Bölüm 1: Endüstriyel elektronik elemanları Bölüm 1

Bölüm 1: Endüstriyel elektronik elemanları Bölüm 1

Bölüm 1: Endüstriyel elektronik elemanlarý
A- Endüstriyel elektroniðin tanýmý
Elektronik devre elemanlarýný ana hatlarýyla sýralayacak olursak direnç, kondansatör,
bobin, diyot, transistör, trafo, regülatör entegresi, mikrofon, hoparlör, kulaklýk, PTC, NTC,
LDR, VDR, röle, tristör, triyak, diyak, UJT, PUT, opamp, lojik entegre vb. gibi kavramlar
karþýmýza çýkar.
Yukarýda sýralanan elemanlarýn bir kýsmýnýn yapýsý, çeþitleri, özellikleri ve saðlamlýk
testi hakkýndaki bilgiler Temel Elektronik Bilgisi dersinde verilmiþtir.
Endüstriyel elektronik dersinde ise sanayi tesislerinde karþýlaþýlan tristör, triyak, röle,
diyak, opamp, termistör vb. gibi devre elemanlarý tanýtýlacak, ayrýca uygulama devrelerinin
çalýþmasý hakkýnda bilgi verilecektir.
Günümüzde her türlü cihazýn içinde basit ya da karmaþýk elektronik devreler
bulunmaktadýr. Bu baðlamda teknik okul mezunlarýnýn da iyi derecede elektronik bilgisine
sahip olmasý önemli bir avantaj haline gelmiþtir.
B- Termistörler (ýsýya duyarlý elemanlar, ýsýl dirençler)
Elektronik devrelerle sýcaklýk kontrolu (denetimi) yapabilmek, ortam sýcaklýðýný
belirlemek, alýcýlarý yüksek sýcaklýktan korumak vb. gibi amaçlar için ýsý "sensör" ve
"transduzer"leri kullanýlýr.
10 KW
NTC
-55 °C...+125°C
Þekil 1.1: Çeþitli PTC ve NTC'ler
Termistör çeþitleri
I- PTC: Sýcaklýk arttýkça direnç
deðeri artar ve üzerinden geçirdiði
akýmý azalýr.
II- NTC: Sýcaklýk arttýkça direnci
azalýr ve üzerinden geçirdiði akým
artar.
Not: Uygulamada kullanýlan
termistörler
çeþitli
direnç
deðerlerinde üretilirler. Örneðin, 10
W , 100 W , 500 W , 1000 W , 3000 W , 5
KW 10 KW , 20 KW gibi.
R (W )
NTC
PTC
T (°C)
Þekil 1.2: PTC ve
NTC sembolleri
1
Þekil 1.3: PTC ve NTC'lerin
direnç deðerlerinin sýcaklýða
göre deðiþim eðrileri
Bölüm 1
http://www.muhendisiz.net
R3
1K
-T
NTC
3,3 K
1-10 K
R1
R2
1-10 K
A
P
T1
+12 V
T2
BC237
BC237
10-100 K
Þekil 1.4: Ýki transistör ve NTC'li
soðukta çalýþan devre
C- Fotoelektronik elemanlar
1- Fototristörler (LASCR): G ucuna ýþýk geldiðinde A ucundan K ucuna doðru tek
yönde akým geçiren devre
Foto triyak
Foto tristör
e l e m a n ý d ý r. F o t o t r i s t ö r
uygulamada
çok
az
kullanýldýðýndan kýsaca
anlatýlmýþtýr. Zira, ýþýða
duyarlý devrelerin büyük bir
bölümü LDR ya da foto
transistör kullanýlarak
üretilmektedir.
Þekil 1.5: Foto tristör ve
foto triyak sembolleri
Þekil 1.6: Foto
tristörlerin yapýsý
2- Fototriyaklar: G
ucuna ýþýk geldiðinde A1-A2 uçlarý arasýndan her iki yönde de akým geçiren devre elemanýdýr.
Fototriyak uygulamada çok az kullanýldýðýndan kýsaca anlatýlmýþtýr.
3- Optokuplörler (optik kuplaj, optoizolatör, opto switch): Iþýk yayan eleman ile ýþýk
algýlayan elemanýn ayný gövde içinde birleþtirilmesiyle elde edilen elemanlara optokuplör
denir. Bu elemanlarda ýþýk yayan eleman olarak "led", "enfraruj led" kullanýlýrken ýþýk
algýlayýcý olarak "foto diyot", "foto transistör", "foto tristör", "foto triyak" vb. gibi elemanlar
kullanýlýr.
Optokuplörler daha çok, ýþýk yoluyla, iki ayrý özellikli devre arasýnda elektriksel
(galvanik) baðlantý olmadan irtibat kurulmasýný saðlayan devrelerde kullanýlýrlar. Þöyle
ki; düþük gerilimle çalýþan bir devreyle yüksek gerilimli bir güç devresine optokuplör
aracýlýðýyla kumanda edilebilir.
Optokuplörler 2000 ile 5000 Volt'luk gerilimlere dayanýklý olduðundan en hassas kontrol
sistemlerinde güvenle kullanýlýr.
2
Bölüm 1
Termistörlü devre örneði
I- NTC termistörlü soðukta çalýþan
devre: Þekil 1.4'de verilen devrede ortam
soðukken NTC'nin direnci yüksek
olacaðýndan T1 transistörünün beyzine baðlý
olan potta gerilim oluþmaz ve T1 kesimde
kalýr. T1'in kesimde olmasý A noktasýndaki
gerilimin yüksek olmasýna neden olur. A
noktasýnýn geriliminin yükselmesi T 2 'yi
iletime sokar ve led yanar.
Ortam ýsýndýðýnda NTC'nin direnci azalýr
ve pot üzerinde oluþan gerilim T1'i sürer.
T1'in iletken olmasý A noktasýndaki gerilimin
düþmesine neden olur. A noktasýnýn
geriliminin düþmesi ise T2 transistörünü
kesime sokar, led söner.
Bölüm 1
Þekil 1.7: Uygulamada kullanýlan çeþitli optokuplörlerin iç yapýsý
Burada verilen voltaj (gerilim) deðerleri iki ayrý özellikli devrenin birbiri arasýnda akým
geçiþinin olabilmesi için uygulanmasý gereken deðeri belirtir. Þöyle ki; kumanda devresi 5
Volt ile çalýþsýn. Bu devrenin tetikleme akýmý göndermesiyle enfraruj led ýþýn yayarak
karþýsýnda bulunan ýþýða duyarlý elemaný tetikler. Tetiklenen eleman ise iletime geçerek
yüksek voltajlý devrenin çalýþmasýný saðlar.
Optokuplörler, tv'lerde, bilgisayarlarda, PLC cihazlarýnda, otomasyon sistemlerinde
yaygýn olarak karþýmýza çýkmaktadýr.
Yarýk
Foto diyot
Foto
transistör
Enfraruj
diyot
Foto transistör
Yüzeyden yansýyan sinyallerle
çalýþan optointerraptýr
Enfraruj
diyot
Iþýn
Yansýtýcý yüzey
Foto
transistör
Delikli diskin
optointerraptýr
yarýðýndaki
hareketi
Þekil 1.8: Optointerraptýrlarýn yapýsý
4- Optointerraptýrlar (optointerrupter, açýk tip optokuplör): Optokuplörlere çok
benzeyen devre elemanlarýdýr. Tek fark, ýþýk yayan eleman ile ýþýðý algýlayan eleman arasýna
bir cisim girmesi mümkün olacak þekilde (açýk gövdeli) dizayn edilmiþ olmalarýdýr. Bu
elemanlarda ýþýk yayan elemana akým uygulandýðýnda oluþan ýþýk algýlayýcýya ulaþýr.
3
B C E
Þekil 1.9: Yüzey temaslý
transistörlerin yapýsýnýn basit
olarak gösterilmesi
NPN
PNP
Þekil 1.10: NPN ve
PNP transistör
sembolleri
Þekil 1.11: Çeþitli
transistörler
D- Transistörler
Üç yarý iletkenin birleþiminden oluþmuþ devre elemanýna transistör denir. Bu elemanýn,
Beyz (B), emiter (E) ve kollektör (C) olmak üzere üç ayaðý vardýr. NPN ve PNP olmak üzere
iki tipte yapýlan transistörler, küçük deðerli beyz akýmýna baðlý olarak C-E arasýndan büyük
akým geçiþine izin verirler.
Transistör kelimesi, transfer (aktarma) ve resistor (direnç) sözcüklerinin kýsaltýlmasýyla
ortaya çýkmýþtýr. Transistörlerin ayak adlarýnýn anlamlarý: Emiter (emitter): Yayýcý. Kollektör
(collector): Toplayýcý. Beyz (base): Taban, giriþ, kontrol.
Beyz (B)
Beyz (B)
Kollektör (C)
NPN tipi transistörlerin yapýsý:
Kollektör (C)
Þekil 1.12'de görüldüðü gibi NPN
transistör yapýlýrken iki adet N tipi
N
özelliðe sahip yarý iletken malzemenin
P
arasýna ince bir katman halinde P tipi
malzemeden
beyz
tabakasý
P
N
yerleþtirilmiþtir. Araya yerleþtirilen
beyz tabakasý iki büyük tabaka
arasýndaki elektron-oyuk geçiþini
N
P
kontrol etme bakýmýndan görev
yapmaktadýr.
Emiter (E)
Emiter (E)
Transistörleri musluða (vana)
Þekil 1.12: NPN
Þekil 1.13: PNP
benzetmek mümkündür. Musluk, akan
transistörlerin yarý
transistörlerin yarý
sývýyý denetler (ayarlar.) Transistör ise
iletken yapýsý
iletken yapýsý
geçen akýmý denetler. Bu özelliði
sayesinde küçük akýmlar ayný biçimde
olmak kaydýyla büyütülebileceði gibi, küçük bir akým ile büyük bir alýcýnýn çalýþmasý da
saðlanabilir.
PNP tipi transistörlerin yapýsý: Þekil 1.13'de görüldüðü gibi PNP transistör yapýlýrken
iki adet P tipi özelliðe sahip yarý iletken malzemenin arasýna ince bir katman halinde N tipi
malzemeden beyz tabakasý yerleþtirilmiþtir. Araya yerleþtirilen beyz tabakasý iki büyük tabaka
arasýndaki elektron-oyuk geçiþini kontrol etme bakýmýndan görev yapmaktadýr.
4
Bölüm 1
Algýlayýcýnýn çýkýþýnda maksimum deðerde akým oluþur. Araya bir cisim girdiðinde ýþýk
geçiþi sona ereceðinden algýlayýcý elemanýn çýkýþ akýmý sýfýr olur.
Optointerraptýrlar bilgisayar farelerinde (mouse), otomasyon sistemlerinde, robot
kontrollarýnda, fotokopi makinalarýnda vb. kullanýlýrlar.
Yük direnci
2- Anahtar (on-off elemaný) olarak kullanýlan transistörler: Transistörün kesim
(yalýtým) ve doyum (tam iletim) durumunda olmasý, elemanýn "anahtarlama" yapýcý olarak
çalýþtýrýlmasýdýr. Aktif bölgede çalýþma ise yükselteç devrelerinde geçerlidir.
Anahtarlama elemaný olarak kullanýlacak transistörün açma kapama (on-off) zamanlarýnýn
"çok kýsa" olmasý gerekir. Özellikle yüksek frekanslý devrelerde, zaman rölelerinde, peryodik
çalýþan sistemlerde, dijital düzeneklerde açma-kapama sürelerinin kýsa olmasý çok önemlidir.
Alýcýlarý mekanik anahtarlarla ve þalterlerle çalýþtýrýp durdururuz. Yük (Ry) büyüdükçe yüksek
akýmlý anahtar (þalter) kullanmak gerekir. Bu ise devrede hem çok yer kaplar hem de maliyeti
arttýrýr. Ýþte bu nedenle uygulamada, transistör, tristör, triyak
+
vb. gibi elemanlar kullanýlarak küçük bir anahtarla büyük
9-12 V
S
alýcýlara kumanda edilebilmektedir.
Büyük akýmýn geçtiði þalterlerin olumsuz yönleri
I- Þalter açýlýp kapatýlýrken büyük fiziksel kuvvet gerekir.
II- Açýlýp kapanma esnasýnda gürültü, kývýlcým, ark olur.
III- Kontaklar ark nedeniyle belli bir süre sonra
geçirgenliðini kaybeder (bozulur.)
10
KW
10
KW
330 W
L
NPN
BC237
-
Þekil 1.15'de verilen devrede S mini anahtarýyla L alýcýsý (led, Þekil 1.15: Transistörlerin
lamba, ýsýtýcý, motor vb.) çalýþtýrýlabilir. Þöyle ki; S kapatýlýnca anahtar olarak çalýþtýrýlmasý
transistörün beyzine küçük bir akým gider. Bu akým transistörün
C-E uçlarý arasýndan yüksek deðerli bir akým geçmesine neden olur. Bu sayede L alýcýsý
çalýþmaya baþlar.
Aslýnda anahtarlama iþlemi sadece alýcý çalýþtýrmayla sýnýrlý deðildir.
Þöyle ki; Bazý devrelerde osilasyonlu (salýnýmlý) sinyaller elde edebilmek için transistörlü
aç-kapa (on-off) yapýcý devreler kullanýlýr. Yani transistör, C-E arasýndan geçen akýmý sürekli
verir-keser. Bu iþleme de anahtarlama denir.
5
Bölüm 1
1- Yükselteç olarak kullanýlan transistörler: Transistörler kullanýlarak teyplerin
"okuyucu kafasý", "mikrofon" vb. gibi düzeneklerin ürettiði zayýf elektrik sinyalleri
güçlendirilebilir.
Örneðin mikrofon,
DC
ses dalgalarýný, içindeki
Cçýkýþ
RB
polarma
C
T
giriþ
mini bobin sayesinde
direnci
elektrik sinyallerine
çeviririr. Bu sinyaller
NPN
TR
çok küçük deðerli
Yükseltilecek
olduðundan hoparlörü
sinyal buradan
besleyemez (süremez.)
uygulanýr
Yükseltilmiþ
Ýþte bu nedenle araya
Ugiriþ
sinyal buradan
transistörlü (ya da
alýnýr
entegreli) yükselteç
Þekil 1.14: Transistörlerin yükselteç olarak kullanýlýþýnýn basitçe gösterilmesi
devresi konulur.
