Bölüm 1: Endüstriyel elektronik devre elemanları

Bölüm 1: Endüstriyel elektronik devre elemanları
A. Endüstriyel elektroniğin tanımı
Elektronik devre elemanlarını ana hatlarıyla sıralayacak olursak, direnç, kondansatör, bobin,
diyot, transistör, trafo, regülatör entegresi, mikrofon, hoparlör, kulaklık, PTC, NTC, LDR, VDR,
röle, tristör, triyak, diyak, UJT, PUT, op-amp, lojik entegre vb. gibi elemanlar karşımıza çıkar.
Endüstriyel elektronik dersinde ise, sanayi tesislerinde karşılaşılan tristör, triyak, röle, diyak,
op-amp, termistör vb. gibi devre elemanları tanıtılacak, ayrıca uygulama devrelerinin çalışması
hakkında bilgi verilecektir.
Resim 1.1: Çeşitli PTC ve NTC'ler
B. Termistörler (ısıya duyarlı
R (W)
elemanlar, ısıl dirençler)
Elektronik devrelerle sıcaklık
PTC
NTC
kontrolü (denetimi) yapabilmek, ortam
sıcaklığını belirlemek, alıcıları yüksek
sıcaklıktan korumak vb. gibi amaçlar
için ısı sensör ve transdüserleri
T (°C)
kullanılır.
Termistör çeşitleri şunlardır:
I. PTC: Sıcaklık arttıkça direnç değeri
artar ve üzerinden geçirdiği akım azalır. Şekil 1.1: PTC ve Şekil 1.2: PTC ve NTC'lerin direnç değerNTC sembolleri
lerinin sıcaklığa göre değişim eğrileri
Şekil 1.1'de PTC sembolü verilmiştir.
II. NTC: Sıcaklık arttıkça direnci
azalır ve üzerinden geçirdiği akım artar. Şekil
+12 V
1.1'de NTC sembolü verilmiştir.
R3
Uygulamada kullanılan termistörler çeşitli
1 kW
direnç değerlerinde üretilirler. Örneğin, 10 W, 100
W, 500 W, 1000 W, 3000 W, 5 kW 10 kW, 20 kW
NTC
-T
1-10 kW
gibi.
R2
L
Şekil 1.2'de PTC ve NTC'nin dirençlerinin
1-10 kW
sıcaklığa bağlı olarak değişimini açıklayan
1-10 kW
T2
R1
eğriler verilmiştir.
A
Termistörlü devre örneği
I. NTC termistörlü soğukta çalışan devre:
Şekil 1.3'te verilen devrede, ortam soğukken
NTC'nin direnci yüksek olacağından T 1
transistörünün beyzine bağlı olan potta gerilim
oluşmaz ve T 1 kesimde kalır. T 1'in kesimde
olması A noktasındaki gerilimin yüksek olmasına
BC547
T1
P
BC547
10-100 kW
Şekil 1.3: İki transistör ve NTC'li soğukta çalışan devre
1
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
neden olur. A noktasının geriliminin yükselmesi
T2'yi iletime sokar ve led yanar.
Ortam ısındığında NTC'nin direnci azalır ve
pot üzerinde oluşan gerilim T 1'i sürer. T 1'in
iletken olması A noktasındaki gerilimin
düşmesine neden olur. A noktasının geriliminin
düşmesi ise T2 transistörünü kesime sokar ve
led söner.
ışık
cam
A
katot
kapı
ucu
G
K
ışığa
duyarlı
bölge
C. Fotoelektronik elemanlar
1. Fototristörler (LASCR): G ucuna ışık
geldiğinde A ucundan K ucuna doğru tek yönde
akım geçiren devre elemanıdır. Fototristör
uygulamada çok az kullanıldığından kısaca
anlatılmıştır. Çünkü, ışığa duyarlı devrelerin
büyük bir bölümü LDR ya da fototransistör
kullanılarak yapılmaktadır.
Şekil 1.6'da verilen basit devrede fototristöre
ışık geldiğinde A-K arası iletken olur, röle
kontağını kapatır ve lamba yanar. Ortam
karardığında lamba sönmez. Çünkü DC ile
beslenen devrelerde tristör bir kere iletken hâle
geçtikten sonra besleme kesilene kadar bu
durumunu korur.
Şekil 1.4: Fototristör sembolü
silisyum
çekirdek
Şekil 1.5: Fototristörün yapısı
+12 V
A
L
G
K
röle
Şekil 1.6: Fototristörlü ışıkta çalışan devre
A2
G
2. Fototriyaklar: G ucuna ışık geldiğinde A1A2 uçları arasından her iki yönde de akım
geçirebilen devre elemanıdır. Fototriyak
uygulamada az kullanılmaktadır.
A1
Şekil 1.7: Fototriyak sembolü
3. Optokuplörler (optik kupl aj,
optoizolatör, optik bağlaç): Işık yayan
eleman ile ışık algılayan elemanın aynı gövde
içinde birleştirilmesiyle elde edilen elemanlara
optokuplör denir. Bu elemanlarda ışık yayan
eleman olarak led, enfraruj led kullanılırken,
ışık algılayıcı olarak fotodiyot, fototransistör,
fototristör, fototriyak vb. gibi elemanlar
kullanılır.
Optokuplörler daha çok, ışık yoluyla iki ayrı
özellikli devre arasında elektriksel (galvanik)
bağlantı olmadan irtibat kurulmasını sağlayan
devrelerde kullanılır. Şöyle ki; düşük gerilimle
çalışan bir devre ile yüksek gerilimli bir güç
Şekil 1.8: Uygulamada kullanılan
devresine optokuplör aracılığıyla kumanda
bazı optokuplörlerin iç yapısı
edilebilir.
