Güç Lab. Deney Föyü...ELEKTRİK- ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.2: DİYAK 5 Karakteristik Sembol Koşullar Değer

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

2013



İÇİNDEKİLER

İÇİNDEKİLER

DENEY-1 ............................................................................................ 1

DENEY-1.1: PNPN DİYOT .............................................................. 1

DENEY-1.2: DİYAK ......................................................................... 5

DENEY-2 .......................................................................................... 11

DENEY-2.1: SCR .......................................................................... 11

DENEY-2.2: TRİYAK ..................................................................... 19

DENEY-3 SCR’Lİ KONTROL DENEYİ ............................................ 25

DENEY-4 .......................................................................................... 30

DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 ......... 30

DENEY-4.2: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-2 ......... 34

DENEY-5 .......................................................................................... 38

DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ .......................... 38

DENEY-5.2: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ ........................ 42

DENEY-6 ........................................................................................... 46

DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 ........................................................ 46

DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 ........................................................ 54

DENEY-7 ........................................................................................... 61

DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ ................................... 61

DENEY-7.2: MOTOR HIZ KONTROL DENEYİ ............................. 65

DENEY-8 AC GÜÇ KONTROL DENEYİ .......................................... 68

DENEY-9 DOĞRULTUCULAR ......................................................... 73

DENEY-10 AC/DC KONVERTÖR DENEYİ ...................................... 81

DENEY-11 DC/AC İNVERTÖR DENEYİ .......................................... 84

DENEY-12 ......................................................................................... 87

DENEY-12.1: SABİT ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ ...... 87

DENEY-12.2: AYARLI ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ ... 90

DENEY-13 SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ .. 93



DENEY-1.1: PNPN DİYOT

1 1

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.

Şekil 1.1: PNPN DİYOT’ un sembolü ve görünüşü

Şekil 1.2: PNPN DİYOT’ un karakteristik eğrisi

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.

Anot Katot

IF

VF VR

IR

VS

VR IS

IH




2 2

ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLER ( TA = 2 5 ° C )

Karakter ist ik Sembo l Min Typ Max Birim

Forward Switching Vol tage 1N5158 , 1N5782 , 1N5788 1N5159, 1N5783, 1N5789 1N5160, 1N5784, 1N5790 1N5779, 1N5785, 1N5791 1N5780,

VS

8.0 9.0

10

11 12 13

—

10

11 12

13

14 15

Volts

Forward Switching Current 1N5158 th ru 1N 5160 , 1N5779

th ru 1N5781

1N 5782 th ru 1N5793

Is

—

5.0

10

50

100 µA

Forward Of f-State Current IFM (VF = 0 . 75 x Vs)

1.0 5.0 µA

Reverse Current IRM (VR = VRm) 2.0 10 µA

Holding Current 1N5158 th ru 1N 5160 , 1N5779 IH th ru 1N5781 1N5782 th ru 1N5787 1N5788 thru 1N5793

1.0

10 0.1

4.0

20

50 2.0

mA

Forward On Voltage VF (IF = 150 mAdc) 1.0 1.5 Volts

Şekil 1.3: 1N5158’ e ait karakteristik değerler

Deney şeması:

R2100

R1470

PNPN

1N5158

+12V

P1

47k

+88.8Volts

+88.8mA




3 3

DENEY MODÜLÜ

DENEY BAĞLANTI PLANI




4 4

İŞLEM BASAMAKLARI 1) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. 2) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 3) 5.2-5.3 pinlerini kısa devre edin. 4) 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.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

VA (Volt) 0 1 2 ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. …..

IA (mA)

IA

VA



DENEY-1.2: DİYAK

5

Karakteristik Sembol Koşullar Değer Birim Breakover voltage*

VBO

C=22nF**

MIN. 28 V

TYP. 32

MAX. 36

Breakover voltage symmetry |VBO1-VBO2| C=22nF** MAX. ± 3 V

Dynamic breakover voltage* ∆V VBO 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 VR=0.5V BO max MAX. 10 µ A

Giriş: DİYAK, iki yönlü çalışabilen yarıiletken tetikleme elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 1.4’

de ve karakteristik eğrisi şekil 1.5’ de görülmektedir.