Transistörlü yükselteç
devreleri hakkýnda geniþ bilgi alabilmek için Temel Elektronik Bilgisi kitaplarýna bakýnýz.
+
-
NPN
BC237
Þekil 1.16: Transistörlerle
rölenin çalýþtýrýlmasý
L
R1
3.3KW
+
-
P 10-50
KW
T
BC237
R2 1 KW
S
5- Transistörlü elektronik ateþleme devreleri
I- Benzinli motorlarda yakýt ateþleme sistemleri
Þekil 1.17: Transistörlerin ayarlý
direnç olarak kullanýlmasý
Giriþ: Motorun silindirleri içindeki yakýt
sýkýþtýrýldýktan sonra bujiler kývýlcým oluþturarak benzini
yakar. Yanan benzinin oluþturduðu ýsý ile ortaya çýkan "basýnç", pistonu iter. Böylece
"mekanik enerji" elde edilir.
Benzinin yanmasýyla ortaya
Kondansatör
(meksefe)
çýkan basýnçtan elde edilen
+
doðrusal
hareket
diþli
sistemleriyle dairesel harekete
12 V 60 Ah
dönüþtürülür.
Kam
Kam
Ateþleme iþlemini yapan
Kontaklar
bujilerdeki kývýlcým yüksek
Þekil 1.18: Akümülatör
Þekil 1.19: Platin
voltajlý elektrik akýmýyla
oluþturulur. Motorlu taþýtlarda
bulunan 6 ile 48 Volt arasý DC gerilim üreten akümülatörlerden alýnan doðru akým,
sürekli açýlýp kapanan bir anahtar olan platin aracýlýðýyla "endüksiyon bobinine"
uygulanýr. Endüksiyon bobini týpký gerilimi yükselten bir transformatör gibi olduðundan,
primerine gelen akýmý sekonderden 5000 ile 20.000 Volt olarak verir.
Benzinli motorlu taþýtlarýn ateþleme sisteminde bulunan platin adlý anahtarlama düzeneði
ilk ayarlandýðýnda çok düzgün çalýþýr. Ancak zamanla platinin birbirine deðen kontaklarý
oksitlenerek geçen akýmýn azalmasýna neden olur. Platinin bozulmasý endüksiyon bobininin
primerine giden akýmý azalttýðýndan, sekonderdeki gerilimde de düþme olur. Sekonderin
geriliminin düþmesi ise bujilerde oluþan kývýlcýmýn azalmasýna yol açarak, silindirlere giren
yakýtýn tam olarak yanmamasýna neden olur. Tam yanmayan yakýt ise motorun çekme gücünü
azaltýr ve eksozdan "yanmamýþ" karbonmonoksit ve kurþun çýkýþýný arttýrýr. Yâni ateþleme
sisteminin verimi düþünce motorun gücü azalýr. Yakýt tüketimi artar.
6
Bölüm 1
10
KW
9-12 V
9-12 V
4- Transistörlerin ayarlý direnç (reosta) olarak
kullanýlmasý: Büyük güçlü alýcýlarýn akým ayarý, yüksek akýmlý
ve büyük gövdeli reostalarla yapýlabilir. Fakat reostalar
hem çok yer kaplar, hem de ek bir enerji tüketirler.
Ancak, pot ve transistör temeli üzerine kurulu devrelerle
daha "iyi" akým kontrolu yapýlabilir.
Þekil 1.17'de verilen devrede P’nin deðeri
deðiþtirildikçe beyze giden tetikleme akýmý deðiþir ve
buna baðlý olarak C’den E’ye geçen akým ayarlanarak
L’nin gücü kontrol edilmiþ olur.
9-12 V
röle
S
9-12 V
3- Transistörlü röle ve kontaktör kumandasý:
Transistörlerle sadece DC ile çalýþan alýcýlarý besleyebiliriz.
Yâni, AC ile çalýþan bir motoru transistöre baðlamak mümkün
deðildir. Ancak, araya þekil 1.16'da görüldüðü gibi bir röle
baðlanýrsa, transistör ile her türlü alýcýya kumanda edilebilir.
Þekil 1.20:
Aküden gelen
düþük deðerli
gerilimi yükselten
endüksiyon
bobini
Bölüm 1
Ýþte, platin eskimesi nedeniyle ortaya çýkan sorunlarý gidermek için elektronik
ateþleme devreleri geliþtirilmiþtir.
Sekonder
Kondansatör
Primer
II- Endüksiyon (ateþleme) bobininin yapýsý
Primeri kalýn telden (0,60 ila 0,90 mm) az sarýmlý, sekonderi
ince telden (0,10 mm) çok sarýmlý olarak yapýlmýþ
transformatördür. Ýki sargý, silisyum katkýlý ince çelik
saclardan yapýlmýþ nüve üzerine sarýlmýþtýr. Nüve, primerin
oluþturduðu manyetik alanýn en az kayýpla sekonder sargýlarýna ulaþmasýný saðlamaktadýr.
Motor çalýþmaya baþladýðýnda "eksantrik mili" döneceðinden, "kam" da dönmeye baþlar.
Kamýn köþeleri platin kontaklarýnýn açýlmasýný, düz kýsýmlarý ise kapanmasýný saðlar. (Þekil
1.19 ve 1.21'e bakýnýz.) Kamýn kontaklarý açýp kapatmasý endüksiyon bobininin
sekonderinde
yüksek deðerli
(5000 - 20.000 V
gerilimlerin
Primer devre
oluþmasýný
(Kalýn sargýlar)
saðlar.
Kontak anahtarý
Ateþleme
bobininin
oluþturduðu
yüksek
gerilimli
akým,
Buji kablolarý
distribitör
(daðýtýcý) adý
verilen
mekanik
yapýlý eleman
tarafýndan
Kývýlcým
sýrayla
Þase
silindirlerdeki
Þekil 1.21: Benzinli motorlarda kullanýlan klasik ateþleme sisteminin yapýsý
bujilere
daðýtýlýr. Þekil 1.21'e bakýnýz.
Endüksiyon bobininin çalýþma ilkesi: Akümülatörden elde edilen enerji zamana göre
yön ve þiddet deðiþtirmez. Yâni sabittir. Sürekli ayný deðerde akan bu tip akýmlara doðru
akým diyoruz. Endüksiyon bobinlerinin çalýþabilmesi için ise "sürekli deðiþen" akýma gerek
vardýr. Aküden alýnan akýmýn sürekli azalýp çoðalmasýný saðlamak için platin adý verilen
düzenek kullanýlýr. En basit açýklamasýyla platin, endüksiyon bobininin primer sarýmýndan
geçen akýmýn kesik-kesik akmasýný saðlamaktadýr. Ýþte bu sayede elde edilen deðiþken akým
endüksiyon bobininin sekonder sarýmýnda yüksek deðerli gerilim oluþturmaktadýr.
7
Distribütör
Buji
Buji
Endüksiyon
bobini
Endüksiyon
bobini
+
Kývýlcým
Kývýlcým
-
+
RB
-
RB
Mýknatýs
Mini
bobin
Þekil 1.23: Transistör ve mini
bobin sensörlü elektronik ateþleme
sisteminin yapýsýnýn basit olarak gösterilmesi
Þekil 1.22: Transistörlü elektronik
ateþleme sisteminin yapýsýnýn basit
olarak gösterilmesi
III- Benzinli motorlarda "elektronik devreli" yakýt ateþleme sistemleri
Bir motordan her hýzda (devirde) maksimum güç alabilmek için ateþleme ayarlarýnýn
çok iyi olmasý gerekir. Yâni, silindir içinde sýkýþmýþ olan "yakýt+hava" karýþýmýnýn tamamen
tutuþabilmesi için buji týrnaklarý arasýnda oluþan kývýlcýmýn meydana gelme anýnýn çok iyi
belirlenmesi gerekir. Silindir içindeki piston tam üst ölü noktadayken buji kývýlcýmý baþlarsa,
alev, karýþým içinde ilerlerken, piston da hareketine devam edeceðinden, tam tutuþma anýnda
piston üst ölü noktadan geri dönmüþ olur. Bu ise motor gücünü azaltýcý etki yapar. Güç
kaybýný önlemek için silindir içindeki yanmanýn tam üst ölü noktada baþlamasýný saðlamak
gerekir. Bunun için, piston üst ölü noktaya varmadan çok az bir süre önce ateþlemenin
olmasý gerekir. Böylece yakýtýn tamamý yanacaðýndan büyük bir "basýnç" (kuvvet) oluþur.
Klasik yakýt ateþleme sistemlerinde "akü + platin + endüksiyon bobini + distribütör +
bujiler"den oluþan düzenek vardýr. Klasik tip ateþleme devrelerinde aküden gelen yüksek
deðerli akým platin kontaklarýndan geçtiðinden, bu elemandaki eskime çok çabuk olmaktadýr.
Ýþte bu sakýncayý ortadan kaldýrabilmek için elektronik ateþleme devreleri geliþtirilmiþtir.
Þekil 1.22'de verilen devrede platin kontaklarýndan çok küçük bir akým geçer. Çünkü,
transistörün beyzi küçük bir akým ile tetiklenebilir. Bu sayede platin kontaklarý az aþýnýr.
Þekil 1.23'de verilen devre ise daha iyi bir yöntemi göstermektedir. Bu usülde platin
sistemi tamamen deðiþtirilmiþtir. Motor döndükçe mýknatýs da dönmektedir. Mýknatýsýn
yakýnýnda bulunan mini bobin kendisine yaklaþan mýknatýslardan etkilenerek bir elektrik
akýmý oluþturur. Bu akým transistörün beyzinden geçen akýmýn kontrol edilmesini saðlar.
Mýknatýs ve bobin düzeneði sayesinde kontak aþýnmasý söz konusu olmaz.
Benzinli motorlarda elektronik ateþleme sistemlerine iliþkin devre örnekleri
I- Platinli elektronik ateþleme sistemleri
Þekil 1.24'de verilen devrede platinin açýlýp kapanmasý transistörlü elektronik devreyi
çalýþtýrýr. Þöyleki: Platin kontaðý kapandýðýnda PNP transistörünün beyz ucuna eksi (-)
sinyal gideceðinden bu eleman iletime geçer. T1 iletime geçtiðinde R3 üzerinde oluþan
gerilim ise NPN transistörü sürer. T2 transistörün iletime geçmesiyle endüksiyon bobininin
primer sargýsýndan bir akým geçiþi olur. Platin kontaðý açýldýðýnda PNP ve NPN kesime
8
Bölüm 1
Distribütör
(Daðýtýcý)
R1
Primer
R4
Sekonder
2x150 V
Distribütöre
Zener diyot
R5
220 nF/600 V
T1
T2
R2
R3
Platin
Verilen devrede platinden
çok küçük bir beyz akýmý
geçiþi olduðundan bu
eleman çok uzun süre
bozulmadan çalýþabilir.
+12 V
Þekil 1.24: Transistörlü elektronik ateþleme devresi
Bobin
Bobin
Þekil 1.25: Deðiþken
manyetik alanýn bobinde
gerilim oluþturmasý
Þekil 1.26: Dönen diskdeki
mýknatýslarýn bobinde gerilim
oluþturmasý
Disk
Foto transistör
Foto diyot
Mýknatýs
Enfraruj led
II- Platinsiz elektronik ateþleme sistemleri
Þekil 1.24'de verilen elektronik ateþleme sistemindeki platinden az akým geçmesine
raðmen bu eleman yine de zaman içinde özelliðini kaybeder. Ýþte bu nedenle platinsiz
elektronik ateþleme sistemleri geliþtirilmiþtir.
Þekil 1.27: Optik
ateþleme sisteminin
prensibi
III- Bobinli elektronik ateþleme sistemi
Bilindiði gibi, bir bobin manyetik alan içinde döndürülürse ya da bobin sabit tutulup
manyetik alan kutuplarý hareket ettirilirse, bobinin içindeki elektronlar kuvvet çizgilerinin
"etkisi" sonucu hareket ederler. Bu durumu bobin uçlarýna baðlanacak bir voltmetre ya da
ampermetreyle görmek mümkündür. Þekil 1.25'e bakýnýz.
Ýþte bu prensipten yola çýkýlarak þekil 1.26'da verilen "bobinli" elektronik ateþleme
sistemleri geliþtirilmiþtir. Bu sistemde, motorun ateþleme düzeneðinde bulunan dairesel
hareketli diske mýknatýslar yerleþtirilmekte, mýknatýslarýn yakýnýna ise bir bobin (pick-up,
manyetik sensör) konmaktadýr. Dairesel olarak dönen mýknatýslarýn manyetik alaný sonucu
bobinde oluþan gerilim transistörlü elektronik devreleri tetikleyerek endüksiyon bobinine
kumanda edilmesini saðlamaktadýr.
IV- Optoelektronik ateþleme sistemi
Þekil 1.27'de verilen prensip þemada görüldüðü gibi bu yöntemde motorun ateþleme
sisteminde bir ýþýk vericisi (enfraruj led), kenarlarý oyulmuþ döner disk ve ýþýk algýlayýcý
9
Bölüm 1
gideceðinden,
endüksiyon bobininden
geçen akým maksimum
deðerden sýfýr deðerine
iner. Bu iþlem sürekli
olarak devam ederek
endüksiyon bobininin çok
sipirli sekonder sarýmýnda
yüksek gerilim oluþturur.
E- UJT'ler (unijonksiyon transistör, tek eklemli transistör)
10
P 100-500 K
U (V)
+ 2N2646
C 1 mF
R3 100-220 W
t (Sn)
I- UJT'li pals üreteci (gevþemeli osilatör)
Þekil 1.32'de verilen devreye DC uygulanýnca pot ve R1'den
geçen geçen akým kondansatörü doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi
6-9 V arasý bir deðere ulaþýnca UJT aniden iletken olur. B2'den
B1'e doðru geçen akým R3 üzerinde gerilim oluþmasýný saðlar.
Emitere baðlý olan C çok küçük kapasiteli olduðundan hemen
deþarj olarak devrenin baþlangýç noktasýna dönmesine neden olur.
