1 1. BÖLÜM: MADDE YAPISI 1.1 Atom, Çekirdek, Elektron

1 1. BÖLÜM: MADDE YAPISI 1.1 Atom, Çekirdek, Elektron

1. BÖLÜM: MADDE YAPISI
1.1 Atom, Çekirdek, Elektron
1.2 İletken, Yalıtkan, Yarı İletken
1.3 Kristal ve Amorf Yapı
1.1 Atom, Çekirdek, Elektron
Madde: Atom veya Moleküllerden oluşmuş, belirli bir kütle ve hacme sahip fiziksel
varlıklardır. Maddelerin biçimlendirilmiş şekline cisim denir.
Maddenin birçok özellikleri vardır; erime noktası, kaynama noktası, sertliği, ısı ve elektrik
iletkenliği, ses ve ışık geçirgenliği, rengi, kokusu, başka maddeler ile verdiği reaksiyonlar v.b.
gibi. Bunlardan renk, sertlik, ısı ve elektrik iletkenliği, ses ve ışık geçirgenliği gibi
özelliklerine maddenin fiziksel özellikleri denir.
Atom; Maddenin tüm özelliklerini üzerinde barındıran en küçük parçasıdır.
Atomlar merkezinde toplanmış proton ( pozitif yüklü parçacıklar) ve nötron (yüksüz
parçacıklar) oluşturduğu çekirdek ile bunun etrafındaki enerji yörüngelerinde depolanan
elektronlardan meydana gelir.
Çekirdek etrafında sıralanan yörüngeler(kabuklar) merkezden dışarıya doğru K, L, M, N gibi
harfler ile tanımlanır. Bu yörüngeler belirli enerji değerlerine sahiptir ve ancak belirli sayıda
elektronları bulundurabilirler. Bir elektron yörüngesinin bulundurabileceği en fazla elektron
sayısı = 2n2 ile bulunur. n merkezden dışarıya doğru yörüngelerin sıra sayısıdır.
M
L
L
n=1, K: 2e
n=2, L: 8e
n=3, M: 18e
K
Pn
K
Pn
e
n=4, N: 32e
Şekil 1. 1 Elektronların yörüngelere yerleşimi
1
e
Yörüngelerdeki elektronlar bir taraftan dışarıya doğru yönelmiş merkezkaç kuvveti ile diğer
taraftan içeriye doğru yönelmiş elektrostatik çekim kuvvetinin etkisinde hareket ederler.
: atom yarıçapı
=2,8177x10-15 m
mp : protonun kütlesi
=1,6725x10-27kg
me : elektronun kütlesi
=9,109x10-31kg
e : elektronun yükü
=1,602x10-19coulomb
r
e
r
p
Fm
Fe
Fe  k 
ee
r2
Fm  k 
me  m p
r2
Şekil 1.2 Atomik yapıdaki kuvvetler
1.2 İletken, Yalıtkan, Yarı İletken
İletken;
Atomik yapıda merkeze yakın olan elektronlar daha kuvvetli çekilirken merkezden
uzaklaştıkça dolu olan yörüngelerin perdeleme etkisinden dolayı çekim etkisi düşer. Bu
durum en dış yörüngedeki elektronların kolayca yörünge dışına kaçarak serbest kalmasına
veya daha esnek hareket kabiliyeti kazanmasına neden olur. Bu durumdaki elektronların
konumlandığı bant aralığına veya enerji seviyesine valans(değerlik) bandı denir. Genellikle
metalik maddeler bu yapıdadır.
Değerlik bandında bulunan elektronlar, herhangi bir dış fiziksel etki (örneğin potansiyel
farkının etkisi ) ile iletim bandına geçerek iletkenliği oluştururlar. Bu yapıdaki maddelere
iletken denir.
Yalıtkan;
Valans bantları tamamen boş olan veya içinde serbest elektron bulunmayan maddelerin
atomları ya tamamen dolu yörüngelere sahiptir yada ortak elektron kullanımını tercih ederek
kovalent bağ yapısındadırlar. Bu maddeler dışarından yapılan etki ile iletim bandına serbest
elektron aktaramazlar ve yalıtkan olarak adlandırılırlar.
2
Yarı iletken;
Kovalent bağ yapısındaki bazı maddelerin( Ge32 ve Si 14) içine son atom yörüngelerinde 3
elektron bulunan (B5, Al13, Ga31 gibi) veya 5 elektron bulunan (P15, As33, Sb gibi) madde
atomları katılarak, yapıda elektron fazlalığı( N tipi) veya elektron eksikliği( P tipi) olan
maddeler oluşturulur. Bu N tipi ve P tipi maddeler çeşitli uygulamalar altında kontrollü
iletkenliğe neden oldukları için yarı iletken maddeler olarak tanımlanır.
1.3 Kristal ve Amorf Yapı
İletken katıların atomları maddeyi oluştururken düzgün geometrik yapıda yerleşim
gösterirler. Atomlar küp, altıgen, düzgün dört yüzlü, kare ve dikdörtgen prizma gibi
geometrik cisimlerin yapısını görüntüleyecek şekilde köşelere ve yüzey merkezlerine
yerleşmiştir. Bu tür görünüşe sahip maddelere kristal yapılı maddeler denir. İletken maddeler
genellikle kristal yapıdadır.
Yalıtkanlar ise genellikle şekilsiz (amorf) bir yapıdadır. Bunların ısı ve elektrik iletimine
sahip değillerdir.
Bazı maddeler aşırı düşük sıcaklıkta elektron iletimine hiçbir reaksiyon göstermezler. Böyle
kayıpsız iletimin sağlandığı iletkenlere süper iletken denir. Süper iletkenlik üzerine çalışmalar
devam etmekte olup, henüz laboratuar çerçevesindeki çalışmalar ile sınırlıdır.
Şekil .1.3 Kristal yapı
3
2. BÖLÜM: YARI İLETKENLER
2.1 Kovalent Bağ Yapısı
2.2 N Tipi Yarı İletken
2.3 P Tipi Yarı İletken
2.4 NP Birleşimi
2.1 Kovalent Bağ Yapısı
Bazı maddeler iletkenlik ile yalıtkanlık arasında bir yapı sergiler. Bunların en dış
yörüngelerinde 4 elektron vardır.
Kristal yapı içindeki her atom 4 er elektronunu ortak
kullanarak kovalent bir bağ oluşturur. Dışarıdan kristale uygulanan ısı, ışık, elektrik alanı gibi
etkenler ile bu bağ kolaylıkla koparılarak ortamda serbest elektron ve bu serbest elektronun
boşalttığı deşikler(holler) oluşturulur. Bu tip iletkenlere yarı iletken denir.
Yarı iletkenler elektronik malzemelerin yapımında kullanılır. En çok kullanılan Germanyum
Ge(32p,32e) ve Silisyum Si(14p,14e) atomu kristalleridir. İletkenlik, yalıtkanlık ve yarı
iletkenlik enerji bantları ile de açıklanabilir. Kristal yapı içindeki enerji bantları valans, iletim
ve yasak bantlardan oluşur. Valans bandından bir elektron yeterli enerjiyi alarak iletim
bandına geçince yerinde bir boşluk bırakır. Deşik adı verilen bu boşluklar sürekli yer
değiştirerek bir elektron hareketini dolayısıyla bir akımı meydana getirirler
Kovalent bağ
İletim bandı
Ge
Ge
Ge
Ge
Ge
Ge
Ge
Ge
Ge
Yasak
band
Valans band
Şekil 2.1 Kovalent bağ ve bant yapısı
4
2.2 N Tipi yarı iletken
Germanyum(Ge32) veya Silisyum(Si14) gibi son yörüngelerinde dört elektron (4e)
bulunan maddelerin içine son yörüngelerinde beş elektron (5e) bulunan Antimuan(Sb51) ,
Azot(N7), Fosfor(P15), Arsenik(As33) gibi maddelerden belirli oranlarda katılmasıyla oluşan
yarı iletken tipidir. Si atomları, Sb atomlarının 4’er elektronunu kullanarak kararlı bir yapı
oluştururken artan birer elektronları ortama negatif yük olarak dağılır. İçinde negatif yük
fazlalığı bulunan bu tip yarı iletkenlere N tipi yarı iletken denir.
N
Si + Sb = N tipi
(4e + 4e) + 1e
Şekil 2.2 N Tipi yarı iletken yapısı
2.3 P Tipi yarı iletken
Germanyum(Ge32) veya Silisyum(Si14) gibi son yörüngelerinde dört elektron (4e)
bulunan maddelerin içine son yörüngelerinde üç elektron(3e) bulunan İndium(In49), Bor(B5),
Galyum(Ga31), Alüminyum(Al13) gibi maddelerin belirli oranlarda katılması ile ortamda
oyuk veya deşik fazlalığı oluşturulmuş yarı iletken tipine P tipi yarı iletken denir.
P
Si + B = P tipi
(4e + 3e) +
Şekil 2.3 P Tipi yarı iletken madde yapısı
5
2.4 NP Birleşimi
N ve P tipi iki yarı iletkenin birleştirilmesi ile Diyot olarak adlandırılan elektronik devre
elemanı oluşur. N tipi ve P tipi yarı iletkenlerin birleşme (temas) yüzeyinin her iki tarafındaki
– ve + yükler küçük bir gerilim seti (eşik voltajı) meydana getirir. Doğru iletim modunda(ileri
polarizasyonunda) diyotun çalıştırılması için bu eşik voltajının aşılması gerekir. Diyota
uygulanan voltajın küçük bir kısmı(Ge için 0.2-0.3V ve Si için 0.6-0.7V) bu eşik voltajını
aşmak için kullanılır. Ters besleme(bağlama) modunda bu eşik voltajı(u) daha da artar ve
büyük bir direnç halini alarak diyotun iletimini keser.
P
N
N
P
N
P
K
A
u
Şekil 2.4a N ve P tipi iki yarı iletkenden oluşmuş diyot.
N
P
I
N
V
u
P
K
A
VGE =0,2V
VSİ = 0,7V
e
V
Şekil 2.4b İleri polarizasyonu(Doğru bağlama modu)
N
P
I
V
B
V
I=0
VB : Bozulma voltajı
V
Şekil 2.4c Ters polarizasyonu(Ters bağlama modu)
6
2.5 Bölüm Çalışma Soruları
Soru.1 Yarı iletken ile iletken arasındaki temel fark nedir?
a) yarı iletken de akım elektron-hol etkileşimi ile, iletkende ise elektron hareketi ile sağlanır
b) akım iletkende holler ile, yarı iletkende elektronlar ile sağlanır
c) iletkenlerin iç direnci yüksek, yarı iletkenlerin düşüktür
d) yarı iletkenler ile iletkenlerin her ikisi de iletim hatlarında kullanılır
Soru.2 32elektronu bulunan bir atomun elektron dağılımını çizerek, hangi yörüngede kaç
elektronu olduğunu belirtiniz.
Soru.3 P tipi yarı iletken nedir? Nasıl elde edilir? Kısaca anlatınız.
Soru.4 Bir yarı iletken malzeme için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
a) akım elektron-hol etkileşimi ile oluşur c)İç dirençleri yüksektir.
b) akım elektronlar ile sağlanır.
d)İletim hatlarında kullanılır.
Soru.5 N tipi yarı iletken nedir, ne işe yarar?
7
3. BÖLÜM :PASİF DEVRE ELEMANLARI
3.1 Dirençler
3.2 Kondansatörler
3.3 Bobinler
3.4 Transformatörler
3.1 Dirençler
Elektronik devrelerde akım kontrol elamanı, gerilim düşürücü ve gerilim bölücü olarak
kullanılır. Kullanım amaçlarına göre sabit dirençler, ayarlanabilir dirençler, ısıya ve ışığa
duyarlı dirençler olarak sınıflandırılabilir.
Sabit dirençler: metal oksit, karbon, porselen, tel ve film dirençlerdir. Bu dirençler 1/2W,
1W, 5W, 10W vb. güçlerde bulunur.
metal oksit dirençler
1W
Dirençlerin
güçleri
boyutları ile
orantılıdır
1/2W
1/4W
(a)
Film dirençler:Bir yalıtkan üzerine
solüsyon halinde sürülen karbon veya metal
oksitlerden yapılır.
Tel uçlar
Film direnç
Porselen dirençler: Siprial
veya burgu şeklinde telden
hazırlanan dirençlerin üzeri
seramik veya porselen ile
kaplanır.
Sipirial şekilli film
Metal kapaklar
Seramik destek
(b)
(c)
Şekil 3.1 a) Metal oksit, b) film ve c) porselen direnç örnekleri
8
Telli dirençler:
Porselen üzerine direnç
teli sarılarak yapılır.
Metal kapaklar
Seramik destek
Kaplama malzemesi
Şekil 3.2 Telli dirençlerin yapısı
3.1.2 Ayarlanabilir(variable) Dirençler
Ayarlanabilir dirençler kullanım amacına göre trimpot(küçük ayarlanabilir veya çok
dönüşlü dirençler), potansiyometre(dışarıdan kontrol edilebilir tekli veya çoklu, doğrusal ya
da logaritmik olarak ayarlanabilir dirençler) ve sürgülü reostalar olarak gruplandırılabilir.
Bu dirençler yalıtkan bir madde üzerine sürülen karbon solüsyon, metal oksit eriyikleri ve
sarmal direnç teli üzerinde gezdirilen hareketli ortak uç ve bu uçun her iki tarafında bulunan
sabit ayaklardan meydana gelir. Ortak uç sabit ayaklar arasında gezdirilirken, hareket
istikametinde direnç azalırken diğer yönde ise direnç artar.
Değişken direnç sembolü
Sürgülü Potansiyometre
Sabit uç A2
Ortak uç B
Ortak uç
Sabit uç A1
Sabit uçlar
(a)
Trimpot yapısı
İkili potansiyometre
A1
B
A2
(b)
Şekil 3.2 a ve b Ayarlanabilir(değişken) dirençlerin yapısı
9
3.1.3 Bazı Direnç Sembolleri ve Anlamları
V
R
R
Sabit
Değeri sıcaklık değişimine
bağlı olmayan direnç
T(Cº)
I
R()
-T
NTC Termistör
Sıcaklık artışına
göre değeri düşen
direnç
T(Cº)
R()
+T
PTC Termistör
Foto direnç
Sıcaklık artışına göre değeri
artan direnç
T(Cº)
Üzerine düşen ışık şiddetine göre
değeri azalan direnç
3.1.4 Dirençlerin Renk Kodları ve Çözüm Yöntemi
Renkler
Kodlar
Hata Yüzdesi
Siyah
0
Gümüş
%10
Kahve
1
Altın
%5
Kırmızı
2
Turuncu
3
Sarı
4
Yeşil
5
Mavi
6
Mor
7
Gri
8
Beyaz
9
Direnç Birimi ohm() dur.
1=1V/1A dır.
1K=1000=103 
1M=103K=103.103 = 106 
R=23x105  =2,3x106
ΔR=23x 105 .10/100 =23x104
R ΔR=(2,3x1060,23x106)
R=?
R=?
R=?
R=?
10
3.2 Kondansatörler
Kondansatörler elektrik yükü depo eden devre elemanlarıdır. Yapılarına göre sabit
kapasiteli(düzlemsel levhalı, silindirik, seramik, plastik) ve değişken(variable) kapasiteli
olmak üzere iki grupta incelenebilir. Değişken kapasiteli kondansatörler levhaları arasında
kullanılan yalıtkan malzemenin cinsine göre sıvılı, havalı ve polimer yapılı olarak adlandırılır.
Kondansatörler kullanım amaçlarına göre elektrolitik(kutuplu) ve kutupsuz(polimer veya
seramikten
yapılmış
mercimek tipi)
kondansatörler
olarak
sınıflandırılır.
Kutuplu
kondansatörlerin DC uygulamalarında negatif ve pozitif uçlar potansiyel kaynağının mutlaka
aynı isimli uçlarına bağlanmalıdır.
Elektrolitik kondansatörlerin çalışma
voltajları, kapasiteleri ve kutupları
üzerlerinde belirtilir.
Kutupsuz(mercimek tipi)
kondansatörler polimer veya
seramikten malzemeden yapılır.
Değerleri Üzerindeki renk
kodları ile veya doğrudan yazı
ile belirtilir.
Şekil 3.3 a)Tekli, b) ikili, c)çoklu değişken kondansatörler.
11
3.2.1 Kondansatörün Kapasitesi
Yalıtkan(ε)
Bir kondansatörün depolayacağı
elektrik
yükü
kapasitesi(C);
plakalar arasındaki mesafe(d),
plakaların yüzey alanı(A), ve
kullanılan yalıtkanın yalıtkanlık
sabiti( ) ile belirlenir.
C ( farad )   
C0   0 
anot
d
A(m 2 ) Arada yalıtkan varken
ölçülen kapasite değeri
d (m)
A
d
katot
A
Boşlukta ölçülen kapasite
değeri
r 
MKS biriminde
A : m2
d:m
C : farad

