HARRAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK...

HARRAN ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKTRİK - ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ELEKTRİK DEVRE VE TASARIM LABORATUVARI

DENEY FÖYÜ

2014

ELEKTRİK DEVRE VE TASARIM LABORATUVARI

Öğretim Üyesi: Doç. Dr. Ali KIRÇAY

Laboratuvar Sorumluları: Arş. Gör. Fatma Zuhal SAĞI, Arş. Gör. Uğur HARMANCI

Deneyler: Toplam 10 deney yapılacaktır. (Deney 1-Deney 10)

Notların Belirlenmesi:

1. Devam Zorunluluğu: Her öğrenci en az 8 deneye katılmak zorundadır.

2. Deney Notu: Öğrencinin deneyden alacağı notu laboratuvar çalışması ve ders

esnasındaki performansı belirleyecektir. Öğrencinin katılmadığı deney notu sıfır ‘0’

olarak belirlenecektir.

3. Raporlar: Öğrenci her deney için Ön Hazırlık ve Sonuç Raporu hazırlayacaktır.

Birbirinin kopyası olduğu belirlenen raporlar 0 puan ile cezalandırılacaktır.

4. Dönem Sınavları: Dönem içinde bir ara sınav (Teorik + Uygulama) ve bir final sınavı

(Teorik + Uygulama) yapılacaktır. Bir öğrencinin final sınavına girebilmesi için en az

8 deneye katılmış olması zorunludur. Öğrencinin ara sınav ve final sınavı notları

aşağıdaki ağırlıklara göre belirlenecektir:

Ara Sınav:

1. Deney Notu Ortalaması: %30 (Ara sınava kadar yapılan deneylerin deney

notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde edilecektir.)

2. Ön Hazırlık Raporu Ortalaması: %15 (Ara sınava kadar yapılan deneylerin ön

hazırlık raporu notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde

edilecektir.)

3. Sonuç Raporu Ortalaması: %15 (Ara sınava kadar yapılan deneylerin sonuç

raporu notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde edilecektir.)

4. Teorik Sınav Notu: %15

5. Uygulama Sınav Notu: %25

Final Sınavı:

6. Deney Notu Ortalaması: %30 (Ara sınav ile final sınavı arasında yapılan

deneylerin deney notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle elde

edilecektir.)

7. Ön Hazırlık Raporu Ortalaması: %15 (Ara sınav ile final sınavı arasında

yapılan deneylerin ön hazırlık raporu notlarının toplanıp yapılan deney sayısına

bölünmesiyle elde edilecektir.)

8. Sonuç Raporu Ortalaması: %15 (Ara sınav ile final sınavı arasında yapılan

deneylerin sonuç raporu notlarının toplanıp yapılan deney sayısına bölünmesiyle

elde edilecektir.)

9. Teorik Sınav Notu: %15

10. Uygulama Sınav Notu: %25

5. Başarı Notu: Öğrencinin dönem sonu başarı notu aşağıdaki ağırlıklara göre

hesaplanacaktır.

Ara Sınav: %40

Final Sınavı: %60

LABORATUVARDA UYULMASI GEREKEN KURALLAR

Laboratuvar çalışmalarının verimli olabilmesi için deneylerin aşağıdaki kurallara

uygun olarak yapılması gerekmektedir:

Öğrenciler, laboratuvar çalışmalarından bir yarar elde edebilmek için yapacakları deneye

ilişkin kılavuzu önceden mutlaka okumalı ve her deneye hazırlıklı gelmelidir. Öğrenciler

deneylerden önce ilgili deney için Ön Hazırlık Raporu hazırlayacaklardır.

Deneyden önce kısa süreli bir sınav yapılacaktır. Bu sınava katılmayan ya da soruların

%60’ını cevaplayamayan öğrenciler ilgili deneye alınmayacaklardır.

3 adet deneye katılmayan öğrenciler daha sonraki deneylere alınmayacaklardır.

İlgili deneye ait malzemeleri bulundurmayan öğrenciler deneye alınmayacaklardır.

Laboratuvara yiyecek ve içecek getirilmeyecektir.

Deney sınavına veya deneye geç kalan öğrenciler deneye veya sınava alınmayacaklardır. Deney süresince laboratuvardan çıkmak yasaktır. Deneylerini erken bitiren gruplar, deney

istasyonunu düzenleyip deney ölçüm sonuçlarını sorumlu öğretim elemanına imzalattıktan

sonra laboratuvardan ayrılabilirler.

Her deneyin Sonuç Raporu ertesi haftaki laboratuvar saatinde mutlaka getirilecektir. İmzalı

deney ölçüm sonuçları kağıdı Sonuç Raporu’ na eklenecektir. Raporu getirmeyenler o

deneyden sıfır puan almış olurlar.

Yönetmelik gereğince öğrenci deneylere %80 oranında devam etmek mecburiyetindedir.

Devam, her deneyde yoklama yapılarak tespit edilecektir.

Öğrencinin gelmediği deneyden alacağı not sıfırdır.

Deneyde kullanılacak olan malzeme (elektronik elemanlar, el aletleri, kablolar) deneyi

yaptıracak olan öğretim elemanından sayılarak teslim alınacaktır. Deney sonunda aynı

malzeme eksiksiz olarak geri verilecektir. Gruplar, kaybettikleri veya zarar verdikleri

malzemenin yerine yenisini koymak zorundadır. Bu nedenle deney süresince başka grupların

malzemelerini almayınız ve kendi malzemelerinizi başka gruplara vermeyiniz.

Diğer grupları rahatsız etmemek ve daha olumlu bir çalışma ortamı sağlamak için

laboratuvarda mümkün olduğu kadar sessiz çalışınız.

DENEYLER YAPILIRKEN DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN NOKTALAR

Devreleri kurarken gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır.

Devreye gerilim verilmeden önce yapılan bağlantıların doğruluğu kontrol edilmeli.

a. Devrelerin besleme ve toprak hatları doğru olarak bağlandı mı?

b. Besleme gerilimi ve toprak hattı arasında kısa devre oluşabilir mi?

c. Çıkış olan bir hatta yanlışlıkla giriş işareti uygulanmış olabilir mi?

d. Çıkışlar yanlışlıkla kısa devre edilmiş olabilir mi?

e. Bağlantılar, deneyde istenen işlemi gerçekleştirmek üzere doğru olarak yapıldı mı?

Tüm bağlantıların doğruluğundan emin olduktan sonra devreye besleme gerilimi verilmeli.

Eğer devre beklendiği gibi çalışmıyorsa hemen besleme gerilimi kapatılarak devre kontrol

edilmeli. Kontrol işleminde 2. maddede belirtilen noktalara dikkat edilmeli.

Doğru çalıştığından şüphe edilen elemanların devre ile bağlantıları kesilmeli ve bu elemanlar

ayrı olarak test edilmelidir.

Devre üzerinde değişiklik yaparken (eleman ekleme/çıkarma, bağlantı değiştirme) gerilim

kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır.

Tüm uğraşılara rağmen hata bulunamıyorsa laboratuvarda görevli öğretim elemanından

yardım istenmelidir.

RAPOR YAZIM KILAVUZU

Laboratuvar raporları, bilimsel bir çalışmada elde edilen sonuçları sunmak üzere

aşağıdaki kurallara uygun olarak hazırlanacaktır.

Grup elemanları her deneyden sonra ortak bir grup raporu hazırlayacaklardır. Raporlar

beyaz A4 kâğıtlarının tek yüzüne, okunaklı bir el yazısı ile yazılarak hazırlanacaktır.

Çizimler bilgisayar ya da cetvel kullanarak bir mühendis özeniyle yapılacaktır.

Raporlar bilimsel ve teknik bir anlatım tarzı kullanılarak Türkçe olarak yazılacaktır.

Raporlar, deneyi yapan tüm öğrencilerin isimlerinin ve numaralarının yer aldığı tek tip

kapak sayfası ile başlayacaktır.

Raporlar bir sonraki deneyde mutlaka getirilmelidir. Raporlarınızı deneyi yaptıran

öğretim üyelerine doğrudan vermeyiniz. Teslim zamanından daha geç getirilen

raporlar kabul edilmeyecektir. Eğer teslim tarihi tatil gününe denk geliyorsa tatilden

sonraki ilk iş günü rapor teslim edilecektir. Teslim edilmeyen raporların notu sıfır

olarak belirlenecektir.

Raporlar aşağıdaki bölümlerden oluşacaktır:

Ön Hazırlık Raporu:

İlgili deney föyünde yer alan ön hazırlık sorularının cevapları yer alacaktır.

Sonuç Raporu:

Deney No ve Adı: İlgili deneyin adı ve deney numarası yazılacaktır.

Amaç: Deneyde hangi konuların incelenmesi ve öğrenilmesi amaçlanmaktadır?

Verilerin değerlendirilmesi: Bu bölümde deneyde kullanılan devre şemaları

çizilecek ve veriler tablolar halinde verilecektir. Grafikler çizilecek, hesaplamalar

yapılacaktır. Daha sonra veriler deney kılavuzunda tarif edildiği gibi

değerlendirilecektir.

Sonuçlar: Deneyin her bölümü için elde edilen sonuçlar (tablo, çizim, gözlem)

düzgün ve okunaklı bir şekilde yazılacak ve yorumlanacaktır. Eğer deneyde istenmişse

teorik olarak beklenen değerler ile deneyde elde edilen sonuçlar karşılaştırılacaktır.

Tamamlayamadığınız bölümler için de beklenen sonuçları yazınız.

Sorular: Deney kılavuzunda sorulan sorularının cevapları rapora yazılacaktır.

Yorum ve Görüşler: Öğrenciler deneyle ilgili yorum ve görüşlerini bu bölüme

yazacaklardır.

AVOMETRE VE MULTİMETRE NEDİR?

Akım, gerilim ve direnç ölçümü aynı ölçü aleti tarafından yapılabiliyorsa, bu ölçü aletine

Avometre denir. Bir ölçü aleti, akım, gerilim ve direnç ölçümüne ek olarak kapasitans,

endüktans, diyot, transistör, frekans ve iletkenlik gibi özellikleri de ölçebilen ölçü aletlerine

Multimetre denir. Multimetreler, analog ve sayısal olmak üzere iki çeşittir. Ölçülen değeri bir

ölçek üzerinde sapabilen ibre (ya da benzeri bir mekanik hareket) ile gösteren ölçü aletlerine

analog ölçü aletleri denir. Ölçülen değeri sayısal bir gösterge üzerinde sayısal olarak gösteren

ölçü aletlerine ise sayısal ölçü aletleri denir.

GERİLİM NASIL ÖLÇÜLÜR?

Gerilim Voltmetre veya Osiloskop ile ölçülür. Voltmetre olarak kullanılan Avometre veya

Sayısal MultiMetre (SMM) bir devrenin herhangi iki noktası arasındaki potansiyel farkını

ölçmek için kullanılan ölçü aletidir. Voltmetre ile gerilim ölçümü için sırasıyla aşağıdaki

kurallar uygulanmalıdır:

1. Voltmetre, gerilimi ölçülecek devre elemanı ile paralel bağlanır.

Voltmetrelerin iç dirençleri genellikle çok büyük olduğundan (megaohm’lar mertebesinde),

devreden çektikleri akım çok küçüktür.

Şekil 1. Voltmetre ile gerilim ölçmek için bağlantı şekli

Şekil 1’de, R1 ve R3 dirençleri üzerindeki gerilimleri ölçmek için voltmetrenin devreye nasıl

bağlanacağı gösterilmiştir.

2. DC gerilim ölçülürken yön önemlidir. Her şeyden önce hatalı bağlantı ile

Kirchhoff’un kanunlarına aykırı bir iş yapıldığı için yönler dikkate alınarak

bağlanmalıdır.

Sayısal ölçü aletleriyle DC gerilim ölçümünde, ölçüm uçlarının ters bağlanması durumunda

göstergedeki gerilim değerinin önünde eksi işareti okunur.