Optokuplörler 2000 V - 5000 V'luk gerilimlere dayanıklı olduğundan en hassas kontrol
sistemlerinde güvenle kullanılır.
Burada verilen voltaj (gerilim) değerleri iki ayrı özellikli devrenin birbiri arasında akım geçişinin
olabilmesi için uygulanması gereken değeri belirtir. Şöyle ki; kumanda devresi 5 V ile çalışsın.
Bu devrenin tetikleme akımı göndermesiyle enfraruj led ışın yayarak karşısında bulunan ışığa
2
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
duyarlı elemanı tetikler. Tetiklenen eleman ise iletime geçerek yüksek voltajlı devrenin çalışmasını
sağlar.
Optokuplörler, TV, bilgisayar, PLC cihazı, fotokopi makinesi vb. gibi cihazlarda yaygın olarak
kullanılmaktadır.
yarık
enfraruj led
fotodiyot
fototransistör
fototransistör
yüzeyden yansıyan sinyallerle
çalışan optointerraptır
fototransistör
enfraruj
diyod
delikli diskin
optointerraptır
yarığındaki
hareketi
ışın
yansıtıcı yüzey
Şekil 1.9: Optointerraptırların yapısı
4. Optointerraptırlar (optointerrupter, açık tip optokuplör): Şekil 1.9'da yapıları verilen
optointerraptırlar optokuplörlere çok benzeyen devre elemanlarıdır. Tek fark, ışık yayan eleman
ile ışığı algılayan eleman arasına bir cisim girmesi mümkün olacak şekilde (açık gövdeli) dizayn
edilmiş olmalarıdır. Bu elemanlarda ışık yayan elemana akım uygulandığında oluşan ışık,
algılayıcıya ulaşır. Algılayıcının çıkışında maksimum değerde akım oluşur. Araya bir cisim
girdiğinde ışık geçişi sona ereceğinden algılayıcı elemanın çıkış akımı da sıfır olur.
Optointerraptırlar, bilgisayar faresi (mouse), robot kontrol devresi, fotokopi makinesi vb. gibi
cihazlarda kullanılmaktadır.
B C E
NPN
Şekil 1.10: Yüzey temaslı transistörlerin
yapısının basit olarak gösterilmesi
PNP
Şekil 1.11: NPN ve PNP
transistör sembolleri
Resim 1.2: Çeşitli
transistörler
Ç. Transistörler
Üç yarı iletkenin birleşiminden oluşmuş devre elemanına transistör denir. Bu elemanın, Beyz
(B), emiter (E) ve kolektör (C) olmak üzere üç ayağı vardır. NPN ve PNP olmak üzere iki tipte
yapılan transistörler, küçük değerli beyz akımına bağlı olarak C-E arasından büyük akım geçişine
izin verirler.
Transistör kelimesi, transfer (aktarma) ve resistor (direnç) sözcüklerinin kısaltılmasıyla ortaya
çıkmıştır. Transistörlerin ayak adlarının anlamları: Emiter (emitter): Yayıcı, Kolektör (collector): Toplayıcı, Beyz (base): Taban, giriş, kontrol
NPN tipi transistörlerin yapısı: Şekil 1.12'de görüldüğü gibi NPN transistör yapılırken iki
adet N tipi özelliğe sahip yarı iletken malzemenin arasına ince bir katman hâlinde P tipi malzemeden
3
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
beyz tabakası yerleştirilmiştir. Araya
yerleştirilen beyz tabakası iki büyük
tabaka arasındaki elektron - oyuk geçişini
kontrol etme bakımından görev
yapmaktadır.
Transistörleri musluğa (vana)
benzetmek mümkündür. Musluk, akan
sıvıyı denetler (ayarlar). Transistör ise
geçen akımı denetler. Bu özelliği
sayesinde küçük akımlar aynı biçimde
olmak kaydıyla büyütülebileceği gibi,
küçük bir akım ile büyük bir alıcının
çalışması da sağlanabilir.
kolektör (C)
beyz (B)
beyz (B)
kolektör (C)
N
P
P
N
N
P
emiter (E)
emiter (E)
Şekil 1.12: NPN
Şekil 1.13: PNP
PNP tipi transistörlerin yapısı:
transistörlerin yarı
transistörlerin yarı
iletken yapısı
iletken yapısı
Şekil 1.13'te görüldüğü gibi PNP transistör
yapılırken iki adet P tipi özelliğe sahip yarı iletken malzemenin arasına ince bir katman hâlinde N
tipi malzemeden beyz tabakası yerleştirilmiştir. Araya yerleştirilen beyz tabakası iki büyük tabaka
arasındaki elektron - oyuk geçişini kontrol etme bakımından görev yapmaktadır.
1. Yükselteç olarak kullanılan transistörler: Transistörler kullanılarak teyplerin okuyucu
kafası, mikrofon vb. gibi düzeneklerin ürettiği zayıf elektrik sinyalleri güçlendirilebilir.
Örneğin mikrofon ses dalgalarını, içindeki mini bobin sayesinde elektrik sinyallerine çeviririr.
Bu sinyaller çok küçük değerli olduğundan hoparlörü besleyemez (süremez). İşte bu nedenle
araya transistörlü (ya da entegreli) yükselteç devresi konulur. Şekil 1.14'te NPN transistörün
yükselteç olarak çalıştırılmasına ilişkin temel devre verilmiştir.
Not: Transistörlü yükselteç devreleri hakkında ek bilgi alabilmek için temel elektronik kitabına bakınız.
DC polarma
direnci
NPN
Yükseltilecek
sinyal buradan
uygulanır.