oransal yalıtkanlık sabiti
0
  8,859  10  12 C  N  1  m
0
_2
ε  m  3  kg  1  s 2 C 2
q ( coulomb )  V ( volt )  C ( farad )
Bir kondansatörün depolayacağı
elektrik
yükü(q);
plakalara
uygulanan potansiyel farkı(V) ile
kapasitesinin(C) çarpımı ile verilir.
3.2.2 Bir kondansatörün DC Şarj ve Deşarjı
Kondansatörler DC ve AC potansiyel farkı altında yüklenebilir. Elektrolitik kondansatörler
DC potansiyel altında belirli bir t süresi içerisinde eksponansiyel şekilde dolmaya başlar ve
tam dolduktan sonra akım iletimini keser. Tekrar akım akışına izin vermek için deşarj
edilmesi gerekir. Deşarj edilirken ani yük boşalmasına izin verilirse patlamaya neden olabilir.
AC potansiyel farkı altında yüklenen kondansatör bir periyotta dolma eğilimi gösterirken,
diğer periyotta boşalma eğilimine girer. Bu dolma ve boşalma süreleri birbirine eşittir.
q
C
+q
-q
Şarj eğrisi
anahtar
I
Deşarj eğrisi
t
V
q  q 0 (1  e
Şekil 3.4 Kondansatörün DC potansiyelde şarj ve deşarjı
12
 t / RC
)
3.3 Bobinler
Bobin;Sarmal telden yapılmış akım taşıyan bir devre elemanıdır. Bobinler içlerinden akan
akıma ters yönde çalışır. Besleme akımı artarken, magnetik indüklenmeden dolayı bobin
içinde ters yönde ve geçen akımı azaltmaya çalışan bir İndüksiyon akımı yaratılır.
Bobinler bir yalıtkan malzeme üzerine sarılarak içleri boş
olarak kullanıldığı gibi akım kazancını artırmak için içlerine
grafit(kömür) veya bir demir çekirdek(Nüve) de konabilir.
Bobinler genellikle elektronikte osilasyon üretmek amacılı
olmak üzere Zil, Röle, çeşitli Trafoların yapımında, Anten,
Mikrofon ve Hoparlör yapımı gibi bir çok alanda kullanılır.
L harfi ile sembolize edilir, Birimi Henry(H) dir.
1H = 1volt.saniye/amper (Bobinde akımın 1 Amper.saniyelik
Amper.saniyelik değişimi sonunda 1 voltluk potansiyel
yaratması sonucu oluşan indüktansa karşı gelir.)
L
Sarılmış
izoleli tel
Ferit
göbek
Şekil 3.5 Akım bobini
3.3.2 Akım Bobininin Çalışma Prensibi
Şekil 3.6(a) da verilen bobin devresinden akım geçişine izin verildikten itibaren, bobinin orta
kısmında şekil 3.6(b) deki gibi bir magnetik akı değişimi yaratılır. Yaratılan bu magnetik akı
değişimi bobin telinin içinde ters yönde bir akım(indüksiyon akımı) doğurur ve belirli bir süre
sonra devre akımını(I) sabitler.
VL   L 
Bobinin VL potansiyel farkı;
dI
dt
ile verilir ve akımın değişim hızına bağlıdır.
dW  V .I .dt
dI
dW  L  I   dt
dt
1
W  L  I dI  L  I 2
2
Depolan enerji ise;
Ampermetre
Magnetik akı
VL
Tek bir akım ilmeğinin
meydana
getirdiği
magnetik alan
V
t
i
I
B
I
I
dir.
I
(a)
(b)
13
Şekil 3.6 Akım bobininde indüksiyon akımının(i) oluşumu
3.4 Transformatörler
Transformatör; Bir demir çekirdek veya
ferit üzerine sarılmış primer(giriş) ile
sekonder(çıkış)
sargılarından
oluşmuş
devre elemanıdır.
Primer sarım sayısı yüksek, sekonder
sarım sayısı düşük olanlar trafolar voltaj
düşürücü olarak adlandırılır.
Bu trafoların primeri ince telden ve
yüksek sarımlı, sekonderi kalın telden ve az
sarımlıdır.
Primer sarım sayısı düşük, sekonderi
yüksek olanlar trafolar voltaj yükseltici
olarak adlandırılır.
Primeri ve sekonderi eşit sarımlı olanlar
1/1 dönüştürücü olarak adlandırılır.
3.4.2 Voltaj Düşürücü Trafo
Trafolar verilen güç = alınan güç prensibine
göre tasarlanır.
P ve  P al
V
p
V
p
V
s
Vp
Vs
 I


 V
p
Np
Ns
I
I
s
,
s
 I
s
dir .
p

Ip
Is
Ip
Is
Vp
Sarım sayıları voltaj ile doğru, akımla ters
orantılıdır.
Örnek Soru ve Çözümleri
Vs
Np
14
Ns
Örnek:1
Çözüm;
Primer sarımı 1200 olan bir trafonun
primerine
240V
uygulanırsa
sekonderinden 10V elde etmek için
sekonder sarım sayısı kaç olmalıdır?
V
Vs
 1200
p
s

Np
Ns
, Ns 
Vp
1200  10 12000

240
240
1200
Ns 
 50
24
 ?
Çözüm;
V
Ip=?A
Is=2A
Vp=150V
V
p

s
I
p
I
p
Vs=15
I
I
s
,I
p

V
p
s
V
15  2
30

150
150
 0 .2 A

Şekildeki trafonun primeri kaç A dir?
Örnek:3
Çözüm;
q 1200

 12F
V 100
C  12 106 F
100 V altında 1200C yük depolayan
bir kondansatörün kapasitesi kaç
mikro farattır?
Örnek:4
N p  Vs
Ns 
V s  10 V
N
Örnek:2
 240 V
p
N
Vp
C
Çözüm;
14
  I  r  I  R1  I  R2
5
60  I (1  14  5)
60
I
 3A
20
r=1
I=?A
=60V
+
15
 I
s
p