3. AC gerilim ölçümlerinde voltmetrenin bağlanma yönü önemli değildir.

4. Ölçü aleti üzerinde gerilim ölçümü için mevcut olan uygun test soketlerinin

kullanılması gerekir. Akım veya direnç için ayrılan soketlerinin kullanılmaması

gerekir. Sadece gerilim ölçümü için ayrılan soketler kullanılmalıdır.

5. AC veya DC ölçümün hangisi yapılıyorsa, fonksiyon seçme anahtarlarının bunlara

uygun konumlarda olması gereklidir. AC gerilim ölçümü yaparken DC kademede ise

ortalama değeri gösterir. AC kademede iken gerilimin efektif değerini gösterir.

6. Ölçüm aralığı seçme anahtarlarının uygun konumlarda olması gereklidir. Eğer

ölçülecek değer tam olarak bilinmiyorsa, tahmin edilen değerin bir üst kademesine

getirilerek ölçüme başlanmalıdır. Ölçülen kademede okunan değer, ancak ve ancak alt

kademenin en büyük değerinden küçükse, hassas okuma yapmak için daha sonra alt

kademeye getirilebilir. Bu ayarlamaların uygun yapılmaması durumunda ölçü aleti

zarar görebilir.

AKIM NASIL ÖLÇÜLÜR?

Akım Ampermetre ile ölçülür. Ampermetre olarak kullanılan Avometre veya SMM bir

iletkenden ya da bir devre elemanının içinden geçen akımı ölçmek için kullanılan ölçü

aletidir. Ampermetre devreye bağlanırken güç kaynağının kapalı olması gereklidir.

Ampermetre ile akım ölçümü için sırasıyla aşağıdaki kurallar uygulanmalıdır:

1. Akımı ölçülecek devre elemanının bulunduğu bağlantı açılmalıdır. Bu noktaya

Ampermetre seri bağlanmalıdır. Aksi durumda ölçü aletinin sigortası yanabilir ya da

tamamen bozulabilir. Ampermetrenin devreye paralel olarak bağlanması durumunda,

ya ampermetrenin sigortası atar ya da bununla kalmayıp ampermetre hasar görebilir.

Şekil 2’de, R1 ve R3 dirençleri üzerindeki akımları ölçmek için ampermetrenin

devreye nasıl bağlanacağı gösterilmiştir. Ampermetre devreye seri bağlandığında,

ampermetrenin iç direnci seri bağlı olduğu devrenin direncine eklenir. Bunun

sonucunda, hem ölçülecek olan akım azalır hem de Ampermetre üzerinde bir gerilim

düşümü olur. Bu etkiyi en aza indirmek amacıyla ampermetreler iç dirençleri çok

küçük (güç değeri yüksek) olacak şekilde tasarlanırlar.

Şekil 2. Ampermetre ile akım ölçmek için bağlantı şekli

2. DC akım ölçülürken yön önemlidir. Her şeyden önce hatalı bağlantı ile Kirchhoff’un

kanunlarına aykırı bir iş yapıldığı için yönler dikkate alınarak bağlanmalıdır.

DC akım ölçümlerinde, akım ampermetrenin her zaman artı uç olarak gösterilen Amper (20A

veya mA) soketlerinden birinden girip, eksi uç olarak bilinen COM soketinden çıkmalıdır.

Analog DC ampermetre de akım yönüne duyarlıdır. Sayısal ampermetrelerde ters bağlantı

durumunda göstergede akım değerinin başında eksi işareti okunur, fakat ölçü aleti hasar

görmez.

3. AC akım ölçümlerinde ampermetrenin bağlanma yönü önemli değildir.

4. Ölçü aleti üzerinde akım ölçümü için mevcut olan uygun test soketlerinin kullanılması

gerekir. Gerilim veya direnç için ayrılan soketlerinin kullanılmaması gerekir. Sadece

akım ölçümü için ayrılan soketler kullanılmalıdır.

5. Ölçüm aralığı seçme anahtarlarının uygun konumlarda olması gereklidir.

Eğer ölçülecek değer tam olarak bilinmiyorsa, tahmin edilen değerin bir üst kademesine

getirilerek ölçüme başlanmalıdır. Ölçülen kademede okunan değer, ancak ve ancak alt

kademenin en büyük değerinden küçükse, hassas okuma yapmak için 5. adım sonunda sonra

alt kademeye getirilebilir. Örneğin tahmin edilen değer 1.5 mA ise, ampermetre mA’lik

sokete bağlanmalı ve anahtar bir üst kademe olan 10 mA kademesine getirilmelidir. Hiçbir

tahmin yoksa ampermetre 20 A’lik sokete bağlanmalı ve anahtar 20 A kademesine

getirilmelidir. Bu ayarlamaların uygun yapılmaması durumunda ölçü aletinin sigortası

yanabilir ya da tamamen bozulabilir.

6. AC veya DC ölçümün hangisi yapılıyorsa, fonksiyon seçme anahtarlarının bunlara

uygun konumlarda olması gereklidir. AC akım ölçümü yaparken DC kademede ise

ortalama değeri gösterir. AC kademede iken akımın efektif değerini gösterir.

7. Güç kaynağı açılır ve akımın geçtiği yöne göre (+) ya da (–) değer okunur.

Ampermetre uçları güç kaynağı kapatılarak değiştirilmelidir.

8. Dolaylı olarak Osiloskop kullanarak da akım ölçümü yapılabilir. Değeri bilinen bir

direnç üzerindeki gerilimi ölçüp, Ohm yasasından (I=V/R) yararlanarak devreden

geçen akımı bulabilir.

DİRENÇ NASIL ÖLÇÜLÜR?

Elektriksel direnç Ohmmetre ile ölçülür. Ohmmetre olarak Avometre veya SMM kullanılır.

Direnci ölçülecek olan elemanın devre ile bağlantısının olmaması gerekir, en azından bir

ucunun boşta olması gereklidir. Ohmmetre ile direnç ölçümü için sırasıyla aşağıdaki kurallar

uygulanmalıdır:

1. Ohmmetrenin doğru çalışıp çalışmadığından anlamak için Ohmmetrenin uçlarını

birbirine birleştirilir. Bu durumda göstergede çok küçük değerde bir reel sayı

okunacaktır. Bu reel sayı, ölçü aletinin ve ölçü aleti kablolarının toplam iç direncidir.

Göstergede bunlardan farklı değerler görünmesi durumunda ölçü aletiniz bozulmuş

veya pili zayıflamış olabilir.

2. Uygun bir ohm kademesi seçilir. Eğer direnç değeri bilinmiyorsa, en yüksek

kademeden başlanarak uygun konumuna gelinceye kadar kademe azaltılır.

3. Ohmmetrenin ölçüm uçları direncin iki ucuna sıkıca temas ettirilir. Ölçüm sırasında,

ölçüm yapan kişi direncin bir ucundan tutabilir, fakat direncin iki ucundan da tutması

durumunda kendi vücut direnci de ölçülen direnç ile paralel bağlı olacağından hatalı

ölçüm yapılmış olur.

4. Dirençler üzerlerindeki değerde olmazlar. Dirençlerin gerçek değerlerinin Ohmmetre

ile ölçülmesi gerekir. Dirençlerin tolerans değerlerinin olması, teorik ve pratik

sonuçlarda farklılığa neden olan sebeplerden biridir.

Direnç Çeşitleri:

Dirençler, kullanılacak yere ve amaca göre çeşitli şekillerde üretilirler. Bunların bazıları

aşağıda verilmiştir:

Sabit dirençler,

Değişken dirençler,

Foto rezistif dirençler,

Isıya duyarlı dirençler,

Tümleşik dirençler.

1. Sabit Dirençler

Fiziksel olarak bir bozulmaya uğramadığı sürece direnç değeri değişmeyen yani aynı kalan

dirençlerdir. Boyutları ve yapılışı içinden geçen akıma dolayısıyla üzerinde harcanan güce

göre değişir. Düşük güçlerde karbon veya metal dirençler, yüksek güçlerde ise tel sargılı

dirençler kullanılır. Karbon dirençler üretici firmalar tarafından 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W, 1W’lık

güçlerde, tel dirençler ise 8 W, 10W, 16 W, 25 W, 40 W ve 60W’lık güçlerde standart olarak

üretilirler. Devre gerçekleştirmelerinde devrede kullanılan direnç elemanlarının güçlerinin

seçimine “diğer elemanların güçlerinin seçiminde de olduğu gibi” dikkat etmek gerekir.

Karbon dirençlerin direnç değerleri için yaygın olarak kullanılan standartlar E12 ve E24

standartlarıdır. Standart dirençlerin değerleri genel olarak iki şekilde belirtilir. Birinci olarak,

üretici firma tarafından direnç üzerine direncin değeri (Ω, K Ω, M Ω olarak) ve güçleri (1/8

W, 1/4 W, 1 W olarak) yazılır. İkinci olarak, karbon dirençlerde direnç değeri ve tolerans dört

renk bandı ile gösterilir.

Karbon dirençler üzerindeki renk bantları Şekil 3’de gösterilmiş, renk kodları Tablo 1’de

verilmiştir. Şekil 3’de görüldüğü gibi, dört renk bandından üçü (A, B ve C) birbirine yakın,

dördüncüsü (T) bu gruptan biraz uzaktır. A, B ve C renk bantları direncin değerini tanımlar, T

renk bandı ise direncin toleransını tanımlar. Direncin tolerans değeri, üretim hataları

nedeniyle direnç değerinin üzerinde yazılı olan değerden yüzde kaç farklı olabileceğini

gösterir. Örneğin, 100’luk bir direncin toleransı ±%5 ise, direncin değeri büyük bir olasılıkla

95 ile 105 Ω arasındır.

i. Direnç, tolerans renk bandı (T) sağ tarafa gelecek şekilde tutulur.

ii. Soldan birinci ve ikinci renk bantlarının (A ve B) tanımladıkları sayılar yan yana

sırasıyla yazılır.

iii. A ve B bantlarının tanımladığı iki rakamın yanına üçüncü renk bandı (C) ile

tanımlanan sayı kadar sıfır yazılır (ya da A ve B den elde edilen sayı 10C ile çarpılır).

Elde edilen sayı ohm türünden direnç değerini verir: R=AB×10C ohm.

iv. Karbon dirençlerin tolerans değerleri Çizelge 2’de verilmiştir. Tolerans renk bandı

altın rengi ise tolerans %5, gümüş rengi ise tolerans %10, tolerans renk bandı yoksa

tolerans %20 demektir.

Direnç Değeri = ABx10C Ω Tolerans = %T

A B C T

Şekil 3. Karbon direnç renk bantları

Tablo 1. Direnç değerleri.

Renk 1.Sayı-2.Sayı Çarpan Tolerans

Siyah 0

Kahverengi 1 1

Kırmızı 2 2

Turuncu 3

Sarı 4

Yeşil 5 0.5

Mavi 6 0.25

Mor 7 0.10

Gri 8 0.05

Beyaz 9

Bant Yok 20

Gümüş 0.01 10

Altın 0.1 5

Metal film dirençlerde ise beş renk bandı bulunur. Soldan sağa ilk üç renk bandı sayı tanımlar

(A, B ve C), dördüncü bant (D) çarpanı tanımlar (10D), beşinci bant (T) toleransı tanımlar R=

(ABC).10D

±%T. Metal film dirençlerin toleransları ± %0,05’den ± %10’a kadar değişen

değerlerde olabilir. Bu toleranslar çeşitli renklerle tanımlanır.

Bazı üreticiler direncin değerini ve toleransını direncin üzerine doğrudan ya da harf kodlu

olarak yazarlar.