T
TR
Cçıkış
yük direnci
Cgiriş
RB
S
+
5-12 V
330 W
33 kW
L
Vçıkış
NPN
BC547
VCC
Yükseltilmiş
sinyal buradan
alınır.
Vgiriş
Şekil 1.14: Transistörlerin yükselteç olarak
kullanılışının basitçe gösterilmesi
10 kW
Şekil 1.15: Transistörün
anahtar olarak çalıştırılması
2. Anahtar (on-off elemanı) olarak kullanılan transistörler: Transistörün kesim (yalıtım)
ve doyum (tam iletim) durumunda olması, elemanın anahtarlama yapıcı olarak çalıştırılmasıdır.
Aktif bölgedeki çalışma ise yükselteç devrelerinde geçerlidir.
Anahtarlama elemanı olarak kullanılacak transistörün açma kapama (on-off) zamanlarının çok
kısa olması gerekir. Özellikle yüksek frekanslı devrelerde, zaman rölelerinde, periyodik çalışan
sistemlerde, dijital düzeneklerde açma kapama sürelerinin kısa olması çok önemlidir.
Alıcıları mekanik anahtarlarla ve şalterlerle çalıştırıp durdururuz. Yük (Ry) büyüdükçe yüksek
akımlı anahtar (şalter) kullanmak gerekir. Bu ise devrede hem çok yer kaplar hem de maliyeti
4
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
artırır. İşte bu nedenle uygulamada, transistör, tristör, triyak vb. gibi elemanlar kullanılarak küçük
bir anahtarla büyük alıcılara kumanda edilebilmektedir.
Büyük akımın geçtiği şalterlerin olumsuz yönleri
I. Şalter açılıp kapatılırken büyük fiziksel kuvvet gerekir.
II. Açılıp kapanma esnasında gürültü, kıvılcım, ark olur.
III. Kontaklar ark nedeniyle belli bir süre sonra geçirgenliğini kaybeder (bozulur).
Şekil 1.15'te verilen devrede S mini anahtarıyla L alıcısı (led, lamba, ısıtıcı, motor vb.)
çalıştırılabilir. Şöyle ki; S kapatılınca transistörün beyzine küçük bir akım gider. Bu akım
transistörün C-E uçları arasından yüksek değerli bir akım geçmesine neden olur. Bu sayede L
alıcısı çalışmaya başlar.
Aslında anahtarlama işlemi yalnızca alıcı çalıştırmayla sınırlı değildir. Şöyle ki; bazı devrelerde
osilasyonlu (salınımlı) sinyaller elde edebilmek için transistörlü aç kapa (on-off) yapıcı devreler
kullanılır. Yani transistör, C-E arasından geçen akımı sürekli verir keser. Bu işleme de anahtarlama
denir.
NPN
BC547
+
-
T
BC547
R1
3,3kW
+
-
5-12 V
L
P 10-100 kW
22 kW
5-12 V
S
12 V
12 V röle
3. Transistörlü röle ve kontaktör kumandası: Transistörlerle sadece DC ile çalışan alıcıları
besleyebiliriz. Yani AC ile çalışan bir motoru transistöre bağlamak mümkün değildir. Ancak araya
şekil 1.16'da görüldüğü gibi bir röle ya da DC kontaktör bağlanırsa, transistör ile her türlü alıcıya
kumanda edilebilir.
S
R2 1 kW
Şekil 1.16: Transistörle
rölenin çalıştırılması
Şekil 1.17: Transistörün ayarlı
direnç olarak kullanılması
4. Transistörlerin ayarlı direnç (reosta) olarak kullanılması: Büyük güçlü alıcıların
akım ayarı, yüksek akımlı ve büyük gövdeli reostayla yapılabilir. Fakat reosta hem çok yer kaplar,
hem de ek bir enerji tüketir. Ancak, pot ve transistör temeli üzerine kurulu devrelerle daha iyi
akım kontrolü yapmak mümkündür.
Şekil 1.17'de verilen devrede P’nin değeri değiştirildikçe beyze giden tetikleme akımı değişir
ve buna bağlı olarak C’den E’ye geçen akım ayarlanarak L’nin gücü kontrol edilmiş olur.
5. Transistörlü elektronik ateşleme devreleri
I. Benzinli motorlarda yakıt ateşleme sistemleri: Motorun silindirleri içindeki yakıt
sıkıştırıldıktan sonra bujiler kıvılcım oluşturarak benzini yakar. Yanan benzinin oluşturduğu ısı
ile ortaya çıkan basınç, pistonu iter. Böylece mekanik enerji elde edilir.
Benzinin yanmasıyla ortaya çıkan basınçtan elde edilen doğrusal hareket dişli sistemleriyle
dairesel harekete dönüştürülür.
Ateşleme işlemini yapan bujilerdeki kıvılcım yüksek voltajlı elektrik akımıyla oluşturulur.
Motorlu taşıtlarda bulunan 6 ile 48 V arası DC gerilim üreten akümülatörlerden alınan doğru
akım, sürekli açılıp kapanan bir anahtar olan platin aracılığıyla indüksiyon bobinine uygulanır.
İndüksiyon bobini tıpkı gerilimi yükselten bir transformatör gibi olduğundan, primerine gelen
5
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
akımı sekonderden 5000 - 20.000
kondansatör
(meksefe)
volt olarak verir.