1
5
4. AKTİF DEVRE ELEMANLARI
4.1 Diyot
4.2 Transistörler
4.3 FET
4.4 UJT
4.5 Tristör
4.6 Triak
4.1 Diyotlar
Diyotlar N tipi ve P tipi iki yarı iletkenin birleştirilmesi ile oluşturulmuş temel aktif devre
elemanıdır. N ve P tipi yarı iletkenlerin birleştirilmesi esnasında yapıya değişik özellikler
katılarak çeşitli amaçlara uygun diyotlar üretilir. Sadece AC/DC doğrultucu(NORMAL
DİYOT), voltaj sabitleyici(ZENER), ışık yayıcı(LED), ışığa duyarlı(FOTO DİYOT),
osilasyon üretici(TUNEL) gibi tipleri mevcuttur.
N
N
P
P
N
+
P
K
A
u
Şekil 4.1 N ve P tipi iki yarı iletkenden oluşmuş normal diyot.
Normal diyotlar, özel amaçlı üretilenlerin dışında, 1N serisi olarak adlandırılırlar ve bunlar
çeşitli güç ve voltajda üretilirler. AC uygulamalarda doğrultucu görevi yaparlar. DC
uygulamalarda, Şekil 4.2 de görüldüğü gibi, bir yönde iletime geçerken, diğer yönde iletime
izin vermez.
N
P
N
P
e
e
I
e
e
Şekil 4.2 a) Doğru yönde polarizasyon
I=0
e
b) Ters yönde polarizasyon
16
Normal bir diyotun akım-voltaj karakteristiği ve çalışma şartı Şekil 4.3 de verilmiştir. Bu
şartların dışındaki uygulamalar diyotun yanma veya bozulmasına neden olur.
I
Bozulma
sınır
bölgesi
Doğru çalışma
bölgesi
0.2V(Ge)
V
0.6V(Si)
İletimin sağlanması
için gerekli min eşik
gerilimi
Şekil 4.3 Normal bir diyotun akım-voltaj karakteristiği ve çalışma şartı
4.1.2 Diyot ile AC Akımın DC Akıma Çevrilmesi
Zaman ekseni boyunca pozitif ve negatif genliklere sahip olarak sinüs fonksiyonuna uygun
olarak ilerleyen AC voltajı, diyotlar vasıtasıyla, pozitif veya negatif yarım dalga DC voltaj ile
tam dalga DC voltaja dönüştürülebilir.
a) Negatif ve Pozitif yarım dalga AC/ DC doğrultma
Şekil 4.4 deki gibi normal bir diyotun Katotundan giren bir AC sinyal veya voltajın sadece
negatif kısmı geçerken, Anodundan giren AC sinyal veya voltajın sadece pozitif kısmı geçer.
K
A
A
(a)
K
(b)
Şekil 4.4 a)Negatif yarım dalga AC/DC doğrultma, b)Pozitif yarım dalga AC/DC doğrultma
17
b) Köprü diyotlu tam dalga DC doğrultma
Hazır köprü diyotun veya Şekil 4.4 deki gibi aynı cins dört diyot diyottan oluşturulmuş
köprü diyotun AC girişlerine trafo veya herhangi bir AC kaynağın çıkışları bağlandığında
ortak anot ile katot noktaları arasında doğrultulmuş bir potansiyel farkı görülür. Şekil 4.4a da
elde edilen parazitli doğrultma, çıkışa uygun bir C kondansatörü bağlanarak filtre edilir ve
tam doğrultma sağlanır.
V
C
(a)
(b)
Şekil 4.5 Köprü diyotlu doğrultma a) Filtresiz doğrultma, b) Filtreli doğrultma
4.1.3 Zener Diyot
Zener diyotlar belirli bir voltajı sabitlemek, potansiyel kaynaklarının çıkışlarındaki
dalgalanmayı önlemek ve devre elemanlarının karalı halde çalışmasını sağlamak için
kullanılır. İhtiyaç duyulan çeşitli güç ve voltajlarda üretilir. Uygulamalarda normal diyotların
tersine, katodu + voltaja veya toprağa, anodu ise – voltaja bağlanır. Bağlandığı noktada Ge
veya Si tabanlı olmasına göre, sırasıyla 0,2V veya 0,6V civarındaki potansiyeli üzerinde
depoladığı için regüle edilecek voltajın miktarını belirlerken mutlaka bu durum göz önüne
alınmalıdır. Örneğin 9V luk bir regüle için Ge tabanlı bir zener kullanılacaksa 9,2V zener
gerekir.
Yük üzerindeki fazla voltaj R
üzerinde kalır.
VR=VÇ-VL , VZ=VL
Regülesiz
Güç
Kaynağı
R içinden akan akım ne olursa
olsun, zener RL üzerindeki
voltajı sabitlemeye çalışır.
RL Yük üzerindeki voltaj
zener voltajına eşittir.
(VL=VZ)
VÇ
Şekil 4.6 Zener diyotlu voltaj sabitleme(regülasyon) devresi
18
4.1.4 Işık Yayan Diyot(LED)
LED’ler Ga tabanlı yarı iletkenlerin oluşturulması esnasında, Ga içine katılan (enjekte
edilen) bazı maddelerin elektronları, dışarıdan yapılan uyarımlar sonucu, bulundukları enerji
seviyelerinden bir başka enerji seviyesine geçiş yaparlar. Bu geçişler esnasında aldıkları
enerjiye uygun olan dalga boyundaki bir ışığı yayarak tekrar karalı hale geçerler.
Yayılan
ışığın dalga boyunu katılan maddenin tipi belirler. Buna göre kırmızı ışığı Ga içine katılan P
(fosfor) belirler. Diğer katkı maddeleri ile sarı, yeşil, turuncu, mor ve renksiz(Kızılötesi)
renklere karşı gelen gagla boyunda ışık elde edilir.
Elektronik devrelerde ikaz amaçlı ve gösterge lambası olarak kullanılmasının yanında,
Şekil 4.6 da görüldüğü gibi rakam, harf ve çeşitli sembollerin ifadesinde display olarak
kullanılır. Çalışma gerilimleri 2V-3V, maksimum akımları ise 20mA civarındadır.
LED sembolü
Şekil 4.7 LED sembolü ve uygulaması
4.1.5 Foto Diyot
Işık foton olarak adlandırılan küçük enerji taneciklerinden oluşmuştur. İçine çok miktarda
yabancı madde katılmış P tipi yarı iletkenden oluşan P-N birleşimli bir diyotun ara bölgesine
düşen fotonlar bu bölgedeki elektronlara enerjilerini aktararak akıma neden olurlar. Bu olaya
foto elektrik olayı denir. Bu etkiden faydalanılarak da foto diyot yapılmıştır.
Ters
akım
Ters
akım
(ma)
Işık
şiddeti
Şekil 4.8 Foto diyot
19
4.2 Transistörler (Genel amaçlı)
N tipi ve P tipi yarı iletkenlerin değişik kombinezonları şeklinde birleştirilmesinden
oluşturulmuş elektronik devre elemanlarıdır. Genel olarak Kolektör(C), Baz(B) ve Emiter(E)
olarak üç bacağı bulunur. Bazen üçüncü bacak aynı zamanda şase(dış kılıf) ile ilintilidir.
•
NPN tipi transistör; İki N tipi yarı
iletken arasına bir P tipi yarı
iletkenin
yerleştirilmesi
ile
oluşturulan transistör tipidir.
C
N
B
P
B
C
E
N
E
•
PNP tipi transistör; İki P tipi yarı
iletken arasına bir N tipi yarı
iletkenin yerleştirilmesi ile oluşan
transistör tipidir.
C
P
B
N
P
B
C
E
E
4.2.2 Transistörlerin Çalıştırılması
NPN ve PNP tipi Transistörler işlevsel açıdan benzer amaçlar için kullanılmalarına rağmen,
elektriksel karakteristikleri açısından birbirinden farklıdır. NPN tipi transistörü iletime
geçirmek için kolektör ve bazına (+)pozitif voltaj uygularken, emiterine (-)negatif voltaj
uygulanmalıdır. PNP tipi transistörü iletime geçirmek için kolektör ve bazına (-)negatif voltaj
uygulanırken, emiterine (+)pozitif voltaj uygulanmalıdır.
IE= IC+ IB
Şekil 4.9 NPN ve PNP tipi transistörün iletim voltajları, NPN tipi transistörün çalışması
20
4.2.3 Transistörlerin Akım Kazancı
Transistörler bazlarına uygulanan çok düşük bir tetikleme geriliminin neden olduğu IB baz
akımı oranında iletime geçerek, kolektörlerinden geçen IC akımını emiterlerinden yayarlar.
Bundan dolayı;
IE = IB+ IC dır.
Kolektör akımının baz akımına oranı transistörün kazanç faktörü olarak adlandırılır.
Akım kazancı; h fe 
 
IC
IB
Transistörlerin güçlerine göre plastik ve metal tipleri mevcuttur. Kullanım amaçlarına göre
çıkış katı(güç transistörü), ara frekans katı(RF transistörü), darlington(akım kazançlı
transistör), sürücü(low power transistör) , yüksek kazançlı (yükseltici transistörler) ve foto
transistörleri olarak adlandırılır. Transistörlerin Kolektör akımının Emiter akımına oranına
alfa akım kazancı denir.
Alfa akım kazancı;

IC

, 
IE
1
Örnek-1
Çözüm-1
V C  V CC  V CE
VCC =20V
V C  20  8  12 V
10
Anahtar 1000
V C  I C .R C ,
C
IC 
B
Şekildeki devrede;
VCE=8V
VC
RC
12
 1, 2 A  1200 mA
10
VB  VCC  VBE  20  5  15V
E
VB  I B .RB , I B 
VCC =20V , RC=10
VBE=5V
IC 
, RB=1000 
IB 
ise
15
 0,015 A  15mA
1000
IC=?mA ,