Tolerans

Çarpan

1. Sayı

2. Sayı

Direncin değerini tanımlayan harfler:

R = Ohm (Ω), K = Kilo Ohm (KΩ), M = Mega Ohm (MΩ)

Toleransı tanımlayan harfler:

F = ± %1, G = ± %2, J = ± %5, K = ± %10, M = ± %20

1000 Ω’a kadar olan dirençler için “R” harfi kullanılır:

R’den önce gelen sayı “Ohm” olarak direncin değerini gösterir

R’den sonra gelen sayı direncin ondalık değerini gösterir

En sondaki harf toleransı gösterir

Örneğin, 5R6F = 5.6 ± %1 ğ; R25K = 0.25 ± %10 Ω.

1 kΩ’dan 1 MΩ’a kadar olan dirençler için “K” harfi kullanılır (Örneğin,

2K0G=2.0±%2 kΩ; 3K9J = 3.9±%5 kΩ)

1 MΩ’dan büyük değerdeki dirençlerde “M” harfi kullanılır (Örneğin,

5M0M=5.0±%20 MΩ)

2. Değişken Dirençler: Direnç değeri, 0 Ω le üretici firma tarafından belirlenmiş bir üst

sınır aralığında değişen dirençlerdir. Örneğin 10 KΩ’luk bir değişken direncin değeri

0-10 KΩ arasında değiştirilebilir. Değişken dirençler bir devrede direnç değerinin sık

sık değişmesi istendiği zaman kullanılırlar. Değişken dirençler istenen güce göre

karbonlu veya tel sargılı olurlar. Değişken dirençler 270 derecelik daire biçiminde

(örneğin trimpotlar ve potansiyometreler) ve düz bir biçimde (örneğin sürgülü

potansiyometreler) üretilirler.

3. Foto Rezistif Dirençler: Bunların isminden de anlaşılacağı gibi direnç değeri,

üzerine düşen ışığın şiddetine göre değişen özel dirençlerdir. Bu tip dirençler

endüstriyel uygulamalarda oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.

4. Isıya Duyarlı Dirençler: Direnci ısıya bağlı olarak değişen doğrusal olmayan

dirençlerdir (PTC, NTC).

5. Tümleşik Dirençler: Yarıiletken teknolojisiyle üretilen jonksiyon dirençler ve ince-

film dirençlerdir.

OSİLOSKOP NEDİR?

Osiloskop, devre elemanlarının karakteristiklerinin çıkartılmasında ve zamana bağlı olarak

değişen gerilimlerin incelenmesinde kullanılan bir ölçü aleti olup, çok hızlı değişen bir veya

birden fazla sinyalin aynı anda incelenmesinde, genlik, frekans ve faz ölçümlerinde kullanılır.

Zamana bağlı olarak değişen bir akım veya gerilim fonksiyonu, ibreli (analog) veya sayısal

(digital) bir ölçme aleti ile ölçülebilmektedir. Fakat bu aletler fonksiyonun gerçek değişimi

hakkında bilgi verememektedirler. Ancak değişim, kısa aralıklarla okunan değerlerin (zamanı

da kaydederek) bir eksen takımı üzerinde gösterilmesi ile görülebilir ise de bu oldukça zor bir

iştir. Bu nedenle, işareti zaman düzleminde gösteren bir ölçüm aleti olan osiloskoplar imal

edilmiştir.

SİNYAL JENERATÖRÜ NEDİR?

Sinyal jeneratörü, istenen genliğe, frekansa ve dalga şekline sahip sinyal üreten bir cihazdır.

Sinyal jeneratörlerinin çok farklı model ve tipleri olmasına rağmen genellikle sinüs, kare

dalga ve testere dişi olmak üzere üç temel dalga şeklinde sinyal üretirler. İstenen sinyal şekli

fonksiyon tuşlarından ilgili olana basılarak elde edilir. Üretilen sinyalin genliği amplitude

(genlik) düğmesi çevrilerek değiştirilir. Üretilen sinyalin genliği osiloskop kullanılarak

saptanır. İstenen genlik değerine sahip sinyalin üretilebilmesi için genlik düğmesi çevrilirken

osiloskop ekranından sinyalin genliğinin takip edilmesi gerekmektedir. Sinyal jeneratöründe

üretilen sinyalin genliği tepeden tepeye genlik değeri olarak yani Vpp şeklinde ifade edilir.

Sinyal jeneratöründe üretilecek sinyalin frekansını belirlemek oldukça kolaydır. Öncelikle

istenen frekans değerine yakın range (saha) tuşlarından biri basılır. Daha sonra çarpan

düğmesi konumu, seçilen saha tuşu ile çarpan konumunun çarpımları sonucu istenen frekans

değerini verecek şekilde konumlandırılır. Örneğin; 1.4KHz’lik bir sinyal üretmek için saha

tuşlarından 1KHz tuşuna basılı ve daha sonra çarpan düğmesi 1.4 konumuna getirilir.

Böylelikle 1KHz x 1.4 = 1.4KHz değerinde sinyal üretilmiş olur. Eğer sinyalin frekansını

800Hz’e düşürmek istersek, başka hiçbir değişiklik yapmaksızın çarpan düğmesinin 0.8

konumuna getirmemiz yeterlidir. Sinyal jeneratörleri genellikle iki adet çıkışa sahiptirler.

Bunlardan birincisi ve elektronik devrelerinin gerçekleştirilmesinde kullanılacak olan 50Ω

çıkışıdır. Burada 50Ω sinyal jeneratörünün iç direncini temsil etmektedir. Bu çıkıştan sinyal

jeneratörünün üretme aralığında olan tüm sinyaller alınabilir. İkinci çıkış ise TTL çıkışıdır.

TTL çıkışı, dijital (sayısal) devrelerin gerçekleştirilmesinde kullanılan istenilen frekansa

sahip, sabit 5Vpp ve kare dalga sinyal çıkışıdır.

DENEY 1: Direnç Değerlerini Okuma

Amaç: Direnç değerlerini sayısal ohmmetre kullanarak ölçmek, okunan değer ile ölçülen

değeri kıyaslamak ve farkın belirtilen tolerans sınırları içinde olup olmadığını incelemek.

Deneyde Kullanılacak Malzemeler:

1. Breadboard

2. Avometre

3. Çeşitli dirençler (100Ω, 1 KΩ, 2.2 KΩ, 10 KΩ, 100KΩ) ve bağlantı kabloları

Teorik Bilgi:

Bağıl (Yüzde) Hata=(

)

Mutlak Hata=| |

Ön Hazırlık Soruları:

S.1. Dirençler hakkında genel bilgi edininiz.

S.2. Potansiyometrenin kullanım şekli ve alanları hakkında bilgi edininiz.

Deneyin Yapılışı:

I. Direnç toleransının incelenmesi

1. Tablo 1.1’ deki dirençler için gerekli olan değerleri ölçerek tolerans değeri ile

kıyaslayınız.

Tablo 1.1

Direnç Yazılı Tolerans Ölçülen Değer Fark

100 Ω

1K

2.2K

10K

100K

II. Dirençlerin seri bağlanmalarının incelenmesi

1. 2,2K ile 10K dirençlerini board’a seri olarak bağlayınız.

2. Toplam direnci multimetre kullanarak ölçünüz. Sonucu yazınız.

3. Aynı işlemi 1K, 2,2K ve 10K dirençlerini seri bağlayıp tekrarlayınız.

Ohm-metre

Şekil 1.1

Şekil 4

R1 R2

III. Dirençlerin paralel bağlanmalarının incelenmesi

1. 2,2K ile 10K dirençleri board üzerinde paralel olarak bağlayınız.

2. Toplam direnci multimetre kullanarak ölçünüz. Sonucu yazınız.

3. Aynı işlemi 1K, 2,2K ve 10K dirençlerini paralel bağlayıp tekrarlayınız.

IV. Potansiyometrenin incelenmesi.

1. 10K potansiyometresinin en dış iki ucu arasında direnç ölçümü yapınız. Bu işlem için

multimetreyi ohm-metre olarak kullanınız.

2. Ölçtüğünüz direnci not ediniz.

3. Potansiyometre kabzasını gelişi güzel çeviriniz ve bu işi yaparken multimetrede okunan

direnç değerinin değişip değişmediğini gözleyiniz.

4. Direnç ölçümünü orta uç ile dış uçlardan biri arasında yapınız. Potansiyometre

kabzasını rastgele çeviriniz. Bu sırada multimetrede okunan direnç değerinin değişip

değişmediğini gözleyiniz.

Deney Sonuç Soruları:

S.1. Deney sonucunda elde edilen verileri teorik hesaplamalarla kıyaslayınız. Farklılıkları

yorumlayınız.

Şekil 1.2

Ohm-metre

R1

R2

DENEY 2: OrCAD Pspice programı kullanılarak benzetim (simulasyon) çalışması

Amaç: OrCAD Pspice programının kullanımının öğrenilmesi.

Deneyde kullanılacak malzemeler:

1. Bilgisayar

2. OrCAD Pspice programı

Teorik Bilgi:

1. Programın Çalıştırılması:

Başlat> Tüm Programlar> Orcad Family Release 9.2> Capture CIS

Karşınıza gelen pencere Orcad Capture’ ın başlangıç ekranıdır. Bu ekranda File

menüsünün altındaki New seçeneğinden Project’ i seçin.

Açılan pencereden “Analog or Mixed A/D seçeneğini seçiniz. Daha sonra projenize

bir isim veriniz. Projenizin kaydedileceği klasörü de Browse tuşu ile seçtikten sonra

OK tuşuna basınız. ( Projenizin isminde ve kaydettiğiniz klasörün isminde Türkçe

karakter kullanmayınız )

Bir sonraki pencerede “create a blank project” i seçin ve OK tuşuna basın. Böylelikle

boş bir tasarım penceresi açmış olacaksınız.

Karşınıza gelen ekran devrenizi kuracağınız çalışma ortamınızdır.

• Ekranın sağ tarafında Tool Panel vardır. Parçaları, kabloları, düğümleri bu panelden

ekleyebilirsiniz.

• Ekranın üst tarafında simulasyon profili oluşturacağınız buton, voltage marker, current

marker tuşlarının bulunduğu panel vardır.

• Çalışma ortamınızın boyutlarını Option->Schematic page properties->PageSize’ dan

ayarlayabilirsiniz.

• Eğer sizin ekranınınızda görünmeyen panel varsa bunu Wiev menüsünden görünür hale

getirebilirsiniz.

2.1.Orcad Menüsünün Tanıtımı:

2.1.1. File Menüsü:

New: Bu seçenek yeni bir proje veya dizayn başlatmakta kullanılır.

Open: Bu seçenek daha önceden kayıtlı bir projenin veya devrenin açılmasını sağlar.

Close: Bu seçenek açık olan şematik editör penceresinin kapatılmasını sağlar.

Save: Projenin son hali ile kaydedilmesi sağlanır.

Import/Export Design: Başka bir program kullanarak oluşturulmuş devreyi OR-CAD

programına ya da OR-CAD programında dizayn edilmiş devreyi başka bir programa

aktarmaya yarar.

Exit: Bu seçenekle Capture Programından çıkılır.

2.1.2. Edit Menü:

Undo: Bu seçenek kullanılarak bir önceki yapılan işlem geriye alınır.

Redo: Bu seçenek ile Undo kullanılarak yapılmış işlem bir ileri alınır.

Repeat: İşleminizi tekrarlar.

Cut: Seçtiğiniz kısmı keser.

Copy: Seçtiğiniz kısmı kopyalar.

Paste: Seçtiğiniz kısmı başka bir yere yapıştırır.

Delete: Seçtiğiniz kısmı siler.

Select All: Bütün çalışmanızı seçer.

Properties: Çalışmalarınızın özelliklerini buradan seçersiniz.

Part: Devre elemanlarınızda üzerinizde değişiklik yapmanızı sağlar.

Mirror: Seçtiğiniz kısmı ayna görünümüne çevirir.

Rotate: Seçtiğiniz kısmı çevirir.

Group: Devre elemanlarınızı gruplar halinde ayırabilirsiniz.

