~ (alternans) işareti bulunur. Bu
işaret kondansatörün 220 V’luk alternatif akıma dayanabileceğini belirtir.
29
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Üzerinde 100 V DC- (ya da =) yazan bir kondansatör ise en fazla 63 V’luk AC gerilime
dayanabilir.
Ek bilgi: Etkin (efektif, RMS) değer
Sinüsoidal biçimli olan alternatif akım, alternatörün devir sayısına bağlı olarak belli frekansta
bir gerilim üretir. Türkiye'de kullanılan iki kutuplu alternatörler dakikada 3000, saniyede 50
devir yaptığından ürettikleri alternatif akımın frekansı da 50 Hz'dir. Alternatif akım sıfır ekseninin
iki yanında pozitif ve negatif değerler alır. AC üretecinin verebildiği en yüksek gerilim değerine
maksimum gerilim denir. Örneğin, evlerde kullanılan 220 V’luk gerilimin maksimum değeri
310,2 V’tur. Maksimum gerilimin 0,707 rakamıyla çarpılmasıyla elde edilen değere etkin değer
denir. Etkin değer, alternatif akımın doğru akım eş değeri olarak da tanımlanabilir. Özet
olarak 100 V’luk AC'nin yaptığı etkiyi 70,7 V’luk DC yapabilmektedir.
Ölçü aletleri elektriğin etkin değerini ölçerler.
Kondansatörler AC'nin maksimum değerine kadar dolar. 220 V’luk şebekeye bağlanan bir
kondansatör en fazla 310,2 V’a şarj olur. İşte bu nedenle, AC besleme geriliminin maksimum
değeri hesaplanarak kondansatör seçimi yapılır.
Kondansatör bağlantıları
Kondansatörler devrede kullanılırken çeşitli
şekillerde bağlanır. Şimdi bunları inceleyelim.
Paralel bağlantı
Paralel bağlantıda toplam (eşdeğer) kapasite
Kondansatörlerin paralel bağlanması
artar, çalışma gerilimi aynı kalır.
Paralel bağlı C devresinde toplam (eşdeğer) kapasiteyi hesaplamada kullanılan denklem,
CT = C1 + C2 + ... + Cn
şeklindedir.
Paralel bağlı kondansatör devresinde tüm kondansatörlerde aynı değerde gerilim vardır.
VT = V1 = V2 = Vn
Örnek: C1 = 22 mF, C2 = 47 mF CT =?
Çözüm: CT = C1 + C2 = 69 mF
Birden fazla kondansatör paralel bağlandığında devreye uygulanabilecek maksimum gerilim,
paralel bağlı kondansatörlerin çalışma gerilimi en düşük olanının gerilim değerini aşmamalıdır.
Örneğin; paralel bağlı olan iki kondansatörden birinin çalışma gerilimi 16 V, diğerinin
çalışma gerilimi ise 25 V olsun. Bu devreye uygulanacak maksimum gerilim 16 V olabilir.
Seri bağlantı
Seri bağlantıda toplam kapasite azalır,
çalışma gerilimi yükselir. Şöyle ki; 10 mF ve
16 V’luk iki kondansatör seri bağlandığında
toplam kapasite 5 mF olurken, çalışma gerilimi
32 V olur.
Seri bağlantıda toplam (eşdeğer) kapasiteyi
hesaplamada kullanılan denklem,
Kondansatörlerin seri bağlanması
30
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
şeklindedir..
Yalnızca iki kondansatör seri bağlıysa bu durumda toplam kapasite,
denklemiyle bulunabilir..
Örnek: Seri bağlı devrede C1 = 10 mF, C2 = 10 mF, CT = ?
Çözüm
1
1
1
=
+
= 1 + 1 = 2
CT C1 C2
10 10 10
10
= 5 mF
2
Birden çok kondansatör seri bağlandığında devreye uygulanabilecek maksimum gerilim ise
seri bağlı kondansatörlerin çalışma gerilimlerinin toplamına eşittir.
VT = VC1 + VC2 + VC3 + ... + VCn [V]
CT=
Karışık (seri - paralel) bağlantı
Hesaplama yapılırken paralel bağlı olan
kısımlar seri hâle indirgenir. Daha sonra seri
devrenin toplam kapasitesi bulunur.
Örnek: Yandaki şekilde verilen devrede
Kondansatörlerin karışık bağlanması
C1=20 mF, C2=10 mF, C3 = 10 mF'dır. Toplam
kapasiteyi (CT) bulunuz.
Çözüm: İlk önce paralel bağlı C2 ve C3 kondansatörleri seri hâle indirgenir.
CT1 = C2 + C3 = 20 mF
Sonra C1 ve CT1 'in toplamı bulunur.
=
1
1
2
+
=
20 20 20
20
CT =
= 10 mF
2
c. Transistörlü merdiven ışık otomatiği devreleri
Çok katlı yapılarda merdiven boşluklarını istenilen süre kadar aydınlatmak için geliştirilmiş
cihazlara merdiven ışık otomatiği denilmektedir.
Merdiven ışık otomatiklerini yapı bakımından şöyle sınıflandırabiliriz.
Mekanik yapılı
Bunların içinde motor ve yay düzeneği vardır. Butona basılınca kontak kapanır, lambalar
yanar. Ayarlanan süre sonunda ise söner. Mekanik yapılı ışık otomatikleri uygulama alanından
kalkmıştır.
Elektronik yapılı
Bu tip otomatiklerin içinde çeşitli biçimlerde dizayn edilmiş elektronik devreler mevcuttur.
31
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
L
C2
10 k
470 mF
6/25 A
0
BC547
220/12 V
4W
trafo
0
R
B
L
470 mF
C1
1N4001
1N4001
60 W
B
100 k
I. Tek transistörlü merdiven ışık
otomatiği devresi
Yandaki şekilde verilen devrede butona
basıldığında yarım dalga doğrultmaç
devresinin çıkışındaki DC 12 voltluk
gerilim nötr (0) hattı üzerinden geçerek C2
kondansatörünü doldurur. Dolan C 2
transistörü sürer. Röle çeker ve lamba
yanar. C 2 boşalınca transistör kesime
gider. Lamba söner. C2'ye paralel bağlı
olan pot ile C 2 'nin boşalma zamanı
ayarlanabilir.
R
Tek transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi
lamba
faz
nötr
12 V
C1
C2
10 W
4,7 k
buton
BC547
10-22 k
zaman
ayarı
470 k
5,6 k
T2
BC547
T1
5,6 k
1N4001
İki transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi
II. İki transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi
Üstteki şekilde butona basıldığında trafo çalışmaya başlar. Sekonderde oluşan AC diyot
tarafından DC'ye çevrilir. İlk anda C2 boş olacağından T1 kesimde olur. T1 kesimde olduğu için
T2 iletime geçer. T2 iletken olunca röle çeker. Röle iki kontağını da kapatır. Birinci kontak
lambayı besler. İkinci kontak trafonun primerine gelen akımın sürekli olmasını sağlar. Bir süre
sonra C2 dolar. T1 iletken, T2 kesim olur. Röle kontaklarını açar ve lamba söner.
III. PNP transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi
Yandaki şekilde verilen
devre tesisata bağlandıktan
sonra butona basılırsa C 2
dolar. C 2 'nin gerilimi PNP
transistörü sürer, röle çeker ve
lambalar yanar. C2 boşalınca
lambalar söner. 100 kW'luk pot
ile lambaların yanma zamanı
ayarlanabilir.
12 V
220 V
Elektronik merdiven
ışık otomatiği
PNP transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi
32
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1,5 k
R 2 27 k-270 k BC547
R4
T1
100 k
C2
2,7 k
470 mF
R1
T2
BC308
IV. NPN ve PNP
transistörlü merdiven ışık
otomatiği devresi
Yandaki şekilde verilen
devrede butona basıldığında A
noktasındaki doğru akım C2'yi
şarj eder. Dolan C2, T1'i sürer.
T1'in iletime geçmesi PNP tipi
T2 transistörünün beyz ucunun
eksi (-) alarak iletime geçmesine
neden olur. T2 iletime geçtiğinde
ise röle lambayı/lambaları
çalıştırır. C2 boşaldığında
lambalar söner.
R3
2,7 k
A
1000 mF16 V
C1
klemensler
buton
lamba
V. Transformatörsüz
220 V
merdiven ışık otomatiği
NPN ve PNP transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi
devresi
Trafolar devrede çok yer
kapladığından ve maliyeti artırdığından trafosuz tip merdiven ışık otomatikleri geliştirilmiştir.
Trafosuz tip otomatiklerde gerilimin düşürülmesi için AC 220 V'luk girişe 220-470 nF/350
V'luk kondansatörler seri olarak bağlanmaktadır. Bu sayede gerilimin büyük bir bölümü kapasitif
reaktansı (XC) yüksek olan kondansatör üzerinde düşmekte, 12-48 V'luk kısmı ise zaman rölesi
devresine gitmektedir.
lamba
100-330 nF
400 V
1N4007
faz
250 W
C2
nötr
C1
T2
BC308
BC308
T1
33-100 mF
100 V
1N4007
buton
5,6 k
470 mF / 25 V
5,6 k
27 k
470 k
5,6 k
1N4001
12 V röle
Transformatörsüz merdiven ışık otomatiği devresi
Yukarıdaki şekilde verilen devrede 100-330 nF'lık kondansatör direnç görevi yaparak gerilimi
düşürür. Butona basıldığında devre nötr alarak çalışmaya başlar. C2 dolunca T1 iletime, T2
kesime gider ve lamba söner.
33
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R1
100 k
470 k
100 k 10 k
1k
BT136
10 k
2,2-10 k
BC308
BD135
BC547
6,8 k/1 W
BC547
C1
1000 mF
16 V
10 k
1k
10 k
1N4007
12 V
470 nF
47 mF/16 V
1A
sigorta
lamba
R
Mp
buton
B
Şekil 6.18: Transistör ve triyaklı merdiven ışık otomatiği devresi
VI. Transistör ve triyaklı merdiven ışık otomatiği devresi
Yukarıdaki şekilde verilen devrede B'ye basıldığında C1 kondansatörünün iki ucuna da eksi
(-) gideceğinden bu eleman deşarj olur ve P ile R1 üzerinden tekrar dolmaya başlar. C dolana
kadar T1 kesimdedir. T1'in kesimde olması nedeniyle T2 ve T3 de kesimde kalır. T3'ün kesimde
olması T4'ün iletim olmasını sağlar. T4 iletken olduğu anda triyakın G ucuna eksi (-) gider ve
bu elemanın A1-A2 uçları arasından geçen akım lambaları çalıştırır. C dolduğu anda T1, T2,
T3 iletime geçer. T3 iletken olduğunda T4 kesime gider ve lambalar söner.
1N4001
ç. Zaman gecikmeli çalışan (turn-on tipi) devreler
I. Tek transistörlü, alıcıyı gecikmeli olarak çalıştıran (turn-on tipi) zamanlayıcı
devresi
Yandaki şekilde verilen devrede besleme
5,6-47 kW
gerilimi devreye uygulandığında R ve P üzerinden
geçen akım C'yi doldurmaya başlar. C'nin gerilimi
belli bir seviyeye (0,6-0,7 V) geldiğinde transistör
L
iletime
geçerek,
rölenin
bobinin
AC ya da DC
mıknatıslanmasına yol açar. Röle bobinin
10-470 kW
mıknatıslanmasıyla palet çekilir ve kontaklar
BC547
konum değiştirerek lambayı çalıştırır. B'ye
basıldığında C boşalacağından lamba söner.
Devrenin besleme gerilimi devam edecek olursa
10-1000 mF/16 V
B'den elimizi çektikten bir süre sonra lamba tekrar
yanar.
Tek transistörlü turn-on tipi zaman rölesi
Devredeki elemanların görevleri:
R direnci: Potun değeri sıfır yapıldığında transistörün beyzini aşırı akıma karşı korur.
Pot (P): Devrede kondansatörün dolma zamanını ayarlar. Yani gecikme süresini
belirlememizi sağlar.
Kondansatör (C): Devrenin gecikmeli olarak çalışmaya başlamasını sağlar.
Transistör: Beyz ucuna gelen küçük değerli akımı ile kolektör-emiter uçları arasından
daha yüksek bir akım geçirerek röleyi çalıştırır.
Röle: Bobini enerjilendiğinde kontakları konum değiştirir ve yüksek akımlı bir alıcının
kumanda edilmesini sağlar.
34
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Diyot: Rölenin bobinin oluşturduğu yüksek değerli indüksiyon gerilimlerinin transistörü
bozmasını engeller. Yani, yüksek değerli gerilimlerin rölenin kendi bobini üzerinden dolaşmasını
sağlar.
Not: Devrede röle yerine led ya da 12 V'luk flamanlı lamba da bağlanabilir. Eğer alıcı
olarak led kullanılacaksa, lede seri olarak 470 W-1 kW'luk seri bir direnç bağlanmalıdır.
10-470 kW
1N4001
d. Zaman decikmeli duran (turn-of tipi) devreler
I. Tek transistörlü alıcıyı bir süre çalıştırıp durduran (turn-off tipi) zamanlayıcı devresi
Yandaki şekilde verilen devrede B'ye
+12 V
basılınca C dolar. Butondan elimizi
çektiğimizde C'nin üzerinde biriken
elektrik yükünün akımı R direncinden
B
geçerek transistörü tetikler. İletime geçen
L
5,6-47 kW
transistör röleyi çalıştırır.
AC ya da DC
Bir
süre
sonra
kondansatör
R
plakalarındaki elektrik yükü biteceğinden
BC547
transistör kesime gider, röle ilk konumuna
döner ve lamba söner.
10-1000 mF/16 V
Devredeki elemanların görevleri:
R direnci: Butona basıldığı anda
Tek transistörlü turn-off tipi zaman rölesi
transistörün beyzine yüksek akım gitmesini
engeller. Yani, beyz ucunu yüksek akıma karşı korur.
Pot (P): Kondansatörün boşalma zamanını ayarlar. Yani, alıcının çalışma süresini
belirlememizi sağlar.
Kondansatör (C): Devrenin bir süre çalışmasını sağlar.
100 k-470 k
II. Darlington bağlantılı, uzun zaman gecikmeli turn-on tipi zaman rölesi devresi
Transistörlerin ard arda
bağlanmasıyla daha güçlü, hassas
+12 V
ve yüksek kazançlı transistörler
1 k-10 k
yapılabilir.
L
220 V
Yandaki şekilde verilen turn-on
tipi zaman rölesi devresinde S
T1
anahtarı kapatıldığında R1 ve P
T2
üzerinden geçen akım C'yi
47 k-470 k
BC547
doldurmaya başlar. C'nin gerilimi
BC547
belli bir seviyeye geldiğinde T1
transistörü iletime geçer. T 1
iletime geçince T2 de iletime geçer
ve röle çalışır.
Darlington bağlantılı uzun zaman gecikmeli
turn-on tipi zaman rölesi devresi
B'ye basılırsa C boşalacağından
devre başa döner. Yani alıcı bir süre
çalışmaz. Belli bir zaman geçtikten sonra tekrar çalışmaya başlar.
35
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
III. İki transistörlü kaskad
bağlantılı turn-off tipi zaman
rölesi
Yandaki şekilde verilen devrede B'ye
basılınca C dolar ve T1'i tetikler. T1'in
iletime geçmesiyle R3 direnci üzerinde
bir gerilim oluşur. R3'te oluşan gerilim
T2 transistörünü sürerek ledi çalıştırır.
C boşalınca T1 ve T2 kesime gider, led
söner.
1 kW
10-22 kW
10-470 kW
R2
R4
BC547
10 kW
T1
T2
BC547
10-22 kW
10-1000 mF/16 V
R1
R3
-
İki transistörlü kaskad bağlantılı
turn-off tipi zaman rölesi
B
P
R1
R2
1 MW
1N4001
10-1000 mF/16 V
+12 V
10-470 kW
IV. Darlington bağlantılı uzun
zaman gecikmeli turn-off tipi
zaman rölesi devresi
Yandaki şekilde verilen devrede
B'ye basıldığında kondansatör (C)
boşalır ve yeniden dolmaya başlar. Bu
sırada P ve R1 üzerinde oluşan polarma
gerilimi T1 transistörünü sürer. İletime
geçen T1 ise T2'yi sürer ve röle çalışır.
Kondansatör tam olarak dolunca akım
çekmez. Kondansatörün akım
çekmemesi nedeniyle P ve R1 üzerinde
gerilim düşümü olmaz ve transistörler
kesime gider.
+12 V
B
L
T1
BC547
BC547
T2
10-22 kW
Darlington bağlantılı uzun zaman gecikmeli
turn-off tipi zaman rölesi devresi
10-470 kW
V. Darlington bağlantılı uzun
zaman gecikmeli turn-off tipi
zaman rölesi devresi
Yandaki şekilde verilen devrede B'ye
basıldığında kondansatör (C) dolar.
L
1N4001
220 V
Butondan elimizi çektiğimizde C'nin
üzerinde biriken elektrik yükünün akımı
T1
R direncinden geçerek T 1 ve T 2
transistörünü tetikler. İletime geçen T2
100 k-500 k
T2
BC547
transistörü röleyi çalıştırır. Bir süre
BC547
sonra kondansatör plakalarındaki
100-470 mF
elektrik yükü biteceğinden transistörler
kesime gider, röle ilk konumuna döner
ve lamba söner.
Darlington bağlantılı uzun zaman gecikmeli
Devrede T1 transistörünün beyzine
turn-off tipi zaman rölesi devresi
bağlanan direncin değeri çok büyük
olduğundan beyz ucu çok küçük bir akım çeker. Bu sayede kondansatör çok uzun sürede boşalır.
VI. Schmitt trigger (tetiklemeli) bağlantılı turn-off tipi zaman rölesi devresi
Transistörlerin schmitt tetiklemeli bağlanması kısaca şöyle açıklanabilir: Rölelere uygulanan
gerilim hemen sıfır ya da maksimum değere ulaşmazsa, rölenin bobininin oluşturduğu
mıknatıslık yetersiz olacağından, kontaklar titreşir. İşte bu durum röleli devrelerde hiç istenmez.
36
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1N4001
1,8 kW
390 W
33 W
10-470 mF
33-47 W
10-470 kW
270 W
10-33kW
Çünkü titreşim şerareye
+12 V
(kıvılcım) sebep olarak rölenin
R1
R2
kontaklarının
çabuk
bozulmasına neden olur. Röle
A
kontaklarındaki titreşimi en az
R4
R3
P
değere
indirmek
için
L
transistörler schmitt (şimit)
tetiklemeli olarak bağlanır.
BC547
BC547
T1
Schmitt tetiklemeli turn-off
T2
zaman rölesi devresi şöyle
B
C
çalışır: Yandaki şekilde verilen B
R5
R6
devreye enerji uygulandığında
C henüz boş olduğundan T1
Schmitt tetiklemeli turn-off tipi zaman rölesi devresi
kesimdedir. Dolayısıyla T1'in
kolektör ucundaki (A noktası)
gerilimin değeri şaseye göre maksimum seviyededir. Bundan dolayı T2 hemen iletime geçerek
röleyi sürer ve alıcı çalışır. R1 ve pot üzerinden şarj olmaya başlayan C, bir süre sonra dolarak
T1’i iletime sokar. İletime giren T1’in kolektöründeki (A noktası) gerilim azalırken emiterine
bağlı olan R3 direncinde (B noktası) düşen gerilim yükselir. Bu da T2 transistörünün (iki
elektriksel etki sebebiyle) hızlıca kesime gitmesine neden olur.
Şöyle ki;
I. T1'in kolektöründeki gerilim düşerek T2'yi kesime götürür.
II. T1 ve T2’nin emiterlerinin bağlı olduğu R5 direncinde oluşan gerilim, T2'nin beyz akımını
azaltıcı etki yapar. (Negatif geri besleme)
Devrede bulunan B butonuna basılacak olursa C boşalacağından, T1 hemen kesime gider.
Bu da T1'in kolektör (A noktası) geriliminin yükselmesine neden olarak T2'yi iletime sokar.
Sonuç olarak schmitt tetikleme yöntemi, rölenin çok hızlı olarak iletim ya da kesime gitmesini
sağlar.
e. Transistörlü flip-flop (multivibratör) devreleri
Bilgileri çıkışa aktarırken çıkışlardan birisini lojik 1, ötekini lojik 0 yapan devrelere
multivibratör (MV) denir.
Multivibratörler bilgi saklamada, sayıcılarda, kare (ya da dikdörtgen) dalga üreteçlerinde
vb. yaygın olarak kullanılır.
Multivibratör devreleri ilk önceleri
tamamen transistörlerle yapılıyordu.
Ancak günümüzde bu devreler
entegrelerle yapılmaktadır.
k
I. Transistörlü kararsız
(astable) flip-flop
(multivibratör) devresi
Yandaki devrede ilk anda T2'nin
iletken olduğunu varsayalım. Bu
durumda, L 2 çalışırken, C 2 , T 2
transistörü üzerinden eksi (-) alıp ters
olarak, C1 ise, T2’nin beyzi üzerinden
22 k
22 k
Q
k
Q
BC547
BC547
NPN
NPN
Kararsız multivibratör (flip-flop) devresi
37
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
VCE1
VCE2
VBE1
VBE2
T1
T2
5,6-22 k
+5-12 V
Kararsız multivibratör devresinin
çeşitli noktalarındaki dalga şekilleri
4,7-22 k
BC547
BC547
1k
Tek kararlı multivibratör
flamanlı
lamba
flamanlı
lamba
+5...12 V
II. Monostable (tek kararlı) multivibratör
Bu tip devreler alıcıyı belli bir süre
çalıştırabilmektedir. Yani tek kararlı
devrelerde çıkışa bağlı alıcının çalışma süresi
geçici bir durum arz etmektedir.
Başka bir deyişle bu devreler, uygulanan
tetikleme palsinden sonra belirli bir süre
devam eden tek pals üretirler.
Yandaki şekilde verilen devreye DC
uygulanınca ilk anda T2 transistörü iletken
olur. L yanar. R6 direnci üzerinde oluşan
gerilimin geri besleme etkisiyle T1 iletime
geçemez. T2 iletimdeyken C kondansatörü
T2'nin B-E eklemi üzerinden geçen akımla şarj
olur. Bir süre sonra butona basılırsa T1 iletime
geçer. C'de biriken elektrik yükünün akımı
T2'nin B-E eklemini ters yönde polarize eder
ve T 2 kesime gider. C bir süre sonra
boşalacağından T2 tekrar iletime geçer.
2,2 k
doğru olarak şarj olmaya başlar. Bir süre sonra dolan
C2, T1’i iletime sokar. T1 iletime geçince doğru şarj olan
C1'in akımı T2’yi hızlıca kesime sokar.
T1’in iletime geçmesi L1’i çalıştırır. L1 çalışırken
biraz önce boşalan C1 bu kez ters, C2 ise doğru polariteli
olarak dolmaya başlar. C1 dolunca T2 ’yi sürer. C2
üzerinde birikmiş olan elektrik yükü ise T1 'i kesime
sokar. Devre bu şekilde çalışmasını sürdürür.
Ledlerin yanma süresi R2, R3 ya da C1, C2’nin
değerleri değiştirilerek ayarlanabilir.
Özetlersek, kararsız multivibratörlerde T1 ve T2
transistörleri direnç ve kondansatör ikilisiyle sürekli
olarak iletim kesime sokulduğundan devre çıkışları
sürekli konum değiştirir. Bu tip devreler çalışabilmek
için, herhangi bir tetikleme palsine gerek duymazlar.
Devrenin Q ve çıkışlarına osilaskop bağlanacak olursa
kare dalga şeklinde sinyaller görülür.
1,5 k
4,7 k
III. Bistable (iki kararlı) multivibratör
Bistable
tip
multivibratörlerde
transistörlerden biri kesimdeyken diğeri
doyumda beklemektedir. Dışarıdan giriş (S ve
S
R) uçlarına tetikleme sinyali uygulandığında
R
1k
1k
ise devredeki transistörler konum
değiştirmektedir.
İki kararlı multivibratör devresi
Yandaki şekilde verilen devrede S'ye
basılınca T1 kesime gider. Q noktasında oluşan yüksek değerli polarma gerilimi T2'yi tetiklemeye
noktasının gerilimi azaldığından T1 kesinlikle iletime
başlar ve L2 yanar. T2 iletimdeyken
38
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
geçemez. R'ye basılırsa T2 kesime gider. noktasında oluşan yüksek değerli polarma gerilimi
T1'i tetikler ve L1 yanar.
Bu devrede iki transistörün de aynı anda iletime geçmesi mümkün değildir. Yani devrenin Q
ve noktalarında iki durum vardır. Bunlar, 1 ve 0 bilgilerini saklayan noktalar olarak tanımlanır..
Not: Devrede L1 ve L2 lambalarının yerine 1 kW'luk dirençler bağlanabilir.
f. Ayarlanabilir flaşör
(periyodik çalıştırma)
devreleri
Endüstriyel üretim
süreçlerinde bazı
makinelerin periyodik
olarak çalışması istenir.
İşte bu gibi durumlar için
mekanik ya da elektronik
yapılı sistemler
geliştirilmiştir.
I. Alıcıyı aralıklı
(periyodik)
olarak
çalıştıran devre
Alıcıyı aralıklı (periyodik) olarak çalıştıran devre
Yandaki şekilde verilen
devre astable multivibratör (flip flop) temellidir. Devrenin çalışmasını basit olarak açıklayacak
olursak: İlk anda T1'in iletimde olduğunu varsalım. Bu durumda C1 şarj olmaya başlar. C1
dolunca T2'yi sürer. T2 iletimdeyken bu kez de C2 dolmaya başlar. C2 dolduğunda T1 iletime
geçer.
Görüldüğü gibi devre sürekli olarak konum değiştirmektedir. Örnek olarak verilen devrede
T2 transistörünün kolektörüne röle bağlı olduğuna göre alıcı aralıklı olarak çalışıp durmaktadır.
Alıcının çalışma zamanını değiştirmek istersek C1, C2, R2, R3'ten herhangi birisinin değerini
değiştirmemiz gerekir.
g. Entegreli zamanlayıcılar
I. 555 entegreli turn-off tipi zaman rölesi
devresi
Yandaki şekilde verilen devre alıcının 1 s-15 dakika
süreli olarak çalışmasını sağlar. Butona basıldığında
röle çalışır. Bir süre sonra C kondansatörü deşarj
olduğundan röle eski konumuna döner. Devrenin
çalışma zamanı, T = 1,1.R.C [s] denklemiyle bulunur.
Denklemde, R: Direnç (ohm), C: Kondansatör
(farad) cinsindendir.
C
555 entegreli turn-off tipi
zaman rölesi devresi
39
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
ğ. Op-amp ile yapılan zamanlayıcılar
Op-amplarda 2 giriş ucu bulunmaktadır. (+) giriş
ile (-) giriş, uygulanan sinyalleri kıyaslar ve buna
göre çıkış verir. Eğer, (+) girişin gerilimi (-) girişin
geriliminden biraz büyük olursa op-amp çıkış
vererek röleyi sürer.
+12 V
220 kW
1N4001
L
470 kW
II. 555 entegreli periyodik olarak çalışan
röle devresi
Yanda verilen şekilde kullanılan kondansatör ve
dirençlerin değerine göre entegrenin çıkışının
konum değiştirme zamanı ayarlanabilir.
220 V
555
10 mF
-
555 entegreli periyodik
olarak çalışan röle devresi
100 mF
I. 741 op+
ampıyla yapılan
+12 V
turn-off tipi
B
1N4001
zaman rölesi
100 k
devresi
Yandaki şekilde
BC547
10-470
k k
100-500
verilen devrede
+3
butona basıldığı
-2
anda kondansatör
10 k
100C
mF
besleme gerilimi
1,5 k
100 k
kadar bir değere şarj
olur. Bunun
sonucunda 3
Op-amplı turn-off tipi zaman rölesi devresi
numaralı (+) girişin
gerilimi 2 numaralı
(-) girişin geriliminden yüksek olacağından op-amp çıkış verir ve röle çeker.
C'nin üzerindeki gerilim pot üzerinden yavaş yavaş boşalmaya başlar. Bu değer 2
numaralı girişin geriliminden aşağı değere düştüğü anda op-amp kesime gider.
Not: Op-ampın 2 numaralı eksi (-) girişinin gerilimi iki adet gerilim bölücü direnç ile besleme
geriliminin yarısına düşürülmüştür.
h. Dijital entegreli zamanlayıcı devreleri
Lojik (mantık) kapı entegreleri kullanılarak da çeşitli zamanlayıcılar yapılabilmektedir. Bu
devrelerin tam olarak anlaşılabilmesi için dijital elektronik konularını bilmek gerekir.
I. VEDEĞİL (NAND) kapılarıyla yapılan flip-flop devresi
VEDEĞİL kapısının iki girişine de lojik 1 yani 5 V geldiğinde çıkış uçlarının gerilimi 0 V
olur. İki girişe de lojik 0 uygulandığında ise çıkış 5 V olur.
Devrenin çalışma ilkesi:
N1 kapısının çıkışının 0 V olduğunu kabul edelim. Bu durumda led1 yanar. N1 kapısının
çıkışının 0 V olabilmesi için R2 direnci üzerinde lojik 1 sinyalinin bulunması gerekir. Bu da
ancak C1 kondansatörü şarj olurken mümkün olur.
40
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
C1 kondansatörü tam olarak
dolduğu anda R 2 üzerinden
R 1 270 W
C1
led1
akım geçmeyeceğinden, bu
led2
elemanda 0 V görülür. R2'nin
100 mF
geriliminin 0 V olması N 1
100 mF
kapısının çıkışını lojik 1 V
5V
N2
yapar ve led1 söner.
C2
N1
N1'in çıkışının 1 olması C2
R3
R2
kondansatörünün şarj olmaya
Devrede 7400 VEDEĞİL lojik
3,3
k
3,3
k
başlamasına yol açar. Bu ise R3
kapı entegresi kullanılmıştır.
üzerinde bir gerilim oluşturur.
R3 üzerinde oluşan gerilim ise
VEDEĞİL kapılı flip flop devresi
N2'nin çıkışını lojik 0 V yapar.
N2'nin çıkışının 0 V olmasıyla led2 çalışır. Devre bu şekilde çalışmasını sürdürür.
Devrede led yerine düşük akımlı 5 V'luk mini röleler kullanılırsa periyodik çalışan bir sistem
oluşturulabilir. (Bu durumda, ledlere seri bağlı 270 W'luk direnç iptal edilmelidir.)
R1 100 kW
I. NPN transistör ve tristörlü
gecikmeyle çalışan (turn-on tipi)
zaman rölesi devresi
Yandaki şekilde verilen devrede S
anahtarı kapatılınca C dolmaya başlar. C’nin
gerilimi 0,6-0,7 V düzeyine ulaşınca
transistör iletime geçer. R3 üzerinde oluşan
gerilim tristörü tetikler, lamba yanar. Pot ile
L’nin çalışmaya başlama zamanı
ayarlanabilir.
470 k
P
+12 V
ı. Tristörlü zamanlayıcı devreleri
S
47 W
R2
C 100 mF
47 W
R3
Transistör ve tristörlü turn-on
tipi zaman rölesi devresi
41
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
AC ya da DC
BC547
MCR100
TIC106
L
3. JFET (FET)’lerin yapısı ve karakteristiği
Transistör (BJT, bipolar junction transistor) hakkında temel bilgi
Transistör B (beyz) ucuna uygulanan akıma göre C (kolektör)-E (emiter) uçları arasından
geçen akımı kontrol eder. Başka bir deyişle
transistör çalışabilmek için belli bir IB akımına
gerek duyar. İşte bu nedenle transistörlere akım
kontrollü aktif devre elemanı denir.
Yandaki şekilde NPN ve PNP tipi transistör
PNP
NPN
sembolleri verilmiştir.
Şekil 1: NPN ve PNP transistör sembolleri
JFET (FET)’ler
G (gate, geyt, kapı) ucuna uygulanan ters polariteli gerilimin değerine göre D (drain, dreyn,
oluk)-S (source, sors, kaynak) uçları arasından geçen akımı kontrol edebilen elemanlara ise
JFET (junction field effect transistor, birleşim yüzeyli alan etkili transistör) denir.
JFET’lerin özellikleri
TV, video, kamera, bilgisayar, kesintisiz güç kaynağı, anten yükselteci, verici, alıcı vb. gibi
hassas yapılı elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılan JFET’lerin bazı özellikleri şunlardır:
Giriş empedansları 100 MW dolayında olup çok yüksektir. Transistörün (BJT) giriş
empedansı ise çok düşük olup 2 kW dolayındadır.
Radyasyon (ışınım) etkisi yoktur..
Anahtar olarak kullanıldıklarında kontrol edilmeleri kolaydır. Yani D-S uçları arasından
geçen akım küçük bir VGG polarma (ön gerilimleme) voltajıyla denetlenebilir.
Transistörlerden daha az gürültülü (parazitsiz) çalışırlar..
Sıcaklık değişmelerinden daha az etkilenirler..
Gövde boyutları transistörlerden daha küçüktür..
Giriş empedanslarının yüksek, elektrotlar (ayaklar) arası kapasitenin (sığanın) düşük olması
nedeniyle yüksek frekanslı elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılırlar.
Bant genişlikleri (çalışabildikleri frekans aralığı) dardır..
Alan etkili transistör çeşitleri
Alan etkili transistörler iki gruba ayrılır:
I. JFET (junction field effect transistor, birleşim yüzeyli alan etkili transistör),
II. MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor, metal oksit yarı iletken
alan etkili transistör)
JFET’lerin yapısı
P ve N tipi iki yarı iletkenin birleşmesinden
oluşan JFET’lerin D, S, G adlı üç ayağı vardır.
N kanal
P kanal
Şekil 2’de N ve P kanallı JFET sembolleri,
Şekil 2: JFET sembolleri
şekil 3’te ise N kanallı JFET’in yarı iletken iç
yapısı verilmiştir.
JFET’te D-S arasındaki kanal maddesi büyük, kapı (G) maddesi ise küçüktür.
N kanallı JFET ile P kanallı JFET arasında bir fark yoktur. Sadece ID akımının yönü terstir.
42
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Bu bölümde, anlaşılması daha kolay olduğu
için N kanallı JFET’lerin çalışması
açıklanacaktır.
B F2
G
45
SD
JFET’lerin çalışma ilkesi
Şekil 4’te görüldüğü gibi N kanallı JFET’in
G ucu ters, D-S uçları ise doğru polarılmıştır.
JFET’in D ucuna bağlanmış olan RD, yük
direnci olarak görev yapmaktadır.
G-S uçları arasına bağlanmış olan VGG
Şekil 3: N kanallı JFET'in yarı iletken iç yapısı
kaynağı JFET’in G-S uçları arasındaki yarı
iletkenleri ters polarır. Bilindiği gibi P-N
RD
ID
eklemine ters polarma uygulandığında birleşim
(junction, jonksiyon) bölgesinde, elektron ve
oyuk bakımından fakirleşmiş bir bölge (alan)
oluşur. Fakirleşmiş alanın genişliği şekil 5’te
VDD
görüldüğü gibi G ucuna uygulanan ters polarma
G
geriliminin değeri artırıldıkça artar.
JFET’in G-S uçlarına ters polarma
uygulandığı için G ucundan hiç akım geçişi VGG
olmaz. İşte bu nedenle JFET’ler gerilim
kontrollü eleman olarak tanımlanırlar.
S
Transistörlerin B ucu akım çektiği için bu
elemanlar akım kontrollüdür.
Şekil 4’te verilen devrede ilk anda VGG
Şekil 4: N kanal JFET'in polarılması
geriliminin 0 (sıfır) volt olduğunu varsayalım:
D
Bu durumda VDD kaynağı, RD direnci ve D-S
uçları arasından belli bir akım geçirir.
RD
VGG kaynağının gerilimi 0 (sıfır) voltken
G
geçen akım JFET’in D-S uçlarının ve RD’nin
+
P
P
VDD
direnç değeri tarafından sınırlanır.
N
Şekil 6’da verilen deney bağlantı şemasında
VGG
G ucu şaseye bağlıyken (VGG = 0 V) VDD
+
S
kaynağının gerilimi 0 volttan itibaren artırılacak
olursa ID akımı da şekil 7’de görüldüğü gibi
artmaya başlar. Akımın doğrusal (lineer) olarak Şekil 5: JFET’in G-S uçları arasına ters olarak bağartış gösterdiği A-B noktaları arasındaki bu lanan VGG kaynağının gerilim değeri arttıkça fakirleşmiş
bölge genişler. (JFET’in akım geçiren kanalı daralır.)
kısma “omik bölge” denir.
JFET’e uygulanan VDD gerilimi doğrusal bir
şekilde artırılmaya devam edilirse ID akımının şekil 7’de görüldüğü gibi doğrusal olarak artmadığı
görülür.
Şekil 6’da VDD gerilimi 0 V’tan 4 V’a doğru artırıldığında ID akımın şekil 7’de görüldüğü
gibi doğrusala yakın düzgünlükte arttığı görülür. VDD gerilimi 4 volttan itibaren artırılsa bile ID
akımındaki artış durur. ID akımının artışının durduğu noktaya doyum (saturasyon, kıstırma,
pinch-off) noktası denir. Doyum noktası kritik gerilim değeri olarak da adlandırılır ve VP ile
gösterilir.
JFET’in G ucuna uygulanan ters polarma gerilimi VGG=0 voltken D-S uçları arasından geçen
ID akımı, VDD gerilimi artırılsa bile belli değerde sabitleşir. Akımın sabit olduğu bu değere IDSS
43
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
ID
D
G
S
V
mA
+
+
+
V
+
-
VDD
VDS
-
VGS
-
Şekil 6: JFET’in G ucuna uygulanan gerilim 0 V’ken
ID akımının ve VDS geriliminin değişiminin incelenebilmesi için kurulan deney bağlantı şeması
ID (mA)
IDSS
1
C
B
JFET’in kırılma
(bozulma)
noktası
omik bölge
0,5
JFET’in saturasyon (doyum,
kıstırma, pinch-off) bölgesi
0
A
JFET’lerin elektriksel karakteristikleri
-
BF245
0-15 V
(D-S uçları arasından geçen doyum akımı)
denir.
JFET’in D-S uçları arasından geçen akım,
VDS uçları arasındaki gerilim artırılmaya devam
etmesine karşın pek fazla artmaz. Şekil 7’de
verilen karakteristik eğride doyum (pinch-off)
bölgesi olarak adlandırılan bölgede JFET’ten
geçen IDSS akımı hemen hemen aynı değerde
kalır.
Şekil 6’da verilen deney bağlantı şemasında
VDD kaynağının gerilim değeri artırılarak D-S
uçları arasındaki VDS gerilimi yükseltilecek
olursa ID akımı yüksek bir değere çıkar. ID
akımının aşırı artması ise JFET’in bozulmasına
yol açar. Şekil 7’deki karakteristik eğrisinde
kırılma (breakdown, bozulma) noktası (C)
olarak gösterilen bu değeri JFET’e
uygulamamak gerekir.
VP 4 V
8V
12 V
15 V V
DS (V)
Şekil 7: JFET’in G-S uçları arasına uygulanan gerilim 0 V’ken D-S uçları arasına bağlanan VDD kaynağının gerilim değeri 0’dan itibaren artırıldığında I D
akımının karakteristik eğrisi
0 - -2 V
0-15 V
I. JFET’in çıkış (VDS-ID) karakteristiği
JFET’in G ucu şekil 6’da görüldüğü gibi
şaseye bağlıyken VDS kaynağının gerilim değeri
ID
belli bir noktaya ulaştığında D-S uçları
- mA +
BF245
D +
arasından belli büyüklükte bir akım geçer. Buna
G
+
IDSS akımı denir.
V
VDD
G ucuna uygulanan VGS ters polarma gerilimi
S - V
VGG
DS
şekil 8’de görüldüğü gibi artırıldığında (örneğin
V
V
GS
-1 V yapıldığında) I D akımı şekil 9’da
+
+
görüldüğü gibi azalır.
VGG kaynağıyla G ucuna uygulanan ters Şekil 8: JFET’in G ucuna uygulanan gerilim 0 volttan
polarma gerilimi biraz daha artırıldığında yüksekken ID akımının ve VDS geriliminin değişiminin
incelenebilmesi için kurulan deney bağlantı şeması
(örneğin -1,5 V yapıldığında) ID akımı şekil
9’da görüldüğü gibi daha da azalır. VGS=-2 V yapıldığında ise ID akımı 0 A düzeyine iner.
Sonuç olarak VGG kaynağıyla G ucuna uygulanan ters gerilim -0,5, -1, -1,5, ..., -2 V şeklinde
artırılmaya devam edilirse ID akımı 0 A düzeyine doğru iner. ID akımının azalmasının nedeni
kanal bölgesinin iletkenliği sağlayan elektronlar ve oyuklar bakımından fakirleşmiş bir hâle
gelmesidir. Kanal bölgesinin fakirleşmiş hâle gelmesini sağlayan etken ise bilindiği gibi G-S
uçları arasının ters polarmalanmış olmasıdır.
b. JFET’in transfer (VGS-ID) karakteristiği
JFET’in transfer karakteristiği, sabit bir VDS gerilimi altında VGS geriliminin değişimine
göre ID akımının değişimini gösterir.
Başka bir deyişle VDS gerilimi sabitken G ucuna uygulanan ters polarma (VGG) gerilimi
artırıldıkça ID akımı şekil 10’da görüldüğü gibi IDSS değerinden 0 mA değerine doğru iner.
44
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
ID (mA)
denklemiyle
ID akımının değeri,
bulunur.
0,5
Şekil 10’da verilen karakteristik eğrisinden
şu sonuçlara (yargılara) varmak mümkündür:
I. VGS gerilimi 0 V’ken JFET’ten maksimum
düzeyde bir akım geçişi olmaktadır. Bu akım
IDSS (saturasyon, doyum) akımı olarak nitelenir.
II. JFET’in G ucuna uygulanan ters polariteli
VGS gerilimi V GG ile 0 V’tan itibaren
artırıldığında D-S uçları arasından geçen ID
akımı IDSS değerinden daha küçük bir değere
inmektedir.
III. JFET’in G-S uçları arasına uygulanan
ters polarma gerilimi belli bir düzeye (VP
değerine) ulaştığında D-S uçları arasından
geçen ID akımı 0 (sıfır) seviyesine inmektedir.
JFET’in Transfer karakteristiğiyle ilgili
örnekler
Örnek: Bir JFET’in VP gerilimi -3 V, IDSS
akımı 10 mA’dir. Buna göre,
a. VGS gerilimi 0 voltken ID akımını,
b. VGS gerilimi -1 voltken ID akımını,
c. VGS gerilimi -3 voltken ID akımını bulunuz.
Çözüm
a.
=
b.
=
c.
=
VGS = 0 V
1
kıstırma (sabit akım, pinch-off) bölgesi
omik bölge
Şekil 10’da verilen transfer karakteristiği
eğrisinde herhangi bir -VGS gerilimi değerinde
VGS = -1 V
VGS = -1,5 V
0
VGS = -2 V
12 V
8V
VP 4 V
=
b.
=
VDS (V)
Şekil 9: JFET’in G-S uçları arasına uygulanan gerilim -1 voltken D-S uçları arasına bağlanan VDD kaynağının gerilim değeri 0 V’tan itibaren artırıldığında
ID akımının değeri IDSS değerinin altına iner.
IDSS
ID (mA)
1
0,8
0,6
0,4
0,2
-V GS (V)
VP
-2
-1,5
-1
-0,5
0
Şekil 10: N kanal JFET’in transfer karakteristiği
Örnek: Bir JFET’in VP gerilimi -4 V, IDSS akımı 20 mA’dir. Buna göre,
a. VGS gerilimi 0 voltken ID akımını,
b. VGS gerilimi -2 voltken ID akımını,
c. VGS gerilimi -4 voltken ID akımını bulunuz.
Çözüm
a.
15 V
5 mA
45
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
c.
=
JFET’lerin elektriksel parametreleri (büyüklükleri)
JFET’e uygulanan gerilimlerin değiştirilmesiyle bu elemanın gösterdiği tepkiye parametre
(büyüklük) denir. Elektronik devre elemanı üreten firmalar kataloglarda her JFET için parametre
değerlerini bildirirler. Örnek olarak BF245 adlı JFET’in bazı özellikleri aşağıda verilmiştir.
VDSmaks = ± 30 V
VGSmaks = - 30 V
gm = 5,5.10-3 (mho, Siemens, S)
IDSS = 10 mA
B F2
45
GS
D
JFET’lerin özellikleri açıklanırken kullanılan bazı teknik parametrelerin (büyüklüklerin)
anlamları şöyledir:
I. D-S doyma akımı (IDSS)
G-S eklemi (jonksiyonu) kısa devre edildiğinde (yani G ucuna 0 V uygulandığında) D-S
uçları arasından geçen maksimum akımdır.
II. G-S kapama gerilimi (kritik gerilim, VP)
D-S kanalının tamamen kapandığı (hiç akım geçirmediği) gerilim değeridir. Bu değer VGS-off
(VGS-kesim) ile de gösterilir.
III. G-S kırılma gerilimi (BVGSS)
Bu parametre belirli bir akımda D-S kısa devreyken ölçülür. Uygulamada bu değerin üzerine
çıkılması hâlinde JFET bozulur.
IV. D-S kırılma gerilimi (VDSmaks)
JFET’in D-S uçları arasına uygulanabilecek maksimum gerilim değerini bildirir. Bu değerin
üzerinde bir gerilim JFET’i bozar.
V. Geçiş iletkenliği (gm)
JFET’ler sabit akım elemanı olduğundan D ucundaki gerilimin değişimi ID akımında pek bir
değişikliğe yol açmaz. ID akımı genellikle G
m
V =15 V
ucuna uygulanan gerilimle kontrol edilir. Bu
nedenle
JFET’lerin
en
önemli
6.0
parametrelerinden biri ID akımındaki değişime g 5.0
göre G voltajının değişimidir. Bu parametre mV
4.0
geçirgenlik
(transkondüktans,
3.0
transconductance) olarak tanımlanır.
Yandaki şekilde BF245 adlı JFET’in geçiş
2.0
iletkenliği karakteristik eğrisi verilmiştir.
1.0
Geçirgenlik, VDS gerilimi sabitken ID akım
0
0,1
1
10
100 mA
değişiminin G-S arası gerilim değişimine
I
oranıdır.
DS
m
D
46
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
gm =
DI D
DVGS
(VDS = sabit)
Geçirgenlik, direncin tersi olduğu için birimi (mho, mo) ya da Siemens (S) ile ifade edilir..
gm=
2.I DSS
VP
æ VGS
çç1 è VP
ö
÷÷
ø
ve gm=
2.I DSS
VP
ID
I DSS
denklemleri kullanılarak JFET’in geçirgenlik değeri
hesaplanabilir.