R1 22-100 K
Çýkýþ
UJT'ler, dimmerlerde, zamanlayýcýlarda, osilatörlerde vb.
kullanýlmaktadýr.
R2 100-220 W
+12 V
B2
UJT, þekil 1.29'da
B2
görüldüðü gibi iki yarý
RB2
iletkenin birleþiminden
E
D
UBB
oluþmuþ tetikleme elemanýdýr.
B
1
UJT'lerin ayaklarý E-B1-B2
Þekil 1.28:
þeklinde adlandýrýlmýþtýr.
RB1
UE
UJT sembolü
UJT'lerde E ucuna
uygulanan pozitif gerilimin
B1
B2
deðeri 6-9 V olduðunda
Þekil 1.30: UJT'lerin diyot-direnç eþdeðeri
B2'den B1'e doðru akým
E
geçiþi olur.
B2
P
E
E
N
Baþka bir deyiþle UJT'nin
B
1
E ucundaki gerilim E-B1
B2
B1
eklem bölgesinde düþen
2N2646 2N2647
B1
gerilimden 0,2-0,7 V fazla
2N4870 2N4871
olduðunda B2'den B1'e doðru
Þekil 1.31: Bazý UJT'lerin
Þekil 1.29: UJT'nin
akým geçiþi olur.
ayaklarýnýn diziliþi
yarý iletken yapýsý
UJT'lerin iç yapýsý, kolay
anlaþýlmasý için þekil 1.30'da görüldüðü gibi "diyot ve dirençlerle" ifade edilebilir. Bu
yaklaþýma göre RB1 ve RB2 ilk anda akýma yüksek direnç gösterir. E ucunun gerilimi RB1
üzerinde oluþan gerilimden 0,2-0,7 V fazla olunca E ucundaki diyot iletime geçer. Bunun
sonucunda da RB2, RB1 dirençlerinin deðeri hemen en düþük seviyeye iner.
Þekil 1.32: UJT'li pals
osilatörü devresi
Bölüm 1
(foto transistör, foto diyot ) ve elektronik devre mevcuttur.
Motor çalýþýrken kenarlarý oyulmuþ disk de döndüðünden ýþýk yayan eleman ile ýþýk
algýlayan eleman arasýndaki iletiþim "kesik-kesik" olmaktadýr. Iþýðý algýlayan elemanýn
devamlý olarak iletim-kesim olmasý diðer elektronik devrelerin tetiklenmesine yol açmakta
ve bu sayede endüksiyon bobinine kumanda edilebilmektedir.
Hatýrlatma: Gerilim bölme nedir?
Kirchoff'un gerilim yasasýna göre "seri baðlý dirençler üzerine düþen gerilimlerin toplamý
devreye uygulanan gerilime eþittir". Örneðin 1 KW 'luk üç adet direnci seri olarak baðlayýp
12 V uygulayalým. Bu durumda dirençlerin üzerindeki gerilimler voltmetre ile ölçülecek olursa
her bir direnç üzerinde 4 Volt'luk gerilim düþümü olduðu görülür. Buna göre
UT=UR1+UR2+UR3 denklemi söz konusudur. Ayný þekilde birbirine seri baðlý iki direncin
üzerinde düþen gerilimlerin toplamý da besleme gerilimine eþittir. Ýþte bu özellikten
yararlanýlarak yüksek deðerli gerilimler seri dirençlerle küçük parçalara ayrýlabilmektedir.
10-100 K
10-100 K
I- PUT’lu pals üreteci devresi
R4
Þekil 5.20'de verilen devre þemasýnda R1 ve R2
gerilim bölücü dirençleri aracýlýðýyla PUT’un G
2N6027
A
G
ucuna sabit bir polarma gerilimi uygulanýr. 100
KW 'luk direnç (R4) üzerinden geçen akým ise
Uçýkýþ
K
kondansatörü þarj etmeye baþlar. C üzerinde biriken
R3
yükün gerilim deðeri G ucundaki gerilimden 0,6
C
100 nF
Volt fazla olduðu anda PUT iletime geçer. R3
üzerinde testere diþine benzeyen gerilimler oluþur.
G ucuna polarma gerilimi saðlayan R1 ve R2’nin Þekil 1.34: PUT'lu pals (darbe) üreteci
deðeri deðiþtirilirse PUT’un iletime geçme düzeyi
ayarlanabilir (programlanabilir).
Örneðin PUT’lu darbe üreteci devresi 12 Volt ile çalýþsýn. Gerilim bölücü dirençler ise,
R1 = R2 = 10 KW olsun. Bu durumda PUT’un G ucundaki polarma gerilimi UG = 6 V olur.
Dolayýsýyla, kondansatörün gerilimi 6,6 Volt'u aþtýðý anda PUT iletime geçerek R3 üzerinde
palsler oluþturmaya baþlar.
G- Silisyum anahtarlar (çeþitli tetikleme elemanlarý)
1-SUS’lar (silicon unidirectional switch, silikon tek yönlü anahtar): Tek yönde akým
geçiren tetikleme elemanlarýna SUS denir. SUS'larýn ayaklarý A-K-G þeklinde adlandýrýlmýþtýr.
G ucu anoda yakýn olan yarý iletkenden çýkarýldýðý için bu elemanlar anot kapýlý tristörlere
benzerler.
11
Bölüm 1
F- PUT’lar (programlanabilen UJT'ler)
Dört yarý iletkenin birleþiminden oluþmuþ, yapý olarak SCR'ye
benzeyen, tek yönde akým geçiren tetikleme elemanlarýna PUT denir.
PUT'larýn ayaklarý A-K-G þeklinde adlandýrýlmýþtýr.
Bu elemanlarýn iletime geçme geriliminin deðeri G ayaðýna baðlanan
iki adet gerilim bölücü polarma direnciyle deðiþtirilebilir.
PUT'larýn iletken olabilmesi için A-K arasýna uygulanan gerilim G
ucunun geriliminden 0,6 Volt fazla olmalýdýr.
Þekil 1.33: PUT
sembolü
Yâni, UAK > UG + 0,6 Volt.
Ýletime geçme noktasý deðiþtirilebilen (programlanabilen) PUT’lar,
UJT’lerden daha üstündür. Besleme gerilimleri DC 40 Volt'a kadar yükseltilebilir. Ayrýca
PUT’larýn ürettiði palslerin genlik deðeri de UJT'lere oranla daha yüksektir.
Anot (A)
Gate (G)
R
15 KW
Þekil 1.35:
SUS
sembolü
Gate (G)
6,8 V
Katot (K)
Þekil 1.36: SUS'larýn transistör eþdeðeri
Katot (K)
Þekil 1.37: SUS'un tetiklenme
gerilimi deðerinin zener diyot ile
deðiþtirilmesi
SUS’un iletime geçirilme þekilleri
I- G ucuna eksi (-)
+12 V
tetikleme uygulayarak.
I (mA)
II- SUS’un anoduna
R1 10 K
þaseye göre 7,4-7,5 V
gerilim uygulayarak.
SUS’un daha düþük
Uters
P 100 K
Uileri
g e r i l i m l e r d e
G
2N4987
tetiklenmesi istenirse GA
K
K arasýna þekil 1.37'de
I (mA)
görüldüðü gibi dýþardan
100 nF
Ry
C
zener diyot ya da direnç
eklenir.
Þekil 1.38: SUS'larýn
Þekil 1.39: SUS'lu pals
elektriksel karakteristik eðrisi
G-K arasýna baðlanan
üreteci devresi
3 Volt'luk bir zener diyot
SUS’un iletime geçme geriliminin yaklaþýk 3,7 Volt'a inmesine neden olur.
G-A ve G-K uçlarý arasýna eþit deðerli iki direnç eklenirse (örneðin 33
K,100 K) SUS’un tetiklenme gerilimi yaklaþýk 4 Volt olur.
SUS’lu pals üreteci devresi: Þekil 1.39'da verilen devrede R1 ve P'den
geçen akým C'yi doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi 7,4-7,5 V olunca SUS
iletime geçerek Ry üzerinde gerilim oluþturur. C küçük kapasiteli olduðundan Þekil 1.40:
hemen boþalýr, SUS kesime gider. Ardýndan C tekrar dolmaya baþlar...
SBS sembolü
2- SBS’ler (silicon bidirectional switch, silikon iki
yönlü anahtar): Ýki yönde akým geçirebilen tetikleme
elemanýdýr. Birbirine ters paralel baðlý iki SUS’tan
oluþmuþtur. G ucu hem (+) hem de (-) polarma ile
tetiklenebilir. Tetiklenme gerilimi 6-10 Volt arasýnda
deðiþir. Darbe üreteci olarak, triyaklarýn
tetiklenmesinde vb. kullanýlýr.
Idoðru (mA)
Udoðru (V)
Uters (V)
(mA)
IIters
(mA)
2N4991 tip SBS’nin özellikleri: Tetikleme gerilimi
yaklaþýk: 6-10 V. Tetikleme akýmý: 0,5 mA.
12
Þekil 1.41: SBS'lerin
elektriksel karakteristik eðrisi
Bölüm 1
Anot (A)
Bölüm 1
A
G
A
Yalýtkan
G
K
K
Þekil 1.42: Tristör
sembolleri
Þekil 1.43: Çeþitli tristörler
H- Tristörler (thyristör, SCR, silicon controlled rectefier)
1- Tristörlerin yapýsý ve çalýþma karakteristiði: Ýki yarý
iletken ile diyotlar, üç yarý iletken ile transistörler, dört yarý iletkenin
birleþtirilmesiyle ise tristörler yapýlmýþtýr.
Tristör kavramý, thyratron (gazlý triyod) ve transistör
sözcüklerinin birleþiminden ortaya çýkmýþtýr. PNPN þeklinde
birleþtirilmiþ olan dört yarý iletkenden çýkarýlan anot (A), katot
(K) ve gate (G) uçlarý olan tristör, doðru ve alternatif akýmda
çalýþabilen, bir “güç kontrol” elemanýdýr.
A
Þekil 1.44:
Tristörlerin
G
yarý iletken iç
yapýsý
K
Tristörlerin iletime geçirilebilmesi için G ucuna kýsa süreli olarak akým (sinyal) uygulamak
yeterlidir. Tetikleme akýmý uygulandýðýnda tristör saniyenin 1/1000'i kadarlýk kýsa bir sürede
iletime geçer.
Tristör kesimdeyken A-K uçlarýnýn direnci çok yüksektir. Ýletim anýnda ise A-K arasý
direnç 0,2 W gibi çok düþük bir düzeye iner. Tristör iletimdeyken A-K arasýndan geçen
akýmýn maksimum deðere çýkmamasý için devreye mutlaka yük baðlanmasý gerekir. Yüksüz
çalýþtýrma yapýlýrsa aþýrý akým geçiþi olur ve eleman bozulur.
Uygulamada kullanýlan tristörlerin akýmlarý 0,1-3000 A, gerilimleri 10-5000 V arasýnda
deðiþmektedir.
AC gerilim ile çalýþtýrýlan tristörlü devrelerde, G ucuna gelen tetikleme akýmýna baðlý
olarak A’dan K’ya geçen akým deðiþir. (Diyotlar ise A’dan K’ya doðru geçen akýmý
denetleyemezler.)
Herhangi bir alýcýya uygulanan enerji ayarlý bir transformatörle (varyak) ya da yük devresine
seri olarak baðlanan bir reosta (ayarlý direnç) ile kontrol edildiðinde büyük bir güç kaybý
ortaya çýkar. Ayný zamanda bu elemanlar hem fazla yer kaplar, hem de pahalýya mal olurlar.
Güç kontrolunda tristör kullanýldýðýnda ise, hem güç kaybý azalýr, hem de maliyet düþer.
Tristörler, demir çelik endüstrisinde, kaynak makinalarýnda, yüksek güçlü redresörlerde, motorlarýn
devir kontrollarýnda, akü þarj cihazlarýnda, aydýnlatma ve ýsýtma donanýmlarýnda vb. kullanýlýr.
Tristörlerin "doðru" ve "ters" polarma durumundaki elektriksel karakteristik eðrileri
Endüstriyel donanýmlarda yaygýn olarak kullanýlan elemanlardan biri olan tristörlerin
doðru ve ters yönlü gerilimlere karþý davranýþýný anlayabilmek için þekil 1.45'deki eðrileri
inceleyelim.
13
Ters polarmada
bozulma (kýrýlma,
delinme) gerilimi:
Tristörün ters yönlü olarak
uygulanan gerilime
dayanabildiði son noktadýr.
Ters polarmada kesim
bölgesi: Tristörün ters
yönlü polarmada kesimde
olduðu gerilim aralýðý.
Doðru
polarmada
kesim bölgesi: Tristörün
doðru polarma altýnda
kesimde kaldýðý bölge.
+I (A)
Doðru polarmada
iletim bölgesi
Doðru polarmada iletime
geçme noktasý
Tutma akýmý
Ters polarmada bozulma
(kýrýlma) gerilimi
-U (V)
Ters polarmada
kesim bölgesi
Doðru polarmada
kesim bölgesi
-I (A)
+U (V)
Þekil 1.45: Tristörlerin iletim ve kesim durumundaki
davranýþlarýný gösteren karakteristik eðriler
Doðru polarmada iletime geçme noktasý: Tristörün iletime geçtiði deðer.
Tutma akýmý: Tristörün iletime geçtikten sonra "iletimde" kalmasýný saðlayan anot-katot
arasý akým deðeri.
Tristörlerin iletime geçebilmesi için gereken koþullar
I- Anot ucuna artý (+), katot ucuna eksi (-) gerilim uygulanmalýdýr.
II- Tristörün A-K uçlarý arasýndan geçen akým en az "tutma akýmý" kadar olmalýdýr.
III- G ucuna uygulanan polarmanýn gerilim ve akým deðeri tristörün kataloðunda verilen
deðerde olmalýdýr. Yani G ucuna uygulanan tetikleme akýmý çok küçük olursa eleman
çalýþmaz. Tetikleme akýmý büyük olduðunda ise tristör bozulur.
