tc erciyes üniversitesi mühendislik fakültesi elektrik

Transkript

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
2013
ELEKTRİK-ELEKTRONİK
MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
İÇİNDEKİLER
İÇİNDEKİLER
DENEY-1 ............................................................................................ 1
DENEY-6 ........................................................................................... 46
DENEY-1.1: PNPN DİYOT .............................................................. 1
DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 ........................................................ 46
DENEY-1.2: DİYAK ......................................................................... 5
DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 ........................................................ 54
DENEY-2 .......................................................................................... 11
DENEY-7 ........................................................................................... 61
DENEY-2.1: SCR .......................................................................... 11
DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ ................................... 61
DENEY-2.2: TRİYAK ..................................................................... 19
DENEY-7.2: MOTOR HIZ KONTROL DENEYİ ............................. 65
DENEY-3 SCR’Lİ KONTROL DENEYİ ............................................ 25
DENEY-8 AC GÜÇ KONTROL DENEYİ .......................................... 68
DENEY-4 .......................................................................................... 30
DENEY-9 DOĞRULTUCULAR ......................................................... 73
DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 ......... 30
DENEY-10 AC/DC KONVERTÖR DENEYİ ...................................... 81
DENEY-4.2: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-2 ......... 34
DENEY-11 DC/AC İNVERTÖR DENEYİ .......................................... 84
DENEY-5 .......................................................................................... 38
DENEY-12 ......................................................................................... 87
DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ .......................... 38
DENEY-12.1: SABİT ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ ...... 87
DENEY-5.2: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ ........................ 42
DENEY-12.2: AYARLI ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ ... 90
DENEY-13 SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ .. 93
ELEKTRİKELEKTRONİK
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-1.1: PNPN DİYOT
Giriş:
Shockley diyot yada 4 tabaka diyot olarak da bilinen PNPN DİYOT, tek yönlü çalışan
yarıiletken anahtar elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 1.1’ de ve karakteristik eğrisi şekil 1.2’
de görülmektedir.
ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLER (TA = 25°C)
K a ra k te ri s t ik
F o rwa rd Sw i tc hi n g Vo l ta g e
Anot
Katot
F o rwa rd Sw i tc hi n g C u rre n t
Sembol
Min
1N5158, 1N5782, 1N5788
1N 5 15 9,
1N 57 83,
1N 5 78 9
1N 51 60,
1N 5 78 4,
1N 5 79 0
1N 5 77 9,
1N 57 85,
1N 5 79 1
1N 57 80,
9.0
11
12
11
12
13
Is
thru 1N5781
—
1N5782 thru 1N5793
F o rwa rd O f f - S ta t e C ur re n t
(VF = 0. 75 x Vs)
Şekil 1.1: PNPN DİYOT’ un sembolü ve görünüşü
IFM
Reverse Current
(VR = VRm)
Holding C urre nt
IRM
1N5158 thru 1N5160, 1N5779
IH
10
0.1
Forwa rd On Volta ge
( I F = 1 50 m A d c )
13
—
VF
Birim
Volts
14
15
5.0
50
10
100
1.0
5.0
µA
2.0
10
µA
µA
20
1.0
thru 1N5781
1N5782 thru 1N5787
1N5788 thru 1N5793
IF
Max
10
10
VS
1N5158 thru 1N5160, 1N5779
Typ
8.0
4.0
50
mA
2.0
1.0
1.5
Volts
Şekil 1.3: 1N5158’ e ait karakteristik değerler
1
IH
VR
VR
2
Deney şeması:
+12V
IS
VS
VF
R1
470
IR
Şekil 1.2: PNPN DİYOT’ un karakteristik eğrisi
PNPN
P1
47k
PNPN DİYOT’ un iletken olabilmesi için anot-katot uçları doğru polarmalandırılmalıdır.
Doğru polarma gerilimi elemanı iletken yapan anahtarlama gerilimi (Switching voltage, VS)
seviyesini aştığında eleman iletime geçerek akım geçirmeye başlar. İletime geçen PNPN diyot
uçlarındaki gerilim birkaç volt seviyesine düşer. İletime geçen PNPN DİYOT’ un tekrar yalıtkan
olabilmesi için, içinden geçen akımın tutma akımı (Holding current, IH) seviyesinin altına düşmesi
gerekir.
1N5158
+88.8
mA
+88.8
Volts
R2
100
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY MODÜLÜ
İŞLEM BASAMAKLARI
ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın.
Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin.
5.2-5.3 pinlerini kısa devre edin.
mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc
voltmetre bağlayın.
5) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği
için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur.
6) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON
konumuna alın.
7) P1 trimpotu yardımıyla PNPN diyot anot gerilimini (VA) birer volt aralıklarla artırıp, bu
gerilimlere karşılık gelen anot akımını (IA) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin.
8) Anot gerilimi, PNPN diyotun tetikleme seviyesine ulaştığında hızla düşecektir. Bu andan
sonra da P1 trimpotu yardımıyla SUS’ un anot gerilimini artırmaya ve ölçümlerinize devam
edin.
9) Ölçüm sonuçlarını kullanarak SUS’ un karakteristik eğrisini çizin.
10) Devrenin enerjisini kesin.
1)
2)
3)
4)
ÖLÇÜM SONUÇLARI
VA (Volt)
3
DENEY BAĞLANTI PLANI
0
1
2
…..
…..
…..
…..
…..
…..
…..
…..
…..
…..
…..
4
IA (mA)
IA
VA
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-1.2: DİYAK
DENEY-1.2: DİYAK
Diyaklı osilatör devresi şekil 1.7’ de görülmektedir.
Giriş:
DİYAK, iki yönlü çalışabilen yarıiletken tetikleme elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 1.4’
de ve karakteristik eğrisi şekil 1.5’ de görülmektedir.
+Vcc
R1
Şekil 1.4: Diyak’ ın sembolü ve görünüşü
P1
DİYAK
V1
V2
C1
R2
Şekil 1.7: Diyaklı osilatör
5
Şekil 1.5: Diyak’ ın karakteristik eğrisi
DİYAK’ iki yönlü çalışabilme özelliği nedeniyle uçlarına isim verilmemiştir. DİYAK uçlarına
uygulanan gerilim kırılma gerilimi (Breakover voltage, V(BO)) seviyesini aştığında eleman iletime
geçerek akım geçirmeye başlar. İletime geçen DİYAK çıkışında yaklaşık 5 volt değerinde bir
gerilim oluşur. İletime geçen DİYAK’ ın tekrar yalıtkan olabilmesi için, elemanın uçlarındaki
gerilimin kırılma geriliminin %75-%80 seviyesinin altına düşmesi gerekir.
Karakteristik
Sembol
Breakover voltage*
V BO
Koşullar
C=22nF**
Değer
Birim
MIN.
28
V
TYP.
32
MAX.
36
C=22nF**
MAX.
± 3
V
Breakover voltage symmetry
|V BO1-VBO2|
Dynamic breakover voltage*
∆V
V BO and VF at 10mA
MIN.
5
V
Output voltage*
VO
see diagram 2(R=20 O )
MIN.
5
V
Breakover current*
IBO
C=22nF**
MAX.
50
µ A
Rise time*
tr
see diagram 3
MAX.
2
µ s
Leakage current*
IR
V R =0.5V BO max
MAX.
10
µ A
Şekil 1.6: DB3’ e ait karakteristik değerler
Devreye besleme gerilimi uygulandığında diyak yalıtkandır. C1 kondansatörü, R1 direnci ve
P1 trimpotu üzerinden kaynak gerilimine (VCC) şarj olmaya başlar. C1 kondansatörü üzerindeki şarj
gerilimi diyak’ ın kırılma gerilimi seviyesine (VBO) ulaşana dek bu durum devam eder (şekil 1.8).
C1 kondansatörü üzerindeki gerilim
VC1 Kaynak gerilimi
VCC
Diyak kırılma gerilimi
VBO
Şekil 1.8: C1 kondansatörünün şarjı
C1 kondansatörü üzerindeki şarj gerilimi diyak’ ın kırılma gerilimi seviyesine ulaştığında,
diyak iletime geçer. C1 kondanstörü, diyak ve R2 direnci üzerinden deşarj olmaya başlar. C1
kondansatörü üzerindeki gerilim azalmaya başlar ve bir süre sonra diyak yalıtkan olur (şekil 1.9).
6
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-1.2: DİYAK
C1 kondansatörü üzerindeki gerilim VC1 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
DENEY-1.2: DİYAK
V1 Kaynak gerilimi
VCC
VBO
V2 Şekil 1.9: C1 kondansatörünün deşarjı
Diyak’ ın yalıtkan olmasıyla deşarj yolu kapanan C1 kondansatörü başlangıçta olduğu gibi
yeniden şarj olmaya başlar ve aynı olaylar tekrarlanarak devam eder (şekil 1.9).