Şekil 1.4: Diyak’ ın sembolü ve görünüşü

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.

Şekil 1.6: DB3’ e ait karakteristik değerler



DENEY-1.2: DİYAK

6

Diyaklı osilatör devresi şekil 1.7’ de görülmektedir.

Şekil 1.7: Diyaklı osilatör 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).

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).

R2

R1

C1

+Vcc

P1

V2V1

DİYAK

C1 kondansatörü üzerindeki gerilim VC1

Kaynak gerilimiVCC

Diyak kırılma gerilimiVBO



DENEY-1.2: DİYAK

7

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).

Şekil 1.10: C1 kondansatörü uçlarındaki sinyal 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).


Kaynak gerilimiVCC


Kaynak gerilimiVCC





DENEY-1.2: DİYAK

8

Şekil 1.11: Diyak uçlarındaki dalga şekilleri Diyak’ lı osilatör devresi triyağın tetiklenmesi amacıyla kullanılmaktadır. P1 trimpotu, osilatör

frekansını kontrol etmektedir. Deney şeması:

Şekil 1.12: Diyak Deneyi Devre Şeması

V1

V2

R2390

R14.7k

C1100nF

P1

100k

V2V1

DIYAK

DB3

24V AC50Hz



DENEY-1.2: DİYAK

9

DENEY MODÜLÜ


V1 V2



DENEY-1.2: DİYAK

10

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. 15) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON

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. 18) Devrenin enerjisini kesin.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

V1 V2



DENEY-2.1: SCR

11

Anot

Katot

Geyt

SEMBOL PARAMETRE VDRM Peak Repetitive Off Stat Forward Voltage IDRM Peak Forward Blocking Current VRRM Peak Repetitive Off State Reverse Voltage IRRM Peak Reverse Blocking Current VTM Peak On State Voltage IH Holding Current

VTM

IH

+ I Anot +

I

+ V

Anot -

on state RRM at VRRM

Reverse Blocking Region (off state )

Reverse Avalanche Region

IDRM at VDRM

Forward Blocking Region (off state )

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.

Şekil 2.1: SCR’ nin sembolü ve görünüşü

Şekil 2.2: SCR’ nin karakteristik eğrisi 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



DENEY-2.1: SCR

12

dv/dt

V = 6 V RGK = 1 k Initiating IT = 10 mA

VAA = 6 V RL = 100 tp(g) ≥ 20 µs R = 1 k

AA

Critical rate of rise of off-state voltage

PARAMETRE KOŞULLAR MIN TYP MAX BİRİM

Repetitive peakIDRM off-state current

VD = rated VDRM RGK = 1 k TC = 110°C 400

µA

Repetitive peakIRRM reverse current

VR = rated VRRM IG = 0 TC = 110°C 1

mA

IGT Gate trigger current VAA = 6 V RL = 100 tp(g) ≥ 20 µs 60 200 µA

VGT Gate trigger voltage

VAA = 6 V RL = 100 TC = - 40°C tp(g) ≥ 20 µs RGK = 1 k

1.2

V

0.4

0.6

1

VAA = 6 V RL = 100 TC = 110°C tp(g) ≥ 20 µs RGK = 1 k

0.2

IH Holding current

VAA = 6 V RGK = 1 k TC = - 40°C Initiating IT = 10 mA

8

mA

5

Peak on-stateVTM voltage

ITM = 5 A

1.7

V

VD = rated VD RGK = 1 k TC = 110°C

10 V/µs

R1

R2

+Vcc

B1

SCR

LAMBA

S1

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.

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.

Şekil 2.4:SCR’ nin dc gerilimde çalışması



DENEY-2.1: SCR

13

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.

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.