2- Tristörlerin saðlamlýk testi: Avometre ohm kademesine getirilerek (X1K konumu)
yapýlan ölçümde, A-K: KW -KW (büyük ohm-büyük ohm), A-G: W -KW (küçük ohmbüyük ohm), K-G: W -KW (küçük ohm-büyük ohm) olacak þekilde deðerler okunuyorsa
eleman saðlamdýr.
S2
Tetikleme sinyali ise:
I- Baðýmsýz DC üretecinden saðlanabilir: Þekil
1.46'da verilen bu yöntemde S1 anahtarý kapatýldýðýnda
lamba yanmaz.
S2 anahtarý kýsa süreli olarak kapatýlýp açýlýrsa
14
R
U
UG
Þekil 1.46: Tristörlerin DC
üreteç ile tetiklenmesi
AC ya da DC
3- Tristör tetikleme devreleri ve kapý (G) kontrolu (Tristörleri tetikleme yöntemleri)
a- G ucuna kýsa süreli akým (pals) uygulayarak
tetikleme: Bu yöntemde G ucuna kýsa süreli olarak
S1
tetikleme akýmý uygulanarak A-K arasýnýn iletken olmasý
saðlanýr.
L
Bölüm 1
Verilen karakteristik
eðrilerdeki kavramlarýn
açýklanmasý:
II- Ana besleme kaynaðýndan saðlanabilir: Þekil
1.47'de verilen devrede S anahtarý kapatýldýðý anda direnç
üzerinden geçen küçük deðerli akým tristörü sürer. Devre
DC ile besleniyorsa S anahtarý açýlsa bile tristör iletimde
kalýr. Devre AC ile besleniyorsa S anahtarý açýldýðýnda
tristör kesime gider. Devrede kullanýlan diyot, tristörün
G ucundan ters yönde akým dolaþmasýný önler. Yani bu
eleman tristörü koruma amacýyla baðlanmýþtýr.
AC ya da DC
UG gerilimi DC ise S2 açýlsa bile tristör sürekli olarak
iletimde kalýr.
L
Þekil 1.47: Tristörlerin ana
besleme kaynaðýndan tetiklenmesi
G ucuna uygulanan akýmýn minimum deðeri önemli bir husustur. Yâni G ucuna rastgele
akým uygulanýrsa eleman bozulur. Teknik bilgi kataloglarýnda her tristörün geyt ucuna
uygulanacak akým (IGmin) belirtilir. Örneðin iletime geçebilmesi için G ucuna 10 mA
uygulanmasý gereken bir tristöre 5 mA uygulanýrsa A-K arasý iletken olmaz. Ya da G akýmý
10 mA'in çok üzerinde olursa eleman bozulabilir.
Tristörün G ucuna uygulanacak tetikleme akýmýnýn katalogda verilmiþ olan sýnýrýn üzerine
çýkmamasý için tetikleme ucuna seri olarak direnç baðlanýr. Direncin kaç ohm olmasý
gerektiðini bir örnekle açýklayalým.
Örnek: Bir tristörün G tetikleme akýmý katalogdan bakýlarak 10 mA olarak belirlenmiþir.
Tristör DC 12 Volt'luk bir devrede kullanýldýðýna göre G ucuna seri baðlanmasý gereken direncin
deðerini hesaplayýnýz. (Ugeyt = 1 V)
Çözüm: IG = 10 mA = 0,01 A
R = (Uþebeke - Ugeyt) /IG = (12-1)/0,01 = 1100 W .
AC ya da DC
b- Tristörlerin izolasyon (pals, darbe) transformatörleriyle tetiklenmesi
Birbirinden yalýtýlarak (baðýmsýz) olarak çalýþmasý
istenen devrelerde tetikleme palsi ile tristör arasýna þekil
R
1.48'de görüldüðü gibi dönüþtürme oraný 1:1 olan minik
boyutlu bir pals transformatörü baðlanýr. Pals devresinin
Pals
primerden dolaþtýrdýðý akýmýn yarattýðý manyetik alan
trafosu
sekonder sargýlarýnda U2 gerilimi oluþturur. U2 gerilimi
U2
U1
tristörün G ucunu tetikleyerek tristörü sürer. Bu yönteme
manyetik kuplajlý tetikleme de denir.
Pals
üreteci
Þekil 1.48: Tristörlerin pals
trafosuyla tetiklenmesi
c- Tristörlerin optokuplör ile tetiklenmesi
Þekil 1.49'da görülen devrede S anahtarý kapatýldýðýnda enfraruj diyot ýþýk yayarak foto
transistörü sürer. Ýletime geçen foto transistör ise tristörü tetikleyerek röleyi çalýþtýrýr.
Görüldüðü üzere kumanda devresiyle güç devresi optokuplör sayesinde birbirinden
yalýtýlmýþtýr.
15
Bölüm 1
tristörün davranýþý þöyle olur: UG gerilimi AC ise S2 açýldýðý anda tristör tekrar kesime
gider ve lamba söner.
220 W
e- Yüksek sýcaklýk ile tetikleme
SCR’nin sýcaklýðý arttýrýlýrsa P-N eklemlerinden geçen sýzýntý akýmlarý yükselir. Bu da
elemanýn A-K arasýnýn iletken olmasýna yol açar. Uygulamada tercih edilen bir yöntem
deðildir.
4- Tristörün DC'de kullanýmý: Tristörlerin iç yapýsýndaki 4 yarý iletken ard arda baðlý
iki transistör gibi davranýr. Bunlarý þekil 1.50
ve 1.51'de görüldüðü gibi T1 ve T2 olarak
A
A
A
+ A
adlandýrýrsak, T2’nin tetikleme ucuna (G ucu)
PNP
T1
küçük deðerli bir pozitif (+) akým
G
G
G
uygulandýðýnda C-E arasý iletken olur ve G
T2
+
T 1’in beyz ucuna eksi (-) ulaþýr. T 1 ’in
NPN
beyzinin eksi almasý bu transistörün de
- K
K
K
K
iletken olmasýna yol açar. T1 iletken olunca
Þekil 1.51: Tristörlerin
Þekil 1.50: Tristörlerin
transistör eþdeðeri ve
emiterinden kollektörüne doðru akan akým
yarýiletken iç yapýsý
tristörü DC ile çalýþtýrma
T2’nin B ucuna tetikleme akýmý gelmesine
yol açar. Bunun sonucunda dýþardan
uygulanan IG tetikleme akýmý kesilse bile T2 iletimde kalýr. T2’nin iletimde kalmasý ise
T1’in iletimde olmasýný saðlar.
Özetlersek: G ucuna gelen kýsa süreli polarma (tetikleme, uyartým) akýmý tristörün sürekli
olarak A’dan K’ya doðru akým geçirmesine yol açar.
Tristörün DC ile bir kez tetiklendikten sonra sürekli olarak çalýþýyor vaziyette kalabilmesi
için bir koþul vardýr. O da, elemandan geçen akýmýn "tutma akýmý"ndan fazla olmasýdýr.
Uygulamada kullanýlan tristörlerde tutma akýmý modele göre 2 mA200 mA arasýnda deðiþebilmektedir.
~
~ A
PNP
5- Tristörün AC'de kullanýmý: Þekil 1.52'de verilen devrede
T2’nin tetikleme ucuna (G) uygulanan küçük deðerli akým bu
elemanýn C-E uçlarý arasýndan akým geçmesini saðlar. T2’nin C'den
E'ye akým geçirmesi üzerine T1’in B ucu eksi (-) polarma alýr ve
iletime geçerek T2’yi tetiklemeye baþlar. Pozitif yönlü alternans
maksimum deðere yükselir ve tekrar sýfýr (0) deðerine iner. Ýþte tam
16
T1
G
~
L
T2
NPN
~ K ~~
Þekil 1.52: Tristörlerin
AC'de çalýþmasý
Bölüm 1
d- A-K uçlarý arasýna
yüksek gerilim
S
uygulayarak tetikleme
+12 V
G ucu boþtayken A-K arasýna
L
R1
uygulanan
gerilim arttýrýlýrsa
Optokuplör
tristörün
içindeki
transistörlerden akan sýzýntý
R2
akýmlarýnýn
deðerleri
BRX49
yükselerek A-K arasýnýn iletken
1 KW
4N25
hale gelmesine yol açabilir.
Pratikte tercih edilen bir yöntem
Þekil 1.49: Tristörlerin optokuplörle tetiklenmesi
deðildir. Zira, tristöre
kataloglarda belirtilen dayanma gerilimlerinden yüksek gerilim uygulamak sakýncalýdýr.
+5-12 V
Görüldüðü üzere pozitif alternansýn her "0 Volt" deðerine iniþinde tristör kesime girmektedir.
Ýþte bu nedenle AC ile çalýþan devrelerde kullanýlan tristörün G ucuna sürekli olarak tetikleme
sinyali uygulamak gerekir.
AC220 V
T2 transistörünün G ucuna negatif sinyal geldiðinde bu transistör iletime geçemez. T2 kesimde
kalýnca T1'de kesimde kalýr. T1 ve T2'nin kesim olmasý alýcý üzerinden akým geçmemesine
neden olur. Yani negatif alternansta L çalýþmaz.
6- Tristörlü faz kontrol devreleri
TIC106
Tristörler kullanýlarak endüstriyel amaçlý bir
1K
1N4001
çok devre yapýlabilmektedir.
S
Yüksek akým çeken, endüstriyel amaçlý
1 mF R y
1K
AC 12 V
sistemlerin doðru akým gereksinimi diyotlarla
Þekil 1.53: Tristörlü bir fazlý yarým
deðil tristörlerle karþýlanýr. Çünkü diyotlar, alýcýya
dalga doðrultmaç devresi
giden akýmý ayarlayamazlar. Tristörler ise G ucuna
uygulanan tetikleme sinyalinin þekline göre A’dan
Trafonun
U, I
sekonderindeki
K’ya geçen akýmý kolayca ayarlayabilirler. Ayrýca
AC sinyal
tristörlerin harcadýðý özgüç (disipasyon gücü)
t (Sn)
diyot ve transistörlere nazaran daha az olmaktadýr.
Tristörlü doðrultmaç devrelerinde çýkýþýn düzgün
DC olmasý için, alýcý akýmýnýn düþük olduðu
devrelerde filtre olarak "kondansatör" kullanýlýrken,
büyük akýmlý devrelerde ise "sac nüveli þok
bobinler"inden yararlanýlýr.
U, I
+
+
t (Sn)
I- SCR’li yarým dalga doðrultmaç devresi
Tristörün çýkýþýndaki DC sinyal
Þekil 1.54'de verilen devrede potun direnç
Þekil 1.54: Tristörlü bir fazlý yarým dalga
deðerini deðiþtirmek suretiyle C’nin dolma zamaný doðrultmaç devresinde giriþ ve çýkýþ sinyalleri
ayarlanýr. Bu da SCR’nin tetiklenme açýsýný
(zamanýný) kontrol ederek alýcýya giden gerilim
ve akýmýn deðerini kontrol eder. Tristörün G ucuna giden akýmýn deðerine baðlý olarak alýcýya
giden sinyallerin kýrpýlma durumu deðiþir. G akýmý pot, direnç ya da kondansatörün deðeri
deðiþtirilerek ayarlanabilir.
SCR1
A
TIC106
U, I
AC220 V
1K
AC 12 V
1K
1N4001
1K
t (Sn)
Ry
U, I
AC 12 V
1K
B
Trafonun
sekonderindeki
AC sinyal
1N4001
SCR2
TIC106
Þekil 1.55: Tristörlü orta uçlu trafolu bir
fazlý tam dalga doðrultmaç devresi
+
+
+
t (Sn)
Tristörlerin çýkýþýndaki DC sinyal
Þekil 1.56: Tristörlü orta uçlu trafolu bir fazlý tam dalga
doðrultmaç devresinde giriþ- çýkýþ sinyalleri
II- Orta uçlu trafolu, tam dalga kontrollu doðrultmaç devresi
Þekil 1.55'de verilen devrede iki adet tristör kullanýlmaktadýr. Trafonun sekonder sarýmýnýn
17
Endüstriyel Elektronik - F: 2
Bölüm 1
bu esnada tristörün anot (A) ucuna gelen akým 0 deðerine indiði için T1 ve T2 kesime girer.
Alýcý çalýþmaz olur. G’ye pozitif tetikleme sinyali verilince tristör yeniden iletime geçer.
Tristörler
R
+
S
T
Mp
Üç fazlý trafo
Tetikleme
devresi
Þekil 1.57: Tristörlü
üç fazlý yarým dalga
doðrultmaç devresi
III- Üç fazlý doðrultmaçlar
3 fazlý AC’nin doðrultulmasýnda ve çýkýþ
akýmýnýn kolayca kontrol edilmesinde
kullanýlan devrelerdir. 3 fazlý doðrultmaçlarda SCR’leri tetiklemede kullanýlan devreler, þekli
fazla karýþýk göstermemek için genelde blok þema olarak ifade edilir. Böyle bir þema ile
karþýlaþýldýðýnda kutu biçiminde çizilmiþ kýsýmda, UJT, PUT, SUS, diyak vb. gibi elemanlarla
yapýlmýþ tetikleme devrelerinin bulunduðu bilinmelidir.
+
3x1N4007
R4
100 K
R5
3x1N4007
Þekil 1.58:
UJT
tetiklemeli
üç fazlý
tam dalga
doðrultmaç
devresi
10 K
P1
0-220 V
SCR’li üç fazlý yarým dalga doðrultmaç devresi: Üç fazlý AC’nin sadece pozitif
alternanslarý alýcý üzerinden geçer. (Þekil 1.57'ye bakýnýz.)
390 W
R6
470 W
P2
Ry
TIC106D
R1
R2
R3
R7
-
UJT tetiklemeli üç fazlý tam dalga doðrultmaç devresi: Þekil 1.58'de verilen devrede
P2 üzerinden geçen akým C'yi doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi 6-9 V olduðunda UJT iletime
geçer. R7 üzerinde oluþan gerilim tristörleri iletime sokar. P 2 potuyla çýkýþ geriliminin deðeri
ayarlanabilir.