Benzinli motorlu taşıtların
+
ateşleme sisteminde bulunan platin
adlı anahtarlama düzeneği ilk
12 V 60 Ah
kam
ayarlandığında çok düzgün çalışır.
kam
kontaklar
Ancak zamanla platinin birbirine
değen kontakları oksitlenerek
Resim 1.3: Akümülâtör
Şekil 1.18: Plâtin
geçen akımın azalmasına neden
olur. Platinin bozulması indüksiyon bobininin primerine giden akımı azalttığından, sekonderdeki
gerilimde de düşme olur. Sekonderin geriliminin düşmesi ise bujilerde oluşan kıvılcımın azalmasına
yol açarak, silindirlere giren yakıtın tam olarak yanmamasına neden olur. Tam yanmayan yakıt
ise motorun çeki (tork) gücünü azaltır ve eksozdan yanmamış karbonmonoksit ve kurşun çıkışını
artırır. Yani ateşleme sisteminin verimi düşünce motorun gücü azalır. Yakıt tüketimi ise artar.
İşte, platin eskimesi nedeniyle ortaya çıkan sorunları gidermek için elektronik ateşleme devreleri
geliştirilmiştir.
sekonder
primer
II. İndüksiyon (ateşleme) bobininin yapısı: Şekil 1.19'da iç yapısı
görülen indüksiyon bobini primeri kalın telden (0,60-0,90 mm) az sarımlı,
sekonderi ince telden (0,10 mm) çok sarımlı olarak yapılmış
transformatördür. İki sargı, silisyum katkılı ince çelik saclardan yapılmış
nüve üzerine sarılmıştır. Nüve, primerin oluşturduğu manyetik alanın
en az kayıpla sekonder sargılarına ulaşmasını sağlamaktadır.
Motor çalışmaya başladığında eksantrik mili döneceğinden, kam da Şekil 1.19: Aküden gelen
dönmeye başlar. Kamın köşeleri platin kontaklarının açılmasını, düz düşük değerli gerilimi yükselten indüksiyon bobini
kısımları ise kapanmasını sağlar. (Şekil 1.18 ve şekil 1.20'ye bakınız.)
Kamın kontakları açıp kapatması, indüksiyon bobininin sekonderinde yüksek değerli (5000 20.000 V) gerilimin oluşmasını sağlamaktadır.
Ateşleme bobininin oluşturduğu yüksek gerilimli akım, distribitör (dağıtıcı) adı verilen mekanik
yapılı eleman tarafından sırayla silindirlerdeki bujilere dağıtılır. Şekil 1.20'ye bakınız.
İndüksiyon bobininin çalışma ilkesi: Akümülatörden elde edilen enerji zamana göre yön
ve şiddet değiştirmez. Yani sabittir. Sürekli aynı değerde akan bu tip akımlara doğru akım diyoruz.
İndüksiyon bobinlerinin çalışabilmesi için ise sürekli değişen akıma gerek vardır. Aküden alınan
akımın sürekli azalıp çoğalmasını sağlamak için platin adı verilen düzenek kullanılır. En basit
açıklamasıyla platin, indüksiyon bobininin primer sarımından geçen akımın kesik kesik akmasını
sağlamaktadır. İşte bu sayede elde edilen değişken akım indüksiyon bobininin sekonder sarımında
yüksek değerli gerilim oluşturmaktadır.
III. Benzinli motorlarda elektronik devreli yakıt ateşleme sistemleri: Bir motordan
her hızda (devirde) maksimum güç alabilmek için ateşleme ayarlarının çok iyi olması gerekir.
Yani silindir içinde sıkışmış olan yakıt+hava karışımının tamamen tutuşabilmesi için buji tırnakları
arasında oluşan kıvılcımın oluşma anının çok iyi belirlenmesi gerekir. Silindir içindeki piston üst
ölü noktadan geriye doğru giderken buji kıvılcımı başlarsa alev, karışım içinde ilerlerken, piston
da hareketine devam edeceğinden, tam tutuşma anında piston üst ölü noktadan geri dönmüş olur.
Bu ise motor gücünü azaltıcı etki yapar. Güç kaybını önlemek için silindir içindeki yanmanın tam
üst ölü noktada başlamasını sağlamak gerekir. Bunun için, piston üst ölü noktaya varmadan çok
az bir süre önce ateşlemenin olması gerekir. Böylece yakıtın tamamı yanacağından büyük bir
basınç (kuvvet) oluşur.
Klasik yakıt ateşleme sistemlerinde akü + platin + indüksiyon bobini + distribütör + bujilerden
oluşan düzenek vardır. Klasik tip ateşleme devrelerinde aküden gelen yüksek değerli akım platin
6
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
sekonder devre
(ince sargılar)
yüksek gerilim
kablosu
primer devre kablosu
primer devre
(kalın sargılar)
kontak anahtarı
indüksiyon bobini
distribütör
(dağıtıcı)
kam
platin takımı
kondansatör
buji kabloları
akü
bujiler
şase
kıvılcım
Şekil 1.20: Benzinli motorlarda kullanılan klasik ateşleme sisteminin yapısı
kontaklarından geçtiğinden, bu elemandaki eskime çok çabuk olmaktadır. İşte bu sakıncayı ortadan
kaldırabilmek için elektronik ateşleme devreleri geliştirilmiştir.
Şekil 1.21'de verilen devrede platin kontaklarından çok küçük bir akım geçer. Çünkü, transistörün
beyzi küçük bir akım ile tetiklenebilir. Bu sayede platin kontakları az aşınır.