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

SCR

LAMBA

AC

R2

S1



DENEY-2.1: SCR

14

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

SCR’ nin ac gerilimde çalışması

R11k

SCRTIC106

AC 12V

P1

4.7k

SCOP

R11k

+88.8mA

+88.8mA

+88.8Volts

+88.8Volts

P1

4.7k

+12V

SCRTIC106



DENEY-2.1: SCR

15

DENEY MODÜLÜ

DENEY BAĞLANTI PLANLARI SCR’ nin dc gerilimde çalışması



DENEY-2.1: SCR

16

SCR’ nin ac gerilimde çalışması İŞLEM BASAMAKLARI

19) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. SCR’ nin dc gerilimde çalışması

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

voltmetre bağlayın. 23) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği


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. 29) Devrenin enerjisini kesin.

SCR’ nin ac gerilimde çalışması

30) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 31) Eğe varsa, devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pini arasındaki bağlantıyı kesin.



DENEY-2.1: SCR

17

32) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 33) Devre üzerinde bulunan A1 ve A2 pinlerini modül üzerindeki A1 ve A2 pinlerine bağlayın. 34) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON

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.

37) Devrenin enerjisini kesin.

ÖLÇÜM SONUÇLARI SCR’ nin dc gerilimde çalışması ölçümleri

SCR kesimde SCR iletimde

VG (Volt)

IG (mA)

VA-K (Volt)

IA (mA)

SCR’ nin ac gerilimde çalışması ölçümleri

SCR iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal



DENEY-2.1: SCR

18

SCR kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal



DENEY-2.2: TRİYAK

19

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

IH

VTM

A2 (-)

off state IDRM at VDRM

A2 (+) VTM

IH

+ I

+V

on state IRRM at VRRM

Giriş: Triyak, iki yönlü çalışabilen yarıiletken anahtarlama elemanıdır. Sembolü ve görünüşü Şekil

2.6’ de ve karakteristik eğrisi Şekil 2.7’ de görülmektedir.

Şekil 2.6: Triyak’ ın sembolü ve görünüşü

Şekil 2.7: Triyak’ ın karakteristik eğrisi 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

A2

A1

Geyt



DENEY-2.2: TRİYAK

20

ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLER (Tj=25°C, aksi belirtilmedikçe)

PARAMETRE SEMBOL KOŞULLAR MIN TYP MAX BİRİM

Gate trigger current

IGT

VD = 12 V; IT = 0.1 A A2+G+ A2+G- A2-G- A2-G+

5 8

11 30

35 35 35 70

mA

Latching current

IL

VD = 12 V; IGT = 0.1 A A2+G+ A2+G- A2-G- A2-G+

7

16 5 7

20 30 20 30

mA

Holding current IH VD = 12 V; IGT = 0.1 A 5 15 mA On-state voltage VT IT = 5 A 1.4 1.7 V Gate trigger voltage

VGT

VD = 12 V; IT = 0.1 A 0.7 1.5 V VD = 400V ; IT = 0.1 A; Tj=125°C

0.25 0.4

V

Off-state leakage current ID VD = VDRM(max) ; Tj = 125 °C 0.1 0.5 mA

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.

Şekil 2.8: BT136’ ya ait karakteristik değerler

Deney şeması:

+88.8mA

+88.8Volts

P1

4.7k

TRIYAKTIC206

+12V

-12V

R1

390

AC 12V

SC

OP



DENEY-2.2: TRİYAK

21

DENEY MODÜLÜ


mA

V



DENEY-2.2: TRİYAK

22

İŞLEM BASAMAKLARI 38) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. 39) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 40) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 41) mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc

voltmetre bağlayın. 42) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON

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

Triyakı tetikleyen

Pozitif yöndeki Negatif yöndeki

Geyt gerilimi Geyt akımı Geyt gerilimi Geyt akımı



DENEY-2.2: TRİYAK

23

Triyak kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal

Triyak iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal (Geyt gerilimi pozitif)



DENEY-2.2: TRİYAK

24

Triyak iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal (Geyt gerilimi negatif)



DENEY-3: SCR’Lİ KONTROL DENEYİ

25

Giriş: Dc gerilim altında çalışan SCR’ nin iletime geçmesinden sonra tekrar kesime gidebilmesi

için durdurma yöntemlerinden birisinin uygulanması gerekir. Bu yöntemler:

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.

Şekil 3.1:SCR’ nin seri anahtarla durdurulması

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.