IB=?mA,
=?
21
VB
RB
I C 1200

 80
IB
15
Örnek-2
Şekildeki
transistör
için
anahtar kapatıldığında
VBE=0.6V,
VCE=0,2V
olarak ölçülmüştür.
RB=1KΩ
ve,
=100
olduğuna göre;
a) lambadan kaç mA akım geçer?
b) lambanın direnci kaç Ω dur?
Çözüm-2
VRB  VC  VB  10  0,6
Lamba üzerinde
VRB  9,4V
VRB
10V-0.2V= 9.8V
V
 I B  RB , I B  RB
RB
kalır.
9,4V
 0,0094 A
1000
1A  1000mA ise
IB 
I B  9.4mA
Transistör iletimde
olduğunda
VCE =VC = 0.2V
olarak ölçülmüştür.
olur.
I C    I B 100 9,4
I C 940mA
Örnek-3
Çözüm-3
Emiteri topraklanmış NPN tipi
VC  VCC  VCE
bir transistörün;
VC  100  60V  40V
VCE=60V ,
VC  RC  I C , RC 
VCC=100V, ve
IC=10mA
RC
VC
IC
40V
 40.100
0,01A
RC  4000  4 K
RC 
ise
direnci kaç ohm dur?
22
4.3 FET Tipi Transistörler
FET (Field Effect Transistors) transistörlerde akım pn eklem yerlerinde oluşan elektrik
alanı ile kontrol edilir. Bu transistörlerde Collector(Drain), Emiter(Source) ve Base(Gate)
olarak adlandırılır. Empedansları çok yüksektir(1010 Ω dır. Çalışma prensipleri aynı olmasına
rağmen uygulanan polarma gerilimine göre iki gruba ayrılırlar.
a)N Kanal FET: N tipi madde içine iki tane P tipi madenin yerleştirilmesi ile oluşur.
Drain
Source
Gate
P
P
Source
Drain
P
N
N
a)
Şekil 4.10 a)Yüzeye dik kesit, b)yüzeyin üstten görünüşü
N
Gate
b)
N kanal FET’in p tipli kısımları birleştirilerek(Gate), - voltaj ile polarize edilir. Bu
polarizasyon kaynaktan(Source) Dirain’e giden elektronları kontrol eder. Gate gerilimi
yükseldikçe dirain akımı sabit kalır.
D
Sembolü;
G
S
b) P Kanal FET; P tipi yarı iletkenin içine iki tane N tipi maddenin katılması ile meydana
gelir. N tipli maddeden oluşan iki kısım birleştirilerek + voltaj uygulanır.
Sembolü;
D
G
S
Örnek 4 N kanallı bir yükselteç
+VDS
R2
C1
Vgiriş
G
R1
D
S
Vçıkış
R3
C2
23
4.4 UJT (Uni Junction Transistor) Transistörler
Tek birleşimli transistörler(UJT) küp yada çubuk şeklindeki N tipi silisyum parçanın
üzerinde açılan oyuğun içine belirli oranda P tipi maddenin enjekte edilmesi ile yapılır. Bu
enjekte edilen P maddesi emiter girişini oluşturur.
B2
E
B2
Emiter
B1
B1
a)
Şekil 4.11 a) UJT’nin yapısı, b) UJT’nin sembolü
Örnek 5 UJT ile yapılmış bir osilatör devresi
R1
RB2
+V
B2
B1
C1
RB1
Vçıkış
24
b)
4.5 Tristörler(SCR)
Tristörler P ve N tipi yarı iletkenlerin PNPN şeklinde istiflenmesi ile oluşmuş kazançları
çok yüksek ve çok hızlı iletime geçebilen devre elemanlarıdır.
A
A
P
G
A
N
P
G
N
A
N
G
P
G
P
N
K
K
K
K
a) negatif voltaj tetiklemeli
a) pozitif voltaj tetiklemeli
Şekil 4.12 Tristörün yapısı ve sembolü
Tristörler Gate lerine küçük bir sinyal uygulanmadan iletime geçmezler.1/1000 s de
iletime geçebilen tristörlerin iç dirençleri 0,2 kadar düşebilir. Bu yüzden mutlaka anoduna
bir koruyucu direnç bağlanmalıdır.
Tristörler dc çalışırken birkere tetiklenmesinin ardından
anot akımı kesilene kadar
çalışmaya devam eder. Çalışması için Gate akımının devamlı akması şart değildir.Bu özelliği
ile otomatik kontrol ve alarm devrelerinde yoğun olarak kullanılır.
Örnek 6 Tristör kontrol ve alarm devresi
S2
S2
220V
AC
R
Bazır
R2
A
S1
A
12V
Lamba
G
S1
G
R1
K
K
Tristorlu alarm kontrol devresi
Tristorlu lamba devresi
25
4.6 Triac(Triaklar)
Triak iki tristörün birleştirilmesi ile meydana gelen bir alternatifakım anahtarıdır.Alter
natif akımda her iki yönde akım geçirir. Gate uygulanan +dc, -dc ve ac ile tetiklenebilir.
A2
G
P
N
N
P
P
N
N
P
A2
A1
G
A1
Triaklar yüksek akımlı güç kontrol devrelerinde kullanılır.
Örnek 7. Triakın tam ve yarım dalga çalıştırılması
M
S2
220V
AC
A2
R1
G
A1
Tam ve yarım dalga Triak kontrollü motor
26
5. BÖLÜM: MİKRO İŞLEMCİLER
5.1 Yükselteçler
5.2 İşlemciler
5.3 Karşılaştırıcılar
5.1 Yükselteçler
Yükselteçler giriş empedansı yüksek, çıkış empedansı küçük devre elemanlarıdır. Bu
özelliklerinden dolayı giriş sinyalini bozmadan ve kazançları oranında yükselterek çıkışa
verirler. Yükselteçler amaçlanan hedefler doğrultusunda ve Şekil 5.1 de görüldüğü gibi,
içlerinde değişik miktarda transistör, direnç, kondansatör, diyot ve bobin bulunan çok küçük
hacimlerde tasarlanıp üretilmektedir.
(a)
(b)
Şekil 5.1 Genel amaçlı dual(çift) MC1458 yükseltici(amplifier) entegre devresinin
a)Paket yapısı ve tekli gösterim sembolü b)Tek yükseltecin içyapısı
Bu ve benzeri devre elemanlarına dışardan yapılan az sayıdaki elektronik devre elemanları
ilavesi ile çok sayıda elektronik devre basitçe tasarlanabilmektedir.
Genel olarak tasarlanan yükselticiler, entegral alıcılar, toplayıcılar, diferansiyel(türev)
alıcılar ve fark alıcılardır.
27
5.1.2 Eviren Yükselteçler(İnverting amplifier)
Eviren yükselteçler giriş sinyali voltajını yükseltir ve tersine çevirerek çıkışa aktarırlar.
Çıkış sinyali genliğinin( Vç ) giriş sinyali genliğine(Vg) oranı yükselteçlerin kazanç faktörü
veya katsayısı olarak tanımlanır. Buna göre kazancı yüksek olan yükselteçler tercih edilir.
Giriş empedansı çok yüksek ve her frekans aralığında maksimum kazancı sağlayan
yükselteçler ideal olarak nitelenir.
R2
I1
Vg
R1
I2
R1
R2
+V
+
IZ
-V
Vç
I1
I2
IZ
Z
Vg
1
(a)
2
Vç
+
(b)
Şekil 5.2 a)Eviren yükselteç b)Eviren yükselteç eşdeğeri ve devre analizi
a)da verilen yükseltici devrenin eşdeğer devre çözümü b)de verilmiştir. Yükseltecin Z ile
tanımlanan iç direnci(empedansı) çok yüksek ve üzerinden geçen Iz empedans akımı çok
küçüktür. Eşdeğer devrenin 1 ve 2 nolu akım halkalarına ait kapalı devre denklemi yazılırsa;
E  I R  0
den
 V g  I 1  R1  I z  Z  0
(1)
 Vç  I z  Z  I 2  R 2  0
( 2)
olur. Her iki denklemde Iz çok küçük olduğundan;
Vg  I1  R1 , den
I1 
Vç  I 2  R2 , den
I2 
Vg
(3)
R1
Vç
(4)
R2
elde edilir. Iz, I1 ve I2 ile karşılaştırıldığında çok küçük olduğundan I1 = I2 olarak yazılabilir
ve bu durumda (3) ve (4) denklemlerinden;
Vg
R1

VÇ
R2
veya
Vç
Vg

R2
R1
elde edilir. Bu durumda yükseltecin kazancı
28
A
Vç
Vg

R2
R1
ile ifade edilir.
(5)
5.1.3 Evirmeyen Yükselteç(Non inverting amplifier)
Evirmeyen yükselteçler giriş sinyalinin görünümünü değiştirmeden ve yükselterek çıkışa
aktarırlar. Yükseltecin giriş empedansı çok yüksek(sonsuz) olduğundan içinden akım akmaz
Bu durumda devrenin eşdeğeri şekildeki gibi düşünülebilir. 1 ve 2 numaralı akım halkalarına
kapalı devre kuralı uygulanırsa;
+V
-V
I2
Vg
Z
R2
Vç
I1
+
_
R1
Şekil 5.3 Evirmeyen yükselteç ve devre analizi
n
E   ( I i  Ri )  0
dan
İ 1
V g  I 1  R1  I z  Z  0
Iz  0
dan
(1)
Vz  I z  Z  0
V g  I 1 R1  0
olur
(2)
 Vç  I1  R1  I 2  R2  0
(3)
(2) ve (3) denklemlerinden;
Vç  I 1  R1  I 2  R2
V g  I1  R1
Vç
Vg
Vç
Vg

I 1  R1  I 2  R2
I1  R1
 1
R2
R1
ve
A 1
R2
R1
bulunur.
29
Iz
Vg
1
R2
R1
I1
I2
2
+
Vç
-
5.2. İşlemciler
5.2.1 Fark(Subtracting) Alma İşlemcisi
Fark alma yükselteçleri negatif(-) ve pozitif(+) girişlere uygulanan potansiyel veya sinyallerin
farkını alarak kazanç oranında yükselterek çıkışa verir.
R2
A
R2
R1
R1
Vç  A  (V g  V3 )
+V
-V
Vg
R
Vç  2  (Vg  V3 )
R1
V3
Vç
R3
Şekil 5.4 Fark alma işlemcisi
5.2.2 Toplayıcılar(Summing Amplifeir)
Toplayıcı yükselteçler arklı noktalardan gelen potansiyel farklarını veya sinyallerini
toplayarak çıkışa verir.
R2
R1
A
R2
R1  R3
Vç  A  (V1  V3 )
+V
V1
V3
-V
R3
Şekil 5.5 Toplayıcı işlemci
30
Vç
5.2.3. Türev Alıcılar(Differantional Amplifeir)
C kondansatörü dolmasının ardından R direnci üzerinden boşalarak çıkış sinyalinin
dikleştirir. Bu durumda C kondansatörünün depoladığı yük miktarı
q= C.V dir. I(akım) birim zamandaki yük değişimi olduğuna göre;
R
I
C
+V
I
-V
Vg
Vç
Şeikil 5.6 Türev alma işlemcisi
q   I  dt
Vg 
ve
 İ  dt
olur .
veya
C
dV
I