Ungroup: Gruplarınızı tekrar eski haline getirir.

Find: Burada aramak istediğiniz devre elemanını kolayca bulmanızı sağlar.

2.1.3. View Menü:

Tool Pallete: Malzeme paletidir.

Toolbar: Bu seçenek menülerin bulunduğu yerle alakalı işlem yapmaya yarar.

Status Bar: İmlecin bulunduğu yeri (x, y) ve zoom durumunu belirtir.

Grid: Elemanları yerleştirmede kolaylık sağlayan noktalarla alakalı işlemlerde kullanılır.

Grid References: Çalışmanızı oluşturmada size yardımcı olur.

2.1.4. Place Menü:

Devrenize eklemek isteyebileceğiniz parçalar, yazı, resim… vb. için ve Place Part

penceresini açmak için hazırlanmış bir menüdür.

3. Devre Kurma:

Tool palette’de ikinci ikonu tıklayarak ( Place Part ), klavyeden P tuşuna basarak veya

Place menüsünden Place Part penceresini açabilirsiniz. Bu pencereden tasarım ekranına

yerleştirmek istediğiniz devre elemanını seçebilirsiniz. Pspice’ da elektronik parçalar

kütüphaneler halinde sınıflandırılmışlardır. Bir parça eklemek için önce o parçanın içinde

bulunduğu kütüphanenin çalışma ortamına eklenmesi gerekir. Place Part penceresini

açtıktan sonra Add Library tuşuna basıp istediğiniz kütüphaneleri ekleyebilirsiniz. Temel

elemanlar (Direnç, kapasitör, bobin…) analog.olb kütüphanesinde, kaynaklar ise

source.olb kütüphanesinde bulunur.

Daha sonra istediğiniz parçayı seçip OK tuşuna basınız.

Ekranda herhangi bir yere tıklayarak parçayı bırakabilirsiniz. Parçayı sağa veya sola

çevirmek istiyorsanız bırakmadan önce veya parça seçili durumdayken R (Rotate)

tuşuna basınız.

Parçalar konulduktan sonra sağ taraftaki toolbar dan Place Wire tuşuna basılarak

birleştirilir.

Parçaların değerlerini girmek için iki yol vardır. Birincisi parçanın yanında yazan

değere çift tıklayıp gelen ekrana değeri yazmak ikincisi ise parçaya çift tıklayıp çıkan

pencerede Value kutucuğuna değeri yazmaktır.

NOT: Pspice’ da ölçek ve birim kısaltmaları şu şekildedir;

V : Volt

Ohm : Ohm

DEG : Derece

A : Amper

H : Henry

Hz : Hertz

F : Farad

T : Tera(= E12)

G : Giga(= E9)

M : Mega(= E6)

k : Kilo(= E3)

m : Mili(= E-3)

u : Mikro(= E-6)

n : Nano(= E-9)

p : Piko(= E-12)

f : Femto(= E-15)

Elemanların üzerine çift tıklama ile açılan pencere Property Editor dür. Bu pencereden

parçaların bir çok özelliğini değiştirmek mümkündür.

Devrenin tamamlanması için bir referans gerilimine ihtiyaç vardır. Bunun için

Toolbardan Place ground tuşuna basıp gelen ekrandan 0/SOURCE yi

seçiyoruz.(Ground’un ismi daima 0 olmalı)

NOT: Sık Kullanılacak Parçalar ve Sembolleri

4. Simülasyon Profili Oluşturmak:

İstenilen devre kurulduktan sonra Simülasyon ayarlarının yapılması gerekmektedi

r. Bunun için aşağıdaki şekilde gösterilen simülasyon butonuna tıklamak gereklidir.

“New Simulation” penceresinden simülasyona herhangi bir isim verebilirsiniz. Türkçe

karakter kullanmamanız tercih edilir.

Daha sonra karşınıza gelen ekrandan simulasyon tipini ve değişkenleri seçerek Tamam

tuşuna basınız.

Daha sonra devrenin herhangi bir yerindeki voltajı,akımı yada gücü ölçmek için

voltage,current,power marker kullanılır.

İstenilen problar konulduktan sonra simulasyonu başlatmak için üst taraftaki Run

PSpice tuşuna basılmalıdır.

Current markerlar devre elemanlarının pinlerinin ucuna bağlanmalı, Power markerlar

ise elemanların üzerine konulmalıdır. Bunlar kablolara konulmak istenirse uyarı

mesajı ile karşılaşılır.

Grafikte istenen bir noktanın değerini görmek için Toggle Cursor butonuna basıp

noktayı tespit edip daha sonra Mark Label ile işaretleyebilirsiniz. Mark Label

ikonunun bulunduğu toolbardaki diğer ikonlarla grafiğinizde maksimum, minimum…

vb. noktaları bulabilirsiniz.

Add Trace ikonu ile simülasyonda var olan tüm değişkenlerle matematiksel işlemler

yapılabilir ve bu işlemlerin sonuçları grafiğe aktarılabilir.

Eklediğiniz grafikleri silmek istediğinizde, grafiğin altında bulunan işlemler

listesinden eklediğiniz işlemin adını tıklayıp bilgisayarınızda Del tuşuna basmanız

yeterlidir.

Ön hazırlık Soruları:

1. Şekil 2.1’ deki devrenin teorik olarak analizini yaparak direnç üzerinden geçen akım ve

direnç üzerine düşen gerilim değerlerini hesaplayınız.

Şekil 2.1


1. Devreden geçen akımı hesaplamak için Ohm Kanununu (I=E/R) kullanınız.

2. Kaynak tarafından dağıtılan gücü ve eleman üzerindeki gerilimi hesaplayınız.

3. Şekil 2.1’de gösterilen devreyi OrCAD Pspice programında oluşturunuz.

4. Direnç üzerinden geçen akım değerini ve direnç üzerine düşen gerilim değerini gözleyiniz.


S.1. Şekil 2.2’ de gösterilen devredeki elemanların akım ve gerilimlerini teorik olarak

hesaplayınız.

S.2. Şekil 2.2’ de gösterilen devreyi OrCAD Pspice benzetim programında oluşturarak

çıkışları elde ediniz.

Şekil 2.2

24V

10kΩ

10kΩ

1A

DENEY 3: Ohm ve Kirchoff Kanunları’nın İncelenmesi

Amaç: Ohm ve Kirchoff Kanunları’nın geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi.


1. DC Güç Kaynağı

2. Avometre

3. Çeşitli değerlerde dirençler (1KΩ, 2.2KΩ, 3.3KΩ, 4.7KΩ(2 adet), 10KΩ ) ve bağlantı

kabloları

Teorik Bilgi:

Bir doğru akım devresinde, bir direnç üzerinden akan akım, elemanın uçlarına

uygulanan gerilimle doğru, elemanın direnci ile ters orantılıdır. Buna ohm kanunu denir.

Düğüm: İki veya daha çok elektronik devre elemanının birbirleri ile bağlandıkları

bağlantı noktalarına düğüm adı verilir. Düğüm, akımın kollara ayrıldığı yolların birleşme

noktaları olarak da tarif edilebilir.

Göz: Bir düğümden başlayarak, bu düğüme tekrar gelinceye dek elektriksel yollar

üzerinden sadece bir kez geçmek şartı ile oluşturulan kapalı devreye göz (çevre) ismi verilir.

Kirchoff Akım Kanunu: Bir elektriksel yüzeye veya bir düğüm noktasına giren

(düğümü besleyen) akımlar ile bu düğüm noktasından çıkan (düğüm tarafından beslenen)

akımların cebirsel toplamı sıfırdır.

Düğüm noktasını besleyen akımlar (giren akımlar) : i1, i3, i4, i7

Düğüm noktasından beslenen akımlar (çıkan akımlar) : i2, i5, i6

İ1

İ2

İ3 İ4

İ5

İ6

İ7

Bu durumda;

Kirchoff Gerilim Kanunu: Bir elektronik devrenin sahip olduğu çevrelerdeki gerilim

düşmelerinin cebirsel toplamı sıfıra eşittir.

İ1 akımının dolaştığı kapalı çevre için ;

İ2 akımının dolaştığı kapalı çevre için ;

eşitlikleri kullanılır.


Şekil 3.1.

S.1. Şekil 3.1’de verilen devrede tüm dallardaki akımları istediğiniz bir yöntemle bulunuz.

S.2. 1 kΩ’luk direncin üzerindeki gerilimi hesaplayınız.

1 kΩ İ1

5 V

+

-

3.3 kΩ 4.7 kΩ

4.7 kΩ 10 kΩ 2.2 kΩ

İ3

İ2 İ5 İ6

II I

A B

VR1 VR2 VR4

VR3 VR5 VS

+

-

İ1 İ2

+ - + -

+

-

+ -

+

-

İ4

S.3. I ve II nolu gözler için Kirchoff’un Gerilim Kanunu’nun ispatını yapınız.

S.4. A ve B düğümleri için Kirchoff’un Akım Kanunu’nun ispatını yapınız.

S.5. Şekil 3.1’de verilen devreyi Pspice benzetim programı ile çizerek Ohm Kanunu’nun,

Kirchoff’un Gerilim Kanunu’nun ve Kirchoff’un Akım Kanunu’nun geçerliliğini

gözlemleyiniz.


1. Şekil 3.1’de verilen devreyi kurunuz.

2. R1 direnci üzerindeki gerilimi ve üzerinden akan akımı ölçerek Ohm Kanunun geçerliliğini

gözleyiniz.

3. I ve II nolu gözlerdeki elemanlar üzerindeki gerilimleri ölçerek Kirchoff’un Gerilim

Kanunu geçerliliğini gözleyiniz.

4. A ve B düğüm noktalarına gelen ve giden akımları ölçerek Kirchoff’un Akım Kanunu

geçerliliğini gözleyiniz.

5. Ölçmeleri yaparken paralel kollardaki gerilimlerin ve seri kol üzerindeki akımların

birbirine eşit olduğunu kontrol ediniz.

6. Ölçme sonuçlarını Tablo 3.1’ e kaydediniz.

Tablo 3.1.

I1

(mA)

I2

(mA)

I3

(mA)

I4

(mA)

I5

(mA)

I6

(mA)

Ölçme

Hesap

VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) VR4 (V) VR5(V) VR6(V)

Ölçme

Hesap


S.1. Ön hazırlık sorularında bulduğunuz akım ve gerilim değerleriyle, deneyde ölçtüğünüz

değerleri karşılaştırınız. Eğer fark var ise sebebini belirtiniz.

S.2. VA - VB = i3. (R3 + R4) ifadesini ölçtüğünüz değerlerle hesaplayarak doğruluğunu

gösteriniz.

DENEY 4: Süperpozisyon Teoreminin İncelenmesi

Amaç: Süperpozisyon teoreminin geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi.



2. Avometre

3.Çeşitli değerlerde dirençler (1KΩ, 2.2KΩ, 3.3KΩ, 4.7KΩ, 5KΩ, 10KΩ ) ve bağlantı

kabloları

Teorik Bilgiler:

Birden fazla kaynak içeren bir devre göz önüne alındığında; bu kaynakların devre

üzerindeki toplam etkisi her bir kaynağın tek başına meydana getirdiği etkilerin toplamına

eşittir. Buna süperpozisyon teoremi denir. Tek bir kaynağın etkisi incelenirken, o kaynağın

dışındaki kaynaklar etkisiz hale getirilir. (Akım kaynakları açık devre, gerilim kaynakları ise

kısa devre). Tek tek her bir kaynağın etkisi elde edildikten sonra bu etkiler toplanarak tüm

kaynakların toplam etkisi elde edilir.

Şekil 4.1.

Yukarıdaki devrede gerilim kaynakları ve dirençlerin eşdeğer olduğu varsayılırsa;

R1 = R2 = R3 = R ve VS1 = VS2 = V olur. R2 üzerindeki gerilim, olur.