Örnek: Bir JFET’in VGS gerilimi 0 V’tan -0,6 V’a kadar değiştiğinde ID akımı 1 mA’den 0,2 mA’e
doğru bir azalma (değişim) göstermektedir. JFET’in geçirgenliğini (transkondüktansını) bulunuz.
Çözüm
DI D
gm= DV =
GS
(1.10 -3 - 0,2.10 -3 ) 0,8.10 -3
=
= 1,33.10 - 3 ohm
=
(0,6 - 0)
0,6
1,33 m (milimho)
Örnek: Bir JFET’in IDSS akımı 10 mA, VP gerilimi -6 V, VGS gerilimi -1 V olduğuna göre
JFET’in iletkenliğini (transkondüktansını) bulunuz.
Çözüm
gm =
2.I DSS
VP
æ VGS
çç1 è VP
ö
÷÷
ø
= 2.10.10
-6
-3
-1 ö
æ
-3
ç1 ÷ = 3,33.10 .0,834
è -6ø
= 2,78.10-3
= 2,78 m
VI. D-S iletim direnci (rds)
Bu büyüklük, belirli bir G-S gerilimi ve ID akımında ölçülen gerilim D-S iletim direnci,
JFET’in anahtar olarak kullanılmasında önem taşır. Bu değer on ile bir kaç yüz arasında değişir.
47
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
4. MOSFET’lerin yapısı ve karakteristiği
JFET’lere göre daha üstün özelliklere sahip
olan MOSFET (metal oxide semiconductor
field effect transistor, metal oksit tabakalı alan
etkili transistör)’lerde G ucu gövdeden
tamamen yalıtılmıştır.
O
nedenle
MOSFET’lerin giriş empedansı (Zgrş, Zin) çok
N kanallı
P kanallı
yüksek olup 1014 W dolayındadır.
MOSFET
MOSFET
Bant genişliği ve çalışma frekansı JFET’lere
Şekil 11: Azaltan kanallı MOSFET sembolleri
oranla daha yüksek olan MOSFET’ler entegre
yapımında ve hassas elektronik devrelerin
üretiminde kullanılmaktadır.
Hassas yapılı olan MOSFET’lerin G
ucundaki ince silisyum (silikon) oksit tabakası
N kanallı
insan bedenindeki statik elektrik yüküyle bile
P kanallı
MOSFET
MOSFET
delinebilir. O nedenle bu elemanlara el ile
dokunmadan bedendeki durgun (statik)
Şekil 12: Çoğaltan kanallı MOSFET sembolleri
elektrik yükünün boşaltılması gerekir. Ayrıca
MOSFET’lerin lehimlenmesinde düşük güçlü (fazla ısınmayan) ve topraklı havyalar
kullanılmalıdır. Şekil 11’de azaltan kanallı, şekil 12’de ise çoğaltan kanallı MOSFET sembolleri
verilmiştir.
MOSFET çeşitleri
Uygulamada kullanılan MOSFET çeşitleri şunlardır:
a. Azaltan kanallı (depletion tipi, D-MOSFET) MOSFET,
b. Çoğaltan kanallı (enhancement tipi, endüksiyon tipi, E-MOSFET) MOSFET
MOSFET’lerin yapısı
I. Azaltan kanallı MOSFET’ler
Şekil 13’te yapısı verilen azaltan kanallı
MOSFET’te G ucu N tipi kanal maddesinden
silisyum oksit ve silisyum nitrat tabakalarıyla
ayrılmıştır.
Azaltan kanallı MOSFET’in G ucuna
uygulanan gerilim 0 voltken, D-S uçlarına bir
gerilim uygulandığında N tipi kanaldan belli
değerde bir akım (IDSS) geçişi olur.
G ucuna uygulanan ters polarma geriliminin
değeri artırıldıkça D-S kanalından geçen akım
(ID) azalır.
metal
silisyum
nitrat
silisyum
oksit
P
SS
substrate (SS, bulk, alt katman)
Şekil 13: Azaltan kanallı MOSFET'in yapısı
II. Çoğaltan kanallı MOSFET’ler
Şekil 14’te yapısı verilen çoğaltan kanallı MOSFET’te D-S uçları arasında kanal maddesi
yoktur. G ucuna herhangi bir gerilim uygulanmadığında D-S uçları arasından bir akım geçişi
olmaz. G ucunun bağlı olduğu metal parça ile P tipi gövde (substrate) bir kondansatör özelliği
gösterir. Bilindiği gibi iki iletken ve bir yalıtkan “kondansatörü” oluşturur. Çoğaltan kanallı
MOSFET’in G ucuna (+) polariteli gerilim uygulandığında kapasite özelliğinden dolayı P tipi
48
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
gövdeye bağlı iki N maddesinin arasında şekil
15’te görüldüğü gibi (-) yükler toplanır. D-S
uçları arasındaki bölgede toplanan (-) yükler P
tipi maddenin içinde az sayıda bulunan azınlık
taşıyıcılardır.
D-S uçları arasında biriken (-) yükler doğal
bir kanal oluşumunu sağlar. Bu sayede D-S
uçları arasından akım geçişi başlar.
G ucuna uygulanan (+) polariteli gerilimin
değeri artırıldıkça D-S uçları arasında biriken
(-) yükler çoğalır ve ID akımı da artar.
Çoğaltan kanallı MOSFET’in G ucuna
gerilim uygulanmadığı zaman D-S arasından
akım geçişi olmaz.
MOSFET karakteristikleri
I. N tipi, azaltan kanallı MOSFET’lerin
karakteristikleri
Şekil 16’da N tipi, azaltan kanallı
MOSFET’in deney bağlantı şeması verilmiştir.
Bu devre kullanılarak şekil 17’de verilen ID-VDS
statik karakteristik eğrisi ve şekil 18’de verilen
transfer karakteristik eğrisi elde edilebilir.
Şekil 17’de verilen ID-VDS statik karakteristik
eğrisi incelenecek olursa MOSFET’in G ucunun
polarma gerilimi negatif (-) ve pozitif (+)
polariteli olarak uygulanmıştır. VGS gerilimi
negatif polariteli olarak artırıldıkça D-S uçları
arasından geçen ID akımı azalmaktadır. Negatif
polariteli VGS gerilimi belli bir VP değerine
ulaştığında D-S uçları arasından geçen ID akımı
0 (sıfır) değerine iner. ID akımının 0 A değerine
inmesini sağlayan VGS gerilimine kıstırma
(pinch-off) gerilimi (VP) denir.
Şekil 17’de kesik çizgiyle gösterilen “k”
eğrisine kadar her bir eğri VP (pinch-off)
gerilimine ulaşıncaya kadar ID akımı da artar.
Bu değerden sonra gerilim artsa bile ID akımı
sabit kalır.
Azaltan kanallı MOSFET’lerin D-S uçları
arasından geçen akımın herhangi bir V GS
değerindeki miktarını bulmak için kullanılan
denklem JFET’lerde olduğu gibi,
şeklindedir. Buna göre azaltan
kanallı MOSFET’ler JFET’lerle aynı biçimde
metal
silisyum
nitrat
silisyum
oksit
SS
substrate (SS, bulk, alt katman)
Şekil 14: Çoğaltan kanallı MOSFET'in yapısı
metal
silisyum
nitrat
silisyum
oksit
- -- - - -- - -- - - -- -
SS
substrate (SS, bulk, alt katman)
Şekil 15: Çoğaltan kanallı MOSFET’te D-S
uçları arasında (-) yüklerin toplanışı
RD
+
RG
-
+
Şekil 16: N tipi, azaltan kanallı
MOSFET’in devre bağlantı şeması
ID (mA)
gerilim
kontrollü
direnç
bölgesi
k
gerilim kontrollü
akım kaynağı bölgesi
VGS = 1 V
VGS = 0 V
VGS = -1 V
VGS = -2 V
VDS (V)
Şekil 17: N tipi, azaltan kanallı MOSFET’in ID-V DS karakteristik eğrisi
49
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çalışırlar.
ID (mA)
II. N tipi, çoğaltan kanallı
MOSFET’lerin karakteristikleri
Şekil 19’da N tipi, çoğaltan kanallı
MOSFET’in deney bağlantı şeması verilmiştir.
Bu bağlantı şeması kullanılarak şekil 20’de
verilen ID-VDS statik karakteristik eğrisi ve
şekil 21’de verilen transfer karakteristiği
eğrisi elde edilebilir.
Şekil 20’de verilen ID-VDS statik karakteristik
eğrisi incelenecek olursa MOSFET’in G ucuna
uygulanan VGS polarma gerilimi artırıldıkça DS uçları arasından geçen ID akımı artmaktadır.
Çoğaltan kanallı MOSFET’lerde VGS gerilimi
şekil 21’de görüldüğü gibi VT eşik gerilim
değerini aşıncaya kadar ID akımı akmaz. Eşik
geriliminden büyük (pozitif polariteli) VGS
gerilimlerinde D-S uçları arasından geçen ID
akımı artar.
Çoğaltan kanallı MOSFET’lerin transfer
karakteristiğinin denklemi,
ID = k.(VGS-VT)2 şeklindedir.
Bu denklemde “ k” değeri MOSFET’in
yapısıyla ilgili bir değer olup tipik olarak 0,3
mA/V2 değerindedir.
Çoğaltan kanallı MOSFET’te VGS = 0 V
durumunda hiç ID akımı geçmeyeceğinden IDSS
değeri de olmayacaktır.
Çoğaltan kanallı MOSFET’ler küçük boyutlu
olduklarından daha çok entegre (tümleşik devre,
yonga, çip, chip) yapımında kullanılırlar.
MOSFET parametreleri
JFET parametrelerinde açıklanan D-S doyma
akımı (IDSS), G-S kıstırma (pinch-off) gerilimi
(VP), geçiş iletkenliği (gm), D-S iletim direnci
(rds) MOSFET’ler için de geçerlidir.
MOSFET’lerin ID akımını bulmada kullanılan
denklemler:
IDSS
-V GS (V)
VP
+V GS (V)
Şekil 18: N tipi, azaltan kanallı MOSFET’in transfer karakteristiği eğrisi
RG
+
+
-
Şekil 19: N tipi, çoğaltan kanallı
MOSFET’in deney bağlantı şeması
Şekil 20: N tipi, çoğaltan kanallı MOSFET’in ID-V DS karakteristik eğrisi
(mA)
IIDD (mA)
ID = k.(VGS-V T)2
ve I D = k.(V GS -V T) 2
şeklindedir.
MOSFET’lerin geçiş iletkenliğini (g m )
bulmada kullanılan denklem,
gm = 2.k.(VGS-VT) şeklindedir.
50
VT
VGS (V)
Şekil 21: N tipi, çoğaltan kanallı MOSFET’in transfer karakteristiği eğrisi
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
MOSFET’lerle ilgili örnek sorular
Örnek: Azaltan kanallı MOSFET’te IDSS akımı 12 mA, VP gerilimi -3 V’tur.
ID akımını,
a. VGS = 0 V,
b. VGS = -2 V için hesaplayınız.
Çözüm
2
a.
=12.10-3. æç1 - - 3 ö÷ =12.10-3 A
b.
= 12.10-3. æçè1 - - 3 ö÷ø = 12.10-3.0,111= 1,33.10-3 A = 1,33 mA
0
è
ø
-2
2
Örnek: Azaltan kanallı MOSFET’in IDSS akımı 12 mA, VP gerilimi -6 V’tur. ID akımını,
a. VGS = -3 V,
b. VGS = -6 V değerleri için hesaplayınız.
Çözüm
2
=12.10-3. çæ1 - - 3 ö÷ =3.10-3 A = 3 mA
a.
è
-6ø
Örnek: N tipi, çoğaltan kanallı MOSFET’in eşik gerilimi VT = 3 V’tur.
a. VGS = 3 V,
b. VGS = 5 V değerlerinde ID akımını bulunuz.
Not: k=0,3 mA/V2 = 0,3.10-3 A/V2 olarak kabul edilecektir.
Çözüm
a. ID = k.(VGS-VT)2 = 0,3.10-3.(3-3)2 = 0 A
b. ID = k.(VGS-VT)2 = 0,3.10-3.(5-3)2 = 1,2.10-3 A = 1,2 mA
Örnek: Eşik gerilimi VT = 5 V olan N tipi, çoğaltan kanallı MOSFET’in geçiş iletkenliğini,
a. VGS = 6 V,
b. VGS = 8 V değerlerine göre hesaplayınız.
Not: k=0,3 mA/V2 = 0,3.10-3 A/V2 olarak kabul edilecektir.
Çözüm
a. gm = 2.k.(VGS-VT)=2.0,3.10-3.(6-5) = 0,6.10-3 = 0,6 m
b. gm = 2.k.(VGS-VT)=2.0,3.10-3.(8-5) = 1,8.10-3 = 1,8 m
Örnek: Azaltan kanallı MOSFET’in IDSS akımı 12 mA, VP gerilimi -4 V, VGS gerilimi 0
volttur. Buna göre MOSFET’in geçiş iletkenliği (gm) değerini bulunuz.
Çözüm
JFET’lerdeki gm =
gm =
2.I DSS
VP
æ VGS
çç1 è VP
2.I DSS æ VGS ö
ç1 ÷
VP çè VP ÷ø
denklemi azaltan kanallı MOSFET’ler için de geçerlidir..
ö 2.12.10-3 æ
0 ö
÷÷ =
ç1 ÷
4
4ø
è
ø
= 6.10-3 = 6 m
51
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
JFET ve MOSFET’lerin polarılması (ön gerilimlenmesi)
JFET’lerin polarılması (ön gerilimlenmesi)
I. Sabit (fixed) DC üreteçli polarma
+V DD
Şekil 22’de N kanallı, şekil 23’te ise P kanallı
JFET’in sabit polarma yöntemiyle polarılmasına
RD
(ön gerilimlenmesine) ilişkin devre şemaları
Vçıkış
BF245
C2
C1
verilmiştir.
Vgiriş
Yukarıda verilen iki devre şeması yükselteç
VDS
(amplifikatör) olarak kullanılabilir.
RG
Yükseltilecek sinyal C1 kuplaj (bağlaşım)
V GG - VGS
+
kondansatörü aracılığıyla JFET’in G ucuna
uygulanır. Yükseltilmiş sinyal ise JFET’in D
ucuna bağlı C2 kuplaj kondansatörü üzerinden
Şekil 22: N kanallı JFET’in sabit polarması
alınır.
İki devrede de S ucu ortak (şase) olarak
-V DD
kullanıldığı için bunlara S (source) ucu şase
RD
(ortak) yükselteç adı verilir.
Vçıkış
JFET’li, S ucu şase yükselteçler yapı olarak
C1
C2
transistörlü emiteri şase yükselteçlere benzerler.
Vgiriş
S (source) ucu şase yükselteçlerde G-S uçları
RG
VGG kaynağıyla ters polarılır. VGG kaynağı
VDS
+ VGS
JFET’e polarma gerilimi sağlayarak D ucundaki
V GG
VD geriliminin VDD geriliminin yarısı (V2 ) kadar
+
olmasını sağlar. Bilindiği gibi bir yükselteç
devresinin düzgün (distorsiyonsuz, kırpılmamış)
Şekil 23: P kanallı JFET’in sabit polarması
çıkış veren bir devre olarak çalışabilmesi için
D ucundaki gerilimin VDD geriliminin yarısı kadar olması gerekir.
S ucu şase yükselteç devresinde G ucu akım çekmediği için RG direnci üzerinde gerilim
düşümü oluşmaz. Buna göre VGG geriliminin tümü G-S uçları arasında görülür. Yani,
VGG = VGS’dir.
ID akımının bulunmasında kullanılan denklem ise,
DD
şeklindedir..
Şekil 22 ve 23’te verilen yükselteç devrelerinde ID akımının RD direnci üzerinde oluşturduğu
gerilim,
VRD = ID.RD
denklemiyle hesaplanır.
Sabit polarmalı JFET’li yükseltecin çıkış bölümünün denklemleri,
VDD = VRD + VDS
VDD = ID.RD + VDS
VDS = VDD - ID.RD
ID =
VDD - VDS
RD
şeklinde yazılabilir..
52
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Örnek: Yanda verilen S ucu şase (ortak) N
kanal JFET’li, sabit polarmalı yükselteç
devresinde,
a. ID akımını,
b. VDS gerilimini bulunuz.
Not: Devrede IDSS = 10 mA (0,01 A), VP = - 5
volttur.
VDD
+10 V
1,8 kW
C2 0,1mF
Vçıkış
C1
0,1mF
BF245
Vgiriş
680 kW
-
2V
VGS
VDS
+
-
Çözüm: JFET’in G ucu hiç akım
çekmediğinden VGG kaynağının geriliminin tümü
G-S uçları arasında düşer. RG direnci üzerinde
hiç gerilim düşümü olmaz.
VGS = VGG = -2 V
a.
= 0,01.(1-
-2 2
)
-5
= 0,0036 A = 3,6 mA
b. VDS=VDD-ID.RD=10-(0,0036.1800)
=10-6,48 = 3,52 V
-12 V
2 kW
C1
0,1mF
C2 0,1mF
Vçkş
BF245
Vgrş
Örnek: Yanda verilen S ucu şase (ortak) P
kanal JFET’li, sabit polarmalı yükselteç
1,5 MW
VDS
VGS
devresinde,
+
3V
a. ID akımını bulunuz.
b. VDS gerilimini bulunuz.
Not: Devrede IDSS = 10 mA (0,01 A), VP = 6
volttur.
Çözüm: JFET’in G ucu hiç akım çekmediğinden VGG kaynağının geriliminin tümü G-S
uçları arasında düşer. RG direnci üzerinde hiç gerilim düşümü olmaz.
VGS = VGG = +3 V
a.
3
6
= 0,01.( 1- )2 = 0,0025 A = 2,5 mA
b. VDS=VDD-ID.RD=12-(0,0025.2000) = 7 V
II. Kendinden (sıfır, self, RS dirençli) polarma
Bu yöntemde VGG kaynağı kullanmaya gerek yoktur. G-S uçlarının ters polarma işlemini RS
direnci üzerinde oluşan gerilim sağlar.
Şekil 24’teki devrede, VG=0 V, VRS=ID.RS olduğundan, VGS = VG-VS = 0-ID.RS
VGS = -ID.RS olur.
+V DD
Örneğin, ID= 2 mA, RS = 1 kW ise
VGS = -ID.RS = -2.10-3.1.103= -2 V olur.
RD
C
2
Görüldüğü gibi JFET’in S ucuna bağlanan
R S direnci sayesinde G-S uçlarına gelen
gerilimin polaritesinin ters olması
sağlanmaktadır.
C1
Vçkş
Vgrş
RG
RS
Şekil 24: Kendinden (sıfır) polarmalı JFET devresi
53
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Şekil 24’teki devrede, çıkış bölümünün denklemi ise şöyle yazılabilir:
VDD = ID.RD + VDS + ID.RS
VDD = ID.(RD + RS) + VDS
III. Gerilim bölücü dirençli (ideal) polarma
Gerilim bölücü dirençlerle yapılan polarma devresinde, şekil 25’te görüldüğü gibi bir tek
üreteç (VDD) vardır.
+V DD
G ucuna gelen polarma gerilimi RG1 ve RG2
RD
RG1
gerilim bölücü dirençleri tarafından belirlenir.
Vçkş
Devrede G noktasındaki gerilim şu şekilde
C1
C2
G
bulunur:
Vgrş
Polarma dirençlerinin toplam değeri,
RG2
RS
RT = RG1 + RG2
Şekil 25: Gerilim bölücü dirençli polarma
Polarma dirençlerinden geçen akım,
IT = VDD/RT
G noktasındaki gerilim,
VG = IT.RG2
JFET’in G-S uçları arasındaki gerilim,
VGS = VG-VRS = VG-ID.RS
Gerilim bölücü dirençli polarma devresinin çıkış kısmının denklemi Kirşof’un gerilim kanununa göre,
VDD = ID.RD + VDS + ID.RS ya da
VDD = ID.(RD +RS) + VDS şeklinde yazılabilir.
ID akımını bulmak için,
VDD = ID.(RD+RS) + VDS denkleminden ID değeri çekilecek olursa,
eşitliği bulunur..
Devrenin çıkışından alınan gerilim ise,
VD = VDD - ID.RD denklemiyle hesaplanır.
+ 10 V
Örnek: Yanda verilen devrede VP = - 4 V,
IDSS = 8 mA (0,008 A), VRS = 3 V olduğuna göre,
ID ve VDS değerlerini bulunuz.
Çözüm: VRS değeri 3 V olduğuna göre ID
akımını,
ID = VRS /RS denklemiyle bulabiliriz.
ID = VRS/RS = 3 / 1000 = 0,003 A = 3 mA
2,2 kW
2,2 MW
C1
0,1mF
Vgrş
ID akımı bulunduktan sonra VRD gerilimi de bulunabilir.
VRD = ID.RD = 0,003.2200 = 6,6 V
VDD geriliminin denklemi,
VDD = VRD + VDS + VRS şeklinde yazılabilir.
54
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
270 kW
C2
BF245
0,1mF
G
1 kW
Vçkş
Bu denklemeden VDS çekilerek,
VDS = VDD - VRD - VRS eşitliği yazılabilir.
VDS = VDD - VRD - VRS
VDS = 10 - 6,6 - 3 = 10 - 9,6 = 0,4 V bulunur.
+ 20 V
2,2 kW
Örnek: Yanda verilen N kanal JFET’li, S ucu şase yükselteç 910 kW
Vçkş
BF245
devresinde VP = -3,5 V, IDSS = 10 mA (0,01 A), VDS = 9,11 V
0,1mF
0,1mF
G
Vgrş
olduğuna göre, a. ID, b. VGS c. VD değerlerini bulunuz.
1,1 kW
Çözüm
110 kW
a. Devrede VDS gerilimi belli olduğuna göre dirençler
üzerinde düşen toplam gerilimi bulabiliriz. RD ve RS dirençleri üzerinde düşen gerilim,
VRD + VRS = VDD - VDS =20-9,11 = 10,89 V’tur.
Buna göre devrenin çıkış kısmından geçen ID akımının değeri,
ID =
=
VDD -V DS
20 - 9,11
=
2200 + 1100
R D + RS
10,89
=0,0033 A=3,3 mA olarak bulunur..
3300
VGS
b.
= 0,0033=0,01.(1-- 3,5)2
0,0033
0,01
VGS
= (1-- 3,5)2
VGS
0,33 = (1-- 3,5)2
=
VGS
= (1-- 3,5)
VGS
0,57 = (1-- 3,5)
VGS
- 3,5
= 1 - 0,57
VGS
- 3,5
= 0,43
VGS = -3,5.0,43 = -1,505 V
c. VD=VDD-ID.RD = 20-(0,0033.2200) = 20-7,26=12,74 V
MOSFET’lerin polarılması
I. Sabit polarma
MOSFET’lerin sabit polarması JFET’lerin sabit polarmasında açıklandığı gibidir. Şekil 22
ve şekil 23’e bakınız.
II. Sıfır polarma
Şekil 26’da verilen sıfır polarma devresinde tek kaynaklı besleme yöntemi kullanılmaktadır.
55
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+V DD
RD
C2
C1
Vçkş
Vgrş
RG
RS
Şekil 26: Sıfır polarmalı azaltan kanallı
MOSFET’li yükselteç devresi
Örnek: Yanda verilen sıfır polarmalı, S ucu şase, azaltan
kanallı MOSFET’li yükselteç devresinde IDSS = 9 mA (0,009
A), VP = - 4 V’tur. Devrenin ID akımını ve VD gerilimini bulunuz.
Çözüm
VGS = VG - VS = 0 - 0 = 0 V
+ 15 V
1,2 kW
Vçkş
Vgrş
50 MW
MOSFET’in G ucunun polarma gerilimi RG
ve RS dirençleri ile oluşturulmaktadır. Şöyleki;
MOSFET’in G ucu akım çekmediğinden RG
direnci üzerinde bir gerilim düşümü oluşmaz.
Yani, VRG = 0 volttur.
VRG = 0 V olduğu için MOSFET’in G ucunda
da 0 V görülür.
RS direnci üzerinde düşen VRS geriliminin
değeri,
VRS =ID.RS denklemiyle bulunur.
VGS geriliminin denklemi,
VGS = VG - VRS olduğuna göre,
VGS = 0 - VRS
VGS = -VRS = -ID.RS
şeklinde yazılabilir.
denkleminde VGS = 0 V olduğu için
ID = IDSS = 0,009 A = 9 mA çıkar.
VD = VDD - ID.RD = 15 - (0,009.1200) = 4,2 V
III. Gerilim bölücü dirençli (ideal) polarma
MOSFET’lerin gerilim bölücü dirençli polarması şekil 27’de
görüldüğü gibi JFET’lerdekiyle aynıdır.
Örnek: Yanda verilen azaltan kanallı MOSFET’li, gerilim bölücü
dirençli, S ucu şase yükselteç devresinde VRS gerilimi 3,9 volttur.
Buna göre VGS, ID ve VDS değerlerini bulunuz.
Çözüm
Polarma dirençlerinin toplam değeri,
RGT = RG1 + RG2 = 47 000 000 + 10 000 000 = 57 000 000 W = 57
000 kW
Polarma dirençleri üzerinden geçen toplam akım,
+VDD
RD
RG
Vgrş
RG
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
RS
+12 V
1,3 kW
47 MW
Vgrş
MOSFET’in G ucundaki polarma gerilimi,
VG = IGT.RG2 = 0,21.10-6 . 10.10+6 = 2,1 V
MOSFET’in G ucundaki gerilim aşağıdaki denklemle de bulunabilir:
56
Vçkş
Şekil 27: Gerilim bölücü
dirençli polarmalı azaltan
kanallı MOSFET’li yükselteç
0,1mF
10 MW
12
IGT = VDD =
= 0,21.10-6 A
57
000
000
RGT
C2
C1
Vçkş
0,1mF
1,3 kW
VG=
VDD
12
.10000000 = 2,1 V
.R =
RG1 + RG2 G2 47000000 + 1000000
VGS = VG - VRS = 2,1 - 3,9 = -1,8 V
VRS = ID.RS olduğuna göre, buradan ID’yi çekersek,
ID =
VRS
yazılabilir..
RS
ID = 3,9/1300 = 0,003 A = 3 mA bulunur.
ID akımı bulunduğuna göre VRD gerilimini bulabiliriz.
VRD = ID.RD = 0,003.1300 = 3,9 V
VDD, VRD, VRS değerleri belli olduğuna göre,
VDD =VRD + VDS + VRS eşitliği kullanılarak VDS değeri bulunabilir.
VDS =VDD - VRD - VRS = 12-3,9-3,9) = 4,2 V
57
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
ID (mA)
ID (mA)
VGS=0 V
IDSS
VGS=0 V
IDSS
VGS=-0,5 V
VGS=-1 V
VGS=-1,5 V
VDS (V)
0
Şekil 28: VGS=0 V’ken JFET’in
VDS-ID karakteristik eğrisi
VGS=-2 V
0
VP
VDS (V)
VP
Şekil 29: VGS gerilimi artırıldıkça JFET’ten geçen ID
akımının azalışına ilişkin karakteristik eğri
JFET'le ilgili deneyler
ID =f(VGS)
I. JFET’in özelliklerinin incelenmesi
Bu deneyde, gerilim kontrollü aktif devre
elemanı olan JFET’in bazı elektriksel
özellikleri incelenecektir.
JFET’in G ucuna uygulanan VGS geriliminin
değeri 0 voltken D-S uçları arasından şekil
28’deki karakteristik eğride görüldüğü gibi
maksimum değerde ID akımı akar.
VGS=0 V’ken JFET’in D-S uçları arasından
geçen akıma IDSS akımı denir.
VDS gerilimi 0 V’tan itibaren artırılırken ID
akımı da artar. VDS gerilimi belli bir değere
ulaştığında ID akımının artışı durur. ID akımının
durduğu noktadaki VDS gerilimi değerine VP
(pinch-off gerilimi) denir.
JFET’e uygulanan gerilim, bu elemanın
dayanabileceği VDSmaks değerinin üzerine
çıkarılacak olursa JFET bozulur. BF245 tipi
JFET için VDSmaks değeri ± 30 V’tur.
JFET’in G-S uçları arasına uygulanan ters
polarma gerilimi artırıldıkça D-S uçları
arasından geçen akım şekil 29’da verilen
karaktersitik eğrideki gibi azalır.
Deneyde kullanılan BF245 tipi JFET’in
elektriksel özellikleriyle ilgili karakteristik
eğrileri şekil 30’da verildiği gibidir.
Şekil 30’da verilen karakteristik eğrilerden
yararlanılarak BF245 tipi JFET’in çeşitli akım,
gerilim değerleri bulunabilir. Örneğin şekil
31’de verilen devrelerde ID akımını şekil 30b’ye bakarak belirleyebiliriz.
Şekil 31’de VGG kaynağı -1 V olan devrede
VGS=-1 V ve VDS=10 V’tur. Bu durumda şekil
100 mA
VDS =15 V
10 mA
1 mA
0,1 mA
0
1
2
-VGS
3V
(a)
ID =f(VGS)
VGS =0 V
10 mA
VGS =-1 V
5 mA
VGS =-1,5 V
0
0
5
10
15 V
VDS
(b)
rds
VDS = 0 V
f= 1 kHz
100 kW
10 kW
1 kW
100 W
0
1
2
3
(c)
Şekil 30: BF245 tipi JFET’in
elektriksel karakteristik eğrileri
58
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
-VGS
4V
30-b’deki grafikten ID=4,3 mA bulunur.
BF245
+
Şekil 31’de VGG kaynağı 0 V olan devrede
VGS=0 V ve VDS=10 V’tur. Bu durumda şekil
30-b’deki grafikten ID=9,7 mA bulunur.
VGG
BF245
VDD
1V
VDD
+
10 V
10 V
+
Şekil 31: VGG=-1 V ve VGG=0 voltken ID akımının
karakterisitik eğriye bakarak belirlenmesi
Görüldüğü üzere VGG kaynağının değeri 0
voltken I D akımı 9,7 mA, VGG kaynağının
değeri -1 V olduğunda ise ID akımı 4,3 mA
olmaktadır. Yani G ucuna uygulanan ters
polariteli gerilim artırıldıkça D-S uçları
arasından geçen ID akımı azalmaktadır.
JFET’in çıkış karakteristiğini (VDS-I D )
çıkarmak için şekil 32’de verilen devre
kurulduktan sonra çizelge 1’de verilen
değerlere göre ID akımı ölçülmelidir.
ID akımları ölçüldükten sonra VGS’nin 0, 0,5, -1, -2 V değerleri için şekil 33’te verilen
çıkış karakteristiği çizilebilir.
Çıkış karakteristiğinde görülen eğrilere göre
BF245 tipi JFET’in,
VP gerilimi yaklaşık 2 volttur.
VGS=0 voltken D-S arasından geçen IDSS
akımı yaklaşık 6,8 mA’dir.
VGS gerilimi -2 V olduğunda ID akımı 0 A
olmaktadır.
mA
ID
BF245
+
VDD
-
VGG
+
Şekil 32: JFET’in çıkış karakteristiğini çıkarmak için kullanılan deney bağlantı şeması
Şekil 33’e bakarak BF245 tipi JFET’in
hangi aralıklarda “gerilim kontrollü direnç”
ve “gerilim kontrollü akım kaynağı” olarak
çalıştığı da belirlenebilmektedir.
Çizelge 1: JFET’in çıkış karakteristiğini çizebilmek
için farklı VDS ve VGS değerlerine göre bulunan ID
akımları
Çizelge 1’deki değerlere bakarak herhangi
bir VDS değerine göre BF245 tipi JFET’in
transfer karakteristiğini de çizebiliriz.
Burada örnek olarak VDS değerini 10 V
kabul edip transfer karakteristiğini çizelim.
VDS = 10 V olduğunda,
VGS = 0 V için
ID = 6,8 mA,
VGS = -0,5 V için
ID = 5,2 mA,
VGS = -1 V için
ID = 1,7 mA,
VGS = -2 V için
ID = 0
ID
gerilim kontrollü
direnç olarak
çalışma bölgesi
VGS=0 V
7
gerilim kontrollü akım kaynağı
olarak çalışma bölgesi
6
5
VGS=-0,5 V
4
3
2
VGS=-1 V
1
0 1
2
VP
3 4
5
6 7
8
9
VGS=-2 V
10 11 12 13 14 15 VDS
Şekil 33: JFET’in çıkış karakteristiği
II. JFET’in DC açıdan incelenmesi
Transistörlerde olduğu gibi, bir JFET’e giriş sinyali uygulamadan önce onu DC ile uygun
59
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
biçimde polarmak (ön gerilimlemek) gerekir.
JFET’lerin G-S uçları arasının mutlaka ters
polarılması gerekir. Yani N kanal JFET’in G
ucuna (-), P kanal JFET’in G ucuna ise (+)
gerilim uygulanmalıdır.
Şekil 35-a’da tek dirençli sıfır (self) polarma,
şekil 35-b’de ise gerilim bölücü dirençli (ideal)
polarma devresi verilmiştir.
Şekil 35-a’daki devrede, VG=0 V, VRS=ID.RS
olduğundan,
VGS = VG-VRS = 0-ID.RS
VGS = -ID.RS
olur. Eğer ID= 2 mA, RS = 1 kW ise
VGS = -ID.RS = -2.10-3.1.103= -2 V olur.
IDSS
ID (mA)
6,8
5,2
VP
-V GS (V)
-2
1,7
-1
-0,5
0
Şekil 34: BF245 tipi, N kanallı
JFET’in transfer karakteristiği
+20 V
(+10 V)
BF245
VDD
VDD
RD
2,2 k
(1 k)
RD
RB1
BF245
Görüldüğü gibi JFET’in S ucuna bağlanan
RS
RS direnci sayesinde G ucuna gelen gerilimin
RG
RB2
RS
1k
polaritesinin ters olması sağlanmaktadır.
270 k
(2,2 k)
Şekil 35-a’daki devrede, çıkış bölümünün
(a)
(b)
denklemi ise şöyle yazılabilir:
Şekil 35: a. Sıfır (self) polarmalı, b. Gerilim
VDD = ID.RD + VDS + ID.RS
bölücü dirençli polarmalı JFET devresi
VDD = ID.(RD + RS) + VDS
Şekil 35-b’deki devrede JFET’in G noktasına gelen polarma geriliminin değeri,
VG =
VDD
.R denklemi kullanılarak hesaplanabilir..
R G1 + R G2 G2
RS direnci üzerinde düşen gerilimin denklemi, VRS = ID.RS’dir.
JFET iki adet gerilim bölücü direnç ile DC gerilimle polarıldığında düzgün çalışmanın
gerçekleşebilmesi için,
VGS = VG-VRS £ 0 koşulunun gerçekleşmesi gerekir. Bu koşulu sağlamak için VRS VG olacak
biçimde direnç seçilmelidir.
Şekil 35-a’da verilen sabit polarmalı, S ucu
ortak JFET’li devrenin I D -V GS transfer
ID (mA)
karakteristiği şekil 36’da verildiği gibidir.
9
8 I
JFET’in VGS gerilimi R S direncinin değeri
DSS
7
değiştirilerek ayarlanmaktadır.
6
5
Şekil 35-a’da verilen deney devresinde
4
VDD=20 V olarak uygulandıktan sonra yapılan
3
ölçümde I D =1,2 mA, V DS =16,2 V olarak
2
belirlenmiştir.
1
-V GS (V)
0
AVOmetre volt kademesine alınarak yapılan
-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5
ölçümlerde VG = 0 V, VRS = 1,2 V olarak
Şekil 36: Sabit polarmalı N kanal
saptanmıştır. Buna göre VGS’nin -1,2 V olduğu
JFET’in transfer karakteristiği
anlaşılır.
Deney devresindeki RD direncinin değeri 1 kW yapıldığında,
ID = 1,2 mA, VGS = -1,2 V, VDS = 17,6 V olarak ölçülmüştür.
RD’nin azalması ID akımını pek değiştirmemiştir. Çünkü RD’nin VGS üzerinde pek etkisi yoktur.
60
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
RD’nin azalması sadece VDS’nin artmasına yol açmıştır.
Çünkü,
VDD = ID.RD + VDS + ID.RS
eşitliğinde herşey aynıyken RD’nin küçülmesi VDS’nin büyümesine neden olur.
Deney devresindeki RD direncinin değeri 1 k, RS = 2,2 k yapıldığında,
ID = 0,63 mA, VGS = -1,38 V, VDS = 18 V olarak ölçülmüştür.
RS’nin büyütülmesi VGS’nin artmasına, ID’nin ise azalmasına yol açmıştır.
Sonuç olarak şekil 35-a’da verilen sıfır polarmalı, 20 V beslemeli devrede RD ve RS
dirençlerinin değeri değiştirilerek JFET’in çalışma noktasını kontrol altında tutmak mümkündür.
RD’nin değişmesi ID’yi etkilememekle birlikte VDS gerilimini değiştirmektedir. RS’nin değişmesi
ise hem ID’yi, hem de VDS’yi etkilemektedir.
Deney devresindeki RD direncinin değeri 2,2 kW, RS = 1 kW, VDD = 10 V yapıldığında,
ID = 1,1 mA, VGS = -1,2 V, VDS = 6,4 V olarak ölçülmüştür.
VGS’de ve ID’de önemli bir değişim olmamıştır.
VDD’nin 10 V yapılması değişmesi, devrenin çalışma noktasının değişmesine neden olmuştur.
Bu değişim VDS’nin değişmesinden kaynaklanmıştır.
grş(t-t)
Av=
Vçkş(t - t) 0,8
=
= 1,6 olarak bulunur..
Vgrş(t - t) 0,5
61
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
BF245
BF245
BF245
III. JFET’in AC açıdan incelenmesi
Transistörde olduğu gibi JFET’e de üç biçimde giriş sinyali uygulanabilir. Bunlar,
S ucu (kaynağı) ortak bağlama,
VDD
VDD
VDD
D ucu (oluğu) ortak bağlama,
RD
RD
RD
R
R
V
R
G ucu (kapısı) ortak bağlama şeklindedir..
B1
B1
çkş
B1
V
çkş
Yaygın olarak kullanılan devre S ucu ortak
bağlantı olduğundan diğer (G ucu ortak ve D
V
çkş
R
R
RS
R
B2
B2
RS
V
B2
grş
ucu ortak) bağlantıların üzerinde ayrıntılı olarak
V
grş
V
grş
durulmayacaktır.
a. S ucu ortak
b. D ucu ortak
c. G ucu ortak
Şekil 37-a ve b’de verilen şemalarda RS
Şekil 37: JFET’in yükselteç olarak kullanılması
direncine paralel olarak C S adlı dekuplaj
durumunda yapılan bağlantı şekilleri
kondansatörü bağlanırsa AC özellikli sinyaller
RS üzerinden değil CS üzerinden geçer. Bu
+15 V
VDD
(+20 V)
sayede AC sinyallerin R S üzerinde gerilim
RD
2,2 k
düşümü oluşturarak yükseltecin kazancını
(5,6 k)
0,1 mF
düşürmesi önlenir.
V
çkş
C1
C2
Şekil 38’de verilen S ucu ortak yükselteç
BF245
devresinin girişine genlik değeri tepeden tepeye V =0,5 V
0,1 mF
5 kHz
0,5 V, frekansı 5 kHz olan sinüsoidal biçimli
R
RS
G
+ CS
bir sinyal uygulandığında çıkıştan girişe göre
270 k
1k
10 mF
180° faz farklı, genlik bakımından daha büyük
(Vçkş(t-t) = 0,8 V) bir sinyal alınır.
Şekil 38: JFET’li, S ucu ortak yükselteç devresi
Bu değerlere göre yükselteç devresinin
gerilim kazancı,
Devredeki RD direnci 5,6 k yapıldığında yükseltecin çıkış gerilimi Vçkş(t-t) = 2 V olmaktadır.
Bu değere göre devrenin gerilim kazancı,
Av=
Vçkş(t - t)
Vgrş(t - t)
=
2
= 4’e yükselir..
0,5
Devredeki RD direnci 2,2 k yapıldığında ve RS direncine paralel olarak 10 mF’lık kondansatör
bağlandığında yükseltecin çıkış gerilimi Vçkş(t-t) = 3 V olmaktadır. Bu değere göre devrenin
gerilim kazancı,
Av=
Vçkş(t - t)
Vgrş(t - t)
=
3
= 6 olur..
0,5
RS direncine paralel olarak 10 mF’lık bir kondansatör bağlandığında yükseltecin gerilim
kazancı 1,6’dan 6’ya yükselir.
MOSFET'le ilgili deneyler
Çift kapılı MOSFET’ler konverter, karıştırıcı
(mikser) ve AGC (Automatic Gain Control,
OKK, Otomatik Kazanç Kontrol) devrelerinde
kullanılır.
3N211
I. MOSFET’in DC açıdan çalışmasının incelenmesi
G ucu kanal maddesinden yalıtılmış olan MOSFET’lerin çalışma ilkesi JFET’lere çok benzer.
Azaltan (depletion) kanallı MOSFET’lerde G ucuna uygulanan polarmanın değeri 0 voltken
D-S arasından belli değerde bir akım geçişi olur.
Çoğaltan (enhancement) kanallı MOSFET’lerde G ucuna uygulanan polarmanın değeri 0
voltken D-S arasından akım geçişi olmaz. G ucunun polarma gerilimi belli bir VP değerine
ulaştığında ID akımı artmaya başlar.
Uygulamada tek ve çift kapılı MOSFET’ler
D
3N211 D
G2 G1
kullanılmaktadır. Şekil 39’da çift kapılı, G2
G2
MOSFET’lerin sembolleri verilmiştir.
G1
S
a. çoğaltan tip
G1
b. azaltan tip
S
D
S
c. ayakların dizilişi
Şekil 39: Çift kapılı, N kanallı MOSFET sembolleri
ve iki kapılı MOSFET’in ayaklarının dizilişi
MOSFET’leri statik elektrik yüklerinin zararlarından korumak için şu önlemler alınmalıdır:
Özel ambalajında muhafaza edilmelidir..
Bacakları, devre dışındayken birbiriyle irtibatlı (bağlı) hâlde olmalıdır..
MOSFET’e dokunulmadan önce beden topraklanarak vücutta birikmiş statik elektrik yükleri
boşaltılmalıdır.
MOSFET’e dokundurulacak her el takımı topraklı olmalıdır..
Çift kapılı MOSFET’lerde kullanılmayan kapı (G) varsa bu mutlaka doğrudan veya 1
kW’luk direnç üzerinden toprağa ya da VDD kaynağına bağlanmalıdır.
Çift kapılı MOSFET’lerin polarılması şekil 40-a-b’de verilen bağlantı yöntemlerinden birisi
kullanılarak gerçekleştirilir.
Şekil 40-a’da verilen azaltan kanallı, S ucu ortak MOSFET’li devreye 12 voltluk besleme
gerilimi uygulandığında VDS = 8,3 V ölçülmüştür.
Devrede RS üzerinde oluşan gerilim G ucunu ters polarmaktadır.
62
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
RD direnci 1 kW yapıldığında,
ID akımı 1,555 mA ölçülür. Artış oldukça
az (0,01 mA)’dır. (İdeal MOSFET’te herhangi
bir artış olmaz. Çünkü RD’nin VGS gerilimi
üzerinde etkisi yoktur.)
VDS = 10,08 V ölçülür. RD’nin küçülmesi
sonucu ID’de önemli değişiklik olmayınca VRD
gerilimi RD’nin küçüldüğü oranda küçülür ve
dolayısıyla fark D-S arasında görülür.
+12 V
VDD
+12 V
VDD
3N211
G1
R
470 k
G2
R
G2
G1
RS
270 W
(100 W)
G
RS
270 W
(100 W)
270 k
(100 k)
(a)
RD = 2,2 kW, RS = 100 W yapıldığında,
ID = 2,57 mA ölçülür. Çünkü RS küçülünce
VGS’nin negatifliği azalır ve ID artar.
3N211
2,2 k
(1k)
G2
RD
2,2 k
R
G1
RD
(b)
Şekil 40: Çift kapılı, N kanallı, azaltan tip
MOSFET’in polarılma yöntemleri
Şekil 40-b’de verilen çift kapılı, azaltan kanallı, iki kapısı ayrı ayrı polarılan, S ucu ortak
MOSFET’li devreye 12 voltluk besleme gerilimi uygulandığında,
ID = 2,7 mA,
VDS = 6,5 V,
VG2S=3,73 V,
VG1S=-0,6 V ölçülmüştür.
Bu sonuçlara göre G2-S arası düz, G1-S arası ters polarılmıştır.
RG2 direnci 100 kW yapılarak G2-S arasındaki pozitif polarma azaltıldığında,
ID = 2,78 mA olarak ölçülmüştür.
RG2 direnci 270 kW, RS = 100 W yapılarak ID akımı ölçüldüğünde 4,27 mA olarak ölçülmüştür.
Artışa G1-S arasındaki ters polarmanın azalması neden olmuştur.
G2
C1
0,1 mF
çkş
3N211
Vgrş(t-t) =100 mV
1-3000 kHz
II. MOSFET’in AC açıdan çalışmasının incelenmesi
Çift kapılı MOSFET’in kapılarından birine AC giriş sinyali uygulanır. Diğerine ise DC
polarma yapılır.
Şekil 41’de verilen devrenin AC gerilim
+ 12 V
kazancı RD ile doğru, RS ile (CS yoksa) ters
VDD
orantılıdır. Ayrıca g m (transkondüktans)
2,2 k
RG1
RD
(1 k)
değerinin de gerilim kazancı üzerinde etkisi
470 k
C2
vardır.
V
G1
0,1 mF
56 k
RG2
270 k
RS
1k
(0,5 k)
+
CS
47 mF
Şekil 41: Çift kapılı, N kanallı, azaltan tip
MOSFET’li, S ucu ortak yükselteç devresi
63
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Devrenin elemanlarının değerlerine göre gerilim kazancı değerleri aşağıdaki çizelgede
verilmiştir.
Çizelge 2: Çift kapılı MOSFET’li yükseltecin kazanç değerleri
Çizelgede görüldüğü gibi RD’nin artırılması gerilim kazancının artmasına neden olmaktadır.
RS direncine paralel olarak CS kondansatörü kullanılmadığı zaman yükseltecin kazancı
düşmektedir.
Şekil 41’de verilen devrenin girişine uygulanan sinyalin frekansı 1 kHz ile 3000 kHz arasında
değiştirilse bile çıkış geriliminin değeri pek değişme göstermez. İşte bu özellik sayesinde
MOSFET’ler kararlı çalışma istenen RF (radyo frekans) yükselteç devrelerinde tercih edilir.
64
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
C. Operasyonel amplifikatörler (op-amp, işlemsel yükselteçler)
Çok yüksek kazançlı DC yükselteçlere opamp denir. Op-amp her türlü elektronik
741
devrenin (zamanlayıcı, kare/üçgen dalga
üreteci, ses frekans yükselteci, transdüserli/
sensörlü devre, lojik kapı, filtre vb.) yapımında
kullanılabilir.