Şekil 1.22'de verilen devre ise daha iyi bir yöntemi göstermektedir. Bu usülde platin sistemi
tamamen değiştirilmiştir. Motor döndükçe mıknatıs da döner. Mıknatısın yakınında bulunan mini
bobin kendisine yaklaşan mıknatıslardan etkilenerek bir elektrik akımı oluşturur. Bu akım
transistörün beyzinden geçen akımın kontrol edilmesini sağlar. Mıknatıs ve bobin düzeneği
sayesinde kontak aşınması söz konusu olmaz.
transistör
transistör
distribütör
(dağıtıcı)
distribütör
buji
buji
indüksiyon
bobini
+
kıvılcım
-
mini
bobin
kıvılcım
akü
indüksiyon
bobini
plâtin
+
RB
Şekil 1.21: Transistörlü elektronik ateşleme
sisteminin yapısının basit olarak gösterilmesi
akü
RB
mıknatıs
Şekil 1.22: Transistör ve mini bobin sensörlü elektronik
ateşleme sisteminin yapısının basit olarak gösterilmesi
Benzinli motorlarda elektronik ateşleme sistemlerine ilişkin devre örnekleri
I. Platinli elektronik ateşleme sistemi: Şekil 1.23'te verilen devrede platinin açılıp
kapanması transistörlü elektronik devreyi çalıştırır. Şöyle ki; platin kontağı kapandığında PNP
7
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+12 V
820 W
1W
R1
R4
2200 W
primer
sekonder
distribütöre
T1
680 W
1W
T2
R2
BUX37
R3
1500 W
220 nF/600 V
BD136
platin
transistörünün beyz ucuna
eksi (-) sinyal gideceğinden
bu eleman iletime geçer.
T1 iletime geçtiğinde R3
üzerinde oluşan gerilim ise
NPN transistörü sürer. T2
transistörün iletime
geçmesiyle indüksiyon
bobininin primer
sargısından bir akım geçişi
olur. Platin kontağı
açıldığında PNP ve NPN
transistör kesime
gideceğinden, indüksiyon
bobininden geçen akım
maksimum değerden sıfır
değerine iner. Bu işlem
sürekli olarak devam ederek
indüksiyon bobininin çok
sipirli sekonder sarımında
yüksek gerilim oluşturur.
Verilen devrede platinden
çok küçük bir beyz akımı
geçişi olduğundan bu
eleman çok uzun süre
bozulmadan çalışabilir.
Not: Devre deneysel
amaçlıdır. Anlamayı
kolaylaştırmak için bazı
elemanlar yok sayılmıştır.
Şekil 1.23: Transistörlü elektronik ateşleme devresi
mıknatıs
bobin
Şekil 1.24: Değişken manyetik alanın bobinde gerilim oluşturması
bobin
Şekil 1.25: Dönen diskteki mıknatısların bobinde gerilim oluşturması
II. Platinsiz elektronik
ateşleme sistemi: Şekil 1.23'te verilen elektronik ateşleme sistemindeki platinden az akım
geçmesine rağmen bu eleman yine de zaman içinde özelliğini kaybeder. İşte bu nedenle platinsiz
elektronik ateşleme sistemleri geliştirilmiştir.
III. Bobinli elektronik ateşleme sistemi: Bilindiği gibi, bir bobin şekil 1.24 ve şekil1.25'te
görüldüğü gibi manyetik alan içinde döndürülürse ya da bobin sabit tutulup manyetik alan kutupları
hareket ettirilirse, bobinin içindeki elektronlar kuvvet çizgilerinin etkisi sonucu hareket ederler.
Bu durumu bobin uçlarına bağlanacak bir voltmetre ya da ampermetreyle görmek mümkündür.
İşte bu prensipten yola çıkılarak şekil 1.25'te verilen bobinli elektronik ateşleme sistemleri
geliştirilmiştir. Bu sistemde, motorun ateşleme düzeneğinde bulunan dairesel hareketli diske
mıknatıslar yerleştirilmekte, mıknatısların yakınına ise bir bobin (pick-up, manyetik sensör)
konmaktadır. Dairesel olarak dönen mıknatısların manyetik alanı sonucu bobinde oluşan gerilim
transistörlü elektronik devreyi tetikleyerek indüksiyon bobinine kumanda edilmesini sağlamaktadır.
IV. Optik (optoelektronik) ateşleme sistemi: Şekil 1.26'da verilen prensip şemada motorun
ateşleme sisteminde bir ışık vericisi (enfraruj led), kenarları oyulmuş döner disk ve ışık algılayıcı
(fototransistör, fotodiyot) ve elektronik devre mevcuttur. Motor çalışırken kenarları oyulmuş disk
de döndüğünden ışık yayan eleman ile ışık algılayan eleman arasındaki iletişim kesik kesik
olmaktadır. Işığı algılayan elemanın devamlı olarak iletim-kesim olması diğer elektronik devrelerin
8
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
fototransistör,
fotodiyot
enfraruj led
tetiklenmesine yol açmakta ve bu sayede indüksiyon bobinine
kumanda edilebilmektedir.
D. UJT'ler (unijonksiyon transistör, tek eklemli
disk
transistör)
UJT, şekil 1.28'de görüldüğü gibi iki yarı iletkenin birleşiminden
Şekil 1.26: Optik ateşleme
oluşmuş tetikleme elemanıdır.
sisteminin yapısı
UJT'lerin ayakları E, B1, B2 şeklinde adlandırılmıştır.
UJT'lerde E ucuna uygulanan pozitif gerilimin
değeri 6-9 V olduğunda B2'den B1'e doğru akım geçişi
B2
olur.
B2
Başka bir deyişle UJT'nin E ucundaki gerilim EE
B1 eklem bölgesinde düşen gerilimden 0,2-0,7 volt
P
fazla olduğunda B2'den B1'e doğru akım geçişi olur.
N
UJT'lerin iç yapısı, kolay anlaşılması için şekil
B1
1.29'da görüldüğü gibi diyot ve dirençlerle ifade
edilebilir. Bu yaklaşıma göre RB1 ve RB2 ilk anda
B1
akıma yüksek direnç gösterir. E ucunun gerilimi RB1
Şekil 1.28: UJT'nin
Şekil 1.27: UJT
üzerinde oluşan gerilimden 0,2-0,7 V fazla olunca E
yarı iletken yapısı
sembolü
ucundaki diyot iletime geçer. Bunun sonucunda da
RB2, RB1 dirençlerinin değeri hemen en düşük
B2
seviyeye iner.