Süperpozisyon tekniğini inceleyebilmek için öncelikle ilk kaynağın devre üzerinde etkisini

görelim. İkinci kaynak bağımsız bir gerilim kaynağı olduğundan bu durumda kısa devre

olacaktır.

Şekil 4.2.

Devre analiz edilirse;

olarak elde edilir.

Şimdi ise ilk bağımsız gerilim kaynağı kısa devre edilip ikinci kaynağın etkisi incelenecek

olursa;

Şekil 4.3.

Devre analiz edilecek olursa;

olarak elde edilir.

Süperpozisyon teoremine göre toplam gerilim iki gerilimin toplamı olduğundan;

sonucuna ulaşılır.


Şekil 4.4.

S.1. 12 V değerindeki kaynağı kısa devre varsayıp dallardaki akımları ve dirençlerdeki

gerilimleri hesaplayınız.

S.2. 5 V değerindeki kaynağı kısa devre varsayıp dallardaki akımları ve dirençlerdeki

gerilimleri hesaplayınız.

S.3.Süperpozisyon yöntemi ile tüm dallardaki akımları ve dirençlerdeki gerilimleri bulunuz.

S.4. Şekil 4.4’de verilen devrenin Pspice programı ile simülasyonunu yapıp, süperpozisyon

yöntemi ile tüm dallardaki akımları ve dirençlerdeki gerilimleri elde ediniz.


1. Şekil 4.4’de verilen devreyi kurunuz.

2. VS1 aktif iken (VS2 devrede değil ve uçları kısa devre iken) akım ve gerilim değerlerini

ölçüp Tablo 4.1 ve Tablo 4.2’ye kaydediniz.

3. VS2 aktif iken (VS1 devrede değil ve uçları kısa devre iken) akım ve gerilim değerlerini

ölçüp Tablo 4.1 ve Tablo 4.2’ye kaydediniz.

4. VS1 ve VS2 aktif iken akım ve gerilimleri ölçüp Tablo 4.3’ e kaydediniz.

5. 2. ve 3.şıklarda elde edilen değerlerin toplamlarının 4.şıkta elde edilen değerleri verip

vermediğini kontrol ediniz.

İ5 A 1 kΩ

İ1

12 V

+

-

3.3 kΩ 4.7 kΩ

5 kΩ 2.2 kΩ

İ3

İ2 İ4

5 V

+

-

İ1 (mA) İ2 (mA) İ3 (mA) İ4 (mA) İ5 (mA)

VS1 aktif iken

VS2 aktif iken

Toplam

VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) VR4 (V) VR5 (V)

VS1 aktif iken

VS2 aktif iken

Toplam

İ1 (mA) İ2 (mA) İ3 (mA) İ4 (mA) İ5 (mA)

VS1+VS2

aktif

VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) VR4 (V) VR5 (V)

VS1+VS2

aktif


S.1. Ön hazırlık sorularında bulduğunuz akım ve gerilim değerleriyle, deneyde ölçtüğünüz

değerleri karşılaştırınız.

S.2. Tablo 4.3’deki değerlerin Tablo 4.1 ve Tablo 4.2’deki toplam değerleri ile karşılaştırınız.

Tablo 4.1.

Tablo 4.2.

Tablo 4.3.

DENEY 5: Thevenin ve Norton Teoreminin İncelenmesi

Amaç: Thevenin ve Norton Teoremleri’ nin gerçekliğinin deneysel olarak incelenmesi.



2. Avometre

3. Potansiyometre, Çeşitli değerlerde dirençler (1KΩ(2 adet), 390Ω) ve bağlantı kabloları

Teorik Bilgiler:

Thevenin Teoremi

Bağımlı ve bağımsız kaynaklar ile pasif devre elemanları içeren iki uçlu bir doğrusal devre,

bu iki uç arasında bir eşdeğer bağımsız gerilim kaynağı ile seri bağlı bir eşdeğer pasif daldan

oluşan bir eşdeğer devre ile tanımlanabilir. Bu eşdeğer devreye Thevenin eşdeğer devresi

denir. Eşdeğer gerilim kaynağının (Thevenin gerilim kaynağı) değeri doğrusal devrenin iki

ucu arasındaki açık devre gerilimine eşittir. Pasif daldaki devre elemanının değeri ise,

devredeki bağımsız kaynaklar sönük iken doğrusal devrenin iki ucu arasından görülen eşdeğer

pasif devre elemanıdır. Devrede pasif devre elemanları olarak sadece dirençler varsa, bu

durumda eşdeğer pasif devre elemanı devredeki bağımsız kaynaklar sönük iken devrenin iki

ucu arasından görülen eşdeğer dirençtir.

Şekil 5.1 (a)’daki doğrusal devrenin a-b uçları arasındaki Thevenin eşdeğer devresi Şekil 5.1

(b)’de gösterilmiştir. Thevenin gerilim kaynağının değeri VTh=vab(açık devre)’dir. Thevenin

gerilim kaynağının kutuplanma yönü, doğrusal devredeki açık devre vab geriliminin

kutuplanma yönündedir. Thevenin eşdeğer direnci (RTh ya da Reş), bağımsız kaynaklar sönük

iken a-b uçları arasından görülen eşdeğer dirençtir.

Şekil 5.1. a) Doğrusal devre b) Thevenin eşdeğer devresi

Bağımsız ve bağımlı

kaynaklar ile dirençler

içeren doğrusal devre

a

+

-

b

a

+

-

b

Norton Teoremi

Pasif devre elemanları ve dirençler içeren iki uçlu bir doğrusal devre, bu iki uç arasında bir

eşdeğer bağımsız akım kaynağı ile paralel bağlı bir eşdeğer pasif daldan oluşan bir eşdeğer

devre ile tanımlanabilir. Eşdeğer akım kaynağının (Norton gerilim kaynağı) değeri doğrusal

devrenin iki ucu arasına yerleştirilen kısa devreden geçen akımına eşittir. Pasif daldaki devre

elemanının değeri ise, devredeki bağımsız kaynaklar sönük iken doğrusal devrenin iki ucu

arasından görülen eşdeğer pasif devre elemanıdır. Devrede pasif devre elemanları olarak

sadece dirençler varsa, bu durumda eşdeğer pasif devre elemanı devredeki bağımsız kaynaklar

sönük iken devrenin iki ucu arasından görülen eşdeğer dirençtir.

Şekil 5.2 (a)’daki doğrusal devrenin a-b uçları arasındaki Norton eşdeğer devresi şekil 5.2

(b)’de gösterilmiştir. Norton akım kaynağının değeri, şekil 5.2 (c)’de gösterildiği gibi

doğrusal devrenin a-b uçları arasına yerleştirilen kısa devreden geçen akıma eşittir (IN= Ikısa

devre). Norton akım kaynağının yönü, Norton eşdeğer devresinde a-b uçları arasına

yerleştirilecek bir kısa devreden geçecek akımın, doğrusal devrenin a-b uçları arasına

bağlanan kısa devreden geçen akım ile aynı yönde olmasını sağlayacak şekilde belirlenir.

Norton eşdeğer direnci (RN ya da Reş) bağımsız kaynaklar sönük iken a-b uçları arasından

görülen eşdeğer dirençtir.

Şekil 5.2. (a) Doğrusal bir devre; (b) Norton eşdeğer devresi;(c) a-b uçları kısa devre yapılmış

doğrusal devre.

(c)







a

b

a

b

a

b

(a) (b)

Kaynak dönüştürme yöntemi uygulanarak Thevenin ve Norton eşdeğer devreleri arasında

dönüşüm yapıldığında,

bağıntıları geçerlidir. Burada RTh= RN=Reş’dir.


S.1. Şekil 5.3.’deki devrenin a) Thevenin eşdeğer devresini, b) Norton eşdeğer devresini elde

ediniz.

Şekil 5.3.

S.2. Şekil 5.3’ teki devreyi ve eşdeğer devreleri Pspice programı ile analiz ederek sonuçları

karşılaştırınız.

Deneyin yapılışı:

1. Şekil 5.3’te verilen devreyi kurunuz.

2. a-b arasındaki Thevenin geriliminin (VTh) değerini bulunuz ve kaydediniz.

3. a-b arasındaki Norton akımının (IN) değerini bulunuz ve kaydediniz (akımın referans

yönünü a’dan b’ye doğru olacak şekilde seçiniz).

4. Gerilim kaynaklarını devreden çıkartarak bunların yerine kısa devre yerleştiriniz.

(1) a-b uçları arasına 10 V’luk bir gerilim kaynağı uygulayınız. Kaynak üzerindeki akım

değerini ölçünüz ve kaydediniz. Ölçülen gerilim ve akım değerinden yararlanarak, a-b

arasındaki eşdeğer direncin değerini bulunuz ve kaydediniz.

(2) a-b uçları arasındaki eşdeğer direnci ohmmetre kullanarak ölçünüz ve kaydediniz.

390Ω

1kΩ 1kΩ

10V 5V

a

b

5. Şekil 5.3.’deki devreyi yeniden kurunuz ve devrenin a-b uçları arasına 1 kΩ’luk bir

yükdirenci bağlayınız ve bu yük direnci üzerindeki akım ve gerilim değerlerini ölçünüz ve

kaydediniz.

6. 2 ve 4(2)’de bulduğunuz ölçüm sonuçlarını kullanarak, Şekil 5.3.’deki devrenin Thevenin

eşdeğer devresini kurunuz. Bu eşdeğer devrenin a-b uçlarına 1 kΩ’luk bir yük direnci

bağlayınız ve bu direnç üzerindeki akım ve gerilim değerlerini ölçünüz ve kaydediniz.


S.1. 5 ve 6’da ölçtüğünüz akım ve gerilim değerlerini karşılaştırınız ve sonucu yorumlayınız.

S.2. Elde edilen ölçümlere göre Şekil 5.3.’de verilen devrenin Thevenin ve Norton eşdeğer

devrelerini değerlerini belirterek çiziniz; 1’deki ön çalışmada elde ettiğiniz değerlerle

karşılaştırınız.

S.3. 2 ve 5’ de ölçtüğünüz vab gerilimlerini karşılaştırınız.

S.4. 2’de elde ettiğiniz değerleri kullanarak, vg’ye karşı vab grafiğini çiziniz ve doğrusallığını

yorumlayınız.

DENEY 6: İki Kapılı Devre Uygulamaları

Amaç: İki kapılı devrelerin parametrelerinin deneysel olarak elde edilmesi



2. Avometre

3. Çeşitli değerlerde dirençler (1 adet 330Ω, 5 adet 1KΩ) ve bağlantı kabloları

Teorik Bilgiler:

İki Kapılı Devre Parametrelerinin Elde Edilmesi

Şekil 6.1’de gösterilen iki kapılı doğrusal devreyi z, y ve h parametreleri ile tanımlayan

eşitlikler aşağıda verilmiştir.

Şekil 6.1. İki kapılı devre

a) İki kapılı devrelerin z-parametreleri ile tanımlanması:

z-parametrelerinin elde edilmesi:

: Çıkış açık devre yapılır, uygulanır, ölçülür.

: Giriş açık devre yapılır, uygulanır, ölçülür.

: Çıkış açık devre yapılır, uygulanır, ölçülür.


b) İki kapılı devrelerin y-parametreleri ile tanımlanması:

Doğrusal

pasif

devre

Çıkış uçları

(çıkış kapısı)

Giriş uçları

(giriş kapısı)

a

b

c

d

+

-

b

+

-

b

b

b

y-parametrelerinin elde edilmesi:

: Çıkış kısa devre yapılır, uygulanır, ölçülür.

: Giriş kısa devre yapılır, uygulanır, ölçülür.