İşlemsel yükselteçler 1940'lı yıllardan beri
bilinmekle beraber, yaygın olarak 1960'lı
yılların sonuna doğru kullanım alanına girmiştir.
Op-amp sembolü ve yaygın olarak kullanılan
Giriş sinyali DC iken kazancı çok yüksek
741 adlı op-ampın ayaklarının dizilişi
olan op-ampın çıkışından alınan gerilimin
değeri geri besleme (Rgb) direnci kullanılarak
istenilen seviyeye ayarlanabilir.
Op-ampların yapısı
Op-amplar, plastik ya da metal gövdeli olarak
üretilir. Bu elemanların gövdelerinin içinde
bulunan yükselteç sayısı bir ya da birden çok
olabilmektedir. Örneğin, 741 adlı op-ampta 1
adet, 747 adlı op-ampta 2 adet, LM324 adlı opampta 4 adet işlemsel yükselteç vardır.
Op-ampların artı (+) ve eksi (-) olmak üzere
iki girişi ve bir çıkış ucu bulunur. Bu
747 adlı op-ampın ayaklarının dizilişi
elemanlarda NC ile gösterilen uçlar boştadır.
(Hiç bir yere bağlı değildir.)
Op-amplar konusunu iyice öğrenen teknik eleman bir çok devrenin tasarımını en az malzeme
kullanarak yapabilir.
Op-ampların kazancı (AK, AV)
Girişlere uygulanan gerilimlerin seviyeleri arasındaki farkın yükseltme miktarıyla çarpımına
kazanç denir.
Şöyle ki; op-ampın kazancı 100.000, giriş uçlarına uygulanan gerilimlerin farkı 1 mV ise
geri besleme direnci (Rgb) bağlı değilken çıkışta 100.000 mV görülür.
Devre anlatımlarında,
Op-ampların (+) giriş ucuna faz çevirmeyen (evirmeyen, non-inverting) giriş, (-) giriş ucuna
ise faz çeviren (eviren, inverting) giriş denir.
Op-ampların çıkış ucu bir adettir. Yük, çıkış ucu ile devrenin şase (toprak, ground, gnd.)
ucu arasına bağlanır. Alıcıda oluşan çıkış geriliminin seviyesi op-amp besleme geriliminden
0,1-2 V daha düşüktür. Çıkışta görülemeyen 0,1-2 voltluk gerilim, op-ampın iç elemanları
üzerinde düşmektedir. Op-amplarda alıcıya giden akım ise 10-100 mA dolayındadır. Alıcı
akımının yüksek seviyelere çıkmaması için genelde 1-10 kW'luk direnç çıkış ucu ile alıcı arasına
seri olarak bağlanır.
Op-ampların DC ile beslenmesi
Op-ampların beslemesi pozitif çıkışlı ya da simetrik (+, 0, -) çıkışlı DC üreteçleriyle yapılır.
Uygulamada en çok simetrik kaynaklı besleme yöntemi kullanılır.
65
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Simetrik güç kaynağı basit olarak şekil 13'te
görüldüğü gibi birbirine seri bağlı iki pil
(üreteç) ile elde edilebilir. Şöyle ki; pillerin üst
ve alt ucu (+) ve (-)'yi oluşturken, birleşim
noktaları ise şase (toprak, ground, gnd.) görevi
yapar.
Op-ampların beslenmesinde en çok ±5, ±9,
±12, ±15 ve ±18 voltluk simetrik çıkışlı DC
(DA) üreteçleri kullanılır.
VCC
741
VCC
Op-ampın simetrik çıkışlı DC güç
Op-ampların bazı özellikleri
kaynağıyla beslenişi
Op-ampın bazı elektriksel özellikleri
şunlardır:
Gerilim kazancı 45.000-200.000 arasındadır..
Giriş direnci (empedansı) 0,3-5 MW arasındadır..
Çıkış empedansı 50-100 W arasındadır..
Bant genişliği 1 MHz dolayındadır..
Çıkış akımı (Içıkış) 10-100 mA dolayındadır..
Giriş uçlarına 0 V uygulandığında çıkış uçlarında da 0 V oluşmaktadır..
Karakteristikleri sıcaklıkla çok az değişmektedir..
Giriş uçlarının çektiği akım sıfıra yakındır..
Geri besleme direnci kullanılmaması durumunda op-amp kazancı (açık çevrim
kazancı)
Op-ampların çıkışından giriş ucuna doğru geri besleme yapılmazsa kazanç çok yüksek olur.
Bu değer 200.000 gibi yüksek rakamlara ulaşabilir.
Örneğin, (+) girişe Vgrş1 = 4 mV, (-) girişe Vgrş2 = 1 mV uyguladığımızı varsayalım. Op-amp
bu iki gerilimi kıyaslar. Aralarında ne kadarlık fark olduğunu belirler. Daha sonra bunu 45.000
- 200.000 kez büyütür.
Bizim kullandığımız op-ampın kazancının 100.000 olduğunu kabul edelim. Buna göre
yükseltecin çıkışında,
Vçkş = (Vgrş1 - Vgrş2).Kazanç = (4-1).100000 = 300.000 mV'luk gerilim oluşur.
Görüldüğü üzere geri besleme elemanları kullanılmazsa çok yüksek kazançlı yükselteç devresi
elde edilir. Bu ilk anda iyi bir özellik gibi görülebilir. Ancak bir çok devrede bu kadar yükseltme
(kazanç) olması istenmez.
Giriş sinyalini geri besleme direnci kullanmadan çok yüksek değere çıkarmayı istemeyişin
nedenini şöyle açıklayabiliriz: (+) girişe 5 V, (-) girişe 2 V'luk sinyal uyguladığımızı varsayalım.
Geri besleme direnci kullanmadığımızda op-amp iki sinyalin farkını belirler (bu 3 V'tur) ve 3
V'u 100.000 kez yükseltmek ister. Yükseltme hesabına göre çıkışın 3.100000=300000 V olması
imkânsızdır. Çünkü yükseltecin besleme gerilimi en fazla 36 V olabilmektedir. O hâlde bu
örnekte verilen devrede girişe uygulanan gerilimler en çok 34-36 V seviyesine çıkarılabilir. Bu
ise çıkış sinyalinde distorsiyon (bozulma, kırpılma) olması sonucunu doğurur.
O nedenle, op-ampların kazancı teorik bir değerdir. Uygulamada daha düşük kazançlı olarak
çalıştırılan yükselteçler kullanılmaktadır.
66
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Op-amplarda off-set gerilimi (Vio)
Op-amp ne kadar kaliteli yapılırsa yapılsın,
giriş uçları boşta olduğu hâlde bile çıkışlarında
belli bir gerilim oluşabilir. Yüksek kaliteli
Vçkş
ölçme, kontrol ve kumanda devrelerinde bu durum istenmeyen sonuçlar yaratır. İşte bu
sakıncayı gidermek için off-set (sıfırlama) ayarı
yapılır.
Yanda verilen devrede görüldüğü gibi
Op-ampın off-set ayarının yapılışı
yükseltecin 1 ve 5 numaralı ayakları arasına
ayarlı bir direnç bağlanır. Daha sonra bu
direncin orta ucuna üretecin eksi (-) ucundan besleme yapılır. Ayarlı direncin mili çevrilerek
çıkışın 0 V olması sağlanır.
Sıcaklığın, giriş off-set gerilimi üzerinde etkisi vardır. Transistör tekniğiyle üretilen opamplarda sıcaklığın 1 °C artması, giriş off-set gerilimini 5-10 mV artırır. 741 adlı op-ampın Vio
değeri yaklaşık 1 mV'tur.
Op-ampların iç yapısındaki devre katları
İçinde 20'nin üzerinde transistör bulunduran op-ampların iç yapısını tamamen bilmek, pratik
uygulamalarda pek bir fayda sağlamaz.
O nedenle op-ampın iç devreleri kısaca açıklanacaktır.
Op-ampın içinde bulunan devreler üç kısımdır.
+VCC
fark
yükselteci
katı
Vgrş1
Vçkş
Vgrş2
off-set
-V CC
off-set
kazanç katı
çıkış katı
Vgrş1
fark yükselteci katı
kazanç katı
çıkış katı
Vçkş
Vgrş2
Op-ampın iç yapısı
I. Fark yükselteci (dif-amp) katı: Giriş sinyallerinin uygulandığı kattır. (+) ve (-) şeklinde
iki giriş söz konusudur.
67
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
II. Kazanç katı: Fark yükseltecinden gelen sinyalleri yükselten kattır.
III. Çıkış katı: Yükü besleyebilmek için gerekli akım ve gerilimin alındığı kattır.
Op-ampların bant genişliği
kazanç (A )
Alçak frekanslı ya da DC gerilimlerde opampın kazancı en yüksek düzeyde (yaklaşık
45.000-200.000) iken, giriş sinyalinin frekansı
yükseldikçe kazanç düşmektedir.
Giriş sinyalinin frekansı
Bu yaklaşıma göre frekans ile bant
1 MHz oldugenişliğinin (BG, BW) çarpımı daima eşittir.
ğunda A =1
olur.
Yani,
Kazanç x bant genişliği = 106 Hz olarak
Op-ampın bant genişliği-kazanç karakteristiği
kabul edilebilir.
Bu açıklamalardan sonra op-amplar için
maksimum kazancın, giriş sinyalinin DC olması durumunda elde edilebileceği ifade edilebilir.
Yanda op-ampların "bant genişliği-frekans karakteristiği" verilmiştir.
V
V
Op-amp parametreleri
I. Op-ampların giriş polarma akımı (Ib)
Her iki girişten op-amp devresine akan
akımların ortalama değeridir. Vio (off-set)
gerilimi gibi, çıkışta istenmeyen DC seviye
oluşumuna yol açar.
Yandaki şekilde Vgrş = 0 voltken op-ampın
akım yönleri verilmiştir. Burada Ib = I1 + I2
olmaktadır.
Ib=
Vb Vçkş - Vb
+
R1
R gb
I2
I1
Vçkş
Ib
Vb
Vgrş=0 V'ken op-ampın akım yönleri
olur..
Vb'nin çok küçük olduğu gözönüne alınırsa, Vçkş = Ib.Rgb şeklinde yazılabilir.
Giriş polarma akımının çıkışta yol açacağı
off-set gerilimi oluşumunu en az (minimum)
düzeye indirmek için yandaki şekildeki "a",
"b"deki bağlantı yöntemleri kullanılabilir.
741 adlı op-ampın Ib akımı değeri yaklaşık
30 nA'dir.
Rgb
R1
Vgrş
Rp
Vçkş
Rp
Rgb
R1
Rp =
R 1.R gb
R 1 + R gb
Vgrş
Vçkş
Giriş polarma akımının çıkışta yol açacağı off-set
gerilimini azaltmak için kullanılan bağlantı şekilleri
II. Op-ampların giriş off-set akımı (Iio)
Vçkş=0 V olduğunda her iki giriş polarma akımı arasındaki farktır ve çıkışta,
Vçkş = R2.Iio kadar ek bir off-set geriliminin oluşmasına yol açar.
741 adlı op-ampın IİO değeri yaklaşık 7 nA'dir.
III. Op-ampların giriş empedansı (Zgrş)
Op-amplarda iki adet giriş empedansı vardır.
68
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Fark giriş empedansı: (+) ve (-) giriş
arasında ölçülen toplam empedanstır. Fark giriş
geriliminin değişiminde, polarma akımının
değişimi ölçülüp oranlanarak giriş empedansı
belirlenir.
Ortak mod giriş empedansı: Girişlerle
toprak arasında ölçülür.
741 adlı op-ampın Zgrş değeri yaklaşık 2
MW'dur.
IV. Op-ampların çıkış empedansı (Zçkş)
Çıkıştan bakıldığında görülen empedanstır.
Değeri düşüktür.
741 adlı op-ampın Zçkş değeri yaklaşık 75
W'dur.
Zgrş
Zgrş
Op-ampların giriş empedansı
Zçkş
Op-ampların çıkış empedansı
V. Op-ampların çıkış kısa devre akımı (Iosc)
Op-amp devresinden çekilebilecek maksimum akımdır.
741 adlı op-ampın IOSC akımı değeri yaklaşık 25 mA'dir.
VI. Geri besleme direnci yokken gerilim kazancı (AVO)
Op-amp devresine dışarıdan herhangi bir geri besleme sağlanmadığı zamandaki çıkış
geriliminin, giriş gerilimine oranına denir.
741 adlı op-ampın AVO değeri yaklaşık 200.000'dir.
VII. Ortak mod tepki oranı (common mode rejection ratio, CMRR)
Op-amp devresinin her iki girişine de ortak uygulanan sinyali kabul etmeme özelliğidir. Bu
değer her iki girişe aynı anda uygulanan sinyalin, çıkış sinyaline oranına eşittir.
741 adlı op-ampın CMRR değeri yaklaşık 90 dB'dir.
VIII. Kanal ayırımı
Bazı op-amp entegrelerinde birden çok op-amp bir arada bulunabilir. Örneğin 747 op-ampında
iki adet birbirinden bağımsız op-amp vardır. Bu tür entegrelerde op-ampların birinin girişine
uygulanan sinyal, diğerinin çıkışında çok küçük de olsa bir sinyal oluşturur. Bu sinyal ne kadar
küçük ise kanal ayrımı o kadar iyidir. Genellikle dB cinsinden oran ifadesi kullanılır.
741 adlı op-ampın kanal ayırımı değeri yaklaşık 120 dB'dir.
IX. Slew rate
Op-ampın bant genişliğiyle ilgili bir parametredir. Bu değer, V/ms (volt/mikrosaniye)
cinsinden ifade edilir. Op-ampın ne kadar çabuk durum değiştireceği hakkında bilgi verir. V/
ms değeri ne kadar büyükse op-amp o kadar geniş bantlıdır ve girişine uygulanan, hızlı değişen
sinyalleri bozmadan yükseltip çıkışa aktarma yapılabilir.
741'in slew rate değeri yaklaşık 0,5 V/ms'dir.
69
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Op-amplı uygulama (deney) devreleri
I. Op-amplı gerilim izleyici (voltage
follower) devresi
Çıkış empedansı yüksek olan bir devrenin
düşük empedanslı bir devre ile uyumlu
çalışmasını sağlamak için kullanılan devredir.
Vçkş
Vgrş
Op-amplı gerilim izleyici devresi
Yandaki şekilde görülen bağlantıda giriş empedansı (Zgrş) yaklaşık 100 MW, çıkış empedansı
(Zçkş) yaklaşık 0,1 W kadardır. Devrenin bant genişliği ise 1 MHz dolayındadır.
Gerilim izleyici devresinde giriş empedansının çok yüksek olması, girişe bağlanan sisteme
fazla bir yük binmesini engeller. Yani, girişdeki devreden çok çok az bir akım çekilir. Öte
yandan çıkış ucu ise alıcıya maksimum düzeyde bir akım gönderebilir.
Yükseltecin çıkışından (-) girişe yapılan köprü (bağlantı) sayesinde devrenin çıkış gerilimi
giriş gerilimine eşit düzeyde olur. Yani, Vgrş =Vçkş'dır.
V
Devrenin kazancı ise Av= Vçkş denklemine göre 1 olacaktır..
grş
Günümüzde sadece gerilim izleyici olarak kullanılmak üzere yapılmış op-amplar da
mevcuttur. Örneğin LM110 adlı op-ampın çıkışı ile (-) girişi arasındaki bağlantı entegrenin
içinden yapılmıştır.
LM110'un bazı özellikleri şunlardır:
Giriş empedansı: 106 MW
Giriş akımı: 1 nA
Çıkış empedansı: 0,75 W
Bant genişliği: 10 MHz
Kazancı: 0,9997 (yaklaşık 1)
Not: Dıştan bağlantı yapılarak gerilim izleyici olarak çalıştırılan op-amplı devrelerin
karakteristik özellikleri de LM110'a benzer.
Not: x noktasındaki Vx gerilimi
V olarak kabul edilir. Bu
II. Op-amplı faz çeviren (eviren, in- 0noktaya
zahîrî toprak da denir.
verting, ters çevirici, tersleyen)
yükselteç devresi
Girişe uygulanan AC ya da DC özellikli
x
sinyalleri 180° ters çeviren devredir. Yandaki
Vgrş
şekilde verilen op-amplı faz çeviren yükselteç
devresinde giriş sinyali (-) uçtan uygulanır.
Op-amplı faz çeviren yükselteç devresinde
kazanç,
Op-amplı faz çeviren yükselteç
R gb
Av = denklemiyle hesaplanır..
R1
Op-ampın çıkış ucundaki gerilimin bulunmasında kullanılan denklem ise,
Vçkş = -Av.Vgrş şeklindedir.
Vçkş
devresi
Yukarıda verilen iki denklemde kullanılan eksi (-), girişe uygulanan sinyallerin ters çevrildiğini
belirtmektedir.
70
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Op-ampın (+) ve (-) giriş uçları arasındaki potansiyel fark 0 volttur. Bunu şu şekilde açıklamak
mümkündür: Op-ampın giriş empedansı çok yüksek olduğundan (+) ve (-) uçlarından akım
akmadığı kabul edilirse, (+) ve (-) giriş uçları arasındaki gerilim farkı da 0 V olacaktır. Bu
nedenle op-amplarda devreye giren akım, op-ampa girmez şeklinde bir kabul yapılarak
hesaplama yapılır.
Op-ampın girişi akım çekmediği için faz çeviren yükselteç devresinde "x" noktasının şaseye
göre potansiyel farkı Vx = 0 V olarak kabul edilebilir. Başka bir deyişle "x" noktası "zahirî
toprak" olarak nitelenir. Bu nedenle,
Igrş=Igb eşitliği yazılabilir. Bu denkleme göre girişten gelen akım Rgb direnci üzerinden
akacaktır.
R1 direnci üzerinden akan Igrş akımının denklemi,
Vgrş - Vx
'tir. Vx gerilimi 0 V olduğundan
R1
Igrş =
Igrş =
Vgrş
olur..
R1
Rgb direnci üzerinden geçen akımın denklemini ise,
Igb=
Vx - Vçkş
R1
=
- Vçkş
R gb
şeklinde yazmak mümkündür..
Igrş = Igb olduğuna göre,
Vgrş
R1
=
- Vçkş
R gb
yazılabilir. Bu eşitlikte içler dışlar çarpımı yapılırsa,
-Vçkş.R1 = Vgrş.Rgb elde edilir. Bu eşitlik,
Vçkş
Vgrş
=-
R gb
R1
şeklinde yazılabilir. Denklemde çıkış geriliminin giriş gerilimine oranı
yükseltecin kazancını (AV) vereceği için,
=AV =
R gb
R1
eşitliği bulunur..
Op-amplı faz çeviren yükselteç devresinde R1=Rgb olarak seçilirse kazanç 1'e eşit olur. Yani
bu durumda yükselteç sadece faz çevirme (polarite değiştirme) işlemi yapar.
Örnek: Vgrş = +0,5 V, R1 = 10 kW,
Rgb = 100 kW, Vçkş = ?
Çözüm
AV = -
Rgb
R1
= 100/10 = -10
Vçkş = -Av.Vgrş = -10.0,5 = -5 V
71
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
III. Op-amplı faz çevirmeyen
(evirmeyen, non-inverting) yükselteç
devresi
Yandaki şekilde verilen devrede giriş ile çıkış
Vçkş
sinyalleri aynı fazlıdır (polaritelidir). Faz
Vgrş
çevirmeyen yükseltecin giriş ucunun
empedansı (direnci) yaklaşık 100 MW olup çok
yüksektir. Bu nedenle girişe bağlanan sinyal
kaynağından (sinyal jeneratörü, mikrofon vb.)
akım çekilmez.
Op-amplı faz çevirmeyen yükselteç devresi
İdeal bir op-ampın giriş empedansı sonsuz
ohm olduğundan, (+) ve (-) giriş uçları arasından geçen akım 0 A olur. Akımın geçmediği bir
yerde gerilim düşümü oluşmayacağından (+) ve (-) giriş uçları arasındaki potansiyel fark 0 V
olarak kabul edilebilir. İşte bu nedenle Vgrş gerilimi R1 direnci üzerinde düşen gerilime eşit
olur.
R1 direncinden geçen akımı bulmayı sağlayan denklem,
Vçkş
IR1 = R + R şeklindedir..
1
2
R1 direnci üzerinde oluşan gerilim ise,
VR1 = IR1.R1 denklemiyle bulunur.
Op-ampın giriş uçlarının özelliğinden dolayı R1 üzerinde düşen VR1 gerilimi Vgrş gerilimine
eşit olacağından,
Vgrş = VR1
Vgrş = IR1.R1
Vgrş =
Vgrş
Vçkş
Vçkş
R1 + R2
=
.R1 yazılabilir. Bu denklemde eşitliğin her iki tarafını Vçkş'a bölersek,
R1
R 1 + R gb bulunur..
Kazanç, Av =
Av =
R1 + Rgb
R1
Av =1+
R gb
R1
Vçkş
Vgrş
=
olduğundan,
R1 R gb
+
R1
R1
denklemi bulunur..
Op-amplı faz çevirmeyen yükselteç devresinde çıkış geriliminin değeri ise,
Vçkş = Vgrş.[1+(
)] ya da Vçkş = Vgrş.AV denklemleriyle hesaplanabilir.
Örnek: R1 = 1 kW, Rgb = 10 kW, Vgrş = 2 V
Çözüm
a. Vçkş = Vgrş.[1 + (
a. Vçkş=? b. AV=?
)] = 2.[(1 + (10 / 1)] = 22 V
72
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
) = 1 + (10/1) = 111
b. AV = 1 + (
Ya da, AV = Vçkş/Vgrş = 22/2 = 11
IV. Op-amplı faz çeviren toplayıcı yükselteç (summing amplifier) devresi
Girişe uygulanan sinyalleri (gerilimleri)
topladıktan sonra yükselten ve yükseltiği sinyali
ters çeviren devredir.
Yandaki şekilde verilen devrede görüldüğü
gibi toplanacak sinyaller op-ampın (-) girişine
uygulanmaktadır.
Vçkş
x
Faz çeviren toplayıcı yükselteç devresinde
Vg1
toplanacak gerilim sayısı istenildiği kadar
Vg2
artırılabilir. Yani (-) girişe uygulanan sinyal
sayısı 2 adet olabileceği gibi 10 adet de olabilir.
Yandaki şekilde verilen devrede op-ampın
Op-amplı faz çeviren toplayıcı yükselteç devresi
(-) girişi akım çekmediğine göre,
Igb = IR1+IR2 eşitliği yazılabilir.
Dirençler üzerinden geçen akımların denklemleri,
IR1=
IR2=
Igb=
Vg1 - Vx
R1
Vg2 - Vx
R2
,
,
Vx - Vçkş
şeklindedir..
Rgb
Yandaki şekilde "x" ile gösterilen noktanın şaseye göre potansiyel farkı (gerilimi) 0 V
olduğundan dirençler üzerinden geçen akımların denklemleri,
IR1=
Vg1
R1
, IR2=
Vg 2
R2
, Igb= -
Vçkş
Rgb
eşitlikleri bulunur.
Igb = IR1+IR2 eşitliğine akımların denklemleri yazılacak olursa,
-
Vçkş
Rgb
=
Vg1 Vg 2
+
ortaya çıkar. Bu denklemden Vçkş ifadesi çekilirse,
R1 R2
Vçkş = -Rgb.(
Vg1 Vg 2
+
)
R1 R2
Faz çeviren toplayıcı yükselteç devresinde girişe bağlanan R1, R2, R3, ... , Rn birbirine eşit
olarak seçilirse denklem,
73
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Vçkş = - .(Vg1+Vg2+...+Vgn)
şeklinde yazılabilir.
Faz çeviren toplayıcı yükselteç devresinin çıkış gerilimini hesaplamada kullanılan
denklemlerdeki (-) işareti, giriş ile çıkış gerilimleri arasında 180°'lik faz farkı olduğunu belirtir.
Örnek: Faz çeviren toplayıcı yükselteç devresinde Vg1 = + 1 V, Vg2 = -3 V,
Rgb = 220 kW, R1 = 100 kW, R2 = 200 kW Vçkş =?
Çözüm: Vçkş = -Rgb.(
=(
Vg1 Vg2
1 + - 3 ) = ( - 220000 + 660000 )
+
) = -220000.(
R1 R2
100000 200000
100000 200000
- 22 66
+ )= -2,2 +3,3 =1,1 V
10 20
Örnek: Faz çeviren toplayıcı yükselteç devresinde Vg1 = + 2 V, Vg2 = + 3 V,
Rgb = 10 kW, R1 = 10 kW, R2 = 10 kW Vçkş =?
Çözüm: Vçıkış = - .(Vg1+ Vg2) = - 10000 .(2+3) = -5 V
10000
V. Op-amplı fark yükselteci (difference
amplifier) devresi
Girişlere uygulanan sinyallerin farkını bulup
sonra bu farkı yükselten devredir.
Yandaki şekilde verilen fark yükselteci
devresinin çıkış gerilimini bulmada kullanılan
denklemler çıkarılırken şu yöntem izlenir:
Önce (+) giriş ve buraya bağlı dirençler yok
sayılarak (-) girişe gelen sinyalin ters çevrildiği
düşünülüp buraya gelen sinyale göre çıkış
gerilimini hesaplamada kullanılan denklem,
Vçkş == -
R gb
R1
Vçkş
Vg2
Vg1
Op-amplı fark yükselteci devresi
.Vg1 ya da Vçkş = -AV.Vg1
şeklinde yazılabilir.
Daha sonra (-) giriş ve buraya bağlı dirençler yok sayılarak (+) girişe gelen sinyalin ters
çevrilmediği düşünülüp buraya gelen sinyale göre çıkış gerilimini hesaplamada kullanılan
denklem,
Vçkş = (1+
).Vg2 ya da Vçkş = AV.Vg1
şeklinde yazılabilir.
Ancak Yandaki şekilde görüleceği gibi op-ampın faz çevirmeyen (+) girişine uygulanan
sinyal R3 direnci üzerinde oluşan Vx gerilimi kadardır.
R3 direnci üzerinde oluşan Vx gerilimi,
Vx = I.R3 ile bulunur.
74
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R3 direncinden geçen akımın bulunmasında kullanılan denklem ise,
I=
Vg2
R2 + R3
şeklindedir..
Bu denklem,
Vx = I.R3
eşitliğinde I'nın yerine konulursa,
Vx =
Vg2
R2 + R3
.R3 bulunur..
Op-amp faz çevirmeyen yükselteç olarak çalıştığında R3 direnci üzerindeki Vx gerilimini,
gerilim kazancı (AV) kadar yükseltecektir. O hâlde,
Vçkş = (1+
Vçkş = (1+
R gb
R1
R gb
R1
).Vg2 şeklindeki denklem,
).Vx olarak değiştirilebilir..
Bu denklemde Vx değerinin yerine yukarıdaki
Vçkş = (1+
R gb
R1
).(
Vg2
R2 + R3
.R3 değeri yazılacak olursa,
V2
.R ) eşitliği bulunur..
R 2 + R3 3
Fark yükseltecinin iki girişi için bulunan denklemler birleştirilecek olursa,
Vçkş == -
R gb
R1
.Vg1 + (1+
R gb
R1
).(
Vg2
R2 + R3
.R3)
Op-amplı fark yükselteci devresinde R1=R2=R3=Rgb olursa,
Vçkş == -
R gb
R1
.Vg1 + (1+
Vçkş = -1.V1 + (1+1).(
Vçkş = -V1 + (2).(
Vg2
2
R gb
R1
Vg2
2
).(
Vg2
R2 + R3
.R3)
.1)
)
Vçkş = -Vg1 + Vg2
Vçkş = Vg2 - Vg1
denklemi yazılabilir. Bu denkleme göre fark yükselteci devresinde kullanılan dirençlerin
tümünün değeri aynı olduğunda girişe uygulanan gerilimlerin farkı çıkışta görülür.
Op-amplı fark yükselteci devresinde R1=R2 ve R3=Rgb olarak belirlenirse,
Vçkş == -
R gb
R1
.Vg1 + (1+
R gb
R1
).(
Vg2
R2 + R3
.R3)
75
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Vçkş == Vçkş == Vçkş == Vçkş =
R gb
R1
R gb
R1
R gb
R1
R gb
R1
.Vg1 +(
1
+
R gb
1 R1
(R1 )
).(
(1)
R gb
).Vg2
R 1 + R gb
.Vg1 +
.Vg1 +
.Vg2
R gb
R1
.Vg2
.(Vg2-Vg1) eşitliği bulunur..
Örnek: Şekil 25'te verilen fark yükselteci devresinde R1 = 10 kW, R2 = 10 kW, Rgb = 33 kW,
R3 = 20 kW, Vg1 = 1 V, Vg2 = 2 V olduğuna göre çıkış gerilimini (Vçkş) bulunuz.
Çözüm
Vçkş == -
R gb
R1
.Vg1 + (1+
R gb
R1
).(
Vg2
.R ) = 2,43 V
R2 + R3 3
Örnek: Şekil 25'te verilen op-amplı fark yükselteci devresinde R1 = 10 kW, R2 = 10 kW,
Rgb = 33 kW, R3 = 33 kW, Vg1 = 1 V, Vg2 = 2 V olduğuna göre çıkış gerilimini (Vçkş) bulunuz.
Çözüm
Vçkş =
R gb
R1
.(Vg2-Vg1) =
33
.(2-1)
10
= 3,3 V
VI. Op-amplı karşılaştırıcı (kıyaslayıcı,
komparatör) devresi
Girişlerine uygulanan gerilimlerin farkını
alarak yükseltme yapan devredir.
Vg1
Bu tip bağlantıda Yandaki şekilde görüldüğü
Vçkş
gibi geri besleme direnci yoktur.
Karşılaştırıcı olarak kullanılan op-amplı
devre simetrik çıkışlı güç kaynağıyla
Vref
beslendiğinde,
zener
I. (+) girişe uygulanan gerilim (-) girişe
diyot
uygulanan gerilime eşit ise, çıkış gerilimi 0 V
Op-amplı karşılaştırıcı devresi
olur.
II. (+) girişe uygulanan gerilim (-) girişe
uygulanan gerilimden büyük ise, çıkış gerilimi pozitif yönde maksimum değerde olur.
III. (+) girişe uygulanan gerilim (-) girişe uygulanan gerilimden küçük ise, çıkış gerilimi
negatif yönde maksimum değerde olur.
Not: Op-ampların karşılaştırıcı özelliğinden yararlanılarak sıcaklık, ışık, ses, dokunma ile
ilgili devreler yapılabilir.
Örnek: Yandaki şekilde verilen op-amplı kıyaslayıcı devresinde (-) girişe uygulanan Vref
gerilimi 3 V, (+) girişe uygulanan Vg1 gerilimi ise +5 V olduğuna göre Vçkş gerilimi ne olur
76
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
yazınız.
Çözüm: Vg1>Vref olduğundan Vçkş gerilimi yaklaşık +12 V olur.
Not: Aslında Vçkş gerilimi 10-12 V olur. 1-2 V'luk gerilim op-ampın içinde düşer.
VII. Op-amplı integral alıcı (zaman gecikmeli) devre
Yandaki şekilde verilen op-amplı devre,
girişine uygulanan kare dalgayı üçgen dalga
hâline getirir.
Matematik dersinde açıklanan integral, bir
eğrinin altında kalan alandır. Başka bir deyişle
kare dalganın integrali üçgen dalgadır.
Op-amplı integral alıcı devresinde C 1
kondansatörüne paralel bağlı olan R gb
Vgrş
direncinin görevi giriş uçları arasındaki off-set
10 kHz
geriliminin op-ampı doyuma sokmasını
önlemektir.
Op-amplı integral alıcı devresindeki R 2
Op-amplı
direncinin görevi ise giriş polarma akımlarının
eşit olmamasından kaynaklanabilecek off-set
Vgrş
geriliminin etkisini ortadan kaldırmaktır.
Op-amplı integral alıcı devresinin, girişine
+
uygulanan kare dalgayı üçgen dalgaya
çevirebilmesi için,
I. fgiriş ³ fc=
olmalıdır. Yani, girişe
100 k
R gb
10 nF
Vçkş
integral alıcı devre
+
+
-
Vçkş
uygulanan kare dalga şeklindeki sinyalin
+
+
+
frekansı kritik frekans (fc) değerinden büyük ya
da kritik frekans değerine eşit olmalıdır.
II. Devrenin zaman sabitesi (t = R1.Cgb) ile
girişe uygulanan kare dalga şeklindeki sinyalin
İntegral alıcı devrenin girişine uygulanan kare
dalganın çıkıştan üçgen dalga olarak alınışı
periyodu birbirine eşit ya da yakın bir değerde
olmalıdır.
Eğer yukarıda belirtilen koşullar sağlanmamışsa girişe uygulanan kare dalga biçimli sinyalin
integrali alınamaz ve çıkışta üçgen biçimli dalga oluşmaz. Bu durumda devre faz çeviren
yükselteç gibi çalışır.
Örnek: Yandaki şekilde verilen integral alıcı devrede Rgb = 100 kW, Cgb = 10 nF, R1 = R2 =
10 kW'dur. Devrenin girişine 10 kHz'lik bir kare dalga uygulanırsa çıkıştan üçgen dalga alınabilir
mi? Hesaplayınız.
Çözüm
İntegral alıcı devrenin kritik frekans değeri,
fc=
=
1
=159,2
2.3,14.100.103.10.10-9
Hz
I. fgiriş ³ fc
77
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Devrenin girişine uygulanan kare dalganın periyodu,
Tgrş = 1/fgrş = 1/10000 = 0,0001 s = 0,1 ms
Devrenin zaman sabitesi,
t = R.Cgb=10.103.10.10-9 = 0,1 ms
II. Devrenin zaman sabitesi ile girişe uygulanan kare dalga şeklindeki sinyalin periyodu
birbirine eşit çıkmıştır.
Bu sonuçlara göre devrenin girişine uygulanan kare dalga çıkıştan üçgen dalga olarak alınır.
Yani devre integral alıcı olarak çalışır.
Op-amplı integral alıcı devresinde herhangi bir süre sonra çıkıştan alınan üçgen dalganın
gerilim değerini hesaplamak için,
Vçkş = -[
].Vgrş.t
ya da Vçkş = -( ).Vgrş.t denklemleri kullanılır..
Yukarıda verilen denklemlerde, t: Saniye, t = R.C zaman sabitesidir.
Örnek: İntegral alıcı devresinde R1 = 10 kW, C1 = 100 nF Vg1 = 0,2 V ise, 10 ms sonra çıkış
gerilimi ne olur? Hesaplayınız.
Çözüm
t = R1.C1 = 10.103.100.10-9 = 1.10-3 s
1
).0,2.10.10-3 = -2 V
1.10 - 3
Vçkş = -( ).Vgrş.t = -(
VIII. Op-amplı türev (differentiator)
devresi
Girişine uygulanan üçgen dalgayı kare
dalgaya çeviren devredir.
Yandaki şekilde verilen devrenin, girişine
uygulanan üçgen dalgayı kare dalgaya
çevirebilmesi için,
I. fgiriş fc=
Vx
Vgrş
Vçkş
1 mF
220-1000 W
olmalıdır. Yani, girişe
uygulanan kare dalga şeklindeki sinyalin
frekansı kritik frekans (fc) değerinden küçük ya
da kritik frekans değerine eşit olmalıdır.
II. Devrenin zaman sabitesi (t = Rgb.C1) ile
girişe uygulanan üçgen dalga şeklindeki
sinyalin periyodu birbirine eşit ya da yakın bir
değerde olmalıdır.
Eğer yukarıda belirtilen koşullar
sağlanmamışsa girişe uygulanan üçgen dalga
biçimli sinyalin türevi alınamaz ve çıkışta kare
biçimli dalga oluşmaz. Bu durumda devre faz
çeviren yükselteç gibi çalışır.
Örnek: Yandaki şekilde verilen devrede
Op-amplı türev alıcı devre
+Vgrş
+
+
-V grş
+Vçkş
+
-
-
-V çkş
Türev alıcı devrenin girişine uygulanan üçgen
dalganın çıkıştan kare dalga olarak alınışı
78
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
girişe 1 kHz'lik üçgen dalga uygulandığında çıkıştan kare dalga alınabilir mi? Hesaplayınız.
Çözüm
fc=
=
1
= 1592,3 Hz
2.3,14.1.103.100.10 -9
fgrş=1 kHz = 1000 Hz
fc = 1592,3 Hz
fgrş fc koşulu sağlanmıştır..
Türev alıcı devrenin zaman sabitesi,
t = Rgb.C1=10.103.100.10-9 = 1 ms
Türev alıcı devrenin girişine uygulanan üçgen dalganın periyodu,
Tgrş = 1/fgrş = 1/1.103 = 1 ms
Girişe uygulanan üçgen dalganın periyoduyla, devrenin zaman sabitesi birbirine eşittir.
Bu sonuçlara göre devrenin girişine uygulanan üçgen dalga çıkıştan kare dalga olarak alınır.
Yani devre türev alıcı olarak çalışır.
Op-amplı türev alıcı devresinde herhangi bir süre sonra çıkıştan alınan kare dalganın gerilim
V
değerini hesaplamak için, Vçkş = -Rgb.C1.( grş ) denklemi kullanılır..
t
Örnek: Rgb = 10 kW, C1 = 100 nF, Vgrş = 4 voltken 8 ms sonra çıkış gerilimi kaç volt olur?
Hesaplayınız.
Çözüm: Vçkş = -Rgb.C1.(
Vgrş
t
4
) = -10.103.100.10-9.( 8.10 -3 ) = - 0,5 V
IX. Op-amplı doğrultmaç (redresör, doğrultucu) devreleri
Op-amplı hassas yarım dalga doğrultmaç devresi
Sadece diyotlarla yapılan doğrultmaç
R
devreleriyle milivolt düzeyinde DC çıkış veren
Vçkş
devreler yapılamamaktadır. Çünkü 1N4001
olarak bilinen silisyumdan yapılmış diyodun Vgrş
iletime geçebilmesi için en az 0,6 V (600 mV)'a
x
gerek vardır. Buna göre, 1N4001 ile yapılan
V
doğrultmacın 600 mV'un altında DC gerilim
vermesi mümkün değildir. (Germanyumdan
R
yapılmış diyotların iletime geçme gerilimi ise
0,2 V dolayındadır.)
Op-amplı hassas yarım dalga doğrultmaç devresi
İşte bu nedenle op-amplar kullanılarak düşük
voltajlı DC üreteçleri yapılmaktadır.
Yandaki şekilde verilen devre, düşük voltajlı AC gerilimleri DC'ye çevirebilir. Bu devrenin
giriş sinyali op-ampın (-) girişinden uygulandığı için faz çeviren karşılaştırıcı yükselteç gibi
çalışır. Bu tür çalışmada,
2
ref
3
79
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Vgrş > Vref ise Vx = -V
Vgrş < Vref ise Vx = +V olur.
Vgrş sinyalinin pozitif alternansında çıkış geriliminin polaritesi (-) olur. Yani "x" noktasının
gerilimi 0'dan küçük olur. Bu durumda D1 diyodu kesimde kalırken, D2 diyodu iletime geçer.
D2 iletime geçince çıkıştan girişe negatif geri besleme olur. Op-ampın faz çeviren (-) girişinin
potansiyeli yaklaşık 0 V olduğundan "x" noktasında -0,6 V görülür.
Vgrş sinyalinin negatif alternansında çıkış geriliminin polaritesi (+) olur. Yani "x" noktasının
gerilimi 0'dan büyük olur. Bu durumda D1 diyodu iletime geçerken, D2 diyodu kesime gider. D1
iletime geçince R2 direnci üzerinden devrenin girişine geri besleme olur. Aynı zamanda çıkıştan
girişle aynı genlikte ancak ters fazlı bir DC gerilim alınır.
Op-amp kullanılarak yapılan yarım dalga doğrultmaç devresiyle girişe uygulanan mikrovolt
düzeyindeki AC sinyalleri bile doğrultmak mümkündür.
R4
-2
10 k
R1
-2
10 k
741
osilaskop
kanal 1
+3
R3
R6
10 k
R2
Vgrş
Vgrş
D1
+12 V
7
6
4
-12 V
R5 5 k
Vç1
741
+3
1N4001
10 k
+12 V
7
6
Vçkş
4
osilaskop
-12 V kanal 2
R7
1N4001
D2
3.2 k
(2.2+1 k)
5.6 k
Op-amplı tam dalga doğrultmaç devresi
Op-amplı tam dalga doğrultmaç devresi
Devre, op-amplı yarım dalga doğrultmaç ile op-amplı faz çeviren toplayıcı yükselteç
devresinin birleşiminden oluşmuştur.
Giriş sinyali pozitif polariteli olduğunda birinci op-ampın çıkışı 0 V olur. İkinci op-ampın
girişine R4 üzerinden gelen pozitif polariteli sinyal yükseltilip ters çevrilerek negatif yönlü
olarak çıkışa aktarılır.
Giriş sinyali negatif polariteli olduğunda birinci op-ampın çıkışı pozitif maksimum olur.
Birinci op-ampın çıkışından gelen pozitif polariteli sinyal ile R4 direnci üzerinden gelen negatif
polariteli sinyal ikinci op-amp tarafından toplanır. Dikkat edilirse bu anda ikinci op-ampın
girişine pozitif ve negatif polariteli iki sinyal gelmektedir.
Birinci op-ampın çıkışından gelen pozitif polariteli sinyal, R4 direnci üzerinden gelen negatif
polariteli sinyalden büyüktür. (R4 direnci R5'ten büyük seçildiği için.) Dolayısıyla toplayıcı
olarak çalışan ikinci op-ampın girişine pozitifliği fazla olan bir sinyal uygulanmış olacaktır.
İşte bu sayede op-ampın çıkışından yine negatif polariteli bir sinyal alınır.
X. Op-amplı aktif alt geçiren (low pass) ve üst geçiren (high pass) filtre devreleri
Yalnızca direnç, kondansatör ve bobin kullanılarak yapılan filtrelere pasif filtre denir. Bu tip
devreler basit yapılıdır ancak, kendilerine uygulanan sinyalleri bir miktar zayıflatırlar. Bu
80
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
istenmeyen bir durumdur.
Not: Pasif filtreler temel elektronik kitabında açıklanmıştır.
Op-amplar kullanılarak yapılan aktif filtrelerde ise giriş sinyallerinde zayıflama değil
yükselme olmaktadır.
Op-amplı aktif filtrelerin iyi yönleri şunlardır:
Filtrenin geçirgen olduğu frekanslarda herhangi bir zayıflama olmaz. Çünkü devredeki
op-amp, giriş sinyallerini yükselterek çıkışa aktarır. Pasif süzgeçlerde ise ise süzgecin geçirgen
olduğu frekanslarda az da olsa sinyal zayıflaması olmaktadır.
Aktif filtrelerde bobin kullanılmadığından, üretilmeleri kolaydır..
Aktif filtrelerin giriş empedansı çok yüksek, çıkış empedansı çok düşük olduğundan, girişe
ve çıkışa bağlı olan devrelerin sinyallerinde bozulma olmaz.
Op-amplı aktif filtrelerin olumsuz yönleri ise şunlardır:
Pasif filtreler DC besleme kaynağına gerek duymaz. Aktif filtrelerde (süzgeçlerde) ise DC
besleme kaynağına gerek vardır.
Aktif filtrenin yapısındaki op-ampın bant genişliği sınırlı olduğundan her frekansta
çalışabilen filtre yapmak zordur.
Op-amplı alçak (low) frekansları
geçiren aktif filtre devresi
Yandaki şekilde verilen devrede op-amp faz
çevirmeyen yükselteç olarak çalışmaktadır.
Bu devrenin kesim frekansı,
fc=
1
2π R1R 2 C1C2
C2
Vgrş
2 V(t-t)
100 Hz
10 kHz
Vçkş
R2
R1
denklemiyle hesaplanabilir..
Devrede R 1 =R 2 , C 1=C 2 seçildiğinde
denklem,
Rb
C1
Ra
AV
1,5
1,25
1
fc= 2pR C
1 1
şeklinde yazılabilir..
1
0,75
Aktif filtrenin geçirgen olduğu bölgede
frekans karakteristiğinin düz olabilmesi için opampın kazancı 1,58 olmalıdır. Buna göre,
AV=1+
0,50
BG (BW)
0,25
f (kHz)
fc
0,1 0,2
0,5
1
1,5
2
5
10
Op-amplı alçak frekansları geçiren filtre devresi
ve devrenin kazancının giriş sinyalinin frekansı
yükseldikçe azalışını gösteren eğri
Rb
=1,58
Ra
Buradan da,
Rb
=0,58 olmalıdır..
Ra
Op-amplı alçak frekansları geçiren devrede girişe tepeden tepeye genliği 2 V, frekansı 100
Hz olan bir AC sinyal uygulandığında çıkıştan tepeden tepeye değeri 3 V, frekansı 100 Hz olan
bir sinyal alınır.
Giriş sinyalinin frekansı 100, 200, 500, 1000, 1500, 2000, 5000 ve 10000 Hz yapılarak çıkış
geriliminin değeri ölçüldüğünde, frekans yükseldikçe gerilim değerinin aşağıdaki çizelgede
görüldüğü gibi 0,08 V, kazancın ise 0,04 seviyesine indiği görülür.
81
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Örnek: Alçak frekansları geçiren aktif filtre devresinde R1=R2=1 kW, C1=C2=0,1 mF, Ra=10
k, Rb=5,6 kW olduğuna göre,
a. Devrenin kesim frekansını bulunuz.
b. Devrenin hangi frekans aralığındaki sinyalleri çıkışa aktardığını yazınız.
c. Devrenin karakteristiği "geçirgen olduğu frekans aralığında" düzgün müdür?
Çözüm
1
a. fc= 2pR C =
1
1
1
=1,6 kHz
2.3,14.1.103.0,1.10-6
b. Bu sonuca göre devre 0-1,6 kHz arasındaki frekansa sahip giriş sinyallerini çıkışa aktarır.
c.
Rb
=0,56
Ra
» 0,58 olduğundan, devre geçirgen olduğu bölgede düzgün bir karakteristiğe
sahiptir.
Op-amplı yüksek (high) frekansları
geçiren aktif filtre devresi
Yüksek frekansları geçiren filtre devresi,
alçak frekansları geçiren filtreye çok benzer.
Sadece direnç ve kondansatörler yer
değiştirmiştir.
Yüksek frekansları geçiren devrede giriş
sinyalinin frekansı 100, 500, 1000, 1500, 2000,
3000, 4000, 5000 ve 10000 Hz yapılarak çıkış
geriliminin değeri ölçüldüğünde, frekans
yükseldikçe gerilim değerinin aşağıdaki
çizelgede görüldüğü gibi 2,9 V, kazancın ise
1,5 seviyesine çıktığı görülür.