R1

R2

+Vcc

B1

SCR

LAMBA

S1

S1 anahtarı kısa süreliaçılarak SCR kesimegötürülür.




26

Şekil 3.2:SCR’ nin paralel anahtarla durdurulması

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.

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

R1

R2

+Vcc

B1

B2

SCR

LAMBA

S1

B2 butonuna kısa sürelibasılarak SCR kesimegötürülür.

R1

R2

R3

C1

+Vcc

B1

B2

SCR

S1

+-

B2 butonuna kısa süreli basılıp anot-katot uçlarına ters gerilim uygulanarak SCR kesime götürülür.




27

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:

R12.2k

R210k

R41k

C1

1u

+12V

B1

B2

SCRTIC106




28

DENEY MODÜLÜ





29

İŞLEM BASAMAKLARI 54) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. 55) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 56) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 57) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği


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. 62) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 63) Ölçüm sonuçlarını kaydedin.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

B1 butonu B3 butonu LED’ in durumu

Açık Açık

Kısa süreli basılıyor Açık

Açık Kısa süreli basılıyor



DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1

30

Giriş: Alternatif bir otomatik kontrollü lamba devresi de şekil 4.1’ de görülmektedir.

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.

R1

AC BESLEME

P1

TRIYAK

C1

LDR




31

Deney şeması: DENEY MODÜLÜ

R1470

AC 24V

P1

100k

Osilaskop

TRIYAKTIC206

LDR

C4220nF




32

DENEY BAĞLANTI PLANI İŞLEM BASAMAKLARI

64) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 65) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 66) Devrenin AC 24V ve 0 pinlerini modül üzerindeki A3 ve A1 pinlerine bağlayın. 67) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON

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. 71) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.




33

ÖLÇÜM SONUÇLARI

Aydınlıkta lamba uçlarındaki sinyal

Karanlıkta lamba uçlarındaki sinyal




34

Giriş: Otomatik kontrollü lamba devresi şekil 4.2’ de görülmektedir.

Şekil 4.2: Otomatik kontrollü lamba devresi

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.

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.

3

26

74

R1

P1

+Vcc

Q1R2

R3

-Vcc

D2

D1

LDR

P2




35


3

26

74

LM741

R110kP1

1M

+12V

Q1BC237

R3

47k

R422k

-12V

D11N4001

+88.8Volts

+88.8Volts

+88.8Volts

D1

1N4001LDR

P2100k




36


72) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 73) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 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.

76) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON 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. 87) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.




37

ÖLÇÜM SONUÇLARI

OP-AMP’ ın evirmeyen girişindeki gerilim

OP-AMP’ ın eviren girişindeki gerilim

OP-AMP’ın çıkış gerilimi

Lambanın durumu

Aydınlık

Karanlık



DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ

38

Giriş: Turn-on tipi zamanlayıcı devresi şekil 5.1’ de görülmektedir.

Şekil 5.1: Turn-on tipi zamanlayıcı devresi

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.

3

26

74C1

R1

P2

B

P1

+Vcc

Q1R2

R3

-Vcc

D2

D2




39


3

26

74

LM741

C11000u

R110k

P2100k

B

P11M

+12V

Q1BC237

R2

47k

R322k

-12V

D21N4001

+88.8Volts

+88.8Volts

+88.8Volts

D2

1N4001




40


88) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 89) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 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.


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. 98) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.




41

ÖLÇÜM SONUÇLARI




Butona basıldığında

Lamba yandığında

P1 trimpotu P2 trimpotu Zamanlayıcı süresi

Orta konumda Orta konumda

Maksimumda Orta konumda

Orta konumda Maksimumda

Maksimumda Maksimumda



DENEY-5.2: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ

42

Giriş: Turn-off tipi zamanlayıcı devresi şekil 5.2’ de görülmektedir.

Şekil 5.2: Turn-off tipi zamanlayıcı devresi

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.