C1 kondansatörü üzerindeki gerilim VC1 Şekil 1.11: Diyak uçlarındaki dalga şekilleri
7
Diyak’ lı osilatör devresi triyağın tetiklenmesi amacıyla kullanılmaktadır. P1 trimpotu, osilatör
frekansını kontrol etmektedir.
Deney şeması:
Kaynak gerilimi
VCC
R1
VBO
4.7k
P1
Şekil 1.10: C1 kondansatörü uçlarındaki sinyal
24V AC
50Hz
100k
DIYAK
V1
C1 kondansatörü uçlarında testere dişi bir sinyal meydana gelmektedir (şekil 1.10). Bu
testere dişi dalganın yükselen bölümlerinde diyak kesimdedir. İçinden akım geçmeyen R2
direncinde gerilim düşümü olmaz. Testere dişi dalganın düşen bölümlerinde ise diyak iletimdedir.
R2 direnci üzerinden deşarj olan C1 kondansatörü, bu direnç uçlarında pozitif pals oluşmasına
neden olur (şekil 1.11).
V2
DB3
C1
100nF
R2
390
Şekil 1.12: Diyak Deneyi Devre Şeması
8
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-1.2: DİYAK
DENEY-1.2: DİYAK
İŞLEM BASAMAKLARI
11) ES05-09 modülünü ana üniteye bağlayın.
12) Deney bağlantı planını ES05-09 modülü üzerinde gerçekleştirin.
13) Devreler üzerindeki 11.4-12.1, 11.6-12.4, 12.5-13.1 ve12.6-13.2 pinlerini kısa devre yapın.
14) Devrenin besleme gerilimi ana ünite üzerinden doğrudan gelmektedir.
konumuna alın.
16) Osilaskop probunu 12.3-12.4 veya 12.5-12.6 pinlerine bağlayın. PT12 trimpotunu osilaskop
ekranında düzgün bir sinyal görene dek çevirin.
17) Osilaskopla 12.3-12.4 ve 12.5-12.6 pinlerinden osilatörün çıkış sinyallerini ölçüp kaydedin.
DENEY MODÜLÜ
ÖLÇÜM SONUÇLARI
V1
9
10
V2
V1
V2
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-2.1: SCR
DENEY-2.1: SCR
gerilimi kesilse dahi SCR iletimde kalmaya devam eder. Bunun sebebi, SCR içinden geçen tutma
akımıdır. SCR akımı tutma akımı (Holding current, IH) altına düşmediği sürece eleman mühürlü
olarak çalışmaya devam edecektir.
Giriş:
SCR ya da diğer adıyla tristör, tek yönlü çalışabilen yarıiletken anahtarlama elemanıdır.
Sembolü ve görünüşü şekil 2.1’ de ve karakteristik eğrisi şekil 2.2’ de görülmektedir.
PARAMETRE
Anot
IDRM
IRRM
IGT
Repetitive peak
off-state current
Repetitive peak
reverse current
Gate trigger current
Geyt
Katot
VGT
Gate trigger voltage
Şekil 2.1: SCR’ nin sembolü ve görünüşü
IH
+I
Holding current
VTM
VTM
on state
dv/dt
IH
11
+V
Reverse Blocking Region
(off state )
Reverse Avalanche Region
TC = 110°C
VR = rated V RRM
IG = 0
TC = 110°C
VAA = 6 V
VAA = 6 V
tp(g) ≥ 20 µs
RL = 100
RL = 100
tp(g) ≥ 20 µs
TC = - 40°C
RGK = 1 k
RL = 100
VAA = 6 V
tp(g) ≥ 20 µs
VAA = 6 V
tp(g) ≥ 20 µs
VAA = 6 V
Initiating I T = 10 mA
VAA = 6 V
TC = 110°C
RGK = 1 k
RGK = 1 k
TC = - 40°C
TYP
60
IDRM at VDRM
Forward Blocking Region
(off state )
Peak on-state
voltage
Critical rate of rise of
off-state voltage
0.6
1
mA
200
µA
1
V
mA
5
1.7
RGK = 1 k
TC = 110°C
10
V
V/µs
Şekil 2.3: TIC106’ ya ait karakteristik değerler
SCR her zaman bir yük ile birlikte kullanılmalıdır. Aksi durumda anot-katot arasından geçen
akım sınırlanmadığı için eleman bozulacaktır. Diğer taraftan SCR hem dc hem de ac gerilim
altında çalışabilmektedir. Ancak bu iki çalışma şekli arasında belirgin farklılıklar vardır.
+Vcc
B1
LAMBA
R1
SCR
Şekil 2.2: SCR’ nin karakteristik eğrisi
R2
SCR anot, katot ve geyt olmak üzere üç terminale sahiptir. Anot ve katot yük akımının
geçtiği main terminaller, geyt ise elemanın tetiklendiği kontrol ucudur. SCR’ nin iletken olabilmesi
için, öncelikle main terminaller yani anot-katot doğru polarma edilmelidir. Bunun ardından geyt
ucuna katottan daha pozitif bir gerilim uygulanmalıdır. Bu iki şart sağlandığında, SCR hızla iletken
olur ve akım geçirmeye başlar. Bu andan itibaren anot-katot gerilimi değişmediği sürece geyt
µA
8
ITM = 5 A
VD = rated V D
BİRİM
400
0.2
RGK = 1 k
S1
PARAMETRE
Peak Repetitive Off Stat Forward Voltage
Peak Forward Blocking Current
Peak Repetitive Off State Reverse Voltage
Peak Reverse Blocking Current
Peak On State Voltage
Holding Current
MAX
1.2
0.4
R =1k
RL = 100
Anot -
SEMBOL
VDRM
IDRM
VRRM
IRRM
VTM
IH
MIN
RGK = 1 k
Initiating I T = 10 mA
Anot +
IRRM at VRRM
KOŞULLAR
VD = rated V DRM
Şekil 2.4:SCR’ nin dc gerilimde çalışması
12
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-2.1: SCR
Şekil 2.4’ deki devre SCR’ nin dc gerilimde çalışmasına örnek olarak verilmiştir. Devrede
SCR’ nin yükü olarak lamba kullanılmıştır. S1 anahtarı kapatılarak devreye enerji verilir. Bu
durumda SCR’ nin main terminalleri doğru polarma olmasına rağmen geyt tetiklemesi
almadığından henüz yalıtkandır. SCR yalıtkan olduğu için lamba da sönüktür. B1butonu SCR’ ye
geyt tetikleme gerilimi uygulamak için kullanılmıştır. B1 butonuna kısa süreli basıldığında, gerilim
bölücü R1 ve R2 dirençleri üzerinden SCR’ nin geyt ucu katota göre daha pozitif bir gerilim alır.
Böylece SCR iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. B1 butonu bırakılsa dahi SCR iletimde
kalmaya ve lamba yanmaya devam eder. Ancak burada dikkat edilmesi gereken iki nokta vardır.
Birincisi, R1 ve R2 dirençlerinin SCR’ yi tetikleyecek geyt gerilimi ve akımını sağlayacak değerde
seçilmiş olmasıdır. İkinci önemli nokta ise, yük akımı yani lambadan geçen akımın SCR tutma
akımı seviyesinin üzerinde bir değere sahip olmasıdır.
DENEY-2.1: SCR
SCR’ nin giriş geriliminin hangi değerinde iletime geçeceğinin R1 ve R2 gerilim bölücü dirençlerinin
değerleri belirleyecektir. Görüldüğü gibi SCR ac gerilim altında geyt ucundan kontrol edilen bir
doğrultucu gibi çalışmaktadır.
Deney şeması:
SCR’ nin dc gerilimde çalışması
+12V
SCR ac gerilim altında çalışırken sadece pozitif alternanslarda iletken olabilir. Yani anot ucu
katottan daha pozitif gerilim aldığında ve uygun geyt tetiklemesi yapıldığında iletime geçer.
Negatif alternanslarda ise yalıtkan durumdadır ve akım geçirmez. Şekil 2.5’ de SCR’ nin ac
gerilimde çalışmasına örnek bir devre görülmektedir.
+88.8
R1
1k
mA
P1
+88.8
mA
4.7k
LAMBA
SCR
TIC106
+88.8
Volts
S1
+88.8
Volts
13
14
AC
R1
SCR
SCR’ nin ac gerilimde çalışması
SCOP
R2
Şekil 2.5:SCR’ nin ac gerilimde çalışması
Devreye ac gerilim uygulandığında SCR kesimde ve lamba sönüktür. S1 anahtarı SCR’ nin
geyt tetiklemesini kontrol etmektedir. S1 anahtarı kapatıldığında ac giriş geriliminin pozitif
alternansında, hem SCR’ nin anot-katot uçları doğru polarma alacak hem de geyt ucuna katottan
daha pozitif bir gerilim gelecektir. Pozitif alternans gerilimi SCR’ yi iletime götürecek kadar
yükseldiğinde, SCR iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. SCR’ nin iletkenliği bu pozitif
alternansın sonuna kadar devam eder. Çünkü takip eden negatif alternansta hem SCR’ nin main
terminalleri ters polarma olur hem de pozitif geyt tetiklemesi oluşmaz. Sonuç olarak SCR ac
besleme geriliminin pozitif alternanslarında iletken ve negatif alternanslarında yalıtkan olur. S1
anahtarı açıldığında ise geyt tetiklemesi kesilen SCR sürekli yalıtkandır. Pozitif alternanslarda
R1
1k
AC 12V
SCR
P1
4.7k
TIC106
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-2.1: SCR
DENEY MODÜLÜ
DENEY-2.1: SCR
15
DENEY BAĞLANTI PLANLARI
İŞLEM BASAMAKLARI
19) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın.
20) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin.
21) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin.
22) mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc
konumuna alın.
25) Lamba sönük durumda iken SCR kesimdedir. Kesim durumundaki SCR’ nin geyt gerilimini
(VG), geyt akımını (IG), anot-katot gerilimini (VA-K) ve anot akımını (IA) ölçün. Ölçüm
sonuçlarını kaydedin.
26) P1 trimpotu yardımıyla SCR geyt gerilimini lamba yanıncaya dek artırın. Lamba yandığı anda
P1 trimpotunu çevirme işlemini bırakın. Bu durumda SCR iletimdedir.
27) SCR’ yi iletime götüren geyt gerilimini (VG), geyt akımını (IG), anot-katot gerilimini (VA-K) ve
anot akımını (IA) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin.
28) P1 trimpotunu ters yönde çevirerek lambanın durumunu ve SCR’ nin iletkenliğini gözlemleyin.
31) Eğe varsa, devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pini arasındaki bağlantıyı kesin.
16
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-2.1: SCR