Vgrş
Vçkş
2 V(t-t)
100 Hz
10 kHz
AV
1,5
1
BG (BW)
0,50
f (kHz)
0
1
2
3
4
5
10
Op-amplı yüksek frekansları geçiren filtre devresi
ve devrenin kazancının giriş sinyalinin frekansı
yükseldikçe artışını gösteren eğri
Örnek: Yandaki devrede R1=R2=1 kW, C1=C2=0,1 mF, Ra=10 kW, Rb=5,6 kW olduğuna göre,
a. Devrenin kesim frekansını bulunuz.
b. Devrenin hangi frekans aralığındaki sinyalleri çıkışa aktardığını belirtiniz.
82
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Çözüm
1
a. fc= 2pR C =
1
1
1
=1,6 kHz
2.3,14.1.103.0,1.10-6
b. Bu sonuca göre devre 1,6 kHz ile op-amp özelliklerinin (slew-rate parametresinin)
belirlediği üst sınır arasındaki frekans bandını geçirir.
XI. Op-amplı voltaj (gerilim) regülatörü devresi
Yanda verilen devrede Vgrş gerilimi 0 V'tan
Vgrş
itibaren artırılırsa çıkışta oluşan gerilim de artış
gösterir.
R2
Çıkış gerilimi 3 V'un altındayken zener diyot
R
Vçkş
yalıtımdadır. Çıkışta oluşan gerilimin değeri 3
voltu geçince zener diyot iletime geçerek
üzerinde hep 3 V'luk gerilim düşümü oluşturur.
R3
R1
İşte bu 3 V'luk zener diyot gerilimi op-ampın
R
3 numaralı (+) girişi için referans gerilimi (Vref)
görevini yapar.
Op-ampın çıkış gerilimi, V1 noktasının
Op-amplı voltaj regülatörü devresi
gerilimi 3 V oluncaya kadar yükselir. Yükseliş,
V1'in gerilimi 3 V olunca durur. Çünkü, op-amp çıkışının daha fazla yükselerek V1 geriliminin
+3 V'un üzerine çıkması durumunda eksi (-) girişin gerilimi artı (+) girişin geriliminden daha
pozitif olacağından kıyaslayıcı olarak çalışan op-ampın çıkışı hemen düşüşe geçer.
V1 noktasının gerilimi 3 V'un altına düşecek olursa op-amp yine kıyaslayıcı olarak çalışmaya
başlar ve çıkışı hemen 3 V düzeyine yükseltir.
s1
s2
Şekil 35'te verilen op-amplı gerilim regülatörü devresinde Vçkş gerilimini R1 ve R2 dirençlerinin
değerini değiştirerek ayarlamak mümkündür.
Rs1 ve Rs2 dirençleri ise op-ampın girişlerini korumak için kullanılmıştır.
XII. Op-amplı logaritmik yükselteç devresi
Yanda verilen devreye dikkat edilirse faz
çeviren yükseltece benzediği görülür. Tek fark,
geri besleme direnci yerine NPN tipi bir
transistörün bağlanmış olmasıdır. Bu bağlantı
sayesinde T1 transistörünün B-E birleşimindeki
polarma gerilimden yararlanılarak logaritma
işlemi yapılmaktadır.
Logaritmik yükselteçler, analog esaslı
bilgisayarlarda matematiksel işlemler yapmada
kullanılmaktadır.
Transistörün B-E eklemindeki gerilimin
denklemi,
Vçkş = VBE = (60 mV).Log (
IC
Vçkş
Vgrş
Op-amplı logaritmik yükselteç devresi
) şeklinde yazılabilir..
83
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Denklemde IC =
Vgrş
'dir..
R1
Içkş akımı sabit olup oda sıcaklığında 1.10-13 A dolayındadır.
Logaritmik yükselteçte, Vgrş gerilimindeki ve dolayısıyla IC akımındaki doğrusal değişimler,
çıkışta ve B-E ekleminde logaritmik bir artışa neden olmaktadır.
Yukarıda verilen denklemdeki logaritma 10 tabanlıdır. Vgrş geriliminde 10 katlık bir artış
olduğunda kolektör akımı da 10 kat artar.
Log 10 = 1 olduğundan çıkışta da 10 kat artış olur.
Vgrş gerilimi 100 kat artırıldığında çıkışta,
60.2 = 120 mV'luk artış gerçekleşir.
Örnek: R1= R2 = 5,6 k, Vgrş = 0,056 V olduğunda,
a. Vçkş gerilimini bulunuz.
b. Vgrş 10 kat artırılarak 0,56 V, 100 kat artırılarak 5,6 V yapılırsa Vçkş ne olur? Bulunuz.
Çözüm
a. Vçkş=VBE=(60 mV).Log (
IC=
Vgrş
R1
IC
I çkş
)
0,056
= 5,6.103 =0,01 mA = 1.10-5 A
Vçkş = (60 mV).log (
1.10 -5
)
1.10-13
= (60 mV).Log 108
log 108 = 8 olduğundan, Vçkş = 480 mV olur.
b. Vgrş= 0,56 V yapıldığında,
IC=
Vgrş
R1
0,56
= 5,6.103 =0,1 mA = 1.10-4 A
Vçkş=(60 mV).log (
1.10-4
)
1.10-13
= (60 mV).Log 109
log 109 = 9 olduğundan, Vçkş = 540 mV olur.
Giriş 5,6 V yapıldığında ise,
IC=
Vgrş
R1
5,6
= 5,6.103 =1 mA = 1.10-3 A
Vçkş= (60 mV).log (
1.10 -3
1.10-13
) = (60 mV).Log 1010
log 1010 = 10 olduğundan, Vçkş = 600 mV olur.
84
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
XIII. Op-amplı kare dalga üreteci
(astable multivibratör) devresi
Yanda verilen devrede op-amp kıyaslayıcı
(karşılaştırıcı) olarak çalışmaktadır. İlk anda (+)
girişteki gerilimin daha pozitif olduğunu
varsayalım. Bu durumda Vçkş gerilimi pozitif
maksimum değerdedir.
B noktasının gerilimi,
VB =
Vçkş
R1 + R2
Vçkş
C
.R2 kadardır..
Bu sırada C kondansatörü R gb direnci
Op-amplı kare dalga üreteci devresi
üzerinden dolmaktadır. Kondansatörün A
noktasındaki gerilim B noktasının gerilimine eşit olduğunda Vçkş gerilimi eksi (-) polariteli olur.
Çıkışın eksi (-) polariteli olması A noktasında ve kondansatör üzerinde bulunan gerilimi de
eksi (-) polariteli yapar. (Çıkış gerilimi Rgb üzerinden girişe geri besleme yapmaktadır.)
Kondansatöre bir öncekinin tersi polaritede bir gerilimin gelmesi bu elemanı deşarj etmeye başlar.
Kondansatör belli bir sürede deşarj olduktan sonra bu kez bir öncekinin tersi polaritede
tekrar şarj olmaya başlar. Kondansatörün gerilimi A noktasındaki gerilime eşit olduğu anda opamp çıkışı tekrar konum değiştirir. Devre bu şekilde çalışmasını sürdürür.
Şekil 37'de verilen devrenin çıkışına led, röle, lamba gibi alıcılar bağlanarak periyodik çalışan
sistemler oluşturulabilir.
XIV. Op-amplı gerilim kontrollü osilatör devresi
Yandaki "a" ve"b" şekillerinde verilen op-amplı gerilim kontrollü, testere dişi biçiminde
sinyal üreten osilatör devresinde geri besleme elemanı olarak PUT ve kondansatör kullanılmıştır.
PUT adlı elemanın A ucuna uygulanan
10 k
gerilim G ucuna uygulanan gerilimden 0,6-0,7
2N6027 G
R2
PUT
V fazla olduğunda A'dan K'ya doğru akım
Vp
A
K
geçirir. Örneğin PUT'un G ucuna 2 V
7,5 V
C
uygulanmışsa, A ucuna uygulanan gerilim 2,6
1-10 nF
R1
+
V olduğunda A'dan K'ya akım geçişi olur.
741
100 k
Gerilim kontrollü osilatör devresinin çıkış
Vçkş
Vgrş
1-3 V
geriliminin seviyesi PUT'un iletime geçme
+
değerine ulaştığında kondansatör üzerinde (a)
+15 V
biriken elektrik yükü A-K uçları arasından
R 3 10 k
geçerek boşalır ve devre resetlenir (sıfırlanır).
C'nin boşalması PUT'un A ucuna gelen gerilimi
2N6027
+7,5 V
PUT
düşüreceğinden bu eleman kesime gider. PUT
kesime girince C tekrar dolmaya başlar. PUT'un
-15 V
R 4 10 k
C
sürekli olarak iletim ve kesim olması çıkışta
1-10 nF
R1
68 k
testere dişine benzer bir sinyalin oluşmasını
+15 V
sağlar.
Vgrş
100 k
741
Vçkş
Yandaki "a" şeklinde gerilim kontrollü
R
-15
V
osilatör devresinde giriş ucuna negatif gerilim
2 10 k
uygulandığından çıkıştan pozitif polariteli (b)
testere dişine benzer bir sinyal alınır. Başka bir
Op-amplı gerilim kontrollü osilatör devreleri
deyişle devre integral alıcı gibi çalışır.
85
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
A
B RX
49
MC R
100
A
A
K
G
GA
G
K
K
A
G
AKG
K
G
G
A
K
K
A
K
yalıtkan
G
Tristör sembolleri
Çeşitli tristörler
Tristörün yarı iletken iç yapısı
Ç. Tristörler (thyristör, SCR, silicon controlled rectefier)
1. Tristörlerin yapısı ve çalışma karakteristiği
İki yarı iletken ile diyotlar, üç yarı iletken ile transistörler, dört yarı iletken ile ise tristörler
yapılmıştır.
Tristör kavramı, thyratron (gazlı triyod) ve transistör sözcüklerinin birleşiminden ortaya
çıkmıştır. PNPN şeklinde birleştirilmiş olan dört yarı iletkenden çıkarılan anot (A), katot (K)
ve gate (G) uçları olan tristör, doğru ve alternatif akımda çalışabilen bir “güç kontrol” elemanıdır.
Tristörlerin iletime geçirilebilmesi için G ucuna kısa süreli olarak akım (sinyal) uygulamak
yeterlidir. Tetikleme akımı uygulandığında tristör saniyenin 1/1000'i kadarlık bir sürede iletime
geçer.
Tristör kesimdeyken A-K uçlarının direnci çok yüksektir. İletim anında ise A-K arası direnç
0,2 W gibi çok düşük bir düzeye iner. Tristör iletimdeyken A-K arasından geçen akımın
maksimum değere çıkmaması için devreye mutlaka yük bağlanması gerekir. Yüksüz çalıştırma
yapılırsa aşırı akım geçişi olur ve eleman bozulur.
Uygulamada kullanılan tristörlerin akımları 0,1 ile 3000 A, gerilimleri 10 ile 5000 V arasında
değişmektedir.
AC gerilim ile çalıştırılan tristörlü devrelerde, G ucuna gelen tetikleme akımına bağlı olarak
A’dan K’ya geçen akım değişir. (Diyotlar ise A’dan K’ya doğru geçen akımı denetleyemezler.)
Herhangi bir alıcıya uygulanan enerji ayarlı bir transformatörle (varyak) ya da yük devresine
seri olarak bağlanan bir reosta (ayarlı direnç) ile kontrol edildiğinde büyük bir güç kaybı ortaya
çıkar. Aynı zamanda bu elemanlar hem fazla yer kaplar, hem de pahalıya mal olurlar. Güç
kontrolünde tristör kullanıldığında ise, hem güç kaybı azalır, hem de maliyet düşer.
Tristörler, demir çelik endüstrisinde, kaynak makinelerinde, yüksek güçlü redresörlerde,
motorların devir kontrollerinde, akü şarj cihazlarında, aydınlatma, ısıtma donanımlarında vb.
kullanılır.
Tristörlerin doğru ve ters polarma durumundaki elektriksel karakteristik eğrileri
Endüstriyel donanımlarda yaygın olarak kullanılan elemanlardan biri olan tristörlerin doğru
ve ters yönlü gerilimlere karşı davranışını anlayabilmek için arka sayfada verilen karakteristik
eğriyi incelemek gereklidir..
86
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Karakteristik
eğrilerdeki kavramların
açıklanması:
I. Ters polarmada
bozulma (kırılma,
delinme) gerilimi:
Tristörün ters yönlü olarak
uygulanan gerilime
dayanabildiği son
noktadır.
II. Ters polarmada
kesim bölgesi:
Tristörün ters yönlü
polarmada kesimde
olduğu gerilim aralığıdır.
+I (A)
doğru polarmada
iletim bölgesi
tutma akımı
doğru polarmada iletime
geçme noktası
ters polarmada bozulma
(kırılma) gerilimi
-V (V)
ters polarmada
kesim bölgesi
doğru polarmada
kesim bölgesi
-I (A)
+V (V)
Tristörün iletim ve kesim durumundaki
davranışlarını gösteren karakteristik eğriler
III. Doğru polarmada kesim bölgesi: Tristörün doğru polarma altında kesimde kaldığı
bölgedir.
IV. Doğru polarmada iletime geçme noktası: Tristörün iletime geçtiği değerdir.
V. Tutma akımı: Tristörün iletime geçtikten sonra iletimde kalmasını sağlayan anot-katot
arası akım değeridir.
Tristörün iletime geçebilmesi için gereken koşullar şunlardır:
I. Anot ucuna artı (+), katot ucuna eksi (-) gerilim uygulanmalıdır.
II. Tristörün A-K uçları arasından geçen akım en az tutma akımı kadar olmalıdır.
III. G ucuna uygulanan polarmanın gerilim ve akım değeri tristörün kataloğunda verilen
değerde olmalıdır. Yani G ucuna uygulanan tetikleme akımı çok küçük olursa eleman çalışmaz.
Tetikleme akımı büyük olduğunda ise tristör bozulur.
Tristörlerin sağlamlık testi
AVOmetre komütatörü ohm kademesine getirilerek (x1 kW konumu) yapılan ölçümde, AK: kW-kW (büyük ohm - büyük ohm), A-G: W - kW (küçük ohm-büyük ohm), K-G: W - kW
(küçük ohm-büyük ohm) olacak şekilde değerler okunuyorsa eleman sağlamdır.
2. Tristör tetikleme devreleri ve kapı (G) kontrolü (Tristörleri tetikleme
yöntemleri)
a. G ucuna kısa süreli akım (pals) uygulayarak tetikleme
Bu yöntemde G ucuna kısa süreli olarak tetikleme akımı uygulanarak A - K arasının iletken
olması sağlanır.
Tetikleme sinyali ise,
87
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
S1
L
S2
V
R
BRX49
MCR100
VG
AC ya da DC
I. Bağımsız DC üretecinden sağlama
Yandaki şekilde verilen bu yöntemde S1 anahtarı
kapatıldığında lamba yanmaz.
S2 anahtarı kısa süreli olarak kapatılıp açılırsa tristörün
davranışı şöyle olur: V gerilimi AC ise S2 açıldığı anda
tristör tekrar kesime gider ve lamba söner. V gerilimi DC
ise S2 açılsa bile tristör sürekli olarak iletimde kalır.
AC ya da DC
II. Ana besleme kaynağından sağlama
Tristörün DC üreteç ile tetiklenmesi
Yandaki şekilde verilen devrede S anahtarı kapatıldığı
anda direnç üzerinden geçen küçük değerli akım tristörü
sürer. Devre DC ile besleniyorsa S anahtarı açılsa bile
L
tristör iletimde kalır. Devre AC ile besleniyorsa S anahtarı
açıldığında tristör kesime gider. Devrede kullanılan diyot,
1-22 k BRX49
MCR100
tristörün G ucundan ters yönde akım dolaşmasını önler.
Yani bu eleman tristörü koruma amacıyla bağlanmıştır.
G ucuna uygulanan akımın minimum değeri önemli
bir husustur. Yani G ucuna rastgele akım uygulanırsa
eleman bozulur. Teknik bilgi kataloglarında her tristörün
Tristörün ana besleme
kaynağından tetiklenmesi
geyt ucuna uygulanacak akım (IGmin) belirtilir. Örneğin
iletime geçebilmesi için G ucuna 10 mA uygulanması
gereken bir tristöre 5 mA uygulanırsa A - K arası iletken olmaz. Ya da G akımı 10 miliamperin
çok üzerinde olursa eleman bozulabilir.
Tristörün G ucuna uygulanacak tetikleme akımının katalogda verilmiş olan sınırın üzerine
çıkmaması için tetikleme ucuna seri olarak direnç bağlanır. Direncin kaç ohm olması gerektiğini
bir örnekle açıklayalım.
b. Tristörlerin izolasyon (pals, darbe) transformatörleriyle tetiklenmesi
Birbirinden yalıtılarak (bağımsız) çalışması istenen
devrelerde tetikleme palsi ile tristör arasına yandaki
şekildegörüldüğü gibi dönüştürme oranı 1:1 olan minik
boyutlu bir pals transformatörü bağlanır. Pals devresinin
primerden dolaştırdığı akımın yarattığı manyetik alan
sekonder sargılarında V2 gerilimini oluşturur. V2 gerilimi
tristörün G ucunu tetikleyerek tristörü sürer. Bu yönteme
manyetik kuplajlı tetikleme de denir.
88
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
AC ya da DC
Örnek: Bir tristörün G tetikleme akımı katalogdan bakılarak 10 mA olarak belirlenmişir.
Tristör DC 12 voltluk bir devrede kullanıldığına göre G ucuna seri bağlanması gereken direncin
değerini hesaplayınız. (Vgeyt = 1 V)
Çözüm
IG = 10 mA = 0,01 A
R = (Vşebeke-Vgeyt) / IG = (12-1) / 0,01=1100 W
R
BRX49
MCR100
V2
pals
trafosu
pals
üreteci
V1
Tristörün pals trafosuyla tetiklenmesi
+5-12 V
S
220 W
c. Tristörlerin optokuplör
ile tetiklenmesi
Yandaki şekilde görülen
devrede S anahtarı kapatıldığında
enfraruj diyot ışık yayarak
fototransistörü sürer. İletime
geçen fototransistör ise tristörü
tetikleyerek röleyi çalıştırır.
Görüldüğü üzere kumanda
devresiyle güç devresi optokuplör
sayesinde birbirinden elektriksel
bakımdan yalıtılmıştır.
+12 V
optokuplör
R1
L
R2
4N25
1-10 kW
BRX49
MCR100
Tristörün optokuplörle tetiklenmesi
ç. A-K uçları arasına yüksek gerilim uygulayarak tetikleme
G ucu boştayken A-K arasına uygulanan gerilim artırılırsa tristörün içindeki transistörlerden
akan sızıntı akımlarının değerleri yükselerek A-K arasının iletken hâle gelmesine yol açabilir.
Pratikte tercih edilen bir yöntem değildir. Çünkü, tristöre kataloglarda belirtilen dayanma
gerilimlerinden yüksek gerilim uygulamak sakıncalıdır.
d. Yüksek sıcaklık ile tetikleme
SCR’nin sıcaklığı artırılırsa P-N eklemlerinden geçen sızıntı akımları yükselir. Bu da elemanın
A-K arasının iletken olmasına yol açar. Uygulamada tercih edilen bir yöntem değildir.
3. Tristörün DC'de kullanılması
Tristörlerin iç yapısındaki 4 yarı iletken ard arda bağlı iki transistör gibi davranır. Bunları
yandaki şekilde görüldüğü
gibi T 1 ve T 2 ola rak
A
A
A
+ A
PNP
adlandırırsak,
T 2 ’nin
T1
tetikleme ucuna (G ucu)
G
G
G
G
küçük değerli bir pozitif (+)
T2
+
akım uygulandığında C-E
NPN
arası iletken olur ve T1 ’in
- K
K
K
K
beyz ucuna eksi (-) ulaşır.
Tristörün yarı iletken iç yapısı
Tristörün transistör eşdeğeri ve
T1’in beyzinin eksi (-) alması
tristörü DC ile çalıştırma
bu transistörün de iletken
olmasına yol açar. T1 iletken olunca emiterinden kolektörüne doğru akan akım T2’nin B ucuna
tetikleme akımı gelmesine yol açar. Bunun sonucunda dışardan uygulanan IG tetikleme akımı
kesilse bile T2 iletimde kalır. T2’nin iletimde kalması ise T1’in iletimde olmasını sağlar.
Özetlersek: G ucuna gelen kısa süreli polarma (tetikleme, uyartım) akımı tristörün sürekli
olarak A’dan K’ya doğru akım geçirmesine yol açar.
Tristörün DC ile bir kez tetiklendikten sonra sürekli olarak çalışıyor vaziyette kalabilmesi
için bir koşul vardır. O da, elemandan geçen akımın tutma akımından fazla olmasıdır.
Uygulamada kullanılan tristörlerde tutma akımı modele göre 2 mA-200 mA arasında
değişebilmektedir.
89
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
4. Tristörün AC'de çalışması
~
~ A
PNP
Yandaki şekilde T2’nin tetikleme ucuna (G) uygulanan
T1
L
küçük değerli akım bu elemanın C-E uçları arasından akım
geçmesini sağlar. T2’nin C'den E'ye akım geçirmesi üzerine
T2
G
~
T1’in B ucu eksi (-) polarma alır ve iletime geçerek T2 ’yi
NPN
tetiklemeye başlar. Pozitif yönlü alternans maksimum değere
~ K ~~
yükselir ve tekrar sıfır (0) değerine iner. İşte tam bu sırada
Tristörün AC'de çalışması
tristörün anot (A) ucuna gelen akım 0 değerine indiği için T1
ve T2 kesime girer ve alıcı çalışmaz olur. G’ye pozitif tetikleme
sinyali verilince tristör yeniden iletime geçer.
Görüldüğü üzere pozitif alternansın her 0 V değerine inişinde tristör kesime girmektedir.
İşte bu nedenle AC ile çalışan devrelerde kullanılan tristörün G ucuna sürekli olarak tetikleme
sinyali uygulamak gerekir.
T2 transistörünün G ucuna negatif sinyal geldiğinde bu transistör iletime geçemez. T2 kesimde
kalınca T1'de kesimde kalır. T1 ve T2'nin kesim olması alıcı üzerinden akım geçmemesine
neden olur. Yani negatif alternansta L çalışmaz.
5. Tristörlü faz kontrol devreleri
Tristörler kullanılarak endüstriyel amaçlı bir çok devre yapılabilmektedir.
Yüksek akım çeken endüstriyel sistemlerin doğru akım gereksinimi diyotlarla değil tristörlerle
karşılanır. Çünkü diyotlar, alıcıya giden akımı ayarlayamazlar. Tristörler ise G ucuna uygulanan
tetikleme sinyalinin şekline göre A’dan K’ya geçen akımı kolayca ayarlayabilirler. Ayrıca
tristörlerin harcadığı öz güç (disipasyon gücü) diyot ve transistörlere nazaran daha az olmaktadır.
Tristörlü doğrultmaç devrelerinde çıkışın düzgün DC olması için, alıcı akımının düşük olduğu
devrelerde filtre olarak kondansatör kullanılırken, büyük akımlı devrelerde ise sac nüveli
bobinlerden yararlanılır.
TIC106
AC 220 V
I. SCR’li yarım dalga doğrultmaç
devresi
Yandaki şekilde verilen devrede potun
direnç değerini değiştirmek sûretiyle C’nin
dolma zamanı ayarlanır. Bu da SCR’nin
tetiklenme açısını (zamanını) kontrol ederek
alıcıya giden gerilim ve akımın değerini kontrol
eder. Tristörün G ucuna giden akımın değerine
bağlı olarak alıcıya giden sinyallerin kırpılma
durumu değişir. G akımı pot, direnç ya da
kondansatörün değeri değiştirilerek
ayarlanabilir.
1k
1N4001
S
AC 12 V
1k
1 mF Ry
Tristörlü bir fazlı yarım dalga
doğrultmaç devresi
V, I trafonun sekonderindeki AC sinyal
t (s)
V, I
+
+
t (s)
tristörün çıkışındaki DC sinyal
Tristörlü bir fazlı yarım dalga doğrultmaç
devresinde giriş ve çıkış sinyalleri
90
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
SCR1
A
TIC106
1k
AC 12 V
1k
AC 220 V
II. Orta uçlu trafolu, tam dalga
kontrollü doğrultmaç devresi
Yandaki şekilde verilen devrede iki
adet tristör kullanılmaktadır. Trafonun
sekonder sarımının A noktasının
polaritesi pozitif olduğunda SCR1, B
noktasının polaritesi pozitif olduğunda
ise SCR2 iletime geçer.
Ry
1N4001
1k
AC 12 V
1k
B
Tristörün G ucuna giden akımın
değerine bağlı olarak alıcıya giden
sinyallerin kırpılma durumu yandaki
şekilde görüldüğü gibi değişir. Geyt (G)
akımı dirençlerin değeri değiştirilerek
ayarlanabilir.
1N4001
SCR2
TIC106
Tristörlü orta uçlu trafolu bir fazlı
tam dalga doğrultmaç devresi
V, I
trafonun
sekonderindeki
AC sinyal
t (s)
III. Üç fazlı doğrultmaçlar
Üç fazlı AC’nin doğrultulmasında ve
çıkış akımının kolayca kontrol
edilmesinde kullanılan devrelerdir. 3
fazlı doğrultmaçlarda SCR’leri
tetiklemede kullanılan devreler, şekli
fazla karışık göstermemek için genelde
blok şema olarak ifade edilir. Böyle bir
şema ile karşılaşıldığında kutu
biçiminde çizilmiş kısımda, UJT, PUT,
SUS, diyak vb. gibi elemanlarla yapılmış
tetikleme devrelerinin bulunduğu
bilinmelidir.
V, I
+
+
+
t (s)
tristörlerin çıkışındaki DC sinyal
Tristörlü orta uçlu trafolu bir fazlı tam dalga
doğrultmaç devresinde giriş - çıkış sinyalleri
tristörler
R
+
S
T
üç fazlı trafo
SCR’li üç fazlı yarım dalga
doğrultmaç devresi
Yandaki şekilde verilen tristörlü üç
fazlı yarım dalga doğrultmaç devresi
Tristörlü üç fazlı yarım
yapı olarak tristörlü yarım dalga
doğrultmaç devresine benzer. Bu
devrede AC’nin sadece pozitif alternansları alıcı üzerinden geçer.
Mp
tetikleme
devresi
dalga doğrultmaç devresi
UJT tetiklemeli üç fazlı tam dalga doğrultmaç devresi
Arka sayfada verilen devrede P2 üzerinden geçen akım C'yi doldurmaya başlar. C'nin gerilimi
6-9 V olduğunda UJT iletime geçer. R7 üzerinde oluşan gerilim tristörleri iletime sokar. P2
potuyla çıkış geriliminin değeri ayarlanabilir.
91
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R4 6,8 kW / 2 W
R8 33 k
R5
3x1N4007
TIC106D
R1
R2
R3
27 W
27 W
27 W
10 k
P1
0-220 V
+
3x1N4007
100 k
P2
390 W
R6
Ry
470 W
2N2646
20 V
R7
100 nF
100 W
-
UJT tetiklemeli, tristörlü üç fazlı tam dalga doğrultmaç devresi
+12 V
6. Tristörleri durdurma devreleri (yalıtma, kesime sokma yöntemleri)
a. Seri anahtarla durdurma
DC ya da AC ile çalışan
küçük akımlı devrelerde
+12 V
S1
kullanılan
tristörleri
S1
L
+12 V
durdurmak için kullanılan
S2
L
yöntemdir. Yandaki şekilde
verilen şemada S1 anahtarı
R
R
S2
açıldığı anda alıcının akımı
1k
1k
kesilir.
BRX49
MCR100
-
BRX49
MCR100
-
b. Paralel anahtarla
Tristörün seri anahtarla
Tristörün paralel anahtarla
(buton) durdurma
durdurulması
durdurulması
DC ile çalışan tristörlü
devrelerin durdurulmasında kullanılır. Yandaki şekilde verilen şemada S2 anahtarı kapatılınca
tristörden geçen akım anahtar üzerinden geçmeye başlar. Bu da tristörün içinde bulunan T1 ve
T2 transistörlerini kesime sokar. S2 anahtarını açsak bile tristör iletime geçemez.
92
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+12 V
S1
R1
1k
-
L
10 mF
c. Kondansatör ile kapasitif durdurma
I. Buton kumandalı (manuel) kapasitif durdurma
DC ile çalışan tristörlü devrelerin durdurulmasında
kullanılan yöntemdir. Yandaki şekilde verilen devrede S1’e
basılınca tristör (SCR) iletime geçer. A-K arasının iletken
olmasıyla birlikte C kondansatörü R2 üzerinden artı (+), SCR
üzerinden eksi (-) alarak yavaş yavaş dolmaya başlar. S2
butonuna basıldığı anda C üzerinde biriken elektrik yükü
tristörün katoduna uygulanmış olur. Tristör tam iletimdeyken
A-K uçları arasında düşen gerilimin değeri çok az (0,6-2,4
V) olduğu için, kondansatörden gelen ters yönlü polarma
R2
1k
- +
C
S2
BRX49
MCR100
Tristörün kapasitif (buton
kumandalı) durdurulması
7. Tristörlü uygulama devreleri
a. Tristörlerin anahtar (şalter) olarak
kullanılması
Yandaki şekilde verilen devrede S anahtarı bir kez
kapatılıp açılırsa tristör iletme geçerek L'nin sürekli olarak
yanmasını sağlar. Devrenin besleme gerilimi AC olursa
alıcı, S kapalı olduğu sürece çalışır. Devrede kullanılan
tristörün gücü artırılarak çok yüksek akım çeken alıcılar
minik bir anahtarla çalıştırılabilir.
L
-
R1
R3
R2 1k
S1
10 mF
II. İki tristörlü otomatik kapasitif durdurma
DC ile çalışan tristörlü devrelerin durdurulmasında
kullanılan yöntemdir. Yandaki şekilde verilen devrede S1 ’e
basılınca SCR1 iletime geçer. SCR1'in iletken olmasıyla
C kondansatörü R2 üzerinden yavaş yavaş dolmaya başlar.
Bir süre sonra S2 butonuna basılınca SCR2 iletime geçer.
SCR2'nin iletime geçmesiyle C üzerinde biriken elektrik
yükü SCR2 üzerinden geçip SCR1 ’i ters yönlü olarak
polarır. Ters polarma ise SCR1 ’i kesime sokarak lambayı
söndürür.
+12 V
gerilimi, A-K uçları arasından akım geçişini durdurur.
1k
+
S2
C
1k
BRX49
SCR1 MCR100 SCR
2
-
İki tristörlü otomatik kapasitif
durdurma devresi
+12 V
S
R
1k
L
BRX49
MCR100
Tristörün anahtar olarak
kullanılması
b. Tristörlerle motorların dönüş
MCR100
AC 12 V
yönünün değiştirilmesi
Mp
SCR1
Sabit kutuplu DC motorlarda devir yönünün R
değişmesi için besleme uçlarının yer değiştirmesi
S1
yeterli olmaktadır. Bu kuraldan hareketle DC
1N4001
motora seri olarak birbirine ters paralel iki tristör
bağlanıp devir yönü kontrolü yapılabilir.
1k
1k
1N4001
Yandaki şekilde verilen devrede besleme
DC motor
S2
gerilimi AC'dir. Bu gerilim direkt olarak motora
uygulanırsa alıcı çalışmaz. Devrede bulunan
SCR2
tristörler tek yönde akım geçirdiğinden, AC
MCR100
besleme gerilimi DC'ye çevrilir. İlk önce S1
Tristörlerle DC motorun devir yönünün
anahtarını kapatarak SCR 1 'in G ucunun
değiştirilmesine ilişkin devre örneği
tetiklenmesini sağlayalım. Bu durumda motor
üzerinden sağdan sola doğru bir akım geçişi olur ve DC motor belli bir yönde dönmeye başlar.
Daha sonra S1 anahtarını açıp S2 anahtarını kapatalım. S2'nin kapanmasıyla SCR2 iletime
geçer. SCR2'nin iletken olmasıyla DC motor üzerinden soldan sağa doğru bir akım geçişi olur
ve motor önceki dönüş yönünün zıttı yönde dönmeye başlar.
c. Tristörlerle motorların devir sayısını değiştirme (tristörlerle yapılan AC faz
kontrol devreleri)
AC özellikli sinyaller sürekli olarak yön değiştirirler. Yani akım pozitif tepe ile negatif tepe
arasında değişim gösterir. Akımın sıfır değerinden geçtiği anlarda tristör kesime girer. Ayrıca
bir tristör sadece pozitif alternansları geçirdiğinden bir periyodun sadece 180°'lik kısmı alıcı
93
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
üzerinden dolaşır.
İşte 180°'lik pozitif alternansın başlangıcı ile bitişi arasında tristörün hangi açıda (anda)
iletime geçeceğinin tetikleme devresi yardımıyla belirlenmesine faz kontrolü denir.
Faz kontrolü yapılırken G ucuna bağlanan direnç fazla azaltılırsa aşırı akım geçişi olacağından
tristör bozulur. Bu durumu önlemek için G ucuna gitmesi gereken akım hesap yoluyla belirlenir.
Geyt (G) direncinin minimum değerini bulmada kullanılan denklem:
Rgeyt = (Vşebeke - Vgeyt) / Igeyt [W]
Denklem şöyle de yazılabilir: Rg = (VŞ - VG) / IG [W]
Örnek: Besleme gerilimi Vşebeke = 12 V olan bir tristörün tetiklenme gerilimi VG = 2 V,
tetiklenme akımı ise IG = 20 mA = 0,02 A'dir. G ucuna bağlanması gereken direncin (RG)
değerini bulunuz.
Çözüm: Rg = (12 - 2) / 0,02 = 500 W
8. Tristörlerle yapılan yarım ve tam dalga faz kontrol devreleri
I. Tristörlü yarım dalga kontrollü dimmer devresi
Devre, AC’nin pozitif sinyallerini kontrol ettiği için
yarım dalga dimmer olarak anılmaktadır.
Yandaki şekilde verilen devreye AC uygulandığında pot
ve R üzerinden geçen akım C’yi şarj etmeye başlar. C’nin
BRX49
gerilimi yaklaşık 0,6-2 V'luk değeri aşınca tristör iletime
MCR100
geçer ve L yanar.
Potun direnç değeri büyütülürse C geç dolacağından
tristör geç iletime geçer. L’nin üzerinden geçen akım azalır.
Potun değeri çok fazla artırılırsa C hiç dolamadan alternans
biteceğinden L hiç yanmaz.
Tristörlü yarım dalga
Potun direnç değeri küçültülürse C çabuk dolacağından
kontrollü dimmer devresi
tristör hemen iletime geçer. L’nin üzerinden geçen akım
çoğalır.
V
Yandaki şekilde görüldüğü gibi yarım dalga dimmer devresi
negatif alternansları tamamen kırpmakta, pozitif alternansları
ise istenilen miktarda kırparak alıcıya vermektedir.
Tristörlerin G ucu sadece pozitif polariteli akımlarda
tetiklenir. Negatif polariteli sinyaller G ucunu ters polarize
edeceğinden tristör yalıtkan kalır. Negatif polariteli sinyallerin
tristörün G-K arası eklemini zorlamaması (bozmaması) için
G'ye seri olarak koruma amaçlı diyot (1N4001-1N4007 vb.) Yarım dalga kontrollü dimmerde
giriş ve çıkış sinyalleri
bağlanır.
Yarım dalga kontrollü dimmer (kısıcı) devresi uygulamada
pek kullanılmaz. Çünkü bu devre ile alıcıyı tam güçte çalıştırmak mümkün değildir. Çünkü,
tristör AC'nin sadece pozitif alternansının geçmesine izin vermektedir.
II. Tristörlü tam dalga kontrollü dimmer devresi
Devre, AC’nin pozitif ve negatif sinyallerini kontrol ettiği için tam dalga dimmer olarak
anılmaktadır.
94
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Yandaki şekilde verilen devreye AC uygulandığında
pot ve direnç üzerinden geçen akım C’yi şarj etmeye
başlar. C’nin gerilimi yaklaşık 0,6-2 V'luk değeri
aşınca tristör iletime geçer, L çalışır. Potun direnç
değeri büyütülürse C geç dolacağından, tristör geç
iletime geçer. L’nin üzerinden geçen akım azalır. Potun
direnç değeri küçültülürse C çabuk dolacağından
tristör çabuk iletime geçer. L’nin üzerinden geçen akım
çoğalır.
Bu devreyle DC ya da AC ile çalışması gereken
alıcıların gücü kontrol edilebilir. Eğer alıcı DC ile
çalışıyorsa, köprü diyotların çıkışına (tristörün
anoduna, A-B arası) bağlanır. Alıcı AC ile çalışıyorsa
köprü diyotlardan önce (devrenin girişine, C-D arası)
bağlanır.
BRX49
MCR100
Tristörlü tam dalga kontrollü dimmer devresi
Yandaki şekilde görüldüğü gibi tam dalga dimmer
devresi negatif alternansları diyotlar aracılığıyla
doğrultarak tristöre vermektedir. Tristör ise G ucuna
gelen polarma gerilimine göre pozitif yönlü
alternansları kırpmaktadır.
V
Tam dalga kontrollü dimmerde
giriş çıkış sinyalleri
Not: Tam dalga kontrollü dimmer devresinde
diyotlardan sonra filtre kondansatörü kullanılmadığı için tam doğru akım yoktur. Buna göre
diyotların çıkışındaki gerilim sıfır ile pozitif maksimum arasında değişmektedir. Tam dalga
dimmer işte bu sayede çalışabilmektedir.
9. Tristörlü invertör (konvertisör) devreleri
I. İki tristörlü DC-AC konvertisör devresi
Yandaki şekilde verilen devrede,
SCR'leri tetiklemede kullanılan pals
+12 V
üreteci, UJT'li, 555'li, transistörlü
AC
SCR 1
tetikleme palslerini
kararsız (astable) multivibratörlü vb.
üreten devre
N1
olabilir.
+
N3
C
DC besleme ile çalışan devrede
N2
tristörler
C
kondansatörüyle
SCR 2
durdurulmaktadır
(kesime
sokulmaktadır). Şekilde pals devresi
V,I
tristörleri sırayla iletime geçirir. SCR1
çıkış sinyali
iletime geçince C üzerinde birikmiş olan
t (s)
+
+
elektrik yükü SCR2'yi kesime sokar. C
boşaldıktan sonra bu kez diğer yönde şarj
olur. SCR 2 'ye tetikleme gelince bu
İki tristörlü DC-AC konvertisör
eleman iletime geçer. SCR 2 iletime
geçince C üzerindeki elektrik yükü
SCR1'i kesime sokar. Devre bu şekilde çalışmasını sürdürür. Orta uçlu olarak sarılmış olan
trafolar primerden geçen akımların iki yönlü olarak akması sekonderde AC gerilim oluşturur.
95
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
10. Işığa duyarlı tristör kontrol devreleri
I. LDR ve tristörlü karanlıkta çalışan devre
Yandaki şekilde verilen devrede ortam karardığında
LDR'nin direnci artar ve üzerinde düşen gerilim büyür. LDR
üzerinde oluşan gerilim tristörü sürerek lambayı çalıştırır.
Ortam aydınlanınca LDR'nin direnci azalır. LDR üzerinde
oluşan gerilim azalınca tristör iletime geçemez.
220k-1MW
220 V/15 W lamba
AC
220 V
11. UJT (unijonksiyon transistör, tek eklemli
transistör) ve tristörlü yük kontrol devreleri
UJT, yandaki şekilde görüldüğü gibi iki yarı iletkenin
birleşiminden oluşmuş tetikleme elemanıdır.
UJT'nin ayakları E, B1, B2 şeklinde
adlandırılmıştır.
BRX49
MCR100
LDR ve tristörlü karanlıkta
çalışan devre (gece lambası)
B2
B2
E
UJT'de E ucuna uygulanan pozitif gerilimin
değeri 6-9 V olduğunda B2'den B1'e doğru akım
geçişi olur.
P
N
B1
B1
Başka bir deyişle UJT'nin E ucundaki gerilim
E-B1 eklem bölgesinde düşen gerilimden 0,2-0,7
V fazla olduğunda B2'den B1'e doğru akım geçişi
olur.
UJT'nin iç yapısı, kolay anlaşılması için yandaki
şekilde görüldüğü gibi diyot ve dirençlerle ifade
edilebilir. Bu yaklaşıma göre RB1 ve RB2 ilk anda
akıma yüksek direnç gösterir. E ucunun gerilimi
RB1 üzerinde oluşan gerilimden 0,2-0,7 V fazla
olunca E ucundaki diyot iletime geçer. Bunun
sonucunda da RB2, RB1 dirençlerinin değeri hemen
en düşük seviyeye iner.
UJT, dimmer, zamanlayıcı, osilatör vb.
devrelerinde kullanılmaktadır.
UJT'nin yarı iletken yapısı
UJT sembolü
B2
RB2
E
D
VBB
RB1
VE
B1
UJT'nin diyot-direnç eşdeğeri
E
B2
B1
B2
E
B1
2N2646
2N2647
2N4870
2N4871
Bazı UJT'lerin ayaklarının dizilişi
96
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
a. UJT'li pals üreteci (gevşemeli osilatör)
Yandaki şekilde verilen devreye DC uygulanınca pot
ve R1'den geçen geçen akım kondansatörü doldurmaya
başlar. C'nin gerilimi 6-9 V arası bir değere ulaşınca UJT
aniden iletken olur. B2'den B1'e doğru geçen akım R3
üzerinde gerilim oluşmasını sağlar. Emitere bağlı olan C
çok küçük kapasiteli olduğundan hemen deşarj olarak
devrenin başlangıç noktasına dönmesine neden olur.
R1 22-100 k
R2 100-220 W
+12 V
P 100-470 k
V (V)
t (s)
C 1 mF
2N2646
+
çıkış
R3 100-220 W
1
47 W
R2
470 k
c. UJT ve tristörlü gecikmeyle çalışan
(turn-on tipi) zaman rölesi devresi
Yandaki şekilde verilen devrede S anahtarı
kapatılınca C dolmaya başlar. C’nin gerilimi 6-9
V düzeyine ulaşınca UJT aniden iletime geçer.
R3 üzerinde oluşan gerilim tristörü tetikler, lamba
yanar. Pot ile L’nin çalışmaya başlama zamanı
ayarlanabilir.
P
2N2646
12 V
flamanlı
lamba
+12 V
4x1N4001
AC 12-15 V
b. UJT ve tristörlü tam dalga kontrollü dimmer
(kısıcı) devresi
UJT'li pals osilatörü devresi
Yandaki şekilde
verilen devre AC
sinyallerin pozitif
ve negatif
12 V
flamanlı
alternanslarını
lamba
kontrol eder.
R
4
1k
9,1 V
Devrede, köprü
47 W
bağlı diyotlar
2N2646
470 k
AC'yi DC'ye
BRX49
MCR100
çevirir. Fakat bu
+
tam DC değildir.
UJT
R3
1 mF
Sürekli olarak sıfır
47 W
ile tepe değer
arasında
UJT ve tristörlü tam dalga dimmer devresi
değişmektedir. Ön
dirençle korunmakta olan zener diyot UJT için
gereken sabit besleme gerilimini sağlar. UJT'li
L
S
pals üreteci ise tristörü tetikler.
R 100 kW
BRX49
MCR100
UJT
C 1 mF
47 W
R3
UJT ve tristörlü turn-on zaman rölesi devresi
12. Tristörlerin korunması
Her tristörün çalışma gerilim ve akımıyla ilgili karakteristik değeri kataloglarda bildirilir.
Teknik verilere bakmadan yapılan devrelerin düzgün çalışması mümkün değildir.
Bir tristör, aşırı akım, yüksek tetikleme akımı, yüksek ters A-K gerilimi gibi nedenlerle
bozulur. Kataloglarda VR (Vreverse) olarak verilen değer, tristöre ters olarak uygulanabilecek
97
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
maksimum gerilimi belirtir. VF, (Vforward) ise ileri yönde uygulanabilecek maksimum gerilimi
bildirir. Ters dayanma gerilimi aşılacak olursa elemandan geçen sızıntı akımları aniden
yükselerek arızaya neden olur.
Sonuç olarak, tristörlerin devrede uzun süre görev yapabilmesi için karakteristik değerlerinin
uygun olup olmadığına çok dikkat edilmelidir.
13. Uygulamada kullanılan bazı tristörlerin özellikleri
TIC106M: 600 V/3,2 A, İletimde tutma akımı: 8 mA, Tetiklenme akımı: 0,2 mA
TIC126D: 400 V/7,5 A, İletimde tutma akımı: 40 mA, Tetiklenme akımı: 20 mA,
İletimdeyken A-K arasında düşen gerilimin değeri: 1,4 V
BRX49: 400 V/0,8 A, Kısa süreli olarak geçirebileceği akım: 6 A, Tetiklenme akımı: 20 mA
TIC106D: 400 V/3,2 A
TIC116E: 500 V/5 A
BRX49: 400 V/0,8 A
14. Silisyum (silikon) anahtarlarının incelenmesi
a. PUT’lar (programlanabilen UJT'ler)
Dört yarı iletkenin birleşiminden oluşmuş, yapı olarak tristöre benzeyen, tek yönde akım
geçiren tetikleme elemanlarına PUT denir. PUT'ların ayakları, A, K, G şeklinde adlandırılmıştır.
Bu elemanların iletime geçme geriliminin değeri G ayağına bağlanan iki adet gerilim bölücü
polarma direnciyle değiştirilebilir.
PUT'ların iletken olabilmesi için A-K arasına uygulanan gerilim G ucunun geriliminden 0,6
volt daha fazla olmalıdır.
Yani, VAK > VG + 0,6 V
İletime geçme noktası değiştirilebilen (programlanabilen) PUT’lar, UJT’lerden daha
üstündür. Besleme gerilimleri DC 40 volta kadar yükseltilebilir. Ayrıca PUT’ların ürettiği
palslerin genlik değeri de UJT'lere oranla daha yüksektir.
Vçıkış
PUT’lu pals üreteci devresi
Yandaki şekilde verilen devre
şemasında R1 ve R2 gerilim bölücü
dirençleri aracılığıyla PUT’un G ucuna
C
100 nF
PUT sembolü
98
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
K
R3
100 W
10-100 k
10-100 k
Hatırlatma: Gerilim bölme
Kirchhoff'un gerilim yasasına göre seri bağlı dirençler üzerine düşen gerilimlerin toplamı
devreye uygulanan gerilime eşittir. Örneğin 1 kW'luk üç adet direnci seri olarak bağlayıp 12 V
uygulayalım. Bu durumda dirençlerin üzerindeki gerilimler voltmetre ile ölçülecek olursa her
bir direnç üzerinde 4 voltluk gerilim düşümü olduğu görülür. Buna göre VT=VR1+VR2+VR3
denklemi söz konusudur. Aynı şekilde
birbirine seri bağlı iki direncin üzerinde
düşen gerilimlerin toplamı da besleme
R4 100-470 k
gerilimine eşittir. İşte bu özellikten
2N6027
yararlanılarak yüksek değerli gerilimler
seri dirençlerle küçük parçalara
A
G
ayrılabilmektedir.