RB2
UJT'ler, dimmer, zamanlayıcı, osilatör vb.
E
D
devrelerinde kullanılmaktadır.
VBB
B1
Şekil 1.29: UJT'nin diyot-direnç eşdeğeri
E
B2
B1
B2
E
B1
2N2646
2N2647
2N4870
2N4871
Şekil 1.30: Bazı UJT'lerin ayaklarının dizilişi
+12 V
R1 22-100 k
R2 100-220 W
E. PUT’lar (programlanabilen UJT'ler)
Dört yarı iletkenin birleşiminden oluşmuş, yapı
olarak tristöre benzeyen, tek yönde akım geçiren
tetikleme elemanlarına PUT denir. PUT'ların ayakları,
A, K, G şeklinde adlandırılmıştır.
Bu elemanların iletime geçme geriliminin değeri
şekil 1.33'te görüldüğü gibi G ayağına bağlanan iki adet
gerilim bölücü polarma direnciyle değiştirilebilir.
PUT'ların iletken olabilmesi için A-K arasına
uygulanan gerilim G ucunun geriliminden 0,6 V daha
fazla olmalıdır.
Yani, VAK > VG + 0,6 V
İletime geçme noktası değiştirilebilen
(programlanabilen) PUT’lar, UJT’lerden daha
üstündür. Besleme gerilimleri DC 40 volta kadar
yükseltilebilir. Ayrıca PUT’ların ürettiği palslerin
RB1
VE
P 100-470 k
V (V)
t (s)
+
C 1 mF
2N2646
I. UJT'li pals üreteci (gevşemeli osilatör):
Şekil 1.31'de verilen devreye DC uygulanınca pot ve
R1'den geçen geçen akım kondansatörü doldurmaya
başlar. C'nin gerilimi 6-9 V arası bir değere ulaşınca
UJT aniden iletken olur. B2'den B1'e doğru geçen
akım R3 üzerinde gerilim oluşmasını sağlar. Emitere
bağlı olan C çok küçük kapasiteli olduğundan hemen
deşarj olarak devrenin başlangıç noktasına dönmesine
neden olur.
çıkış
R3 100-220 W
-
Şekil 1.31: UJT'li pals osilatörü devresi
9
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
genlik değeri de UJT'lere oranla daha
yüksektir.
10-100 k
R4 100-470 k
10-100 k
2N6027
Hatırlatma: Gerilim bölme
Kirchhoff'un gerilim yasasına göre seri
A
G
bağlı dirençler üzerine düşen gerilimlerin
Vçıkış
toplamı devreye uygulanan gerilime
K
eşittir. Örneğin 1 kW'luk üç adet direnci
R3
C
seri olarak bağlayıp 12 V uygulayalım.
100 W
100 nF
Bu durumda dirençlerin üzerindeki
gerilimler voltmetre ile ölçülecek olursa
1.32: PUT
Şekil 1.33: PUT'lu pals (darbe) üreteci
her bir direnç üzerinde 4 voltluk gerilim Şekil
sembolü
düşümü olduğu görülür. Buna göre
VT=VR1+VR2+VR3 denklemi söz konusudur. Aynı şekilde birbirine seri bağlı iki direncin üzerinde
düşen gerilimlerin toplamı da besleme gerilimine eşittir. İşte bu özellikten yararlanılarak yüksek
değerli gerilimler seri dirençlerle küçük parçalara ayrılabilmektedir.
I. PUT’lu pals üreteci devresi: Şekil 1.33'te verilen devre şemasında R1 ve R2 gerilim
bölücü dirençleri aracılığıyla PUT’un G ucuna sabit bir polarma gerilimi uygulanır. 100 kW luk
direnç (R4) üzerinden geçen akım ise kondansatörü şarj etmeye başlar. C üzerinde biriken yükün
gerilim değeri G ucundaki gerilimden 0,6 V fazla olduğu anda PUT iletime geçer. R3 üzerinde
testere dişine benzeyen gerilim oluşur.
G ucuna polarma gerilimi sağlayan R1 ve R2’nin değeri değiştirilirse PUT’un iletime geçme
düzeyi ayarlanabilir (programlanabilir).
Örneğin PUT’lu darbe üreteci devresi 12 V ile çalışsın. Gerilim bölücü dirençler ise, R1 = R2 = 100 kW
olsun. Bu durumda PUT’un G ucundaki polarma gerilimi VG = 6 V olur. Dolayısıyla, kondansatörün
gerilimi 6,6 V'u aştığı anda PUT iletime geçerek R3 üzerinde palsler oluşturmaya başlar.
anot (A)
anot (A)
geyt (G)
R
15 kW
geyt (G)
6,8 V
katot (K)
katot (K)
Şekil 1.34: SUS
sembolü
Şekil 1.35: SUS'un
transistör eşdeğeri
Şekil 1.36: SUS'un tetiklenme gerilimi
değerinin zener diyot ile değiştirilmesi
F. Silisyum anahtarlar (diğer tetikleme elemanları)
1. SUS’lar (silicon unidirectional switch, silikon tek yönlü anahtar): Tek yönde akım
geçiren tetikleme elemanlarına SUS denir. SUS'ların ayakları A, K, G şeklinde adlandırılmıştır. G
ucu anoda yakın olan yarı iletkenden çıkarıldığı için bu elemanlar anot kapılı tristörlere benzerler.