DENEY-2.1: SCR
33) Devre üzerinde bulunan A1 ve A2 pinlerini modül üzerindeki A1 ve A2 pinlerine bağlayın.
konumuna alın.
35) P1 trimpotunu lamba yanıncaya dek çevirin. Lamba yandığı anda P1 trimpotunu çevirme
işlemini bırakın. Bu durumda SCR iletimdedir. Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp
kaydedin.
36) P1 trimpotunu ters yönde çevirerek SCR’ nin kesime giderek lambanın sönmesini sağlayın.
Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp kaydedin.
ÖLÇÜM SONUÇLARI
SCR’ nin dc gerilimde çalışması ölçümleri
SCR kesimde
SCR iletimde
SCR kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal
VG (Volt)
IG (mA)
VA-K (Volt)
17
IA (mA)
SCR’ nin ac gerilimde çalışması ölçümleri
SCR iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal
18
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-2.2: TRİYAK
DENEY-2.2: TRİYAK
tetiklenip iletime götürülebilir. Bununla birlikte tıpkı SCR’ de olduğu gibi dc gerilim altında
tetiklendiğinde mühürlenme özelliği bulunmaktadır. Ac gerilimde ise herhangi bir alternansta
tetiklendiğinde o alternansın sonuna kadar iletimde kalmaya devam eder. Takip eden
alternanslarda yeniden tetikleme gerekmektedir.
Giriş:
Triyak, iki yönlü çalışabilen yarıiletken anahtarlama elemanıdır. Sembolü ve görünüşü Şekil
2.6’ de ve karakteristik eğrisi Şekil 2.7’ de görülmektedir.
ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLER (Tj=25°C, aksi belirtilmedikçe)
A2
PARAMETRE
SEMBOL
Gate trigger current
IGT
Geyt
A1
Latching current
IL
Şekil 2.6: Triyak’ ın sembolü ve görünüşü
Holding current
On-state voltage
Gate trigger voltage
+I
IH
VT
A2 (+)
VGT
VTM
Off-state leakage current
on state
IH
+V
IH
MIN
TYP
MAX
5
8
11
30
35
35
35
70
7
16
5
7
5
1.4
0.7
20
30
20
30
15
1.7
1.5
mA
V
V
0.5
mA
VD = 12 V; IT = 0.1 A
A2+G+
A2+GA2-GA2-G+
VD = 12 V; IGT = 0.1 A
A2+G+
A2+GA2-GA2-G+
VD = 12 V; IGT = 0.1 A
IT = 5 A
VD = 12 V; IT = 0.1 A
VD = 400V ; IT = 0.1 A;
Tj=125°C
VD = VDRM(max) ; Tj = 125 °C
0.25
BİRİM
mA
mA
0.4
0.1
V
Şekil 2.8: BT136’ ya ait karakteristik değerler
IRRM at VRRM
off state
ID
KOŞULLAR
IDRM at VDRM
19
20
Deney şeması:
VTM
Sembol
Parametre
VDRM
Peak Repetitive Forward Off−State Voltage
IDRM
Peak Forward Blocking Current
VRRM
Peak Repetitive Reverse Off−State Voltage
IRRM
Peak Reverse Blocking Current
VTM
Maximum On−State Voltage
IH
Holding Current
SCOP
A2 (-)
+12V
Şekil 2.7: Triyak’ ın karakteristik eğrisi
P1
R1
4.7k
390
TRIYAK
TIC206
+88.8
mA
+88.8
Volts
TRİYAK Anot1 (A1), Anot2 (A2) ve geyt olmak üzere üç terminale sahiptir. A1ve A2 yük
akımının geçtiği main terminaller, geyt ise elemanın tetiklendiği kontrol ucudur. Triyak’ ın çalışma
şekli SCR ile kıyaslandığında bazı farklılıklar göstermektedir. İlk olarak main terminaller ve geyt
ucuna uygulanan gerilimlerin polaritesi önemli değildir. Yani uçlarına uygulanan her gerilim altında
iletken olabilir. İkinci olarak da ac gerilim altında hem pozitif hem de negatif alternenslarda
-12V
AC 12V
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-2.2: TRİYAK
DENEY MODÜLÜ
21
DENEY-2.2: TRİYAK
İŞLEM BASAMAKLARI
41) mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc
konumuna alın.
43) Circuit1 devresindeki PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim sıfır olacak şekilde
çevirip, lambanın durumunu gözlemleyin.
44) Ampermetreden triyakın geyt akımını (IG), voltmetreden triyakın geyt gerilimini (VG) ve
osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali (10.1-10.3 pinlerinden) ölçün.
45) PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim pozitif yönde artacak şekilde çevirin. Lamba
yeterince parlak yandığı anda PT1’ i çevirme işlemini bitirin.
46) Ampermetreden triyakı tetikleyen geyt akımını (IG), voltmetreden triyakı tetikleyen geyt
gerilimini (VG) ve osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali (10.1-10.3 pinlerinden) ölçün.
47) PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim sıfır olacak şekilde çevirip, lambanın
durumunu gözlemleyin.
48) PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim negatif yönde artacak şekilde çevirin.
49) Lamba yeterince parlak yandığı anda PT1’ i çevirme işlemini bitirin.
50) Ampermetreden triyakı tetikleyen geyt akımını (IG), voltmetreden triyakı tetikleyen geyt
gerilimini (VG) ve osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali (10.1-10.3 pinlerinden) ölçüp
kaydedin.
51) PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim sıfır olacak şekilde çevirip, lambanın
durumunu gözlemleyin.
52) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.
53) Ölçüm sonuçlarını kaydedin.
ÖLÇÜM SONUÇLARI
mA
Triyakı tetikleyen
Pozitif yöndeki
Geyt gerilimi
V
Geyt akımı
Negatif yöndeki
Geyt gerilimi
Geyt akımı
22
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-2.2: TRİYAK
DENEY-2.2: TRİYAK
Triyak iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal (Geyt gerilimi negatif)
Triyak kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal
23
Triyak iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal (Geyt gerilimi pozitif)
24
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-3: SCR’Lİ KONTROL DENEYİ
Giriş:
S1
Dc gerilim altında çalışan SCR’ nin iletime geçmesinden sonra tekrar kesime gidebilmesi
için durdurma yöntemlerinden birisinin uygulanması gerekir. Bu yöntemler:
+Vcc
B1
LAMBA
1. Seri anahtarla durdurma yöntemi: Bu yöntemde SCR’ nin main terminalleri üzerinde
bulunan bir anahtar yardımıyla yük akımı kesilir. Bunun neticesinde tutma akımı da ortadan
kalkacağından SCR durmuş olur. Bu anahtar tekrar kapatılsa bile SCR iletken olmayacaktır.
Konrol artık geyte geçmiştir ve SCR’ nin tekrar tetiklenmesi gerekir.
R1
SCR
B2 butonuna kısa süreli
basılarak SCR kesime
götürülür.
B2
S1
+Vcc
R2
B1
LAMBA
Şekil 3.2:SCR’ nin paralel anahtarla durdurulması
S1 anahtarı kısa süreli
açılarak
SCR
kesime
götürülür.
R1
SCR
25
3. Kapasitif anahtarla durdurma yöntemi: Durdurma yöntemleri arasında en etkili olan
yöntemdir. Main terminaller olan anot-katot uçlarını ters polarma etmek, bu yöntemin
prensibini oluşturmaktadır. Kapasitif anahtarla durdurma yöntemi şekil 3.3’ de görülmektedir.
S1
R2
B1
+Vcc
R3
Şekil 3.1:SCR’ nin seri anahtarla durdurulması
C1
R1
2. Paralel anahtarla durdurma yöntemi: Seri anahtarla durdurma, devre enerjisi de
kesildiğinden pek tercih edilmeyen bir yöntemdir. Paralel anahtarla durdurma yöntemi şekil
3.1’ de verilmiştir. Paralel anahtarla durdurma yönteminin ana prensibi de SCR’ nin tutma
akımını sona erdirmektir. Tutma akımı sona erdiğinde eğer tetikleme almıyorsa SCR kesime
gidecektir. Şekil 3.1’ deki devrede S1 anahtarı kapatılarak devreye enerji uygulanır. B1
butonuna kısa süreli basılarak SCR tetiklenir ve lamba sürekli yanmaya başlar. Bu andan
sonra B1 butonu kontrolü kaybettiğinden açılsa dahi SCR iletimde kalmaya devam edecektir.
SCR’ yi kesime götürmek için B2 butonuna kısa süreli basılmalıdır. B2 butonuna
basıldığında, yük akımı SCR yerine iç direnci daha küçük olan buton üzerinden devresini
tamamlayacaktır. Böylece SCR içinden geçen akım sıfıra yakın bir değere düşer. Bunun
sonucu olarak, SCR akımı tutma akımı seviyesinin altına düşer ve eleman kesime gider.
-
+
SCR
B2
R2
B2 butonuna kısa süreli
basılıp anot-katot uçlarına
ters gerilim uygulanarak
SCR kesime götürülür.
Şekil 3.3:SCR’ nin kapasitif anahtarla durdurulması
Şekil 3.3’ de verilen devrede S1 anahtarı kapatılıp B1 butonuna kısa süreli basılarak SCR
iletime götürülür. B1 açılsa bile SCR iletimde kalmaya ve lamba yanmaya devam eder. Bu arada
26
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY MODÜLÜ
C1 kondansatörü, R1 direnci ve iletimdeki SCR üzerinden şekilde görülen polaritede şarj olur. B2
butonuna kısa süreli basıldığında, C1 üzerindeki şarj gerilimi SCR’ nin anot-katot uçlarına
uygulanır. Polariteye dikkat edilecek olursa, anot ucuna negatif ve katot ucuna pozitif gerilim
gelecektir. Main terminalleri ters polarma alan SCR hemen yalıtkan olur ve yükün çalışması sona
erer.
Deney şeması:
+12V
R4
1k
B1
R1
2.2k
C1
SCR
TIC106
1u
B2
R2
10k
27
28
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