: Giriş kısa devre yapılır, uygulanır, ölçülür.

c) İki kapılı devrelerin h-parametreleri ile tanımlanması:

h-parametrelerinin elde edilmesi:





Sonlandırılmış İki Kapılı Devrelerin Çözümlenmesi

Şekil 6.2. Sonlandırılmış iki kapılı devre

Şekil 6.2’de gösterilen giriş ve çıkış kapıları sonlandırılmış iki kapılı devrelerin y-

parametreleri türünden giriş empedansı (Zi), gerilim kazancı (V2/Vg), akım kazancı (I2/I1) ile

çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer geriliminin ve Thevenin eşdeğer empedansının iki

kapılı devre parametreleri devre elemanları türünden ifadeleri aşağıda verilmiştir:

Giriş empedansı:

+

-

b

+

-

b

b

b

b

b

Doğrusal

pasif

devre

b

Gerilim kazancı:

Akım kazancı:

;

Çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer devresi:

1. Çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer gerilimi ( ): Thevenin eşdeğer geriliminin

değeri, çıkış uçları açık devre iken çıkıştan ölçülen gerilimidir.

|

2. Çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer direnci ( ): Thevenin eşdeğer direncini

ölçmek için, devreden çıkartılır, yapılır, çıkışa bir gerilim kaynağı ( )

uygulanır ve çıkış akımı ölçülür. Çıkıştan görülen eşdeğer direnç aşağıdaki orandan

elde edilir.

|


Şekil 6.3. Ön çalışma ve deneyde kullanılacak iki kapılı devre

S.1. Şekil 6.3’ deki devrenin y-parametrelerini hesaplayınız.

S.2. Şekil 6.3’ deki iki kapılı devreyi Şekil 6.2’de gösterildiği gibi sonlandırınız. Elde ettiğiniz

sonlandırılmış devrenin

a) Giriş empedansını ( ),

b) Gerilim kazancını (

),

a

b

c

d

+

-

b

+

-

b

b

b

b

b

b

b

c) Akım kazancını (

),

d) Çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer devresini elde ediniz.

Deneyin yapılışı:

1. Şekil 6.3’de verilen devreyi deney tahtası üzerine kurunuz.

2. Devrenin çıkışını kısa devre yapınız. =10V ’luk gerilim kaynağını uygulayarak,

akımının değerini ölçünüz ve kaydediniz. Elde ettiğiniz ölçümü kullanarak parametresini

hesaplayınız ve kaydediniz.

3. Devrenin girişini kısa devre yapınız. =10V ’luk gerilim kaynağını uygulayarak,



4. Devrenin çıkışını kısa devre yapınız. =10V ’luk gerilim kaynağını uygulayarak,



5. Devrenin girişini kısa devre yapınız. =10V ’luk gerilim kaynağını uygulayarak,



6.Çıkış açık devre iken, girişe =10 V’luk gerilim uygulayıp, giriş akımı olan ’i ölçünüz

ve kaydediniz. giriş empedansını ( = / ) hesaplayınız ve kaydediniz.

7.Çıkış açık devre iken, ohm metre kullanarak giriş direncini ölçünüz ve kaydediniz.

8. Şekil 6.2’de verilen devreyi deney tahtası üzerine kurunuz. =10V’a ayarlayınız.

9. Devrenin / gerilim kazancını ölçünüz ve kaydediniz.

10. Devrenin / akım kazancını ölçünüz ve kaydediniz.

11. Devrenin çıkış kapısından görülen Thevenin eşdeğer gerilimini bulmak için yük

direncini devreden çıkartınız, c-d arasındaki açık devre gerilimini ölçünüz ve kaydediniz.

Thevenin eşdeğer direncini bulmak için, devrede değilken ve yerine kısa devre

bağlanmış iken, c-d arasındaki direnci ohmmetre ile ölçünüz ve kaydediniz.


S.1. Ön çalışmada bulduğunuz y-parametreleri ile deneyde bulduğunuz sonuçları

karşılaştırınız. Sonuçlar farklı ise nedenlerini açıklayınız.

S.2. Ön çalışmada hesapladığınız ve deneyde bulduğunuz giriş empedanslarını, gerilim

kazançlarını, akım kazançlarını ve Thevenin eşdeğer devrelerini karşılaştırınız.

DENEY 7: Maksimum Güç Transferi

Amaç: Maksimum güç transferi teoreminin geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi



2. Avometre

3. Potansiyometre (10KΩ), çeşitli değerlerde dirençler ve bağlantı kabloları

Teorik Bilgiler:

İç dirence sahip herhangi bir kaynaktan bir yüke maksimum güç transferi

yapılabilmesi için yük empedansı, kaynak iç empedansının kompleks eşleniği olmalıdır. Buna

maksimum güç transferi teoremi denir.

Şekil 7.1.

Devre ara bağlaşımı yani devrede yer alan ara bağlantılar arasında sinyal gücünün istenilen

şekilde kontrol edilebilmesi elektronikte yer alan önemli hususlardan birisidir.

Şekil 7.1’deki devrede RL üzerindeki gerilim;

olarak elde edilir. Sabit bir kaynak ve değişken bir yük göz önüne alınırsa, yük direnci, RS

direncine göre ne kadar büyük olursa yük direnci üzerindeki gerilim o derece yüksek

olacaktır. İdealde yük direncinin sonsuz değerde olması yani bir açık devrenin yer alması

istenir. Bu durumda;

olacaktır.

Yük üzerinde oluşan akım ise;

şeklindedir. Yeniden sabit bir kaynak ve değişken bir yük direnci göz önüne alınırsa, yük

direnci RS direncine göre ne derece küçük değerlikli olursa burada akacak akım o derece

büyük olacaktır. Dolaysıyla maksimum akım akması için yükün bir kısa devre olması istenir.

Bu durumda;

olacaktır. Yük üzerinde oluşacak güç olarak ifade edileceğinden elde edilecek güç;

şeklinde ifade edilebilir. Verilen kaynak için RS ve VS değerleri sabit olacağından elde

edilebilecek güç sadece yük direncinin değişimine bağlı olarak değişecektir. Gerek

maksimum gerilim (RL = ∞ olmalı) gerekse de maksimum akım (RL=0 olmalı) üretebilmesi

için gerekli şartlar altında edilebilecek güç sıfır olmaktadır. Dolaysıyla yük direncinin bu iki

değeri altında gücü maksimum değerine getirebileceği söylenebilir. Bu yük direnci değerinin

bulunabilmesi için gücün yük direncine göre türevi alınıp sıfıra eşitlenirse;

ifadesi elde edilir. Dolaysıyla bu eşitlikten de açıkça görüleceği üzere yük direnci, kaynağın

direnci Rs direncine eşit olduğunda türev ifadesi sıfır olmaktadır. Dolaysıyla maksimum güç

şartı altında gerçekleşmektedir.

Bu durumda maksimum güç;

olarak elde edilir.

Ön Hazırlık Soruları :

S.1. Şekil 7.1’deki devrede RL üzerindeki gerilimin maksimum olması için RL direncinin

değeri ne olmalıdır?

S.2. Şekil 7.1’deki devrede RL üzerindeki akımın maksimum olması için RL direncinin değeri

ne olmalıdır?

S.3. Şekil 7.1’deki devrede RL üzerindeki gücün maksimum olması için RL direncinin değeri

ne olmalıdır?

S.4. Deneyin bütün basamaklarını Pspice benzetim programı ile gerçekleştirip sonuçları tablo

7.1’e kaydediniz.


1. Kaynak çıkışına iki değişik direnç bağlayıp bunların üzerinden akan akımları okuyarak

kaynak iç direncini belirleyin.

2. Şekil 7.1’deki devreyi kurunuz. ( VS =5 V )

3. RL direncini Tablo 7.1’deki değerlere ayarlayıp her bir RL değeri için okuyacağınız akım ve

gerilim değerlerini ölçüp Tablo 7.1’e kaydediniz.

4. Her bir RL değeri için bu dirençte harcanan gücü hesaplayarak, direnç değerine bağlı olarak

yüke aktarılan gücün değişimini gösteren grafiği çiziniz.

Yük direnci

RL (ohm)

Yük akımı

(mA)

Yük gerilimi

(V)

Güç

(mW)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Deney Sonuç Soruları

S.1. Deney sırasında RL üzerinde en yüksek gücü hangi RL yük direnci üzerinde ölçtünüz?

S.2. RL üzerinde en yüksek gücü ölçtüğünüz RL direnç değerini, RS kaynak direnci ile

kıyaslayınız.

S.3. RL direnç değerine bağlı olarak yüke aktarılan gücün değişimini gösteren grafiği

yorumlayınız.

Tablo 7.1

DENEY 8: RC Devresinin Geçici Cevabı

Amaç: Darbe dalga şeklini kullanarak zaman sabiti kavramını anlamak ve seri RC devresinin

geçici cevabını incelemek.


1. Sinyal Jeneratörü

2. Osiloskop

3. Çeşitli değerlerde dirençler (2 KΩ ve 100 KΩ) ve bağlantı kabloları

4. Çeşitli değerlerde kapasitörler (1 μF, 0.01 μF)

Teorik Bilgi:

Bu deneyde, RC devresinin darbe geçici cevabını analiz etmek için, devrenin girişine darbe

şeklinde bir sinyal uygulanarak, devrenin zaman sabitine ilişkin darbe genişliğinin RC

devrenin nasıl etkilediği belirlenir.

Zaman Sabiti (τ): RC ve RL devrelerinde, gerilimlerdeki ve akımlardaki belirli değişimler

için gereken zamanın bir ölçüsüdür. Genel olarak anahtarlama olduktan sonra geçen süre,

zaman sabitlerinin 5 katı (5τ) ise, akımlar ve gerilimler onların final değerlerine ulaşmıştır. Bu

duruma sürekli durum cevabı denir.

Bir RC devresinin zaman sabiti, eşdeğer kapasitörün uçlarından görülen Thévenin direncinin

ve eşdeğer kapasitansın çarpımıdır.

τ=RC

Bir darbe bir seviyeden diğerine değişen ve tekrar eden akım veya gerilimdir. Dalga şeklinin

yüksek zaman kısmı, düşük zaman kısmına eşitse kare dalga denir. Darbe treninin her bir

turunun (devrinin) uzunluğu (T) periyodu olarak isimlendirilir.

İdeal bir kare dalganın Darbe Genişliği ( ) zaman periyodunun yarısına eşittir. Darbe

genişliği ve frekans arasındaki ilişki

R

C

+

-

+

-

+ -

Şekil 8.1. Seri RC devresi

Kirchoff’un kanunlarından, Şekil 8.1’deki kapasitör üzerindeki dolma gerilimi Vc(t) bağıntı

aşağıdaki denklem ile verilir:

( ⁄ )

Burada V gerilimi t≥0 için devreye uygulanan kaynak gerilimidir. RC = τ zaman sabitidir.

Cevap eğrisi artar ve Şekil 8.2’deki gibi gösterilir.

τ 2τ 3τ 4τ t

Şekil 8.2. τ ile normalize edilmiş zaman ekseni üzerinde, birim basamak girişli

seri RC devresinde kapasitörün dolması.

Kapasitörün boşalma gerilimi Vc(t) aşağıdaki bağıntı ile verilir:

( ⁄ )

Burada gerilimi t=0’da kapasitörde depolanan başlangıç gerilimidir. RC = τ zaman

sabitidir. Cevap eğrisi Şekil 8.3’deki gibi üstel olarak azalır.

V

0.63 V

τ 2τ 3τ 4τ 5τ t

Şekil 8.3. Seri RC devresinde kapasitörün boşalma eğrisi.


S.1. τ=RC bağıntısını kullanarak zaman sabitini hesaplayınız.

S.2. Deneyin tüm adımlarını Pspice programında simüle ediniz.


1) Aşağıdaki elemanları kullanarak Şekil 8.1’de gösterilen devreyi kurunuz.

R = 2 KΩ

C = 1 μF

2) Sinyal jeneratöründen devreye giriş gerilimi olarak 4Vp-p kare dalga uygulayınız.

Genliğini sinyal jeneratöründen ayarlayınız.