3

26

74

C1

R1

P2

B

P1

+Vcc

Q1R2

R3

-Vcc

D2

D1




43


3

26

74

LM741

C11000u

R110k

P2100k

B

P11M

+12V

Q1BC237

R2

47k

R322k

-12V

D21N4001

+88.8Volts

+88.8Volts

+88.8Volts

D1

1N4001




44


99) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 100) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 101) 1.2-1.8, 1.3-1.4 ve 1.3-1.7 pinlerini kısa devre edin. 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.


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. 109) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.




45

ÖLÇÜM SONUÇLARI




Butona basıldığında

Lamba söndüğünde

P1 trimpotu P2 trimpotu Zamanlayıcı süresi

Orta konumda Orta konumda

Maksimumda Orta konumda

Orta konumda Maksimumda

Maksimumda Maksimumda



DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1

46

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.

Şekil 6.1: Farklı duty cycle oranlarının gösterimi

Şekil 6.2: PWM devresi

1 periyot

Duty cycle= %20

Duty cycle= %80

Kare dalga sinyalin iş yapan kısımları

1 2

4584

CLK14E13

MR15 CO 12

Q0 3Q1 2Q2 4Q3 7Q4 10Q5 1Q6 5Q7 6Q8 9Q9 11

4017

1

23

4001

5

64

4001

R1

C1

R2

S

R3

OUT

S

R

CLOCK

6

1

54

3

2




47

Şekil 6.3: 4017 entegresi zaman diyagramı




48

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

Şekil 6.4: RS flip-flop doğruluk tablosu 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.

Şekil 6.5: Devredeki S anahtarının 6 nolu konumu için zaman diyagramı

Şekil 6.6: Devredeki S anahtarının 1 nolu konumu için zaman diyagramı

S R Q (OUT)

0 0 Değişim yok

0 1 0

1 0 1

1 1 Yasak durum

Q

QR

S

CLOCK

S

R

OUT

CLOCK

S

R

OUT




49


1 2

4584

CLK14E13

MR15 CO 12

Q0 3Q1 2Q2 4Q3 7Q4 10Q5 1Q6 5Q7 6Q8 9Q9 11

4017

1

23

4001

5

64

4001

R1

47k

R24.7k

S

R34.7k

OUT

S

R

CLOCK

6

1

54

3

2




50


110) ES05-09-02 modülünü ana üniteye bağlayın. 111) Deney bağlantı planını ES05-09-02 modülü üzerinde gerçekleştirin. 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. 114) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını

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. 119) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.




51

ÖLÇÜM SONUÇLARI

Çıkış sinyali (A pini 6 nolu pine bağlı)





52






53






54

GNDTRIG OUT

RESET

VCC DISCHTHRES CONT

1 82 7 3 6 4 5

+VCC

8

CONTROL

VOLTAGE THRESH- 5

OLD 6

TRIGGER

2

DIS- CHARGE

7 RESET

4

R

COMPARATOR

R

COMPARATOR

R

FLIP FLOP

OUTPUT STAGE

3 1

COMPARATOR

COMPARATOR

FLIP FLOP

OUTPUTSTAGE

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.

Şekil 6.7: NE555 entegresinin görünüşü, ayak yapısı ve blok yapısı

Şekil 6.8: NE555 entegresi ile astable multivibratör uygulaması

+VCC (5 V to 15 V)

RARL

Output6RB

GNDC

0.01 µF

8 5

4 CONT VCC

RESET

DISCH OUT

THRES TRIG

7 3

2

1

Çıkış gerilimi-VOUT

Kondansatör gerilimi-VC




55

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 6.10: Duty cycle oranı küçük

4

7

3

1

8

2

6

5

NE555

R1

P1

D2D1

C1 C2

+Vcc

R2

OUT

4

7

3

1

8

2

6

5

NE555

R1

P1

D2D1

C1 C2

+Vcc

R2

OUT




56

Şekil 6.11: Duty cycle oranı %50

Şekil 6.12: Duty cycle oranı büyük

4

7

3

1

8

2

6

5

NE555

R1

P1

D2D1

C1 C2

+Vcc

R2

OUT

4

7

3

1

8

2

6

5

NE555

R1

P1

D2D1

C1 C2

+Vcc

R2

OUT




57


4

7

3

1

8

2

6

5

NE555

R11k

P1 100k

D21N4001

D11N4001

C1100nF

C210nF

+12V

R21k

SCOP CH1

SCOP CH2




58


120) ES05-09-02 modülünü ana üniteye bağlayın. 121) Deney bağlantı planını ES05-09-02 modülü üzerinde gerçekleştirin. 122) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan


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. 127) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.