İŞLEM BASAMAKLARI
konumuna alın.
59) B1 ve B3 butonlarına basmadan LED’ in durumunu gözlemleyin.
60) B1 butonuna kısa süreli basarak LED’ in durumunu gözlemleyin.
61) B3 butonuna kısa süreli basarak LED’ in durumunu gözlemleyin.
DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1
Giriş:
Alternatif bir otomatik kontrollü lamba devresi de şekil 4.1’ de görülmektedir.
R1
P1
AC BESLEME
TRIYAK
ÖLÇÜM SONUÇLARI
LDR
B1 butonu
B3 butonu
Açık
Açık
Kısa süreli basılıyor
Açık
Açık
Kısa süreli basılıyor
LED’ in durumu
C1
29
30
Şekil 4.1: Otomatik kontrollü lamba devresi
Devrede ışık algılama işlemi, bir önceki devrede olduğu gibi LDR ile yapılmaktadır. Lamba
ise OP-AMP yerine bir triyak tarafından kontrol edilmektedir. Triyak ise bir RC faz kaydırma
devresi ile kumanda edilmektedir.
Aydınlıkta, LDR’ nin içdirenci ve buna bağlı olarak üzerindeki gerilim azdır. C1 kondansatörü,
triyağı tetiklemek için gerekli olan geyt gerilimine şarj olamaz. Yeterli geyt tetiklemesi alamayan
triyak kesimde ve lamba sönüktür.
Karanlıkta LDR’ nin içdirenci artar. LDR üzerindeki gerilim artacağından, C1 kondansatörü
triyağı tetiklemek için gerekli olan geyt gerilimine şarj olur. Tetiklenen triyak iletime geçer ve
lambayı yakar.
Devredeki P1 trimpotu, RC faz kaydırma devresinin zaman sabitesini ayarlamaktadır. Yani
kondansatörün şarj süresi, dolayısıyla lambanın hangi ışık seviyesinde yanacağı bu trimpot
tarafından belirlenir.
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
Osilaskop
R1
470
P1
100k
AC 24V
TRIYAK
TIC206
LDR
C4
220nF
DENEY MODÜLÜ
31
İŞLEM BASAMAKLARI
66) Devrenin AC 24V ve 0 pinlerini modül üzerindeki A3 ve A1 pinlerine bağlayın.
konumuna alın.
68) Karanlık ortamı oluşturmak üzere LDR’ nin üzerini kapatarak ışık almasını engelleyin. P1
trimpotunu ayarlayarak karanlıkta lambanın yanmasını sağlayın.
69) LDR’ nin üzerini açarak lambanın söndüğünü gözlemleyin. Eğer lamba sönmüyor ise P1
trimpotunu lamba sönene kadar hassas bir şekilde ayarlayın.
70) Devrede OSCILLOSCOPE yazan pinler arasına osilaskopu bağlayarak aydınlık ve karanlık
durumları için lamba uçlarındaki sinyalleri ölçüp sonuçları kaydedin.
32
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
ÖLÇÜM SONUÇLARI
Giriş:
Otomatik kontrollü lamba devresi şekil 4.2’ de görülmektedir.
+Vcc
D2
R1
7
P1
3
6
2
4
LDR
D1
Q1
R2
R3
P2
-Vcc
Aydınlıkta lamba uçlarındaki sinyal
Şekil 4.2: Otomatik kontrollü lamba devresi
33
Devrede ışık algılama işlemi LDR tarafından yapılmaktadır. OP-AMP ise karşılaştırıcı olarak
kullanılmıştır. OP-AMP, LDR üzerindeki gerilimle P2 trimpotu üzerindeki gerilimi karşılaştırmakta
ve buna göre çıkış gerilimi üretmektedir. P2 trimpotu, karşılaştırma için kullanılacak referans
gerilimi ayarlamaktadır. Diğer bir ifade ile lambanın yanacağı karanlık seviyesini ayarlar. P2’ nin
değeri büyüdükçe, lambanın yanması için gerekli olan karanlık seviyesi artar. P1 trimpotunun
görevi ise, LDR’ nin hassasiyetini ayarlamaktır.
Aydınlıkta, LDR’ nin içdirenci ve buna bağlı olarak üzerinde düşen gerilim azdır. P2 üzerinde
düşen gerilim LDR üzerine düşen gerilimden büyük olur. OP-AMP’ ın (-) girişindeki gerilim (+)
girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında –VCC değerine yakın bir gerilim olur.
Ters polarma alan D1 diyotu kesimde olacağından, Q1 transistörü de kesimde olacak ve röle
çekmeyeceğinden lamba yanmayacaktır.
Ortam yeterince karanlık olduğunda, LDR’ nin içdirenci ve buna bağlı olarak üzerinde düşen
gerilim artarak, P2 tarafından belirlenen referans gerilimi aşar. OP-AMP’ ın (+) girişindeki gerilim
(-) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında +VCC değerine yakın bir gerilim
oluşur. Doğru polarma olan D1 iletime geçerek, Q1 transistörünü de iletken yapar. Q1
transistörünün iletime geçmesiyle röle enerjilenir ve paleti çekerek lambayı yakar.
Karanlıkta lamba uçlarındaki sinyal
Bir lambanın otomatik olarak kontrol edilmesinde LDR dışında farklı algılayıcılar
kullanılabilir. Bunun yanı sıra kontrol elemanı olarak OP-AMP yerine farklı bir elemandan da
faydalanabilir. Ya da kontrol edilecek lamba doğrudan ac gerilimde çalıştırılabilir.
34
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
+12V
D1
1N4001
R1
10k
7
P1
1M
LM741
6
3
2
LDR
D1
1N4001
4
+88.8
Volts
+88.8
Volts
+88.8
P2
100k
Volts
Q1
BC237
R3
47k
R4
22k
-12V
DENEY MODÜLÜ
35
İŞLEM BASAMAKLARI
74) 2.4-2.5 pinlerini kısa devre edin.
75) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine ve devrenin -12V pinini modül üzerindeki
-12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek
yoktur.
konumuna alın.
77) LAMP CONTROL trimpotu ışık kaynağı olarak kullanılan lambanın (devrenin sol tarafındaki
lamba) parlaklığını kontrol etmektedir.
78) P1 trimpotu LDR’ nin hassasiyetini kontrol etmektedir.
79) P2 trimpotu aydınlık-karanlık seviyesini kontrol etmektedir.
80) Öncelikle LAMP CONTROL trimpotu ile ışık kaynağı olarak kullanılan lambanın maksimum
parlaklıkta yanmasını sağlayın.
81) P2 trimpotu ile devrenin yükü olan lambanın sönmesini sağlayın.
82) LAMP CONTROL trimpotu ile ışık kaynağı olarak kullanılan parlaklığını sizin belirleyeceğiniz
karanlık seviyesine kadar kısın.
83) Eğer belirlediğiniz karanlık seviyesi için devrenin yükü olan lamba hala sönmedi ise, P1
trimpotunu lamba sönene kadar hassas bir şekilde ayarlayın.
84) LAMP CONTROL trimpotu ile ışık kaynağı olarak kullanılan lambanın parlaklığını bir miktar
artırıp yük olarak kullanılan lambanın sönmesini sağlayın.
85) Devrede V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayarak aydınlık ve karanlık
durumları için OP-AMP’ ın giriş ve çıkış gerilimlerini ölçüp sonuçları kaydedin.
86) Aynı işlemler ışık kaynağı olarak kullanılan lamba söndürülüp devre dışı bırakılarak, ortam
ışığı için de denenebilir.
36
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
ÖLÇÜM SONUÇLARI
OP-AMP’ ın evirmeyen
girişindeki gerilim
DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ
Giriş:
Turn-on tipi zamanlayıcı devresi şekil 5.1’ de görülmektedir.
OP-AMP’ ın eviren
OP-AMP’ın çıkış
gerilimi
Lambanın
durumu
+Vcc
Aydınlık
D2
Karanlık
R1
7
P1
3
6
2
C1
4
B
D2
Q1
R2
R3
P2
-Vcc
Şekil 5.1: Turn-on tipi zamanlayıcı devresi
37
Turn-on tipi zamanlayıcı, zamanlama işlemi başladıktan bir süre sonra yükü çalıştıran
devredir. Devredeki zamanlama süresi kondansatör ve ona seri durumdaki direnç tarafından
belirlenir. Süreyi uzatmak için bu elemanlardan birinin veya her ikisinin değerini büyütmek gerekir.
Şekil 5.1’ de OP-AMP’ la düzenlenmiş turn-on tipi bir zamanlayıcı devresi görülmektedir.
OP-AMP yerine BJT veya FET gibi başka aktif elemanlar kullanmak da mümkündür. P1 trimpotu
C1 kondansatörünün şarj süresini, bu da devrenin zamanlama süresini belirler. P2 trimpotu ise
karşılaştırıcı olarak kullanılan OP-AMP’ ın referans gerilimini belirler. OP-AMP, C1 ve P2
elemanları üzerindeki gerilimleri karşılaştır ve karşılaştırma sonucuna göre çıkış gerilimi verir. P2’
nin değeri karşılaştırmada kullanılan referans gerilimi belirlediğine göre, aynı zamanda
zamanlama süresini de etkileyecektir. Dolayısıyla P1 ve P2 trimpotlarından birinin yada her ikisinin
değerinin büyümesi devrenin zamanlama süresini büyütecektir.
Devreye enerji uygulandığında, C1 kondansatörü P1 üzerinden şarj olmaya başlar. C1
üzerindeki gerilim P2 tarafından belirlenen referans gerilimi seviyesine ulaşana dek, OP-AMP’ ın
(-) girişindeki gerilim (+) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında –VCC
değerine yakın bir gerilim olur. Ters polarma alan D1 diyotu kesimde olacağından, Q1 transistörü
de kesimde olacak ve röle çekmeyeceğinden lamba yanmayacaktır. P1 üzerinden şarj olan C1
üzerindeki gerilim bir süre sonra referans gerilimi aşar. OP-AMP’ ın (+) girişindeki gerilim (-)
girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında +VCC değerine yakın bir gerilim
oluşur. Doğru polarma olan D1 iletime geçerek, Q1 transistörünü de iletken yapar. Q1
transistörünün iletime geçmesiyle röle enerjilenir ve paleti çekerek lambayı yakar.