3) Osiloskobun ayarlarını

Kanal 1: 1V/aralık

Kanal 2: 2V/aralık

Time base: 2ms/aralık

olarak ayarlayınız. 1. kanalı kaynağa 2. kanalı kapasitör gerilimine bağlayınız. Sinyal

jeneratöründeki herhangi bir değişiklik osiloskoba aynen yansır. Bunu gözlemleyeniz ve 5RC

anında kapasitenin gerilimdeki değişimi açıkça görebileceğiniz bir frekansı, belirleyerek

gözlemlediğiniz sinyalleri çiziniz.

4) Aşağıdaki üç durum için devrenin cevabını gözlemleyiniz ve sonuçları kaydediniz.

0.37

0.14

0.05

t ⁄

τ 0.17

2τ 0.14

3τ 0.05

4τ 0.02

5τ 0.01

a. >> 5τ : Kare dalganın her bir turu boyunca kapasitörün tam olarak dolabilmesi ve

boşalabilmesi için sinyal jeneratörünün çıkış frekansını ayarlayınız. = 15τ alınız ve sinyal

jeneratörünün çıkış frekansını ayarlayınız. Sizin bulduğunuz değerin yaklaşık olarak 17 Hz

olması gerekir. Osiloskoptan gözlemlenen dalga şeklini çiziniz. Osiloskop üzerinden dalga

şeklinin zaman sabitini belirleyiniz. Zaman sabitini kolaylıkla bulabiliyorsanız, olası

sebeplerini açıklayınız.

b. = 5τ : =5τ olacak şekilde sinyal jeneratörünün çıkışını ayarlayınız. Sizin bulduğunuz

değerin 50 Hz olması gerekir. Darbe genişliği tam olarak 5τ olduğu için, kapasitörün her bir

darbe turunda tam olarak dolabilmesi ve boşalabilmesi gerekir. Osiloskoptan gözlemlenen

dalga şeklini çiziniz. Osiloskop ekranından τ’yu belirleyiniz.

c. << 5τ : Bu durumda, kapasitör boşalmak için anahtarlanmadan önce, dolmak için

yeterince zaman sahip olamaz. Benzer şekilde boşalmak içinde yeterince zaman sahip olamaz.

Bu durumda = 0.5τ alalım ve frekansı uygun bir şekilde ayarlayınız. Osiloskoptan

gözlemlenen dalga şeklini çiziniz.

5. R = 100 KΩ ve C = 0.01 μF kullanarak işlemleri tekrar ediniz ve ölçümleri kaydediniz.


S.1. Ön hazırlık sorularında hesapladığınız zaman sabiti değerini deney adımı (4b)’den

ölçülen değer ile karşılaştırınız. R ve C değerlerinin diğer kümesi için bunu tekrar ediniz.

S.2. Değişen eleman değerlerinin etkisini tartışınız.

DENEY 9: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri

Amaç: Frekans sentezleme ve işaret filtreleme gibi birçok alanda oldukça yaygın olarak

kullanılan seri ve paralel rezonans devrelerinin tanıtımı, çalışma mantıklarının açıklanması ve

rezonans devrelerinin pratik olarak gerçeklenmesi.


1. Sinyal jeneratörü

2. Osiloskop

3. Çeşitli değerlerde dirençler (1 KΩ pot, 330) ve bağlantı kabloları

4. Çeşitli değerlerde kapasitörler (2.2nF, 8nF, 22 nF, 220 nF)

5. Çeşitli değerlerde endüktanslar (4.7mH)

Teorik Bilgi:

Rezonans, bilim ve teknolojinin bütün dallarında karşımıza çıkan bir olaydır. Örneğin

mekaniksel bir sisteme uygun bir frekansta mekanik uyarımlar uygulandığında, mekaniksel

sistem üzerinde yüksek genlikli titreşimler üretilebilir. Sistemin bu davranışına rezonans

durumu denir. Sistemi rezonans durumuna sokan mekanik uyarımların frekansına da rezonans

frekansı (veya doğal frekans) denir. Rezonans olayına en önemli örnek olarak 1940 yılında

A.B.D’nin Washington eyaletinde inşa edilen Tacoma köprüsünde yaşan an olay verilebilir.

Tacoma köprüsü yerden 2800 feet yüksekliğe inşa edilmişti. Köprüye çarpan hava akımının

köprüde oluşturduğu düşük genlikli titreşimler, köprü üzerinde çok yüksek genlikli

titreşimlerin üretilmesine neden olmuş ve köprü yıkılmıştır. Rezonans durumu elektrik

devrelerinde de ortaya çıkan bir olaydır. Eğer R, L ve C elemanlarından oluşmuş bir elektrik

devresinin girişine uygun bir frekansta küçük genlikli bir işaret uygulandığında devre

üzerinde yüksek genlikli bir işaret oluşuyorsa devre rezonans durumuna girmiştir. Rezonans

durumu devrede sadece tek bir frekans için geçerlidir. Rezonans devreleri, idealde sadece L

ve C elemanlarından oluşmaktadır ve genel olarak seri ve paralel rezonans devreleri adı

altında iki ana gruba ayrılmaktadır.

Seri Rezonans Devresi:

R, L ve C elemanlarından oluşan bir seri rezonans devresi Şekil 9.1’de verilmiştir.

Şekil 9.1. Seri rezonans devresi

Şekil 9.1’deki devrede RT direnci devreye bağlanan kaynağın iç direncini, devredeki bobinin

iç direncini ve L ve C elemanının bulunduğu devrenin eşdeğer dirençlerinin toplamını ifade

etmektedir. Şekil 9.1’deki devrede rezonans durumda, L veya C elemanlarının üzerlerinde Vg

giriş işaretinden çok daha büyük genlikli işaretler oluşmaktadır.

Şekil 9.1’deki devrede XC üzerinde oluşan gerilim (VC),

Şekil 9.1’deki devrede kapasite (veya bobin) üzerinde oluşan gerilimin maksimum değerde

olması için devreden akan I akımının maksimum değerde olması gereklidir. Bu durum ancak

devrenin giriş empedansının (ZT) minumum olması ile sağlanır. Bundan dolayı seri rezonans

devreleri, rezonans durumunda minumum giriş empedansı gösterirler. (1)’deki ifadeden de

görüleceği üzere Şekil 9.1’deki devrenin giriş empedansının minumum olması için XL = XC

olmalıdır. Bu durumda Şekil 1’deki devrenin rezonans frekansı (fo),

Şekil 9.1’ deki devrede kapasite veya bobin üzerinde harcanan reaktif gücün, direnç üzerinde

harcanan aktif güce oranına kalite faktörü (Q) denilmektedir.

Şekil 9.1’deki seri rezonans devresinin giriş empedansının (ZT) ve devreden geçen I akımının

frekans ile değişimi incelendiğinde Şekil 9.2’deki grafikler elde edilmektedir.

Şekil 9.2. Seri Rezonans Devresinin Empedans ve Akım Karakteristiği

Şekil 9.1’deki devre rezonans anında XL = XC olduğundan minumum giriş empedansı

göstermektedir. Bundan dolayı fo frekansındaki giriş gerilimi (Vg) zayıflamaya uğramadan

RT direnci üzerinde görülecektir. Bu frekans dışındaki bütün frekanslardaki işaretler devrede

zayıflamaya uğrayacaklardır. Bu özelliklerinden dolayı rezonans devreleri (seri-paralel) seçici

(filtre) devreleri olarak da kullanılmaktadır. Rezonans devrelerinde kesim frekansı, devreden

geçen akımın rezonans anındaki maksimum değerinin 0.707 katına zayıfladığı (-3 dB) frekans

değeri olarak tanımlanmaktadır. İki kesim frekansı arasında kalan bölge, filtre devresinin

geçirdiği frekans bölgesi(band genişliği) olarak tanımlanır.

Paralel Rezonans Devresi:

R,L ve C elemanlarından oluşan bir paralel rezonans devresi Şekil 9.3’de verilmiştir.

Şekil 9.3. Paralel rezonans devresi

Şekil 9.3’deki devrede RT direnci devreye bağlanan kaynağın iç direncini ve L ve C

elemanlarının bulunduğu devrenin eşdeğer direncinin paralel eşdeğerini ifade etmektedir.

Eğer QL>= 10 olacak şekilde bir frekans aralığında çalışıldığında işlem kolaylığı için bobinin

iç direnci ihmal edilmektedir.

Şekil 9.3’deki devrede rezonans durumda, L veya C elemanlarının üzerlerinde büyük genlikli

işaretler oluşmaktadır. Bu devrede XC (veya XL) üzerinde oluşan gerilim,

Şekil 9.3’deki devrede kapasite (veya bobin) üzerinde oluşan gerilimin maksimum değerde

olması için kapasite üzerinden akan IXc akımının maksimum değerde olması veya ZT

empedansının maksimum değerde olması gereklidir. Bundan dolayı paralel rezonans

devreleri, rezonans durumunda maksimum giriş empedansı gösterirler. (5)’deki ifadeden de

görüleceği üzere Şekil 3’deki devrenin giriş empedansının maksimum olması için XL = XC

olmalıdır. Şekil 9.3’deki devrenin rezonans frekansı (fo) ve kalite faktörü (Q),

Şekil 9.3’deki paralel rezonans devresinin giriş empedansının (ZT) ve devreden geçen I

akımının frekans ile değişimi incelendiğinde Şekil 9.4’deki grafikler elde edilmektedir.

Şekil 9.4. Paralel Rezonans Devresinin Empedans ve Akım Karakteristiği


Şekil 9.5.a Şekil 9.5.b

S.1. Şekil 9.5.a ve 9.5.b’de verilen devrelerin rezonans frekanslarını hesaplayınız.

S.2. Şekil 9.5.a ve 9.5.b’deki devrelerin rezonans frekanslarında gösterdikleri empedansları

hesaplayınız.

S.3. Şekil 9.5.a ve 9.5.b’deki rezonans devrelerin kalite faktörlerini hesaplayınız.

S.4. Şekil 9.1’deki devrede L = 4.7 mH, R = 1 KΩ ve fo = 1 KHz değerleri için devrenin

rezonans durumuna girmesini sağlayan C değerini ve bu frekanstaki Q değerini hesaplayınız.

S.5. Seri ve paralel rezonans devrelerini Pspice benzetim programı ile gerçekleştiriniz.


1. Verilen devre elemanları ile Şekil 9.5.a’daki devreyi kurunuz.

2. İşaret kaynağının gerilimini 5V şeklinde ayarlayarak, Tablo 9.1’de verilen frekans

değerleri için devreden geçen akımı (direnç üzerindeki gerilim) ve devreden geçen akım ile

devreye uygulanan giriş gerilimi arasındaki faz farkını ölçünüz. Ölçüm değerlerini Tablo

9.1’e kaydediniz.

3. Verilen devre elemanları ile Şekil 9.5.b’deki devreyi kurunuz.

4. 2. basamakta yapılan işlemleri tekrarlayınız, ölçümleri Tablo 9.2’ye kaydediniz.

5. Şekil 9.5.a’daki devreyi L=4.7 mH, C=220 nF ve R=1KΩ pot direnç ile tekrar kurunuz.

Giriş gerilimi olarak 10V ve 5 KHz frekansında bir kare dalga işareti kullanınız.

6. 1KΩ pot direnç üzerinde düzgün bir sinusoidal işaret gözlemleyene kadar pot direncini

ayarlayınız. Gözlemlenen işaretin genliğini ve frekansını ölçüp Tablo 9. 3’e kaydediniz.

7. Devrede C = 22 nF ve C = 8 nF için gözlemlenen işaretlerin genliklerini ve frekansları

Tablo 9.3’e kaydediniz.

Tablo 9.1.

Tablo 9.2.

Tablo 9.3.


S.1. 2. basamaktaki ölçüm değerlerini kullanarak I = f(f), Z = f(f) grafiklerini milimetrik

kâğıtta oluşturunuz.