59

ÖLÇÜM SONUÇLARI

Çıkış sinyali (P1 minimumda)

Çıkış sinyali (P1 ortada)




60

Çıkış sinyali (P1 maksimumda)



DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ

61

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.

Şekil 7.1: Farklı duty cycle oranları için lambanın parlaklığı Deney şeması:

Lamba parlaklığıçok az

Lamba parlaklığı maksimum

Lamba parlaklığı orta düzede

4

7

3

1

8

2

6

5

NE555

R11k

RV6 100k

D21N4001

D11N4001

C1100nF

C210nF

+12V

R21k

Q1TIP41




62

DENEY MODÜLÜ





63

İŞLEM BASAMAKLARI 128) ES05-09-02 modülünü ana üniteye bağlayın. 129) Deney bağlantı planını ES05-09-02 modülü üzerinde gerçekleştirin. 130) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan


ON konumuna alın. 132) P1 potansiyometresini çevirerek lambanın parlaklığını gözlemleyin. 133) Lamba uçlarındaki sinyali osilaskopla ölçüp kaydedin. 134) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

P1 trimpotu Lambanın parlaklığı

Minimumda

Orta konumda

Maksimumda

Lamba uçlarındaki sinyal (P1 minimumda)




64

Lamba uçlarındaki sinyal (P1 ortada)

Lamba uçlarındaki sinyal (P1 maksimumda)



DENEY-7.2: MOTOR HIZ KONTROL DENEYİ

65

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.

Şekil 7.2: Farklı duty cycle oranları için motorun devir hızı

Deney şeması:

Motor yavaş dönüyor

Motor hızlı dönüyor

Motor devir hızı orta düzede

4

7

3

1

8

2

6

5

NE555

R11k

RV1 100k

D21N4001

D11N4001

C1100nF

C210nF

+12V

R21k

Q1TIP41

D31N4001




66

DENEY MODÜLÜ





67

İŞLEM BASAMAKLARI



ON konumuna alın. 139) P1 potansiyometresini çevirerek motorun dönüş hızını gözlemleyin. 140) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

P1 trimpotu Motor dönüş hızı

Minimumda

Orta konumda

Maksimumda



DENEY-8: AC GÜÇ KONTROL DENEYİ

68

Giriş: AC güç kontrol devresi şekil 8.1’ de görülmektedir.

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.

R1

AC BESLEMEP1

TRIYAK

C1

R2




69


R1470

AC 24VP1

100k

SCOP

TRIYAK

TIC206

C1100nF

R2

100




70


141) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. 142) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 143) 8.1-8.2, 8.3-8.4 ve 8.5-8.6 pinlerini kısa devre edin. 144) Devrenin A1 ve A3 pinlerini modül üzerindeki A1 ve A3 pinlerine bağlayın. 145) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını

ON konumuna alın. 146) P1 potansiyometresini çevirerek lambanın parlaklığını gözlemleyin. 147) Lamba uçlarındaki sinyali (8.7-8.8 pinlerinden) osilaskopla ölçüp kaydedin. 148) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

P1 trimpotu Lambanın parlaklığı

Minimumda

Orta konumda

Maksimumda




71

Lamba uçlarındaki sinyal (P1 minimumda)

Lamba uçlarındaki sinyal (P1 ortada)




72

Lamba uçlarındaki sinyal (P1 maksimumda)



DENEY-9: DOĞRULTUCULAR

73

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.

Yarım Dalga Doğrultucu

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.

Şekil 9.2: Yarım dalga doğrultucu giriş ve çıkış sinyalleri

D

R

+Vo

AC giriş Doğrultucu çıkışıp

DC

VV

+ +

- -

Doğrultucu girişi

Doğrultucu çıkışı

Vp

+ +

- -




74

İki Diyotlu Tam Dalga Doğrultucu

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 9.4: İki diyotlu tam dalga doğrultucu giriş ve çıkış sinyalleri

D1

R

+Vo

D2

AC giriş

AC giriş


+ ++ +

- -

Doğrultucu girişi


Vp

+ +

- -

2 pDC

VV




75

Köprü Tipi Tam Dalga Doğrultucu

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.

Şekil 9.6: Köprü tipi tam dalga doğrultucu giriş ve çıkış sinyalleri

R

+Vo

D1

D4D2

D3

AC giriş

Doğrultucu çıkışı2 p

DC

VV

+ + + +

- -

Doğrultucu girişi


Vp

+ +

- -




76

DENEY MODÜLÜ

DENEY BAĞLANTI PLANLARI Filtresiz yarım dalga doğrultucu




77

Filtreli yarım dalga doğrultucu

Filtresiz tam dalga doğrultucu




78

Filtreli tam dalga doğrultucu

İŞLEM BASAMAKLARI

149) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. 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.


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. 156) Devrenin enerjisini kesin. 157) Filtreli yarım dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde

gerçekleştirip aynı ölçümleri tekrarlayın. 158) Ölçüm sonuçlarını kaydedin.

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.


161) Osilaskopla giriş gerilimini (1.1-1.3 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 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. 165) Devrenin enerjisini kesin.




79

166) Filtreli yarım dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirip aynı ölçümleri tekrarlayın.

167) Ölçüm sonuçlarını kaydedin.

ÖLÇÜM SONUÇLARI Yarım Dalga Doğrultucu Ölçümleri

Giriş gerilimi

Filtresiz çıkış gerilimi Filtreli çıkış gerilimi

Multimetre ile ölçülen çıkış geriliminin DC değeri (Volt)

Filtresiz

Filtreli




80

Tam Dalga Doğrultucu Ölçümleri

Giriş gerilimi

Filtresiz çıkış gerilimi Filtreli çıkış gerilimi

Multimetre ile ölçülen çıkış geriliminin DC değeri (Volt)

Filtresiz

Filtreli



DENEY-10: AC/DC KONVERTÖR DENEYİ

81

Giriş: AC/DC konvertör devresi şekil 10.1’ de görülmektedir.

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.

Deney şeması:

+Vo

D1

D4D2

D3

AC giriş

DC çıkışC1

4X1N4001

+Vo

D1

D4D2

D3

AC giriş

DC çıkışC11000uF




82

DENEY MODÜLÜ





83

İŞLEM BASAMAKLARI

168) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. 169) Deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. 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. 172) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını

ON konumuna alın. 173) Osilaskopla giriş gerilimini (1.1-1.3 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 174) Osilaskopla çıkış gerilimini (4.2-4.4 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 175) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

Giriş gerilimi

Çıkış gerilimi



DENEY-11: DC/AC İNVERTÖR DENEYİ

84

Giriş: DC/AC invertör devresi şekil 11.1’ de görülmektedir.

Şekil 11.1: DC/AC konvertör devresi

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.

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.

4

7

3

1

8

2

6

5

NE555

R1

P1

C1 C2

+Vcc

R2

Q1

Q2

C3 L1 TR1

ÇıkışC4




85


4

7

3

1

8

2

6

5

NE555

R11k

P1

100k

C1100nF

C210nF

+12V

R2

100

Q1TIP41

Q2TIP42

C3

2200u

L1

1uH

TR1

12V/220V

SCOPC410nF




86




ON konumuna alın. 180) Osilaskopla devrenin çıkış uçlarındaki sinyali ölçün. P1 trimpotunu osilaskop ekranında

düzgün bir sinyal görene dek çevirin. Ölçüm sonucunu kaydedin. 181) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

Çıkış gerilimi



DENEY-12.1: SABİT ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ

87

Giriş: DC/DC sabit çıkışlı konvertör devresi şekil 12.1’ de görülmektedir.

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.

Şekil 12.2: 7805 entegresinin görünüşü ve blok yapısı

VI1 VO 3

GN

D2

7805

C1 C2

+Vo

DC çıkış

+Vi

DC giriş

Input Output

3

GND

2

Series Pass

Element 1

Current Generator

SOA Protection

Starting Circuit

Reference Voltage

Error Amplifier

Thermal

Protection




88


VI1 VO 3

GN

D2

7805

C1470uF

C210uF

+5V

DC çıkış

+12V

DC giriş




89


182) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. 183) Deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. 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. 185) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını

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. 188) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

Giriş gerilimi Çıkış gerilimi

GND +12V



DENEY-12.2: AYARLI ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ

90

Giriş: DC/DC ayarlanabilir çıkışlı konvertör devresi şekil 12.3’ de görülmektedir.

Şekil 12.3: DC/DC ayarlanabilir çıkışlı konvertör devresi

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,

formülü ile hesaplanır ve P1 trimpotu ile ayarlanabilmektedir.

Şekil 12.4: LM 317 entegresinin görünüşü ve iç yapısı

C1

+Vo

DC çıkış

+Vi

DC giriş

VI3 VO 2

AD

J1

LM317

R1

P1

1

1

1, 25. 1OPVR

INPUT OUTPUT ADJUST

I O A




91


C110uF

+Vo

DC çıkış

+Vi

DC giriş

VI3 VO 2

AD

J1

LM317

R1560

P1

5k




92


189) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. 190) Deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. 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. 192) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını

ON konumuna alın. 193) DC voltmetre ile giriş gerilimini (10.1-10.2 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 194) DC voltmetre ile çıkış gerilimini (10.3-10.4 pinlerinden) ölçüp kaydedin. PT10.1 trimpotunun

çıkış gerilimine etkisini inceleyin. 195) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

PT10.1 trimpotu Giriş gerilimi Çıkış gerilimi

Minimumda

Orta konumda

Maksimumda

GND

+12V



DENEY-13: SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ

93

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.

Şekil 13.1: LM2575 SMPS entegresinin görünüşü ve blok yapısı

UnregulatedDC Input +Vin

ON/OFF 3.1 V Internal

Regulator

ON/OFF

1 5

Output

4 Feedback

Current

R2 Fixed Gain Limit mplifier Comparator

Freq ift

kHz

Amp ch

2 GND

3

R1 1.0 k

Sh

18 1.235 V

Band−Gap Reference

Error A

Driver Latch

.0

Sw52 kHz

Oscillator

Reset

Thermal Shutdown




94

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.

Şekil 13.2: Örnek anahtarlamalı güç kaynağı devresi Devredeki R1 direncinin yerine trimpot konularak çıkış gerilimi ayarlanabilir hale

getirilebilmektedir (şekil 13.3)

Şekil 13.3: Ayarlanabilir çıkışlı anahtarlamalı güç kaynağı devresi

L1100uH D1

1

C1000uF

C 100uF

LM2575Adjustable

VOUT

Load

R2 R1

VIN 3 5

2

42

1

1, 23. 1OUTRVR

1

1

1,23. 1OUTRVP

L1100uH D1

1

C1000uF

C 100uF

LM2575Adjustable

VOUT

Load

R1 P1

VIN 3 5

2

4




95


D11N5819

L1100µH

4x1N4001

1

3 52

4LM2575-ADJIN

GNDOUT

ON/OFF

FEEDBACK

R1100k

P1

500k

C11000u

C2

LOA

D

AC 1

2V




96


196) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. 197) Deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. 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. 199) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını

ON konumuna alın. 200) LOAD devresindeki trimpotu orta konuma alın. 201) DC voltmetre ile giriş gerilimini (13.1-13.2 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 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. 205) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün.

ÖLÇÜM SONUÇLARI

PT13.1 trimpotu Giriş gerilimi Çıkış gerilimi

Minimumda

Orta konumda

Maksimumda




97

SMPS entegresinin çıkış sinyali (PT13.1 minimumda)

SMPS entegresinin çıkış sinyali (PT13.1 ortada)




98

SMPS entegresinin çıkış sinyali (PT13.1 maksimumda)

Documents

Güç Lab. Deney Föyü...ELEKTRİK- ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.2: DİYAK 5 Karakteristik Sembol Koşullar Değer