Herhangi bir işlem yapılmadığı sürece lamba yanmaya devam edecektir. Zamanlama
işlemini yeniden başlatmak üzere, kısa bir süre için B butonuna basılır. Butona basıldığında C1
kondansatörü deşarj olacağından, zamanlama işlemi yeniden başlamış olacaktır.
38
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
+12V
D2
1N4001
R1
10k
P1
7
1M
LM741
6
3
2
D2
Volts
B
C1
1000u
4
1N4001
+88.8
+88.8
Volts
+88.8
Volts
P2
Q1
BC237
R2
47k
R3
22k
100k
-12V
DENEY MODÜLÜ
39
İŞLEM BASAMAKLARI
90) 1.2-1.7, 1.3-1.4 ve 1.4-1.8 pinlerini kısa devre edin.
91) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine ve devrenin -12V pinini modül üzerindeki
-12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek
yoktur.
konumuna alın.
93) P1 trimpotu zaman sabitesini dolayısıyla kondansatörün şarj süresini kontrol etmektedir.
94) P2 trimpotu referans gerilimi seviyesini kontrol etmektedir. Referans gerilimin büyüklüğü ise
zamanlama süresini belirler.
95) B butonuna kısa süreli basarak zamanlama işlemini başlatın. Butona basıldıktan bir süre
sonra rölenin çekerek lambayı yaktığını gözlemleyin.
96) P1 ve P2 trimpotlarının zamanlama süresine etkisini gözlemleyin.
97) Devrede V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayarak butona basıldığı ve
lambanın yandığı anlar için OP-AMP’ ın giriş ve çıkış gerilimlerini ölçüp sonuçları kaydedin.
40
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
ÖLÇÜM SONUÇLARI
DENEY-5.2: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ
Giriş:
Turn-off tipi zamanlayıcı devresi şekil 5.2’ de görülmektedir.
gerilimi
+Vcc
Butona basıldığında
D2
R1
Lamba yandığında
7
P1
3
6
P1 trimpotu
P2 trimpotu
Orta konumda
Orta konumda
Maksimumda
Orta konumda
Orta konumda
Maksimumda
Maksimumda
Maksimumda
Zamanlayıcı süresi
B
4
2
C1
D1
Q1
R2
R3
P2
-Vcc
Şekil 5.2: Turn-off tipi zamanlayıcı devresi
41
Turn-off tipi zamanlayıcı, zamanlama işlemi başladıktan bir süre sonra yükün çalışmasını
durduran devredir. Devredeki zamanlama süresi kondansatör ve ona seri durumdaki direnç
tarafından belirlenir. Süreyi uzatmak için bu elemanlardan birinin veya her ikisinin değerini
büyütmek gerekir.
Şekil 5.2’ de OP-AMP’ la düzenlenmiş turn-off tipi bir zamanlayıcı devresi görülmektedir.
OP-AMP yerine BJT veya FET gibi başka aktif elemanlar kullanmak da mümkündür. P1 trimpotu
C1 kondansatörünün şarj süresini, bu da devrenin zamanlama süresini belirler. P2 trimpotu ise
karşılaştırıcı olarak kullanılan OP-AMP’ ın referans gerilimini belirler. OP-AMP, C1 ve P2
elemanları üzerindeki gerilimleri karşılaştır ve karşılaştırma sonucuna göre çıkış gerilimi verir. P2’
nin değeri karşılaştırmada kullanılan referans gerilimi belirlediğine göre, aynı zamanda
zamanlama süresini de etkileyecektir. Dolayısıyla P1 ve P2 trimpotlarından birinin yada her ikisinin
değerinin büyümesi devrenin zamanlama süresini büyütecektir.
Devreye enerji uygulandığında, C1 kondansatörü P1 üzerinden şarj olmaya başlar. C1
üzerindeki gerilim P2 tarafından belirlenen referans gerilimi seviyesine ulaşana dek, OP-AMP’ ın
(+) girişindeki gerilim (-) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında +VCC
değerine yakın bir gerilim oluşur. Doğru polarma olan D1 iletime geçerek, Q1 transistörünü de
iletken yapar. Q1 transistörünün iletime geçmesiyle röle enerjilenir ve paleti çekerek lambayı
yakar. P1 üzerinden şarj olan C1 üzerindeki gerilim bir süre sonra referans gerilimi aşar. OP-AMP’
ın (-) girişindeki gerilim (+) girişindeki gerilimden büyük olur ve OP-AMP çıkışında –VCC değerine
yakın bir gerilim olur. Ters polarma alan D1 diyotu kesime gider. Q1 transistörü de yalıtkan
olacağından röle enerjisi kesilir ve lamba söner.
Herhangi bir işlem yapılmadığı sürece lamba sönük kalmaya devam edecektir. Zamanlama
işlemini yeniden başlatmak üzere, kısa bir süre için B butonuna basılır. Butona basıldığında C1
kondansatörü deşarj olacağından, zamanlama işlemi yeniden başlamış olacaktır.
42
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
+12V
D2
R1
1N4001
10k
P1
7
1M
LM741
6
3
2
D1
+88.8
Volts
B
C1
1000u
4
1N4001
+88.8
+88.8
Volts
Volts
Q1
R2
BC237
47k
R3
22k
P2
100k
-12V
DENEY MODÜLÜ
43
İŞLEM BASAMAKLARI
102) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine ve devrenin -12V pinini modül
üzerindeki -12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya
gerek yoktur.
103) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını
ON konumuna alın.
104) P1 trimpotu zaman sabitesini dolayısıyla kondansatörün şarj süresini kontrol etmektedir.
105) P2 trimpotu referans gerilimi seviyesini kontrol etmektedir. Referans gerilimin büyüklüğü
ise zamanlama süresini belirler.
106) B butonuna kısa süreli basarak zamanlama işlemini başlatın. Butona basıldıktan bir süre
sonra rölenin bırakarak lambanın söndüğünü gözlemleyin.
107) P1 ve P2 trimpotlarının zamanlama süresine etkisini gözlemleyin.
108) Devrede V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayarak butona basıldığı ve
lambanın yandığı anlar için OP-AMP’ ın giriş ve çıkış gerilimlerini ölçüp sonuçları kaydedin.
44
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
ÖLÇÜM SONUÇLARI
gerilimi
Lamba söndüğünde
P2 trimpotu
Orta konumda
Orta konumda
Maksimumda
Orta konumda
Orta konumda
Maksimumda
Maksimumda
Maksimumda
DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1
Giriş:
PWM (Pulse Width Modulation-Pals Genişlik Modülasyonu), dc yük kontrolünde ve özellikle
de dc motor hız kontrolünde çok yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. PWM kontrolündeki temel
prensip, kare dalga sinyalin duty cycle oranını değiştirmektir. Duty cycle oranı, kare dalga sinyalin
bir periyotluk süresinin ne kadarının iş yaptığını ifade eder. Duty cycle, devreye dışarıdan
uygulanan bir kontrol sinyali ile ya da devrede bulunan trimpot veya potansiyometre gibi bir
elemanla ayarlanabilir. Şekil 6.1’ de frekans ve periyot değerleri aynı ancak duty cycle oranları
farklı kare dalga sinyaller görülmektedir. Burada pozitif mantık göz önünde bulundurularak, kare
dalga sinyalin lojik H durumları duty cycle olarak düşünülmüştür.
Butona basıldığında
P1 trimpotu
Kare dalga
sinyalin iş yapan
kısımları
Zamanlayıcı süresi
Duty cycle= %20
Duty cycle= %80
45
46
1 periyot
Şekil 6.1: Farklı duty cycle oranlarının gösterimi
CLOCK
R1
1
14
13
2
4584
C1
15
S
CLK
E
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
4017 Q6
Q7
Q8
Q9
MR
CO
3
2
4
7
10
1
5
6
9
11
12
1
2
5
4
4001
3
6
S
3
2
1
5
6
R
R2
Şekil 6.2: PWM devresi
4001
4
OUT
R3
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Şekil 6.2’ de örnek bir PWM devresi görülmektedir. Devre, osilatör, Johnson sayıcı ve RS
flip-flop’ tan meydana gelmiştir. 4584 entegresi ile yapılan osilatör, 4017 entegresine clock sinyali
uygulamaktadır. Johnson sayıcı entegresi olan 4017’ ye ait zaman diyagramı ise şekil 6.3’ de
verilmiştir. Zaman diyagramından anlaşılacağı gibi, herhangi bir anda 4017 entegresine ait 10
adet çıkıştan sadece birisi aktiftir. Her yeni clock girişinde entegrenin bir sonraki çıkışı aktif olur.
4001 entegresi içinde bulunan iki girişli NOR kapıları ise RS flip-flop oluşturmak için kullanılmıştır.
Şekil 6.4’ de RS flip-flop’ un doğruluk tablosu görülmektedir
S
Q
Q
R
S
R
Q (OUT)
0
0
Değişim yok
0
1
0
1
0
1
1
1
Yasak durum
Şekil 6.4: RS flip-flop doğruluk tablosu
47
Devredeki çeşitli noktalara ait sinyaller şekil 6.5 ve şekil 6.6’ da verilmiştir. Bu şekillerde
verilen sinyaller arasındaki fark, devrede bulunan S anahtarının konumudur. Şekil 6.5, anahtarın 6
nolu konumu için geçerlidir. Çıkış sinyali (OUT) incelendiğinde duty cycle oranının oldukça küçük
olduğu görülmektedir. Anahtarın konumu sırayla değiştirilip 1 nolu konuma alındığında OUT
ucundaki çıkış sinyalinin duty cycle oranı artmaktadır.
CLOCK
S
R
OUT
Şekil 6.5: Devredeki S anahtarının 6 nolu konumu için zaman diyagramı
CLOCK
S
R
Şekil 6.3: 4017 entegresi zaman diyagramı
OUT
Şekil 6.6: Devredeki S anahtarının 1 nolu konumu için zaman diyagramı
48
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
CLOCK
R1
14
13
47k
1
2
4584
15
S
CLK
E
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