olur .
dt C
Vg  V0  sin( wt )
den
dVg
dt
 wV 0 cos(wt )  wV g
I
,
C
Vg  I  Z
wV g 
I
;
wC
olur.
Vg 
Z
R
Vg  w  R  C  Vg
Z
dV g
Vç  R  C  ( wV g )  R  C 
dt
Vç  AVg 
1
(empedans)
wC
bulunur .
olur.
Elde edilen bu ifade çıkış sinyalinin giriş sinyalinin diferansiyeli(türevi) olduğunu
göstermektedir.
31
5.3 Karşılaştırıcılar(Comparator)
Karşılaştırıcı işlemciler fark alma yükselticilerine benzer olarak pozitif ve negatif girişlere
uygulanan sinyal genliklerine göre çıkışa işaret gönderirler.
Şayet ;
+VCC
;
V  V
ise,
Vç  0
ve
V  V
ise
Vç  0
olur.
+V
-V
-VCC
Vç
Şekil 5.7 Karşılaştırıcı işlemci
Örnek.5.1 Sıcaklık sensörlu otomatik fan devresi
+12V
LM310
C
+V
B
R1
2N3055
E
Sensör
_V
R2
LM310 karşılaşıcı entegre devre elemanı, istenilen sıcaklığa karşılık gelecek şekilde önceden
belirlenmiş R2 direncinin üzerindeki potansiyel farkını, sensorun algıladığı sıcaklığa eşdeğer
potansiyel farkı ile karşılaştırır. Fark pozitif ise 2N3055 transistoru, bazına yapılan tetikleme
ile, iletime geçir ve fanı çalıştıracak akım akışına izin verir. Fark negatif ise transistor iletime
geçmez ve fanın çalışması durur.
32
6. BÖLÜM: SENSÖRLER
6.1 Termik(sıcaklık) direnç sensörleri
6.2 Mekanik ısı sensörleri
6.3 Isıl çiftler(termocouple)
6.4 Optik sensörler
6.5 Basınç sensörleri
6.6 Otomotivde kullanılan diğer sensörler
Sensorlar bulundukları ve kontrol altında tuttukları çevrelerindeki birtakım fiziksel veya
mekaniksel bir değişimi analog olarak elektriksel işaretlere dönüştürerek mikro işlemcilere
veya merkezi işlem ünitelerine iletirler. Sensorların gönderdiği bu analog işaretler voltaj,
frekans veya direnç gibi değişiklikler olabilir.
6.1 Termik(Sıcaklık) Direnç Sensörleri
Direnç değerleri sıcaklık değişimine göre değişen elektronik pasif devre elemanlarıdır.
İstenen amaçlar doğrultusunda, NTC (negatif termik iletken)ve PTC (pozitif termik iletken)
olarak üretilmektedir. Bunlar sıcaklık değişimine karşı doğrusal ve logaritmik direnç değişimi
gösterecek yapıda üretilirler(Şekil 6.1).
R()
-T
Sıcaklık arttıkça direnç değeri
düşer
T(Cº)
NTC Termistör
+T
PTC Termistör
Sıcaklık arttıkça direnç değeri
de artar
R()
T(Cº)
Şekil 6.1 Termistörler
33
6.2 Mekanik Isı Sensörleri
Isıya karşı duyarlı farklı uzama katsayılarına sahip iki metal parçalarının birer veya ikişer
uçları puntolanarak, daha çok elektrik devrelerinde ve ısıtıcılarda kullanılan, mekanik sıcaklık
sensorları yapılmaktadır.
λB > λA ve T > 23°C
λB > λA ve T =23°C
A metali
B metali
Şekil 6.2 Mekanik sıcaklık algılayıcı
6.3 Isıl Çiftler(Termocouple)
Farklı elektron dağılımına ve elektronik yapıya sahip iki iletken tel (bakır –konstant veya
krom-nikel gibi) yüksek gerilim altında ark kaynağı ile birleştirilerek ısıl çift(Termocouple)
olarak adlandırılan, yüksek sıcaklıklara kadar çıkılabilen ve yüksek duyarlığın olan ısıl
sensörler elde edilmektedir. Özellikle araçların motor hararetlerinin ve klima sistemlerinin
sıcaklık kontrolü bu sensörler ile sağlanmaktadır.
Yüksek gerilim altında meydana gelen birleşme(Junction) bölgesinde küçük bir elektron
dengesizliği meydana gelir. Bu bölgenin ısıtılması ile bölgenin elektron fazlalığı olan
tarafından eksik olan tarafına bir elektron hareketi, dolayısı ile bir akım akışı, meydana gelir.
Sıcaklığa bağlı olarak akımda doğrusal bir oranda değişir. Bu değişim işlemciler vasıtasıyla
değerlendirilir.
Cr
Yüksek
voltaj ark
kaynağı
Ni
Şekil 6.3 Cr-Ni ısıl çift yapısı
34
6.4 Optik sensörler
N ve P tipi yarı iletkenlerin birleştirilmesi esnasında birleşim bölgesine çeşitli katkı
maddeleri ilave edilir. Birleşme bölgesinde yerleşmiş bulunan elektronlar eşik gerilimini
aşacak düzeyde,
bir enerji uyarımına maruz kaldıklarında harekete geçer. Elektronların
aktivitesi veya hareketliliği, eşik geriliminin üzerinde olan her uyarım voltajı ile orantılı
olarak artar. Bu tip sensörlerin uyarım voltajları çeşitli dalga boylarındaki ışık veya foton ile
karşılanır.
Foto diyotlar, foto transistorlar ve foto dirençler bu tip sensörlerdendir. Bu sensörler görünür
ışık bölgesinden kızıl ötesi dalga boyuna kadar bir enerji seviyesinde algılama yapabilirler.
Güneş pilleri(solarcell) de bazı önemli devre uygulamalarında algılayıcı olarak
kullanılmaktadır. Özellikle far kontrol, hız ve devir sayısı, yakıt kontrol gibi amaçlar için
kullanılır.
6.5 Basınç sensörleri
Basınç sensörleri piezoelektrik maddelerden yapılır. Bazı kristal yapıya sahip dielektrik
maddelerin örgü noktalarına yerleşmiş bulunan atomların elektronları, belirli yönlerden
sıkıştırmaya maruz kaldığında, yapı içindeki yük dağılımı dengesizliği yaratılır. Yük
dağılımındaki bu dengesizlik iki elektrot arasına sıkıştırılmış piezoelektrik kristalinin
elektrotları arasında bir potansiyel farkının oluşmasına neden olur. Meydana gelen bu
potansiyel farkı piezoelektrik maddenin etkisinde kaldığı basınç ile doğru orantılıdır.
Basınç sensorları genel olarak, mümkün olan en yüksek sıkıştırma oranının kullanılarak
ideal yanmanın oluşması amacı ile, motorların silindir kapağına, blok veya emme
manifolduna yerleştirilir.
35
6.6 Otomotivde kullanılan diğer sensörler
1) Oksijen(Lambda) sensörü;
İyi bir yanmanın sağlanması için hava ve yakıt miktarı oranının (hava/yakıt=14,6) tespiti için
kullanılır. Motor ile konvektör arasındaki egzoz borusuna veya doğrudan konvektör üzerine
takılır. Sadece kurşunsuz yakıt kullanan araçlarda kullanılan Oksijen sensörü galvanik bir
pildir. İç kısımda bulunan çinko oksit(ZnO2)dışarıdan ince delikli platin elektrot tabaka ile
kaplıdır. İç kısım temiz hava ile temasta ve dış kısım egzoz gazına açıktır. Sensor içindeki
ısıtıcı ile 300 dereceye kadar ısıtılır ve çinko oksidin iletken hale gelmesi sağlanır. Bu
iletkenlik negatif oksijen iyonlarını çekmeye ve platin elektrotlar üzerinde toplanmasına
neden olur. İç ve diş elektrotlar üzerinde toplanan oksijen miktarındaki farklılık elektrotlar
üzerindeki potansiyelin farklı olmasına neden olur. Bu fark algılanarak işlemcilere iletilir.
2) Krank mili ve eksantrik sensörü;
Krank üzerinde bulunan diskin çıkıntılarını izleyerek ECU ya ateşleme sistemini nezaman
harekete geçirmesi gerektiğini iletir. Eksantrik sensörü; 1 nolu silindirin bilgisini ECU ya
göndererek ateşleme ve sıralı yakıt püskürtme sisteminin çalışmasını denetler.
3) Gaz kelebeği sensörü; Gaz kelebeği pozisyonunu ve sürücünün gaz pedalını nasıl
kullandığı konusunda ECU ya bilgi iletir.
4) Hız sensörü; ECU ya aracın hızı hakkında gerekli işaretleri verir.
5) Manifold basınç sensörü;
Bu sensör motorun ürettiği vakum miktarına göre ECU ya bilgiler gönderir. Sensorun
gönderdiği yükseklik ve hava koşulları ile değişen atmosferik basınca ilişkin veriler
ateşleme/yakıt sisteminin bulunulan yüksekliğe adaptasyonunu sağlar.
36
7. BÖLÜM: ELEKTRONİK KONTROL ÜNİTESİ(ECU veya CPU)
7.1 Giriş
Teknolojinin gelişim sürecine paralel olarak insanlar daha konforlu ve daha ekonomik yaşam
koşullarına sahip olabilmenin arayışı içine girmiştir. İnsanların sadece mekanik ve elektrik
donanımlara sahip araçlar ile yapmak zorunda oldukları seyahatlerde karşılaştıkları eziyetler,
otomotiv üreticilerini arayış içine sokmuştur.
İklimsel değişimlerin araç sürüşünde yarattığı olumsuzluklar, kontrol edilemeyen
performans değerleri sonucundaki verim düşüklüğü ve sürüş emniyetsizlikleri, önceden
kestirilemeyen teknik arıza ve sebepleri, kullanılan yakıt türlerindeki azalmaya karşılık artan
yakıt maliyetleri ile her geçen gün çeşitlenerek artan konforlu sürüş isteği bu durumu zorunlu
kılmaktadır.
Otomotiv üreticileri bu maksatla elektroniği, araçların mümkün olan her sisteminde,
kullanmayı hedefleyerek buna uygun donanımlar ve yazılımlar üretmeye ve bu konudaki yan
sanayinin gelişmesine neden olmuşlar ve olmaya da devam etmektedirler.
7.2 ECU’nün Yapısı ve Görevleri
Elektronik kontrol ünitesi, aracın muhtelif yerlerine ve kullanım amaçlarına göre
yerleştirilmiş sensorlar ile toplanan bilgileri, hafızaya önceden kaydedilmiş veya son işlem
basamağında kayıtlı kalmış bilgiler ile derleyerek uygun komutlar halinde çıkışa sunar.
Temel olarak Şekil 7.1 deki gibi giriş çıkış üniteleri ve bunlar arasındaki işlemciden oluşur.
Daha ayrıntılı örnek bir yapı Şekil 7.2 gösterilmektedir.
Araç ile ilgili bilgiler sensorlar aracılığı ile analog veriler halinde toplanır. Bunlar A/D
dönüştürücüler ile sayısal verilere dönüştürülür ve derlenmek üzere mikro işlemcilere iletilir.
Derlenen veriler hafıza ciplerinde kayıtlı bilgiler ile karşılaştırılır. Düzeltilmesi gerekli bilgiler
varsa düzeltilerek, yoksa olduğu gibi uygulanmak üzere ilgili sistemlere aktarılır.
Şekil 7.1 ECU Temel yapısı
37
Çıkış
Kontrolör
Sensorlar
Giriş
Mikro
işlemci
AKÜ Kontrol
Sensörü
Yakıt Püskürtme
Ateşleme Kontrol
H- Köprü Sürücü
Eksoz Pozisyon
Sensörü
Devir Sensörü
DSP İşlemcisi
Yakıt Pompası
Sürücüsü
CAN Bus Sürücü
Oksijen Sensörü
A/D
Çevirici
Hava Akış Hızı
Sensörü
Güç Çıkış Kontrolü
Güç Çıkış Kontrolü
Kelebek Pozisyon
Sensörü
Güç Çıkış Kontrolü
Sıcaklık Sensörü
Şekil 7.2 Örnek bir elektronik kontrol ünitesi blok yapısı(ECU)
38
7.3 ECU Kontrollündeki Sistemler
1.Ateşleme sistemleri
a) Analog ateşleme sistemleri
b) Dijital elektronik ateşleme sistemleri
2. Yakıt püskürtme sistemleri
3. Vites kutuları
Elektronik kontrollü Otomatik vites kutuları
4. Aktarma organları sistemleri
5. Elektronik kontrollü diferansiyel kontrol sistemleri
6.Elektronik kontrollü direksiyon sistemleri
7. Kilitlemesiz fren sitemleri(Antilog Break System; ABS)
8. Taşıt denge programı(ESP)
9. Çekiş kontrol sistemi(ASR)
10.Patinaj kontrol sistemleri(TCS)
11.Elektronik kontrollü süspansiyonlar(Elektronik Suspension System(ESS), Active
supension sistemleri(ASS)
12. Elektronik hız sabitleme sistemi(Cruise Control)
13.Elektronik sürücü-yolcu güvenlik sistemler
a) Sürücü yol ve bilgi sistemleri
b) Sayısal hız ölçer
c) Yol bilgisayarı
d)Taşıt denetim sistemi
e)Elektronik motor kilidi(İmmmobiliser-yol vermez)
d) Emniyet kemeri
e)Hava yastığı
f)Araçlar arası mesafe kontrolü
g)Elektronik kontrollü havalandırma/klima
h)Elektronik ayarlı koltuk sistemleri
39
7.3.1 Analog Ateşleme Sistemleri
a) Klasik tip ateşleme sistemi
Klasik tip ateşleme sistemlerinde kontak anahtarının çevrilmesi ile Bobinin girişine(primer
sarımına)verilen 12V luk gerilim, bobin çıkışında(sekonderde)18–25 KV(kilo volt) değerine
yükselir ve distribütör vasıtasıyla bujilere gönderilerek deşarjı sağlanır. Kam miline bağlı
olarak dönen platin kesicisi platinler arasında açılma meydana getirir.
Bu esnasında oluşacak kıvılcım atlamalarını önlemek için platin uçları arasına paralel bir
kondansatör(meksefe) bağlanır. Ancak zamanla platinler üzerinde oluşan oksitlenme(meme)
ateşlemede sıkıntılar yaratması sonucu zamanla bu ateşleme sistemi terkedilmiş ve yerini
çeşitli firmalar tarafından geliştirilen elektronik ateşleme sistemleri almıştır. .
+12V Bobin 18-25 KV
Vgiriş
Ngiriş
Distribütör
Vçıkış
Nçıkış
Pilatin
Kondansatör
°
Pilatin
kesici °
Bujiler
Şekil 7.3 Klasik tip(Kettering) ateşleme sistemi
40
b) Mekanik kesicili, transistorlu ateşleme sistemi
Kontağın açılması ile birlikte R direnci ile sınırlanan çok küçük bir baz akımı platinler
üzerinden akarak, transistorun bazını tetikler ve transistorun iletime geçmesini sağlar. İletim
geçen transistor bobinin primer akımını emiter üzerinden toprağa verir. Sürekli ardışık olarak
tetiklenen transistor sekonder bobininde yüksek bir indüksiyon akımının doğmasına neden
olur. Meydana gelen bu akım distribütör üzerinden bujilere aktarılarak ateşlemeyi sağlar.
+12V Bobin 18-25 KV
Kontak
Vgiriş
Ngiriş
R
Distribütör
Vçıkış
Nçıkış
Platin
°
Akü
°
Platin
kesici
B
C
E
Bujiler
Şekil 7.4 Mekanik kesicili ve transistorlu ateşleme sistemi
c) Kapasitif deşarjlı ateşleme sistemleri(CDI)
Bu ateşleme sisteminde yüksek gerilim farklı bir yöntem ile meydana gelir. Aküden sağlanan
12 V gerilimi yüksek frekanslı DC/AC dönüştürücü ve ön yükselteç vasıtası ile önce 350400V DC değerine yükseltilir. Bu gerilim kondansatör üzerinden bobinin primer sargısına
verilerek bobinin sekonder ucundan 40000V ateşleme voltajının elde edilmesine neden olur.
Şekil 7.5 SCR tetikleme kontrol sinyalinin üretilmesinde, magnetik alanın belirli aralıklarla
önünden geçen bir demir metal tarafından kesintiye uğratılması prensibinden faydalanılır. Bu
alan değişimi hall sensorundaki hall akımının veya indüktif sensordaki bobinin indüksiyon
akımının değişmesine neden olur( Şekil 7.6). Bu ateşleme sisteminin avantajı yüksek hızlarda
daha çabuk ateşleme imkanı vermesi ve yüksek performans sağlamasıdır.
41
DC Yüksek
voltaj üreteci
Tetikleme
kontrol
ünitesi
Kondansatör
Distribütör
Tristör
(SCR)
°
Kontak
Akü
Bujiler
Şekil 7.5 Kapasitif deşarj ateşleme sistemi(CDI)
a)
b)
Şekil 7.6 Tetikleme sinyalinin oluşumu; a)Hall sensörü b) İndüksiyon sensör yapısı
42
7.3.2 Sayısal Ateşleme Sistemleri
Sayısal elektronik ateşleme sistemleri tamamen mikro işlemci kontrolünde ateşleme
sağlayan sistemlerdir. Bu sistemde en ideal ateşlemenin olabilmesi için gerekli şartlar üretim
esnasında mikro işlemciye yüklenir. Aracın çalışması esnasında ateşleme sistemi ile ilgili
birimlerinde oluşan şartlar çeşitli sensorlar ile algılanır ve mikro işlemcide kayıtlı bilgiler ile
karşılaştırılır. Bu işlem sonucunda meydana gelen sapmalara ait gerekli düzeltme komutları
belirlenerek ilgili birimlere uygulanmak üzere gönderilir.
Sayısal elektronik ateşleme sistemleri kapasitif(CDI) veya indüktif(IDI) deşarj prensibine
göre ateşleme yapan sistemleri kullanılır.
Motor yönetimi sistemlerinde elektronik olarak kontrol edilen temel unsurlar;
1.yakıt sistemi, 2.bujilerin ateşlenme sırası, 3.ateşleme zamanıdır.
Motor üzerindeki en önemli sensörler; (krank veya üst ölü nokta pozisyonunu belirleyen)
açı sensoru, motora giren havayı kontrol eden hava akış sensoru ve gaz kelebeği
sensoru, motor sıcaklık sensörü, oksijen sensörü ve vuruntu sensörü.
Motor yönetim sistemleri silindirin ihtiyacı olan yakıt miktarını belirler. Belirlenen yakıt
miktarının girebileceği kadar süre enjektörü açık tutar ve tam yanmanın oluşma zamanında
bujilerin kıvılcım oluşturmasına sebep olur.
Bazı motor yönetim sistemleri orijinal bobin ve buji yapılanmasını kullanılırken, bazıları da
bobin ile bujinin aynı çatı altında tasarlandığı ve her silindir için ayrı ayrı monte edilen
distribütörsüz ateşleme sistemini kullanmaktadır(Şekil 7.7).
Daha önceleri analog bilgisayarlar ile yapılan bu kontrol işlemleri, gelişen yarı iletken ve
yüzey montaj teknolojileri sonunda birçok farklı işlemi aynı anda ve bir çatı altında yapabilen
çiplerin(yongaların) üretilmesi sonucu sayısal olarak yapılabilir hale gelmiştir.
KONTROL MODÜLÜ
12V Akü
Kontrol sinyalleri
B
+
C
E
B
+
C
E
B
+
C
E
43
B
+
C
E
Kontrol
sinyali
+12V
B
C
E
Şekil 7.8 Distribütörsüz dijital elektronik ateşleme sistemi
7.3.3 Yakıt Püskürtme Sistemleri
İçten yanmalı motorlarda motorun verimli çalışabilmesi için homojenliği sağlanmış ve en
üst düzeyde atomize olmuş yakıt /hava karışımına ihtiyaç vardır.
Araçlarda bu durum
karbüratör veya yakıt püskürtme sistemleri ile sağlanır. 1970 li yıllardan itibaren karbüratör
sistemi terk edilmeye başlanmış yerini püskürtmeli enjeksiyon sistemleri almaya başlamıştır.
Püskürtme işlemi modern bir motorun performansını, yakıt ekonomisini ve düşük emisyon
seviyesine belirleyen en önemli faktördür. Bundan dolayı çeşitli yakıt püskürtme teknikleri
geliştirilmiştir.
Yakıt püskürtme işlemi doğrudan yanma odasına(emme mani foldun önüne) yapıldığı gibi
emme manifoldunun arkasına da yapılabilir.
Doğrudan yakıt odasına yapılan püskürtme işlemi(DI), yüksek basınç atındaki motorun
karmaşık senkronizasyon işleminde yaşanan zorluk, tehlike ve pahalı olmasından dolayı
benzinli motorlarda tercih edilmemektedir.
Yakıtın alınan havanın içine püskürtüldüğü Endirekt püskürtme(ID) sistemlerinde
enjektörler motorun zamanla faaliyetine ihtiyaç duymazlar ve kontrolü kolaydır.
Yakıt miktarının emilen hava basıncına göre düzenlendiği sistemlerde enjektörler motor
çalıştığı sürece devamlı püskürtme yaparlar( K-Jetronik). Elektronik enjeksiyon sistemleri,
tek noktalı püskürtme(SPI) ve çok noktalı püskürtme(MFI) olarak iki tip dir.
a) tek noktalı püskürtme(SPI);Emme manifolduna yakıt gönderen tek bir magnetik enjektör
bulunmaktadır. Yasalar ile belirlenen emisyon değerlerine daha kolay ulaşılması, katilik
konverter ile uyumlu çalışması ve yakıt tasarrufu sağlaması bu sistemi tercih edilebilir kılar.
44
Enjektörler ECU ile kontrol edilen elektromekanik bir mekanizma olup enerjilendirildiğinde
içerisindeki bobin memeyi yerinden kaldırarak basınç altındaki yakıtın püskürtülmesini
sağlar.
b) çok noktalı püskürtme(MFI); Çok noktalı enjeksiyon sistemlerinde her silindire bir
enjektör hizmet etmekte ve bunlar emme manifoldunun içerisine portlara yakın
yerleştirilmiştir. En çok kullanılan tipi aralıklı yakıt püskürten ve elektronik kontrol
modülü(ECU) tarafından yönetilen enjeksiyondur. Bu sistemler basit ve ucuzdur.
ECU
Enjektör Sürücü
.