PUT'lu pals (darbe) üreteci
sabit bir polarma gerilimi uygulanır. 100 kW'luk direnç (R4) üzerinden geçen akım ise
kondansatörü şarj etmeye başlar. C üzerinde biriken yükün gerilim değeri G ucundaki gerilimden
0,6 V fazla olduğu anda PUT iletime geçer. R3 üzerinde testere dişine benzeyen gerilim oluşur.
G ucuna polarma gerilimi sağlayan R1 ve R2’nin değeri değiştirilirse PUT’un iletime geçme
düzeyi ayarlanabilir (programlanabilir).
Örneğin PUT’lu darbe üreteci devresi 12 V ile çalışsın. Gerilim bölücü dirençler ise, R1 = R2 =
100 kW olsun. Bu durumda PUT’un G ucundaki polarma gerilimi VG = 6 V olur. Dolayısıyla,
kondansatörün gerilimi 6,6 V'u aştığı anda PUT iletime geçerek R3 üzerinde palsler oluşturmaya
başlar.
anot (A)
anot (A)
geyt (G)
R
15 kW
geyt (G)
6,8 V
katot (K)
katot (K)
SUS sembolü
SUS'un transistör eşdeğeri
SUS'un tetiklenme gerilimi değerinin
zener diyot ile değiştirilmesi
b. SUS’lar (silicon unidirectional switch,
silikon tek yönlü anahtar)
Tek yönde akım geçiren tetikleme elemanlarına SUS
denir. SUS'ların ayakları A, K, G şeklinde
adlandırılmıştır. G ucu anoda yakın olan yarı iletkenden
çıkarıldığı için bu elemanlar anot kapılı tristörlere
Vters
benzerler.
SUS’un iletime geçirilme yöntemleri şunlardır:
I. G ucuna eksi (-) tetikleme uygulayarak.
II. SUS’un anoduna şaseye göre 7,4-7,5 V arası bir
gerilim uygulayarak.
SUS’un daha düşük gerilimlerde tetiklenmesi
SUS'un
istenirse G-K arasına şekilde görüldüğü gibi dışardan
zener diyot ya da direnç eklenir.
G-K arasına bağlanan 3 V'luk bir zener diyot SUS’un iletime
geçme geriliminin yaklaşık 3,7 volta inmesine neden olur.
G-A ve G-K uçları arasına eşit değerli iki direnç eklenirse (örneğin
33 kW ya da 100 kW) SUS’un tetiklenme gerilimi yaklaşık 4 V olur.
I (mA)
Vileri
I (mA)
elektriksel karakteristik eğrisi
+12 V
R1 10 k
P 100 k
SUS’lu pals üreteci devresi
Yandaki şekilde verilen devrede R1 ve P'den geçen akım C'yi
doldurmaya başlar. C'nin gerilimi 7,4-7,5 V olunca SUS iletime
geçerek R y üzerinde gerilim oluşturur. C küçük kapasiteli
olduğundan hemen boşalır, SUS kesime gider. Ardından C tekrar
dolmaya başlar.
G
A
100 nF
-
C
2N4987
K
Ry
SUS'lu pals üreteci devresi
99
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
SUS ve tristörlü tam dalga
kontrollü dimmer
Yandaki şekilde verilen
devrede R1 ve P üzerinden şarj
olan kondansatörün gerilimi
yaklaşık 7,4-7,5 V olunca SUS
iletime geçerek tristörü sürer.
Tristörün iletime geçme anı potun
değerine bağlı olarak değişir ve
lambanın verdiği ışık pot ile
ayarlanmış olur.
12 V flamanlı lamba
AC 12 V
4x1N4001
R1 1-10 kW
TIC106D
P 10-100 kW
G
2N4987
A
K 1-10 kW
100 nF
c. SBS’ler (silicon bidirectional switch, silikon iki
yönlü anahtar)
İki yönde akım geçirebilen tetikleme
elemanıdır. Birbirine ters paralel bağlı iki
SUS’tan oluşmuştur. G ucu hem (+) hem
de (-) polarma ile tetiklenebilir. Tetiklenme
gerilimi 6-10 V arasında değişir. Darbe
üreteci olarak triyakların tetiklenmesinde
vb. kullanılır.
2N4991 tip SBS’nin bazı elektriksel
özellikleri: Tetikleme gerilimi yaklaşık: 6
- 10 V, tetikleme akımı: 0,5 mA.
SUS ve tristörlü tam dalga dimmer devresi
Idoğru (mA)
Vdoğru (V)
Vters (V)
(mA)
IIters
(mA)
SBS sembolü
SBS'lerin elektriksel karakteristik eğrisi
SBS ve triyaklı dimmer devresi
Yandaki şekilde verilen devrede R ve P'den geçen akım
C'yi doldurmaya başlar. C'nin gerilimi SBS'nin iletime
geçme değerine yükseldiğinde bu eleman akım geçirerek
triyakı sürer.
470 k
ç. SCS'ler (iki kapılı tristörler)
P ve N tipi dört yarı iletken maddenin birleştirilmesiyle
elde edilmiş, iki tetikleme ucu olan elemanlara SCS denir.
SCS'de G1 kapısı artı (+) polariteli akımla, G2 kapısı ise
eksi (-) polariteli akımla tetiklenir. SCS’yi yalıtım
durumuna sokmak için ise G1 kapısına eksi (-) ya
da G2 kapısına artı (+) yönlü akım uygulamak
yeterli olmaktadır.
Başka bir deyişle SCS, kapılarından herhangi
katot
geyt
birine doğru polarmalı gerilim uygulanarak iletime,
ters polarmalı gerilim uygulanarak ise kesime
SCS
sokulabilmektedir.
100
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
SBS ve triyaklı dimmer
anot
geyt
A
K
sembolü
SCS'nin yarı iletken yapısı
SCS'li sıcaklık alarm devresi
Yandaki şekilde verilen devrede ortam sıcaklığı
artınca NTC'nin direnci azalır. Pot üzerinde oluşan
gerilim SCS'yi sürer. Rölenin kontakları konum
değiştirir.
Ortam sıcaklığı azalsa bile röle çalışmaya devam
eder. B butonuna basıldığında ise SCS kesime
giderek röleyi ilk konumuna getirir.
A
K
SCS'nin transistör eşdeğeri
SCS örneği
100 kW
15. Diyaklar (diak, diac)
İki yönde de akım geçirebilen tetikleme
elemanına diyak denir. Diyak sözcüğü alternatif
akımda kullanılan diyot anlamına gelmektedir.
Diyak aslında tetikleme (G) ucu olmayan iki
tristörün birleşiminden oluşmuştur.
470 k
SCS'li sıcaklık alarm devresi
Diyak örneği
Diyakın yarı iletken yapısı
iletime
geçme
değeri
V (V)
iletime
geçme
değeri
V (V)
I (A)
Diyakın elektriksel karakteristik eğrisi
1N4007
R 100-470 kW
a. Diyaklı pals üreteci (pals osilatörü)
Yandaki şekilde verilen devreye DC ya da AC
uygulandığında R ve P’den geçen akım C’yi
doldurmaya başlar. C’nin gerilimi yaklaşık olarak
20-50 V olduğunda diyak iletkenleşir. R y
üzerinde bir gerilim oluşur. Küçük kapasiteli olan
C hemen boşalacağından diyak tekrar kesime
gider ve devre başa döner. Pot ile C’nin dolma
zamanı ayarlanabilir. Potun değerine bağlı olarak
çıkıştan alınan palslerin frekansı değişir.
Devrenin çıkışından alınan sinyaller
osilaskopla incelenecek olursa testere dişine
I (A)
P 100-470 kW
Diyak, bir sinyali (akımı) belli bir seviyeye
kadar bloke eder (geçirmez). Başka bir deyişle
diyak, herhangi bir ucuna uygulanan gerilim 2050 V olduğunda aniden iletkenleşen elemandır.
Diyaklar, SCR ve triyaklı devrelerde çok
yaygın olarak kullanılmaktadır.
Uygulamada kullanılan bazı diyakların iletime
geçme değerleri şöyledir: BR100: 28..36 V,
DB4: 35...45 V
AC 220 V
Diyak sembolleri
V (V)
çıkış
sinyali
t (s)
BR100
100 nF/400 V
Ry
100 W
Diyaklı pals (testere dişi sinyal) üreteci devresi
101
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
benzer palslerin oluştuğu görülür.
AC 220 V
220 kW-470 kW
b. 220 V'ta çalışan diyaklı flaşör devresi
BR100
R1
Yandaki şekilde verilen devreye AC 220 V
1-10 mF
C
uygulandığında R 1 direnci üzerinden yavaş
1N4007
led
yavaş şarj olan C’nin gerilimi 20-50 V olduğunda
diyak iletime geçerek ledi çalıştırır.
C'nin led üzerinden boşalmasıyla diyak tekrar
Diyaklı flaşör devresi
kesim durumuna geçer ve devre başa döner.
Devrede kullanılan 1N4007 diyodu, ledi negatif alternanslara karşı korur.
R2
100820 W
Diyakların sağlamlık testi: Ohmmetreyle yapılan diyak ölçümde her iki yönde de yüksek
direnç (200-500 kW) göstermelidir.
16. Dört tabaka (shockley, PNPN, 4D) diyotlar
Dört yarı iletkenin birleşmesinden
oluşmuş elemanlardır. Bu elemanlar
doğru polarma altında çalışırken
uçlarına uygulanan gerilim iletim
seviyesine ulaşıncaya kadar, ters
A
K
polarmalanmış normal diyot gibi
Dört tabaka (4D) diyot
Dört tabaka (4D) diyodun
çalışır. Uygulanan gerilim yükselerek,
sembolleri
yarı iletken iç yapısı
iletim gerilimi seviyesine ulaştığında
ise, diyot aniden iletime geçerken, eleman
I (A)
üzerinde düşen gerilim de azalmaya
Imaks
iletkenlik
(50mA/5A)
bölgesi
başlar. Gerilim, belirli bir değere
azaldıktan sonra, tekrar yükselmeye
başlar. Bu noktadaki gerilime tutma
tutma
Itutma
noktası negatif
gerilimi denir.
(1mA/50mA)
direnç
Dört tabaka diyot, tutma geriliminden
bölgesi
sonra, gerilimini ve akımını artırarak düz
polarmalı normal diyot gibi çalışır. Başka
bir anlatımla, dört tabaka diyotlar,
kesim bölgesi
15 mA/35 mA
V (V)
başlangıçta ters polarmalı normal diyotlar
gibi, tutma geriliminden sonra ise düz
Vtutma
Vçalışma
0,5 V/1,2 V
20 V/200 V
polarmalı normal diyotlar gibi çalışır. Bu
iki çalışma noktası arasında gerilim
Dört tabaka diyodun elektriksel karakteristik eğrisi
düşerken akımın arttığı bir karakteristik
gösterirler.
Yandaki şekilde 4D diyotların elektriksel karakteristik eğrisi verilmiştir.
Dört tabaka diyotların iletim gerilimleri 10-100 V arasında, iletim akımları ise 1-50 mA
arasında değişmektedir. Bu tip diyotlar, tristör, triyak gibi elemanların tetiklenmesinde, pals
jeneratörlerinde, rölesiz telefon sistemlerinde, AC sinyalleri kırpma devrelerinde vb. kullanılır.
Dört tabakalı diyot örnekleri: 1N5159, 1N5160, 1N5779, 1N5780, 1N5793...
102
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Neon lamba sembolü
R1
AC ya DC
Dört tabaka diyotla yapılan pals osilatörü
Yandaki şekilde verilen devreye akım
uygulandığında kondansatör R1 direnci üzerinden şarj
olmaya başlar. C’nin gerilimi PNPN diyodun tetiklenme
gerilimi seviyesine ulaştığında eleman iletime geçerek
Ry üzerinde gerilim oluşturur. Devrede kullanılan
kondansatör küçük değerli olduğundan çabucak deşarj
olarak PNPN diyodun kesime gitmesine neden olur.
PNPN diyot kesime gittiğinde C yeniden dolmaya
başlar. Devre bu şekilde çalışmasını sürdürerek Ry
üzerinde palsler oluşturur. Palslerin frekansı R 1
direncinin değeri değiştirilerek ayarlanabilir.
PNPN
diyot
C
V (V)
Ry
çıkış
sinyali
t (s)
Dört tabaka diyotlu pals üreteci devresi
Neon lamba örnekleri
17. Neon lambalar
Flamansız, soğuk katotlu gazlı lambalara neon lamba denir. Neon lambalar cam gövde içindeki
gazın özelliğine göre kırmızı, yeşil, sarı, turuncu vb. renklerde ışık yayarlar. Bu lambaları
çalıştırmak için uygulanması gereken gerilim cam gövde içindeki gazın (argon, helyum, sodyum
vb.) cinsine ve elektrotlar arasındaki mesafeye bağlıdır. Örneğin lamba içinde neon gazı varsa,
21,5 V uygulandığında gaz iyonize olarak turuncu ışık verir.
Neon lambaların ateşleme gerilimleri modeline göre 90 V'a kadar çıkar.
220 V ile neon lamba çalıştırılacağı zaman 1/4 W gücünde 100-150 kW'luk direnç lambaya
seri bağlanır. Neon lambalar, karakteristik olarak diyaklara benzediklerinden, tristör ve triyakların
tetiklenmesinde, elektrik enerjisinin olup olmadığını gösteren pano tipi göz lambalarında, kontrol
kalemlerinde, gece lambalarında, ışıklı anahtarlarda vb. kullanılır.
Küçük boyutlu tip neon lambaların akımı 0,6 mA iken, duya monte edilerek kullanılan neon
lambaların akımı 1,9-2,5 mA dolayındadır.
Neon lambalı pals üreteci devresi
Yandaki şekilde verilen devreye AC
uygulandığında diyot, R1 ve P üzerinden geçen
akım C'yi doldurmaya başlar. C'nin gerilimi neon
lambanın iletime geçme gerilimi seviyesine
ulaşınca bu eleman iletime geçer ve çıkıştaki
direnç üzerinde gerilim oluşur. Küçük kapasiteli
olan C hemen boşalacağından neon lamba
kesime gider ve devre başlangıç noktasındaki
durumuna dönmüş olur. Sonuçta çıkıştaki direnç
(R2 ) üzerinde testere dişine benzer palsler
oluşur.
V,I
470 k
Neon lambalı pals üreteci
103
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
A2
A2
A1
A2
G
G
A1
A1
Triyak sembolleri
G
Triyakın yarı iletken iç yapısı
Çeşitli triyaklar
D. TRİYAKLAR (TRIAC, TRİAK)
1. Triyakların yapısı ve çalışması
Sekiz yarı iletkenin birleşiminden oluşmuş, iki yönde de akım geçirebilen güç kontrol
elemanlarına triyak denir.
Triyakların ayakları A1-A2-G (T1-T2-G ya da MT1-MT2-G) şeklinde kodlanmıştır. G ucu
A1-A2 arasından geçen akımı denetler. A2 ucu ise yükün bağlandığı uçtur.
iletim bölgesi
+I (A)
iletime
geçme
noktası
A2
-V (V) kesim bölgesi
G
+V (V)
kesim bölgesi
A1
iletime geçme
noktası
iletim bölgesi
Triyakın tristör eşdeğeri
tutma akımı
-I (A)
Triyakın elektriksel karakteristik eğrisi
Triyak, iki adet tristörün ters paralel bağlanmış hâline benzetilebilir.
Triyak DC’de çalışırken G ucu bir kez tetiklendiğinde A2-A1 arası sürekli, AC’de çalışırken
ise G ucu tetiklendiği sürece A2-A1 arası iletken kalır.
Triyak AC beslemeli devrelerde kullanılırken G ucuna bağlanan diyak, UJT, PUT, SUS,
SBS, neon lamba gibi elemanlarla tetiklenme açısı (anı) daha iyi ayarlanabilir. Bu sayede A2A1 arasından geçen akım kontrol edilerek alıcının istenilen güç değerinde çalışması sağlanabilir.
Triyakların tetiklenmesi
Triyakların alıcıyı çalıştırabilmesi için G ucuna belli bir
tetikleme akımı vermek gerekir.
Tetikleme akımı (IG) ise çeşitli şekillerde sağlanabilir.
Vşebeke
BT136
I. DC üreteç ile tetiklemesi
Yandaki şekilde verilen devrede görüldüğü gibi bu
yöntemde triyakın geyt akımı bir DC üretecinden sağlanır.
alıcı
A2
G
A1
R
VG 1-2 V
Triyakın DC üreteç ile
tetiklenmesi
104
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
alıcı
R
A2
10-82 k
BT136
II. G ucunun ana besleme kaynağına bağlı direnç
üzerinden tetiklenmesi
Yandaki şekilde verilen şemada görüldüğü gibi geyt ucu
küçük akımlarla çalıştığından akım sınırlayıcı R direnci
üzerinden tetikleme yapılır. R direncinin tam doğru olarak
seçilebilmesi için,
R = (Vşebeke - VG) / IG [W] denklemi kullanılır.
G ucuna bağlanan R direncinin değeri büyütüldükçe
tetikleme akımı küçüleceğinden triyak, daha geç iletime
geçecek, bu ise alıcının gücünü azaltmamızı sağlayacaktır.
Vşebeke
G
A1
Triyakın ana besleme
kaynağından tetiklenmesi
+
alıcı
A2
DC 12 V
Triyakların çalışma modları (durumları)
a. Mod I (+)
Yandaki şekilde görüldüğü gibi triyakın G ucu (+), A2
ucu (+), A1 ucu (-) gerilimle tetiklenir. Bu durumda A2’den
A1’e akım geçişi olur. Mod I (+) çalışma biçimi tristörün
çalışmasının aynısıdır. Bu modda triyak tam iletimdedir.
G
BT136
Örnek: Besleme gerilimi (Vşebeke) 12 V olan bir devrede kullanılan triyakın G ucunun
iletime geçme gerilimi (VG) 1 volttur. G ucunun çektiği akım (IG) 1 mA (0,001 A) olduğuna
göre, G ucunu aşırı akıma karşı korumak için kullanılması gereken direncin değerini bulunuz.
Çözüm: R = (12-1)/0,001 = 11/0,001 = 11000 W
A1
R
DC 1-2 V
b. Mod II (-)
Triyakın mod I (+) olarak çalıştırılması
Triyakın G ucu (-), A2 ucu (+), A1 ucu (-) gerilimle
tetiklenir. Bu durumda A2’den A1’e doğru akım geçişi olur.
Mod II (-) tipi çalışmada mod I (+)'ya oranla daha yüksek tetikleme gerilimine ihtiyaç vardır.
c. Mod III (+)
Triyakın G ucu (+), A2 ucu (-), A1 ucu (+) gerilimle tetiklenir. Bu durumda A1’den A2’ye
doğru akım geçişi olur.
Mod III (+) modunda G ucuna uygulanan polarma akımı Mod I (+) yöntemindeki akımdan
daha yüksek olmalıdır.
ç. Mod III (-)
Triyakın G ucu (-), A2 ucu (-), A1 ucu (+) gerilimle tetiklenir. Bu durumda A1’den A2’ye
doğru akım geçişi olur.
Yukarıda açıklanan çalışma şekilleri içinde I (+) ve III (-) modlarında çalışma çok iyi olup,
alçak güçlü devrelerde tercih edilir. Bu modlarda tetiklenen triyakın iletime geçmesi için G
ucuna verilmesi gereken akımlar küçüktür. I (-) ve III (+) modlarında çalıştırılan triyaklarda
tetikleme akımı ile A1-A2 arasından geçen akımların yönleri birbirine zıttır. Bu da verimi düşürür.
O nedenle bu iki yöntem pek kullanılmaz.
Triyakların kesime sokulması
Çalışmakta olan bir triyakı durdurabilmek için çeşitli yöntemler kullanılır.
105
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Triyak DC ile çalışıyorsa kesime sokma şekilleri
I. Seri anahtarla (devre akımı kesilerek)
II. Paralel anahtarla
III. Kapasite (kondansatör) ile
Triyak AC ile çalışıyorsa kesime sokma şekilleri
I. Seri anahtarla
II. G'nin tetikleme akımı kesilerek
III. Triyakın A2-A1 uçları arasından geçen yük akımını tutma akımının altına indirerek
Ek bilgi: Tutma akımı
Her triyakın taşıyabileceği maksimum akım değeri bellidir. Bunun yanında triyakların
üzerinden geçen akım belli bir alt değere indirilirse eleman birden kesime gider. Örneğin 10 A
taşımakta olan bir triyaktan geçen akımı sıfıra doğru azaltırken akım mA seviyesine indiğinde
aniden sıfır olur. İşte triyakın kesime girdiği bu ana tutma akımı denir.
2. Triyakın sağlamlık testi
Ohmmetre uçları A2 - A1 arasına bağlanır. 100 W - 10 kW arası değere sahip direncin bir ucu
G ucuna, diğer ucu ölçü aletinin problarından herhangi birine değdirilir. Bu durumda triyakın
A2 - A1 arası gösterdiği yüksek direnç sıfıra doğru azalırsa elemanın sağlam olduğu anlaşılır.
Ohmmetre ile yapılan ölçüm her zaman doğru sonuç vermeyebilir. Bundan dolayı basit
devreler kurularak sağlamlık testi yapmak daha doğrudur.
3. Triyaklı faz kontrol devreleri
Triyaklar kullanılarak lamba, AC seri motor, ısıtıcı vb. gibi alıcıların üzerinden geçen akımın
miktarı kolayca ayarlanabilmektedir.
Bilindiği gibi triyaklar G uçları tetiklendiğinde her iki yönde de akım geçirebilirler. Bunun
yanında G uçlarına uygulanan tetikleme sinyalinin zamanı değiştirilerek A1 - A2 uçları arasından
geçen akımın değeri kontrol edilebilmektedir.
alıcı
15-100 W
AC 220 V
100-470 k
22-56 k
BT136
a. Triyaklı basit dimmer (kısıcı) devresi
Yandaki şekilde verilen dimmer devresinde
kullanılan pot ile C’nin dolma zamanı
ayarlanabilmektedir. Buna bağlı olarak da C'nin
üzerinde oluşan gerilim sonucunda iletime geçen
diyak triyakı sürmektedir.
BR100
A2
A1
G
100 nF/400 V
Devrede potun değeri küçültülürse, C hemen
dolar, diyak çabuk iletime geçerek triyakı tetikler
ve alıcıdan yüksek değerli bir akım geçer.
Triyaklı basit dimmer devresi
Potun değeri büyültülürse C geç dolar, diyak gecikmeli olarak iletime geçip triyakı geç
tetikleyeceğinden alıcıdan düşük değerli bir akım geçer. Verilen dimmer devresinde alıcı eğer
omik (akkor lamba, halojen lamba, ısıtıcı vb.) özellikli ise çalışma gayet düzgün olur. Alıcı
eğer indüktif (bobin, trafo, motor vb.) özellikli ise triyaktan geçen akım ile gerilim arasında
bir miktar faz farkı olacağından, triyak iletime geçtiği anda üzerinde yüksek gerilim oluşturabilir.
106
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Bu yüksek gerilim ise triyakı tekrar iletken durumuna geçirir.
İşte bu sakıncayı ortadan kaldırmak için triyakın A2-A1 uçları
arasına paralel olarak yandaki şekilde görüldüğü gibi R ve C
bağlanır.
Triyaka R-C filtrenin bağlanışı
V,I
A2
t (s)
A1
AC 220 V
BT136
BT138
c. Triyaklı AC seri (üniversal) motor hız kontrol devresi
Yandaki şekilde verilen
parazit önleyici bobin
devre ile AC seri motorların
devir ayarı yapılabilir.
100 mH
AC seri
L
S motor
22-56 kW
Potun değeri
100-470 kW
değiştirildikçe
kondansatörlerin dolma
BR100
1-22 kW
zamanı değiştiğinden
triyakın tetiklenme anı da
C1
C2
değişir. Bu ise motordan
22-100 nF/400 V
geçen akımı ayarlayarak
Triyaklı AC seri motor hız kontrol (dimmer) devresi
hızı değiştirir.
100 W
Triyaklı dimmer devresinde alıcı
üzerinden geçen kırpılmış sinyalin şekli
100 nF/400 V
kalite dimmer devresi
100 nF
400 V
parazit önleyici R-C filtre
AC 220 V
BT136
b. Triyaklı geri uç etkili iyi kalite dimmer devresi
Yandaki şekilde verilen dimmer devresinde iki adet
kondansatör
kullanıldığından pot
15-100 W
az çevrilmesine
22-56 kW
alıcı
rağmen lambanın
R1
ışığının aniden
100-470 kW
P
azalması ya da
1-22 kW
G
çoğalması sorunu
ortadan kalkar. Yani
R2
BR100
C1
ışığın şiddeti düzgün
22-100 nF/400 V C 2
bir biçimde azalıp
Triyaklı geri uç etkili iyi
çoğalır.
100 W
Devrede triyakın düzgün olarak çalışabilmesi ve yakında bulunan radyo, TV gibi cihazların
parazitik sinyallerden etkilenmemesi için iki adet filtre kullanılmıştır.
Motora seri bağlanan bobin yüksek frekanslı sinyalleri üzerinden geçirmeyerek bastırır.
Triyaka paralel bağlanan R-C filtre ise yüksek frekanslı sinyalleri kendi üzerinden geçirerek
triyakın bu tür sinyallerden olumsuz etkilenmesini engeller.
107
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+12 V
4. Triyaklı uygulama devreleri
a. Triyakları anahtar ya da şalter olarak kullanma ile
ilgili devreler
1k
-
BT136
L
2
1N4007
AC 220 V
Triyakın anahtar olarak
kullanılması
S
1
BT136
R
I. Triyakın basit anahtar olarak kullanılması
Yandaki şekilde verilen devrede S anahtarı bir kez kapatılıp
açılırsa triyak iletme geçerek L'nin sürekli olarak yanmasını sağlar.
Devrenin besleme gerilimi AC olursa alıcı, S kapalı olduğu sürece
çalışır. Devrede kullanılan triyakın gücü artırılarak çok yüksek akım
çeken alıcılar mini bir anahtarla çalıştırılabilir.
II. Triyakın iki kademeli anahtar olarak
kullanılması
Yandaki şekilde verilen devrede S anahtarı, 1
konumundayken alıcı tam güçte çalışır. Anahtar 2
konumuna alındığında G ucuna sadece pozitif alternanslar
gittiğinden triyak tek yönde akım geçirir. Alıcı üzerinden
besleme geriliminin yarısı geçtiğinden L yarım güçte çalışır.
L
S
22-56 kW
Triyakın iki kademeli anahtar
(şalter) olarak kullanılması
AC 220 V
c. Triyaklı AC motor hız kontrol devresi
Yandaki şekilde verilen triyaklı motor hız kontrol devresi
500-2000 W arası güce sahip üniversal motorların devir
sayısını istenilen şekilde ayarlayabilir.
Devrede potun direnç değeri düşürülürse C
daha çabuk dolar ve diyakı iletime sokar. İletime
geçen diyak triyakı tetikleyerek motor üzerinden
yüksek değerli bir akım dolaştırır. Bu sayede motor hızlı döner. Potun değeri büyütüldüğünde ise
motorun devir sayısı azalır.
L
33-100 kW
BT136
diyak
LDR
Triyaklı karanlıkta çalışan devre
500-2000 W
M
10-33 kW
100-470 kW
pot
BR100
BT138
I. Triyaklı karanlıkta çalışan devre
Yandaki şekilde verilen devrede ortam karardığında
LDR’nin direnci artar. Üzerinde düşen gerilim yükselir.
Diyak iletime geçerek triyakı tetikler ve lamba yanar.
Aydınlık ortamda L söner.
AC 220 V
b. Triyak ile ışık kontrol devreleri
A2
A1
G
100 nF/400 V
5. Triyak ve tristörlerin karşılaştırılması
Triyaklı AC seri motor hız kontrol devresi
Endüstriyel sistemlerde ve çeşitli elektronik
cihazlarda sıkça karşımıza çıkan tristör ve triyakın
birbirinden en önemli farkı, tristörün tek yönde, triyakın ise iki yönde akım geçirebiliyor
olmasıdır.
Tristörler, yüksek güçlü doğrultmaçlarda, kaynak makinelerinde, vinçlerdeki DC ile çalışan
motorların hızının kontrolünde vb. karşımıza çıkar.
108
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Triyaklar ise ışık şiddetini kontrol eden devrelerde, merdiven ışık otomatiklerinde, AC motor kontrol devrelerinde, ışık, ısı kontrol devrelerinde vb. kullanılır.
Tristör kullanılarak triyak yapmak mümkündür. Şöyle ki; iki adet tristörün A-K uçları birbirine
ters paralel olarak bağlandığında iki yönde de akım geçirebilen bir triyak elde edebilirir. Ancak
bu yöntem uygulamada kullanılmaz.
6. Tristör ve triyakların korunması
a. Parazitik gerilimlerin oluşmasına karşı yapılan koruma
Tristör ve triyaklar indüktif özellikli alıcıları kontrol etmede kullanıldıklarında, iletim ve
kesime gittikleri anlarda yük olarak kullanılan bobinlerin uçlarında besleme geriliminin yaklaşık
üç katı genliğe sahip, yüksek frekanslı gerilim oluşur. Bobinin etrafında oluşan manyetik alanın
yarattığı yüksek indüksiyon gerilimi kısa bir süre içinde oluşmasına rağmen tristörün
bozulmasına yol açabilir. Öte yandan bobinin oluşturduğu gerilim radyofrekans (RF) paraziti
olarak şebekeye bağlı diğer alıcıları (radyo, TV vb.) olumsuz etkileyebilir.
Bobinli alıcılardan kaynaklanan parazitik (istenmeyen) sinyaller tristör, triyak gibi elemanların
istenildiği anda durdurulmasına da engel olur.
Parazitik sinyalleri yok etmek için,
I. Tristör ve triyakın iki ana ucu (A-K ve A2-A1) arasına R-C (direnç-kondansatör) bağlanır
II. Yüke seri olarak bobin (indüktans) bağlanır.
III. Tristörlü devrelerde indüktif yüke (röle, motor vb.) ters paralel olarak diyot bağlanır.
b. Aşırı geyt akımına karşı koruma
Tristör ve triyakların geyt akımlarının hangi düzeyde olması gerektiği kataloglarda
belirtilmiştir. Devre üretimi yapılırken katalog verileri göz önüne alınarak G’ye uygun değerli
direnç bağlantısı yapılır.
c. Aşırı sıcağa karşı koruma
Tristör ve triyaklar çalışırken ısınır. Elemanın gövde sıcaklığı 130 °C'ın üzerine çıktığında
bozulma söz konusu olabilir.
Devre çalışırken ısı ortadan kaldırılmazsa gövde sıcaklığı daha da artarak elemanları çabucak
tahrip edebilir. O nedenle çok ısınan elemanların gövdesine alüminyum soğutucular bağlanır.
Eğer soğutucu, devrenin şasesine bağlıysa eleman ile soğutucu arasına amyanttan yapılmış
yalıtkan plakanın konulması gerekir.
Tristör ve triyakların gövdelerindeki ısıyı dağıtmak için kullanılan alüminyum plakalar ısının
iyi emilebilmesi için elektroliz yöntemiyle siyahlaştırılır. (Siyah eloksal yapılır.) Alüminyum
plakanın et (cidar) kalınlığı soğutulacak elemanın özelliğine göre 3-10 mm arasında değişir.
Plakanın yeterli olmadığı durumda ise üfleyici mini fanlar kullanılır.
Not: Aşırı ısının oluşmaması için yapılması gereken ilk iş, elemandan katalogta verilen
değerin üzerinde akım geçirmemektir.
7. Tristör ve triyak seçimi
Herhangi bir devrede kullanılan tristör ya da triyak DC ile çalışacaksa, elemanın maksimum
dayanma gerilimi ile devrenin besleme gerilimi birbirine yakın değerde olabilir. Örneğin BT136
triyakı DC 400 V'luk gerilimlere kadar dayanabilir.
Tristör ya da triyak AC ile beslenen bir devrede çalışacaksa, elemanın maksimum dayanma
109
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
gerilimi AC besleme geriliminden % 40-45 fazla olmalıdır. Çünkü AC'de tepe değer (maksimum
değer) gerilimi söz konusudur. Şöyle ki; voltmetreyle 220 V olarak ölçtüğümüz AC değer
aslında etkin değerdir. Bu değerin bir de maksimum değeri vardır.
220 V'luk AC gerilimin maksimum değeri: Vmaks = Vetkin.1,41 = 220.1,41 = 310,2 V'tur.
Buna göre 220 V'luk bir devrede kullanılacak tristör ya da triyak gibi elemanların maksimum
dayanma gerilimleri 310,2 V olmalıdır. Piyasada ise yaygın olarak 30-50-100-200-300-400500-600-700-800...V gibi sınıflandırmalar söz konusu olduğundan kullanacağımız elemanın
dayanma gerilimi en az 400 V olmalıdır.
Kaç amperlik eleman seçeceğiz sorusuna gelince
Bu değer tamamen kullanacağımız alıcının çektiği akıma bağlıdır. Örneğin 220 V'luk tristörlü
devrede 100 W gücünde bir lambayı alıcı olarak seçelim. Bu eleman 220 V altında yaklaşık
olarak, I=P/V = 100/220 = 0,45 A çeker. Buna göre doğru olan BRX49 (400 V/0,8 A) adlı
elemanı seçmektir. Devrede Uygulamada kullanılan
geçirebileceği maksimum akım: 30 A,
TIC106D (400 V/3,2 A) adlı bazı triyakların özellikleri
İletimde tutma akımı: 30 mA, Çalışma
modlarına
göre triyakın tetiklenmesi için
400 V/4 A
tristörü de seçebiliriz. Ancak bu -BT136:
uygulanması gereken akım değerleri: 5 mA -BT137: 400 V/6 A, Kısa süreli olarak
5 mA - 5 mA - 10 mA
maksimum akım: 55 A,
durumda maliyet artar. Çünkü geçirebileceği
-TIC236D: 400 V/12 A
İletimde tutma akımı: 20 mA, Çalışma
yüksek akımlı elemanlar düşük modlarına göre triyakın tetiklenmesi için -TIC253D: 400V/20 A
-BTA06-200: 200 V/6 A
uygulanması gereken akım değerleri: 25
akımlı olanlardan daha pahalıdır. mA-60 mA-25 mA-60 mA
-BTA06-400: 400V/6A
-TIC206D: 400 V/4 A, Kısa süreli olarak
-BTA13-400: 400V/13A
E. Kuadraklar (quadrac, ditriac)
Diyak ve triyakın bir gövde içerisinde
birleştirilmesiyle yapılmış elemanlara kuadrak denir.
Bu elemanlar geyt tetikleme gerilim seviyesi yüksek
olan triyak gibi düşünülebilir. Devre üretiminde
kuadrak kullanımı montaj kolaylığı sağlar ve cihazda
kullanılan eleman sayısı daha az olur.
Kuadrak sembolü
b. Kuadrakların sağlamlık testi
AVOmetre ile yapılan ölçümde elemanın üç ucu
arasında yapılacak altı ölçümün sonuçları da yüksek
ohm (50 kW-200 kW) çıkmalıdır.
c. Bazı kuadrakların akım ve gerilim değerleri
Q4003LT: 400 V/3 A
Q4004LT: 400 V/4 A
110
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Kuadrak örneği
100-470 k
a. Kuadraklı karanlıkta çalışan devre
Yandaki şekilde verilen devrede ortam
karardığında LDR'nin direnci artar ve üzerinde
düşen gerilim büyür. LDR üzerinde düşen gerilim
20-50 V arası değere ulaştığına kuadrak iletime
geçerek lambayı yakar. Ortam aydınlandığında
LDR'nin direnci azalır ve üzerinde düşen gerilim
düşer. Bu ise kuadrakı kesime sokar.
A1 A2 G
Kuadraklı karanlıkta çalışan devre
F. Fototristör ve fototriyaklar
1. Fototristörler (LASCR)
G ucuna ışık geldiğinde A ucundan K ucuna
doğru tek yönde akım geçiren devre elemanıdır.
Fototristör uygulamada çok az kullanıldığından
kısaca anlatılmıştır. Çünkü, ışığa duyarlı
devrelerin büyük bir bölümü LDR ya da
fototransistör kullanılarak yapılmaktadır.
Şekil 1.6'da verilen basit devrede fototristöre
ışık geldiğinde A-K arası iletken olur, röle
kontağını kapatır ve lamba yanar. Ortam
karardığında lamba sönmez. Çünkü DC ile
beslenen devrelerde tristör bir kere iletken hâle
geçtikten sonra besleme kesilene kadar bu
durumunu korur.
2. Fototriyaklar
G ucuna ışık geldiğinde A 1 -A 2 uçları
arasından her iki yönde de akım geçirebilen
devre elemanıdır. Fototriyak uygulamada az
kullanılmaktadır.
ışık
cam
A
katot
kapı
ucu
G
G
K
ışığa
duyarlı
bölge
Fototristör
sembolü
silisyum
çekirdek
Fototristörün yapısı
+12 V
A
L
G
K
röle
Fototristörlü ışıkta çalışan devre
A2
G
A1
Fototriyak sembolü
111
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çıkış
G. GÜÇ ÇEVİRİCİLER (KONVERTİSÖR, KONVERTER, İNVERTÖR)
AC’yi DC’ye dönüştüren devrelere doğrultmaç denilirken, DC’yi AC’ye çeviren devrelere
ise güç çevirici (konvertisör, konvertör, invertör) denir.
Konvertisörler, osilatör devresi, trafo ve
trafo
çıkış ünitelerinin birleşiminden oluşur.
çıkış
DC’yi, AC'ye çeviren devreler
osilatör
ünitesi
transistörlü, tristörlü ya da entegreli
olabilir.
Konvertisör devresinin blok şeması
Osilasyonlu sinyalleri yükseltip
alçaltmaya yarayan transformatör nüveleri ise, alçak frekanslı olarak üretilen (50 Hz-1 kHz)
devrelerde çelik sacdan, yüksek frekanslı (1 kHz ve üzeri) devrelerde ise ferritten yapılır. Çünkü,
yüksek frekanslarda çelik saclar büyük kayıplara ve ısınmalara yol açmaktadır. Ferrit nüve ise
yüksek frekanslı manyetik kuvvet çizgilerini daha iyi geçirerek verimi yükseltmektedir.
Konvertisörlerin kullanım alanları
AC’nin depolanması
mümkün
olmadığından, bu gerilim redresörlerle
doğrultularak akümülatörlere doldurulur.
Daha sonra konvertisörlerle AC’ye
çevrilerek alıcılar çalıştırılır.
Yolcu otobüslerinde bulunan TV'lerin,
seyyar flüoresan lambalı el fenerlerinin
(ışıldak), kesintisiz güç kaynaklarının
çalıştırılmasında vb. konvertisörler
kullanılır.
Konvertisör devrelerinin çıkışından
Transistörlü konvertisör devresi örneği
alınan gerilimin frekansının ayarlanabilir
olması da ayrı bir üstünlüktür. Frekansın değişmesi AC ile çalışan motorların devir sayısını
doğrudan etkilediğinden, devir ayarı yapılmak istenen yerlerde bu tip cihazlar kullanılmaktadır.
AC’nin yükseltilip alçaltılma şekli
AC sinyaller transformatörlerle yükseltilir ya da alçaltılır. Yani trafolar zamana göre yönü
ve şiddeti değişen akımlarla çalışırlar.
DC'yi yükseltmek için bu akımın AC sinyal hâline getirilmesi gereklidir. Çünkü
transformatörler tek yönlü olarak akan bir akımda çalışmaz.
Konvertisörlerin çalışma ilkesi
trafo
S
Çalışma gerilimi 220/12 V olan bir trafonun
primerine önce yandaki şekildeki gibi DC bir gerilim
+
V2
V1
uygulandığını varsayalım. Bu durumda sekonder
V
V
sarımın uçlarına bağlı olan voltmetre hiç bir gerilim
- 220 V
12 V
değeri göstermez. Eğer DC üreteç ile primer sargısı
arasına bağlı olan S anahtarı hızlı biçimde açılıp
Konvertisörün çalışma ilkesinin basit
kapatılırsa voltmetre ibresi sapmaya başlar.
anahtarlama devresiyle açıklanması
Bunun nedeni: S kapatılınca geçen akım sıfırdan
maksimum değere doğru yükselir. Anahtar açılınca ise geçen akım maksimum değerden sıfıra
doğru düşer. İşte primerden geçen akımın yükselip alçalması bu sargının etrafında oluşan
112
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
manyetik alanın da değişken olmasını sağlar. Değişken manyetik alan ise trafo nüvesi üzerinden
dolaşarak sekonder sargılarında AC gerilim oluşturur.
Sekonder sargısına bir ampermetre, voltmetre ya da osilaskop bağlanacak olursa S anahtarının
açılıp kapanması sırasında oluşan sinyaller görülebilir. S hızlı kapatılıp açılırsa oluşan sinyalin
frekansı ve gerilim değeri de yüksek olur. Ancak, oluşan sinyal sinüsoidal biçimli değildir.
Yukarıda anlatılan anahtarlı “ilkel” yöntem uygulamada kullanılmaz. Onun yerine aynı işlemi
otomatik olarak yapan transistör, tristör ya da entegreli devreler geliştirilmiştir.
AC-AC, DC-AC ve DC-AC-DC (DC-DC) konvertisörler
Uygulamada kullanılan konvertisörlerin çıkışından alınan gerilimin şekli isteğe göre AC ya
da DC olabilmektedir. Şimdi giriş çıkış gerilimine göre yapılan sınıflandırmaları inceleyelim.
a. AC-AC konvertisörler
Devrede girişe uygulanan AC akım diyotlarla DC'ye çevrildikten sonra aküler şarj edilir.
Daha sonra bu akım konvertisöre uygulanarak AC'ye çevrilir. Kesintisiz güç kaynakları bu
prensibe göre çalışmaktadır.
b. DC-AC konvertisörler
Bu tip devrelerde giriş akımı aküden alınarak
konvertisöre uygulanır ve çıkıştan AC elde edilir.
Taşıtlarda bulunan TV'lerin çalıştırılmasında kullanılan
konvertisörler bu prensibe göre çalışmaktadır.
DC-DC konvertisör
+12 V
R1
N1
AC
c. DC-AC-DC (DC-DC) konvertisörler
Bu tip devrelerde giriş akımı aküden alınarak
konvertisöre uygulanır. Konvertisörün çıkışından alınan
AC akım diyotlarla tekrar DC'ye çevrilerek çalıştırılmak
istenen alıcıya uygulanır. 12 V'luk DC'nin 24 V'luk
DC'ye çevrilmesinde kullanılan devreler bu prensibe
göre çalışmaktadır.
1. Transistörlü konvertisörler
N3
T
a. Tek transistörlü DC-AC konvertisör
N2
R2
Yaandaki şekilde verilen devreye DC uygulanınca
R1 ve R2 dirençleri üzerinden alınan polarma akımı
N2 üzerinden geçerek transistörün beyz ucuna ulaşır.
V,I çıkış sinyali
Bobin, akımın geçişine indüktif reaktans gösterdiğinden
t (s)
+
+
beyzden geçen akım bir süre sonra tepe değere ulaşır.
Beyz akımının sıfırdan maksimuma yavaş yavaş artarak
ulaşması sonucu kolektörden emitere geçen akım da
yavaş yavaş artar. Bu da N1 bobininden geçen akımın
Tek transistörlü AC-AC
yarattığı manyetik alanın değişken olmasını sağlar. N1
konvertisör devresi
bobininin manyetik alanı güçlü olduğundan N 2
bobininin üzerinde etki yaparak N2 üzerinde oluşan E2 zıt EMK gerilimini yok eder. Bu da N2
bobininden geçen akımın biraz daha artmasına yol açar. IB akımının artması ise IC akımını
daha fazla artırır. Ancak, bobinlerden ve transistörden geçen akımlar maksimum değere ulaşarak
sabit akım hâline gelirler.
113
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Not: Devrenin çıkışına doğrultmaç devresi
eklenirse DC-DC konvertisör yapılmış olur.
AC 220 V
Akımların sabit hâle gelmesi, oluşan manyetik alanların da sabit olmasını sağlar. N1 bobininin
alanının sabitleşmesi bu alanın N2 üzerinde yaptığı bozucu etkinin ortadan kalkmasına neden
olur. N2’nin oluşturduğu alanın etkisinin ortadan kalkması ise N1’den geçen akımın normal
değerine doğru düşmesine yol açar. N2’den geçen IB akımının azalması, transistörün IC akımının
azaltmasına neden olur. IC akımı azalırken N1 bobininin üzerinde önceki alanın tersi yönde bir
manyetik alan oluşturur. Ters yönlü manyetik alan çok güçlü olduğundan bu, N2 bobininin
üzerinde oluşan zıt EMK gerilimini artırıcı etki yapar. E2 zıt EMK geriliminin artması ise IB
akımını sıfır değerine doğru azaltır. IB’nin sıfır değerini alması IC akımını da sıfır yapar. Bu
sayede devre başa dönmüş olur. Yukarıda anlatılan durumlar sırayla tekrar tekrar oluşur.
N2 ve N1 bobinlerinden geçen akımların sürekli olarak çoğalıp azalması bu bobinlerin etrafında
değişken manyetik alanlar meydana getirdiğinden sekonder sarımında (N3) AC’ye benzeyen gerilim
oluşur.
b. İki transistörlü DC-AC konvertisör
devresi
Yandaki şekilde verilen devreye DC
1-10 k
1-10 k
uygulandığında ilk anda N 2 ve R 1 direnci
üzerinden geçen akımla T1 transistörünün
iletime geçtiğini varsayalım. R1'den gelen akım
N1 'den geçerken hemen maksimum değere
ulaşamaz. (Maksimum değer ancak 5 t'luk
V,I
zaman sonra olur.) N 2 'den geçen akım
çıkış sinyali
maksimum değere doğru yükselirken, T1 iletime
t (s)
+
+
geçtiği için, N1 bobininden de yüksek değerli
bir akım akmaya başlar. N1'den geçen akımın
yarattığı değişken manyetik alan, N3 bobininde
İki transistörlü DC-AC konvertisör devresi
bir gerilim indükler. Bunun yanında N 2
bobininde oluşan manyetik alanı da zayıflatarak
N2 sarımından geçen akımı daha yüksek bir seviyeye çıkarır. N1 ve N2 sarımlarından geçen
akımlar doyma (maksimum) noktasına ulaşınca N1'in etrafında oluşan manyetik alan durgunlaşır.
N1'in alanının durgunlaşması sekonderde oluşan gerilimi sıfıra indirir. Bunun yanında N1'in
yarattığı alanın N2 bobininde yaptığı baskı ortadan kalkar ve N2'nin akımı azalmaya başlar.
N2'nin akımı azalırken bu kez de N1 üzerinde az öncekinin tersi yönde bir manyetik alan
kuvveti doğar. N1'de doğan ters manyetik kuvvet N2 üzerinde bu kez yine etkide bulunarak
N2'den geçen akımı sıfır değerine doğru bastırır.
N2'den geçen akımın sıfıra inmesi N1'den geçen akımı da sıfır yapar. Bu şekilde devre başa
dönmüş olur. Ardından N1 üzerinden geçen küçük değerli akım T2 transistörünü sürer. Devre
biraz önce anlatıldığı şekilde çalışmasını sürdürür.
c. Astable (kararsız) multivibratörlü basit DC - AC konvertisör
Aşağıda verilen devrede C1 ve C2 kondansatörleri sayesinde sırayla iletim ve kesime giren
transistörler trafonun primer (N1 ve N2) sargılarından sırayla akım geçmesini sağlar.
Primer sarımlarından geçen zıt yönlü akımlar sekonder sarımında AC özellikli bir gerilim
oluşturur. Aşağıda verilen devre deneysel amaçlıdır. Trafo 220/2x12 V'luk olabilir. Sekonderde
oluşan gerilim tam sinüsoidal değildir. Ancak AC ile çalışan sistemlerde kullanılmaya uygundur.
114
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Alınan AC’nin frekansını R2 ve
R3 ’e seri bağlanacak potlarla
ayarlamak mümkündür.
AC
N3
2x12/12 V 4 W
220 W-1k
N
220 W-1k
N
1
2
ç. 12 V DC / 220 V AC
R2
R3
R4
R1
+12 V
konvertisör devresi
0,1-1 mF
0,1-1 mF
10 -100k 10 -100k
Aşağıda verilen devrenin
multivibratör (flip-flop) kısmı 40C2
C1
60 Hz arası frekansta kare dalga
BD135
BD135
üretir. Multivibratör devresinin A
ve B noktalarından alınan kare
T2
T1
dalgalar sürücü transistörlerini
tetikler. Sürücü transistörleri ise
güç transistörlerini besler. Güç
Astable multivibratörlü basit DC-AC konvertisör devresi
transistörleri trafonun primer
sargılarından (N1 ve N2) yönü sürekli değişen bir akım dolaştırır. N1 ve N2'den geçen akımlar
ise sekonderde AC özellikli bir gerilim doğurur.
Devrede çıkış katındaki transistörlerin ve trafonun gücü devreden alınmak istenilen güce
göre değiştirilebilir. Çıkışta bulunan birbirine paralel bağlı nF değerli üç kondansatör elde
edilen AC'nin sinüsoidale benzemesine yardımcı olur. Çıkış transistörlerinin soğutuculu
olması verimi artırır. Bu konvertisör devresiyle akkor lamba, mini motor vb. çalıştırılabilir.
20 A
+ 12 V
güç transistörü
BD135
470 W
A
sürücü
transistör
10 k
470 W
8,2 k
B
1W
BD241
N1
çıkış
220 V
N2
BD135
sürücü
transistör
100 W
2x1N4148
BC547
5A
100 W
8,2 k
1 mF
1 mF
4x2N3055
12 V/220 V
50-250 W trafo
120 W
1W
BC547
BD241
güç transistörü
3x150 nF/400 V
12 V DC - 220 V AC konvertisör devresi
2. Tristörlü konvertisörler
a. İki tristörlü DC - AC konvertisör devresi
Aşağıda verilen devrede, SCR'leri tetiklemede kullanılan pals üreteci, UJT'li, 555'li,
transistörlü astable (kararsız) multivibratörlü vb. olabilir. DC besleme ile çalışan devrede
tristörler C kondansatörüyle durdurulmaktadır. Pals devresi tristörleri sırayla iletime geçirir.
SCR1 iletime geçince C üzerinde birikmiş olan elektrik yükü SCR2'yi kesime sokar. C
boşaldıktan sonra bu kez diğer yönde şarj olur. SCR2'ye tetikleme gelince bu eleman iletime
geçer. SCR2 iletime geçince C üzerindeki elektrik yükü SCR1'i kesime sokar. Devre bu şekilde
115
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çalışmasını sürdürür. Orta uçlu olarak
sarılmış olan primerden geçen akımların iki
yönlü olarak akması sekonderde AC gerilim
oluşturur.
+12 V
tetikleme palslerini
veren devre
N3
N2
SCR 2
L
V,I
çıkış sinyali
+
+
t (s)
-
-
İki tristörlü DC-AC konvertisör
1N4001
DC
1k
8
4
trafo
AC
7
6
555
470 mF
a. 555 entegreli küçük güçlü DCDC konvertisör devresi
Yandaki şekilde verilen devre deneysel
amaçlı olup düşük akımlı (50-100 mA) ve
küçük güçlüdür. Ayarlı direnç
kullanılarak 555'in çıkışından istenilen
frekansta bir kare dalga elde edilir. 3
numaralı ayaktan alınan kare dalga ile
iletim kesim yapılan transistör trafonun
primerinden değişken bir akım geçirir.
Bu akımın oluşturduğu manyetik alan
+5-12 V
sekonderde AC'ye benzeyen bir gerilim
oluşturur. Sekondere bağlanan
doğrultmaç devresi ise yükseltilmiş
100 k
çıkışı tekrar DC'ye çevirir.
Devrede kullanılan elemanlar
değiştirilerek çıkışın akım gerilim
değerlerini istenilen seviyeye
yükseltmek mümkündür.
N1
+
C
3. Entegreli konvertisörler
AC
SCR 1
3
2
10 k
1
1N4001
BC547
BD135
1n
Şekil 7.8: 555 entegreli DC-DC konvertisör
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
AC
330 nF 400 V
10-47 W
BD135
10-47 W
1N4007
10 n
BD135
1N4007
b. 555 entegreli küçük güçlü DC - AC konvertisör devresi
Yandaki şekilde
verilen DC-AC
+12 V
220/2x12 V trafo
12 V 12 V
konvertisör
47 k
devresinde 555
10 k
4
8
entegresi kare
10 k
7
3
dalga üretir.
100 k
555
Entegrenin 3
5
220 p
numaralı ucundan
6
alınan kare dalga
10 k
1
2
27 V
transistörleri
sürekli olarak
1-470 n
iletim ve kesime
sokar.
555 entegreli DC-AC konvertisör
Transistörlerin
iletim kesim olması trafonun 12 V'luk sarımlarından değişken akım geçişini başlatır.
Trafonun primer sarımlarından geçen değişken akımlar değişken manyetik alan oluşturur.
Primerde oluşan değişken manyetik alan ince kesitli çok sarımlı sekonder sarımında yüksek
116
AC gerilim oluşturur.
Not: Devre deneysel amaçlıdır.
4. Elektronik devreli flaşlar
Cisimlerin görüntülerinin optik yolla ışığa duyarlı filmlere aktarılmasıyla elde edilen resimlere
fotoğraf denir. Fotoğrafçılıkta cismin görüntüsünü net bir şekilde ışığa duyarlı materyale
aktarabilmek için yeterli düzeyde ışık kaynağına gerek duyulur. İşte fotoğraf çekimi esnasında
kullanılan yapay ışık üreteçlerine flaş denir.
Flaşlarda, havası alınmış ve asal gazlar doldurulmuş bir cam gövde içine karşılıklı olarak
yerleştirilmiş iki elektrotlu lambalar kullanılır. Lamba 300-400 V civarındaki gerilimlerle çalışır.
Ayrıca, elemanın ışık yaymaya başlayabilmesi için gövdeye üçüncü bir elektrot (yardımcı
elektrot) daha yerleştirilir. Bu elektrot tüp boyunca uzanmakta ve kenardaki elektrotlara yakın
mesafede bitmektedir. Lambaya gerilim uygulanınca deşarj başlamakta, elektrotlar arasında
oluşan elektron hareketinin etkisiyle yüksek bir ışık doğmaktadır.
Yüksek bir ışık yayan flaşlar fotoğraf çekilirken 1/500 - 1/5 s kadar çalışır.
Flaşlarda lambanın çalışmasını sağlayan yüksek DC gerilim, konvertisörlere benzer devrelerle
üretilip kondansatörlere doldurulmakta ve fotoğraf makinesindeki çekme butonuna (deklanşör)
basıldığı anda kondansatörün yükü flaş lambasının elektrotlarına uygulanmaktadır.
2x1N4007
TR1
R4
1k
C3
R3
470 k
S2
250 V
P1
R1
22 W
C2
flaş lambası
250 V
3-9 V
yardımcı elektrot
1k
deklanşör butonu
220 mF C 1
220 mF/800 V
R2
500 V
470 k
neon
lamba
TR3
C4 10 nF
TR2
S1
elektrotlar
flaş
lambası
örneği
+
3-9 V
cam gövde
Flaş devresi
Yukarıda verilen devrede transistörlü basit osilatör devresi ile girişe uygulanan DC gerilim
yüksek frekanslı bir AC'ye çevrilerek trafonun primer sargılarına uygulanır. TR1 trafosunun
primerinden geçen değişken akımlar sekonder sargısında yüksek değerli bir AC oluşturur.
Sekonderden alınan yüksek gerilim diyotlar tarafından doğrultularak flaşın çalışabilmesi için
gereken yüksek DC elde edilir. Neon lamba ışık yaydığında flaşın çalışmaya hazır olduğu
anlaşılır.
117
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Deklanşör butonuna dokunulunca TR3 trafosunun primer akımı çok hızlı olarak sıfır değerine
ineceğinden bu elemanın sekonder sarımında yüksek değerli bir gerilim oluşur. Bu gerilim flaş
lambasının orta elektrodunu (yardımcı elektrot) etkileyerek iyonizasyona neden olur. Tüp
içindeki gazın iyonlaşması ise kenarlardaki iki uç arasından akım geçişini başlatır ve geçen
akım yüksek bir ışık meydana getirir.
5. SMPS sistemli güç kaynakları (switching mode power supply, anahtarlamalı
güç kaynağı, KGK)
Bilgisayar, TV, video, müzik seti, tıbbî cihaz vb. gibi gelişmiş yapılı elektronik sistemlerin
çalıştırılmasında anahtarlamalı güç kaynakları kullanılmaktadır.
SMPS esaslı devrelerin çalışma ilkesi
I. Girişe uygulanan AC gerilim DC'ye çevrilir.
II. DC enerji anahtarlama (aç kapa) yapan transistörlü devreye uygulanır.
III. Transistörlü anahtarlama (osilatör) devresi sayesinde DC sinyal 15-70 kHz arası frekanslı
kare dalgaya dönüştürülür.
IV. Kare dalga switch mode (siviç mod) adlı trafonun primerine uygulanır.
V. Switch mode (siviç mod) trafosunun primerinden dolaşan akım sekonder sargılarında
gerilim indükler. Sekonderden alınan yüksek frekanslı AC gerilim doğrultmaç devresiyle
doğrultulur.
VI. Şebeke gerilimi azalınca osilatör devresinin oluşturduğu kare dalgalı sinyallerin frekansı
otomatik olarak yükselir. Sinyalin frekansının yükselmesi switch mode (siviç mod) trafosunun
çıkışının geriliminin aynı seviyede kalmasını sağlar.
VII. Şebeke gerilimi artınca anahtarlama transistörlü devrenin oluşturduğu kare dalgalı
sinyallerin frekansı otomatik olarak azalır. Sinyalin frekansının azalması siviç mod trafosunun
çıkışının aynı seviyede kalmasını sağlar.
VIII. Sekonder sargısından çekilen akım aşırı yükselirse geri besleme devresi sayesinde
osilatör devresinin oluşturduğu sinyallerin frekansı sıfıra düşer. Frekansın sıfıra düşmesi primer
sargıda oluşan alanın sabit olmasına sebep olarak çıkışı sıfır seviyesine indirir. Osilatör
çıkışındaki sinyalin sıfır olması, trafonun çıkış vermemesine neden olur. Çünkü trafolar DC
benzeyen akımlarla çalışmazlar.
IX. Anahtarlamalı güç kaynaklarında trafonun sekonderi tek kademeli olarak sarılırsa bir
tek gerilim alınır. Çok kademeli sarım yapıldığında ise, 5, 9, 12, 24...V gibi çeşitli gerilimler
alınabilir.
SMPS esaslı güç kaynaklarının iyi yönleri
I. Şebeke gerilimiyle devrenin şasesi arasında yalıtkanlık sağlanır. Yani devrenin tek hattına
dokunulduğunda bedenden akım dolaşımı olmaz.
II. Trafoya uygulanan sinyalin frekansı yüksek olduğundan küçük nüveli trafoyla alıcı
beslenebilir.
III. Bu tip devreler şebeke geriliminin 160-260 V arasında değişmesine rağmen çıkıştan hep
aynı gerilimi verirler. Aynı zamanda yük herhangi bir nedenle aşırı akım çekecek olursa çıkış 0
V olur ve alıcı korunur.
IV. Verimleri % 85 dolayında olup çok yüksektir.
118
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
AC giriş
D1
N1
köprü diyot
N3
T1
optokuplör
R2
L1
T2
C1
R1
R5
D2
N4
+12 V
SCR
R3
R4
Z1
C1
Z2
+5 V
C2
osilatör
(anahtarlama)
devresi
N2
C3
D3
-5 V
optokuplör
T3
N5
N6
D4
C4
-12 V
trafo
Anahtarlama (SMPS) esasına göre çalışan güç kaynaklarına ilişkin devre örneği
SMPS esaslı devre örneği
Yukarıdaki şekilde verilen devrede şebekeden alınan AC gerilim doğrultularak osilatör devresi
yardımıyla 25-35 kHz'lik sinyal hâline getirilir ve küçük nüveli trafonun primer sargısına
uygulanır. Trafonun primer sargılarına seri bağlı durumda olan T1 transistörü iletimdeyken N
1
sargısından akım geçer. T1 kesime gidince ise N1 sargısının akımı sıfır değerine iner.
Akımın azalıp çoğalmasından dolayı ortaya çıkan değişken manyetik alan, sekonderde gerilim
indükler. İndüklenen gerilimin değeri sarımların sipir sayılarına göre +5, +12, +24 V şeklinde
değişir.
Güç kaynağındaki regüle devresinin çalışma ilkesi
Yukarıdaki şekildeki devrede T2 transistörü karşılaştırıcı olarak +5 V devresinde görev
yapmaktadır. R2 direnci ve Z1 zener diyodu +12 V devresinden bir referans gerilimi almakta
ve bu referans, T2 transistörünün beyzine uygulanmaktadır. T2’nin emiteri R5 direnciyle -5
V'luk gerilime bağlıdır. T2 iletime geçince kolektöründen geçen akım L1 ledinden geçecektir.
L1 ledi primer devresinde bulunan T3 fototransistörüyle aynı gövde içinde olup optokuplör
olarak çalışmaktadır.
+5 V ile +12 V çıkışları arasındaki 7 V'luk gerilim farkında oluşacak değişim, L1 ledinin
vereceği ışığın şiddetinin değişmesine yol açar. Sistemdeki entegreleri besleyen -5 V'luk gerilim,
fazla akım çekilmesinden ötürü azalırsa +12 ile +5 V arası gerilim farkı artar ve ledin ışığının
şiddeti çoğalır. Ledin ışığının artması ise optokuplörün diğer parçası durumunda olan T3
fototransistörden geçen akımı artırır. Bu kontrol mekanizması sayesinde yapılan geri besleme
T1 transistörünün iletimini artırıp, trafonun primerine daha çok akım gitmesini sağlarlar.
Trafonun primerine gelen akımın artması dolayısıyla sekonderde oluşan akım ve gerilim de
artarak, çıkış için gerekli düzeltmenin yapılması sağlanır.
Devreye uygulanan şebeke gerilimi yükselirse:
Şebekede oluşan ani gerilim artışı +12 V çıkışında kendini gösterir. Z2 zener diyodu iletime
geçip SCR’nin G ucuna tetikleme akımı gönderir. SCR iletime geçerek +12 V ile toprağı kısa
devre eder. Bu olay, kontrol devresinin osilatörünü durdurup girişi kapatmasına, dolayısıyla
119
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çıkış geriliminin kesilmesine neden olur. Çok kısa zaman aralığında oluşacak bu kesilme,
kondansatörler aracılığıyla bilgisayarlardaki RAM (geçici) belleklerin korunmasını sağlayabilir
ise de akım kesilmesi uzun sürdüğünde bilgisayarın çalışması anormalleşebilir. Fakat bilgisayarın
hassas devreleri yüksek voltajın ortaya çıkaracağı sakıncaya karşı korunmuş olur. (Gerilim
normale dönene kadar bazı SMPS modellerinin içinden klik-klik sesleri duyulur.)
Özet olarak, SMPS’lerde şebeke gerilimi, önce DC’ye, sonra yüksek frekansa çevrilip bir
trafoya verilmekte, istenen gerilimler regüle ve koruma devrelerinden geçirilerek alıcıya
aktarılmaktadır.
6. Kesintisiz güç kaynakları (KGK, UPS)
Tıbbî cihaz, bilgisayar gibi anî enerji
kesilmelerinde çalışma sistematiği çok kolay
bozulabilen araçları şebeke akımı kesildikten
sonra belli bir süre daha çalıştırabilmek için
yapılmış devrelere kesintisiz güç kaynağı denir.
Bu cihazlar,
Doğrultmaç + regülatör + akü şarj devresi +
akümülatör + konvertisör + filtre + doğrultmaç
devresinin birleşiminden oluşur.
KGK'ların güçleri watt cinsinden değil VA
Kesintisiz güç kaynağı örnekleri
cinsinden belirtilir. Çünkü alıcıların hepsi omik
tip değildir. İndüktif özellikli alıcılar çektikleri enerjinin bir kısmını reaktif güç olarak harcar.
Bu nedenle 250 VA'lik bir KGK ile indüktif (bobinli) özellikli bir alıcı beslenecek olursa,
KGK'nın verebileceği aktif güç 250 W'tan % 10-40 kadar daha az olur.
KGK, bilgisayarın olumsuz enerji koşullarından korunması için gürültüyü (şebekedeki
dalgalanmalar) filtrelemenin yanı sıra AC kesintisi sırasında düzenli enerji sağlama yoluyla
bilgi aktarma işlemlerinin devamlılığına imkân vererek veri hatalarını önleyen bir cihazdır.
KGK’ların işlevinin anlaşılmasındaki en büyük yanlışlardan biri jeneratörlerle
karıştırılmalarıdır. Şu bilinmelidir ki KGK (UPS) kesinlikle jeneratör değildir.
KGK’ların kullanım amacı elektrikler kesildikten sonraki 5-30 dakika içinde acil işlemleri
tamamlamak için kullanıcıya zaman kazandırmaktır. Yani KGK’lar, jeneratörler gibi uzun süreli
enerji sağlamazlar ve kullanım amaçları da zaten bu değildir.
KGK’ların yararları
Ülkemiz enerji açısından oldukça sorunludur. Her ne kadar sık elektrik kesintileriyle
karşılaşmasak da uzun süreli yüksek ya da düşük gerilim, anî voltaj sıçramaları ve frekans
değişiklikleri gibi sorunlarla sık sık karşılaşmaktayız.
Yeterli koruması bulunmayan cihazlar bu durumlarda şu sorunlarla karşılaşılır:
Güç kartları yanabilir..
Ekranlar bozulabilir..
Sabit diske yazarken elektrikler kesilirse tüm bilgiler yok olabilir..
Bilgisayarda kurulu yazılımlar bozulup kullanılamaz hâle gelebilir..
Karşılaşılan tüm bu sorunların giderilmesi, arızaların onarılması için katlanılan maddî kayıplar
KGK’ya verilecek tutarın çok üzerinde olabilir. İyi bir KGK ise sadece elektrik kesildiğinde
enerji sağlamakla kalmaz, sayılan bu sorunları da çözer. Şebeke koşullarının yetersiz olduğu
yerlerde ise KGK kesinlikle bir lüks değil, ihtiyaçtır.
120
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
KGK'larda bulunan elemanların görevleri
I. Redresör: Aküyü şarj etmek amacıyla alternatif akımı doğru akıma çevirir.
II. Akü: Elektrik enerjisini depolar ve kesinti anında devreye girerek enerji verir.
III. Konvertisör: Akü çıkışındaki doğru akımı alternatif akıma çevirir.
IV. Yüksek gerilim bastırıcı devresi: Şebekeden kaynaklanabilecek anlık yüksek
gerilimleri bastırarak cihazlar için tehlikeli olmayacak seviyelere indirir.
V. Filtre devresi: Şebekeden ya da elektronik düzeneklerden kaynaklanabilecek bozuk
işaretleri (gürültü) süzerek temiz bir çıkış işareti verir.
VI. Otomatik voltaj regülatörü (OVR): Voltajı regüle eder.
Düzensiz şebeke gerilimine neden olan unsurlar şunlardır:
I. Doğal afetler
Fırtına, yıldırım ve elektrik şokları, tayfun, deprem gibi doğal afetler enerji sorunlarına yol
açar.
II. Kötü kablolu tesisatlar ve çevredeki indüktif tip alıcılar
Endüstriyel alanların, ya da tesislerin çevresinde motor, kaynak makineleri ya da diğer
makinelerin kullanılması sonucu ortaya çıkan çok yüksek ya da alçak geçiş voltajları ve
gürültüler.
KGK satın alırken dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır:
Elektrik kesilmesinde yeterli bir süre enerji sağlamalı ve voltaj düşmesi sorununu
çözebilmelidir.
İstikrarlı enerji ve filtreleme sağlayabilmeli, anlık voltaj yükselmelerini bastırabilmeli ve
gürültüyü (elektriksel parazitleri) bastırabilmelidir.
Aşırı yüklemeye, akü zayıflamasına karşı korumalar içermeli, ışıklı ya da sesli uyarı
vermelidir.
Giriş voltajının en az ± % 10’luk değerlerini regüle edebilmelidir..
Şebeke enerjisi kesildikten sonraki dayanma süresi en az 5-30 dakika arasında olmalıdır..
TÜV, UL, CSA, EMI, FCC gibi güvenlik onayları olmalıdır..
Seçilecek KGK’nın gücü cihaza bağlanacak aygıtların toplam gücünün 1,25 katı olmalıdır..
Teknik servis desteği bulunmalıdır..
Yüksek kaliteli KGK'da bulunması gereken özellikler şunlardır:
Transfer (devreye girme) süresi çok kısa olmalıdır..
Voltaj regülatörleri sayesinde giriş geriliminde ± % 25’lik bir değişiklik olması durumunda
düzenli çalışmalıdır
Voltaj sıçramalarına karşı koruma ve fıltreleme yapabilmelidir..
Giriş frekansının ± % 5 arasındaki değerlerini regüle edebilmelidir..
Çıkış voltajı sabit olmalıdır..
Mükemmel çıkış frekans regülasyonu ± % 0,5 Hz olmalıdır..
Aküsü kuru tip olmalı ve bakım istememelidir..
Akü kullanıldığında, zayıfladığında ya da aşırı yük uygulandığında sesli uyarı vermelidir..
Aşırı yük seviyesi % 130 olduğunda şebekeye transfer, % 150 olduğunda kapanma özelliği
bulunmalıdır.
121
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Şebekeyle eş zamanlı düzgün bir sinüsoidal dalga üretmelidir..
KGK kullanırken dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır:
KGK'lar temiz, tozdan uzak ve havadar bir ortamda kullanılmalıdır..
KGK'lara kesinlikle lazer yazıcı ya da fotokopi makinesi bağlanmamalıdır. Bu cihazlar
özellikle ilk açıldıklarında fazla akım çektiklerinden KGK’ya zarar verebilirler.
Cihaz kullanılmadan önce kullanma kılavuzu mutlaka okunmalıdır..
Cihaz mutlaka topraklı prize bağlanmalı ve bağlanmadan önce toprak hattı kontrol
edilmelidir.
Cihaza kesinlikle besleyebileceğinden fazla yük bağlanmamalıdır..
Bazı elektronik aygıtların görünür güç (S) değerleri şu şekildedir:
15''-17'' renkli ekran: 80 - 150 VA
A
Belgegeçer (faks): 50 - 200 VA
A
Vurmalı yazıcı: 100 - 150 VA
A
Tarayıcı: 10 - 200 VA
A
Yazar kasa: 50 - 100 VA
A
Çok işlevli (multimedya özellikli) bilgisayar: 500 VA
A
122
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Ğ. Yarı iletken (solid state, SSR, kuru tip) röleler
Son yıllarda yaygınlaşmaya
bir fazlı yarı iletken röle
başlayan röle çeşididir. Tamamen
yarı iletken temelli elektronik devre
elemanları kullanılarak üretilen bu
röleler modern sanayi tesislerinde
gittikçe artan oranda kullanılmaya
başlamıştır.
Sessiz
çalışmaları,
ark
oluşturmamaları, etrafa istenmeyen
manyetik alanlar yaymamaları, güç
harcamalarının düşük oluşu,
maliyetlerinin kontaktörlerle hemen
hemen aynı düzeyde olması, yarı
bir fazlı yarı iletken röle
iletken rölelerin iyi yönleri olarak
sıralanabilir.
üç fazlı yarı iletken röle
D C be s
le me
Yarı iletken röle örnekleri
fototransistör
DC besleme
yük
led
DC besleme
tetikleme
devresi
çıkış
devresi
R-C filtre
giriş
devresi
led
H. Civa kontaklı röleler
Otomasyon sistemlerinde kullanılan basit yapılı
röle çeşididir.
Cam muhafaza içinde bulunan kontakların konum
değiştirmesi için rölenin gövdesinin yatay hâle
getirilmesi gerekir. Yatay hâle gelme işlemi, ısınan
bimetalin bükülmesi, mekanik kolların hareketi vb.
ile sağlanabilmektedir.
triyak
tristör
R
U
S
çıkış
Yarı iletken rölelerin çalışma ilkesi
Bir lambaya enerji uygularsak ışık yayar. Bu ışık,
LDR, fotodiyot, fototransistör, fotodiyak gibi ışığa
duyarlı elemanların iletime geçmesini sağlar. Işığa
duyarlı elemanın üzerinden geçirdiği akım ile tristör
ya da triyak tetiklenecek olursa yüksek akım çeken
alıcı çalışmaya başlar. İşte bu prensip yarı iletken
rölelerde kullanılmaktadır.
Yandaki şekilde bir ve üç fazlı yarı iletken rölelerin
yapısı görülmektedir.
fotodiyak
V
T
W
Bir ve üç fazlı yarı
iletken rölelerin yapısı
civa
cam tüp
kontaklar kapalı
bimetal şerit
cam tüp
cam tüp
civa
kontaklar açık
kontaklar
kontaklar kapalı
Civa kontaklı röleler
123
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
kontaklar açık
I. Elektronik devreli yaklaşım anahtarları (proximity switch)
Metal gövdeli ya da yalıtkan özellikli nesneleri dokunma (temas) olmadan algılayarak bir
alıcıyı çalıştıran aygıtlara yaklaşım anahtarı denir. Mekanik yapılı sınır anahtarları fiziksel temas
ile konum değiştirirken elektronik yapılı yaklaşım anahtarlarının değme olmadan algılama
yapabilmesi endüstriyel otomasyon sistemlerinde önemli bir kolaylık sağlamaktadır.
Elektronik devreli yaklaşım anahtarlarının üstünlükleri şunlardır:
Mekanik bir etki (kuvvet) gerekmeden anahtarlama işlemi sağlanabilir..
Anahtarlama frekansı yüksektir..
Anahtarlama olduğunda kıvılcım (ark) oluşmaz.
Nem, kir, oksitlenme gibi sorunlar nedeniyle arıza oluşmaz.
Anahtarlama anında kontak sıçraması oluşmadığı için birden fazla pals çıkışı söz konusu
olmaz.
1: Ferrit nüve (çekirdek) 2: Sarım 3: Muhafaza 4: Elek tromanyetik alan
Resim 1: Elektronik devreli yaklaşım anahtarları
Şekil 1: İndüktif yaklaşım anahtarının
etrafında oluşan elektromanyetik alan
algılama
mesafesi
1. İndüktif (endüktif) yaklaşım anahtarları (sensörleri)
Metal gövdeli cisimler sensöre yaklaştığında çıkışı konum değiştiren (elektriksel olarak)
aygıtlara indüktif yaklaşım anahtarı denir.
Bu elemanlar iletken malzeme içerisinde girdap akımı kayıplarının neden olduğu bir rezonans
devresinin kalite faktöründeki değişikliğin fiziksel etkisinden yararlanarak çalışırlar. Cihazın
devresinde yer alan L-C osilatörü 1 kHz ile 1 MHz arasında değişen yüksek frekanslı bir
elektromanyetik alan oluşturur. Eğer bir iletken cisim oluşan elektromanyetik alan içine girerse,
indüksiyon nedeniyle cisim içinde girdap akımları doğar ve osilatör devresinin çektiği akımın
artmasına yol açar. Bu yöntem primer ve sekonder sargıları olan bir trafo gibi düşünülebilir.
İndüktif yaklaşım anahtarının algılayıcı bölümüne yaklaşan cismin oluşturduğu etki, yaklaşan
cismin uzaklığı, konumu, boyutları, şekli, iletkenliği ve manyetik alana karşı tepkisi
(geçirgenliği) gibi unsurlara göre değişiklik gösterir.
Sensöre yaklaşan
iletken cismin
sensör kısmı
ledli gösterge
gövde
oluşturduğu
elektriksel değişiklik
op-amp'lı ya da lojik
devreler kullanılarak
başka bir alıcıyı
indüktif yaklaşım
anahtarının gövdesi
sürebilecek (kontrol
bağlantı kabloları
devre elemanları ekranlayıcı
edebilecek) hâle
getirilebilir.
Şekil 2: İndüktif yaklaşım
Şekil 3: İndüktif yaklaşım
anahtarının algılama mesafesi
anahtarının iç yapısı
İndüktif yaklaşım
124
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
anahtarı tüm iletken cisimleri algılayabilir. Bu aygıtın algılayıcı kısmı birkaç mikrowatt
düzeyinde güce sahip olduğundan çevreye yaydığı yüksek frekanslı elektromanyetik alanın
etrafta yer alan başka devrelere zararı olmamaktadır.
İndüktif yaklaşım anahtarı şekil 3'te görüldüğü gibi gövde, bağlantı kabloları, devre kartı,
ferrit nüveli sargıdan oluşur.
2. Kapasitif yaklaşım anahtarları (sensörleri)
Yalıtkan ve metal olmayan cisimleri yakın mesafeden
algılayan aygıttır. Gıda, plastik, kimya, inşaat vb. gibi
sektörlerde kullanılan otomasyon aygıtlarının kontrol
edilmesinde kullanılan bu elemanlar çok önemli görevler
yaparlar.
Bir kondansatörün elektrik alanına yaklaşan cismin neden
olduğu kapasite (sığa) değişikliğinin algılanması esasına göre
çalışan bu anahtarların çıkışında başka bir alıcıyı sürebilecek
akım gerilim oluşur. Başka bir deyişle, elektromanyetik alan 1: Ko mpanz asyon elekt rodu 2: Etkin
elektrot 3: Gövde 4: Topraklama elektrodu
içine yaklaşan bir nesnenin yarattığı 0,1 pF'lık küçük kapasite 5: Elektromanyetik alan
değişimleri elektronik devreler tarafından algılanarak çıkış
Şekil 4: Kapasitif yaklaşım
anahtarının yapısı
sinyali elde edilir.
Sensörün devresinde kullanılan kullanılan
kompanzasyon elektrodu
kondansatörün değeri öyle bir şekilde seçilmiştir
led
ayar potansiyometresi
gövde
ki bir cisim algılama aralığına girdiğinde
kapasite hafifçe artış gösterir ve osilasyon koşulu
gerçekleşir. Yani osilatör yüksek genlikte
salınmaya başlar. İndüktif yaklaşım
anahtarlarında olduğu gibi düşük ve yüksek
devre
toprak
salınım genliği arasındaki fark ya da bozulan bağlantı kablosu
etkin elektrot
elektrodu
salınım elektronik devre tarafından
Şekil 5: Kapasitif yaklaşım anahtarının parçaları
değerlendirilip sayısal (dijital) çıkışa çevrilir.
Normal çevre koşullarında ve açık alanda, etkin yüzey üzerinde nem ile toz birikmesi söz
konusu olur. Bu nedenle kapasitif yaklaşım anahtarlarında birleştirilmiş iki elektroda ek olarak
nemin ya da kirlenmenin oluşturacağı kapasite değişimlerini kompanze etmek (dengelemek)
için devreye bir de kompanzasyon elektrodu eklenmektedir.
Kapasite değişikliğinin büyüklüğü şu etkenlere bağlıdır:
Etkin yüzey önündeki cismin uzaklığı ve konumu
Cismin boyutları ve şekli
Cismin dielektrik katsayısı
Kapasitif yaklaşım anahtarı, plastik, cam, seramik ya da su, yağ gibi maddeleri algılayabilir.
Yalıtkan maddenin topraklanmış ya da topraklanmamış olması algılama üzerinde bir değişiklik
yapmaz. Sensörün gövdesi üzerinde yer alan bir potansiyometre (trimpot) yardımıyla ince ayar
yapılarak belirli cisimleri algılaması sağlanabilir.
Dielektrik katsayısına bağlı olarak kapasitif yaklaşım anahtarı iletken olmayan ya da iyi
iletken olmayan tüm maddeleri algılayabilir. Belirleyici olan uzaklıktır. Hedef cismin yüzeyinin
biçimi önemli değildir. Sensörün harcadığı enerji çok az olduğundan ortaya çıkan statik
elektriklenme çevrede bulunan kişi ya da devrelere hiç bir zarar vermez.
125
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
yük iki biçimde
de bağlanabilir
yük iki biçimde
de bağlanabilir
yaklaşım sensörü
-
+ besleme
+ besleme
yaklaşım sensörü
yük
yük
-
a. İki kablolu yaklaşım anahtarı
yaklaşım sensörü
yük
b. Üç kablolu yaklaşım anahtarı
yük iki biçimde
de bağlanabilir
+ besleme
yük
c. İki kablolu yaklaşım anahtarı
Şekil 6: Kapasitif yaklaşım anahtarının parçaları
3. Yaklaşım anahtarı tipleri
Uygulamada iki, üç ya da dört kablolu yaklaşım anahtarları mevcuttur. Şekil 6'da yaklaşım
anahtarlarının bağlantı şekilleri verilmiştir.
Günümüzde kullanılan otomasyon sistemlerinin önemli bir bölümü PLC (programlanabilir
lojik kontrol) aygıtlarıyla kurulmaktadır. Bu aygıtların giriş (input) uçlarına elektronik devreli
yaklaşım anahtarları bağlandığı zaman kumanda sistemi çok düzgün çalışmaktadır. Mekanik
anahtar, buton, sınır anahtarı gibi giriş birimleri hassas ve hızlı çalışmaya uygun değildir.
Şekil 6-a-b-c'de yük alt kısma bağlanırsa sensörün çıkışı lojik 1 olduğunda çalışması söz
konusu olur. Yük üst kısma bağlandığında ise çıkış lojik 0 olduğunda yük üzerinden akım
geçişi olur.
diyot
diyot
a. Üç kablolu yaklaşım anahtarlarının paralel bağlanması
2-30 adette üç
kablolu yaklaşım
+ besleme
anahtarını paralel
+
+
1. sensör
n. sensör
+
2. sensör
bağlayarak kumanda
çıkış
çıkış
çıkış
sistemi kurmak
mümkündür.
Sensörlerin çıkışlarına
bağlanan doğrultmaç
diyotları (örneğin
1N4001, 1N4002 gibi)
Şekil 7: Üç kablolu yaklaşım anahtarlarının paralel bağlanması
sensör çıkışlarının
birbirini etkilememesini sağlamaktadır (şekil 7).
diyot
4. Elektronik devreli yaklaşım anahtarlarının seri ya da paralel bağlanması
Otomasyon devrelerinin girişine bağlanan yaklaşım anahtarları seri ya da paralel bağlanarak
kullanılabilir.
yük
b. Üç kablolu yaklaşım anahtarlarının seri bağlanması
Üç kablolu yaklaşım anahtarları seri olarak bağlandığında üzerlerindeki 1-2,5 V’luk gerilim
düşümleri toplanır. Bu gerilim düşümünden sonra da yükün sorunsuz olarak çalışması
sağlanmalıdır. Ayrıca ilk yaklaşım anahtarı diğer tüm anahtarların çektiği akımı
karşılayabilmelidir. Alt kısımdaki yaklaşım anahtarlarının çalışma gerilimleri açılıp kapatıldığı
için gecikme zamanının (birkaç 100 ms’ye kadar) söz konusu olacağı göz önüne alınmalıdır.
Bu hususlara dikkat edilirse 2-10 adet yaklaşım anahtarı seri bağlanarak otomasyon sistemleri
kurulabilir (şekil 8).
126
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+ besleme
+ besleme
1. sensör
+
1. sensör
çıkış
-
2. sensör
2. sensör
+
çıkış
-
n. sensör
n. sensör
+
çıkış
-
yük
-
yük
-
Şekil 8: Üç kablolu yaklaşım
anahtarlarının seri bağlanması
Şekil 9: İki kablolu yaklaşım
anahtarlarının seri bağlanması
c. İki kablolu yaklaşım anahtarlarının seri bağlanması
Normal olarak iki kablolu yaklaşım anahtarlarının şekil 9'daki gibi seri bağlanması önerilmez.
Çünkü yaklaşım anahtarları üzerindeki gerilim toplanarak yük üzerine uygulanan gerilimi azaltır.
İndüktif özellikli yükler (röle, bobin vb.) anahtarlandığı zaman faz farkından dolayı sorunlar
ortaya çıkabilir. 2-3 adet iki kablolu yaklaşım anahtarı seri bağlanarak kumanda sistemi
tasarlanabilir .
+ besleme
1. sensör
n. sensör
2. sensör
ç. İki kablolu yaklaşım anahtarlarının
paralel bağlanması
İki kablolu anahtarlar paralel bağlandığında
kaçak akımları toplanır. Kaçak akımların
toplamı yük için gerekli olan en az akımın çok
yük
altında olmalıdır. Ayrıca bir yaklaşım anahtarı anahtarladığında (on-off işlemi) diğer
Şekil 10: İki kablolu yaklaşım
anahtarlar üzerindeki çalışma gerilimini
anahtarlarının paralel bağlanması
kaldırır ve bu anahtarlar kendi konumlarını
gösteremez. İki kablolu yaklaşım anahtarlarının 2-10 adedini paralel bağlayarak kumanda devresi
tasarlamak mümkündür (şekil 10).
5. Elektronik devreli yaklaşım anahtarlarının bazı kullanım alanları
Mekanik yapılı sınır anahtarları (limit switch) fiziksel temas olmadan anahtarlama işlemini
yapamazlar. Ayrıca bunların çalışma hızı, ömrü, hassasiyeti düşüktür. O nedenle elektronik
devreli yaklaşım anahtarlarının uygulama alanı her geçen gün genişlemektedir.
127
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
a
c
b
ç
e
d
f
g
Şekil 11
Şekil 11-a’da üretim bandında borunun gelişi indüktif yaklaşım anahtarı tarafından
algılanmaktadır.
Şekil 11-b’de dairesel hareketin hızı ya da dönme açısı indüktif yaklaşım anahtarı tarafından
algılanmaktadır.
Şekil 11-c’te indüktif iki adet yaklaşım anahtarı ile hareketin istenilen aralıkta olması
sağlanmaktadır.
Şekil 11-ç'de şişelerin metal kapaklarının takılıp takılmadığı indüktif yaklaşım anahtarlarıyla
denetlenmektedir.
Şekil 11-d'de iki adet kapasitif yaklaşım anahtarıyla silonun (deponun) içindeki yalıtkan
maddenin (örneğin buğday) seviyesi ölçülmektedir.
Şekil 11-e'de yürüyen bant üzerindeki cam kapasitif yaklaşım anahtarı tarafından
algılanmaktadır.
Şekil 11-f'de tankın içindeki sıvının seviyesi iki adet kapasitif yaklaşım anahtarıyla
denetlenmektedir.
Şekil 11-g'de deponun dolup dolmadığı bir adet kapasitif yaklaşım anahtarıyla
denetlenmektedir.
128
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
6. İndüktif yaklaşım anahtarlarının algılama mesafesi
Bu tür aygıtların algılama mesafesi cihaz içindeki bobinin boyutuyla orantılıdır. Daha uzak
algılama mesafesi için daha büyük boyutlu türler kullanılır. En uygun hedef indüktif sensörün
çapına eşit ya da algılama mesafesinin üç katı büyüklükte olmalıdır. Bu ölçütlerden (kriterlerden)
en büyük olanı, hedefin büyüklüğ olarak seçilir. Hedef kalınlığı minimum (en az) 1 mm'dir.
Kullanım kılavuzlarında verilen algılama mesafesi genellikle yumuşak çelik içindir. Eğer farklı
bir nesne algılanacaksa algılama mesafesi "düşürme faktörü" ile çarpılır.
Örnek: İndüktif yaklaşım anahtarının çapı: 18 mm. Algılama mesafesi (Sn): 5 mm ise
alüminyum folyo hedefin büyüklüğü en az ne olmalıdır?
Çözüm: 3 x algılama mesafesi = 3x5 = 15 mm < 18 mm.
Hedef nesne en az 18x18x1 mm boyutlarında olmalıdır.
Örnek: İndüktif yaklaşım anahtarının çapı: 18 mm. Algılama mesafesi (Sn): 20 mm ise
alüminyum hedefin büyüklüğü en az ne olmalıdır?
Çözüm: Gerçek algılama mesafesi = Nominal algılama mesafesi x 0,4 =,8 mm
3 x gerçek algılama mesafesi = 3x8 = 24 mm > 18 mm.
Hedef nesne en az 24x24x1 mm boyutlarında olmalıdır.
İ. Optik sensörler (algılayıcılar)
İndüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarlarına ek olarak otomasyon sistemlerinde optik (ışın)
esaslı sensörler de yaygın olarak kullanılmaktadır.
İndüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarları en fazla 10 cm (100 mm) uzaklıktaki nesneleri
algılayabilirken optik esaslı algılayıcılarla birkaç metrelik uzaklıktaki nesneler bile
algılanabilmektedir.
Uygulamada kullanılan optik algılayıcılar üç farklı yapıdadır. Bunlar, karşılıklı yansıtıcılı,
yansıtıcılı ve cisimden yansımalı olarak sıralanabilir.
verici
alıcı
cisim
Şekil 12
1. Karşılıklı optik algılayıcılar
Bu yöntemde verici olarak enfraruj diyot, alıcı kısımda ise fototransistör (ya da fotodiyot)
129
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
kullanılır. Verici ile alıcı arasına mat ya da yarı mat bir cisim girdiğinde fototransistör kesime
gider.
Fototransistörün normal gün ışığından etkilenmemesi için mercek koyu renkli bir cam ya da
fiberglas ile kapatılır. Şekil 12’de taşıt üretim bandında karşılıklı algılayıcının taşıtı algılayışına
ilişkin çizim verilmiştir.
prizmatik yansıtıcı
2. Yansıtıcılı (reflektörlü) optik algılayıcılar
verici
Bu yöntemde verici olarak enfraruj diyot, alıcı kısımda
ise fototransistör (ya da fotodiyot) kullanılır. Şekil 13'te
görüldüğü gibi vericiden yayılan enfraruj ışınlar yansıtıcı
özellikli, prizmatik yüzeyli plakadan geri dönerek
alıcı
fototransistöre ulaşır. Yansıtıcı olarak düz bir plaka
kullanılırsa geriye dönen ışınları fototransistöre ulaştırmak
Şekil 13
için çok hassas konumlandırma yapmak gerekir. İşte bu
nedenle prizmatik yüzeyli yansıtıcı kullanılarak gelen ışınla aynı doğrultuda dönen ışın elde
edilebilir.
3. Cisimden yansımalı optik algılayıcılar
Bu tip optik algılayıcılarda verici ve alıcı aynı gövde üzerine monte edilmiştir. Vericinin
yaydığı ışınlar cisme çarpıp geri dönerek alıcı devresinin konumunun değişmesini sağlar.
Özellikle şeffaf ve pürüzsüz yüzeyli nesnelerin algılanmasında cisimden yansımalı algılayıcılar
kullanılmaktadır.
Şekil 14'te cisimden yansımalı algılayıcı ile kopan kâğıdın algılanışına ilişkin çizim verilmiştir.
cisim
Şekil 14
130
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
P 10-100 kW
flamanlı lamba
10 kW-100 kW
J. Endüstriyel elektronikle ilgili temrinler (uygulamalar, deneyler, gözlemler)
Uygulama 1: Transistörün anahtar (on-off, aç-kapa elemanı) olarak
kullanılmasını sağlayan devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
+
İşlem basamakları
5-12 V
S
1. Devreyi defterinize çiziniz.
220-560 W
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
L
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board (deney tahtası), deney
seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim) /
Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb. yazılımlarından birini
NPN
kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
BC547
10 kW
BC237
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
Transistörün anahtarlama (on1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
off, aç-kapa) elemanı olarak
2. Devreyi PNP tipi transistör kullanarak çiziniz.
kullanılmasına ilişkin devre
3. Devrenin baskı devresini (PCB) elle ya da bilgisayar
ortamında (Board Maker, Eagle, Proteus/ARES vb. kullanarak) çiziniz.
4. Devrede transistörün beyzine bağlı olan direncin görevi nedir? Yazınız.
5. Ohmmetreyle ledin sağlamlık testi nasıl yapılır? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 2: Transistörün ayarlı direnç (akım ve gerilim ayarlayıcı) olarak
kullanılmasını sağlayan devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
R1
+5-12 V
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3,3kW
L
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks /
delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board (deney
tahtası), deney seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim) / Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb.
T
yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında
BC547
S
oluşturunuz.
R2 1 kW
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
Transistörün ayarlı direnç
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
olarak kullanılması
2. Devreyi PNP tipi transistör kullanarak çiziniz.
3. Devrenin baskı devresini (PCB) elle ya da bilgisayar
ortamında (Board Maker, Eagle, Proteus/ARES vb. kullanarak) çiziniz.
4. Devrede transistörün beyzine bağlı olan ayarlı direncin (potun) görevi nedir? Yazınız.
5. Transistörün ohmmetreyle sağlamlık testi nasıl yapılır? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 3: 7812 adlı regülatör entegresiyle yapılmış +12 V çıkışlı DC güç
kaynağı devresi
Amaç: DC güç kaynağı devreleriyle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
131
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
7812
çıkış
+12 V
4x1N4001
+
-
C3 100 nF
şase
C2 100 nF
AC
12 V
C 470-1000 m F
trafo (220/12V/4-10 W)
AC 220 V
giriş
-
7812'li +12 V sabit çıkışlı güç kaynağı devresi
132
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+5-12 V
220-560 W
BC547
P=10-470 k
R1=1-33 k
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket /
bread board (deney tahtası), deney seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim)
/ Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında
oluşturunuz.