S.2. Oluşturulan grafiği kullanarak devrenin bant genişliğini ve kalite faktörünü belirleyiniz.

Bu değerleri ayrıca hesap ile bularak sonuçları karşılaştırınız.

S.3. 6. basamakta gözlemlenen işaretin saflığı neden R direncinin değişimi ile

sağlanmaktadır? Kapasitelerin değişimi, gözlemlenen işaretler üzerinde ne tür değişikliklere

sebep olmaktadır. Bu değişikliklerin nedenlerini açıklayınız.

DENEY 10: Temel Opamp Uygulamaları

Amaç: Temel işlemsel yükselteç devrelerini tanıtmak


1.Sinyal Jeneratörü

2. Osiloskop

3. Opamp (LM741)

4. Avometre

5. Çeşitli değerlerde dirençler (1KΩ, 4 adet 10 KΩ) ve bağlantı kabloları

Teorik Bilgiler:

Temel opamp, iki girişli yüksek voltaj kazanç kuvvetlendiricisidir. Girişlerden biri

terslendirmeyen (noninverting) giriş olarak adlandırılır ve (+) işareti ile gösterilir. Diğer giriş

ise terslendiren (inverting) giriş olarak adlandırılır ve (-) işareti ile gösterilir. Opamp, iki giriş

arasında görülen her voltaj farkını kuvvetlendirir ve opampın açık çevrim kazancıyla

çarpılarak çıkışa aktarılır.

[ ]

Burada,

: çıkış voltajı,

: opampın açık çevrim kazancı,

: terslendirmeyen girişteki voltaj,

: terslendiren girişteki voltaj

Eğer her iki giriş aynı potansiyele sahipse çıkış voltajı sıfırdır.

İdeal bir opamp aşağıdaki özelliklere sahiptir:

1.Sonsuz voltaj kazancı terslendirmeyen ve terslendiren girişler arasındaki çok küçük

bir potansiyel farkı, maksimum çıkış voltajına sahip olur.

2.Giriş direnci sonsuzdur .Girişler arasındaki potansiyel farkı, giriş terminallerinden

akım akmasına izin vermez.

3.Çıkış direnci sıfırdır .

4.Sonsuz bant genişliği vardır (BG=∞).Opamp tüm frekansları eşit olarak kuvvetlendirir.

5.Sıfır ofset. Girişler arasındaki potansiyel farkı 0V olduğunda, çıkış 0V olur.

Bu beş ideal özellik hiçbir opampta bulunmaz. Birçok opamp ayrı bir güç kaynağına ihtiyaç

duyar. Bu güç kaynağının üç adet bağlantı ucu vardır. Biri + , diğeri – ve sonuncusu ise

toprağa bağlanan ortak uçtur (common). Çoğu modern opamp devreleri simetrik olmak

şartıyla 3V ile 15V arasında bir güç kaynağına ihtiyaç duyar. Bu deneylerde ise +12V ve -

12V kullanılacaktır. Şekil 10.1 ve Şekil 10.2’ de temel opamp devresi ile güç kaynağı

bağlantıları görülmektedir.

Şekil 10.1. Opampın giriş, çıkış ve güç kaynağı bağlantıları

Şekil 10.2. Opampın basit eşdeğer devresi

Pratikte güç kaynağı uçları ile toprak arasında by-passkapasitörleri kullanmak mümkündür.

Genellikle, opamp ile güç kaynağı arasında oluşan gürültünün by-pass edilmesi için 0.01

μFile 0.1μF arasında seramik kapasitörler kullanılır.

Çıkış ofset voltajı: İdeal durumda, opampın girişine 0V uygulandığında çıkış 0V olmalıdır.

Fakat gerçekte, giriş 0V olsa bile çıkışta küçük bir DC seviye vardır. Bu istenmeyen çıkış

temelde iki sebebe dayanır:

1.Giriş kutuplanma akımı

2.Giriş ofset voltajı

Giriş kutuplanma akımı: Çıkış geriliminin 0V olması halinde her iki giriş terminalinden

akan akımın ortalamasıdır.

+

-

Giriş dengeleme (ofset) akımı: Çıkış geriliminin 0V olması halinde her iki giriş

terminalinden giren akımın farkıdır.

Giriş dengeleme (ofset) voltajı: Çıkış gerilimini 0V yapabilmek için giriş terminalleri

arasına uygulanması gereken DC gerilimdir.

Giriş empedansı: Giriş terminallerinden birinin topraklanması halinde giriş terminalleri

arasında görülen dirençtir.

Çıkış empedansı: Çıkış terminali ile toprak arasındaki dirençtir.

Kısa devre çıkış akımı: Çıkışın toprak veya besleme gerilimlerinden biriyle kısa devre

edilmesi halinde çıkıştan akan akımdır.

Terslendiren (Inverting) Kuvvetlendiriciler

Şekil 10.3’ te görülen terslendiren kuvvetlendirici devresi bir geri beslemeli devredir. Geri

besleme sadece direnci ile yapılmıştır. Opamp girişleri arasındaki fark çok küçük olup, bir

işaret kaynağı için opampın (-) girişi 0V potansiyelinde görülür. Bu yüzden (-) giriş ucu

görünürde toprak (virtualground) olarak adlandırılır. Şekil 10.3’ teki akımı toprağa

akıyormuş gibi görünür. Fakat toprağa doğrudan yol olmadığından ve opampın giriş direnci

çok yüksek olduğundan dolayı bu akım üzerinden akacaktır. Bu devreye ait temel bağıntılar

aşağıda verilmiştir.

⁄

⁄ ⁄

Bu ifadedeki (-) işareti giriş çıkış arasındaki 180° lik faz farkını ifade etmektedir. Bütün pratik

amaçlar için giriş empedansı yaklaşık kabul edilir.

Şekil 10.3. Terslendiren kuvvetlendirici devresi

1kΩ

10kΩ

2.2. Terslendirmeyen (Noninverting) Kuvvetlendiriciler

Şekil 10.4’ de terslendirmeyen kuvvetlendirici devresi görülmektedir. Bu devreye ait

bağıntılar aşağıda verilmiştir.

Gerilim kazancı: ⁄ ⁄

Terslendirmeyen kuvvetlendirici herhangi bir faz farkı olmadan kuvvetlendirme işlemi yapar

ve yüksek empedanslı bir kaynağı düşük empedanslı bir yükten izole etmek için mükemmel

bir tampon (buffer) görevi yapar.

Şekil 10.4. Terslendirmeyen kuvvetlendirici devresi

2.3. Gerilim İzleyici (VoltageFollower)

Şekil 10.5’ de devre bir gerilim izleyici olup bu devrede yapılan geri besleme oranı 1’ dir.

Dolayısıyla bu devrenin kazancı da 1 olup sistemin girişi ile çıkışı aynıdır. Bu devre çok

yüksek bir giriş ve çok düşük bir çıkış empedansına sahip olup genellikle yüksek empedanslı

işaret kaynaklarını düşük empedanslı yüklere uyarlamada kullanılır. Devrenin çıkış ifadesi

aşağıda verilmiştir.

Şekil 10.5. Gerilim izleyici

1kΩ

10kΩ

1kΩ

2.4. Toplayıcı Kuvvetlendiriciler

Şekil 10.3’ deki terslendiren kuvvetlendirici girişi şekil 10.6’ daki gibi iki veya daha fazla

çoklu giriş haline getirilirse sistem bu girişleri toplayan bir kuvvetlendirici olarak çalışır.

Buradaki her bir giriş çıkış işaretlerinin bir bileşeni oluşturacaktır. Şekil 10.6’ daki toplayıcı

devresine ait bağıntılar aşağıda verilmiştir.

[ ⁄ ⁄ ]

için,

Bu tip toplayıcı devreler iki veya daha fazla işaretin cebirsel toplamının elde edilmesi

veyaişaret kaynakları arasındaki izolasyonun iyi bir şekilde sağlandığı aynı anda iki veya daha

fazla ses işaretinin birlikte karıştırılması için kullanılır.

Şekil 10.6. Toplayıcı kuvvetlendirici devresi

2.5. Fark Kuvvetlendiricisi

Şekil 10.7’ de görülen fark kuvvetlendirici devresinin çıkışı aşağıda verilmiştir.

Eğer istenirse çıkış direnç oranlarının değiştirilmesi ile girişlerin farkı orantılanabilir. Bu

özellik bu devrenin enstrumantasyon ve işaret işleme uygulamalarında kullanılmasını sağlar.

1kΩ

10kΩ

10kΩ

Şekil 10.7. Fark kuvvetlendirici devresi


S.1. Yukarıda verilmiş olan devrelerin teorik olarak analizini yapınız.

S.2. Pspice programı ile devreleri simüle ediniz.

S.3. LM741 entegresi ile ilgili olarak bilgi edininiz.


2.1. Terslendiren Kuvvetlendirici Devresinin İncelenmesi

1. Şekil 10.3’ deki terslendirici kuvvetlendirici devresini kurunuz. Giriş işareti olarak Vpp=

1V/ 1Khz’ lik sinüzoidal işaret kullanınız.

2. Gerekli osiloskop ayarlarını yapınız.

3. Devredeki Vi ve Vo işaretlerini osiloskoptan okuyarak gerilim kazancını bulunuz.

2.2. Terslendirmeyen Kuvvetlendirici Devresinin İncelenmesi

1. Şekil 10.4’ deki devreyi kurunuz. Sistemdeki tüm toprak bağlantılarını bir yerde toplayınız.

2. Osiloskop ayarlarını AC kuplaj ve time/div’ i 0.5ms/div olarak ayarlayınız.

3. Devreye enerji vererek giriş ve çıkış işaretlerini osiloskoptan ölçüp kaydediniz. Gerilim

kazancını hesaplayınız. Bulduğunuz kazanç ile teorik olarak hesapladığınız kazanç değerlerini

karşılaştırın ve bu adımları R2 = 10K için tekrar ediniz.

2.3. Gerilim Takipçisi Devresinin İncelenmesi

1. Şekil 10.5’ deki devreyi kurunuz.

2.Osiloskop ayarlarını yapınız.

10kΩ

10kΩ

10kΩ 10kΩ

3. Devre giriş ve çıkış dalga formlarını ölçüp kaydediniz.

2.4. Toplayıcı Devresinin İncelenmesi

1. Şekil 10.6’ daki devreyi kurunuz. Bu toplayıcı deneyinde biri AC, diğeri DC iki işaret

toplanacaktır. AC işareti Vpp = 1V olan sinüzoidal işaret seçiniz. DC işaret olarak 5V’ luk

kaynak gerilimini kullanınız.

2.Osiloskop ayarlarını yapınız.

3. Çıkış işaretini osiloskoptan ölçünüz. İki işaretin toplamı olup olmadığını kontrol edip giriş

ve çıkış dalga formlarını ölçekli olarak çiziniz.

2.5. Fark Kuvvetlendirici Devresinin İncelenmesi

1. Şekil 10.7’ deki devreyi kurunuz. V2 gerilimini DC 5V’ luk kaynak geriliminden V1’ i ise

opamp beslemesinden gerilim bölücü dirençler vasıtasıyla 1-3V arasında değerlere

ayarlayınız.

2. Voltmetre kullanarak opamp girişleri arasındaki gerilim farkını ölçünüz. Opamp çıkışındaki

ölçeceğiniz değerle karşılaştırarak bu iki değerin aynı olup olmadığını karşılaştırın.

3. Teorik olarak hesapladığınız değerle ölçtüğünüz değerleri karşılaştırınız.

4. Bu aşamada V1 gerilimini 5V’ a ayarlayarak çıkış gerilimini tekrar ölçünüz.


1. Elde ettiğiniz tüm sonuçlar ile ön hazırlık sorularında elde edilen sonuçları karşılaştırınız.

Yorumlayınız.

HARRAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK...

Documents

Transcript of HARRAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK...