T.C.mimoza.marmara.edu.tr/.../oto_kontrol_deney_foyu_2010.pdfOtomatik Kontrol Dersi Laboratuar Deney Föyü, Doç.Dr. Hasan ERDAL, Arş.Gör. Kenan SAVAŞ, 2010 - 8 / 73 - değerinden

T.C.

MARMARA ÜNĠVERSĠTESĠ

TEKNĠK EĞĠTĠM FAKÜLTESĠ

ELEKTRONĠK-BĠLGĠSAYAR EĞĠTĠMĠ BÖLÜMÜ

VE ELEKTRĠK EĞĠTĠMĠ BÖLÜMÜ

OTOMATĠK KONTROL DERSĠ

LABORATUAR DENEY FÖYÜ

(v.1010031044.otokontrol.foy)

Doç. Dr. Hasan ERDAL

ArĢ. Gör. Kenan SAVAġ

[email protected]

[email protected]

http://posta.marmara.edu.tr/~herdal

http://posta.marmara.edu.tr/~kenan.savas

Not: Bu laboratuar föyüne http://posta.marmara.edu.tr/~kenan.savas/ web

bağlantısından eriĢebilir, http://www.controlworld.tk/ bağlantısı ile web tabanlı ve

simülasyon uygulaması olan ACSES sistemi eĢliğinde sorularınıza çözüm bulabilirsiniz.

ĠSTANBUL, 2010

http://posta.marmara.edu.tr/~herdal

http://posta.marmara.edu.tr/~kenan.savas

http://posta.marmara.edu.tr/~kenan.savas/

http://www.controlworld.tk/

Otomatik Kontrol Dersi Laboratuar Deney Föyü, Doç.Dr. Hasan ERDAL, Arş.Gör. Kenan SAVAŞ, 2010

- 2 / 73 -

ĠÇĠNDEKĠLER

İÇİNDEKİLER ................................................................................................................................. 2

KAYNAKLAR ................................................................................................................................. 6

1. İŞLEMSEL YÜKSELTEÇ (OPAMP) TEMEL DENEYLERİ ..................................................................... 7

DENEY NO : 1.1. ............................................................................................................................ 7

DENEY KONUSU : OPAMP'IN AÇIK ÇEVRİM DAVRANIŞI ................................................................................. 7

DENEY AMACI: ......................................................................................................................................... 7

DENEY ELEMANLARI: ............................................................................................................................... 7

DENEY AÇIKLAMASI: ................................................................................................................................ 7

DENEY SİMÜLASYONU: ............................................................................................................................ 7

DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................... 7

SORULAR (DENEY-1.1): ............................................................................................................................ 8

DENEY NO : 1.2. .......................................................................................................................... 11

DENEY KONUSU : EVİREN YÜKSELTEÇ ......................................................................................................... 11

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 11

DENEY ELEMANLARI: ............................................................................................................................. 11

DENEY AÇIKLAMASI: .............................................................................................................................. 11

DENEY SİMÜLASYONU: .......................................................................................................................... 11

DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 11

SORULAR (DENEY-1.2): .......................................................................................................................... 12

DENEY NO : 1.3. .......................................................................................................................... 14

DENEY KONUSU : EVİRMEYEN YÜKSELTEÇ ................................................................................................... 14

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 14




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 14

SORULAR (DENEY-1.3): .......................................................................................................................... 15

DENEY NO : 1.4. .......................................................................................................................... 17

DENEY KONUSU : TOPLAMA DEVRESİ ........................................................................................................ 17

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 17




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 17

SORULAR (DENEY-1.4): .......................................................................................................................... 18

DENEY NO : 1.5. .......................................................................................................................... 20

DENEY KONUSU : ÇIKARTMA DEVRESİ ........................................................................................................ 20

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 20



- 3 / 73 -



DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 20

SORULAR (DENEY-1.5): .......................................................................................................................... 21

DENEY NO : 1.6. .......................................................................................................................... 24

DENEY KONUSU : GERİLİM İZLEYİCİ ............................................................................................................ 24

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 24




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 24

SORULAR (DENEY-1.6): .......................................................................................................................... 25

DENEY NO : 1.7. .......................................................................................................................... 27

DENEY KONUSU : TÜREV ALICI ................................................................................................................. 27

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 27




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 27

SORULAR (DENEY-1.7): .......................................................................................................................... 29

DENEY NO : 1.8. .......................................................................................................................... 30

DENEY KONUSU : İNTEGRAL ALICI ............................................................................................................. 30

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 30




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 30

SORULAR (DENEY-1.8): .......................................................................................................................... 32

DENEY NO : 1.9. .......................................................................................................................... 33

DENEY KONUSU : GERİLİM-AKIM DÖNÜŞTÜRÜCÜ (YÜZEN YÜKLEME, İKİ HATLI BAĞLANTI) .................................. 33

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 33




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 33

SORULAR (DENEY-1.9): .......................................................................................................................... 35

DENEY NO : 1.10. ........................................................................................................................ 37

DENEY KONUSU : GERİLİM-AKIM DÖNÜŞTÜRÜCÜ (TOPRAKLANMIŞ YÜKLEME, TEK HATLI BAĞLANTI) .................... 37

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 37




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 37

SORULAR (DENEY-1.10): ........................................................................................................................ 39


- 4 / 73 -

2. GEÇİCİ VE SÜREKLİ REJİM CEVABI ............................................................................................ 41

DENEY NO : 2.1. .......................................................................................................................... 41

DENEY KONUSU : ORANTI ELEMANI TİPİNDEKİ SİSTEMİN CEVABI .................................................................... 41

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 41




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 41

SORULAR (DENEY-2.1): .......................................................................................................................... 42

DENEY NO : 2.2. .......................................................................................................................... 45

DENEY KONUSU : ZAMAN SABİTİ (1. DERECE) ELEMANI TİPİNDEKİ SİSTEMİN CEVABI ......................................... 45

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 45




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 45

SORULAR (DENEY-2.2): .......................................................................................................................... 46

DENEY NO : 2.3. .......................................................................................................................... 48

DENEY KONUSU : TİTREŞİM ELEMANI (2.DERECE) TİPİNDEKİ SİSTEMİN CEVABI ................................................. 48

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 48




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 48

SORULAR (DENEY-2.3): .......................................................................................................................... 50

3. ANALOG KONTROLÖRLER ....................................................................................................... 52

DENEY NO : 3.1. .......................................................................................................................... 52

DENEY KONUSU : ON/OFF (AÇ/KAPA) KONTROLÖR .................................................................................... 52

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 52




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 52

SORULAR (DENEY-3.1): .......................................................................................................................... 54

DENEY NO : 3.2. .......................................................................................................................... 56

DENEY KONUSU : PI KONTROLÖR .............................................................................................................. 56

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 56




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 56


- 5 / 73 -

SORULAR (DENEY-3.2): .......................................................................................................................... 58

DENEY NO : 3.3. .......................................................................................................................... 60

DENEY KONUSU : PID KONTROLÖR ........................................................................................................... 60

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 60




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 60

SORULAR (DENEY-3.3): .......................................................................................................................... 63

4. KONUM KONTROL DENEYLERİ ................................................................................................. 65

DENEY NO : 4.1. .......................................................................................................................... 65

DENEY KONUSU : 4.1. DC SERVO SİSTEM VE PID KONTROLÖR İLE DENETLENMESİ ............................................ 65

DENEY AMACI: ....................................................................................................................................... 65




DENEY ADIMLARI: .................................................................................................................................. 65

SORULAR (DENEY-4.1): .......................................................................................................................... 68

RAPOR ÖRNEK KAPAK SAYFASI ................................................................................................... 69

OTOMATİK KONTROL LABORATUAR DERSİ LABORATUAR DENEY RAPORU ................................... 71

OTOMATİK KONTROL LABORATUARI DENEY ALIŞTIRMA SORULARI ............................................. 72

LABORATUAR RAPORU MÜSVETTE KAĞIT ................................................................................... 72


- 6 / 73 -

KAYNAKLAR

1. Web MWS System User Manual, 2009, http://www.controlworld.tk/ (Erişim: 01 Eylül

2009)

2. Olcay Pala, Atilla Aktaş, "Sayısal Kontrol Sistemleri I Deney Föylerinin

Hazırlanması" Lisans Bitirme Tezi, Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi,

İstanbul, 2008

3. Sayısal Kontrol 1-2 Ders Notları, Prof. Dr. Burhanettin Can, İstanbul, 2007

4. Otomatik Kontrol 1-2 Ders Notları, Yrd. Doç. Dr. Hasan Erdal, İstanbul, 2007

5. MATLAB 7.4.0 Help / Control System Toolbox

6. Uğur Arifoğlu, Cemalettin Kubat,”MATLAB ve Mühendislik Uygulamaları” ALFA

2003

7. Adrian Biren, Mashe Brenier , “MATLAB For Engineers” , Prentice Hall

8. K. Ogata “Discrete-time Control Systems”, Prentice-Hall International (1994).

9. By the Regents of the University of Michigan. 8/18/97 CJC

(http://www.engin.umich.edu/group/ctm)

10. Roland S. Burns , “Advanced Control Engineering” , Butterwoth-Heinemann 2001

11. Selçuk Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Teknik-Online Dergi Cilt 6,

Sayı:3-2007

12. Aydoğdu Ö. Optimal-Tuning of PID Controller Gains Using Genetic

13. Algorithms, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri

Dergisi, 2005,11/1,131-135

14. Çolak İ., Bayındır R., PIC 16F877 ile DA Motor Hız Kontrolü, Pamukkale

Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2005, 11-2, 277-

285

15. Yazıcı İ. Kendinden Ayarlamalı Sayısal PID Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi

16. J.R.Leigh, “Applied Digital Control Theory , Design and Implementation”

17. Nicholas Sheble, InTech, "What is PID control anyway?", ISA - The Instrumentation,

Systems, and Automation Society, Jan 1999 (Çeviri: Ertan Akgül,

[email protected], İhsan Akyüz, Ihsan.Akyuz@metroloji-

okulu.com.tr)


- 7 / 73 -

1. ĠġLEMSEL YÜKSELTEÇ (OPAMP) TEMEL DENEYLERĠ

DENEY GRUBU KONUSU: İŞLEMSEL YÜKSELTEÇ (OPAMP) TEMEL DENEYLERİ

DENEY NO : 1.1.

DENEY KONUSU : OPAMP'ın Açık Çevrim DavranıĢı

DENEY AMACI:

1- OPAMP’ın herhangi bir geri besleme elemanı olmadan giriş işaretini çıkışına nasıl

yansıttığını incelemek.

2- OPAMP'ın açık çevrim davranışını kavramak.

3- Açık çevrim ve kapalı çevrim arasındaki farkı öğrenmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP.

DENEY AÇIKLAMASI:

Bu deney ile ilgili teorik ve ayrıntılı bilgiler için web tabanlı simülasyon uygulaması

imkânı sunan ACSES sistemi web bağlantısına ulaşmak üzere http://www.controlworld.tk/

web adresini ziyaret edebilirsiniz.

DENEY SĠMÜLASYONU:

Bu deney için web tabanlı simülasyon uygulaması imkânı sunan ACSES sistemi web

bağlantısına ulaşmak için http://www.controlworld.tk/ web adresini ziyaret edebilirsiniz.

DENEY ADIMLARI:

1- Şekildeki devreyi kurunuz. (OPAMP'ı ±15 V ' luk DC kaynakla besleyiniz.)

2- Eviren girişe DC, evirmeyen girişe ise fonksiyon jeneratöründen 1V tepe değerine sahip 1

KHz'lik AC işaret uygulayınız (Not: Eğer bu adımda istenilen genlik değerinde bir işaret

vermiyorsa sinyal jeneratöründen elde edilen sinyalin istenilen genlik değerine nasıl

getirilebileceğine kendiniz çözüm getiriniz. (Örneğin bu örnekte 1V tepe değeri 2 Volt

tepeden tepeye değere sahip sinyali göstermektedir. Yani sinyal jeneratöründen eğer 1 Volt




- 8 / 73 -

değerinden az veya 1 Volt değerinden fazla bir genlik değeri ki bu değer ola ki cihazdan

istenilen 1 Volt değerine ayarlanamıyor olsun, bu duruma nasıl bir çözüm uygularsınız?).

3- Uyguladığınız V1 ve V2 gerilimlerinin genliğini;

V1>V2, V1<V2 yaparak V1, V2, Vo gerilimlerinin dalga şeklini alt alta çiziniz ve

sonuçlarınızı yorumlayınız.

4- V1 ve V2'nin yerini değiştirerek 3. adımı tekrarlayınız ve sonuçlarınızı yorumlayınız.

NOT: Aksi belirtilmedikçe OPAMP'lar (±Vcc için) ±15 V ' la beslenecektir.

SORULAR (DENEY-1.1):


- 9 / 73 -

NOT: Soruların çözümü için http://www.controlworld.tk/ web bağlantısından ACSES

sistemine ait bu deneyin "Deney Uygulaması" bölümünü kullanarak yardım alabilir, deney

hakkında ayrıntılı teorik bilgi için de yine aynı sistemin bu deneye ait teorik bilgi bölümünden

yararlanabilirsiniz.

Soru 1 / 6- Açık çevrim davranışa sahip bir OPAMP çıkışı hakkında bilgi veriniz. Böyle bir

devrenin nerelerde kullanılabileceğini önerileriniz eşliğinde açıklayınız.

Çözüm:

Soru 2 / 6- OPAMP ile açık çevrim davranışa sahip bir devre kullanmanın yararı hakkında

motor sürücüleri açısından ilişkisini dikkate alarak bilgi veriniz. Günümüzde kullanılan

sürücü devrelerinden örnekler vererek OPAMP sürücü devreleri ile diğer devreleri

karşılaştırarak açıklamanızı genişletiniz.

Çözüm:

Soru 3 / 6- Elektronik simülasyon yazılımları ile OPAMP ile gerçekleştirilen bu devrenin

çıkışını önce V1 girişi için (V2 toprağa bağlı olmak üzere) 5V, 15V ve 20V tepe değerine

sahip 10 Hz frekansındaki farklı tipteki sinüs, kare, DC ve üçgen giriş işaretleri için ve daha

sonra da V2 girişi için (V1 toprağa bağlı olmak üzere) 5V, 15V ve 20V tepe değerine sahip 10

Hz frekansındaki farklı tipteki sinüs, kare, DC ve üçgen giriş işaretleri için gözlemleyiniz.

Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 6- V1 ve V2 girişlerinin her ikisini toprağa bağladığınızda OPAMP çıkışını

gözlemleyiniz (Teorik ve pratik sonuçları dikkate alınız.). Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 6- OPAMP'ın böyle açık çevrim kullanılmasındaki sınırlıklarını ve dezavantajlarını

açıklayınız. Açıklamanızı farklı türdeki ve farklı frekanslardaki giriş işaretlerine fiziksel

devrenin verdiği cevabı dikkate alarak genişletiniz. Farklı frekanslı devre tasarımlarında nasıl

bir çözüm yolu kullanılacağını yöntem ve kullanılacak yükselteç entegre model örneği

vererek açıklayınız.

Not: Simülasyon ortamında farklı frekans tepkilerine sistemin cevabı aynı kabul edildiği için

bu tip analizi elektronik simülasyon yazılımları eşliğinde gerçekleştiriniz.

Ġpucu: İnternetten araştırma yapmak için örneğin 741 OPAMP özelliklerine bakmak üzere

google arama motorunu kullanarak 741 ve datasheet anahtar kelimelerini kullanınız. Bu

şekilde 741 OPAMP elemanının frekans tepkisini ve hangi tür devrelerde kullanılıp,

hangilerinde kullanılamayacağı hakkında bilgi toplayınız ve çözümünüzü genişletiniz.


- 10 / 73 -

Çözüm:

Soru 6 / 6- Bu devre hakkında 3 farklı soru hazırlayınız (Sorular zor nitelikte olmalıdır ve

çözümünü hazırlamaya gerek yoktur. Sorular yukarıdakilerden farklı olacaktır. Basit sorular

değerlendirmeye alınmayacaktır.)

Çözüm:


- 11 / 73 -


DENEY NO : 1.2.

DENEY KONUSU : Eviren Yükselteç

DENEY AMACI:

1- OPAMP’ın eviren giriş ucuna uygulanan sinyalin çıkışta 180° faz farklı olduğunu

kavramak.

2- OPAMP kazancı oranında yükseldiğinin ispatının gerçekleştirebilmek.

3- Geri beslemeli bir sistemi KARARLILIK açısından yorumlayabilmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP, 2 adet 10 KΩ potansiyometre.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:

1- Şekildeki devreyi kurunuz.

V1(V) R1(kΩ) R2(kΩ) V0(V)

2 5 10

-2 5 10

5 10 5

-5 10 5

2- Yukarıdaki tabloya göre Vo ölçümlerini yaparak tabloya kaydediniz. V1 sinyalinin

işaretinin değiştiğini (evrildiğini) ve yükseltildiğini/düşürüldüğünü gözlemleyiniz ve


3- Aynı ölçümleri V1 girişine 1V tepe değerine sahip 1 KHz'lik AC işaret uygulayarak

gerçekleştiriniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız (Not: Eğer bu adımda istenilen genlik

değerinde bir işaret vermiyorsa sinyal jeneratöründen elde edilen sinyalin istenilen genlik




- 12 / 73 -

değerine nasıl getirilebileceğine kendiniz çözüm getiriniz. (Örneğin bu örnekte 1V tepe değeri

2 Volt tepeden tepeye değere sahip sinyali göstermektedir. Yani sinyal jeneratöründen eğer 1

Volt değerinden az veya 1 Volt değerinden fazla bir genlik değeri ki bu değer ola ki cihazdan








- 13 / 73 -

Soru 1 / 6- R1=5KΩ ve R2=10KΩ olmak üzere V1 ucuna 2 Hz frekansında 20 V tepe

değerine sahip sinüs işareti, üçgen kare dalga ve DC sinyal uygulayınız ve çıkışı

gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 2 / 6- R1=5KΩ ve R2=10KΩ olmak üzere V1 ucuna sırasıyla 5V, 10 V ve 20V tepe

değerine sahip DC işaret uygulayınız ve çıkışı gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları

yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 3 / 6- V1 giriş sinyali 5 V genlikli 10 Hz frekansında olmak üzere R1 değeri sabit olmak

üzere R2=2*R1, R2=3*R1 ve R2=4*R1 olacak şekilde R2 değerlerinde OPAMP çıkışını


Çözüm:

Soru 4 / 6- Eviren yükselteç devrelerinin nerelerde ve ne amaçla kullanıldığını açıklayınız.

Açıklamanızı önerileriniz eşliğinde genişletiniz.

Çözüm:

Soru 5 / 6- Farklı türdeki eviren yükselteç devrelerine örnekler vererek her birini açıklayınız.

Çözüm:




Çözüm:


- 14 / 73 -


DENEY NO : 1.3.

DENEY KONUSU : Evirmeyen Yükselteç

DENEY AMACI:

1- OPAMP’ın evirmeyen giriş ucuna uygulanan sinyalin çıkışta faz farksız olduğunu

kavramak.

2- OPAMP kazancı oranında yükseldiğinin ispatının gerçekleştirebilmek.

3- Geri beslemeli bir sistemi KARARLILIK açısından yorumlayabilmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP, 2 adet 10 KΩ potansiyometre.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:


V1(V) R1(kΩ) R2(kΩ) V0(V)

2 10 10

-2 5 10

5 10 5

-5 10 10

2- Yandaki tabloya göre Vo ölçümlerini yaparak tabloya kaydediniz. V1 sinyalinin işaretinin

değiştiğini (evrildiğini) ve yükseltildiğini/düşürüldüğünü gözlemleyiniz ve sonuçlarınızı

yorumlayınız.

3- Aynı ölçümleri V1 girişine 1V tepe değerine sahip 1 KHz'lik AC işaret uygulayarak

gerçekleştiriniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız (Not: Eğer bu adımda istenilen genlik

değerinde bir işaret vermiyorsa sinyal jeneratöründen elde edilen sinyalin istenilen genlik




- 15 / 73 -

değerine nasıl getirilebileceğine kendiniz çözüm getiriniz. (Örneğin bu örnekte 1V tepe değeri

2 Volt tepeden tepeye değere sahip sinyali göstermektedir. Yani sinyal jeneratöründen eğer 1

Volt değerinden az veya 1 Volt değerinden fazla bir genlik değeri ki bu değer ola ki cihazdan








- 16 / 73 -

Soru 1 / 6- R1=5KΩ ve R2=10KΩ olmak üzere V1 ucuna 2 Hz frekansında 20 V tepe

değerine sahip sinüs işareti, üçgen kare dalga ve DC sinyal uygulayınız ve çıkışı


Çözüm:

Soru 2 / 6- R1=5KΩ ve R2=10KΩ olmak üzere V1 ucuna sırasıyla 5V, 10 V ve 20V tepe

değerine sahip DC işaret uygulayınız ve çıkışı gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları

yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 3 / 6- V1 giriş sinyali 5 V genlikli 10 Hz frekansında olmak üzere R1 değeri sabit olmak

üzere R2=2*R1, R2=3*R1 ve R2=4*R1 olacak şekilde R2 değerlerinde OPAMP çıkışını


Çözüm:

Soru 4 / 6- Evirmeyen yükselteç devrelerinin nerelerde ve ne amaçla kullanıldığını

açıklayınız. Açıklamanızı önerileriniz eşliğinde genişletiniz.

Çözüm:

Soru 5 / 6- Farklı türdeki evirmeyen yükselteç devrelerine örnekler vererek her birini

açıklayınız.

Çözüm:




Çözüm:


- 17 / 73 -


DENEY NO : 1.4.

DENEY KONUSU : Toplama Devresi

DENEY AMACI:

1- OPAMP’ın eviren giriş ucuna uygulanan sinyallerin OPAMP çıkışında kendilerinden 180°

faz farklı olarak yansıtıldığını kavramak.

2- OPAMP kazancı oranında giriş işaretlerinin çıkışta toplandığını ispatlamak.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP, 4 adet 10 KΩ , 1 adet 470 Ω, 1 adet 330 Ω, 1 adet 1.5 KΩ.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:


V1(V) V2(V) V3(V) V0(V)

2- V1, V2, V3 ve Vo gerilimlerini ölçünüz ve tabloya kaydediniz. Vo=V1+V2+V3 olduğunu

gözlemleyiniz ve sonucunuzu yorumlayınız.

3- Gerilim bölücü olarak kullanılan dirençlerin ±15 V ' luk beslemesi yerine fonksiyon

jeneratöründen 20V tepe değerine sahip 100 Hz'lik AC işaret uygulayarak, osilaskopla V1,

V2, V3 ve Vo ' nın değişimini inceleyiniz, alt alta çiziniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız (Not:

Eğer bu adımda istenilen genlik değerinde bir işaret vermiyorsa sinyal jeneratöründen elde

edilen sinyalin istenilen genlik değerine nasıl getirilebileceğine kendiniz çözüm getiriniz.

(Örneğin bu örnekte 1V tepe değeri 2 Volt tepeden tepeye değere sahip sinyali

göstermektedir. Yani sinyal jeneratöründen eğer 1 Volt değerinden az veya 1 Volt değerinden




- 18 / 73 -

fazla bir genlik değeri ki bu değer ola ki cihazdan istenilen 1 Volt değerine ayarlanamıyor

olsun, bu duruma nasıl bir çözüm uygularsınız?).






Soru 1 / 6- Devredeki gerilim bölücü dirençleri simülatör ortamına dahil edilmemiştir. +15 V

ve -15 V giriş besleme kaynakları yerine 5V, 10V ve 15 V tepe değerine sahip DC, kare,


- 19 / 73 -

üçgen ve sinüs sinyalleri uygulandığında V1, V2 ve V3 uçlarına düşecek gerilim seviyesini

hesaplayınız. Hesapladığınız değerlere göre simülatör ortamında V1, V2 ve V3'ün grafiklerini

çizdiriniz. Hesaplama işlemlerini açıklayınız.

Çözüm:

Soru 2 / 6- V1 ucuna 2 Hz frekansında 10 V tepe değerine sahip sinüs işareti, V2 ucuna 4 Hz

frekansında 2 V tepe değerine sahip kare dalga ve V3 ucuna 6 Hz frekansında 5 V tepe

değerine sahip kare dalga ve uygulayınız ve çıkışı gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları

yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 3 / 6- Farklı türdeki toplama devrelerine örnekler vererek her birini açıklayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 6- Böyle bir toplama devresindeki 10 KΩ değerine sahip dirençler, aynı değere sahip

fakat farklı değerde dirençlerle yer değiştirilirse OPAMP çıkışının nasıl etkileneceğini

elektronik simülasyon yazılımları kullanarak açıklayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 6- Toplama devrelerinin nerelerde ve ne amaçla kullanıldığını açıklayınız.


Çözüm:





- 20 / 73 -


DENEY NO : 1.5.

DENEY KONUSU : Çıkartma Devresi

DENEY AMACI:

1- OPAMP’ın eviren giriş ucuna uygulanan sinyallerin OPAMP çıkışında kendilerinden 180°

faz farklı olarak yansıtıldığını kavramak.

2- OPAMP kazancı oranında giriş işaretlerinin çıkışta birbirinden farkı alındığını ispatlamak.

3- Wheatstone köprüsünün nasıl oluştuğunu ve ne amaçla kullanıldığını öğrenmek.

4- Bir hata algılama devresi olarak çıkarma devresini tanımak ve Wheatstone köprüsü ile

ilişki kurabilmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP, 4 adet 22 KΩ , 1 adet 1 KΩ, 1 adet 330 Ω, 1 adet 1.5 KΩ.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:


V1(V) V2(V) V0(V)

2- V1, V2 ve Vo gerilimlerini ölçünüz ve tabloya kaydediniz. Vo=V1-V2 olduğunu

gözlemleyiniz ve sonucunuzu yorumlayınız.

3- V1 ve V2 ' nin yerlerini değiştirerek 2. adımı tekrarlayınız.




- 21 / 73 -

4- Gerilim bölücü olarak kullanılan dirençlerin ±15 V ' luk beslemesi yerine fonksiyon

jeneratöründen 20V tepe değerine sahip 100 Hz'lik AC işaret uygulayarak, osilaskopla V1, V2

ve Vo ' nın değişimini inceleyiniz, alt alta çiziniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız (Not: Eğer bu

adımda istenilen genlik değerinde bir işaret vermiyorsa sinyal jeneratöründen elde edilen

sinyalin istenilen genlik değerine nasıl getirilebileceğine kendiniz çözüm getiriniz. (Örneğin

bu örnekte 1V tepe değeri 2 Volt tepeden tepeye değere sahip sinyali göstermektedir. Yani

sinyal jeneratöründen eğer 1 Volt değerinden az veya 1 Volt değerinden fazla bir genlik

değeri ki bu değer ola ki cihazdan istenilen 1 Volt değerine ayarlanamıyor olsun, bu duruma

nasıl bir çözüm uygularsınız?).





- 22 / 73 -



Soru 1 / 8- Fiziksel deney ortamında V1 ve V2 girişine aynı sinyali (sinüs, kare, üçgen ve DC

olmak üzere) verdiğinizde sistemin çıkışının nasıl olduğunu gözlemleyiniz. Aldığınız

sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 2 / 8- Devredeki gerilim bölücü dirençleri simülatör ortamına dahil edilmemiştir. +15 V

ve -15 V giriş besleme kaynakları yerine 5V, 10V ve 15 V tepe değerine sahip DC, kare,

üçgen ve sinüs sinyalleri uygulandığında V1 ve V2 uçlarına düşecek gerilim seviyesini

hesaplayınız. Hesapladığınız değerlere göre simülatör ortamında V2 ve V1'in grafiklerini

çizdiriniz. Hesaplama işlemlerini açıklayınız.

Çözüm:

Soru 3 / 8- V1 ucuna 5 Hz frekansında 20 V tepe değerine sahip sinüs işareti ile V2 ucuna 10

Hz frekansında 10 V tepe değerine sahip kare dalga uygulayınız ve çıkışı gözlemleyiniz.


Çözüm:

Soru 4 / 8- Böyle bir çıkarma devresindeki 22 KΩ değerine sahip dirençler, aynı değere sahip

fakat farklı değerde dirençlerle yer değiştirilirse OPAMP çıkışının nasıl etkileneceğini

elektronik simülasyon yazılımları kullanarak açıklayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 8- Farklı türdeki çıkarma devrelerine örnekler vererek her birini açıklayınız.

Çözüm:

Soru 6 / 8- Wheatstone köprüsü ile ilgili örnek bir hesaplamaya ait çözüm işlemlerini Rx

direncini bulmak üzere diğer direnç değerlerini kendiniz belirleyerek gösteriniz. Hesaplama

sonuçlarınızı diğer dirençlerin ayrı ayrı değişimine göre yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 7 / 8- Çıkarma devrelerinin nerelerde ve ne amaçla kullanıldığını açıklayınız.



- 23 / 73 -

Çözüm:




Çözüm:


- 24 / 73 -


DENEY NO : 1.6.

DENEY KONUSU : Gerilim Ġzleyici

DENEY AMACI:

1- OPAMP’ın evirmeyen giriş ucuna sıra ile sinüs, kare dalga ve üçgen sinyal uygulandığında

OPAMP çıkışında girişe uygulanan sinyalin takip edildiğini ispatlamak.

2- Gerilim izleyici devrelerin kullanılış amacını öğrenmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:


2- Evirmeyen girişe önce V1 gerilimini uygulayınız, 10 KΩ'luk potansiyometre ile değişik V1

değerleri için Vo geriliminin değişimini inceleyiniz. V1=Vo olduğunu gözlemleyiniz ve

aldığınız sonucu yorumlayınız.

3- Evirmeyen girişe bu defa fonksiyon jeneratörünü kullanarak V2 gerilimini uygulayınız.

V2'nin tepe değerini 1V’a ayarlayınız, frekansını 1 Hz'den başlayarak arttırınız. Çıkış dalga

şeklinin bozulmaya başladığı frekans değerini tespit ediniz. Düşük frekanslı girişlerde çıkış

sinyalinin bozulmadığını, yüksek frekanslarda ise OPAMP'ın çıkış sinyalinin bozulduğunu





- 25 / 73 -

NOT: Simülasyon ortamında çıkış sinyali hem düşük, hem yüksek frekanslı giriş işareti için

bozulmaya uğramamaktadır. Bu duruma dikkat edilmelidir.






Soru 1 / 6- Tampon devrelerin nerelerde kullanıldığını açıklayınız. Kullanılmazsa nasıl bir

durum ile karşılaşacağı hakkında yorumda bulununuz.

Çözüm:


- 26 / 73 -

Soru 2 / 6- Farklı türdeki tampon devrelerine (yükselteç, trafo v.b. elemanlar kullanarak)

örnekler vererek her birini açıklayınız.

Çözüm:

Soru 3 / 6- OPAMP ile tampon devre kullanmanın diğer tampon devre türlerini kullanmaya

göre avantaj ve dezavantajlarını açıklayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 6- Elektronik simülasyon yazılımları ile OPAMP ile gerçekleştirilen bu devrenin

çalışmasını 5V, 15V ve 20V tepe değerine sahip 10 Hz frekansındaki ve farklı tipteki sinüs,

kare, DC ve üçgen giriş işaretleri için gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 6- OPAMP'ın böyle bir tampon devrede sınırlıklarını ve dezavantajlarını açıklayınız.

Açıklamanızı farklı türdeki ve farklı frekanslardaki giriş işaretlerine devrenin verdiği cevabı

dikkate alarak genişletiniz (Not: Simülasyon ortamında farklı frekans tepkilerine sistemin

cevabı aynı kabul edildiği için bu tip analizi elektronik simülasyon yazılımları eşliğinde

gerçekleştiriniz.).

Çözüm:




Çözüm:


- 27 / 73 -


DENEY NO : 1.7.

DENEY KONUSU : Türev Alıcı

DENEY AMACI:

1- OPAMP’ın eviren giriş ucuna R1 ve kondansatör üzerinden sıra ile sinüs, kare dalga ve

üçgen sinyal uygulandığın da OPAMP çıkışında girişe uygulanan sinyalin türevinin alındığını

ispatlamak.

2- R ve C değerlerinin türev katsayısı üzerindeki etkisini öğrenmek.

3- R ve C'nin farklı değerleri için çıkış işaretinin şeklinde olması beklenilen değişikliği

kavramak.

4- OPAMP ile gerçekleştirilen türev devresinin transfer fonksiyonunu çıkarabilmek.

5- Matematiksel modeli belli olan türev sisteminin MATLAB ortamında analizini yapabilmek

ve çıkışını gözlemleyebilmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP, 2 adet 10 KΩ potansiyometre, 1 adet 1 µF.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:





- 28 / 73 -

2- R1=R2 yaparak girişe (Vin) önce değişik değerlerde V1 DC gerilimini uygulayınız, Vo

geriliminin değişimini inceleyiniz. Vo=0 olduğunu gözlemleyiniz (sabitin türevi = 0) ve

aldığınız sonucu yorumlayınız.

3- Girişe (Vin) bu defa fonksiyon jeneratörünü kullanarak 1 Volt tepe değerine sahip 1

Khz'lik sinüs, kare ve üçgen V2 gerilimlerini uygulayınız, Vo geriliminin değişimini

inceleyiniz, giriş ve çıkış sinyallerinin değişimlerini alt alta çiziniz, devrenin giriş sinyalinin

türevini aldığını gözlemleyiniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız (Not: Eğer bu adımda istenilen

genlik değerinde bir işaret vermiyorsa sinyal jeneratöründen elde edilen sinyalin istenilen

genlik değerine nasıl getirilebileceğine kendiniz çözüm getiriniz. (Örneğin bu örnekte 1V tepe

değeri 2 Volt tepeden tepeye değere sahip sinyali göstermektedir. Yani sinyal jeneratöründen

eğer 1 Volt değerinden az veya 1 Volt değerinden fazla bir genlik değeri ki bu değer ola ki

cihazdan istenilen 1 Volt değerine ayarlanamıyor olsun, bu duruma nasıl bir çözüm

uygularsınız?).

4- R2> R1 yaparak 3. adımı tekrarlayınız ve sonuçlarınızı yorumlayınız.


- 29 / 73 -






Soru 1 / 6- Saf türev devresi ile pratikteki türev devresi arasındaki farkı açıklayınız.

Hesaplamalar eşliğinde açıklamanızı genişletiniz.

Çözüm:

Soru 2 / 6- Böyle bir devrenin alçak ve yüksek frekanslardan hangisini geçirdiği açıklayınız.

Açıklamanızı hesaplamalar, frekans tepkisi ve frekans band genişliği kavramlarını düşünerek

genişletiniz.

Çözüm:

Soru 3 / 6- R1 direncini kısa devre yaparak ve R1 değerini çok büyük seçerek sistem çıkışını


Çözüm:



Çözüm:

Soru 5 / 6- Bu sistemin transfer fonksiyonunu bulunuz ve MATLAB ortamında bu sisteme ait

modeli oluşturunuz. Modelin üçgen, kare, DC ve sinüs girişe cevabını R1 ve R2 sabit kalmak

üzere farklı C, R1 ve C sabit kalmak üzere farklı R2, R2 ve C sabit kalmak üzere farklı R1

değerleri için gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:




Çözüm:


- 30 / 73 -


DENEY NO : 1.8.

DENEY KONUSU : Ġntegral Alıcı

DENEY AMACI:

1- OPAMP’ın eviren giriş ucuna ayrı ayrı sinüs, kare ve üçgen sinyal uygulandığında

OPAMP çıkışındaki uygulanan sinyalin integralinin alındığının ispatlamak.

2- R ve C değerlerinin integral katsayısı üzerindeki etkisini öğrenmek.

3- R ve C'nin farklı değerleri için çıkış işaretinin şeklinde olması beklenilen değişikliği

kavramak.

4- OPAMP ile gerçekleştirilen integral devresinin transfer fonksiyonunu çıkarabilmek.

5- Matematiksel modeli belli olan integral sisteminin MATLAB ortamında analizini

yapabilmek ve çıkışını gözlemleyebilmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP, 2 adet 10 KΩ potansiyometre, 1 adet 10 nF.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:





- 31 / 73 -

2- Girişe (Vin) önce değişik değerlerde V1 DC gerilimini uygulayınız, Vo geriliminin

değişimini inceleyiniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız.

3- Girişe (Vin) bu defa fonksiyon jeneratörünü kullanarak 1 Volt tepe değerine sahip 1

Khz'lik sinüs, kare ve üçgen V2 gerilimlerini uygulayınız, Vo geriliminin değişimini

inceleyiniz, giriş ve çıkış sinyallerinin değişimlerini alt alta çiziniz, devrenin giriş sinyalinin

integralini aldığını gözlemleyiniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız (Not: Eğer bu adımda

istenilen genlik değerinde bir işaret vermiyorsa sinyal jeneratöründen elde edilen sinyalin

istenilen genlik değerine nasıl getirilebileceğine kendiniz çözüm getiriniz. (Örneğin bu

örnekte 1V tepe değeri 2 Volt tepeden tepeye değere sahip sinyali göstermektedir. Yani sinyal

jeneratöründen eğer 1 Volt değerinden az veya 1 Volt değerinden fazla bir genlik değeri ki bu

değer ola ki cihazdan istenilen 1 Volt değerine ayarlanamıyor olsun, bu duruma nasıl bir

çözüm uygularsınız?).

4- R direncinin ve kondansatörünün değerini değiştirerek 3. adımı tekrarlayınız ve



- 32 / 73 -






Soru 1 / 6- Saf integral devresi ile pratikteki integral devresi arasındaki farkı açıklayınız.

Hesaplamalar eşliğinde açıklamanızı genişletiniz.

Çözüm:

Soru 2 / 6- Böyle bir devrenin alçak ve yüksek frekanslardan hangisini geçirdiği açıklayınız.

Açıklamanızı hesaplamalar, frekans tepkisi ve frekans band genişliği kavramlarını düşünerek

genişletiniz.

Çözüm:



Çözüm:



Çözüm:

Soru 5 / 6- Bu sistemin transfer fonksiyonunu bulunuz ve MATLAB ortamında bu sisteme ait

modeli oluşturunuz. Modelin üçgen, kare, DC ve sinüs girişe cevabını R1 ve R2 sabit kalmak

üzere farklı C, R1 ve C sabit kalmak üzere farklı R2, R2 ve C sabit kalmak üzere farklı R1

değerleri için gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:




Çözüm:


- 33 / 73 -


DENEY NO : 1.9.

DENEY KONUSU : Gerilim-Akım DönüĢtürücü (Yüzen yükleme, Ġki hatlı bağlantı)

DENEY AMACI:

1- OPAMP ile oluşturulan bir gerilim-akım dönüştürücü kontrol devresini tasarlayabilmek.

2- Verilen devrenin girişine uygulanan 5V ' luk gerilime karşılık çıkış sinyalinin çizebilmek.

3- Devredeki potansiyometrenin farklı değerleri için çıkışa etkisini öğrenmek.

4- İstenilen giriş ve çıkış aralığı için gerekli hesaplamaları yapabilmek.

5- Topraklanmamış yük (yüzer yük, floating load) kavramını öğrenmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP, 2 adet 1 MΩ, 1 adet 1 KΩ potansiyometre (Rs, R), 10 KΩ

potansiyometre (RL, YÜK), 1 adet NPN transistör (BC107, BC108, BC237, BD237).

NOT-1: Genel amaçlı ve çok sık kullanılan NPN transistör kodları BC107, BC108, BC237,

BD237 dir.

NOT-2: Genel amaçlı ve çok sık kullanılan PNP transistör kodları BC238, BD238 dir.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:





- 34 / 73 -

2- Giriş geriliminin 0-10 V arasındaki değişimini 4-20 mA arası değişime çevirmek için

gerekli R ve Vos değerlerini hesaplayınız.

3- Rs değerini ve Vos değerini ilgili potansiyometrelerle hesapladığınız değerlere ayarlayınız.

4- Giriş gerilimi Vin'i, referans kaynağı kullanarak kademe kademe değiştiriniz, her

kademede IL akımını kaydediniz, değişimini çiziniz. 0 V için 4mA, 10 V için 20 mA elde

ettiğinizi gözlemleyiniz ve sonuçlarınızı formüller eşliğinde yorumlayınız.

5- Giriş gerilimini 5 V değerine ayarlayınız, yük direncini değiştiriniz, devreden geçen IL

akımının değişmediğini gözlemleyiniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız.


- 35 / 73 -






Soru 1 / 6- Vos sabit olmak üzere farklı Rs değerlerinde sistem çıkışındaki değişimi


Çözüm:

Soru 2 / 6- Rs sabit olmak üzere farklı Vos değerlerinde sistem çıkışındaki değişimi


Çözüm:

Soru 3 / 6- Bu devrenin bir elektronik laboratuar simülasyonu yazılımında verilen koşul

içindeki farklı yük direnci değerleri ile verilen koşulun dışındaki farklı yük direnci değerleri

için çıkışındaki değişimi gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 6- Böyle bir devrede maksimum giriş gerilim aralığı ile maksimum çıkış akım

aralığının ne olduğunu bulunuz. Açıklamanızı hesaplamalar eşliğinde ve sınırların sebebini

açıklayarak genişletiniz.

Çözüm:


- 36 / 73 -

Soru 5 / 6- Topraklanmamış yük (floating load) ile kullanılan çeşitli yükselteç devrelerine

örnekler veriniz.

Çözüm:




Çözüm:


- 37 / 73 -


DENEY NO : 1.10.

DENEY KONUSU : Gerilim-Akım DönüĢtürücü (TopraklanmıĢ yükleme, Tek hatlı

bağlantı)

DENEY AMACI:

1- OPAMP ile oluşturulan bir gerilim-akım dönüştürücü kontrol devresini tasarlayabilmek.

2- Verilen devrenin girişine uygulanan 10V ' luk gerilime karşılık çıkış sinyalinin çizebilmek.

3- Devredeki potansiyometrenin farklı değerleri için çıkışa etkisini öğrenmek.

4- İstenilen giriş ve çıkış aralığı için gerekli hesaplamaları yapabilmek.

5- Çıkış yükünün devre üzerindeki etkisini kavrayabilmek.

6- Topraklanmış yük (grounded load) kavramını öğrenmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 741 OPAMP, 4 adet 100 KΩ, 1 adet 5 KΩ potansiyometre (Rs), 2 adet 1 KΩ

potansiyometre (Ra ve Rb), 10 KΩ potansiyometre (RL, YÜK), 1 adet NPN transistör

(BC107, BC108, BC237, BD237).

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:





- 38 / 73 -

2- Giriş geriliminin 0-10 V arasındaki değişimini 4-20 mA arası değişime çevirmek için

gerekli R ve Vos değerlerini hesaplayınız.

3- Rs değerini ve Vos değerini ilgili potansiyometrelerle hesapladığınız değerlere ayarlayınız.

4- Giriş gerilimi Vin'i, referans kaynağı kullanarak kademe kademe değiştiriniz, her

kademede IL akımını kaydediniz, değişimini çiziniz. 0 V için 4mA, 10 V için 20 mA elde

ettiğinizi gözlemleyiniz ve sonuçlarınızı formüller eşliğinde yorumlayınız.

5- Giriş gerilimini 5 V değerine ayarlayınız, yük direncini değiştiriniz, devreden geçen IL

akımının değişmediğini gözlemleyiniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız.


- 39 / 73 -






Soru 1 / 6- Vos sabit olmak üzere farklı Rs değerlerinde sistem çıkışındaki değişimi


Çözüm:

Soru 2 / 6- Rs sabit olmak üzere farklı Vos değerlerinde sistem çıkışındaki değişimi


Çözüm:

Soru 3 / 6- Bu devrenin bir elektronik laboratuar simülasyonu yazılımında verilen koşul

içindeki farklı yük direnci değerleri ile verilen koşulun dışındaki farklı yük direnci değerleri

için çıkışındaki değişimi gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 6- Böyle bir devrede maksimum giriş gerilim aralığı ile maksimum çıkış akım

aralığının ne olduğunu bulunuz. Açıklamanızı hesaplamalar eşliğinde ve sınırların sebebini

açıklayarak genişletiniz.

Çözüm:


- 40 / 73 -

Soru 5 / 6- Topraklanmış yük (grounded load) ile kullanılan çeşitli yükselteç devrelerine

örnekler veriniz.

Çözüm:




Çözüm:


- 41 / 73 -

2. GEÇĠCĠ VE SÜREKLĠ REJĠM CEVABI

DENEY GRUBU KONUSU: GEÇİCİ VE SÜREKLİ REJİM CEVABI

DENEY NO : 2.1.

DENEY KONUSU : Orantı Elemanı Tipindeki Sistemin Cevabı

DENEY AMACI:

1- Orantı elemanı tipindeki sistemlerin DC, AC ve Kare Dalga girişlere karşılık vereceği

cevapları osilaskopla incelemek.

2- Farklı direnç değerlerine göre oluşan gerilim bölücü etkisini kavramak.

3- Farklı tipteki giriş işaretine göre sistem çıkışında faz kayması olmadığını gözlemlemek.

4- Orantı elemanı tipindeki bir sistemin transfer fonksiyonunu yazabilmek.

5- MATLAB ortamında sistemin modellenmesini ve analiz yapılmasını öğrenmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 10 KΩ potansiyometre, 1 adet 47 KΩ potansiyometre.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:

1- Şekildeki devreyi kurunuz ve hesap yoluyla transfer fonksiyonunu bulunuz.

2- R1=R2 yapınız.

3- Girişe (Vin) sırasıyla 1 Volt değerine sahip DC, 1 Volt tepe değerinde ve 1 KHz’lik sinüs

ve kare tipinde sinyal uygulayınız. Çıkışın (Vo) değişimini kaydediniz. Sinüs ve kare




- 42 / 73 -

girişlerin frekanslarını değiştirerek çıkışın değişimini inceleyiniz ve sonuçlarınızı

yorumlayınız.

(Vo'nın Vin ile aynı şekilde değiştiğini ve de Vo=Vin/2 olduğunu gözlemleyiniz ve hesapla

ispatlayınız.)

4- R1=2*R2 yaparak 3. adımı tekrarlayınız, Vo=Vin/3 olduğunu gözlemleyiniz ve

sonuçlarınızı hesaplamalar eşliğinde yorumlayınız.

5- R2=2*R1 yaparak 3. adımı tekrarlayınız, Vo=Vin*2/3 olduğunu gözlemleyiniz ve

sonuçlarınızı hesaplamalar eşliğinde yorumlayınız.





- 43 / 73 -



Soru 1 / 8- R2 değerindeki artma veya azalmanın sistem çıkışına etkisini sistem cevabındaki

değişimleri gözlemleyerek açıklayınız.

Çözüm:

Soru 2 / 8- R1 değerindeki artma veya azalmanın sistem çıkışına etkisini sistem cevabındaki

değişimleri gözlemleyerek açıklayınız.

Çözüm:

Soru 3 / 8- R1 ve R2 değerlerindeki değişimlerin sistem cevabının frekansına nasıl etki

ettiklerini devre elemanlarının türünü de düşünerek açıklayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 8- Girişin farklı türdeki işaretlere karşı sistem çıkışındaki etkilerinin nasıl olduğunu

açıklayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 8- Eğer böyle bir sistem maksimum çıkışı 15 v ve minimum çıkışı -15 V olarak

sınırlanan bir sistem ile tasarlanmış olsa idi sistem çıkışına bu durumun etkisini sistem

girişine uyguladığınız sinüs, üçgen, kare ve DC girişler için ayrı ayrı açıklayınız.

Çözüm:

Soru 6 / 8- MATLAB ortamında R1 sabit olmak üzere R2'nin farklı değerleri ve R2 sabit

olmak üzere R1'in farklı değerleri için sistem cevabını kare tipinde giriş için gözlemleyiniz.


Çözüm:

Soru 7 / 8- R1 ve R2 değerleri sabit olmak üzere kendinizin seçeceği değerlerde örnekleme

zamanını 1 s, 0.1 s, 0.01 s ve 0.001 s değerlerinde alarak devre ile ilgili simülasyonu

gerçekleştiriniz ve devrenin çıkışını gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:


- 44 / 73 -




Çözüm:


- 45 / 73 -


DENEY NO : 2.2.

DENEY KONUSU : Zaman Sabiti (1. Derece) Elemanı Tipindeki Sistemin Cevabı

DENEY AMACI:

1- Zaman sabiti elemanı tipindeki sistemlerin DC ve Kare Dalga girişlere karşılık vereceği

cevapları osilaskopla incelemek.

2- Farklı direnç ve kondansatör değerlerine göre oluşan çıkış etkisini kavramak.

3- Zaman sabiti kavramını öğrenmek ve bu tip bir sistemin zaman sabiti ve oturma zamanı

arasındaki ilişkiyi kavramak.

4- Zaman sabiti elemanı tipindeki bir sistemin transfer fonksiyonunu yazabilmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 100 KΩ potansiyometre, 1 adet 10 nF.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:

1- Şekildeki devreyi kurunuz, hesap yoluyla transfer fonksiyonunu ve zaman sabitinin

değerini bulunuz.

2- Girişe (Vin) 1 Volt tepe değerine sahip 1 KHz’lik kare dalga uygulayınız, simülasyon

ortamında DC işaret uygulamanız önerilir (Kare dalganın frekans değerini kendiniz de

belirleyebilirsiniz. Ancak, düşük frekans değerleri tercih edilmelidir.). Çıkışın değişimini

çiziniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız (Burada bir zaman sabiti tipli sistem incelenmekte ve

aslında basamak giriş cevabı incelenmektedir. Basamak giriş DC seviyeli bir işaret olduğuna




- 46 / 73 -

göre niçin burada fiziksel ortamda sinyal jeneratöründen AC bir kare dalga tipinde işaret

uygulandığı hakkında yorum yapınız).

3- Osilaskobun kürsör özelliğini kullanarak Vo'nın 0.63 Volt değerine ulaşması için geçen

süreyi bulunuz, hesap yoluyla elde ettiğiniz zaman sabiti değeriyle karşılaştırınız ve


4- Zaman sabitinin 2 ms olması için gerekli R direncinin değerini hesaplayınız ve R'nin

değerini bu değere ayarlayarak 2. ve 3. adımları tekrarlayınız.







- 47 / 73 -

Soru 1 / 7- C değerindeki artış veya azalmanın çıkışta nasıl bir değişime sebep olduğunu

açıklayınız. Aldığınız sonuçlara göre çıkıştaki değişim ile zaman sabiti arasındaki ilişkiyi

yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 2 / 7- C değeri sabit kalmak üzere sistem çıkışında R'deki artma veya azalmanın oturma

zamanını etkisini açıklayınız.

Çözüm:

Soru 3 / 7- Sistemde 0.5 zaman sabitinde C=10 nF olmak üzere oturma zamanını sistem

cevabını gözlemleyerek yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 7- R ve C değerlerindeki artma ve azalması durumunda sistem çıkışındaki T zaman

sabiti ve oturma zamanı kriterlerine etkilerini ayrı ayrı açıklayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 7- Sistemde T zaman sabiti olmak üzere T=0 s, T=0.5 s, T=1 s ve T=1.5 olmak üzere

önce R sabit kalmak üzere farklı C değerleri için ve daha sonra C sabit kalmak üzere farklı R

değerleri için bu sistemin matematiksel modelini MATLAB ortamında oluşturarak her bir

durum için basamak girişe olan sistem cevabını gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları

yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 6 / 7- R ve C değerleri sabit olmak üzere kendinizin seçeceği değerlerde örnekleme



Çözüm:




Çözüm:


- 48 / 73 -


DENEY NO : 2.3.

DENEY KONUSU : TitreĢim Elemanı (2.Derece) Tipindeki Sistemin Cevabı

DENEY AMACI:

1- Titreşim elemanı tipindeki sistemlerin DC, ve Kare Dalga girişlere karşılık vereceği

cevabların osilaskopla incelemek.

2- Farklı direnç, bobin ve kondansatör değerlerine göre oluşan çıkış etkisini kavramak.

3- Zaman sabiti kavramını öğrenmek ve bu tip bir sistemin zaman sabiti ve oturma zamanı

arasındaki ilişkiyi bilebilmek.

4- Titreşim elemanı tipindeki bir sistemin transfer fonksiyonunu yazabilmek.

5- Wn ve zeta kavramlarını öğrenebilmek.

6- zeta değerinin sistem üzerindeki etkilerini bilebilmek.

7- Sistem kararlılığı, sönümlülüğü, titreşim durumu gibi konularda yorum yapabilmek.

8- MATLAB ortamında sistemin modellenmesini ve analiz yapılmasını öğrenmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet 4.7 veya 10 KΩ potansiyometre, 1 adet 33 mH, 1 adet 22 nF.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:

1- Şekildeki devreyi kurunuz, hesap yoluyla transfer fonksiyonu ile sönüm oranı (ζ) ve doğal

frekans (Wn) değerlerini bulunuz.




- 49 / 73 -

2- Girişe (Vin) 1 Volt tepe değerine sahip 1 KHz’lik kare dalga uygulayınız, simülasyon

ortamında DC işaret uygulamanız önerilir (Kare dalganın frekans değerini kendiniz de

belirleyebilirsiniz. Ancak, düşük frekans değerleri tercih edilmelidir.). Çıkışın değişimini

çiziniz ve sonuçlarınızı yorumlayınız (Burada bir zaman sabiti tipli sistem incelenmekte ve

aslında basamak giriş cevabı incelenmektedir. Basamak giriş DC seviyeli bir işaret olduğuna

göre niçin burada fiziksel ortamda sinyal jeneratöründen AC bir kare dalga tipinde işaret

uygulandığı hakkında yorum yapınız).

3- Sönüm oranının ( ζ ) 0.7 olması için gerekli R değerini hesaplayınız ve R'yi hesapladığınız

değere ayarlayarak devreye takınız, titreşimli bir çıkış sinyali elde ettiğinizi gözlemleyiniz ve

sönüm oranı ile ilişkisini düşünerek sonuçlarınızı yorumlayınız. Ayrıca, osilaskobun diğer

kanalına da giriş işareti bağlayarak osilaskop ekranında gösteriniz. Daha sonra hem giriş,

hem çıkış sinyallerini osilaskop ekranında çakıştırarak giriş ve çıkış işaretleri arasında yorum

yapınız (Osilaskopta gözlemlediğiniz titreşimli sinyale dikkat edilirse ortada iki farklı frekans

durumu vardır. Giriş sinyalinin bir frekansı vardır. Ancak, çıkış sinyalini de girişten

kaynaklanan bir frekansı, ancak girişe göre titreşimli olan geçici rejimin de sönümlü olarak

bir frekansı söz konusudur. Bu iki frekans arasında yorum yapınız ve niçin farklı değerlere

sahip olduğunu açıklayınız.).

4- Elde ettiğiniz titreşimli sinyalin zaman düzlemi kriterlerini (maksimum aşma, aşım zamanı,

ölü zaman, gecikme zamanı, yükselme zamanı, oturma zamanı) hem hesap yoluyla, hem de

osilaskobun kürsör özelliğini kullanarak bulunuz ve sonuçlarınızı kararlılık, sönümlülük ve

titreşimlilik açısından yorumlayınız.

5- R değerini arttırınız, çıkış dalga şekli nasıl bir değişime uğradı? R'yi ayarlayarak sönüm

oranını 1 yapan R değerini hesaplayınız ve sönüm oranının bu değerini sönümlülük ve

titreşimlilik açısından yorumlayınız.

6- R değerini azaltınız, çıkış dalga şekli nasıl bir değişime uğradı? R'yi kısa devre ediniz, çıkış

dalga şekli nasıl bir değişime uğradı? Aldığınız sonuçları yorumlayınız.


- 50 / 73 -






Soru 1 / 8- Fiziksel deney ortamında R değerinin 0 yapılmasına rağmen fiziksel sistem

çıkışında titreşim görülmeye devam etmektedir. Bu durumu zeta değerini de göz önünde

bulundurarak ve devre elemanlarının etkilerini düşünerek açıklayınız.

Çözüm:

Soru 2 / 8- L ve C değerlerindeki artış veya azalmanın çıkışta nasıl bir değişime sebep

olduğunu açıklayınız. Aldığınız sonuçlara göre çıkıştaki değişim ile zeta değeri arasındaki

ilişkiyi yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 3 / 8- L ve C değerleri sabit kalmak üzere sistem çıkışında %10 aşım yapmak üzere R ve

zeta değerini bulunuz.

Çözüm:

Soru 4 / 8- Sistemde 0.5 sönüm oranında yapılan aşım miktarı, aşım yüzdesi, Wn ve C

değerlerini bulunuz. (R=4.7 K, L=33mH)

Çözüm:

Soru 5 / 8- R, L ve C değerlerinin artma ve azalması durumunda sistem çıkışındaki doğal

frekansa (Wn) etkilerini ayrı ayrı açıklayınız.


- 51 / 73 -

Çözüm:

Soru 6 / 8- Sistemde zeta=0, zeta=0.5, zeta=1 ve zeta=1.5 olmak üzere seçtiğiniz herhangi

R,L ve C değerlerine göre ayrı ayrı MATLAB ortamında modelleyiniz ve basamak girişe olan

cevabını gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 7 / 8- R, L ve C değerleri sabit olmak üzere kendinizin seçeceği değerlerde örnekleme



Çözüm:




Çözüm:


- 52 / 73 -

3. ANALOG KONTROLÖRLER

DENEY GRUBU KONUSU: ANALOG KONTROLÖRLER

DENEY NO : 3.1.

DENEY KONUSU : On/Off (Aç/Kapa) Kontrolör

DENEY AMACI:

1- On/Off (Aç/Kapa) kontrolörü tanımak.

2- Histeresiz kavramını öğrenmek.

3- delta e değerlerini değiştirmenin çıkış üzerindeki etkilerini bilebilmek.

4- Bir On/Off kontrolör parametrelerinin sistem üzerinde nasıl etki yaptığını öğrenmek.

5- On/Off kontrolör çıkışına zener diyodun nasıl etki ettiğini açıklayabilmek.

6- On/Off transfer eğrisini çıkarabilmek.

7- MATLAB ve Simulink ortamında On/Off kontrolör ile analiz yapabilmek.

DENEY ELEMANLARI:

2 adet 741 OPAMP, 4 adet 22 KΩ, 3 adet 1 KΩ, 1 adet 10 KΩ potansiyometre, 1 adet 100

KΩ potansiyometre (devrede 2 farklı referans kaynağı gereklidir.).

Eğer fırın sistemi veya lamba ile NTC veya PTC elemanları kullanılacaksa, diğer

elemanlar: 1 adet NPN transistör (BC107, BC108, BC207 veya BD237 gibi), 1 adet 100 Ω, 1

adet 12 V röle, 1 adet fırın sistemi modülü, 1 adet PT 100 algılayıcı modülü, 1 adet ısıl çift

bağlantı ekipman modülü)

NOT: Hata detektörü (fark devresi) eğer istenilirse PID modülü üzerinde bulunan fark alıcı

katı üzerinden kullanılabilir. Bu şekilde OPAMP elemanını ve diğer elemanları kullanmadan

daha kolay ve basit bir şekilde devre tasarımı gerçekleştirilebilir.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:

1- Kesik çizgi ile gösterilen kısımlar hariç şekildeki devreyi kurunuz.




- 53 / 73 -

2- P1 potansiyometresini 50 KΩ konumuna (Vx = 0), R1'i 10 KΩ'a (maks.) getiriniz.

3- Vpv girişine referans kaynağından 2 V, Vsp girişine referans potu ile 3 V uygulayınız.

4- e(t)'yi ve u(t)'yi ölçmek için osilaskop problarını şekilde gösterilen noktalara bağlayınız.

5- Osilaskobu X-Y moduna (TB moduna) alınız ve 1. kanalı OFF yapınız.

6- Vpv giriş değerini değiştiriniz, ekranda ON/OFF kontrolörün histeresiz şeklini elde ediniz,

elde ettiğiniz ekran görüntüsü kaydediniz (çiziniz) ve sonuçlarınızı teorik bilgiye dayanarak

yorumlayınız.

7- R1 değerini değiştirerek histeresiz bant genişliğini değiştiriniz. Herhangi bir bant genişliği

değerini hesap yoluyla bulduğunuz değerlerle karşılaştırınız ve sonuçlarınızı yorumlayınız.

8- Belli bir Vsp değeri için histeresiz bant genişliğini en fazla kaç Volt yapabileceğinizi tespit

ediniz.

9- Vx girişinin değerini - ve + yönde değiştirerek etkisini belirtiniz ve sonuçlarınızı

yorumlayınız.

10- Kesik çizgi ile gösterilen kısmı devreye ilave ederek kontrol işlemini gerçekleştiriniz.

Simülasyon ortamında bu durumu için herhangi bir model (transfer fonksiyonu, durum uzayı

veya sıfır-kutup-kazanç gibi) seçip, parametrelerini değiştirerek gerçekleştirebilirsiniz.

11- Belli zaman aralıklarında u(t), e(t) ve c(t)'nin değerlerini kaydediniz ve zamana göre

değişimlerini kaydediniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.


- 54 / 73 -






Soru 1 / 6- Zaman sabiti (T)=2 sn ve Statik kazanç değeri=6 olan bir zaman sabiti tipindeki

sistemin transfer fonksiyonunu çıkarınız.

Çözüm:

Soru 2 / 6- MATLAB ortamında bulduğunuz modeli transfer fonksiyonu türünde oluşturunuz.

Yapılan işlem adımlarını açıklayınız.

Çözüm:


- 55 / 73 -

Soru 3 / 6- Simulink ortamında sisteminizi kapalı çevrim olarak kendi üzerinden geri

beslemeli kontrolörsüz olarak durum uzayı türünde modelleyiniz. Sistem cevabını

gözlemleyiniz. Sonuçlarınızı yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 6- Bu sisteme Relay bloğu ekleyerek histeresiz bandı=4 V ve kontrolör çıkışı -

10/+10 V arasında olmak üzere sistemin denetimini gerçekleştiriniz. Sistem çıkışını

gözlemleyerek aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 6- Fiziksel olarak devrede silisyum yapıdaki bir zener diyot bağlanması durumunda

Simulink ortamındaki kapalı çevrim sistem için gerekli değişiklikleri yaparak sistemin

denetimini gerçekleştiriniz. Sistem çıkışını gözlemleyerek aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:




Çözüm:


- 56 / 73 -


DENEY NO : 3.2.

DENEY KONUSU : PI Kontrolör

DENEY AMACI:

1- PI kontrolörü tanımak.

2- Kalıcı hal hatası, titreşimlilik ve aşım gibi kavramların sistem üzerindeki etkilerini

öğrenmek.

3- P ve I kontrolörlerin ayrı ayrı etkilerinin neler olduğunu bilebilmek.

4- Bir PI kontrolör parametrelerinin sistem üzerinde nasıl etki yaptığını öğrenmek.

5- PI transfer eğrisini çıkarabilmek.

6- MATLAB ve Simulink ortamında PI kontrolör ile analiz yapabilmek.

DENEY ELEMANLARI:

3 adet 741 OPAMP, 2 adet 200 KΩ potansiyometre, 5 adet 100 KΩ, 1 adet 10 µF, 1 adet

DC servo motor sistemi (algılayıcı elemanı ile tümleşik olarak).

Not: İstenilirse PI katı için PID modülü kullanılabilir. Bu şekilde OPAMP elemanını ve

diğer elemanları kullanmadan daha kolay ve basit bir şekilde devre tasarımı

gerçekleştirilebilir.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:

1- Şekildeki devreyi kurunuz. Başlangıçta P, I ve A anahtarlarının açık olduğundan emin

olunuz.




- 57 / 73 -

2- e(t) girişine sinyal jeneratöründen 1 Volt tepe değerine sahip 1 KHz frekansında bir kare

dalga işareti uygulayınız.

3- P anahtarını kapatınız. Kontrolörün oransal elemanının (P elemanı) çıkışı teorik olarak ne

tür bir dalga olmalıdır? Osilaskopta u(t) çıkışını teorik sonuçlarınıza dayanarak gözleyip

çiziniz. Oransal kontrol devresinin kazancını yorumlayınız. e(t) girişe sinüs, üçgen tipinde

farklı işaretler uygulayıp, sonuçlarınızı kaydediniz. R1 potunun farlı değerleri için aldığınız

sonuçları ve çıkış işaretini yorumlayınız.

4- 2. adımı uygulayıp, daha sonra P anahtarı kapalı iken I anahtarını kapatınız. Kontrolörün

oransal-integral elemanının (I elemanı) çıkışı teorik olarak ne tür bir dalga olmalıdır?

Osilaskopta u(t) çıkışını PI tipi bir kontrolörün çıkışında beklenilen teorik sonuçlarına

dayanarak gözleyip çiziniz. Eğer işlemi baştan yapmak isterseniz öncelikle A anahtarını


- 58 / 73 -

kullanarak Ci kondansatörünü deşarj ediniz. Ri1 potunun farlı değerleri için aldığınız


5- Önceki 4 maddede ayrı ayrı gösterilmesi gereken teorik çıkış grafiklerini, PI kontrolörün

çıkışında teorik olarak nasıl gözlemeniz gerektiğini çiziniz. Osilaskopta elde ettiğiniz çıkış

grafiğiyle, teorik olarak beklediğiniz grafiği karşılaştırınız. Gürültü olması durumunda oransal

ve integral terimlerinden hangisinin sistemi en çok etkileyeceği hakkında yorumlarınızı

yazınız.







- 59 / 73 -

Soru 1 / 7- Wn=1500 rad/s ve zeta=0.45 olan bir ikinci mertebeden sistemin transfer

fonksiyonunu çıkarınız.

Çözüm:

Soru 2 / 7- MATLAB ortamında bulduğunuz modeli transfer fonksiyonu türünde oluşturunuz.

Bu modeli daha sonra ss (durum uzayı) ve zpk (sıfır-kutup-kazanç) modellerine

dönüştürünüz. Yapılan işlem adımlarını açıklayınız.

Çözüm:


beslemeli kontrolörsüz olarak durum uzayı türünde modelleyiniz. Sistem cevabını

gözlemleyiniz. Sonuçlarınızı yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 7- Bu sisteme önce P (oransal) kontrolör kullanarak denetimini yapınız. Sistem

çıkışını gözlemleyerek aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 7- Bu sisteme daha sonra I (integral) kontrolör ekleyiniz. Sistem çıkışındaki kalıcı

hal hatası ve sistemdeki aşım miktarı ve aşım zamanını gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları

yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 6 / 7- Maksimum aşım %2, kalıcı hal hatası %5 ve oturma zamanı 1 sn ' den az olmak

üzere PI katsayılarını ayarlayınız.

Çözüm:




Çözüm:


- 60 / 73 -


DENEY NO : 3.3.

DENEY KONUSU : PID Kontrolör

DENEY AMACI:

1- PID kontrolörü tanımak.

2- Kalıcı hal hatası, titreşimlilik ve aşım gibi kavramların sistem üzerindeki etkilerini

öğrenmek.

3- P I ve D kontrolörlerin ayrı ayrı etkilerinin neler olduğunu bilebilmek.

4- Bir PID kontrolör parametrelerinin sistem üzerinde nasıl etki yaptığını öğrenmek.

5- PID transfer eğrisini çıkarabilmek.

6- MATLAB ve Simulink ortamında PID kontrolör ile analiz yapabilmek.

DENEY ELEMANLARI:

4 adet 741 OPAMP, 3 adet 200 KΩ potansiyometre, 7 adet 100 KΩ, 2 adet 10 µF, 1 adet

DC servo motor sistemi (algılayıcı elemanı ile tümleşik olarak).

Not: İstenilirse PID katı için PID modülü kullanılabilir. Bu şekilde OPAMP elemanını ve

diğer elemanları kullanmadan daha kolay ve basit bir şekilde devre tasarımı

gerçekleştirilebilir.

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:

1- Şekildeki devreyi kurunuz. Başlangıçta P, D, I ve A anahtarlarının açık olduğundan emin

olunuz.




- 61 / 73 -


- 62 / 73 -

2- e(t) girişine sinyal jeneratöründen 1 Volt tepe değerine sahip 1 KHz frekansında bir kare

dalga işareti uygulayınız.

3- P anahtarını kapatınız. Kontrolörün oransal elemanının (P elemanı) çıkışı teorik olarak ne

tür bir dalga olmalıdır? Osilaskopta u(t) çıkışını teorik sonuçlarınıza dayanarak gözleyip

çiziniz. Oransal kontrol devresinin kazancını yorumlayınız. e(t) girişe sinüs, üçgen tipinde

farklı işaretler uygulayıp, sonuçlarınızı kaydediniz. R1 potunun farlı değerleri için aldığınız


4- 2. adımı uygulayıp, daha sonra P anahtarı kapalı iken I anahtarını kapatınız. Kontrolörün

oransal-integral elemanının (I elemanı) çıkışı teorik olarak ne tür bir dalga olmalıdır?

Osilaskopta u(t) çıkışını PI tipi bir kontrolörün çıkışında beklenilen teorik sonuçlarına

dayanarak gözleyip çiziniz. Eğer işlemi baştan yapmak isterseniz öncelikle A anahtarını

kullanarak Ci kondansatörünü deşarj ediniz. Ri1 potunun farlı değerleri için aldığınız


5- 2. adımı uygulayıp, daha sonra P anahtarı ve I anahtarı kapalı iken D anahtarını kapatınız.

Kontrolörün oransal-integral-türev elemanının (I elemanı) çıkışı teorik olarak ne tür bir dalga

olmalıdır? Osilaskopta u(t) çıkışını PID tipi bir kontrolörün çıkışında beklenilen teorik

sonuçlarına dayanarak gözleyip çiziniz. Eğer işlemi baştan yapmak isterseniz öncelikle A

anahtarını kullanarak Ci kondansatörünü deşarj ediniz. Rd1 potunun farlı değerleri için

aldığınız sonuçları ve çıkış işaretini yorumlayınız.


- 63 / 73 -

6- Önceki 5 maddede ayrı ayrı gösterilmesi gereken teorik çıkış grafiklerini, PID kontrolörün

çıkışında teorik olarak nasıl gözlemeniz gerektiğini çiziniz. Osilaskopta elde ettiğiniz çıkış

grafiğiyle, teorik olarak beklediğiniz grafiği karşılaştırınız. Gürültü olması durumunda

oransal, türevsel ve integral terimlerinden hangisinin sistemi en çok etkileyeceği hakkında

yorumlarınızı yazınız.






Soru 1 / 7- DC motora sisteminin transfer fonksiyonunu ayrıntılı olarak çıkarınız.


- 64 / 73 -

Çözüm:

Soru 2 / 7- MATLAB ortamında bulduğunuz modeli oluşturunuz. Yapılan işlem adımlarını

açıklayınız.

Çözüm:


beslemeli kontrolörsüz olarak modelleyiniz. Sistem cevabını gözlemleyiniz. Sonuçlarınızı

yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 4 / 7- Bu sisteme önce P (oransal) kontrolör kullanarak denetimini yapınız. Sistem

çıkışını gözlemleyerek aldığınız sonuçları yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 7- Bu sisteme daha sonra I (integral) kontrolör ekleyiniz. Sistem çıkışındaki kalıcı

hal hatası ve sistemdeki aşım miktarı ve aşım zamanını gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları

yorumlayınız.

Çözüm:

Soru 6 / 7- Daha sonra DC motor sistemini PID (orasal-integral-türev) kontrolör ile

denetimini gerçekleştiriniz. Maksimum aşım %2, kalıcı hal hatası %5 ve oturma zamanı 1 sn '

den az olmak üzere PID katsayılarını ayarlayınız.

Çözüm:




Çözüm:


- 65 / 73 -

4. KONUM KONTROL DENEYLERĠ

DENEY GRUBU KONUSU: KONUM KONTROL DENEYLERİ

DENEY NO : 4.1.

DENEY KONUSU : 4.1. DC Servo Sistem ve PID Kontrolör ile Denetlenmesi

DENEY AMACI:

1- DC servo sistemi tanımak ve matematiksel modelini çıkarabilmek.

2- MATLAB ve Simulink ortamında bir DC servo sistemini modelleyebilmek.

3- Kendi üzerinden kapalı çevrim bir DC servo sistemin çıkışı hakkında bilgi sahibi olmak.

4- Bir PID kontrolör kullanarak basamak giriş için DC servo bir sistemin cevabını

denetleyebilmek.

5- DC servo bir sistem için hız ve konum kontrolü arasındaki farkı öğrenmek.

DENEY ELEMANLARI:

1 adet PID modülü (hata detektörü PID modülü üzerinden kullanılacak), 1 adet DC servo

motor sistemi (algılayıcı elemanı ile tümleşik olarak)

DENEY AÇIKLAMASI:







DENEY ADIMLARI:

1- Şekildeki devreyi kurunuz. Devreyi kurarken DC servo sistem olarak laboratuar eğitim

setine ait DC servo modülünü, sistemde kontrolör olarak laboratuar eğitim setine ait PID

modülünü ve devrede hata algılama katı olarak PID modülü üzerindeki çıkarma bölümünü

kullanınız. Ayrıca, transistör ve röleden oluşan sürücü katı yerine laboratuar eğitim setine ait

güç yükselteci modülünü (power amplifier) kullanınız. Referans giriş işaretini direk olarak

eğitim seti ayarlı DC gerilim kaynağından veriniz.




- 66 / 73 -

2- Sistemin tümüne ait kapalı çevrim blok diyagramını çiziniz. Burada yer alan tüm blokların

fiziksel devre karşılıklarını ilişkilendiriniz ve her birinin görevini açıklayınız.

3- Eğitim seti DC servo modülüne ait fiziksel büyüklükleri (açı v.b.) elektriksel karşılıklarına

dönüştürmek üzere ilgili hesaplamaları yapınız. DC servo modülünde yer alan parametrelerin

neler olduğunu açıklayınız.


- 67 / 73 -

4- Eğitim seti DC servo modülüne ait parametrelerin neler olduğunu açıklayınız. Her bir

parametrenin ne işe yaradığını ve DC servo sistemin çıkışına etkisinin ne olacağını

açıklayınız.

5- Devrede hata algılama katının negatif girişine DC servodan bir geri bildirim işareti

geldiğini dikkat ediniz. Eğer bu hat koparsa sistem çıkışının nasıl etkileneceğini yorumlayınız

ve bu durumu deney sırasında gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları açıklayınız.

6- Sistemi enerjilendirmeden önce PID modülüne ait integral ve türev etkilerini kapatınız

(İntegral ve türev katsayılarını sıfırlayınız.)

7- Sistemde oransal kazanç katsayısını 1'e ayarlayarak sistemi enerjilendiriniz. Sistem

referans giriş ve sistem çıkış uçlarına iki ayrı voltmetre bağlayarak deney sırasında sürekli

olarak gözlem yapınız ve sonuçlarınızı kaydediniz.

8- Farklı referans gerilim değerleri için sistem çıkışını gözlemleyiniz. Sistem çıkışında kalıcı

hal hatasına dikkat ediniz. Sonuçlarınızı ve bu durumu yorumlayınız.

9- Kalıcı hal hatasını gidermek üzere oransal kazanç katsayısını arttırınız. Sistemde aşım

oluşacak ve sistem çıkışında çok az bir kalıcı hal hatası kalacak şekilde oransal kazanç

değerini ayarlayınız. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.

10- Sistemin oransal kontrolör ile referansa aşım yaparak ulaştığını ve kalıcı hal hatasının çok

az olduğuna dikkat ederek böyle bir durumda integral kontrolörün sistem çıkışını nasıl

etkileyeceğini açıklayınız.

11- PID modülünün integral etkisini açmadan önce integral katsayısının mimimum olmasına

dikkat ediniz (Not: Ti=1/Ki olup, integral zamanı ve integral katsayısını çarpmaya göre

birbirinin tersidir. İntegral katsayı ayarlamalarında bu duruma dikkat ediniz.)

12- Oransal kazanç değerini bu sefer bir miktar (az olmamak üzere) kalıcı hal hatası

oluşturacak şekilde küçültünüz. 11. adıma dikkate derek PID modülünün integral etkisini

açınız. Sistem çıkışındaki kalıcı hal hatasındaki etkiyi gözlemleyiniz. integral katsayısını bir

miktar arttırınız (ya da integral zamanını bir miktar azaltınız.) Kalıcı hal hatasındaki

değişikliği kaydediniz. İntegral kontrolörün kalıcı hal hatasına etkisini aldığınız sonuçlara

dayanarak yorumlayınız.

13- Herhangi bir sistem çıkışındaki aşım miktarına integral katsayısının etkisini yorumlayınız.

Daha sonra farklı integral katsayıları kullanarak sistem çıkış etkilerini gözlemleyiniz.


14- İntegral katsayısını herhangi bir değerde sabit tutunuz. Sistem çıkışındaki aşım miktarını

kaydediniz. Bu durumda aşım miktarını azaltmak için oransal kazanç değerinde nasıl bir

değişiklik yapılması gerektiğini yorumlayınız. Daha sonra sistemde oransal kazanç değerinin

o andaki değerini kaydediniz. Bu değeri arttırınız ve azaltınız. Her iki durumdaki sistem çıkış

değişimini gözlemleyiniz ve aldığınız sonuçları yorumlayınız.

15- Sistem çıkışında referansa otururken herhangi bir titreşim yoksa veya çok az ise titreşimli

bir oturma gözlemleyene kadar integral katsayısını bir miktar arttırınız.

16- Bu durumda PID modülün türev katsayının minimum olduğundan emin olunuz, daha

sonra PID modüle ait türev etkiyi açınız. Türev katsayısının artmasının sistem çıkışına

etkilerini açıklayınız. Daha sonra sistem çıkışını gözlemleyerek türev katsayısını arttırınız.


- 68 / 73 -

Sistem çıkışındaki titreşimlere yaptığı etkiyi ve sistem aşım miktarına yapmış olduğu

değişimi gözlemleyiniz. Aldığınız sonuçları yorumlayınız.






Soru 1 / 6- DC servo sisteminin durum uzayı modelini ayrıntılı olarak çıkarınız.

Çözüm:


- 69 / 73 -

Soru 2 / 6- MATLAB ortamında DC servo sistemini durum uzayı modelini kullanarak

modelleyiniz. Yapılan işlem adımlarını açıklayınız.

Çözüm:

Soru 3 / 6- DC servo modelini kullanarak basamak girişe karşılık adım cevabını MATLAB

ortamında bulunuz.

Çözüm:

Soru 4 / 6- MATLAB/Simulink ortamını kullanarak MATLAB workspace ortamındaki

modeli kullanarak PID kontrolör eşliğinde denetleyiniz. Maksimum aşım %2, kalıcı hal hatası

%5 ve oturma zamanı 1 sn ' den az olmak üzere PID katsayılarını ayarlayınız.

Çözüm:

Soru 5 / 6- DC servo sistemlerin nerelerde ve ne amaçla kullanıldığını açıklayınız.


Çözüm:




Çözüm:

RAPOR ÖRNEK KAPAK SAYFASI


- 70 / 73 -

T.C.

MARMARA ÜNĠVERSĠTESĠ

TEKNĠK EĞĠTĠM FAKÜLTESĠ

BĠLGĠSAYAR-KONTROL BÖLÜMÜ

BĠLGĠSAYAR-KONTROL EĞĠTĠMĠ PROGRAMI

OTOMATĠK KONTROL LABORATUVARI

DENEYLERĠ RAPORU

Öğretim Üyesi: Doç. Dr. Hasan ERDAL

Öğretim Elemanı: ArĢ. Gör. Kenan SAVAġ (Laboratuar Sorumlusu)

Deney No: (1.1)

Sınıf: (4BK)

Deney Adı :

Dönemi : (2010-2011 Güz)

Bu rapor şablonu http://posta.marmara.edu.tr/~kenan.savas/ web adresinden sağlanmıştır.

Raporu Hazırlayan

Adı Soyadı

Raporu Hazırlayan

Öğrenci Numarası, E-Posta Adresi

Deney No

Deney Sırasında Bulunan Grup

Öğrenci Noları, E-Postaları

Deney Tarihi

Teslim Tarihi


- 71 / 73 -

OTOMATĠK KONTROL LABORATUAR DERSĠ LABORATUAR

DENEY RAPORU

Not-1: Her GRUP tarafından MS Word dokümanı olarak hazırlanıp, hem kağıt, hem de

CD ortamında “yapılan deneyden sonraki gelinen deney haftasında” / “dönem sonunda

laboratuar sorumlusunca belirlenen tarihte” teslim edilecektir. İmzasız raporlar

değerlendirmeye alınmayacaktır.

Not-2: Bu dökümanın MS Word dijital hali http://posta.marmara.edu.tr/~kenan.savas/

(ödev, rapor, proje bölümü) web bağlantısından indirilebilir.

1- Deney No / Deney Adı:

Deney 1.1 / Örnek Deney

2- Devre ġeması:

Bu alanda deneye ait ilgili devre şeması resim olarak eklenecektir.

3- Devre Elemanları:

Bu alanda devre elemanları sırasıyla listelenecektir.

R: 10 KΩ

L: 10 mH

C: 0.1 mF

4- Teorik Bilgi:

Bu alanda kapsamlı internetten ve laboratuar uygulamaları sırasında anlatılan dönüşüm,

model, hesaplama, analiz ve tasarıma yönelik bilgiler verilecektir. Buradaki bilgilerin

ACSES’den farklı olması rapordan alınacak puanı olumlu yönde etkileyecektir (En fazla 5

sayfa).

5- ĠĢlem Basamakları

Bu alanda deney föyünde takip edilen işlem sırasına uygun işlem adımları ve sonuçları

yazılacaktır (En fazla 5 sayfa. Bu alanda laboratuar deney uygulaması sırasında dijital

fotoğraf makinesi veya cep telefonu ile çekmiş olduğunuz görüntüleri eklemeniz rapor

puanınızı olumlu yönde etkileyecektir.)..

6- Değerlendirme:

Bu alanda yorum, edinilen bilgi ve hesaplama yetenekleri açıklanacaktır (en fazla 1 sayfa).


- 72 / 73 -

OTOMATĠK KONTROL LABORATUARI DENEY ALIġTIRMA

SORULARI

Not-1: Her GRUP tarafından MS Word dokümanı olarak hazırlanıp, hem kağıt, hem de

CD ortamında “yapılan deneyden sonraki gelinen deney haftasında” / “dönem sonunda

laboratuar sorumlusunca belirlenen tarihte” teslim edilecektir.

Not-2: Bu dökümanın MS Word dijital hali ve pdf dosya formatı hali

http://posta.marmara.edu.tr/~kenan.savas/ (ödev, rapor, proje bölümü) web bağlantısından

indirilebilir.

Not-3: Soruların çözümü için http://www.controlworld.tk/ web bağlantısından ACSES




Not-4: Bu laboratuar sorularına toplu bir Ģekilde doc ve pdf dosya formatında

http://posta.marmara.edu.tr/~kenan.savas/ web bağlantısından eriĢebilir,

http://www.controlworld.tk/ bağlantısı ile web tabanlı ve simülasyon uygulaması olan

ACSES sistemi eĢliğinde sorularınıza çözüm bulabilirsiniz.

LABORATUAR RAPORU MÜSVETTE KAĞIT

http://posta.marmara.edu.tr/~kenan.savas/



- 73 / 73 -

Documents

T.C.mimoza.marmara.edu.tr/.../oto_kontrol_deney_foyu_2010.pdfOtomatik Kontrol Dersi Laboratuar Deney Föyü, Doç.Dr. Hasan ERDAL, Arş.Gör. Kenan SAVAŞ, 2010 - 8 / 73 - değerinden