Hava Akış Hızı Ölçer
Sensor Girişleri
Anahtar
Ateşleme
Hava Filtresi
Enjektör
Bobin
Sinyal
Kaynağı
Yakıt Basınç
Regülâtörü
Yakıt Borusu
Hız
O2
Sıcaklık
Kelek Açısı
Hava Akış Hızı
Yakıt Filtresi
Yakıt Geri
Besleme Borusu
Yakıt Tankı
Yakıt Pompası
Şekil 7.8 Elektronik kontrollü yakıt sistemi şeması
45
Şekil 7.9 Elektronik kontrollü yakıt sistemi blok şeması
a)
b)
Şekil 7.10 a)Elektronik yakıt enjektörü b) Elektronik yakıt enjektörü kesiti
46
7.3.4. Aktarma Organları Kontrol Sistemleri
Aktarma organları bünyesinde yer alan elektronik kontrollü sistemler, motor ile vites kutusu
arasındaki bağlantıyı sağlayan Şanzıman ve kavrama, motor ile tekerlekler arasındaki ilişkiyi
kuran defransiyel ve bunların yanı sıra şaft ile ilgili bilgilerin toplanarak derlenmesi,
emniyetli olduğu kadar konforlu ve ekonomik bir sürüş için önemlidir. Elektronik alandaki
gelişmelere paralel olarak aktarma organlarının işlevlerini tam ve doğru olarak yerine
getirmesi için her geçen gün yeni uygulamalar hayata geçmektedir. Özellikle otomatik vites
veya şanzımanlı araçlar önemli ölçüde talep edilmeye başlanmış, neredeyse opsiyon olmaktan
çıkmaya başlamıştır.
Araçların elektronik olarak kontrol edilmesi, motordan alınan hareketi aktarma organlarına
kontrollü olarak aktaran şanzımanın çeşitli hidrolik devrelerin kontrolünü sağlayan elektrikli
selenoid valfların kontrol edilmesi prensibine dayanır. Bu prensip hareket aktarma ve kontrolü
üzerine çok daha ileri seviyede uygulama yapmayı kolaylaştırmaktadır.
İlgili sensorlar vasıtasıyla alınan vites kolunun ve gaz pedalının pozisyonu ile motorun
durumu ve aracın hız bilgileri elektronik kontrol ünitesi tarafından derlenir. Bu işlemin
ardından ECU, şanzıman içindeki Planeter dişliler üzerinde bulunan değiştirme elemanlarının
hareketlerini kontrol etmek üzere yağ pompası tarafından yaratılması gereken hidrolik basınç
değerini sağlayacak şekilde elektrikli selenoid valfları uygun hale getirir.
Yağ Pompası
Gaz Kelebeği
P
R
N
D
3
2
1
Şanzıman
Devir Sensörü
TCU
Otomatik Vites Kolu
(Transmiyon Kontrol Ünitesi)
Selenoid Valf
Tork Sensörü
Hız Sensörü
Basınç Sensörü
Şekil 7.11 Otomatik kontrollü şanzıman blok devresi
47
Otomatik elektronik kontrollü vites kutuları(şanzımanları) yukarıda hidrolik(yağ) basınç
prensibine ile kavrama yaratırken, bunun yanında elektromagnetik kavramalı, standart
otomatik vitesli ve sürekli değişken oransal dişli vites kutuları vardır.
7.3.5 Elektronik Diferansiyel Kilidi (EDL)
İstavroz dişlilerinin farklı hızlarda dönmesinden ileri gelen patinajı önlemek, elektronik hız
kontrol sistemi ile sürücünün müdahalesi olmaksızın mümkün olmaktadır. EDL sensörleri
sağ-sol ve ön-arka tekerlekler arasındaki hız farklarını belirler gerekli düzeltmeleri yapmak
üzere elektro hidrolik sistemleri devreye sokarak diferansiyel kilidi işleme sokar.
7.3.6 Dört Tekerlek Yön Kontrol Sistemleri(4WS)
Taşıtlar yön kontrolünü ön tekerlekler vasıtası ile yapar. Özellikle viraj alırken ve süratli
dönüşlerde oluşan savrulma olayını ortadan kaldırılmak için araca yanlardan gelen etkileri
tespit ederek gerekli işlemi yapan sistemler geliştirilmiştir.
4WS Elektronik kontrol sistemi taşıt hız sensörü, direksiyon açı sensörü, araç tekerlek hız
sensörleri ile topladığı bilgileri derleyerek direksiyon dönüş hızını hesaplar ve arka tekerlek
dönüş açısını hesaplar. Bu uygulamayı yapan genelde elektrikli bir motordur. ECU elektrikli
motora komut vererek, kramiyer dişliyi olması gereken ölçüde ileri sürer ve tekerlekleri
yönlendirir.
7.3.7 Elektronik Kontrollü Direksiyon Sistemleri
Direksiyonu döndürmek için gerekli güç, araç dururken fazla, araç hareket halinde iken
düşüktür. Soğuk mevsimlerde bu durum daha da güçleşmektedir. Bu durumu ortadan
kaldırmak için elektro hidrolik direksiyon sistemleri, elektronik kontrollü direksiyon
sistemleri ve Lövye kontrol sistemleri geliştirilmiştir.
48
7.3.8 Kilitlemesiz Fren Sistemi (ABS)
Hareket halindeki araçların tekerleklerinden bir veya daha fazlasının dönmemesi fren
kilitleme olayı olarak adlandırılır. Bu durumda araçların kontrolsüz kayması ve savrulması
riski ortaya çıkar. Söz konusu durumun ortadan kalkması için tekerleklerin dönmesi gerekir.
Bu durumu ortadan kaldırmak için tekerleklere farkı basınç uygulamak gerekir. Dört
tekerleğin hızı ayrı ayrı hız sensörleri vasıtasıyla ölçülür ve ECU ünitesi tarafından
değerlendirilerek, klasik fren sisteminden bağımsız çalışan, hidrolik modülatördeki basınç
dengeleme selenoidlerine gerekli sinyali verir. Bu olay saniyede 5–10 kez tekrarlanır ve
tekerlekler darbeli ivmelenmeler ile uygun hız değerine kısa sürede iner veya durur.
7.3.9 Elektronik Fren Kuvveti Dağılımı(EBD)
Araçların ön ve arka tekerlekleri farklı yük altında bulunabilir veya yol ile lastikler
arasındaki yol tutuş değerleri(sürtünme) farklı olabilir. Bu durum frenleme esnasında
kilitlemeye neden olur. Aracın kaymasına ve yanlara çekmesine neden olur.
EBD sisteminde her tekerleğin devir sayısı sensörler ile kontrol edilir ve ECU tarafından
değerlendirilerek tekerleklerde uygun basınç değerlerinin oluşması için selenoid valflara
gerekli emirler verilir.
7.3.10 Elektronik Denge Sistemi(ESP)
Araçlar ağırlık merkezlerinin kayması, şerit değiştirme işlemleri ve dış fiziksel etkiler nedeni
ile savrulmaya uğrayabilir veya frenleri kilitlenebilir. Böyle durumlarda ESP işlemcisi
devreye girerek tekerlek devir sensörü, direksiyon açı sensörü, yanal açı sensörü ve fren
basınç sensörü vasıtası ile alınan bilgileri derler ve gerekirse ABS yi devre sokar. Ayrıca hızın
azaltılması için ECU ya gerekli bilgiyi gönderir.
7.3.11 Patinaj Önleme Sistemi(ASR)
Araçların ön ve arka tekerleklerinin farklı devirlerde olmaları sonucunda yaşanan olay patinaj
olarak tanımlanır. Eğimli yol güzergahlarında, kaygan veya yumuşak zeminlerde gaza fazla
yüklenmek ile meydana gelir. Araçların önden veya arkadan çekişli olmasına göre ön veya
49
arka tekerleklerde meydana gelebilir. Patinajın ortadan kaldırılması için tekerlek devir
sayıları, sürücü ve gaz kelebeği pozisyon sensörleri tarafından yapılan algılamalar ECU
tarafından değerlendirilir ve gerekli düzetmeler yapılarak uygulayıcılara komut gönderilir.
7.3.12 Sürücü - Yolcu Güvenlik ve Konfor Sistemleri
Araçların düzgün, ekonomik ve emniyetli çalışması için araç ile ilgili önemli bilgiler
sürücünün göz önünde sergilenir. Genel olarak bu bilgiler, motor devir sayısı, taşıt hızı, yağ
basıncı, hararet, yakıt durumu, iç ve dış hava sıcaklığı, arıza, emniyet kemeri ve açık kapı
uyarısı gibi bilgilerdir. Bu bilgiler ECU tarafından sensörlerden veya doğrudan alınarak
display üzerinde sergilenir. Bunların bir kısmı YOL bilgisayarında sunulmaktadır.
Son dönemdeki teknolojik gelişmeler, tüm sensörler verilerinin kablosuz(Wi-LAN) hatlar
üzerinden
ECU’ ya doğrudan aktarılmasına olanak sağlamıştır. Bunun durum meydana
gelebilecek problemlere daha çabuk ve güvenli müdahale imkanı doğurmuştur. CAN kontrol
adı verilen bu sistem uygulamaları gittikçe yayılmaktadır. İmmobiliser(Yolver) ECU ile
doğrudan çalışan araç koruma sistemidir. ECU anahtar üzerindeki İmmobiliser kodunu
okumadan motora yol vermez.
50
8. ÇALIŞMA SORULARI
8.1 Çalışma Soruları 1
1. Aşağıdaki diyotlardan hangisi ikaz amaçlı kullanılır?
a) normal diyot
b) led
c) tünel
d) zener
2. NPN tipi transistörü çalıştırmak için sırası ile C, B, ve E uçlarına hangi gerilim
uygulanmalıdır?
a) +,-,-
b) -,+,-
c) +,-,+
d) +,+,-
3. Kollektör akımı 40mA ve baz akımı 8mA olan bir transistörün  akım kazancı kaç dır?
a) 5
b) 160
c) 320
d) 32
4. Bir otomobilde hararet sensörü olarak kullanılabilecek devre elemanı aşağıdakilerden
hangisidir?
a) trimer
b) değişken kondansatör
c)trimpot
d)termik
5. Bir devre elemanına seri bağlı ampermetre 2A ve paralel bağlı voltmetre
30V gösteriyor ise bu eleman üzerinde depolanan güç kaç wattır?
a) 0.15
b) 15
c) 60
d) 120
6. 13 elektrona sahip bir element atomunun elektron dağılımı nasıldır?
a) K2eL8eM3e
b) K5eL8e
c)L2eM8e
d)M2eK8e
7. Şarj sisteminde kullanılan bir kondansatörün üzerinde 0,1 F (farad), 500V
yazmaktadır. Bu kondansatörün depoladığı elektrik yükü kaç coulomb( C ) dur?
a) 5x102
b) 5x10-2
c) 5
d) 50
8. 200V girişli bir trafonun çıkış voltajı 10V ve sekonder sarımı 50 ise primer sayısı kaçtır?
a) 1000
b) 500
c)5000
d)10000
9. Aşağıdakilerden hangisi elektrik yükü depo eden devre elemanıdır?
a) Direnç
b) Tristör
c) Kondansatör
d)Transistör
10. Triac lar genellikle hangi tip devrelerde kullanılır?