7- Tristörleri durdurma devreleri (yalýtma, kesime sokma) yöntemleri
a- Seri anahtarla durdurma: DC ya da AC ile çalýþan küçük akýmlý devrelerde kullanýlan
tristörleri durdurmak için kullanýlan yöntemdir. Þekil 1.59'da verilen þemada S1 anahtarý
açýldýðý anda alýcýnýn akýmý kesilir.
18
Bölüm 1
A noktasýnýn polaritesi pozitif olduðunda
SCR 1 , B noktasýnýn polaritesi pozitif
olduðunda ise SCR2 iletime geçer. Tristörün
G ucuna giden akýmýn deðerine baðlý olarak
alýcýya giden sinyallerin kýrpýlma durumu
deðiþir. G akýmý dirençlerin deðeri
deðiþtirilerek ayarlanabilir.
1K
S2
BRX49
Þekil 1.59: Tristörlerin
seri anahtarla
durdurulmasý
BRX49
-
Þekil 1.60: Tristörlerin
paralel anahtarla
durdurulmasý
+12 V
II- Ýki tristörlü otomatik kapasitif durdurma
DC ile çalýþan tristörlü devrelerin durdurulmasýnda
kullanýlan yöntemdir. Þekil 1.62'de verilen devrede S1’e
basýlýnca SCR1 iletime geçer. SCR1'in iletken olmasýyla
C kondansatörü R2 üzerinden yavaþ-yavaþ dolmaya baþlar.
Bir süre sonra S2 butonuna basýlýnca SCR2 iletime geçer.
SCR2'nin iletime geçmesiyle C üzerinde biriken elektrik
yükü SCR2 üzerinden geçip SCR1’i ters yönlü olarak polarize eder. Ters polarma ise SCR1’i kesime sokarak
lambayý söndürür.
+12 V
c- Kondansatör ile kapasitif durdurma
I- Buton kumandalý (manuel) kapasitif durdurma
DC ile çalýþan tristörlü devrelerin durdurulmasýnda kullanýlan
yöntemdir. Þekil 4.14'de verilen devrede S1’e basýlýnca tristör
(SCR) iletime geçer. A-K arasýnýn iletken olmasýyla birlikte C
kondansatörü R2 üzerinden (+), SCR üzerinden (-) alarak yavaþyavaþ dolmaya baþlar. S2 butonuna basýldýðý anda C üzerinde
biriken elektrik yükü tristörün katoduna uygulanmýþ olur. Tristör
tam iletimdeyken A-K uçlarý arasýnda düþen gerilimin deðeri
çok az olduðu için (0,6-2,4 V), kondansatörden gelen ters yönlü
polarma gerilimi, A-K uçlarý arasýndan akým geçiþini
durdurur.
S1
R2
1K
- +
R1
C
1K
S2
BRX49
Þekil 1.61: Tristörlerin
kapasitif (buton kumandalý)
durdurulmasý
S1
L
-
R1
1K
SCR1
C
R3
+
BRX49
1K
S2
SCR2
Þekil 1.62: Ýki tristörlü otomatik
kapasitif durdurma
+12 V
8- Tristörlü uygulama devreleri
a- Tristörlerin anahtar (þalter) olarak kullanýlmasý: Þekil
1.63'de verilen devrede S anahtarý bir kez kapatýlýp açýlýrsa tristör
iletme geçerek L'nin sürekli olarak yanmasýný saðlar. Devrenin
besleme gerilimi AC olursa alýcý S "kapalý" olduðu sürece çalýþýr.
Devrede kullanýlan tristörün gücü arttýrýlarak çok yüksek akým
çeken alýcýlar minik bir anahtarla çalýþtýrýlabilir.
19
L
S
R
1K
L
BRX49
R
10 mF
R
1K
Þekil 1.63: Tristörün
anahtar olarak
kullanýlmasý
Bölüm 1
L
R2 1K
L
S1
b- Paralel anahtarla
(buton) durdurma
DC ile çalýþan tristörlü
devrelerin durdurulmasýnda
kullanýlýr. Þekil 1.60'da verilen
þemada S2 anahtarý kapatýlýnca
tristörden geçen akým anahtar
üzerinden geçmeye baþlar. Bu
da tristörün içinde bulunan T1
ve T2 transistörlerini kesime
sokar. S 2 anahtarýný eski
konumuna getirsek bile tristör
iletime geçemez.
10 mF
-
S2
+12 V
+12 V
S1
motorlarda devir yönünün deðiþmesi için
besleme uçlarýnýn yer deðiþtirmesi yeterli
olmaktadýr. Bu kuraldan hareketle DC
motora seri olarak "birbirine ters paralel" iki
tristör baðlanýp devir yönü kontrolu
yapýlabilir.
R
SCR1
Mp
S1
S
2
Þekil 1.64'de verilen devrede besleme
gerilimi AC'dir. Bu gerilim direkt olarak
SCR2
motora uygulanýrsa, alýcý çalýþmaz. Devrede
bulunan tristörler tek yönde akým
geçirdiðinden, AC besleme gerilimi DC'ye Þekil 1.64: Tristörlerle DC motorun devir
çevrilir. Ýlk önce S1 anahtarýný kapatarak yönünün deðiþtirilmesine iliþkin devre örneði
SCR 1 'in G ucunun tetiklenmesini
saðlayalým. Bu durumda motor üzerinden saðdan sola doðru bir akým geçiþi olur ve DC
motor belli bir yönde dönmeye baþlar. Daha sonra S1 anahtarýný açýp S2 anahtarýný kapatalým.
S2'nin kapanmasýyla SCR2 iletime geçer. SCR2'nin iletken olmasýyla DC motor üzerinden
soldan saða doðru bir akým geçiþi olur. Ve motor önceki dönüþ yönünün zýttý yönde dönmeye
baþlar.
c- Tristörlerle motorlarýn devir sayýsýný deðiþtirme (Tristörlerle yapýlan AC faz
kontrol devreleri): AC özellikli sinyaller sürekli olarak yön deðiþtirirler. Yâni akým pozitif
tepe ile negatif tepe arasýnda deðiþim gösterir. Akýmýn sýfýr deðerinden geçtiði anlarda tristör
kesime girer. Ayrýca bir tristör sadece pozitif alternanslarý geçirdiðinden bir peryodun sadece
180°'lik kýsmý alýcý üzerinden dolaþýr.
Ýþte 180°'lik pozitif alternansýn baþlangýcý ile bitiþi arasýnda tristörün hangi açýda (anda)
iletime geçeceðinin tetikleme devresi yardýmýyla belirlenmesine "faz kontrolu" denir.
Faz kontrolu yapýlýrken G ucuna baðlanan direnç fazla azaltýlýrsa aþýrý akým geçiþi
olacaðýndan tristör bozulur. Bu durumu önlemek için G ucuna gitmesi gereken akým hesap
yoluyla belirlenir.
Geyt direncinin minimum deðerini bulmada kullanýlan denklem:
Rgeyt = (Uþebeke-Ugeyt)/Igeyt [W ].
Denklem þöyle de yazýlabilir: Rg = (Uþ-UG)/IG
Örnek: Besleme gerilimi Uþebeke = 12 V olan bir tristörün tetiklenme gerilimi UG = 2 V,
tetiklenme akýmý ise IG = 20 mA = 0,02 A'dir. G ucuna baðlanmasý gereken direncin (RG) deðerini
bulunuz.
Çözüm: Rg = (12-2)/0,02 = 500 W.
Tristörlerle yapýlan yarým ve tam dalga faz kontrol devreleri
I- Tristörlü yarým dalga kontrollu dimmer devresi
Devre, AC’nin pozitif sinyallerini kontrol ettiði için yarým dalga dimmer olarak
anýlmaktadýr.
Þekil 1.65'de verilen devreye AC uygulandýðýnda pot ve R üzerinden geçen akým C’yi
20
Bölüm 1
b- Tristörlerle motorlarýn dönüþ
yönünün deðiþtirilmesi: Sabit kutuplu DC
P 10-100 K
C 1 mF
Þekil 1.67: Tristörlü tam dalga
kontrollu dimmer devresi
L 12 V
B
BRX49
R1K
Yarým dalga kontrollu dimmer uygulamada pek
kullanýlmaz. Çünkü bu devre
ile alýcýyý tam güçte
çalýþtýrmak mümkün deðildir.
Çünkü, tristör AC'nin sadece
pozitif
alternansýnýn
geçmesine izin vermektedir.
AC 12 V
AC 12 V
-
+
+
+
t (Sn)
Alýcý üzerindeki
kýrpýlmýþ gerilim
Þekil 1.68: Tam dalga kontrollu
dimmerde giriþ çýkýþ sinyalleri
II- Tristörlü tam dalga kontrollu dimmer devresi
Devre, AC’nin pozitif ve negatif sinyallerini kontrol ettiði için tam dalga dimmer olarak
anýlmaktadýr.
Þekil 1.67'de verilen devreye AC uygulandýðýnda pot ve direnç üzerinden geçen akým
C’yi þarj etmeye baþlar. C’nin gerilimi yaklaþýk 0,6-2 Volt'luk deðeri aþýnca tristör iletime
geçer, L yanar. Potun direnç deðeri büyütülürse C geç dolacaðýndan, tristör geç iletime
geçer. L’nin üzerinden geçen akým azalýr. Potun direnç deðeri küçültülürse C çabuk
dolacaðýndan tristör çabuk iletime geçer. L’nin üzerinden geçen akým çoðalýr.
Bu devreyle DC ya da AC ile çalýþmasý gereken alýcýlarýn gücü kontrol edilebilir. Eðer
"alýcý" DC ile çalýþýyorsa, köprü diyotlarýn çýkýþýna (tristörün anotuna, A-B arasý) baðlanýr.
Alýcý AC ile çalýþýyorsa köprü diyotlardan önce (devrenin giriþine, C-D arasý) baðlanýr.
Þekil 1.68'de görüldüðü gibi tam dalga dimmer devresi negatif alternanslarý diyotlar
aracýlýðýyla doðrultarak tristöre vermektedir. Tristör ise G ucuna gelen polarma gerilimine
göre pozitif yönlü alternanslarý kýrpmaktadýr.
21
Bölüm 1
þarj etmeye baþlar. C’nin
U (V)
P 10-100 K
gerilimi yaklaþýk 0,6- 2
AC giriþ sinyali
Volt'luk deðeri aþýnca tristör
L 12 V
+
t (Sn)
iletime geçer, L yanar.
R1K
BRX49
Potun direnç deðeri
büyütülürse
C
geç
dolacaðýndan tristör geç
1N4001
t (Sn)
+
iletime geçer. L’nin üzerinden
C 1 mF
Alýcý üzerindeki
geçen akým azalýr. Potun
kýrpýlmýþ gerilim
deðeri çok fazla arttýrýlýrsa C
Þekil 1.65: Tristörlü yarým
Þekil 1.66: Yarým dalga kontrollu
dalga kontrollu dimmer devresi dimmerde giriþ-çýkýþ sinyalleri
hiç dolamadan alternans
biteceðinden L hiç yanmaz.
Potun direnç deðeri küçültülürse C çabuk dolacaðýndan tristör hemen iletime geçer. L’nin
üzerinden geçen akým çoðalýr.
Þekil 1.66'da görüldüðü gibi yarým dalga dimmer devresi negatif alternanslarý tamamen
kýrpmakta, pozitif alternanslarý ise istenilen miktarda kýrparak alýcýya vermektedir.
Tristörlerin G ucu sadece pozitif polariteli akýmlarda tetiklenir. Negatif polariteli sinyaller
G ucunu ters polarize edeceðinden tristör yalýtkan kalýr. Negatif polariteli sinyallerin tristörün
G-K
arasý
eklemini
zorlamamasý (bozmamasý)
C
D
için G'ye seri olarak koruma
U (V)
AC giriþ sinyali
amaçlý diyot (1N4001A
4x1N4001
1N4007 vb.) baðlanýr.
+ t (Sn)
+
d- Tristörlü inverter (konvertisör) devreleri
I- Ýki tristörlü DC-AC konvertisör devresi: Þekil 1.69'da verilen devrede, SCR'leri
tetiklemede kullanýlan pals üreteci, UJT'li, 555'li, transistörlü astable multivibratörlü vb.
olabilir,
DC besleme ile çalýþan devrede tristörler C kondansatörüyle durdurulmaktadýr (kesime
sokulmaktadýr.)
Pals devresi tristörleri sýrayla iletime geçirir. SCR1 iletime geçince C üzerinde birikmiþ
olan elektrik yükü SCR2'yi kesime sokar. C boþaldýktan sonra bu kez diðer yönde þarj olur.
SCR2'ye tetikleme gelince bu eleman iletime geçer. SCR2 iletime geçince C üzerindeki
elektrik yükü SCR1'i kesime sokar. Devre bu þekilde çalýþmasýný sürdürür. Orta uçlu olarak
sarýlmýþ olan primerden geçen akýmlarýn iki yönlü olarak akmasý sekonderde AC gerilim
oluþturur.
+12 V
Tetikleme
palslerini
veren devre
SCR1
C
N1
+
1 MW
N3
BRX49
TIC106D
AC
220 V
N2
SCR2
U,I
220 V/15 W lamba
AC
Çýkýþ sinyali
+
t (Sn)
+
-
-
Þekil 1.69: Ýki tristörlü DC-AC konvertisör
Þekil 1.70: LDR ve tristörlü
karanlýkta çalýþan devre
(Gece lambasý)
e- Iþýk kuplajlý tristör kontrol devreleri
I- LDR ve tristörlü karanlýkta çalýþan devre: Þekil 1.70'de verilen devrede ortam
karardýðýnda LDR'nin direnci artar ve üzerinde düþen gerilim büyür. LDR üzerinde oluþan
gerilim tristörü sürerek lambayý çalýþtýrýr.
f- UJT ve tristörlü yük kontrol devreleri
I- UJT ve tristörlü tam dalga kontrollu dimmer devresi: Þekil 1.71'de verilen devre
AC sinyallerin pozitif ve negatif alternanslarýný kontrol eder. Devrede: Köprü baðlý diyotlar
AC'yi DC'ye çevirir. Fakat bu tam DC deðildir. Sürekli olarak sýfýr ile tepe deðer arasýnda
deðiþmektedir. Ön dirençle korunmakta olan zener diyot UJT için gereken sabit besleme
gerilimini saðlar. UJT'li pals üreteci ise tristörü tetikler.