4017 Q6
Q7
Q8
Q9
MR
CO
3
2
4
7
10
1
5
6
9
11
12
1
2
5
4
4001
3
6
S
3
2
1
5
6
R
R2
4.7k
4001
4
OUT
R3
4.7k
DENEY MODÜLÜ
49
50
İŞLEM BASAMAKLARI
112) 1.2-1.4 ve 1.3-1.5 pinlerini kısa devre edin.
113) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan
geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur.
ON konumuna alın.
115) A pinini 6 nolu pine bağlayın.
116) Osilaskopla 1.6 pinindeki çıkış sinyalini gözlemleyin.
117) A pini ile 6 nolu pin arasındaki bağlantıyı sökün.
118) A pinini sırasıyla 5, 4, 3, 2 ve 1 nolu pinlere de bağlayarak, 7 nolu işlem basamağını
tekrarlayın.
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
ÖLÇÜM SONUÇLARI
Çıkış sinyali (A pini 4 nolu pine bağlı)
51
52
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Giriş:
PWM sinyali elde etmek için kullanılan en sık yöntemlerden biri de NE555 zamanlayıcı
entegresi kullanmaktadır. NE555, astable ve monostable multivibratör devreleri düzenlemek
amacıyla üretimiş bir entegredir.
+VC
C
8
R
THRESHOLD
6
CONTRO
L
VOLTAGE
5
COMPARATOR
COMPARATOR
R
COMPARATOR
COMPARATOR
TRIGGER
R
GND
TRIG
OUT
RESET
53
1
8
2
7
3
6
4
5
VCC
DISCH
THRES
CONT
2
FLIP FLOP
DIS
CHARG
E
7
RESET
4
OUTPUT
OUTPUT
STAGE
STAGE
3
1
Şekil 6.7: NE555 entegresinin görünüşü, ayak yapısı ve blok yapısı
+VCC
(5 V to 15 V)
0.01 µF
RA
4
7
RB
6
2
8
VCC
5
CONT
DISCH
OUT
THRES
3
Output
Çıkış gerilimi-VOUT
TRIG
GND
C
RL
RESET
1
Kondansatör gerilimi-VC
Şekil 6.8: NE555 entegresi ile astable multivibratör uygulaması
54
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
+Vcc
+Vcc
R1
4
8
R1
4
7
D1
8
7
D2
NE555
D1
3
D2
OUT
6
P1
NE555
2
P1
5
C1
1
3
OUT
6
2
R2
5
C2
R2
1
C1
C2
Şekil 6.9: PWM devresi
NE555 entegresi ile yapılan PWM devresi şekil 6.9’ de verilmiştir. Devre temel olarak şekil
6.8’ de verilmiş olan astable multivibratördür. Farklı olarak, RB direnci yerine ayarlı direnç P1
kullanılmış ve iki adet diyot ilave edilmiştir. C1 kondansatörü, D1 diyotu ve P1 trimpotunun D1’ e
bağlı ucu ile orta ucu arasındaki direnç değeri üzerinden şarj olur. Deşarj anında ise, D2 diyotu ve
P1 trimpotunun D2’ ye bağlı ucu ile orta ucu arasındaki direnç değeri üzerinden deşarj olur (şekil
6.9). P1 trimpotunun ayarlandığı konuma bağlı olarak, C1 kondansatörünün şarj ve deşarj zaman
sabiteleri farklı değerler alacaktır. Buna bağlı olarak da entegre çıkışındaki kare dalga sinyalin H
ve L’ da kalma süreleri değişecektir. Böylece devre, çıkışında duty cycle oranı P1 ile ayarlanan
PWM sinyali oluşur.
Şekil 6.10, 6.11 ve 6.12’ da P1’ in farklı konumları için çıkıştan alınacak sinyallerin dalga
şekilleri görülmektedir.
Şekil 6.11: Duty cycle oranı %50
55
56
+Vcc
R1
4
D1
D2
+Vcc
NE555
R1
4
P1
8
OUT
2
D2
5
NE555
3
6
7
D1
8
7
3
OUT
C1
1
R2
C2
6
P1
2
5
C1
1
R2
C2
Şekil 6.10: Duty cycle oranı küçük
Şekil 6.12: Duty cycle oranı büyük
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
+12V
R1
4
1k
8
7
D1
D2
1N4001
1N4001
NE555
P1
100k
3
SCOP CH1
6
2
SCOP CH2
5
C1
100nF
1
R2
1k
C2
10nF
DENEY MODÜLÜ
57
58
İŞLEM BASAMAKLARI
ON konumuna alın.
124) Osilaskopla CH1 pinindeki çıkış sinyalini gözlemleyin.
125) P1 potansiyometresinin çıkış sinyaline etkisini gözlemleyin.
126) P1 potansiyometresinin minimum, orta ve maksimum konumları için ölçtüğünüz çıkış
sinyallerini çizin.
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
ÖLÇÜM SONUÇLARI
Çıkış sinyali (P1 maksimumda)
Çıkış sinyali (P1 minimumda)
59
Çıkış sinyali (P1 ortada)
60
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ
DENEY MODÜLÜ
Giriş:
DC güç kontrol devrelerinde en çok kullanılan yöntem PWM tekniğidir. PWM sinyali bir güç
elemanı ile (BJT, MOSFET vs.) sürülerek dc yükün kontrolü sağlanır. Yük üzerinde harcanan güç,
PWM sinyalinin duty cycle oranı değiştirilerek ayarlanır. Duty cycle oranının değiştirilmesi, aslında
kare dalga sinyalin ortalama değerini değiştirmektedir. Yüke aktarılan güç, küçük duty cycle
oranlarında düşük, büyük duty cycle oranlarında ise fazla olacaktır. Şekil 7.1’ de PWM sinyali ile
kontrol edilen bir lambanın parlaklık seviyesinin alacağı durumlar görülmektedir.
Lamba parlaklığı
çok az
Lamba parlaklığı
orta düzede
Lamba parlaklığı
maksimum
61
62
Şekil 7.1: Farklı duty cycle oranları için lambanın parlaklığı
Deney şeması:
+12V
R1
4
1k
8
7
D1
D2
1N4001
1N4001
NE555
RV6
100k
Q1
3
TIP41
6
2
5
1
C1
C2
100nF
10nF
R2
1k
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
İŞLEM BASAMAKLARI
ON konumuna alın.
132) P1 potansiyometresini çevirerek lambanın parlaklığını gözlemleyin.
133) Lamba uçlarındaki sinyali osilaskopla ölçüp kaydedin.
ÖLÇÜM SONUÇLARI
P1 trimpotu
Lambanın parlaklığı
Lamba uçlarındaki sinyal (P1 ortada)
Minimumda
Orta konumda
Maksimumda
63
64
Lamba uçlarındaki sinyal (P1 maksimumda)
Lamba uçlarındaki sinyal (P1 minimumda)
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-7.2: MOTOR HIZ KONTROL DENEYİ
DENEY MODÜLÜ
Giriş:
DC güç kontrol devresindeki lambanın yerine bir dc motor kullanıldığında, PWM sinyali ile
motorun devir hızı kontrol edilebilir. Motor üzerinde harcanan güç, PWM sinyalinin duty cycle
oranı değiştirilerek ayarlanır. Motorun devir hızı, küçük duty cycle oranlarında düşük, büyük duty
cycle oranlarında ise fazla olacaktır. Şekil 7.2’ de PWM sinyali ile kontrol edilen bir motorun devir
hızı seviyesinin alacağı durumlar görülmektedir.
Motor yavaş
dönüyor
Motor devir hızı
orta düzede
Motor hızlı
dönüyor
65
66
Şekil 7.2: Farklı duty cycle oranları için motorun devir hızı
Deney şeması:
+12V
R1
1k
4
8
7
D1
1N4001
D2
1N4001
NE555
RV1
100k
Q1
TIP41
3
6
2
5
C1
100nF
1
C2
10nF
R2
1k
D3
1N4001
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
İŞLEM BASAMAKLARI
ON konumuna alın.
139) P1 potansiyometresini çevirerek motorun dönüş hızını gözlemleyin.
DENEY-8: AC GÜÇ KONTROL DENEYİ
Giriş:
AC güç kontrol devresi şekil 8.1’ de görülmektedir.
R1
ÖLÇÜM SONUÇLARI
AC BESLEME
P1
P1 trimpotu
TRIYAK
Motor dönüş hızı
R2
Minimumda
C1
Orta konumda
Maksimumda
67
Şekil 8.1: AC güç kontrol devresi
Devre, ac gerilim altında çalışan bir lamba üzerinde harcanan gücü kontrol etmektedir. Bu
nedenle, ac gerilim altında iki yönlü çalışma özelliğine sahip olan triyak kullanılmıştır.
Triyağı tetiklemek üzere R1, P1 ve C1 elemanlarından oluşan bir RC faz kaydırma bölümü
bulunmaktadır. Triyak C1 üzerindeki gerilimle tetiklenmekte ve C1’ in şarj süresi P1 tarafından
ayarlanmaktadır.
P1’ in minimum değeri için C1 hızlı şarj olacağından, triyak alternansların başına yakın bir
bölgede tetiklenir. Alternansların büyük bir bölümünde iletimde olan triyak lambanın parlak
yanmasını sağlayacaktır.
P1’ in değeri büyüdükçe, C1’ in şarj süresi de büyüyecektir. Bu durumda triyak alternansların
sonuna yakın bir bölgede tetiklenir. Alternansların büyük bir bölümünde kesimde olan triyak
lambanın sönük yanmasına neden olur. P1’ in değeri yeteri kadar büyütüldüğünde ise triyak
tetikleme alamaz. Tetikleme almayan triyak yalıtkan olur ve lamba söner.
68
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
SCOP
R1
470
AC 24V
P1
100k
TRIYAK
R2
100
TIC206
C1
100nF
DENEY MODÜLÜ
69
İŞLEM BASAMAKLARI
144) Devrenin A1 ve A3 pinlerini modül üzerindeki A1 ve A3 pinlerine bağlayın.
ON konumuna alın.
146) P1 potansiyometresini çevirerek lambanın parlaklığını gözlemleyin.
147) Lamba uçlarındaki sinyali (8.7-8.8 pinlerinden) osilaskopla ölçüp kaydedin.
ÖLÇÜM SONUÇLARI
P1 trimpotu
Minimumda
Orta konumda
Maksimumda
Lambanın parlaklığı
70
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Lamba uçlarındaki sinyal (P1 minimumda)
Lamba uçlarındaki sinyal (P1 maksimumda)
71
Lamba uçlarındaki sinyal (P1 ortada)
72
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-9: DOĞRULTUCULAR
Giriş:
Alternatif gerilimin doğru gerilime dönüştürülmesi işlemine doğrultma ve bu işlemi yapan
devrelere de doğrultucu adı verilmektedir. Doğrultma işlemi için diyotlardan faydalanılmaktadır.
Doğrultma işlemi yarım dalga veya tam dalga olarak gerçekleştirilebilmektedir.
İki Diyotlu Tam Dalga Doğrultucu
D1
+Vo
Yarım Dalga Doğrultucu
AC giriş
R
D
+Vo
AC giriş
AC giriş
Doğrultucu çıkışı
Vp
VDC 