a) ac/dc ceviricilerde b)çıkış katlarında c)alarm devrelerinde d) güç kontrol devrelerinde
51
8.2 Çalışma Soruları 2
1. Aşağıdaki devre elemanlarından hangisi yarı iletken yapısına sahiptir?
a) Direnç
b) Kondansatör
c) Bobin
d) Tristör
2. PNP tipi transistörü çalıştırmak için sırası ile C, B, ve E uçlarına hangi gerilim
uygulanmalıdır?
a) +,-,-
b) -,+,-
c) +,-,+
d) +,+,-
3. Kollektör akımı 400mA ve baz akımı 25mA olan bir transistörün  akım kazancı kaç dır?
a) 5
b) 16
c) 32
d) 320
4. Otomobillerde merkezi control sistemine (CPU) bilgileri aktaran devre elemanı
aşağıdakilerden hangisidir?
a) trimer
b) değişken kondansatör
c)trimpot
d)termik
5. Bir devre elemanına seri bağlı ampermetre 2A ve paralel bağlı voltmetre
30V gösteriyor ise bu eleman üzerinde depolanan güç kaç wattır?
a) 0.15
b) 15
c) 60
d) 120
6. 13 elektrona sahip bir element atomunun elektron dağılımı nasıldır?
a) K2eL8eM3e
b) K5eL8e
c)L2eM8e
d)M2eK8e
7. Şarj sisteminde kullanılan bir kondansatörün üzerinde 0,1 F (farad), 500V
yazmaktadır. Bu kondansatörün depoladığı elektrik yükü kaç coulomb( C ) dur?
a) 5x102
b) 5x10-2
c) 5
d) 50
8. 200V girişli bir trafonun çıkış voltajı 10V ve sekonder sarımı 50 ise primer sayısı kaçtır?
a) 1000
b) 500
c)5000
d)10000
9. Aşağıdakilerden hangisi elektrik yükü depo eden devre elemanıdır?
a) Direnç
b) Tristör
c) Kondansatör
d)Transistör
10. Triac lar genellikle hangi tip devrelerde kullanılır?
a) ac/dc ceviricilerde b)çıkış katlarında c)alarm devrelerinde d) güç kontrol devrelerinde
52
8.3 Çalışma Soruları 3
1. Frekans ölçümü yapılan bir kare dalga sinyali için bir periyotluk zaman 50 ms(mili
saniye) olarak ölçülmüştür.Bu kare dalganın frekansı kaç Hz dir?
a) 20
b) 10
c) 0.5
d) 0.2
2. NPN ve PNP tipi Transistör için aşağıda yazılanlardan hangisi doğrudur?
a) ikisi de AC ile beslenir.
b) ikisi de DC ile beslenir.
c) NPN – ile tetiklenir.
d)PNP + ile tetiklenir.
3. Bir transformatörün primer sarımı 1000, sekonder sarımı 40 ve primer voltajı100 ise
sekonder çıkışından kaç volt elde edilir?
a) 2
b) 4
c) 6
d) 8
4. ampermetre ile voltmetrenin için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
a) her ikisi de voltaj ölçer
b) ampermetre devreye seri bağlanır
c) her ikisi de akım ölçer
d) voltmetre devreye seri , ampermetre ise paralel bağlanır
5. Şarj sisteminde kullanılan bir kondansatörün üzerinde 1000 mf(mikrofarad) 24V
yazmaktadır. Bu kondansatörün depoladığı elektrik yükü kaç coulomb( C ) dur?
a) 24x10-6
b) 24x10-5
c) 24x10-4
d) 24x10-3
6. Zener diyot hangi amaç için kullanılır?
a) doğrultma
b) ikaz
c) osilasyon
d) regüle
7. Oto camlarında kullanılan direnç tipi hangisidir?
a) termik
b) film
c) metal oksit d) porselen
8. 1000 sarımlı, 200V girişli bir trafonun çıkış voltajı 20V ise çıkış sarım sayısı kaçtır?
a) 10
b) 100
c)200
d)40
9. Emiteri topraklanmış bir transistörün VCE voltajı 60 volt ve besleme(VCC) voltajı ise 100V
dur. Kollektörden geçen akım 2A olduğuna göre RC koruma direnci kaç ohmdur?
a) 50
b)40
c)30
d)20
10.  akım kazancı 50 olan bir transistörün baz akımı 5 mA ise kollektör akımı
53
kaç mA dir?
8.4 Çalışma Soruları 4
1. Emiteri topraklanmış bir transistörün VCE voltajı 40 volt ve besleme(VCC) voltajı ise 100V
dur. Kollektörden geçen akım 2A olduğuna göre RC koruma direnci kaç ohmdur?
a) 50
b)40
c)30
d)20
2. Tunel diyot genellikle .............devrelerinde kullanılan devre elemanıdır.
a) osilatör
b) ac/dc doğrultma c) algılama d) ikaz
3. 60 ohm luk dirençler kullanarak 20 ohm luk bir direnç elde etmek için ne yapılmalıdır?
a) 1 tane seri, 2 tane paralel bağlanmalı
b) 2 tane seri, 1 tane paralel
c) 3 tanesi paralel
d) 2 tanesi seri, 2 tanesi paralel
4. Üzerinde soldan itibaren sıralanmış; kırmızı, siyah, kahve ve gumuş renkleri bulunan
bir direncin değeri kaç ohm dur?
a) 20020
b)10010
c)2000.1
d)200.2
5. Sıcaklık sensörü olarak kullanılan direnç tipi hangisidir?
a) porselen
b) film
c) metal oksit
d) termik
6.Trimpot için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
a) aktif devre elamanıdır b) sabit değerlidir
c) sensor olarak kullanılır
d) ayarlanabilir
7. Bir transformatörün primer sarımı 600, sekonder sarımı 40 ve primer voltajı 150 ise
sekonder çıkışından kaç volt elde edilir?
a) 15
b) 10
c) 5
d) 25
8.120 ohm luk bir direnci 0.05 tolerans ile nasıl kodlarsınız?
a) kahve,siyah ,kahve ve altın
b) kahve, kahve, siyah ve gümüş
c) siyah, kahve, siyah ve gümüş
d) kahve, kırmızı, kahve ve altın
9. Bir iletkenden 10 saniyede 20 amper akım geçerse toplam yük kaç C (coulomb) olur?
a)200
b)20
c)0.2
d)0.5
10. Adaptörlerde kullanılan köprü diyodun amacı nedir?
a) voltaj yükseltmek
b) verimi artırmak
c) voltajı sabitlemek.
d) tam dalga dc elde etmek
54
8.5 Çalışma Soruları 5
Y
X
1)
3C
6C
a) X ve Y noktaları arasında seri bağlı iki kondansatörün Cxy eşdeğer sığasının
10F(farad) olması için C kaç farad olmalıdır?
b) X ve Y noktaları arasında 150 C (coulon) elektrik yükü depolayabilmek için bu iki
nokta arasına uygulanacak potansiyel farkı kaç volt olmalıdır?
2)
N tipi ve P tipi yarı iletken nasıl elde edilir, şekil çizerek anlatınız?
3)
Np
Vp
a)
Ns
Vs
Şekildeki trafonun pirimer sarımı 400, sekonder sarımı 50 ve pirimer voltajı 200 V
ise sekonder çıkış voltajı kaç volt dur?
b)
4)
Bu trafodan 2A akım çekebilmek için gücü kaç wat olmalıdır?
Şekildeki tek transistörlü basit yükselteç için;
Giriş
voltajı
Vgiriş = 4V,
RB
Transistörün akım kazancı  = 40 ,
Base
akımı
Besleme voltajı
+Vcc
RC
IB=0.05A,
+VCC=20V
ise
Vgiriş
a) IC= ? A,
Vçıkış
b) RB=? Ohm.
5) Kesit alanı 4mm2 , özdirenci r=2 .mm ve uzunluğu 2m olan bir telin direnci
kaç  dur?
55
8.6 Çalışma Soruları 6
1) Otomobillerde kullanılan sensörlerden(algılayıcılardan) bildiklerinizi ve nerelerde
kullanıldıklarını yazınız.
2) Araçlarda kullanılan ECU(elektronik kontrol ünitesi) ne işe yarar?Kısaca yazınız.
3) Aktif ve Pasif devre elemanlarından bildiğiniz üçer tanesinin adlarını yazınız.
4)
Np=500
Ns=25
Şekildeki trafonun sekonder voltajı kaç volttur?
Vs=?
Vp=100V
5) a- Üzerinde soldan itibaren sıralanmış; Kırmızı, Siyah, Kırmızı ve gümüş
renkleri
bulunan
bir direncin değeri toleransı ile birlikte kaç ohm () dur?
b- 47 K lık (kilo ohm ) bir direnci %5 toleranslı olarak renk kodları ile kodlayınız.
6) P tipi yarı iletken nedir? Nasıl elde edilir? Kısaca anlatınız.
7) 32 elektronu bulunan bir atomun elektron dağılımını çizerek, hangi yörüngede kaç
elektronu olduğunu belirtiniz.
8)
Np=1000
Ns=50
Vs=?V
Vp=200V
9)
12
Şekildeki trafonun çıkış voltajı kaç volttur?
6
4
I=?A
Şekildeki devre I akımı kaç amperdir?
E=60V
r=1
56
8.7 Çalışma Soruları 7
1) Şekildeki devrede depolanan toplam yük kaç kulondur?
5F
20F Çözüm:
15F
E=60V
2) Şekildeki 9V ve 1A ile çalışan cihazın 18 voltluk bir kaynaktan sağlıklı beslenebilmesi için
R direnci kaç ohm olmalıdır?
R=?
18V
DC
Vz=9.6V
9V,1A cihaz
3) Şekildeki devrenin V potansiyeli kaç volttur?
R1=6
R2=3
I=3A
R3=3
V=?
4) Tek birleşimli transistorün( UJT) yapısını ve kullanımını şekil çizerek anlatınız
5) Anahtar kapatıldığında ölçülen değerler şekildeki gibidir. Buna göre IC ve IB ile 
değerlerini bulunuz.
=36V
100
VCB=25V
1000
Anahtar
B
C
VCE=16V
E
57
9. KAYNAKLAR
1. SÜRMEN, A. , ASLAN, R. ; Otomotiv Elektroniği, AKTÜEL
Yayınları 2004
2. PEYNİRCİ, R. , ÖZATA, H. ; Temel Elektronik,
3. SALMAN, M. S. , KOCA, A. ;
Oto Elektrik Elektroniği,
4. YÜCE, A. ; Günümüzde Otomotiv Teknolojisi, SHELL 1997
5. Temel Elektrik ; TOFAŞ Teknik Eğitim Merkezi Notları
6. Bayazıt, H. ; Analog Elektrik, 2003
7. Motor-Elektronik : BOSCH, 1983
8. Borat, O. ; Karbüratörler ve Benzin Püskürtme ile ilgili Ders notları, İ.T.Ü, İsatanbul
9. Rıbbens W. B. ; Understanding Automotive Electronic, Sams, 1992
10. Öz, İ. H. ; Motorlar, Cilt II, Birsen Kitapevi Yayınları
11. ÖVEÇ, F. ; Otomotiv Elektroniği Ders Notları, GÖLCÜK 2006
12. http://auto.howstuffworks.com/
13. http://www.bcae1.com/
14. http://en.wikipedia.org/wiki/Ignition_system
15. http://www.araba.com.tr/service/sozlug-741.html
16. http://www.fortunecity.com/silverstone/fiat/10/ign2.gif
17. http://www.latticesemi.com/documents/DS1018.pdf
18. http://www.bosch-diagnostik.com/UserFiles/File/2007_Servis%20egitim_rehberi.pdf
19. http://www.sensorland.com/HowPage010.html
20. http://shopping.erol.co.uk/product/Audi-100200-1.8i-K-Jetronik-85.html
21. http://www.obitet.gazi.edu.tr/obitet/yakit_sistemi/k_jetronik.htm
22. http://www.motorola.com
23. http://www.hitachi.com
24. http://arsiv.mmo.org.tr/pdf/0000033A.pdf
25. http://www.famousparts.com/10igconmod.html
58