SUS’un iletime geçirilme yöntemleri şunlardır:
I. G ucuna eksi (-) tetikleme uygulayarak.
II. SUS’un anoduna şaseye göre 7,4-7,5 V arası bir gerilim uygulayarak.
SUS’un daha düşük gerilimlerde tetiklenmesi istenirse G-K arasına şekil 1.36'da görüldüğü
gibi dışardan zener diyot ya da direnç eklenir.
G-K arasına bağlanan 3 V'luk bir zener diyot SUS’un iletime geçme geriliminin yaklaşık 3,7
10
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
volta inmesine neden olur.
G-A ve G-K uçları arasına eşit
değerli iki direnç eklenirse
(örneğin 33 kW ya da 100 kW)
SUS’un tetiklenme gerilimi
yaklaşık 4 V olur.
R1 10 k
Vters
2. SBS’ler (silicon bidirectional
switch, silikon iki yönlü anahtar): İki
yönde akım geçirebilen tetikleme
elemanıdır. Birbirine ters paralel bağlı iki
SUS’tan oluşmuştur. G ucu hem (+) hem
de (-) polarma ile tetiklenebilir. Tetiklenme
gerilimi 6-10 V arasında değişir. Darbe
üreteci olarak triyakların tetiklenmesinde
vb. kullanılır.
2N4991 tip SBS’nin özellikleri:
Tetikleme gerilimi yaklaşık: 6 - 10 V,
tetikleme akımı: 0,5 mA.
G
G
A
2N4987
A
100 nF
-
K
Ry
C
Şekil 1.38: SUS'lu pals
üreteci devresi
elektriksel
Idoğru (mA)
Vdoğru (V)
Vters (V)
(mA)
IIters
(mA)
Şekil 1.39:
SBS sembolü
Şekil 1.40: SBS'lerin elektriksel
karakteristik eğrisi
B RX
49
MC R
100
A
GA
K
G
K
P 100 k
Vileri
SUS’lu pals üreteci
devresi: Şekil 1.38'de verilen
devrede R1 ve P'den geçen
I (mA)
akım C'yi doldurmaya başlar.
C'nin gerilimi 7,4-7,5 V olunca
SUS iletime geçerek R y
Şekil 1.37: SUS'ların
karakteristik eğrisi
üzerinde gerilim oluşturur. C
küçük kapasiteli olduğundan
hemen boşalır, SUS kesime gider.
Ardından C tekrar dolmaya başlar.
A
+12 V
I (mA)
G
K
G
A
K
K
A
K
yalıtkan
G
Şekil 1.41: Tristör
sembolleri
Şekil 1.42: Çeşitli tristörler
Şekil 1.43: Tristörün
yarı iletken iç yapısı
G. Tristörler (thyristör, SCR, silicon controlled rectefier)
1. Tristörlerin yapısı ve çalışma karakteristiği: İki yarı iletken ile diyotlar, üç yarı iletken
ile transistörler, dört yarı iletken ile ise tristörler yapılmıştır.
Tristör kavramı, thyratron (gazlı triyod) ve transistör sözcüklerinin birleşiminden ortaya çıkmıştır.
PNPN şeklinde birleştirilmiş olan dört yarı iletkenden çıkarılan anot (A), katot (K) ve gate (G)
uçları olan tristör, doğru ve alternatif akımda çalışabilen bir “güç kontrol” elemanıdır.
11
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Tristörlerin iletime geçirilebilmesi için G ucuna kısa süreli olarak akım (sinyal) uygulamak
yeterlidir. Tetikleme akımı uygulandığında tristör saniyenin 1/1000'i kadarlık bir sürede iletime
geçer.
Tristör kesimdeyken A-K uçlarının direnci çok yüksektir. İletim anında ise A-K arası direnç 0,2 W
gibi çok düşük bir düzeye iner. Tristör iletimdeyken A-K arasından geçen akımın maksimum
değere çıkmaması için devreye mutlaka yük bağlanması gerekir. Yüksüz çalıştırma yapılırsa aşırı
akım geçişi olur ve eleman bozulur.
Uygulamada kullanılan tristörlerin akımları 0,1 ile 3000 A, gerilimleri 10 ile 5000 V arasında
değişmektedir.
AC gerilim ile çalıştırılan tristörlü devrelerde, G ucuna gelen tetikleme akımına bağlı olarak
A’dan K’ya geçen akım değişir. (Diyotlar ise A’dan K’ya doğru geçen akımı denetleyemezler.)
Herhangi bir alıcıya uygulanan enerji ayarlı bir transformatörle (varyak) ya da yük devresine
seri olarak bağlanan bir reosta (ayarlı direnç) ile kontrol edildiğinde büyük bir güç kaybı ortaya
çıkar. Aynı zamanda bu elemanlar hem fazla yer kaplar, hem de pahalıya mal olurlar. Güç
kontrolünde tristör kullanıldığında ise, hem güç kaybı azalır, hem de maliyet düşer.
Tristörler, demir çelik endüstrisinde, kaynak makinelerinde, yüksek güçlü redresörlerde,
motorların devir kontrollerinde, akü şarj cihazlarında, aydınlatma, ısıtma donanımlarında vb.
kullanılır.
Şekil 1.41'de tristör
+I (A)
sembolleri, şekil 1.42'de
doğru polarmada
iletim bölgesi
uygulamada kullanılan
tristör örnekleri ve şekil
1.43'te tristörlerin yarı
doğru polarmada iletime
iletken iç yapısı verilmiştir.
tutma akımı
geçme noktası
Tristörlerin doğru ve
ters polarmada bozulma
(kırılma) gerilimi
ters polarma
-V (V)
durumundaki
elektriksel karakteristik
doğru polarmada
+V (V)
ters polarmada
eğrileri: Endüstriyel
kesim bölgesi
kesim bölgesi
-I (A)
donanımlarda yaygın
olarak kullanılan
Şekil 1.44: Tristörün iletim ve kesim durumundaki
elemanlardan biri olan
davranışlarını gösteren karakteristik eğriler
tristörlerin doğru ve ters
yönlü gerilimlere karşı davranışını anlayabilmek için şekil 1.44'teki eğrileri inceleyelim.