22
Bölüm 1
Not: Tam dalga kontrollu dimmer devresinde diyotlardan sonra "tam doðru akým" yoktur.
Çünkü filtre kondansatörü kullanýlmamýþtýr. Buna göre diyotlarýn çýkýþýndaki gerilim sýfýr ile
pozitif maksimum arasýnda deðiþmektedir. Tam dalga dimmer iþte bu sayede çalýþabilmektedir.
Bölüm 1
2N2646
+
47 W
BRX49
TIC106D
4x1N4001
AC 12-15 V
R4
9,1 V
Zener
diyot
12 V
flamanlý
lamba
UJT
Þekil 1.71 UJT ve tristörlü tam dalga dimmer devresi
BRX49
TIC106
+12 V
II- UJT ve tristörlü gecikmeyle çalýþan
(turn-on tipi) zaman rölesi devresi: Þekil
L
S
R1 100 KW
1.72'de verilen devrede S anahtarý kapatýlýnca C
47 W
dolmaya baþlar. C’nin gerilimi 6-9 V düzeyine
12 V
R2
1MW
flamanlý
ulaþýnca UJT aniden iletime geçer. R3 üzerinde
lamba
P 2N2646
oluþan gerilim tristörü tetikler, lamba yanar. Pot
ile L’nin çalýþmaya baþlama zamaný ayarlanabilir.
g- Tristörlerin korunmasý
UJT
Her tristörün çalýþma gerilim ve akýmýyla
47 W
ilgili karakteristik deðeri kataloglarda bildirilir.
C 1 mF
R3
Teknik verilere bakmadan yapýlan devrelerin
düzgün çalýþmasý mümkün deðildir.
Þekil 1.72 UJT ve tristörlü turn-on
Bir tristör, "aþýrý akým", "yüksek tetikleme
zaman rölesi devresi
akýmý", "yüksek ters A-K gerilimi" gibi
nedenlerle bozulur. Kataloglarda U R
Tristör kataloglarýnda bulunan
(Ureverse) olarak verilen deðer, tristöre ters
kýsaltmalarýn anlamlarý
olarak uygulanabilecek maksimum deðeri
ITM: Tam iletim durumunda maksimum A-K akýmý.
IH: Tutma akýmý.
belirtir. UF, (U forward) ise ileri yönde
IG: Tetikleme akýmý.
uygulanabilecek maksimum gerilimi
IR: Ters yönlü sýzýntý akýmý.
bildirir. Ters dayanma gerilimi aþýlacak
IRM: Maksimum ters sýzýntý akýmý.
IT(RMS): AC'de iletken durumdaki A-K akýmý.
olursa elemandan geçen sýzýntý akýmlarý
UDWM: Tristörün yalýtkan kalabileceði doðru yön tepe
aniden yükselerek arýzaya neden olur.
gerilimi.
Sonuç olarak, tristörlerin devrede uzun
URWM: Tristörün dayanabileceði ters tepe gerilimi.
UTM: Tam iletim durumunda A-K arasýnda düþen
süre görev yapabilmesi için "karakteristik
maksimum gerilim.
deðerleri"nin uygun olup olmadýðýna çok
UG: G ucuna uygulanabilecek tetikleme gerilimi.
dikkat edilmelidir.
Uygulamada kullanýlan bazý tristörlerin özellikleri
*TIC106M: 600 V/3,2 A. Ýletimde tutma akýmý: 8 mA. Tetiklenme akýmý: 0,2 mA.
*TIC126D: 400 V/7,5 A. Ýletimde tutma akýmý: 40 mA. Tetiklenme akýmý: 20 mA.
Ýletimdeyken A-K arasýnda düþen gerilimin deðeri: 1,4 V.
*BRX49 (1): 400 V/0,8 A. Kýsa süreli olarak geçirebileceði akým: 6 A. Tetiklenme akýmý: 20 mA.
*TIC106D (2): 400 V/3,2 A. *TIC116E: 500 V/5 A. *BRX46: 100 V/0,8 A. *BRX49:
400 V/0,8 A.
23
1
2
Þekil 1.73'de diyak sembolleri, þekil 1.74'de
diyaklarýn yarý iletken iç yapýsý, þekil 1.75'de diyak
resmi ve þekil 1.76'da diyaklarýn iki yönlü elektriksel
(U-I) karakteristik eðrisi verilmiþtir.
R 100-470 KW
P 100-500 KW
Uygulamada kullanýlan bazý diyaklarýn
iletime geçme deðerleri: BR100: 28..36 V. / DB4:
35...45 V. / DB6: 56...70 V. / KIV6: 55...65 V. / DA3:
28...36 V. / DA4: 35...45 V / DC34: 30...38 V. / DC38:
34...42 V.
AC 220 V
U (V)
Çýkýþ
sinyali
t (Sn)
BR100
100 nF/400 V
Ry
100 W
AC 220 V
I- Diyaklý pals üreteci (pals osilatörü)
Þekil 1.77: Diyaklý pals
üreteci devresi
Þekil 1.77'de verilen devreye DC ya da AC
uygulandýðýnda R ve P’den geçen akým C’yi doldurmaya
baþlar. C’nin gerilimi yaklaþýk olarak 20-50 V
olduðunda diyak iletkenleþir. Ry üzerinde bir
gerilim oluþur. Küçük kapasiteli olan C hemen
R2
220-470 KW
boþalacaðýndan diyak tekrar kesime gider ve
100BR100
R1
820 W
devre baþa döner. Pot ile C’nin dolma zamaný
1-100 mF
C
ayarlanabilir. Potun deðerine baðlý olarak
1N4007
Led
çýkýþtan alýnan palslerin frekansý deðiþir.
Devrenin çýkýþýndan alýnan sinyaller
osilaskopla incelenecek olursa testere diþine
Þekil 1.78: Diyaklý flaþör devresi
benzer palslerin oluþtuðu görülür.
II- 220 Volt'ta çalýþan diyaklý flaþör devresi
Þekil 1.78'de verilen devreye AC 220 V uygulandýðýnda R1 direnci üzerinden yavaþ
24
Bölüm 1
K- Diyaklar (diak, diac)
Ýki yönde de akým
geçirebilen tetikleme
I (A)
elemanýna diyak denir.
Ýletime
Þekil 1.73: Diyak
Diyak sözcüðü
geçme
sembolleri
deðeri
"alternatif akýmda
U (V)
kullanýlan diyot"
anlamýna gelmektedir.
Ýletime
U (V)
Diyaklar aslýnda
geçme
tetikleme ucu (G)
deðeri
Þekil 1.74: Diyaklarýn
olmayan iki tristörün
yarý iletken yapýsý
I (A)
birleþiminden
oluþmuþtur.
Þekil 1.76: Diyaklarýn elektriksel
Diyaklar, bir sinyali
karakteristik eðrisi
Þekil 1.75: Diyak örneði
(akýmý) belli bir
seviyeye kadar bloke
ederler (geçirmezler). Baþka bir deyiþle diyaklar, herhangi bir uçlarýna uygulanan gerilim
20-50 V arasýna ulaþtýðýnda, aniden iletkenleþen elemanlardýr.
Diyaklar, SCR ve triyaklý devrelerde en çok kullanýlan tetikleme elemanýdýr.
Devrede kullanýlan 1N4007 diyotu, ledi negatif alternanslara karþý korur.
Diyaklarýn saðlamlýk testi: Ohmmetreyle yapýlan ölçümde her iki yönde de yüksek
direnç (200-500 KW ) göstermelidir.
A2
G
A2
A1
A1
A2
G
A1
Þekil 1.79: Triyak sembolleri
G
Þekil 1.80: Triyaklarýn
yarý iletken yapýsý
Þekil 1.81: Çeþitli triyaklar
L- Triyaklar (triac, triak, çift yönlü tristör)
1- Triyaklarýn yapýsý ve çalýþmasý
A2
Þekil 1.80'de görüldüðü gibi sekiz yarý iletkenin birleþiminden
oluþmuþ, iki yönde de akým geçirebilen güç kontrol elemanlarýna triyak
denir.
Triyaklarýn ayaklarý A1-A2-G (T1-T2-G ya da MT1-MT2-G) þeklinde
kodlanmýþtýr. G ucu A1-A2 arasýndan geçen akýmý denetler. A2 ucu ise
yükün baðlandýðý uçtur.
Triyaklar þekil 1.82'de görüldüðü gibi iki adet tristörün ters paralel
baðlanmýþ haline benzetilebilir.
Triyaklar DC’de çalýþýrken G ucu bir
kez tetiklendiðinde A2-A1 arasý sürekli,
AC’de çalýþýrken ise G ucu tetiklendiði
sürece A2-A1 arasý iletken kalýr.
Triyaklar AC beslemeli devrelerde
kullanýlýrken G ucuna baðlanan "diyak,
UJT, PUT, SUS, SBS, neon lamba" gibi
elemanlarla tetiklenme açýsý (âný) daha
iyi ayarlanabilir. Bu sayede A2-A 1
arasýndan geçen akým kontrol edilerek
alýcýnýn istenilen güç deðerinde
çalýþmasý saðlanýr.
+I (A)
G
A1
Þekil 1.82:
Triyaklarýn tristör
eþdeðeri
Ýletim bölgesi
Ýletime
geçme
noktasý
-U (V) Kesim bölgesi
+U (V)
Kesim bölgesi
Tutma akýmý
Ýletime
geçme
noktasý
Ýletim bölgesi
-I (A)
Þekil 1.83: Triyaklarýn elektriksel karakteristik eðrisi
Triyaklarýn tetiklenmesi
Triyaklarýn alýcýyý çalýþtýrabilmesi için G ucuna belli bir tetikleme akýmý vermek gerekir.
Tetikleme akýmý ise (IG) çeþitli þekillerde saðlanabilir.
I- DC üreteç ile tetikleme: Þekil 1.84'de verilen devrede görüldüðü gibi bu yöntemde
25
Bölüm 1
yavaþ þarj olan C’nin gerilimi 20-50 V olduðunda diyak iletime geçerek ledi çalýþtýrýr.
C'nin led üzerinden boþalmasýyla diyak tekrar kesim durumuna geçer ve devre baþa döner.
II- Mod II (-): Triyakýn G ucu (-), A2 ucu (+), A1 ucu
(-) gerilimle tetiklenir. Bu durumda A2’den A1’e doðru
akým geçiþi olur. Mod II (-) tipi çalýþmada mod I (+)'ya
oranla daha yüksek tetikleme gerilimine ihtiyaç vardýr.
BT136
Uþebeke
A1
UG 1-2 V
Þekil 1.84: Triyaklarýn DC
üreteç ile tetiklenmesi
Alýcý
R
33-82 K
Uþebeke
G
A2
A1
Þekil 1.85: Triyaklarýn ana
besleme kaynaðýndan
tetiklenmesi
+
Alýcý
A2
-
G
BT136
Triyaklarýn çalýþma modlarý (durumlarý)
I- Mod I (+): Þekil 1.86'da görüldüðü gibi triyakýn G
ucu (+), A2 ucu (+), A1 ucu (-) gerilimle tetiklenir. Bu
durumda A2’den A1’e akým geçiþi olur. Mod I (+) çalýþma
biçimi tristörün çalýþmasýnýn aynýsýdýr. Bu modda triyak
tam iletimdedir.
A2
BT136
Örnek: Besleme gerilimi (Uþebeke) 12 Volt olan bir
devrede kullanýlan triyakýn G ucunun iletime geçme
gerilimi (UG) 1 Volt'tur. G ucunun çektiði akým (IG)
1 mA (0,001 A) olduðuna göre, G ucunu aþýrý akýma karþý
korumak için kullanýlmasý gereken direncin deðerini
bulunuz.
Çözüm: R = (12-1)/0,001 = 11/0,001 = 11000 W .
Alýcý
DC 12 V
II- Triyaklarýn "G" ucunun ana besleme kaynaðýna
baðlý direnç üzerinden tetiklenmesi: Þekil 1.85'de verilen
þemada görüldüðü gibi geyt ucu küçük akýmlarla
çalýþtýðýndan akým sýnýrlayýcý R direnci üzerinden tetikleme
yapýlýr. R direncinin tam doðru olarak seçilebilmesi için,
R = (Uþebeke-UG)/IG denklemi kullanýlýr.
G ucuna baðlanan R direncinin deðeri büyütüldükçe
tetikleme akýmý küçüleceðinden triyak, daha geç iletime
geçecek, bu ise alýcýnýn gücünü azaltmamýzý saðlayacaktýr.
A1
DC 1-2 V
Þekil 1.86: Triyaklarýn mod I (+)
olarak çalýþtýrýlmasý
III- Mod III (+): Triyakýn G ucu (+), A2 ucu (-), A1
ucu (+) gerilimle tetiklenir. Bu durumda A1’den A2’ye
doðru akým geçiþi olur.
Mod III (+) modunda G ucuna uygulanan polarma akýmý Mod I (+)’dan daha yüksek
olmalýdýr.
IV- Mod III (-): Triyakýn G ucu (-), A2 ucu (-), A1 ucu (+) gerilimle tetiklenir. Bu
durumda A1’den A2’ye doðru akým geçiþi olur.
Yukarýda açýklanan çalýþma þekilleri içinde I (+) ve III (-) modlarýnda çalýþma çok iyi
olup, alçak güçlü devrelerde tercih edilir. Bu modlarda tetiklenen triyakýn iletime geçmesi
için G ucuna verilmesi gereken akýmlar küçüktür. I (-) ve III (+) modlarýnda çalýþtýrýlan
triyaklarda tetikleme akýmý ile A1-A2 arasýndan geçen akýmlarýn yönleri birbirine zýttýr. Bu
da verimi düþürür. O nedenle pek kullanýlmaz.
26
Bölüm 1
triyakýn geyt akýmý bir DC üretecinden saðlanýr.
Ek bilgi: Tutma akýmý kavramý
Her triyakýn taþýyabileceði maksimum akým deðeri bellidir. Bunun yanýnda triyaklarýn
üzerinden geçen akým belli bir alt deðere indirilirse eleman birden kesime gider. Örneðin 10
Amper taþýmakta olan bir triyaktan geçen akýmý sýfýra doðru azaltýrken akým mA seviyesine
indiðinde aniden sýfýr olur. Ýþte triyakýn kesime girdiði bu âna tutma akýmý denir.