R
VDC 
D2
2V p

Şekil 9.3: İki diyotlu tam dalga doğrultucu
İki diyotlu tam dalga doğrultucu devresi şekil 9.3’ de görülmektedir. İki diyotlu tam dalga
doğrultucu devresinin simetrik ac giriş gerilimine ihtiyacı vardır. Bu amaçla devre, orta uçlu bir
transformatör üzerinden beslenir. Devre girişine uygulanan ac gerilimin pozitif alternanslarında D1
diyotu ve negatif alternansında D2 iletime geçerek çıkışta sürekli pozitif alternans oluşmasını
sağlarlar. Doğrultucuya ait giriş ve çıkış sinyalleri şekil 9.4’ de verilmiştir.
Şekil 9.1: Yarım dalga doğrultucu
Yarım dalga doğrultucu devresi şekil 9.1’ de görülmektedir. Devre girişine uygulanan ac
gerilimin pozitif alternanslarında diyot iletken olacağından pozitif alternanslar çıkışta aynen
görünecektir (diyot üzerinde düşen gerilim ihmal edilmiştir). Giriş geriliminin negatif
alternaslarında diyot yalıtkan olur ve çıkış gerilimi sıfırdır. Bu durum şekil 9.2’ de görülmektedir.
73
74
Doğrultucu girişi
Vp
+
+
Doğrultucu girişi
Vp
-
-
+
+
-
-
+
+
+
+
-
-
+
+
-
Şekil 9.4: İki diyotlu tam dalga doğrultucu giriş ve çıkış sinyalleri
Şekil 9.2: Yarım dalga doğrultucu giriş ve çıkış sinyalleri
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Köprü Tipi Tam Dalga Doğrultucu
DENEY MODÜLÜ
D3
D1
AC giriş
+Vo
D2
D4
R
2V p
VDC 

Şekil 9.5: Köprü tipi tam dalga doğrultucu
Köprü tipi tam dalga doğrultucu devresi şekil 9.5’ de görülmektedir. Devre girişine
uygulanan ac gerilimin pozitif alternanslarında D1 ve D2 diyotları ve negatif alternansında D3 ve D4
diyotları iletime geçerek çıkışta sürekli pozitif alternans oluşmasını sağlarlar. Doğrultucuya ait
giriş ve çıkış sinyalleri şekil 9.6’ da verilmiştir.
75
Doğrultucu girişi
Vp
76
+
+
-
-
DENEY BAĞLANTI PLANLARI
Filtresiz yarım dalga doğrultucu
+
+
-
+
+
-
Şekil 9.6: Köprü tipi tam dalga doğrultucu giriş ve çıkış sinyalleri
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Filtreli tam dalga doğrultucu
Filtreli yarım dalga doğrultucu
İŞLEM BASAMAKLARI
Filtresiz tam dalga doğrultucu
77
Yarım dalga doğrultucu
150) Filtresiz yarım dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde
gerçekleştirin. Kalın çizgi ile gösterilen yerleri bağlantı kablolarını kullanarak kısa devre edin.
ON konumuna alın.
152) Osilaskopla giriş gerilimini (1.1-1.3 pinlerinden) ölçüp kaydedin.
153) Osilaskopla çıkış gerilimini (LD6-LD8 pinlerinden) ölçüp kaydedin.
154) LOAD devresindeki potansiyometre yük akımını kontrol etmektedir. Yük akımının çıkış
gerilimine etkisini gözlemleyin.
155) Multimetre ile çıkış geriliminin dc değerini ölçüp kaydedin.
157) Filtreli yarım dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde
gerçekleştirip aynı ölçümleri tekrarlayın.
Tam dalga doğrultucu
159) Filtresiz tam dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde
gerçekleştirin. Kalın çizgi ile gösterilen yerleri bağlantı kablolarını kullanarak kısa devre edin.
ON konumuna alın.
162) Osilaskopla çıkış gerilimini (LD6-LD8 pinlerinden) ölçüp kaydedin.
163) LOAD devresindeki potansiyometre yük akımını kontrol etmektedir. Yük akımının çıkış
gerilimine etkisini gözlemleyin.
164) Multimetre ile çıkış geriliminin dc değerini ölçüp kaydedin.
78
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
166) Filtreli yarım dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde
gerçekleştirip aynı ölçümleri tekrarlayın.
Tam Dalga Doğrultucu Ölçümleri
Giriş gerilimi
ÖLÇÜM SONUÇLARI
Yarım Dalga Doğrultucu Ölçümleri
Giriş gerilimi
Filtresiz çıkış gerilimi
Filtreli çıkış gerilimi
79
Filtresiz çıkış gerilimi
80
Filtreli çıkış gerilimi
Multimetre ile ölçülen çıkış
geriliminin DC değeri (Volt)
Filtresiz
Multimetre ile ölçülen çıkış
geriliminin DC değeri (Volt)
Filtresiz
Filtreli
Filtreli
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-10: AC/DC KONVERTÖR DENEYİ
DENEY MODÜLÜ
Giriş:
AC/DC konvertör devresi şekil 10.1’ de görülmektedir.
D3
D1
+Vo
AC giriş
D2
D4
C1
DC çıkış
Şekil 10.1: AC/DC konvertör devresi
Devre, ac gerilimi dc gerilime dönüştürmektedir. Temelde bir tam dalga doğrultucu
devresidir.
Transformatörün sekonder sargısındaki ac gerilim, köprü diyot tarafından tam dalga
doğrultulur. Köprü diyot çıkışındaki kondansatör ise çıkış gerilimin filtre ederek ideal dc gerilime
yaklaştırmaktadır.
81
82
Deney şeması:
4X1N4001
D3
D1
+Vo
AC giriş
D2
D4
C1
1000uF
DC çıkış
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
İŞLEM BASAMAKLARI
170) 1.2-3.1, 1.4-3.2, 3.4-4.1 ve 3.6-4.3 pinlerini kısa devre edin.
171) Transformatör primer sargı gerilimini ana üniteden aldığı için herhangi bir bağlantıya
gerek yoktur.
ON konumuna alın.
174) Osilaskopla çıkış gerilimini (4.2-4.4 pinlerinden) ölçüp kaydedin.
DENEY-11: DC/AC İNVERTÖR DENEYİ
Giriş:
DC/AC invertör devresi şekil 11.1’ de görülmektedir.
+Vcc
R1
4
8
Q1
7
P1
NE555
3
C3
R2
L1
TR1
6
ÖLÇÜM SONUÇLARI
2
Q2
5
C1
C4
Çıkış
1
C2
Şekil 11.1: DC/AC konvertör devresi
83
84
Devre, dc gerilimi ac gerilime dönüştürmektedir. Temelde NE555 entegresi ile düzenlenmiş
bir karasız multivibratörden oluşmaktadır. Kararsız multivibratör devresi kare dalga sinyal üreten
bir osilatör olup, frekansı P1 trimpotu ile ayarlanabilmektedir.
Giriş gerilimi
Kararsız multivibratör çıkışındaki kare dalga sinyal Q1 ve Q2 transistörleri ile sürülerek
transformatörün düşük gerilim sargısına uygulanır. Bilindiği gibi transformatörler ac gerilimi
düşürdüğü gibi, yükseltme özelliğine de sahiptir. Dolayısıyla alçak gerilim sargısına kare dalga
formunda ac gerilim uygulanan TR1 transformatörünün yüksek gerilim sargısından daha büyük bir
gerilim alınır. Çıkıştan alınacak ac gerilimin büyüklüğü transformatörün dönüştürme oranı
tarafından belirlenir.
C4 kondansatörü transformatörün çıkış sargısı ile birlikte bir paralel rezonans devresi
oluşturur. Bu iki elemanın değerlerinin belirlediği rezonans frekansı için devrenin çıkışından
düzgün bir sinüs dalga sinyal elde edilir. Çıkış sinyalinin düzgün formda elde edilebilmesi için,
kararsız multivibratörün frekansını belirleyen P1 trimpotu ile ayar yapılmalıdır.
Çıkış gerilimi
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
+12V
R1
4
1k
8
Q1
TIP41
7
P1
100k
NE555
6
2
3
C3
R2
100
2200u
L1
TR1
1uH
Q2
C4
10nF SCOP
TIP42
5
C1
100nF
1
C2
10nF
12V/220V
DENEY MODÜLÜ
85
İŞLEM BASAMAKLARI
ON konumuna alın.
180) Osilaskopla devrenin çıkış uçlarındaki sinyali ölçün. P1 trimpotunu osilaskop ekranında
düzgün bir sinyal görene dek çevirin. Ölçüm sonucunu kaydedin.
ÖLÇÜM SONUÇLARI
Çıkış gerilimi
86
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-12.1: SABİT ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ
Deney şeması:
Giriş:
DC/DC sabit çıkışlı konvertör devresi şekil 12.1’ de görülmektedir.
DC giriş
C1
VO
1
+Vo
DC giriş
C2
DC çıkış
C1
470uF
VI
2
VI
GND
+Vi
3
2
1
+12V
GND
7805
7805
VO
3
+5V
C2
10uF
DC çıkış
Şekil 12.1: DC/DC sabit çıkışlı konvertör devresi
Devre, dc gerilimi dc gerilime dönüştürmektedir. Temelde bir gerilim regülatörü devresidir.
7805 entegresi pozitif giriş pozitif çıkışlı gerilim regülatörüdür. Girişine çıkış gerilimi olan +5V’ tan
en az 2V daha büyük bir gerilim uygulanmalıdır. Bu şart altında, çıkıştan sabit +5V gerilim alınır.
7805 kısa devre akım sınırlamasına ve yüksek sıcaklıklara karşı ısı korumasına sahiptir. Bunun
dışında ilave olarak birleştirilmiş bir koruma devresi daha vardır. Bu devre “second perforation”
denilen bir güç transistörünü korur. Bu yolla en zor şartlar altında bile regülatörün kendi kendini
tahrip etmesi önlenmiş olur.
Input
Series
Pass
Element
1
Current
Generator
Starting
Circuit
Reference
Voltage
Output
3
SOA
Protection
Error
Amplifier
Thermal
Protection
GND
2
Şekil 12.2: 7805 entegresinin görünüşü ve blok yapısı
DENEY MODÜLÜ
87
88
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-12.2: AYARLI ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ
Giriş:
DC/DC ayarlanabilir çıkışlı konvertör devresi şekil 12.3’ de görülmektedir.
GND
+12V
LM317
3
VO
2
+Vo
R1
1
ADJ
+Vi
VI
C1
DC giriş
DC çıkış
P1
Şekil 12.3: DC/DC ayarlanabilir çıkışlı konvertör devresi
İŞLEM BASAMAKLARI
184) Devrenin 9.1 nolu pinini modülün sağ üst bölümünde bulunan +12V pinine ve devrenin
9.2 nolu pinini yine modülün sağ üst bölümünde bulunan GND pinine bağlayın.
ON konumuna alın.
186) DC voltmetre ile giriş gerilimini (9.1-9.2 pinlerinden) ölçüp kaydedin.
187) DC voltmetre ile çıkış gerilimini (9.6-9.7 pinlerinden) ölçüp kaydedin.
89
Devre, dc gerilimi ayarlanabilir dc gerilime dönüştürmektedir. Temelde bir gerilim regülatörü
devresidir. LM317 1,25 − 37 V ayarlanabilir voltaj aralığında 1,5 ampere kadar akım verebilen
pozitif gerilim regülatörüdür. Çıkış geriliminin değeri,