4. Devrede kullanılan 7812 adlı regülatör entegresinin özelliklerini temel elektronik kitabına
bakarak öğreniniz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrede kullanılan kondansatörün görevi nedir? Açıklayınız.
2. Köprü diyodun sağlamlık testinin ohmmetreyle nasıl yapıldığını açıklayınız.
3. Zener diyot nedir? Açıklayınız.
4. Transistörün ohmmetreyle tipi nasıl tespit edilir? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 4: Transistör ve NTC'li sıcakta çalışan devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Ortam sıcaklığı arttığında NTC'nin direnci azalır. NTC'den
geçen akımın artması pot üzerinde oluşan gerilimi artırır. Pot üzerinde oluşan gerilim NPN
transistörü sürer ve led yanar. Ortam soğuduğunda NTC'nin direnci yükselir, transistör kesime
gider. Pot ile devrenin sıcaklığı algılama hassasiyeti ayarlanabilir.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board (deney tahtası) ya
da deney seti üzerine kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
NTC
L
5. Devreyi sökünüz.
1-10 k
-T
Sorular
1. Devreyi PNP tipi transistör kullanarak çiziniz.
3. NTC nedir? Açıklayınız.
NPN
4. Devrede ledin önüne bağlı olan direncin görevi nedir?
Yazınız.
5. Ohmmetreyle NTC'nin sağlamlık testi nasıl yapılır?
Transistör ve NTC'li
sıcakta çalışan devre
Açıklayınız.
133
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+5-12 V
BC547
220-560 W
R1 = 1-10 k
P = 10-470 k
Uygulama 5: Transistör ve PTC'li sıcakta çalışan devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Ortam sıcaklığı arttığında PTC'nin direnci yükselir. Direncin
yükselmesi bu eleman üzerinde oluşan gerilimi de artırır. PTC üzerinde oluşan gerilim NPN
transistörü sürer ve led yanar. Ortam soğuduğunda PTC'nin direnci azalır, transistör kesime
gider. Pot ile devrenin sıcaklığı algılama hassasiyeti
ayarlanabilir.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
L
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board (deney tahtası) ya
da deney seti üzerine kurunuz.
PTC
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
NPN
1-10 k
5. Devreyi sökünüz.
+T
Sorular
1. PTC nedir? Açıklayınız.
Transistör ve PTC'li
2. Devrede kullanılan ayarlı direncin görevi nedir? Yazınız.
sıcakta çalışan devre
3. Ohmmetreyle PTC'nin sağlamlık testi nasıl yapılır?
Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 6: Ledin AC 220 V ile çalıştırılabilmesini sağlayan devre
Amaç: Ledin çeşitli gerilim değerlerinde çalıştırılabilmesiyle ilgili bilgi beceri kazanmak.
Devreyle ilgili ön bilgi: Devrede kullanılan sabit direnç gerilim bölme işlemi yapar. Başka
bir deyişle 220 V'luk gerilimin yaklaşık 218 V'u direnç üzerinde, 2 V'luk kısmı ise led üzerinde
düşer. Lede ters paralel bağlı 1N4007 (1000 V, 1 A) adlı doğrultmaç diyodu negatif alternansların
led üzerinden değil kendü üzerinden geçmesini sağlayarak ledin bozulmasını önler.
Lede seri bağlanması gereken direnci değeri,
Rö = (Vşebeke - Vled) / Iled
denklemiyle hesaplanabilir. Denklemde Iled akımı değeri 0,01 A
(10 mA), Vled gerilim değeri 1,5-2,2 V arasında bir değer alınabilir.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli bakırlı
plaket / bakırlı plaket / bread board (deney tahtası), deney seti üzerine
Ledin AC 220 V ile
kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim) / Proteus (ISIS) /
çalıştırılabilmesini
sağlayan devre
Circuit Maker vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Ohmmetreyle doğrultmaç diyodunun sağlamlık testi nasıl yapılır? Açıklayınız.
2. Doğru akım ve alternatif akım kavramlarını açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 7: İki transistör ve NTC'li (kaskad bağlantılı) soğukta çalışan devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
+
BC547
P=10-470 k
R1=10-33 k
+2-3 V
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
+12 V
çalıştırınız.
R3
5. Devreyi sökünüz.
1 kW
Sorular
NTC
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
-T
1-10 kW
R2
2. Devreyi PNP tipi transistörler kullanarak
L
1-10
kW
çiziniz.
1-10 kW
T2
_____________________________________________________________________
R1
A
Uygulama 8: LDR'li ışıkta çalışan
BC547
devre
T
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve
1
beceri kazanmak.
P
BC547
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
10-100 kW
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
İki transistör ve NTC'li soğukta çalışan devre
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin
denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
LDR
Sorular
LDR
led
L
1. Devrenin çalışma
L
ilkesini açıklayınız.
2. Devreyi PNP tipi
R1
transistör kullanarak
çiziniz.
NPN
3. Ohmmetreyle
NPN
LDR'nin sağlamlık testi
P
nasıl yapılır? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 9: İki
transistör ve LDR'li
LDR'li ışıkta çalışan devre
(kaskad bağlantılı)
karanlıkta çalışan devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve
+12 V
beceri kazanmak.
R3
1k
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
10 k
led
R2
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
10 k A
T2
R1
5. Devreyi sökünüz.
T1
Sorular
BC547
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
P
BC547
_____________________________________________________________________
100 k
Kaskad bağlantılı karanlıkta çalışan devre
134
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Uygulama 10: Darlington bağlantılı
karanlıkta çalışan devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri
kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
+12 V
470 k
P
röle
1N4001
R
33 k
T1
T2
2x BC547
Darlington bağlantılı karanlıkta çalışan devre
_____________________________________________________________________
Uygulama 11: Fototransistörlü ışığa duyarlı devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
+ 9-12 V
2. Devrede kullanılan elemanları
temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
BPW14
ya da herhangi bir
çalıştırınız.
fototransistör
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini
açıklayınız.
100 k-470 k
2. Fotodiyot nedir? Açıklayınız.
3. Fotopil nedir? Açıklayınız.
Fototransistörlü basit ışığa duyarlı devre
4. Ohmmetreyle fototransistörün
sağlamlık testi nasıl yapılır? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 12: Optokuplörlü kumanda devresi
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Optokuplörler elektronik devrelerde (TV, PLC cihazı, bilgisayar
vb.) yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu elemanların sağladığı en önemli avantaj iki ayrı devreyi
birbirinden elektriksel olarak yalıtmasıdır. Yani kumanda devresi, güç devresinden hiç
etkilenmez. Kumanda devresinde ortaya çıkan elektriksel değişiklikler ışığa dönüşür ve güç
devresini kontrol eden ışık algılayıcı elemanı sürer.
Verilen devrede S anahtarı kapatıldığında enfraruj diyot ışın yayar. Bu ışınlar fototransistörü
sürer. İletime geçen fototransistör ise BC547'yi tetikleyerek rölenin çalışmasını sağlar.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
135
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1N4001
Sorular
+5-12 V
1. Optokuplör (optik bağlaç)
+5-12 V
nedir? Açıklayınız.
S
TIL111
2. Optointerraptır (yarıklı
ya da
optik
bağlaç)
nedir?
220 W
4N25
Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 13: Kopmayla
L
NPN
çalışan alarm devresi
Amaç:
Transistörlü
devrelerle ilgili bilgi ve beceri
10-33 k
BC547
kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi:
Optokuplörlü kumanda devresi
Devrede ince tel kopartıldığı
zaman T1’in kolektöründen geçen akım T2’nin
A
+12 V
beyzinden geçmeye başlar ve T2 iletime geçerek
röleyi çalıştırır. Röle kontağını kapattığı zaman
ince tel
alarm çalışmaya başlar.
İşlem basamakları
zil
BC547
1. Devreyi defterinize çiziniz.
12 V
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
BC308
T
3. Devreyi kurunuz.
10 k
T
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
10 k
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
Kopmayla çalışan alarm devresi
1. Röleye ters paralel bağlanan diyodun görevi
nedir? Açıklayınız.
2. Transistörlerde beta (b) akım kazancı nedir? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 14: Hırsız alarm devresi
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Yandaki şekilde verilen devrede ince tel kopuk değilken T1
iletimdedir. T1 iletimdeyken T2 transistörünün E-B uçları arasında oluşan gerilim çok düşüktür.
Bu nedenle PNP tipi T2 transistörü kesimde kalır. Başka bir deyişle T1 iletimdeyken T2'nin EB ekleminden akım geçmez.
Penceredeki ince tel kopunca
+12 V
T1 kesime gider. T1'in kesim
olmasıyla birlikte T2'nin E-B
ekleminden küçük değerli bir
10-47 k
polarma akımı geçmeye başlar ve
pencerenin iç kısmına
T2 iletim olur. T2 iletim olunca
bağlanmış ince tel
T1
röle çeker, led söner, siren
NPN
çalmaya başlar. Devrenin 12 V'luk
T2
beslemesi kesilene kadar sirenin
PNP
çalması devam eder.
İşlem basamakları
10-47 k
1. Devreyi defterinize çiziniz.
siren
2. Devrede kullanılan elemanları
Hırsız alarm devresi
temin ediniz.
1
220-1000 W
2
136
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Röleye ters paralel bağlanan diyodun görevi nedir? Açıklayınız.
2. Transistörlerde beta (b) akım kazancı nedir? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 15: Dokunmayla çalışan röle devresi
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Dokunma
uçlarına parmak değdirildiğinde T1, T2 ve T3
iletime geçerek röleyi çalıştırır.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
Dokunmayla çalışan röle devresi
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 16: Transistörlü DC motor hız kontrol devresi
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri
+3-12 V
kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede potun değeri
değiştirildikçe transistörün beyzine giden akım değişir. Buna
bağlı olarak DC beslemeli mini motorun devir sayısı artar ya
da azalır.
İşlem basamakları
BC237
BC547
10-470 k
1. Devreyi defterinize çiziniz.
BD135
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
Transistörlü, DC motor
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
hız kontrol devresi
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Sabit mıknatıslı DC beslemeli mini motorların yapısını ve çalışmasını açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 17: Optokuplör tetiklemeli transistörlü devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede S anahtarı kapatılınca optokuplörün fototransistörü
iletime geçer. T1 kesim, T2 iletim olur. Röle çeker ve lamba yanar.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
137
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+12 V
1N4001
S
1-10 k
1-10 k
BC547
220-470 W
1-10 k
1-10 k
BC547
4N25
Optokuplör ile tetiklemeli transistörlü devre
B
+
+2-3 V
Uygulama 18: Bir süre çalışıp duran led (turn-off zaman rölesi) devresi
Amaç: Transistörlü
devrelerle ilgili bilgi ve
beceri kazanmak.
L
L
B
138
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1N4001
BC547
100 k
470 mF
BC547
Dev renin çalışma
P = 10-470 k
R1
ilkesi: B'ye basıldığında C
şarj olur. C'nin gerilimi
NPN
NPN
P
C
transistörü tetikler. İletime
C = 10-1000 mF
geçen transistör ledi yakar.
Bir süre sonra C
Bir süre çalışıp duran led (turn-off zaman rölesi)
boşalacağından transistör
kesime gider ve led söner.
Devre 2-3 V ile çalışır. 9 V ile besleme yapılacağı zaman lede seri olarak 220-1000 ohmluk
direnç bağlanmalıdır.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim) / Proteus (ISIS) / Circuit Maker
vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
2. Devreyi PNP tipi transistör kullanarak çiziniz.
3. Devredeki potun görevi nedir?
Yazınız.
L
1N4001
B
60 W
4. R-C zaman sabitesi nedir?
C1
Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
0
220/12 V
Uygulama 19: Tek transistörlü
4W
R
10 k
C2
merdiven ışık otomatiği devresi
trafo
B
470 mF
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili
L
6/25 A
bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
0 R
1. Devreyi defterinize çiziniz.
Tek transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi
R1 = 1-10 k
10-470 kW
1N4001
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim) / Proteus (ISIS) / Circuit Maker
vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
2. Devredeki potun görevi nedir? Yazınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 20: Tek transistörlü turn-on tipi (alıcıyı bir süre sonra çalıştıran)
zaman rölesi devresi
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve
5,6-47 kW
beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
L
3. Devreyi kurunuz. Ya da Electronic WorkAC ya da DC
10-470 kW
bench / Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb.
yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
BC547
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
10-1000 mF/16 V
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
Tek transistörlü turn-on tipi zaman rölesi
2. Devredeki potun görevi nedir? Yazınız.
3. Devredeki butonun (B) görevi nedir? Yazınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 21: Tek transistörlü turn-off tipi (alıcıyı bir süre çalıştırıp durduran)
zaman rölesi devresi
Not: Verilen devre 18. uygulamayla aynı
+12 V
özelliktedir. Tek fark, bu uygulamada röle
kullanılmış olmasıdır.
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi
B
ve beceri kazanmak.
L
İşlem basamakları
5,6-47 kW
AC ya da DC
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
R
BC547
ediniz.
3. Devreyi kurunuz. Ya da Electronic
10-1000 mF/16 V
Workbench / Proteus (ISIS) / Circuit Maker
vb. yazılımlarından birini kullanarak
Tek transistörlü turn-off tipi zaman rölesi
bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
139
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
140
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
10-22 kW
10-1000 mF/16 V
1 kW
10-470 kW
10-22 kW
100 k-470 k
Uygulama 22: Darlington
bağlantılı, uzun zaman
1 k-10 k
gecikmeli turn-on tipi zaman
rölesi devresi
L
220 V
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili
bilgi ve beceri kazanmak.
T1
İşlem basamakları
T2
1. Devreyi defterinize çiziniz.
47 k-470 k
BC547
2. Devrede kullanılan elemanları
BC547
temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) /
Circuit Maker vb. yazılımlarından
Darlington bağlantılı, uzun zaman
gecikmeli turn-on tipi zaman rölesi devresi
birini kullanarak bilgisayar ortamında
oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
___________________________________________________________________
Uygulama 23: İki transistörlü kaskad bağlantılı turn-off tipi zaman rölesi
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi
+12 V
ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede B'ye
R2
R4
B
basılınca C dolar ve T1'i tetikler. T1'in iletime
geçmesiyle R3 direnci üzerinde bir gerilim
BC547
10 kW
oluşur. R3'te oluşan gerilim T2 transistörünü
T1
sürerek ledi çalıştırır. C boşalınca T1 ve T2
T2
R1
kesime gider, led söner.
BC547
İşlem basamakları
R3
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
İki transistörlü kaskad bağlantılı
3. Devreyi kurunuz. Ya da Electronic
turn-off tipi zaman rölesi
Workbench / Proteus (ISIS) / Circuit Maker
vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
___________________________________________________________________
Uygulama 24: Darlington bağlantılı uzun zaman gecikmeli turn-off tipi zaman
rölesi devresi - I
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede B'ye basıldığında kondansatör (C) boşalır ve yeniden
dolmaya başlar. Bu sırada P ve R1 üzerinde oluşan polarma gerilimi T1 transistörünü sürer.
İletime geçen T1 ise T2'yi sürer ve röle çalışır. Kondansatör tam olarak dolunca akım çekmez.
Kondansatörün akım çekmemesi nedeniyle P ve R1 üzerinde gerilim düşümü olmaz ve
transistörler kesime gider.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
B
P
R1
bağlantılı uzun zaman gecikmeli
turn-off tipi zaman rölesi devresi - II
R2
1 MW
1N4001
10-1000 mF/16 V
+12 V
10-470 kW
2. Devrede kullanılan elemanları
temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz. Ya da Electronic
Workbench / Proteus (ISIS) / Circuit
Maker vb. yazılımlarından birini
kullanarak bilgisayar ortamında
oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
___________________________________________________________________
Uygulama 26: Darlington
L
T1
BC547
BC547
T2
10-22 kW
Darlington bağlantılı uzun zaman gecikmeli
turn-off tipi zaman rölesi devresi - I
10-470 kW
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili
bilgi ve beceri kazanmak.
Dev renin çalışm a ilkesi:
Devrede B'ye basıldığında kondansatör
(C) dolar. Butondan elimizi
L
1N4001
220 V
çektiğimizde C'nin üzerinde biriken
elektrik yükünün akımı R direncinden
T1
geçerek T1 ve T2 transistörünü tetikler.
İletime geçen T2 transistörü röleyi
100 k-500 k
T2
BC547
çalıştırır. Bir süre sonra kondansatör
BC547
plakalarındaki
elektrik
yükü
100-470 mF
biteceğinden transistörler kesime gider,
röle ilk konumuna döner ve lamba
söner.
Darlington bağlantılı uzun zaman gecikmeli
Devrede T1 transistörünün beyzine
turn-off tipi zaman rölesi devresi - II
bağlanan direncin değeri çok büyük
olduğundan beyz ucu çok küçük bir akım çeker. Bu sayede kondansatör çok uzun sürede boşalır.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb.
yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
___________________________________________________________________
Uygulama 27: Schmitt trigger (tetiklemeli) bağlantılı turn-off tipi zaman rölesi
devresi
Ön bilgi: Transistörlerin schmitt tetiklemeli bağlanması kısaca şöyle açıklanabilir: Rölelere
uygulanan gerilim hemen sıfır ya da maksimum değere ulaşmazsa, rölenin bobininin oluşturduğu
mıknatıslık yetersiz olacağından, kontaklar titreşir. İşte bu durum röleli devrelerde hiç istenmez.
Çünkü titreşim şerareye (kıvılcım) sebep olarak rölenin kontaklarının çabuk bozulmasına neden
olur. Röle kontaklarındaki titreşimi en az değere indirmek için transistörler schmitt (şimit)
tetiklemeli olarak bağlanır.
Devrenin çalışma ilkesi: Yandaki şekilde verilen devreye enerji uygulandığında C henüz
boş olduğundan T1 kesimdedir. Dolayısıyla T1'in kolektör ucundaki (A noktası) gerilimin değeri
141
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1,8 kW
390 W
1N4001
33-47 W
33 W
10-470 mF
10-470 kW
270 W
10-33kW
şaseye göre maksimum
+12 V
seviyededir. Bundan dolayı T2
R1
R2
hemen iletime geçerek röleyi
sürer ve alıcı çalışır. R1 ve pot
A
üzerinden şarj olmaya başlayan
R4
R3
P
C, bir süre sonra dolarak T1’i
L
iletime sokar. İletime giren
T1 ’in kolektöründeki (A
BC547
BC547
T1
noktası) gerilim azalırken
T2
emiterine bağlı olan R 3
B
C
direncinde (B noktası) düşen B
R5
R6
gerilim yükselir. Bu da T 2
transistörünün (iki elektriksel
Schmitt tetiklemeli turn-off tipi zaman rölesi devresi
etki sebebiyle) hızlıca kesime
gitmesine neden olur.
Şöyle ki;
I. T1'in kolektöründeki gerilim düşerek T2'yi kesime götürür.
II. T1 ve T2’nin emiterlerinin bağlı olduğu R5 direncinde oluşan gerilim, T2'nin beyz akımını
azaltıcı etki yapar. (Negatif geri besleme)
Devrede bulunan B butonuna basılacak olursa C boşalacağından, T1 hemen kesime gider.
Bu da T1'in kolektör (A noktası) geriliminin yükselmesine neden olarak T2'yi iletime sokar.
Sonuç olarak schmitt tetikleme yöntemi, rölenin çok hızlı olarak iletim ya da kesime gitmesini
sağlar.
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb.
yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
___________________________________________________________________
Uygulama 28: Transistörlü kararsız multivibratör (flip-flop) devresi
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları
temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
22 k
22 k
k
k
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
Q
Q
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini
NPN
NPN
açıklayınız.
2. Devreyi PNP tipi transistör
kullanarak çiziniz.
3. Devrenin baskı devresini (PCB)
Kararsız multivibratör (flip-flop) devresi
142
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+5-12 V
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
5,6-22 k
2,2 k
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi
ve beceri kazanmak.
4,7-22 k
elle ya da bilgisayar ortamında (Board Maker, Eagle, Proteus/ARES vb. kullanarak) çiziniz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 29: Transistörlü tek kararlı (monostable) multivibratör (flip-flop)
devresi
BC547
BC547
1k
Tek kararlı multivibratör
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi
ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
flamanlı
lamba
flamanlı
lamba
+5-12 V
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
2. Devreyi PNP tipi transistör kullanarak çiziniz.
3. Devrenin baskı devresini (PCB) elle ya da bilgisayar ortamında (Board Maker, Eagle,
Proteus/ARES vb. kullanarak) çiziniz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 30: Transistörlü iki kararlı (bistable) multivibratör (flip-flop) devresi
1,5 k
4,7 k
S
1k
R
1k
İki kararlı multivibratör devresi
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 31: Alıcıyı aralıklı olarak çalıştıran devre
Amaç: Transistörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
143
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
4. Devreyi öğretmenin
denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
____________________________________________________________________
Uygulama 32: İki
renkli ledli flip-flop
devresi
Amaç: Transistörlü
devrelerle ilgili bilgi ve
beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize
çiziniz.
2. Devrede kullanılan
Alıcıyı
elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 33: 555 entegreli turnoff tipi zaman rölesi devresi
aralıklı (periyodik) olarak çalıştıran devre
+3-12 V
Amaç: Entegreli devrelerle ilgili bilgi
ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
İki renkli ledli flip flop devresi
10-100 k
_____________________________________________________________________
Uygulama 34: 555 entegreli periyodik
olarak çalışan röle devresi
555
10-100 mF
C
Amaç: Entegreli devrelerle ilgili bilgi ve beceri
kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
144
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
555 entegreli turn-off tipi
zaman rölesi devresi
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 35: 555 entegreli flip-flop
devresi
220 kW
Amaç: Entegreli devrelerle ilgili bilgi ve beceri
kazanmak.
470 kW
1N4001
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 36: 555 entegreli ışıkta ses
üreten devre
+12 V
L
3
12-220 V
555
10 mF
-
555 entegreli periyodik
olarak çalışan röle devresi
+5-12 V
Devrenin çalışma ilkesi: Ortam
aydınlandığında devre ses üretmeye başlar.
Devrenin ışığa karşı hassasiyeti pot ile ayarlanabilir.
Pot ile LDR'nin yeri değiştirilecek olursa
karanlıkta ses üreten devre yapılmış olur.
Amaç: Entegreli devrelerle ilgili bilgi ve beceri
kazanmak.
İşlem basamakları
555 entegreli flip-flop devresi
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 37: 555 entegreli ses üreteci (siren) devresi
Amaç: Entegreli devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Devrenin ürettiği sesin tonu R1, R2 ya da C'nin değeri
+5-12 V
+5-12 V
2,2k
33 W/1 W
33 k
33 k
10 k
33 W/1 W
8W
0,5 W
8W
0,5 W
555
22 k
555
-
555'li ışıkta ses üreten devre
555 entegreli ses üreteci devresi
145
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
değiştirilerek ayarlanabilir.
+5-12 V
L
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
B
1k
BF245
100 k
1M
470 mF
100 k
BC547
S
10 k
JFET’li turn-off tipi zamanlayıcı devresi
Uygulama 38: JFET'li turn-off tipi zamanlayıcı devresi
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede B’ye basılınca C dolar. C’nin üzerinde biriken yükün
gerilimi JFET’in G ucunu polarır. JFET’in S ucuna bağlı direnç üzerinde oluşan gerilim ve G
ucuna gelen gerilim bu elemanı iletime sokar. JFET iletime geçtiğinde 10 k’lık RS direnci
üzerinde oluşan gerilim transistörü iletime sokar ve led çalışır. JFET’in G ucu akım çekmediği
için C üzerindeki elektrik yükü pot ve direnç üzerinden uzun sürede boşalır. C boşaldığında
JFET ve transistör kesime gider led söner.
Not: JFET'ler hassas yapılı olduğundan hatalı bağlantı durumunda kolay bozulurlar. Ayrıca
bu elemanlarla yapılan deneylerde doğru sonuçları almak güçtür. O nedenle JFET ve MOSFET'li
deneylerin bilgisayar ortamında Electronic Workbench (Multisim) ya da Proteus (ISIS) ile
yapılması daha verimli olmaktadır.
Amaç: JFET'li devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket /
bread board (deney tahtası), deney seti üzerine
kurunuz. Ya da Electronic Workbench
(Multisim) / Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb.
yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. JFET nedir? açıklayınız.
2. N kanallı JFET'in yarı iletken iç yapısını
çiziniz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 39: JFET'li S ucu şase
yükselteç devresi
Ön bilgi: Devre girişine uygulanan 1 mV,
10 kHz’lik sinüsoidal biçimli sinyali
yükseltmiş ve 180° ters çevirmiştir.
Amaç: JFET'li devrelerle ilgili bilgi ve
beceri kazanmak.
JFET’li S ucu şase (ortak) yükselteç devresi
146
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket /
bread board (deney tahtası), deney seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim)
/ Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında
oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Not: JFET'ler hassas yapılı olduğundan hatalı bağlantı durumunda kolay bozulurlar. Ayrıca
bu elemanlarla yapılan deneylerde doğru sonuçları almak güçtür. O nedenle JFET ve MOSFET'li
deneylerin bilgisayar ortamında Electronic Workbench (Multisim) ya da Proteus (ISIS) ile
yapılması daha verimli olmaktadır.
Sorular
1. JFET'li S ucu şase yükselteç devresini çalışma ilkesini açıklayınız.
2. P kanallı JFET'in yarı iletken iç yapısını çiziniz.
_____________________________________________________________________
BF245
Uygulama 40: N kanal JFET'li G ucu
şase yükselteç devresi
Ön bilgi: Şekil 1’de verilen basit yükselteç
devresinin girişine 1 mV, 10 kHz’lik bir AC
+
giriş sinyali uygulandığında çıkıştan aynı fazlı
AC sinyal alınır.
Amaç: JFET'li devrelerle ilgili bilgi ve
beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin N tipi JFET'li G ucu şase yükselteç devresinin EWB
(Electronic Workbench) yazılımıyla yapılışı ve
ediniz.
devrenin giriş-çıkış sinyallerinin osilaskoptaki şekli
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli
pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board (deney tahtası), deney seti üzerine
kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim) / Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb.
yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Not: JFET'ler hassas yapılı olduğundan hatalı bağlantı durumunda kolay bozulurlar. Ayrıca
bu elemanlarla yapılan deneylerde doğru sonuçları almak güçtür. O nedenle JFET ve MOSFET'li
deneylerin bilgisayar ortamında Electronic Workbench (Multisim) ya da Proteus (ISIS) ile
yapılması daha verimli olmaktadır.
Sorular
1. N kanal JFET'li G ucu şase yükselteç devresini çalışma ilkesini açıklayınız.
2. JFET'lerin G ucuna niçin ters polarma uygulanır? Açıklayınız.
3. JFET'in beş özelliğini yazınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 41: N kanal JFET'li D ucu şase yükselteç devresi
Ön bilgi: Devre girişine uygulanan 1 mV, 10 kHz’lik sinüsoidal biçimli sinyali faz çevirme
yapmadan çıkışa aktarır.
D ucu şase yükselteçler uygulamada S izleyici olarak da adlandırılır ve empedans uygunlaştırma amacıyla kullanılır.
147
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Amaç: JFET'li devrelerle ilgili bilgi ve
beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli
pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket
/ bread board (deney tahtası), deney seti
üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench
/ Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb.
yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
N kanal JFET’li D ucu şase yükselteç devresi
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. JFET'in G ucu neden akım çekmez? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 42: Azaltan tip, N kanal MOSFET'li S ucu şase yükselteç devresi
Ön bilgi: Devre girişine girişine uygulanan sinüsoidal biçimli (1 mV, 10 kHz) sinyali
yükseltir ve 180° ters çevirir.
MOSFET’lerin drain (D), source (S), gate
(G) ve substrate (SS) olmak üzere dört ayağı
(terminali) vardır. SS ucu S ucuna bağlandığı
zaman MOSFET JFET gibi davranır.
JFET’lerle yapılabilen tüm devreler
MOSFET’lerle de yapılabilir.
Amaç: MOSFET'li devrelerle ilgili bilgi
ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli
Azaltan tip, N kanal MOSFET’li
S ucu şase yükselteç devresi
pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket
/ bread board (deney tahtası), deney seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) / Circuit Maker vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında
oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. MOSFET nedir? Açıklayınız.
2. Azaltan kanallı MOSFET'in çalışmasını iç yapısının şeklini çizerek açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 43: Orta uçlu trafolu ve köprü diyotlu, simetrik çıkışlı DC güç kaynağı
devresi
Ön bilgi: Op-ampların beslemesi pozitif (+) ya da simetrik (±) çıkışlı bir DC güç kaynağıyla
yapılabilir. Op-amplı basit devrelerde pozitif çıkışlı bir kaynak yeterli olur. Ancak "gerilim
148
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
AC 2x12 V
2x12 V
izleyici, "faz çeviren yükselteç", "faz
+12 V
çevirmeyen yükselteç" vb. gibi uygulamaların
doğru çalışabilmesi için simetrik çıkışlı kaynağa
1N4001
gerek vardır.
220 V
470-1000 mF
Amaç: Simetrik çıkışlı güç kaynağı
devreleriyle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
0
İşlem basamakları
470-1000 mF
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
-12 V
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
±12 V simetrik çıkışlı güç kaynağı devresi
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Trafonun çalışma ilkesini açıklayınız.
2. Trafonun girişine DC 220 V uygularsak çıkıştan hiç bir gerilim alamayız. Bunun sebebini
açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 44: Orta uçlu trafolu, köprü diyotlu, 78xx ve 79xx regülatör entegreli,
simetrik çıkışlı DC güç kaynağı devresi
Ön bilgi: 78xx ve 79xx regülatör entegreli
çıkışa sabit (değeri değişmeyen) DC
1N4001
gönderirler. Bu sayede giriş gerilimindeki
değişimler alıcıyı etkileyemez. Günümüzde
üretilen endüstriyel amaçlı cihazların hemen
7812
hemen tümünde regülatör entegreli güç
kaynağı vardır.
1000 m F/25 V
Amaç: Simetrik çıkışlı güç kaynağı
devreleriyle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1000 m F/25 V
7912
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
±12 V simetrik çıkışlı, regüleli güç kaynağı devresi
ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 45: Orta uçlu trafolu, köprü diyotlu, LM317 ve LM337 regülatör
entegreli, simetrik çıkışlı, ayarlı DC güç kaynağı devresi
Ön bilgi: Verilen devrede çıkış geriliminin değeri istenilen seviyeye ayarlanabilir.
Amaç: Simetrik çıkışlı güç kaynağı devreleriyle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
149
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
giriş
5-32 V
Devrenin
girişine
uygulama
43'te görülen
simetrik çıkışlı
güç kaynağı
devresi
bağlanmalıdır.
1000 m F
50 V
LM317
çıkış
ayar
270 W
5-10 k
stereo (iki
yollu) pot
LM317T
1: giriş
3: çıkış
A: ayar
5-10 k
1000 m F
50 V
5-32 V
giriş
270 W
ayar
LM337
çıkış
±1,2-32 V ayarlı çıkışlı, regüleli güç kaynağı devresi
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
sinyal jeneratörü
Uygulama 46: Op-amplı gerilim
Vçkş
izleyici devresi
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri
Vgrş
kazanmak.
İşlem basamakları
Op-amplı gerilim izleyici devresi
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board (deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Not: Op-amplar hassas yapılı olduğundan hatalı bağlantı durumunda kolay bozulurlar. Ayrıca
bu elemanlarla yapılan deneylerde doğru sonuçları almak güçtür. O nedenle op-amp deneylerinin
bilgisayar ortamında Electronic Workbench ya da Proteus (ISIS) ile yapılması daha verimli
olmaktadır.
Sorular
1. Op-amp nedir? Tanımını yazınız.
2. Op-ampın giriş uçlarının özelliklerini yazınız.
3. Gerilim izleyici ne amaçla kullanılır? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 47: Op-amplı faz çeviren yükselteç devresi
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board (deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Vgrş gerilimini AC 10 mV, AC 100 mV, AC 1 V değerlerine ayarladıktan sonra çıkış
geriliminin kaç volt olduğunu dijital AVOmetre kullanarak ölçünüz.
150
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
6. Girişteki AC güç kaynağını (sinyal Not: x noktasındaki V gerilimi
V olarak kabul edilir. Bu
jeneratörünü) sökerek bir DC güç kaynağı 0noktaya
zahîrî toprak da denir.
bağlayınız. Vgrş gerilimini DC 10 mV, DC 100
mV, DC 1 V değerlerine ayarladıktan sonra
Vçkş
çıkış geriliminin kaç volt olduğunu dijital
x
AVOmetre kullanarak ölçünüz.
Vgrş
7. Rgb direncinin değerini 10 k yaptıktan
sonra çıkış gerilimini tekrar ölçünüz.
8. Rgb direncinin değerini 10 k yaptıktan
sonra çıkış gerilimini tekrar ölçünüz.
Op-amplı faz çeviren yükselteç devresi
9. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Op-ampın çıkış ucunun özelliklerini yazınız.
2. Faz çeviren yükselteç ne amaçla kullanılır? Açıklayınız.
3. Rgb = 22 k, R1 = 10 k ise op-ampın kazancı nedir? Hesaplayınız.
4. Rgb = 22 k, R1 = 10 k, Vgrş = 2 V ise op-ampın çıkış gerilimi nedir? Hesaplayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 48: Op-amplı faz çevirmeyen yükselteç devresi
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board
Vçkş
Vgrş
(deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS)
vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
Op-amplı faz çevirmeyen yükselteç devresi
5. Vgrş gerilimini AC 10 mV, AC 100 mV,
AC 1 V değerlerine ayarladıktan sonra çıkış geriliminin kaç volt olduğunu dijital AVOmetre
kullanarak ölçünüz.
6. Girişteki AC güç kaynağını (sinyal jeneratörünü) sökerek bir DC güç kaynağı bağlayınız.
Vgrş gerilimini DC 10 mV, DC 100 mV, DC 1 V değerlerine ayarladıktan sonra çıkış geriliminin
kaç volt olduğunu dijital AVOmetre kullanarak ölçünüz.
7. Rgb direncinin değerini 10 k yaptıktan sonra çıkış gerilimini tekrar ölçünüz.
8. Rgb direncinin değerini 10 k yaptıktan sonra çıkış gerilimini tekrar ölçünüz.
9. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Faz çevirmeyen yükselteç ne amaçla kullanılır? Açıklayınız.
3. Rgb = 33 k, R1 = 10 k ise op-ampın kazancı nedir? Hesaplayınız.
4. Rgb = 33 k, R1 = 10 k, Vgrş = 2 V ise op-ampın çıkış gerilimi nedir? Hesaplayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 49: Op-amplı faz çeviren toplayıcı yükselteç devresi
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
sinyal jeneratörü
x
151
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board
(deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
R3
Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS)
vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
R4
ortamında oluşturunuz.
Vçkş
x
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
Vg1
çalıştırınız.
5. Devreyi bilgisayar ortamında
Vg2
R5
oluşturduysanız R3, R4, R5 dirençlerini iptal
ederek girişlere pil bağlayabilirsiniz
Op-amplı faz çeviren toplayıcı yükselteç devresi
6. Vg1 ve Vg2 gerilimini ölçtükten sonra Vçkş
geriliminin kaç olması gerektiğini önce hesaplayınız. Sonra dijital AVOmetreyle ölçünüz.
7. Rgb direncinin değerini değiştirerek çıkış geriliminin değişip değişmediğini gözlemleyiniz.
8. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Rgb = 22 k, R1 = 10, R1 = 3,3 k, Vg1 = 1 V, Vg2 = 2 V ise op-ampın çıkış gerilimi kaç volttur?
Hesaplayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 50: Op-amplı fark yükselteci devresi
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri
kazanmak.
İşlem basamakları
R3
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
R4
ediniz.
Vçkş
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board
(deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
R5
Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) V
Vg2
g1
vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
Op-amplı fark yükselteci devresi
çalıştırınız.
5. Devreyi bilgisayar ortamında oluşturduysanız R3, R4, R5 dirençlerini iptal ederek girişlere
pil bağlayabilirsiniz
6. Vg1 ve Vg2 gerilimini ölçtükten sonra Vçkş geriliminin kaç olması gerektiğini önce
hesaplayınız. Sonra dijital AVOmetreyle ölçünüz.
7. Rgb direncinin değerini değiştirerek çıkış geriliminin değişip değişmediğini gözlemleyiniz.
8. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Rgb = 10 k, R1 = 1k, R1 = 2,2 k, Vg1 = 2 V, Vg2 = 3 V ise op-ampın çıkış gerilimi kaç volttur?
Hesaplayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 51: Op-amplı karşılaştırıcı (comparator, kıyaslayıcı) devresi
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board (deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
152
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
100 mF
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
5. Devreyi bilgisayar ortamında
oluşturduysanız zener diyodu iptal ederek
Vg1
yerine pil bağlayabilirsiniz.
Vçkş
6. Devredeki potun değerini değiştirerek
çıkış geriliminin durumunu gözlemleyiniz.
8. Devreyi sökünüz.
Vref
Sorular
1. Op-ampın artı girişininin gerilimi eksi zener
girişininin geriliminden büyük olursa ne olur? diyot
Açıklayınız.
Op-amplı karşılaştırıcı devresi
2. Op-ampın eksi girişininin gerilimi artı
girişininin geriliminden büyük olursa ne olur? Açıklayınız.
3. Op-ampın artı girişininin gerilimi eksi girişininin gerilimine eşit olursa ne olur? Açıklayınız.
______________________________________________________________________
Uygulama 52: Op-amplı turn-off tipi zaman rölesi devresi
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede op-amp karşılaştırıcı olarak çalışmaktadır. Butona
basıldığı anda kondansatör besleme gerilimi kadar bir değere şarj olur. Bunun sonucunda 3
numaralı (+) girişin gerilimi 2 numaralı (-) girişin geriliminden yüksek olacağından op-amp
çıkış verir ve röle çeker.
C'nin üzerindeki gerilim pot üzerinden yavaş yavaş boşalmaya başlar. Bu değer 2 numaralı
girişin geriliminden
aşağı değere düştüğü
+
+12 V
anda op-amp kesime
B
gider.
1N4001
100 k
Devrede opampın 2 numaralı
BC547
100-470
k k
eksi (-) girişinin
100-500
+3
gerilimi iki adet
+3
741
gerilim bölücü
-2
-2
10 k
100C
mF
direnç ile besleme
1-10 k
100 k
geriliminin yarısına
L
düşürülmüştür.
-Amaç: OpOp-amplı turn-off tipi zaman rölesi devresi
amplarla ilgili bilgi
ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board (deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devredeki potun değerini değiştirerek alıcının çalışma süresinin değişip değişmediğini
gözlemleyiniz.
8. Devreyi sökünüz.
______________________________________________________________________
153
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
BC547
+ 12 V
Uygulama 53: Op-amplı ışıkta çalışan devre
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede op-amp karşılaştırıcı olarak çalışmaktadır. LDR'ye
ışık geldiğinde geçen
akım pot ve direnç
33 k
1N4001
üzerinde düşen
gerilimi artırır. 3
2 +
numaralı girişin
+
10 k
3
gerilimi 2 numaralı
100 k
ışık
33 k
girişin geriliminden
1,5 k
yük
büyük olduğunda op10 k
amp çıkış vererek
AC 220 V
röleyi çalıştırır.
LDR'ye gelen ışık
Şekil 11.4: Op-amplı uzaktan kumanda devresi
kesildiğinde röle ilk
konumuna döner.
Devrede op-ampın 2 numaralı eksi (-) girişinin gerilimi iki adet gerilim bölücü direnç ile
besleme geriliminin yarısına düşürülmüştür.
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board (deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devredeki potun değerini değiştirerek alıcının çalışma süresinin değişip değişmediğini
gözlemleyiniz.
8. Devreyi sökünüz.
______________________________________________________________________
Uygulama 54: Op-amplı ışığa/ısıya duyarlı devre
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede op-amp karşılaştırıcı olarak çalışmaktadır. Bu devreyle
bir çok tasarım yapılabilir.
I. A-B arasına direnç, C-D arasına NTC bağlanırsa: Ortam sıcaklığı artınca NTC'nin
direnci azalır ve üzerinde düşen gerilim küçülür. Op-amp 2 ve 3 numaralı girişlerindeki
gerilimleri kıyaslar. 3 numaralı giriş gerilimi 2'de bulunan gerilimden büyük olduğu anda 6
nolu ayak çıkış akımını transistöre verir. Transistör iletime geçerek alıcıyı çalıştırır. Ortam
sıcaklığı azalınca NTC'nin direnci artar ve bu elemanın üzerinde düşen gerilim büyür. Opampın 2 numaralı ayağına gelen gerilim 3 numaralı ayaktaki gerilimden büyük olduğu anda
çıkış akımı sıfır (0) olur ve transistör kesime gider.
II. A-B arasına direnç, C-D arasına LDR bağlanırsa: Ortam aydınlığı artınca LDR'nin
direnci azalır ve üzerinde düşen gerilim küçülür. Op-amp 2 ve 3 numaralı girişlerindeki
gerilimleri kıyaslar. 3 numaralı giriş gerilimi 2'de bulunan gerilimden büyük olduğu anda 6
nolu ayak çıkış akımını transistöre verir. Transistör iletime geçerek alıcıyı çalıştırır. Ortam
aydınlığı azalınca LDR'nin direnci artar ve bu elemanın üzerinde düşen gerilim büyür. Opampın 2 numaralı ayağına gelen gerilim 3 numaralı ayaktaki gerilimden büyük olduğu anda
çıkış akımı sıfır olur ve transistör kesime gider. Devrede LDR ile direnç yer değiştirirse alıcı
karanlıkta çalışır.
Devrenin C-D noktaları arasına kondansatör A-B noktaları arasına ise direnç bağlanırsa
turn-on tipi (gecikmeli çalışan) zaman rölesi devresi elde edilir.
154
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+9-12 V
A
220W-820 W
33 k
LDR
10 k
B
L
10 k
10 k
10 k
741
10 k
LDR
C
-T
BC547
1-10 k
33 k
NTC
D
Op-amplı ışığa/ısıya duyarlı devre
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board veya deney seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında
oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
______________________________________________________________________
Uygulama 55: Op-amplı integral alıcı devre
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board (deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
100 k
Vgrş
R gb
+
10 nF
+
+
-
-
Vçkş
Vçkş
Vgrş
+
+
+
10 kHz
-
-
İntegral alıcı devrenin girişine uygulanan kare
dalganın çıkıştan üçgen dalga olarak alınışı
Op-amplı integral alıcı devre
155
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Ya da Electronic Workbench (Multisim) / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak
bilgisayar ortamında oluşturunuz.
Vx
Vçkş
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
1 mF
220-1000 W
Vgrş
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
______________________________________________________________________
Uygulama 56: Op-amplı türev alıcı
devre
Op-amplı türev alıcı devre
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri
+Vgrş
kazanmak.
İşlem basamakları
+
1. Devreyi defterinize çiziniz.
+
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
-V grş
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread
+Vçkş
board (deney tahtası) veya deney seti üzerine
kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Pro+
teus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak
bilgisayar ortamında oluşturunuz.
-V çkş
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
Türev alıcı devrenin girişine uygulanan üçgen
çalıştırınız.
dalganın çıkıştan kare dalga olarak alınışı
5. Devreyi sökünüz.
______________________________________________________________________
Uygulama 57: Op-amplı hassas yarım
R
Vçkş
dalga doğrultmaç devresi
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri Vgrş
kazanmak.
x
İşlem basamakları
V
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
R
ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread
board (deney tahtası) veya deney seti üzerine Op-amplı hassas yarım dalga doğrultmaç devresi
kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak
bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
______________________________________________________________________
Uygulama 58: Op-amplı tam dalga doğrultmaç devresi
Amaç: Op-amplarla ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre bread board (deney tahtası) veya deney seti üzerine kurunuz.
Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
2
ref
3
156
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R4
-2
10 k
R1
-2
10 k
741
osilaskop
kanal 1
+3
R3
R6
10 k
R2
Vgrş
Vgrş
D1
+12 V
7
6
4
-12 V
R5 5 k
Vç1
741
+3
1N4001
10 k
+12 V
7
6
Vçkş
4
osilaskop
-12 V kanal 2
R7
1N4001
3.2 k
D2
(2.2+1 k)
5.6 k
Op-amplı tam dalga doğrultmaç devresi
AC ya da DC 12 V
_______________________________________________________________________
Uygulama 58: Tristörün ana besleme kaynağından tetiklenmesi
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
L
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board, deney seti üzerine
1-22 k BRX49
MCR100
kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) / Circuit
Maker vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında
oluşturunuz.
4. Devreye DC 12 V uyguladıktan sonra S anahtarını açıp
kapatarak lambanın durumunu gözleyiniz.
Tristörün ana besleme
kaynağından tetiklenmesi
5. Devreye AC 12 V uyguladıktan sonra S anahtarını açıp
kapatarak lambanın durumunu gözleyiniz.
6. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Tristör nedir? Tanımlayınız.
2. Tristör DC beslemeli devrede nasıl çalışır? Açıklayınız.
3. Tristör AC beslemeli devrede nasıl çalışır? Açıklayınız.
4. Tristörün iki transistörden oluşan eşdeğerini çiziniz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 59: Reed (dil) röleyle çalışan tristörlü devre
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede reed rölenin kontağının konumu elektromıknatıs ya
da sabit mıknatıs ile değiştirilecek olursa tristörün G ucu tetiklenir, L yanar.
Devre DC ile besleniyorsa lamba sönmez. AC ile besleniyorsa mıknatıs uzaklaştırıldığı zaman
lamba söner.
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket /
bread board ya da deney seti üzerine kurunuz.
157
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
220 W
158
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
AC ya da DC
MCR100
TIC106
+12 V
mıknatıs
reed röle
AC ya da DC 12 V
4. Devreye DC 12 V uyguladıktan
sonra S anahtarını açıp kapatarak
L
lambanın durumunu gözleyiniz.
2,2-100 k
5. Devreye AC 12 V uyguladıktan
sonra S anahtarını açıp kapatarak
lambanın durumunu gözleyiniz.
N
BRX49
6. Devreyi sökünüz.
MCR100
Sorular
TIC106D
S
1. Reed röle nedir? Tanımlayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 60: Transistör ve
tristörlü turn-on tipi zaman
1-10 k
rölesi devresi
Dev renin çalışm a ilkesi:
Devrede S anahtarı kapatılınca R1 ve P
Reed röle ile çalışan tristörlü devre
üzerinden geçen akım C'yi doldurmaya
başlar. Bir süresonra C'nin gerilimi 0,60,7 V olunca transistör iletime geçer.