2- Triyaklarýn saðlamlýk testi: Ohmmetre uçlarý A2 - A1 arasýna baðlanýr. 100 W - 10
KW arasý deðere sahip direncin bir ucu G ucuna, diðer ucu ölçü aletinin proplarýndan herhangi
birine deðdirilir. Bu durumda triyakýn A2 - A1 arasý gösterdiði yüksek direnç sýfýra doðru
azalýrsa eleman saðlamdýr.
Ohmmetre ile yapýlan ölçüm her zaman doðru sonuç vermeyebilir. Bundan dolayý basit
devreler kurularak saðlamlýk testi yapmak daha doðrudur.
3- Triyaklý faz kontrol devreleri: Triyaklar kullanýlarak "lamba, AC seri motor", "ýsýtýcý"
vb. gibi alýcýlarýn üzerinden geçen akýmýn miktarý kolayca ayarlanabilmektedir.
Bilindiði gibi triyaklar G uçlarý tetiklendiðinde her iki yönde de akým geçirebilirler. Bunun
yanýnda G uçlarýna uygulanan tetikleme sinyalinin zamaný deðiþtirilerek A1 - A2 uçlarý
arasýndan geçen akýmýn deðeri kontrol edilebilmektedir.
Alýcý
BT136
I- Triyaklý basit dimmer devresi: Þekil
15-100 W
1.87'de verilen dimmer devresinde kullanýlan pot
22-56 K
A2
ile C’nin dolma zamaný ayarlanabilmektedir. Buna
100-500 K
baðlý olarak da C'nin üzerinde oluþan gerilim
AC 220 V
BR100
A1
sonucunda iletime geçen diyak triyaký sürmektedir.
G
Devrede potun deðeri küçültülürse, C hemen
dolar, diyak çabuk iletime geçerek triyaký tetikler
100 nF/400 V
ve alýcýdan yüksek deðerli akým geçer.
Þekil 1.87: Triyaklý basit dimmer
Potun deðeri büyültülürse C geç dolar, diyak
gecikmeli olarak iletime geçip triyaký geç tetikleyeceðinden alýcýdan düþük deðerli akým geçer.
Verilen dimmer devresinde alýcý eðer omik özellikli ise (akkor lamba, halojen lamba, ýsýtýcý
vb.) çalýþma gayet düzgün olur. Alýcý eðer endüktif özellikli ise (bobin, trafo, motor vb.) triyaktan
geçen akým ile gerilim arasýnda bir miktar faz farký olacaðýndan, triyak iletime geçtiði anda
27
Bölüm 1
Triyaklarýn kesime sokulmasý
Çalýþmakta olan bir triyaký durdurabilmek için çeþitli yöntemler kullanýlýr.
Triyak DC ile çalýþýyorsa kesime sokma
I- Seri anahtarla (devre akýmý kesilerek.)
II- Paralel anahtarla.
III- Kapasite ile durdurulabilir. (Buradaki üç yöntem tristörler kýsmýnda anlatýlmýþtýr.)
Triyak AC ile çalýþýyorsa kesime sokma
I- Seri anahtarla.
II- G'nin tetikleme akýmý kesilerek.
III- Triyakýn A2-A1 uçlarý arasýndan geçen yük akýmýný tutma akýmýnýn altýna indirerek.
100 W
100 nF
400 V
C1
1-22 K
R2
22-100 nF/400 V C2
G
A1
BR100
BT136
P
Þekil 1.88: Triyaka
R-C filtrenin baðlanýþý
t (Sn)
2
100-500 K
Þekil 1.89: Triyaklý geri uç etkili
iyi kalite dimmer devresi
Þekil 1.90: Triyaklý
dimmer devrelerinde alýcý
üzerinden geçen kýrpýlmýþ
sinyalin þekli
22-56 K
100-500 K
1-22 K
C1
22-100 nF/400 V
BR100
C2
100 W
L
100 nF/400 V
100 mH
BT136
BT138
S
AC seri
motor
Parazit önleyici R-C filtre
Parazit önleyici bobin
AC 220 V
III- Triyaklý
"üniversal motor"
hýz kontrol devresi
Þekil 1.91'de verilen
devre ile AC seri
motorlarýn (üniversal
motor) hýz (devir) ayarý
yapýlabilir.
Potun deðeri
deðiþtirildikçe
kondansatörlerin dolma
zamaný deðiþtiðinden
triyakýn tetiklenme âný da
deðiþir. Bu ise motordan
geçen akýmý ayarlayarak
hýzý deðiþtirir.
AC 220 V
II- Triyaklý "geri uç etkili" iyi kalite dimmer devresi: Þekil 1.89'da
verilen dimmer devresinde iki adet kondansatör kullanýldýðýndan pot
az çevrilmesine raðmen lambanýn ýþýðýnýn aniden azalmasý ya da
çoðalmasý sorunu ortadan
15-100 W
kalkar. Yâni ýþýðýn þiddeti
U,I
düzgün bir biçimde
22-56 K
Alýcý
R1
azalýp-çoðalýr.
A
Þekil 1.91: Triyaklý AC seri motor hýz kontrol (dimmer) devresi
Devrede triyakýn düzgün
olarak çalýþabilmesi ve
yakýnda bulunan radyo, tv gibi cihazlarýn parazitik sinyallerden etkilenmemesi için iki adet
filtre kullanýlmýþtýr.
S
R
1K
L
BT136
Triyaka paralel baðlanan R-C filtre ise yüksek frekanslý sinyalleri
kendi üzerinden geçirerek triyakýn yüksek frekanslý sinyallerden
olumsuz etkilenmesini önler.
+12 V
Motora seri baðlanan bobin yüksek frekanslý sinyalleri üzerinden
geçirmeyerek bastýrýr.
4- Triyaklý uygulama devreleri
Þekil 1.92: Tristörün
a- Triyaklarý anahtar ya da þalter olarak kullanma
anahtar olarak
I- Triyaklarýn basit anahtar olarak kullanýlmasý: Þekil
kullanýlmasý
1.92'de verilen devrede S anahtarý bir kez kapatýlýp açýlýrsa triyak
iletme geçerek L'nin sürekli olarak yanmasýný saðlar. Devrenin besleme gerilimi AC olursa
28
Bölüm 1
üzerinde yüksek gerilim oluþturabilir. Bu yüksek gerilim ise triyaký tekrar
iletken durumuna geçirir. Ýþte bu sakýncayý ortadan kaldýrmak için triyakýn
A2- A1 uçlarý arasýna paralel olarak þekil 1.88'de görüldüðü gibi R ve C
baðlanýr.
Bölüm 1
BT136
2
1
1N4004
1N4007
22-56 K
Þekil 1.93: Triyakýn iki kademeli
anahtar (þalter) olarak kullanýlmasý
L
33-100 K
BT136
b- Triyak ile ýþýk kontrol devreleri
I- Triyaklý karanlýkta çalýþan devre: Þekil 1.94'de
verilen devrede ortam karardýðýnda LDR’nin direnci artar.
Üzerinde düþen gerilim yükselir. Diyak iletime geçerek
triyaký tetikler ve lamba yanar.
L
AC 220 V
II- Triyakýn iki kademeli anahtar olarak
kullanýlmasý: Þekil 1.93'de verilen devrede S anahtarý, "1"
konumundayken alýcý tam güçte çalýþýr. Anahtar 2
konumuna alýndýðýnda G ucuna sadece pozitif alternanslar
gittiðinden triyak tek yönde akým geçirir. Alýcý üzerinden
besleme geriliminin yarýsý geçtiðinden alýcý yarým güçte
çalýþýr.
S
AC 220 V
alýcý S "kapalý" olduðu sürece çalýþýr.
Devrede kullanýlan triyakýn gücü arttýrýlarak çok yüksek
akým çeken alýcýlar minik bir anahtarla çalýþtýrýlabilir.
Diyak
BT138
LDR
c- Triyak ile motor çalýþtýrma devreleri: Þekil
1.95'de verilen triyaklý motor hýz kontrol devresi 5002000 Watt arasý güce sahip üniversal (seri) motorlarýn
Þekil 1.94: Triyaklý
karanlýkta çalýþan devre
devir sayýsýný istenilen þekilde ayarlayabilir.
Devrede potun direnç deðeri düþürülürse C
daha çabuk dolar ve diyaký iletime sokar. Ýletime
500-2000 W M
geçen diyak triyaký tetikleyerek motor üzerinden
10-33 K
yüksek deðerli bir akým dolaþtýrýr. Bu sayede
A2
100-500 K
AC 220 V
motor hýzlý döner.
Pot
BR100
A1
Potun deðeri büyütüldüðünde ise motorun
devir sayýsý azalýr.
G
100 nF/400 V
Þekil 1.95: Triyaklý AC
motor hýz kontrol devresi
5- Triyak ve tristörlerin karþýlaþtýrýlmasý:
Endüstriyel sistemlerde ve çeþitli elektronik
cihazlarda sýkça karþýmýza çýkan tristör ve triyakýn birbirinden en önemli farký, tristörün tek
yönde, triyakýn ise iki yönde akým geçirebiliyor olmasýdýr.
Tristörler, yüksek güçlü doðrultmaçlarda, kaynak makinalarýnda, vinçlerdeki DC ile çalýþan
motorlarýn hýzýnýn kontrolunda vb. karþýmýza çýkar.
Triyaklar ise ýþýk þiddetini kontrol eden devrelerde, merdiven ýþýk otomatiklerinde, AC
motor kontrol devrelerinde, ýþýk-ýsý kontrol devrelerinde vb. kullanýlýr.
Tristör kullanýlarak triyak yapmak mümkündür. Þöyleki, iki adet tristörün A-K uçlarýný
þekil 1.82'de verildiði gibi birbirine ters paralel olarak baðladýðýmýzda iki yönde de akým
geçirebilen bir triyak elde ederiz.
29
b- Aþýrý geyt akýmýna karþý koruma: Tristör ve triyaklarýn geyt akýmlarýnýn hangi
düzeyde olmasý gerektiði kataloglarda belirtilmiþtir. Devre üretimi yapýlýrken katalog verileri
göz önüne alýnarak G’ye uygun deðerli direnç baðlantýsý yapýlýr.
c- Aþýrý sýcaða karþý koruma: Tristör ve triyaklar çalýþýrken ýsýnýr. Elemanýn gövde
sýcaklýðý 130°C'ýn üzerine çýktýðýnda bozulma söz konusu olabilir.
Devre çalýþýrken ýsý ortadan kaldýrýlmazsa gövde sýcaklýðý daha da artarak elemanlarý
çabucak tahrip edebilir. O nedenle adý geçen elemanlar gövdelerine baðlanan alüminyum
soðutucularla korunurlar. Eðer soðutucu, devrenin þasesine baðlý olma durumundaysa
eleman ile soðutucu arasýna amyanttan yapýlmýþ yalýtkan plakanýn konulmasý gerekir.
Tristör ve triyaklarýn gövdelerindeki ýsýyý daðýtmak için kullanýlan alüminyum plakalar
ýsýnýn iyi emilebilmesi için elektroliz yöntemiyle siyahlaþtýrýlýr. (Siyah eloksal yapýlýr).
Alüminyum plakanýn et (cidar) kalýnlýðý soðutulacak elemanýn özelliðine göre 3-10 mm
arasýnda deðiþir. Plakanýn yeterli olmadýðý durumda ise üfleyici mini fanlar kullanýlýr.
Not: Aþýrý ýsýnýn oluþmamasý için yapýlmasý gereken ilk iþ, elemandan katalogta verilen
deðerin üzerinde akým geçirmemektir.
7- Tristör ve triyak seçimi: Herhangi bir devrede kullanýlan tristör ya da triyak DC ile
çalýþacaksa: Elemanýn maksimum dayanma gerilimi ile devrenin besleme gerilimi birbirine
yakýn deðerde olabilir. Örneðin BT136 triyaký DC 400 Volt'luk gerilimlere kadar dayanabilir.
Tristör ya da triyak AC ile beslenen bir devrede çalýþacaksa: Bu elemanýn maksimum
dayanma gerilimi AC besleme geriliminden % 40-45 fazla olmalýdýr. Çünkü AC'de tepe
deðer (maksimum deðer) gerilimi söz konusudur. Þöyleki, voltmetreyle 220 V olarak
ölçtüðümüz AC deðer aslýnda etkin deðerdir. Bu deðerin bir de maksimum deðeri vardýr.
Elektroteknik II dersinde geniþ olarak açýklandýðý gibi 220 Volt'luk AC gerilimin maksimum
deðeri: Umax = Uetkin.1,41 = 220.1,41 = 310,2 Volt olarak karþýmýza çýkar. Buna göre 220
Volt'luk bir devrede kullanýlacak tristör ya da triyak gibi elemanlarýn maksimum dayanma
gerilimleri 310,2 V olmalýdýr. Piyasada ise yaygýn olarak 30-50-100-200-300-400-500-60030
Bölüm 1
6- Tristör ve triyaklarýn korunmasý
a- Parazitik gerilimlerin oluþmasýna karþý yapýlan koruma: Tristör ve triyaklar endüktif
özellikli alýcýlarý kontrol etmede kullanýldýklarýnda, iletim ve kesime gittikleri anlarda yük
olarak kullanýlan "bobinlerin" uçlarýnda besleme geriliminin yaklaþýk "üç katý genliðe" sahip,
yüksek frekanslý gerilim oluþur. Bobinin etrafýnda oluþan manyetik alanýn yarattýðý yüksek
endüksiyon gerilimi kýsa bir süre içinde oluþmasýna raðmen tristörün bozulmasýna yol açabilir.
Öte yandan bobinin oluþturduðu gerilim radyo frekans (RF) paraziti olarak þebekeye baðlý
diðer alýcýlarý (radyo, tv vb.) olumsuz etkileyebilir.
Bobinli alýcýlardan kaynaklanan parazitik (istenmeyen) sinyaller tristör, triyak gibi
elemanlarýn istenildiði anda "durdurulmasýna" da engel olur.