P
VO  1, 25. 1  1 
R

1 
formülü ile hesaplanır ve P1 trimpotu ile ayarlanabilmektedir.
INPUT
IO
A
ÖLÇÜM SONUÇLARI
Giriş gerilimi
Çıkış gerilimi
OUTPUT
ADJUST
Şekil 12.4: LM 317 entegresinin görünüşü ve iç yapısı
90
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
LM317
VI
VO
ADJ
3
1
+Vi
2
+Vo
C1
10uF
DC giriş
+12V
R1
560
DC çıkış
P1
GND
5k
DENEY MODÜLÜ
91
İŞLEM BASAMAKLARI
191) Devrenin 10.1 nolu pinini modülün sağ üst bölümünde bulunan +12V pinine ve devrenin
10.2 nolu pinini yine modülün sağ üst bölümünde bulunan GND pinine bağlayın.
ON konumuna alın.
194) DC voltmetre ile çıkış gerilimini (10.3-10.4 pinlerinden) ölçüp kaydedin. PT10.1 trimpotunun
çıkış gerilimine etkisini inceleyin.
ÖLÇÜM SONUÇLARI
PT10.1 trimpotu
Minimumda
Orta konumda
Maksimumda
Giriş gerilimi
Çıkış gerilimi
92
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
DENEY-13: SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ
Giriş:
Bir çok ihtiyaca cevap verebilen seri bağlanmış regülatörler çok popülerdir. Ancak ana
sorunları, geçirme transistörü (pass transistor) katındaki güç harcamasıdır. Akım arttıkça
transistörün daha çok güç harcaması gerekir. Bu durum daha fazla güç yitimi anlamına gelir.
Bundan dolayı seri regülatörler daha büyük hacimlidir. Bazı durumlarda geçirme transistörünün
soğutulması için fan gerekir. Bu sorunu çözmenin bir yolu anahtarlamalı regülatör kullanmaktır.
Bunlar büyük yüklere akım ürettiğinden geçirme transistöründe daha az güç harcanır. Diğer
yandan anahtarlamalı güç kaynakları özerk veya bağımsız (off-line) cihazlardır. Bundan kasıt, A.A
güç kaynağının voltajını 50/60 Hz transformatörden geçirmeden doğrultup filtre etmeleridir.
Bundan sonra filtre edilmiş voltaj bir güç anahtarı ve yüksek frekans transformatöründen geçerek
denkleştirilir; sonra bir daha doğrultulup filtre edilir.
Doğrusal güç kaynakları basitlik, çıkışta az gürültü (veya salınım), girişin ve yükün
mükemmel regüle edilmesi ve çok hızlı toparlanma gibi özelliklere sahip olsalar da verimleri çok iyi
değildir. Anahtarlamalı güç kaynakları yüksek verimleri ve güç yoğunlukları nedeniyle popüler
olmaktadırlar. Genel olarak doğrusal güç kaynakları giriş voltajı ve yükün regüle edilmesi (bazen
yüksek değerlerde bile) yönünden daha iyidirler.
Anahtarlamalı kaynakta çıkış voltajındaki salınım uçlar arası 25 ila 100 mV arasında olup,
doğrusal olanlardakinden daha büyüktür. Her ne kadar salınımın rms (etkin) değeri daha az olsa
da anahtarlamalı kaynaklarda geçerli olan uçlar arası değerdir. Anahtarlamalı kaynaklar doğrusal
olanlara göre geçici durumlarından daha yavaş normale dönerler. Ancak bu, alıkonma süresinin
daha uzun olması demektir ki, bu özellik bilgisayarların beslenmesinde çok yararlıdır.
Son olarak, anahtarlamalı kaynaklar doğrusal olanlara göre giriş voltajında daha büyük
değişimleri kabul ederler. Buradaki ± %10 marj kaynağın verimini direkt olarak etkileyen bir
faktördür. Diğer taraftan anahtarlamalı bir kaynakta giriş voltajındaki değişimlerin cihazın
performansı üzerindeki etkisi sıfırdır veya en azından çok azdır. Kullanıcı tarafından
programlanabilen modellerde bu marj % 20 ye kadar çıkabilir ki, bu uç şartlarda çok faydalı bir
özelliktir. Anahtarlamalı güç kaynakları regülasyon işlemini, çıkış geriliminden yapılan geri
beslemeye bağlı olarak, dahili osilatörün çıkışındaki anahtarlama sinyalinin duty cycle’ ını
ayarlayarak yaparlar.
Unregulated
DC Input
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
+Vin
3.1 V Internal
Regulator
1
Şekil 13.1’ de anahtarlamalı güç kaynağı uygulamaları için üretilmiş olan LM2575
entegresinin blok yapısı verilmiştir. LM2575 ile düzenlenmiş örnek anahtarlamalı güç kaynağı
devresi ise şekil 13.2’ de görülmektedir.
4
1
LM2575
Adjustable
3
VIN
D1
R2
R1
1.0 k
Fixed Gain
Error Amplifier Comparator
94
4
1
LM2575
Adjustable
3
1.235 V
Band−Gap
Reference
Output
52 kHz
Oscillator
Reset
Thermal
Shutdown
Load
Devredeki R1 direncinin yerine trimpot konularak çıkış gerilimi ayarlanabilir hale
getirilebilmektedir (şekil 13.3)
VIN
.0 Amp
Swch
R2
93
Current
Limit
Latch
Freq
Shift
18 kHz
C
1000uF
Şekil 13.2: Örnek anahtarlamalı güç kaynağı devresi
5
Driver
VOUT
R1
4
Feedback
L1
100uH
5
C
100uF
ON/OFF
ON/OFF
2
 R 
VOUT  1, 23. 1  2 
 R1 
C
100uF
2
 R 
VOUT  1, 23.  1  1 
P1 

L1
100uH
VOUT
5
D1
C
1000uF
R1
Load
P1
2
GND
3
Şekil 13.3: Ayarlanabilir çıkışlı anahtarlamalı güç kaynağı devresi
Şekil 13.1: LM2575 SMPS entegresinin görünüşü ve blok yapısı
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
Deney şeması:
FEEDBACK
1
IN
LM2575-ADJ
4
OUT
GND
3
ON/OFF
5
2
L1
100µH
R1
C1
1000u
C2
D1
1N5819
LOAD
100k
4x1N4001
AC 12V
P1
500k
DENEY MODÜLÜ
95
İŞLEM BASAMAKLARI
198) 1.2-3.1, 1.4-3.2, 3.4-4.1, 3.6-4.3, 4.2-13.1, 4.4-13.2, 13.4-LD1, 13.5-LD3, LD2-LD5 ve
LD4-LD7 pinlerini kısa devre yapın.
ON konumuna alın.
200) LOAD devresindeki trimpotu orta konuma alın.
202) Osilaskolpla 13.3 nolu pinden SMPS entegresinin çıkış sinyalini ölçün.
203) DC voltmetre ile devrenin çıkış gerilimini (LD6-LD8 pinlerinden) ölçün.
204) PT13.1 trimpotunun SMPS entegresinin ve devrenin çıkış gerilimlerine etkisini inceleyin.
ÖLÇÜM SONUÇLARI
PT13.1 trimpotu
Minimumda
Orta konumda
Maksimumda
Giriş gerilimi
Çıkış gerilimi
96
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ
SMPS entegresinin çıkış sinyali (PT13.1 maksimumda)
SMPS entegresinin çıkış sinyali (PT13.1 minimumda)
97
SMPS entegresinin çıkış sinyali (PT13.1 ortada)
98

tc erciyes üniversitesi mühendislik fakültesi elektrik

Transkript

Benzer belgeler

İKİNCİ ÖĞRETİM BÖLÜMLERİMİZDEN %10`a GİREN

Deney 11 - omerkaksi

Lab 1 On-Calisma

Sistem Uzmanı – BASIS

İnşaat Mehendisliği Laboratuvarı - İstanbul Aydın Üniversitesi

Doç. Dr. Ahmet KARAARSLAN