S
R1 100 kW
1-10 k
Transistörün E ucuna bağlı olan R3 direnci
üzerinde oluşan gerilim tristörü iletime sokar,
470 k
R2
röle çeker, lamba yanar.
P
L
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve
beceri kazanmak.
İşlem basamakları
BC547
1. Devreyi defterinize çiziniz.
1-10 k
2. Devrede kullanılan elemanları temin
C 100 mF
R3
ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli
pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket
Transistör ve tristörlü turn-on
/ bread board ya da deney seti üzerine kurunuz.
tipi zaman rölesi devresi
4. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 61: Tristörün optokuplörle tetiklenmesi
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede S anahtarı kapatıldığında enfraruj diyot ışık yayarak
fototransistörü sürer. İletime geçen fototransistör ise tristörü tetikleyerek röleyi çalıştırır.
Görüldüğü üzere kumanda devresiyle güç devresi optokuplör sayesinde birbirinden elektriksel
bakımdan yalıtılmıştır.
Amaç: Tristörlü devrelerle
+5-12 V
ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
S
İşlem basamakları
+12 V
1. Devreyi defterinize çiziniz.
optokuplör
L
R1
2.
Devrede
kullanılan
elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına
göre delikli pertinaks / delikli
R2
bakırlı plaket / bakırlı plaket /
BRX49
MCR100
bread board ya da deney seti
4N25
1-10 kW
üzerine kurunuz.
Tristörün optokuplörle tetiklenmesi
4. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Optokuplör nedir? Açıklayınız.
AC 220 V
TIC106
1k
1N4001
Uygulama 62: Tristörlü yarım dalga
S
1 mF Ry
1k
doğrultmaç devresi
AC 12 V
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede potun
Tristörlü bir fazlı yarım dalga doğrultmaç devresi
direnç değerini değiştirmek sûretiyle C’nin
trafonun
dolma zamanı ayarlanır. Bu da tristörün
V, I
sekonderindeki
tetiklenme açısını (zamanını) kontrol ederek
AC sinyal
alıcıya giden gerilim ve akımın değerini kontrol
t (s)
eder. Tristörün G ucuna giden akımın değerine
bağlı olarak alıcıya giden sinyallerin kırpılma
durumu değişir. G akımı pot, direnç ya da
V, I
kondansatörün değeri değiştirilerek
ayarlanabilir.
+
+
t (s)
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve
beceri kazanmak.
tristörün çıkışındaki DC sinyal
İşlem basamakları
Tristörlü bir fazlı yarım dalga doğrultmaç
devresinde giriş ve çıkış sinyalleri
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
S1
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board ya da deney seti
üzerine kurunuz.
+12 V
S2
4. Devreyi sökünüz.
L
_____________________________________________________________________
R
Uygulama 63: Tristörün seri anahtarla
1k
durdurulması
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
BRX49
MCR100
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
Tristörün seri anahtarla
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
durdurulması
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board, deney seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. S1 ve S2 anahtarlarını kapatınız.
5. S2 anahtarını açarak lambanın sönmediğini görünüz.
6. S1'i açarak lambanın söndüğünü görünüz.
7. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. S2 açılınca lamba neden sönmemiştir? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 64: Tristörün paralel anahtarla durdurulması
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket /
bread board (deney tahtası), deney seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus
159
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
160
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R2 1k
10 mF
+12 V
10 mF
BRX49
MCR100
+12 V
(ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
+12 V
ortamında oluşturunuz.
S1
L
4. S1 ve S2 anahtarlarını kapatınız.
5. S2 anahtarını açarak lambanın sönmediğini görünüz.
6. S1'i açarak lambanın söndüğünü görünüz.
7. Devreyi sökünüz.
R
S2
Sorular
1k
1. S2 açılınca lamba neden sönmemiştir? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 65: Tristörün buton kumandalı kapasitif
durdurulması
Tristörün paralel anahtarla
durdurulması
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
+12 V
L
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
R2
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
S1
1k
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board, deney seti üzerine
- +
R
1
kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb.
C
S2
1k
yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar ortamında
BRX49
oluşturunuz.
MCR100
4. S 1 anahtarını kapatıp açarak lambanın yanmasını
sağlayınız..
Tristörün buton kumandalı
5. S2'yi kapatıp açarak lambanın söndüğünü görünüz.
kapasitif durdurulması
6. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. S 2 kapatılıp açılınca lamba neden sönmüştür?
Açıklayınız.
L
R3
____________________________________________________________________
S1
1k
Uygulama 66: İki tristörlü otomatik kapasitif
durdurma
- +
R1
C
S2
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri
1k
kazanmak.
İşlem basamakları
BRX49
1. Devreyi defterinize çiziniz.
SCR1 MCR100 SCR
2
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
İki
tristörlü
otomatik
kapasitif
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
durdurma devresi
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board, deney seti üzerine
kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim) / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini
kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. S1 anahtarını kapatıp açarak lambanın yanmasını sağlayınız..
5. S2'yi kapatıp açarak lambanın söndüğünü görünüz.
6. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. S2 kapatılıp açılınca lamba neden sönmüştür? Açıklayınız.
____________________________________________________________________
Uygulama 66: Tristörlü yarım dalga dimmer (kısıcı) devresi
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan
V
elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul
imkânlarına göre delikli
BRX49
pertinaks / delikli bakırlı
MCR100
plaket / bakırlı plaket /
bread board, deney seti
üzerine kurunuz. Ya da
Electronic Workbench /
Proteus (ISIS) vb.
Tristörlü yarım dalga
Yarım dalga kontrollü dimmerde
yazılımlarından birini
kontrollü dimmer devresi
giriş ve çıkış sinyalleri
kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
4. Potun değerini değiştirerek lambanın ışığının azalıp artışını gözlemleyiniz.
5. Lambanın uçlarına osilaskop bağlayarak alıcı üzerinden geçen kırpılmış sinyalleri görünüz.
6. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini? Açıklayınız.
____________________________________________________________________
Uygulama 67: Tristörlü tam dalga dimmer
(kısıcı) devresi
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri
BRX49
kazanmak.
MCR100
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
Tristörlü tam dalga kontrollü dimmer devresi
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks
/ delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board,
V
deney seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini
kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Potun değerini değiştirerek lambanın ışığının
azalıp artışını gözlemleyiniz.
5. Lambanın uçlarına osilaskop bağlayarak alıcı
üzerinden geçen kırpılmış sinyalleri görünüz.
6. Devreyi sökünüz.
Tam dalga kontrollü dimmerde
Sorular
giriş ve çıkış sinyalleri
1. Devrenin çalışma ilkesini? Açıklayınız.
____________________________________________________________________
Uygulama 68: LDR ve tristörlü karanlıkta çalışan devre
Amaç: Tristörlü devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket /
bread board ya da deney seti üzerine kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
161
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
4x1N4001
AC 12-15 V
2N2646
R2 100-220 W
220k-1MW
Sorular
220 V/15 W lamba
1. Devrenin çalışma ilkesini? Açıklayınız.
____________________________________________________________________
BRX49
MCR100
Uygulama 69: UJT'li pals osilatörü devresi
Amaç: UJT'li devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
AC
İşlem basamakları
220 V
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board (deney tahtası),
deney seti üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench
(Multisim) / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini
LDR ve tristörlü karanlıkta
kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
çalışan devre (gece lambası)
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
+12 V
Sorular
R1 22-100 k
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
2. UJT'nin yarı iletken iç yapısının şeklini çiziniz.
_____________________________________________________________________
P 100-470 k
Uygulama 70: UJT ve tristörlü tam talga
V (V)
kontrollü dimmer devresi
t (s)
+
Amaç: UJT'li devrelerle ilgili bilgi ve beceri
çıkış
kazanmak.
C 1 mF
R3 100-220 W
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
UJT'li pals osilatörü devresi
3. Devreyi okul
imkânlarına göre
delikli pertinaks /
delikli bakırlı
12 V
plaket / bakırlı
flamanlı
lamba
plaket / bread
R
4
1k
board (deney
9,1 V
47
W
tahtası), deney seti
2N2646
üzerine kurunuz.
470 k
BRX49
Ya da Electronic
MCR100
Workbench / Pro+
UJT
teus (ISIS) vb.
R3
1 mF
yazılımlarından
47 W
birini kullanarak
bilgisayar
UJT ve tristörlü tam dalga dimmer devresi
ortamında
oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
162
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
10-100 k
10-100 k
+12 V
Uygulama 71: UJT ve tristörlü turn-on
(bir süre sonra çalışan) zaman rölesi
L
S
R1 100 kW
devresi
47 W
Amaç: UJT'li devrelerle ilgili bilgi ve beceri
470 k
12 V
R2
flamanlı
kazanmak.
P 2N2646
lamba
İşlem basamakları
BRX49
1. Devreyi defterinize çiziniz.
UJT
MCR100
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
47 W
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli
C 1-10 mF
R3
pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket
/ bread board (deney tahtası), deney seti üzerine
kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus
UJT ve tristörlü turn-on zaman rölesi devresi
(ISIS) vb. yazılımlarından birini kullanarak
bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 72: PUT'lu pals üreteci devresi
Amaç: PUT'lu devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
R4 100-470 k
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli
pertinaks / delikli bakırlı plaket / bakırlı plaket /
2N6027
bread board, deney seti üzerine kurunuz. Ya da
A
G
Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından
birini kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
Vçıkış
K
4. Vçıkış noktasına osilaskobun probunu
R3
C
bağlayınız.
100 W
100 nF
5. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
6. R4 direncinin önüne 100 k'lık bir pot bağlayınız.
PUT'lu pals (darbe) üreteci
Potun değerini değiştirdikçe çıkıştan alınan testere
dişine benzer sinyali frekansının değişip değişmediğini
gözleyiniz.
+12 V
7. Devreyi sökünüz.
Sorular
R1 10 k
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
2. PUT nedir? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
P 100 k
Uygulama 73: SUS'lu pals üreteci devresi
G
2N4987
Amaç: SUS'lu devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
A
K
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
100 nF
Ry
C
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / delikli
bakırlı plaket / bakırlı plaket / bread board, deney seti üzerine
SUS'lu pals üreteci devresi
163
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
164
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R 100-470 kW
P 100-470 kW
AC 220 V
kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim) / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini
kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
4. Ry direncinin uçlarına osilaskobun probunu bağlayınız.
5. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
6. Potun değerini değiştirdikçe çıkıştan alınan testere dişine benzer sinyali frekansının değişip
değişmediğini gözleyiniz.
7. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
2. SUS nedir? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 74: SUS ve tristörlü tam dalga kontrollü dimmer devresi
Amaç: SUS'lu devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
12 V flamanlı lamba
2. Devrede kullanılan
elemanları temin ediniz.
AC 12 V
3. Devreyi okul imkânlarına
4x1N4001
göre delikli pertinaks / delikli
R1 1-10 kW
bakırlı plaket / bakırlı plaket /
bread board, deney seti üzerine
TIC106D
kurunuz. Ya da Electronic WorkP 10-100 kW
bench / Proteus (ISIS) vb.
G
2N4987
yazılımlarından birini kullanarak
A
K 1 kW
bilgisayar ortamında
100
nF
oluşturunuz.
4. Ry direncinin uçlarına
osilaskobun probunu bağlayınız.
SUS ve tristörlü tam dalga dimmer devresi
5. Devreyi öğretmenin
denetiminde çalıştırınız.
6. Potun değerini değiştirdikçe çıkıştan alınan testere
dişine benzer sinyali frekansının değişip değişmediğini
1N4007
V (V) çıkış
gözleyiniz.
sinyali
7. Devreyi sökünüz.
t (s)
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
BR100
2. SUS nedir? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Ry
Uygulama 75: Diyaklı pals üreteci devresi
100 W
100 nF/400 V
Amaç: Diyaklı devrelerle ilgili bilgi ve beceri
kazanmak.
Diyaklı pals (testere dişi
İşlem basamakları
sinyal) üreteci devresi
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Ry direncinin uçlarına osilaskobun probunu bağlayınız.
5. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
6. Potun değerini değiştirdikçe çıkıştan alınan testere dişine benzer sinyali frekansının değişip
değişmediğini gözleyiniz.
AC 220 V
AC 220 V
7. Devreyi sökünüz.
Sorular
R2
220 kW-470 kW
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
100BR100
R1
2. Diyak nedir? Açıklayınız.
820 W
1-10
mF
_____________________________________________________________________
C
1N4007
Uygulama 76: Diyaklı flaşör devresi
led
Amaç: Diyaklı devrelerle ilgili bilgi ve beceri
kazanmak.
Diyaklı flaşör devresi
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde
çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
V,I
Sorular
470 k
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 77: Neon lambalı pals
üreteci devresi
Amaç: Neon lambalı devrelerle ilgili bilgi
ve beceri kazanmak.
Neon lambalı pals üreteci
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
100 k
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
470 k
1. Devrenin çalışma ilkesini açıklayınız.
neon
2. Neon lamba hakkında bilgi veriniz.
lamba
_____________________________________________________________________
330 nF
Uygulama 78: Neon lambalı flaşör devresi
350 V
Devrenin çalışma ilkesi: AC uygulandığında R ve P üzerinden
Neon lambalı
geçen akım C'yi doldurmaya başlar. C'nin gerilimi neon lambanın
flaşör devresi
çalışma gerilimi değerine ulaştığında bu eleman üzerinden akım geçirir
ve elektrotlar arasında ışık oluşur. C boşalınca neon lamba kesime gider
(söner) ve devre başa döner. Potun değeri değiştirilerek neon lambanın yanıp sönme hızı
ayarlanabilir.
Amaç: Neon lambalı devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
165
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
166
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
BT136
BT136
AC 220 V
AC 220 V
BT136
Uygulama 78: Triyakın ana besleme kaynağından tetiklenmesi devresi
Amaç: Triyaklı devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / bakırlı
plaket / bread board, deney seti üzerine kurunuz. Ya da Elecalıcı
R
10-82 k
A2
tronic Workbench / Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini
kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
Vşebeke
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreye DC 12 V uyguladıktan sonra S anahtarını açıp
G A1
kapatarak lambanın durumunu gözleyiniz.
6. Devreye AC 12 V uyguladıktan sonra S anahtarını açıp
Triyakın ana besleme
kapatarak lambanın durumunu gözleyiniz.
kaynağından tetiklenmesi
7. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Triyak nedir? Tanımlayınız.
2. Triyak DC beslemeli devrede nasıl çalışır? Açıklayınız.
3. Triyak AC beslemeli devrede nasıl çalışır? Açıklayınız.
_____________________________________________________________________
Uygulama 79: Triyaklı basit dimmer (kısıcı) devresi
Amaç: Triyaklı devrelerle ilgili bilgi ve beceri
kazanmak.
alıcı
İşlem basamakları
15-100 W
22-56 k
1. Devreyi defterinize çiziniz.
A2
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks /
100-470 k
BR100
A1
bakırlı plaket / bread board, deney seti üzerine
G
kurunuz. Ya da Electronic Workbench / Proteus (ISIS)
220 nF/400 V
vb. yazılımlarından birini kullanarak bilgisayar
ortamında oluşturunuz.
Triyaklı basit dimmer devresi
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Potun değerini değiştirerek lambanın ışığının azalıp artışını gözlemleyiniz.
6. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini? Açıklayınız.
____________________________________________________________________
Uygulama 80: Triyaklı geri uç etkili iyi kalite dimmer (kısıcı) devresi
Amaç: Triyaklı devrelerle ilgili bilgi ve beceri
15-100 W
kazanmak.
22-56 kW
alıcı
İşlem basamakları
R1
1. Devreyi defterinize çiziniz.
A2
100-470 kW
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
P
1-22 kW
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli
G A1
pertinaks / bakırlı plaket / bread board, deney seti
R2
BR100
C1
üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench /
22-100 nF/400 V C 2
Proteus (ISIS) vb. yazılımlarından birini
kullanarak bilgisayar ortamında oluşturunuz.
Triyaklı geri uç etkili iyi
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
kalite dimmer devresi
AC 220 V
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
Triyaklı flaşör devresi
167
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
AC 220 V
BT136
AC 220 V
BT136
5. Potun değerini değiştirerek lambanın ışığının azalıp
artışını gözlemleyiniz.
S
L
6. Devreyi sökünüz.
____________________________________________________________________
1 2
1N4007
Uygulama 81: Triyakın iki kademeli anahtar
olarak kullanılması
Amaç: Triyaklı devrelerle ilgili bilgi ve beceri
22-56 kW
kazanmak.
Triyakın iki kademeli anahtar
İşlem basamakları
(şalter) olarak kullanılması
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / bakırlı plaket / bread board yada
deney seti üzerine kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. S anahtarını 1 ve 2 konumuna alarak lambanın ışığının şiddetinin değişip değişmediğini
gözlemleyiniz.
6. Devreyi sökünüz.
____________________________________________________________________
Uygulama 82: Triyaklı karanlıkta çalışan devre
L
33-100 kW
Amaç: Triyaklı devrelerle ilgili bilgi ve beceri
kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
diyak
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks /
bakırlı plaket / bread board ya da deney seti üzerine
LDR
kurunuz.
Triyaklı karanlıkta çalışan devre
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. LDR'nin üzerini kapatınca lambanın yanıp
yanmadığını gözlemleyiniz.
6. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Devrenin çalışma ilkesini? Açıklayınız.
____________________________________________________________________
Uygulama 83: Triyaklı flaşör devresi
Devrenin çalışma ilkesi: Devreye AC
uygulandığında 1N4007 diyodunun çıkışındaki doğru
akım C’yi doldurmaya başlar. C’nin gerilimi 20-50 V
seviyesine yükseldiğinde diyak iletime geçerek triyakı
15-100 W
sürer ve lamba yanar. C boşalınca triyak kesime gider
ve lamba söner. Potun değeri değiştirilerek C’nin
BT136
dolma zamanı ayarlanabilir. Potun değeri
470 k
küçültüldüğünde C çabuk dolacağından lambanın
yanıp sönme hızı artar.
Amaç: Triyaklı devrelerle ilgili bilgi ve beceri
diyak
kazanmak.
2. Devrede kullanılan
elemanları temin ediniz.
15-100 W
15-100 W
3. Devreyi okul imkânlarına
L
L
22 k
göre delikli pertinaks / bakırlı
plaket / bread board, deney seti
BT136
BT136
üzerine kurunuz. Ya da Electronic Workbench (Multisim) /
470 k
Proteus (ISIS) vb.
diyak
diyak
yazılımlarından birini
kullanarak bilgisayar ortamında
oluşturunuz.
4. Devreyi öğretmenin
Triyaklı karşılıklı kararan lambalar devresi
denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
____________________________________________________________________
Uygulama 83: Triyaklı karşılıklı kararan lambalar devresi
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede potun orta ucunun konumuna göre L1 ya da L2 lambası
ışık verir.
Amaç: Triyaklı devrelerle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / bakırlı plaket / bread board, deney seti
üzerine kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
____________________________________________________________________
Uygulama 84: Astable (kararsız) multivibratörlü DC-AC konvertisör devresi
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede C1 ve C2 kondansatörleri sayesinde sırayla iletim ve
kesime giren transistörler
trafonun primer (N 1 ve N 2 )
AC
sargılarından sırayla akım
N3
2x12/12 V 4 W
geçmesini sağlar.
Primer sarımlarından geçen zıt
220 W-1k
N1
N2
220 W-1k
yönlü akımlar sekonder sarımında
R2
R3
R4
R1
+12 V
AC özellikli bir gerilim oluşturur.
0,1-1 mF
0,1-1 mF
10 -100k 10 -100k
Aşağıda verilen devre deneysel
amaçlıdır. Trafo 220/2x12 V'luk
C2
C1
olabilir. Sekonderde oluşan
BD135
BD135
gerilim tam sinüsoidal değildir.
Ancak AC ile çalışan sistemlerde
T2
T1
kullanılmaya uygundur. Alınan
AC’nin frekansını R2 ve R3’e seri
bağlanacak potlarla ayarlamak
Astable multivibratörlü basit DC-AC konvertisör devresi
mümkündür.
Amaç: Konvertisör devreleriyle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
AC 220 V
1
168
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
2
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / bakırlı plaket / bread board, deney seti
üzerine kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
Sorular
1. Konvertisör nedir? Açıklayınız.
____________________________________________________________________
Uygulama 85: 555 entegreli DC-DC konvertisör devresi
470 mF
Devrenin çalışma ilkesi: Devre deneysel amaçlı olup düşük akımlı (50-100 mA) ve
küçük güçlüdür. Ayarlı direnç
1N4001
kullanılarak 555'in çıkışından istenilen
frekansta bir kare dalga elde edilir. 3
DC
1k
numaralı ayaktan alınan kare dalga ile
iletim kesim yapılan transistör trafonun
trafo
AC
8
4
primerinden değişken bir akım geçirir.
7
Bu akımın oluşturduğu manyetik alan
+5-12 V
sekonderde AC'ye benzeyen bir gerilim
3
6
555
oluşturur. Sekondere bağlanan
2
10 k
100 k
doğrultmaç devresi ise yükseltilmiş
1
çıkışı tekrar DC'ye çevirir.
Devrede kullanılan elemanlar
1N4001
BC547
değiştirilerek çıkışın akım gerilim
1n
BD135
değerlerini istenilen seviyeye
yükseltmek mümkündür.
555 entegreli DC-DC konvertisör
Amaç: Konvertisör devreleriyle ilgili bilgi ve beceri kazanmak.
Devrenin çalışma ilkesi: Depo
içinde bulunan sıvının seviyesi
yükseldikçe transistörler iletime geçerek
ledlerin çalışmasını sağlar.
metal depo
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi okul imkânlarına göre delikli pertinaks / bakırlı plaket / bread board, deney seti
üzerine kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devrenin çıkış gerilimini hassas bir analog voltmetreyle ölçünüz.
5. Devreyi sökünüz.
____________________________________________________________________
sıvı (su)
1-22 k
Uygulama 86: Sıvı seviyesini
gösteren transistörlü devre
3xNPN
1-10 k
Amaç: Elektronik devrelerle ilgili bilgi
ve beceri kazanmak.
Sıvı seviyesini gösteren transistörlü devre
169
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
2-5 V
+
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 87: Transistörlü nem algılama devresi
Devrenin çalışma ilkesi: Ne
algılama elektrodundaa su ya da nem
olduğunda geçen akım iki transistörlü
osilatör devresini çalıştırır. Ortamın nem
durumuna göre osilatörün çıkış frekansı
değişir. Buna göre ses de farklılaşır.
nem algılama elektrodu
S
100 k
Amaç: Elektronik devrelerle ilgili bilgi
ve beceri kazanmak.
1k
5-12 V
BC547
+
BC308
47 mF
10 nF
İşlem basamakları
8W
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin
Transistörlü nem algılama devresi
ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
Uygulama 88: İki transistörlü FM verici devresi
Devrenin özellikleri: Devre 100-400
m2’lik açık alanda yayın yapabilir. Tank
devresindeki bobin 0,8 mm çaplı telden kurşun
kalem üzerine 8 sipir olarak sarılmalı, 30
cm’lik bir tel anten olarak bobinin ortasına
lehimlenmelidir.
2N2222
BC547
2N2222
BF257
Amaç: Elektronik devrelerle ilgili bilgi ve
beceri kazanmak.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
İki transistörlü FM verici devresi
170
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
33 k
NPN
çıkış
555
33 k
10-33 k
1k
nem test
uçları
baskı devre
10 mF
5-12 V
555'li nem algılama devresi
Uygulama 89: 555'li nem algılama devresi
Devrenin çalışma ilkesi: Devrede bakırlı plaket üzerine yapılan nem ölçme sensörü nem
oranı artınca akım geçirerek transistörü sürer. Transistörün iletime geçmesi 555'e besleme
geriliminin gitmesini sağlar. Bunun sonucunda ise 555'in çıkışında bulunan led yanıp sönerek
ortamın neminin arttığını bildirir.
İşlem basamakları
1. Devreyi defterinize çiziniz.
2. Devrede kullanılan elemanları temin ediniz.
3. Devreyi kurunuz.
4. Devreyi öğretmenin denetiminde çalıştırınız.
5. Devreyi sökünüz.
_____________________________________________________________________
171
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Endüstriyel elektronikle ilgili çeşitli (ek) uygulama devreleri
1. 555'li konvertisör devresi
Devre flüorean lambalı portatif
aydınlatma cihazlarında (ışıldak)
kullanılmaktadır. Devrede kullanılan 555
entegresinin 3 numaralı ucunda kare dalga
oluşur. Kare dalganın frekansını pot ile
ayarlamak mümkündür. 555'in çıkışına bağlı
soğutuculu transistör sürekli olarak iletim
ve kesim olarak trafonun primerinden
değişken akımların geçmesine neden olur.
Trafonun primer sarımından geçen değişken
akımlar sekonder sarımında yüksek değerli
AC'nin oluşmasına yol açar. Sekonderde
oluşan yüksek değerli AC
flüoresan lambayı yakar.
6 W flüoresan lamba
PNP
BD135
555
6V
trafo 5-10 W
Konvertisör (invertör) devresi
T
2. 12 V'luk DC ile 220 V'luk
flüoresan lambayı
çalıştıran DC-AC
konvertisör devresi
Devre 12 V'luk DC’yi 220
V'luk AC’ye çevirebilir.
soğutucu
10 k
2N3055
L1
L2
C1
C2
12 V'luk DC ile AC 220 V'luk flüoresan lambayı
çalıştıran DC-AC konvertisör devresi
+5-12 V
1k
10 k
3. Triyaklı flaşör devresi
Devrede multivibratör devresinin ürettiği kare dalga triyakı
iletim ve kesime sokarak lambanın yanıp sönmesini sağlar.
BT136
A1
1k
10 k
G
10 k 1-100 mF
A2
L
NPN
NPN
10 n
220 V
1-100 mF
Triyaklı flaşör devresi
A
56 k
10-56 k
220 V
BD135
Triyaklı turn-on tipi zamanlayıcı devresi
172
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
220 V
BT136
4. Triyaklı turn-on tipi (gecikmeyle çalışan)
zamanlayıcı devresi
Devrede A anahtarı kapatılınca C
kondansatörü dolmaya başlar. C'nin
gerilimi belli bir seviyeye ulaştığında
transistör iletime geçer. Transistörün C-E
470 k
ayakları arasından geçen akımı triyakı
sürer ve lamba yanar.
100 k
10 k
B butonuna basılınca C boşalır.
Transistör kesime gider. Lamba söner. Bir
B
süre sonra yeniden dolan C transistör ve
triyakı iletime sokar.
5. Transistör ve triyaklı
turn-off tipi (bir süre
çalışan) zamanlayıcı
devresi
Devrede B’ye basılınca C
dolar. C’nin üzerindeki elektrik
yükü
transistörü
sürer.
Transistör iletime geçince
triyakı sürer ve lamba yanar. C
boşalınca transistör ile triyak
kesime gider ve lamba söner.
+12 V
R
1k
1k
15-100 W
B
A2
BT136
220 V
10
10 kk
A1
G
BC547
10-100 mF
Mp
100 -470 k
Transistör ve triyaklı turn-off tipi zamanlayıcı
6. Triyakın optokuplörle sürülmesi
Devrede S anahtarı kapatıldığında
enfraruj led ışık yayarak fotodiyağı iletime
sokar. Fotodiyak iletken olunca triyak
tetiklenir ve lamba yanar. S anahtarı
açılınca lamba söner.
15-100 W
4,7 k
A2 BT136
220 V
A1
G
Triyakın optokuplörle sürülmesi
7. Optokuplörlü flaşör devresi
Devrede 555 entegresi ayarlanan frekansta
çıkış sinyali üretir. Bu entegrenin verdiği
akım MOC3010 optokuplörünün ledini
çalıştırır. Işık yayan led fotodiyağı sürer.
İletime geçen fotodiyak triyağı sürer ve lamba
yanıp söner. Devrede kullanılan optokuplör
sayesinde DC ile beslenen kare dalga üreteç
devresiyle 220 V'luk triyaklı devre
birbirinden yalıtılmış durumdadır.
10-56 k
+5-12 V
R
220 V
10-56 k
4,7 k
555
MOC3010
220 V
A2
BT136
G
A1
220-820 W
4,7 mF
Mp
Optokuplörlü flaşör devresi
1k
100 k
10 k
100 k
10 k
8. Kararsız (astable) multivibratör ve
tiryaklı flip flop (multivibratör)
devresi
Kararsız multivibratör
devresinde kullanılan direnç
15-100 W
ve kondansatörlerin değerine
R
bağlı olarak lambalar yanıp
A
söner.
1k
15-100 W
R
1-100 mF
2
1-100 mF
A2
BT136
BT136
A1
G
BC547
BC547
G
Mp
A1
Mp
Kararsız multivibratör ve triyaklı flip flop devresi
173
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
9. İki transistörlü konvertisör devresi
+12 V
Devreye DC 12 V uygulandığında ilk anda T1'in iletime
220/2x12 V
10-20 W
T 2N3055
geçtiğini varsayalım. T1'in beyzi R1 ve L2 üzerinden +12
1k 1 W
trafo
volta bağlanmış olur. T1'in beyz akımı yavaş yavaş (L2 ilk
L
anda akımın artışına engel olduğu için) artmaya başlar.
L
220 p
L
T1'in beyz akımının yavaş yavaş artması L1 üzerinden
gelen kolektör akımının da yavaş yavaş artmasına sebep
8-20 W
1k 1 W
flüoresan
olur. L1'den geçen değişken akımın yarattığı manyetik
T 2N3055
lamba
alan L2'yi etkileyerek beyzden geçen akımın daha çok
yükselmesine neden olur. T1 transistörünün kolektöründen
İki transistörlü konvertisör devresi
geçen akım doyum değerine ulaştığından L1 üzerinde
oluşan manyetik alan sabitleşir. L1'in alanının sabit hâle gelmesi L2 üzerindeki etkisini ortadan
kaldırır. L1'in L2 üzerinde yaptığı baskının ortadan kalkması L2'den geçen beyz akımının
azalmasına yol açar. Beyz akımı azalmaya başlayınca L1'den geçen kolektör akımı da azalır.
Kolektör akımının azalmaya başlaması L1 üzerinde oluşan manyetik alanın yön değiştirmesine
sebep olur. Yön değiştiren manyetik alan L2 bobininden geçen akımı 0 seviyesine doğru indirir.
T1'in beyz akımı 0 değerine indiğinde bu eleman kesime gider.
T1 kesime gidince T2 iletime geçer ve yukarıda açıklanan işlemlerin benzeri meydana gelir.
L1 ve L2 sarımlarında oluşan manyetik alanlar L3 sarımında AC'ye benzeyen bir sinyal oluşmasını
sağlar.
1
1
3
2
1
174
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Dijital yapılı multimetrelerle ilgili bilinmesi gereken bazı temel hususlar
a. Digit
Dijital yapılı bir multimetrede değerler göstergede ondalık sayı sistemine göre görüntülenir.
Yani direkt olarak büyüklük okunur. Göstergedeki hane sayısı o multimetre için digit sayısını ya
da o göstergede okunabilecek maksimum büyüklüğü ifade eder. Örneğin 3.½ digit = 1999
büyüklüğünü, 4.½ digit = 19999 büyüklüğünü ifade eder. Burada tam sayı göstergede 0'dan 9'a
kadar sayıları gösterebilen hane sayısı ½ ise 0 ya da 1 sayısını gösterebilen haneyi ifade eder.
Hane sayısının büyüklüğü multimetrenin hassasiyetini ve doğruluğunu da belirler. 4.½ digit
multimetreler 3.½ digit multimetrelerden daha hassas ve doğrudur. Çünkü digit sayısı multimetreyi
oluşturan analog/dijital çevirici (ADC) entegresine
bağlıdır. Günümüzde üretilen multimetreler en az 3.½
digit göstergelidir.
b. Count
Digit ifadesinin farklı bir ifade şeklidir.
Günümüzde 3.½ ve 4.½ digit gibi yarımlı tam
sayılardan oluşan göstergelere ek olarak 3. ve 4.
gibi çeyrekle ifade edilen göstergeler de üretilmeye
başlanmıştır. Ancak bu çeyrekli gösterge sistemi
önceleri 3200 gibi sayıları ifade ederken günümüzde
3200 ile 4000 arasındaki sayıları ifade eder oldu. İşte
bu karmaşayı ortadan kaldırmak için digit yani hane
sayısı yerine göstergede görüntülenebilecek en büyük
sayıyı ifade eden rakam olarak count değeri
kullanılmaya başlandı.
Örneğin, 3.½ digit = 1999 count, 4.½ digit = 19999
count, 3. digit = 4000 count, 4. digit = 40000 count
olmaktadır.
Count ifadesi dijital multimetrelerin özelliklerini
ifade etmede daha sağlıklı bilgi verdiğinden çok tercih
edilmektedir.
c. Resolution (çözünürlük)
Çözünürlük değeri dijital multimetre seçiminde yapılacak işlere bağlı olarak büyük önem taşır.
Count ya da digit sayısına bağlı olarak multimetrenin gösterebileceği en küçük değeri çözünürlük
kavramı bildirir.
Çözünürlüğün yüksek olması yapılacak ölçümlerde detayların daha sağlıklı ölçülmesini sağlar.
Bir dijital multimetrenin çözünürlüğünü bilmek yapılan o ölçüm için okunabilecek minimum
değeri bilmek demektir.
Çözünürlük kademeye ve count sayısına bağlıdır. Örnek olarak 3,123456 V gibi bir değerin
ölçüldüğünü varsayalım.
Kademe
4000 count
40000 count
4V
3,123 V
3,1234 V
40 V
3,12 V
3,123 V
400 V
3,1 V
3,12 V
olarak görüntülenir. Yani çözünürlük kademeye ve count sayısına bağlı olarak 0,0001 V ile 0,1
V arasında değişmektedir. Bu nedenle bir multimetre seçilirken count sayısının büyüklüğü yanında
175
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
kademeler de önem taşır. Üst değerler genellikle belli bir standarda oturmuştur (1000 V DC, 750
V AC). Ancak alt sınırlar aygıta bağlı olarak değişir. Düşük kademelere sahip multimetreler
düşük seviyeli ve hassas ölçümlerde büyük önem taşır.
ç. Accuracy (doğruluk)
Özel koşullar altında izin verilen en büyük hatadır. Dijital multimetrelerde ölçüm hatası iki
temel sebepten kaynaklanır. Bu hatalar o dijital multimetrede kullanılan analog/dijital çeviriciden
ve kademelerin oluşturulması için kullanılan gerilim bölücü direnç gruplarından kaynaklanır.
Hata miktarı teknik bilgi belgelerinde ± % 1 ya da ±(%1 + 2) şeklinde verilir.
Örneğin;
* Ölçüm hatası ± % 1 olarak verilmiş bir multimetreyle 100 V olan bir gerilim ölçülürken
multimetrenin ekranında okunacak değer 99 ile 101 V arasında olabilir.
* Ölçüm hatası ±(% 1 + 2) olarak verilmiş bir multimetreyle 100 V olan bir gerilim ölçülürken
ise multimetrenin ekranında okunacak değer 98,8 V ile 101,2 V arasında olabilir.
Dijital multimetrelerde yaygın olarak kullanılan ifade ±(% 1 + 2) şeklinde olandır. Çünkü
dijital göstergeli tüm cihazlarda son hanedeki sayı ölçü aletinin yapısına, kademesine ve ölçülen
birime göre sapma ya da değİşim gösterir.
d. RMS ölçümü
Bu ifade alternatif gerilim ve akımların ölçümünde kullanılır. RMS değer, efektif ya da DC
değerine eş değer AC değeridir. Örneğin 12 V'luk bir DC gerilim uygulanmış lambanın verdiği
ışık miktarını veren AC RMS gerilimdir denir. Tüm analog ve dijital ölçü aletleri RMS değeri
ölçebilecek şekilde üretilir.
Düzgün sinüsoidal bir AC değerin RMS değeri, tepe değerin 1,41 sayısına bölünmesiyle bulunur.
Tepeden tepeye (Vp-p) değeri verilen bir sinyalin RMS değeri ise 2,82 sayısına bölme yapılarak
bulunur.
Multimetrelerde AC ölçümler için hata payları belirtilirken bu hata payının hangi frekanslar
arasında olduğu belirtilir. Çünkü multimetrelerin temel ölçülendirme bölümleri DC gerilimle
çalışır. Bu nedenle tüm fonksiyonlar cihaz içinde DC gerilime çevrilirler. Çevirme işleminin
doğru olabilmesi için uygulanan sinyallerin frekansının cihazın donanımına uygun olması gerekir.
Ucuz tip multimetreler 50-60 Hz'lik şebekelerin RMS değerlerini doğru ölçebilirler. Orta kalite
multimetreler 400-500 Hz arasındaki sinyalleri doğru ölçebilir. Yüksek kaliteli multimetreler ise
20 kHz lik sinyallerin RMS değerlerini bile doğru olarak belirleyebilirler.
e. AC true RMS ölçümü
Düzgün sinüsoidal sinyallerin RMS değerlerini belirlemek yukarıda açıklandığı gibi kolaydır.
Ancak sinüsoidal olmayan ya da bozulmuş sinüsoidal gerilimlerin RMS değerinin hesaplanması
özel yöntemler kullanılarak yapılabilmektedir. Bu nedenle ölçülecek AC değerler düzgün sinüsoidal
olmayan ya da kare dalga, üçgen dalga gibi farklı dalga formlarındaki AC değerlerin ölçümü için
düzgün sinüsoidal gerilime bağlanmış indüktif ya da kapasitif yüklerden dolayı Cos j söz konusu
ise ölçüm için cihazın mutlaka AC/DC çeviricisinin true RMS çevirici olması gerekir.
f. AC+DC true RMS
Dijital multimetrelerin içinde AC ölçümler için kullanılan AC/DC çeviriciler kapasitif kuplajlıdır.
Eğer ölçülen büyüklük içinde hem AC hem de DC büyüklük var ise true RMS multimetreler bu
büyüklüklerden sadece AC büyüklüğü ölçer. Çünkü kapasitif kuplaj devresi DC büyüklüğü
geçirmez.
176
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Örneğin yarım dalga doğrultulmuş dalga formları, tristör tetiklemeli çıkışlar, DC motor
sürücülerinin çıkışları darbeli DC gerilim ya da akım şeklindedir. Bu nedenle hem AC hem de
DC bileşenleri içerir ve bu değerler ne DC kademesinde ne de AC kademesinde ölçülemez. Bu
tip dalga şekillerinin olduğu sistemlerde AC+DC true RMS özellikli multimetrelerin kullanılması
gerekir. Multimetre bu moda alındığında AC/DC seçimi yapılmaksızın ölçüm yapılır. Çünkü ölçülen
değerin yapısına bakılmadan sadece değer ölçülür.
g. Multimetrelerde dikkat edilmesi gereken hususlar ve koruma
Multimetrede değişik özellikler bir arada kullanılıyorsa, kullanıcının propları yanlış konumda
unutması ya da yanlış konumdayken ölçüm yapması olasılığı söz konusudur. Bu nedenle ölçüm
yapmadan önce iki kez kontrol işlemi yapılmalıdır.
Switch mode olarak ifade edilen yüksek frekanslı ve anahtarlamalı devrelerde ölçüm yapmak
dijital multimetreler için tehlike arz eder. O nedenle bu tip ölçümlerde ucuz tip analog multimetreler
kullanılmalıdır.
İndüktif özellikli (balast, trafo, bobin, kontaktör, röle, motor vb. gibi) alıcıların ölçümlerinde
de dijital multimetrelerin kullanılmaması gerekir. Çünkü indüktif alıcılar akımın kesilmesi anında
yüksek değerli gerilim (zıt EMK) üretirler. Bu gerilim kısa sürelidir ancak dijital elektronik devre
elemanlarını tahrip edebilir.
Multimetrelerin bozulmasının birkaç nedeni vardır: Mekanik zorlanmalar, toz, nem, ölçme
sınırlarının üzerine çıkılması ve yanlış konumda yapılan ölçümlerdir.
ğ. Dijital multimetreleri koruma yöntemleri
Standart multimetrelerde hızlı (çabuk) atan koruma sigortaları vardır. Ancak hızlı olmalarına
karşın bunlar da yeterli korumayı sağlayamazlar.
İyi kalite multimetrelerin giriş bölümünde yüksek voltajlara karşı atlama elektrotları yer alır.
Proplara ölçme sınırlarının üzerinde bir voltaj geldiğinde atlama uçları arasında ark yoluyla bir
atlama olur ve yüksek gerilim cihazın diğer bölümlerine ilerleyemez.
Tanınmamış, yedek parçası, teknik servis desteği olmayan multimetreler arızalandığı zaman
para ve emek kaybına neden olurlar. O nedenle biraz pahalı olmasına rağmen tanınmış, kalite
belgeli ölçü aletleri yeğlenmelidir.
177
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Elektronik devrelerin kolayca kurulabilmesini sağlayan 5x17 cm ölçülerindeki bread
board'un (deney tahtası, deney tablası, deney bordu, project board) üstten ve alttan
görünümü
orta kanal
Daha büyük bread board elde etmek için yapılan
eklemelerde bu girintiler kullanılır.
üst görünüm
bread board'ın orta kısmına
kadar alttan bağlantılı ayaklar
bread board'ın orta kısmına
kadar alttan bağlantılı ayaklar
alt görünüm
Elemanların yerleştirildiği kısımdaki delikler alttan dikey
olarak beşerli gruplar hâlinde birbirine bağlanmıştır.
Bread board'un kullanım kuralları
1. Deliklere kalın bacaklı elemanları yerleştirmeye çalışmayınız. Bunu yaparsanız deliklerin
içindeki tutucu kanatlar genişler ve işgörmez hâle gelir.
2. Alt kısımdaki yapışkanlı, yalıtkan özellikli plastiği kaldırmayınız. Bunu yaparsanız alt
kısımda yer alan küçük metal bağlantı parçalarının yerinden çıkmasına neden olursunuz.
3. Kuracağınız devrenin elemanlarını mümkün olduğu kadar birbirinden uzak olacak biçimde
yerleştiriniz.
4. Bread board'un ömrü kullanma sıklığına bağlı olarak 2-3 yıldır. Uzun yıllardır kullanılan
elelmanların tutucu metalleri gevşeyeceğinden devre tasarımlarında yanlış çalışmalar
görülebilmektedir.
178
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Transistörler
Elemanın
kodu
Tipi
Gerilimi Akımı Gücü Frekansı Ayakların
(V)
dizilişi
(A)
(W) (MHz)
Elemanın
kodu
Tipi
179
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Gerilimi Akımı Gücü Frekansı Ayakların
(V)
dizilişi
(A)
(W) (MHz)
Transistörler
Elemanın
kodu
Tipi
Gerilimi Akımı
(V)
(A)
Gücü Frekansı Ayakların
dizilişi
(W) (MHz)
Elemanın
kodu
Tipi
180
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Gerilimi
(V)
Akımı Gücü
(A)
(W)
Frekansı
(MHz)
Ayakların
dizilişi
Transistörler
Elemanın
kodu
Tipi
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Gücü Frekansı
(W) (MHz)
Ayakların
dizilişi
Elemanın
kodu
Tipi
181
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Gücü Frekansı
(W) (MHz)
Ayakların
dizilişi
Transistörler
Elemanın
kodu
Tipi
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Gücü Frekansı
(W) (MHz)
Elemanın
kodu
Ayakların
dizilişi
Tipi
182
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Gücü Frekansı
(W) (MHz)
Ayakların
dizilişi
Sabit çıkışlı regülatör entegreleri
UJT’ler
Elemanın
kodu
Özellikleri
Elemanın
kodu
Ayakların
dizilişi
Çıkış
gerilimi
Çıkış
akımı (A)
Ayakların
dizilişi
şase
giriş
çıkış
giriş
şase
çıkış
Tipi
PUT’lar
Elemanın
kodu
Özellikleri
Ayakların
dizilişi
Ayarlı çıkışlı regülatör entegreleri
Elemanın
kodu
SUS’lar
Özellikleri
Elemanın
kodu
Ayakların
dizilişi
V
V
V
V
183
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Çıkış
gerilimi
Çıkış
akımı (A)
Ayakların
dizilişi
Tristörler
Elemanın
kodu
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Triyaklar
Tetiklenme akımı (Igt)
Tutma akımı (Ih)
Ayakların
dizilişi
Elemanın
kodu
184
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Tetiklenme akımı (Igt)
Tutma akımı (Ih)
Ayakların
dizilişi
74xx serisi TTL tipi lojik kapı entegrelerinin yaygın olarak kullanılanlarının ayaklarının dizilişi
VCC
VCC
VCC
7412
7401
7400
şase
(gnd.)
VCC
şase
VCC
şase
VCC
7405
7404
7403
şase
VCC
şase
VCC
7406
şase
VCC
7408
7407
şase
VCC
şase
VCC
şase
VCC
7411
7410
7409
şase
VCC
şase
VCC
VCC
7412
şase
7414
7413
şase
şase
185
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
şase
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
40xx serisi C-MOS tipi lojik kapı entegrelerinin yaygın olarak kullanılanlarının ayaklarının dizilişi
VCC
VCC
VCC
4001
4000
şase
VCC
4002
şase
VCC
şase
VCC
4012
4011
şase
VCC
4017
şase
şase
VCC
VCC
4023
4025
4020
şase
şase
4028
şase
VCC
VCC
VCC
4040
şase
4047
şase
şase
VCC
4049
VCC
4050
şase
4060
şase
VCC
187
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
şase
Uygulamada yaygın olarak kullanılan bazı entegrelerin ayaklarının dizilişi
şase (-)
reset
kontrol gerilimi
+giriş A
şase (-)
çıkış B
çıkış
-çıkış B
NC (boş)
+ çıkış B
-giriş 1
-giriş 2
+giriş 1
LM358
çıkış 2
-Vcc
+ giriş 2
şase (-)
+Vcc
+giriş
çıkış
-giriş
balans
+giriş
balans
şase (-)
LM311
RL
+Vcc
-giriş 1
-Vcc
NC
+Vs
çıkış 1
-giriş
yavaş RC
şase (-)
+Vs
şase (-)
741
hızlı RC
çıkış 1
+giriş 1
çıkış
-Vcc
+Vcc
LM393
giriş A
+giriş
LM3909
eşik
+Vcc
LM1458
çıkış
çıkış A
-giriş
deşarj
çıkış 2
-giriş 2
+ giriş 2
strobe
offset
CA3140
555
tetikleme
+Vcc
+Vs
çıkış
offset
+giriş
-Vcc
kompanzasyon 2
LM308
kompanzasyon 1
-Vcc
çıkış
çıkış
şase (-)
-giriş
+Vcc
+Vcc
+Vcc
giriş
çıkış
+giriş
NC (boş uç)
şase (-)
188
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
LF357
+giriş
LM386
-giriş
-giriş
LM387
+giriş
+Vcc
çıkış