Parazitik sinyalleri yok etmek için:
I- Tristör ve triyakýn iki ana ucu (A-K ve A2-A1) arasýna R-C (direnç-kondansatör)
baðlanýr. (Þekil 1.88'e bakýnýz.)
II- Yüke seri olarak bobin (endüktans) baðlanýr. (Þekil 1.91'e bakýnýz.)
III- Tristörlü devrelerde endüktif yüke (röle, motor vb.) ters paralel olarak "diyot"
baðlanýr.
Uygulamada kullanýlan
bazý triyaklarýn özellikleri
-BT136: 400 V/4 A.
-BT137: 400 V/6 A. Kýsa
süreli olarak geçirebileceði
maksimum akým: 55 A.
Ýletimde tutma akýmý: 20 mA.
Çalýþma modlarýna göre triyakýn
tetiklenmesi için uygulanmasý
gereken akým deðerleri: 25 mA60 mA-25 mA-60 mA.
-TIC206D: 400 V/4 A. Kýsa
süreli olarak geçirebileceði
maksimum akým: 30 A.
Ýletimde tutma akýmý: 30 mA.
Çalýþma modlarýna göre triyakýn
tetiklenmesi için uygulanmasý
gereken akým deðerleri: 5 mA5 mA-5 mA-10 mA.
-TIC226D: Çalýþma gerilimi
(maksimum): 400 V AC.
Akýmý: 12 A. Kýsa süreli
olarak geçirilebilecek
maksimum akým deðeri: 80 A.
Ýletimde tutma akýmý (Ih): 60 mA.
Tetiklenme akýmý: 50 mA.
Ýletimdeyken A1 -A2
arasýnda düþen gerilim: 2,1 V.
-TIC236D: 400 V/12 A.
-TIC253D: 400V/20 A.
-BTA06-200: 200 V/6 A.
-BTA06-400: 400V/6A.
-BTA13-400: 400V/13A.
M- Dört tabaka (shockley, PNPN, 4D) diyotlar
Dört tabaka diyotlar þekil 1.97'de
görüldüðü gibi dört yarý iletkenin
birleþmesinden
oluþmuþ
elemanlardýr. Bu diyotlar doðru
A
K
polarma altýnda çalýþýrken uçlarýna
Þekil 1.97: Dört tabaka
Þekil 1.96: Dört
uygulanan gerilim iletim seviyesine
(4D) diyotlarýn yarý
tabaka (4D)
ulaþýncaya kadar, ters polarize
iletken iç yapýsý
diyotlarýn sembolü
edilmiþ normal diyot gibi çalýþýr.
Uygulanan gerilim yükselerek, iletim
Þekil 1.98:
I (A)
Imaks
gerilimi seviyesine ulaþtýðýnda ise, diyot
Ýletkenlik
Dört tabaka
(50mA/5A)
bölgesi
aniden iletime geçerken, eleman üzerinde
diyotlarýn
düþen gerilim de azalmaya baþlar.
elektriksel
karakteristik
Tutma
Gerilim, belirli bir deðere azaldýktan
Itutma
eðrisi
noktasý
Negatif
sonra, tekrar yükselmeye baþlar. Bu (1mA/50mA)
direnç
noktadaki gerilime "tutma gerilimi" denir.
bölgesi
Dört tabaka diyot, "tutma
gerilimi"nden sonra, gerilimini ve
Kesim bölgesi
akýmýný arttýrarak düz polarmalý normal
15 mA/35 mA
U (V)
diyot gibi çalýþýr. Baþka bir anlatýmla,
Ututma
Uçalýþma
dört tabaka diyotlar, baþlangýçta ters
0,5 V/1,2 V
20 V/200 V
polarmalý normal diyotlar gibi, tutma
geriliminden sonra düz polarmalý normal diyotlar gibi çalýþýr. Bu iki çalýþma noktasý arasýnda
31
Bölüm 1
700-800...V gibi sýnýflandýrmalar söz konusu olduðundan kullanacaðýmýz elemanýn dayanma
gerilimi 400 Volt olmalýdýr.
Kaç Amper'lik eleman seçeceðiz sorusuna gelince: Bu deðer tamamen kullanacaðýmýz
alýcýnýn çektiði akýma baðlýdýr. Örneðin 220 Volt'luk tristörlü devrede 100 Watt gücünde bir
lambayý alýcý olarak seçelim. Bu eleman 220 V altýnda yaklaþýk olarak P = U.I denkleminden,
I=P/U = 100/220 = 0,45 A çeker. Buna göre doðru olan BRX49 (400 V/0,8 A) adlý elemaný
seçmektir. Devrede TIC106D (400 V/3,2 A) adlý tristörü de seçebiliriz. Ancak bu durumda
maliyet artar. Zira, yüksek akýmlý elemanlar düþük akýmlý olanlardan daha pahalýdýr.
AC ya DC
Katot
gate
Anot
gate
Þekil 1.100: SCS
sembolü
Þekil 1.101:
SCS'nin yarý
iletken yapýsý
Þekil 1.102: SCS'nin
transistör eþdeðeri
Þekil 1.103: SCS
örneði
N- SCS'ler (iki kapýlý tristör)
P ve N tipi dört yarý iletken maddenin birleþtirilmesiyle elde edilmiþ, iki tetikleme ucu olan
elemanlara SCS denir. SCS'de G1 kapýsý artý (+) polariteli akýmla, G2 kapýsý ise eksi (-) polariteli
akýmla tetiklenir. SCS’yi yalýtým durumuna sokmak için ise G1 kapýsýna eksi (-) ya da G2
kapýsýna artý (+) yönlü akým uygulamak yeterli olmaktadýr.
Baþka bir deyiþle SCS, kapýlarýndan herhangi
birine doðru polarmalý gerilim uygulanarak iletime,
ters polarmalý gerilim uygulanarak ise kesime
sokulabilmektedir.
SCS'li sýcaklýk alarm devresi
Þekil 5.18'de verilen devrede ortam sýcaklýðý
artýnca NTC'nin direnci azalýr. Pot üzerinde
oluþan gerilim SCS'yi sürer. Rölenin kontaklarý
konum deðiþtirir.
Ortam sýcaklýðý azalsa bile röle çalýþmaya
devam eder. B butonuna basýldýðýnda ise SCS
kesime giderek röleyi ilk konumuna getirir.
32
Þekil 1.104:
SCS'li sýcaklýk
alarm devresi
Bölüm 1
gerilim düþerken akýmýn arttýðý bir karakteristik gösterirler. Þekil 5.3'de 4D diyotlarýn
elektriksel karakteristik eðrisi verilmiþtir.
Dört tabaka diyotlarýn iletim gerilimleri 10-100 V arasýnda, iletim akýmlarý ise 1-50 mA’dir.
Bu tip diyotlar, tristör, triyak gibi elemanlarýn tetiklenmesinde, pals jeneratörlerinde, rölesiz
telefon sistemlerinde, AC sinyalleri kýrpma devrelerinde vb. kullanýlýr.
Dört tabakalý diyot örnekleri: 1N5159, 1N5160, 1N5779, 1N5780, 1N5793...
Dört tabaka diyotla yapýlan pals osilatörü
Þekil 1.99:
Þekil 1.99'da verilen devreye akým uygulandýðýnda
Dört tabaka
kondansatör R1 direnci üzerinden þarj olmaya baþlar.
R1
diyotlu pals
C’nin gerilimi PNPN diyotun tetiklenme gerilimi
üreteci devresi
seviyesine ulaþtýðýnda eleman iletime geçerek Ry
PNPN
üzerinde gerilim oluþturur. Devrede kullanýlan
diyot
kondansatör küçük deðerli olduðundan çabucak deþarj
C
U (V) Çýkýþ
olarak PNPN diyotun kesime gitmesine sebep olur.
sinyali
PNPN diyot kesime gittiðinde C "yeniden" dolmaya
Ry
t (Sn)
baþlar. Devre bu þekilde çalýþmasýný sürdürerek Ry
üzerinde palsler oluþturur. Palslerin frekansý R 1
direncinin deðeri deðiþtirilerek ayarlanabilir.
Bölüm 1
Þekil 1.105:
Neon lamba
sembolü
Þekil 1.106: Çeþitli neon lambalar
O- Neon lambalar
Flamansýz, soðuk katotlu gazlý lambalara neon lamba denir. Neon lambalar cam gövde
içindeki gazýn özelliðine göre kýrmýzý, yeþil, sarý, turuncu vb. renklerde ýþýk yayarlar. Bu
lambalarý çalýþtýrmak için uygulanmasý gereken gerilim cam gövde içindeki gazýn (argon,
helyum, merküri, sodyum vb.) cinsine ve elektrotlar arasýndaki mesafeye baðlýdýr. Örneðin
lamba içinde neon gazý varsa, 21,5 V uygulandýðýnda gaz iyonize olarak turuncu ýþýk verir.
Neon lambalarýn ateþleme gerilimleri modeline göre 90 Volt'a kadar çýkar.
220 V ile neon lamba çalýþtýrýlacaðý zaman 1/4 W gücünde 100-150 KW 'luk dirençler
lambaya seri baðlanýr. Neon lambalar,
karakteristik olarak diyaklara benzediklerinden,
Þekil 1.107:
1N4007
tristör ve triyaklarýn tetiklenmesinde, elektrik
Neon lambalý
enerjisinin olup olmadýðýný gösteren pano tipi
pals üreteci
göz lambalarýnda, kontrol kalemlerinde, gece
lambalarýnda, ýþýklý anahtarlarda vb. kullanýlýr.
R1
22-100 K
AC
Küçük boyutlu tip neon lambalarýn akýmý
U (V) Çýkýþ
0,6 mA iken, duya monte edilerek kullanýlan 220 V
sinyali
P
500
K
neon lambalarýn akýmý 1,9-2,5 mA
t (Sn)
dolayýndadýr.
Neon lambalý pals üreteci devresi
R2
C
Þekil 1.107'de verilen devreye AC
Neon lamba
220 W
100 nF/400 V
uygulandýðýnda diyot, R1 ve P üzerinden geçen
akým C'yi doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi
neon lambanýn iletime geçme gerilimi seviyesine ulaþýnca bu eleman iletime geçer ve çýkýþtaki
direnç üzerinde gerilim oluþur. Küçük kapasiteli olan C hemen boþalacaðýndan neon lamba
kesime gider ve devre baþlangýç noktasýndaki durumuna dönmüþ olur. Sonuçta çýkýþdaki
direnç (R 2) üzerinde testere
12 V flamanlý lamba
Þekil 1.108: SUS ve tristörlü
diþine benzer palsler oluþur.
tam dalga dimmer devresi
Ö- Tetikleme elemanlarýyla
yapýlmýþ dimmer devreleri
I- SUS ve tristörlü tam
dalga kontrollu dimmer
Þekil 1.108'de verilen
devrede R1 ve P üzerinden þarj
olan kondansatörün gerilimi
yaklaþýk 7,4-7,5 V olunca SUS
iletime geçerek tristörü sürer.
Endüstriyel Elektronik - F: 3
AC 12 V
4x1N4001
R1 1-10 K
TIC106D
P 10-100 K
G
2N4987
100 nF
33
A
K 1-10 K
AC 220 V
Bölüm 1
P 500 K
C
100 nF
400 V
SBS
Þekil 1.109: SBS ve triyaklý dimmer
A2
Q4003LT
G
A1
Þekil 1.110:
Kuadrak
sembolü
A1 A2 G
Þekil 1.111:
Kuadrak
örneði
22-56 K
100-500 K
L
AC 220 V
P- Kuadraklar (quadrac, ditriac)
Diyak ve triyakýn bir gövde içerisinde
birleþtirilmesiyle yapýlmýþ elemanlara kuadrak denir.
Bu elemanlar geyt tetikleme gerilim seviyesi
yüksek olan triyak gibi düþünülebilir.
Devre üretiminde kuadrak kullanýmý montaj
kolaylýðý saðlar ve cihazda kullanýlan eleman sayýsý
daha az olur.
a- Kuadraklý karanlýkta çalýþan devre
Þekil 1.112'de verilen devrede ortam karardýðýnda
LDR'nin direnci artar ve üzerinde düþen gerilim
büyür. LDR üzerinde düþen gerilim 20-50 Volt arasý
deðere ulaþtýðýna kuadrak iletime geçerek lambayý
yakar. Ortam aydýnlandýðýnda LDR'nin direnci azalýr
ve üzerinde düþen gerilim düþer. Bu ise kuadraký
kesime sokar.
b- Kuadraklarýn saðlamlýk testi
Avometre ile yapýlan ölçümde elemanýn üç ucu
arasýnda yapýlacak altý ölçümün sonuçlarý da yüksek
ohm (100 KW -500 KW ) çýkmalýdýr.
c- Bazý kuadraklarýn akým-gerilim deðerleri
Q4003LT: 400 V/3 A.
Q4004LT: 400 V/4 A.
R 22-100 K
L
BT136
Tristörün iletime geçme "aný" potun deðerine baðlý
olarak deðiþir ve lambanýn verdiði ýþýk pot ile
ayarlanmýþ olur.
SBS ve triyaklý dimmer devresi
Þekil 1.109'da verilen devrede R ve P'den geçen
akým C'yi doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi SBS'nin
iletime geçme deðerine yükseldiðinde bu eleman akým
geçirerek triyaký sürer.
LDR
Kuadrak
Þekil 1.112: Kuadraklý
karanlýkta çalýþan devre
Sorular
1- Tristörün yapýsýný transistör eþdeðerini çizerek anlatýnýz.
2- Triyaklý dimmer devresini çizerek anlatýnýz.
3- Tristörlü bir fazlý, ayarlý çýkýþlý yarým dalga doðrultmaç devresini çizerek çalýþmasýný
anlatýnýz.
5- UJT'li pals osilatörü devresini çizerek anlatýnýz.
6- Triyak ve LDR kullanarak aydýnlýk ortamda çalýþan devre çiziniz.
7- Optokuplörün yapýsý ve görevi hakkýnda bilgi veriniz.
8- SUS nedir? Anlatýnýz.
9- Diyaklý pals üreteci devresini çizerek çalýþmasýný anlatýnýz.
10- Triyak ve LDR'li karanlýkta çalýþan devreyi çizerek çalýþmasýný anlatýnýz.
34