Karakteristik eğrilerdeki kavramların açıklanması:
I. Ters polarmada bozulma (kırılma, delinme) gerilimi: Tristörün ters yönlü olarak
uygulanan gerilime dayanabildiği son noktadır.
II. Ters polarmada kesim bölgesi: Tristörün ters yönlü polarmada kesimde olduğu gerilim
aralığıdır.
III. Doğru polarmada kesim bölgesi: Tristörün doğru polarma altında kesimde kaldığı
bölgedir.
IV. Doğru polarmada iletime geçme noktası: Tristörün iletime geçtiği değerdir.
V. Tutma akımı: Tristörün iletime geçtikten sonra iletimde kalmasını sağlayan anot-katot
arası akım değeridir.
Tristörün iletime geçebilmesi için gereken koşullar şunlardır:
I. Anot ucuna artı (+), katot ucuna eksi (-) gerilim uygulanmalıdır.
II. Tristörün A-K uçları arasından geçen akım en az tutma akımı kadar olmalıdır.
12
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
III. G ucuna uygulanan polarmanın gerilim ve akım değeri tristörün kataloğunda verilen değerde
olmalıdır. Yani G ucuna uygulanan tetikleme akımı çok küçük olursa eleman çalışmaz. Tetikleme
akımı büyük olduğunda ise tristör bozulur.
2. Tristörlerin sağlamlık testi: AVOmetre komütatörü ohm kademesine getirilerek (x1 kW
konumu) yapılan ölçümde, A-K: kW-kW (büyük ohm - büyük ohm), A-G: W - kW (küçük ohmbüyük ohm), K-G: W - kW (küçük ohm-büyük ohm) olacak şekilde değerler okunuyorsa eleman
sağlamdır.
3. Tristör tetikleme devreleri ve kapı (G) kontrolü (Tristörleri tetikleme yöntemleri)
a. G ucuna kısa süreli akım (pals) uygulayarak tetikleme: Bu yöntemde G ucuna kısa
süreli olarak tetikleme akımı uygulanarak A - K arasının iletken olması sağlanır.
Tetikleme sinyali ise,
S1
L
S2
VG
V
R
BRX49
MCR100
AC ya da DC
I. Bağımsız DC üretecinden sağlama: Şekil 1.45'te
verilen bu yöntemde S1 anahtarı kapatıldığında lamba
yanmaz.
S2 anahtarı kısa süreli olarak kapatılıp açılırsa tristörün
davranışı şöyle olur: V gerilimi AC ise S2 açıldığı anda
tristör tekrar kesime gider ve lamba söner. V gerilimi DC
ise S2 açılsa bile tristör sürekli olarak iletimde kalır.
Şekil 1.45: Tristörün DC
AC ya da DC
II. Ana besleme kaynağından sağlama: Şekil
üreteç ile tetiklenmesi
1.46'da verilen devrede S anahtarı kapatıldığı anda direnç
üzerinden geçen küçük değerli akım tristörü sürer. Devre
DC ile besleniyorsa S anahtarı açılsa bile tristör iletimde
L
kalır. Devre AC ile besleniyorsa S anahtarı açıldığında
tristör kesime gider. Devrede kullanılan diyot, tristörün G
1-22 k BRX49
MCR100
ucundan ters yönde akım dolaşmasını önler. Yani bu
eleman tristörü koruma amacıyla bağlanmıştır.
G ucuna uygulanan akımın minimum değeri önemli bir
husustur. Yani G ucuna rastgele akım uygulanırsa eleman
bozulur. Teknik bilgi kataloglarında her tristörün geyt
Şekil 1.46: Tristörün ana besleme
ucuna uygulanacak akım (IGmin) belirtilir. Örneğin iletime
kaynağından tetiklenmesi
geçebilmesi için G ucuna 10 mA uygulanması gereken bir
tristöre 5 mA uygulanırsa A - K arası iletken olmaz. Ya da G akımı 10 miliamperin çok üzerinde
olursa eleman bozulabilir.
Tristörün G ucuna uygulanacak tetikleme akımının katalogda verilmiş olan sınırın üzerine
çıkmaması için tetikleme ucuna seri olarak direnç bağlanır. Direncin kaç ohm olması gerektiğini
bir örnekle açıklayalım.
Örnek: Bir tristörün G tetikleme akımı katalogdan bakılarak 10 mA olarak belirlenmişir. Tristör
DC 12 voltluk bir devrede kullanıldığına göre G ucuna seri bağlanması gereken direncin değerini
hesaplayınız. (Vgeyt = 1 V)
Çözüm
IG = 10 mA = 0,01 A
R =(Vşebeke-Vgeyt)/IG = (12-1)/0,01=1100 W
b. Tristörlerin izolasyon (pals, darbe) transfor-matörleriyle tetiklenmesi: Birbirinden
yalıtılarak (bağımsız) çalışması istenen devrelerde tetikleme palsi ile tristör arasına şekil 1.47'de
görüldüğü gibi dönüştürme oranı 1:1 olan minik boyutlu bir pals transformatörü bağlanır. Pals
13
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
c. Tristörlerin optokuplör ile tetiklenmesi: Şekil
1.48'de görülen devrede S anahtarı kapatıldığında enfraruj
diyot ışık yayarak fototransistörü sürer. İletime geçen
fototransistör ise tristörü tetikleyerek röleyi çalıştırır.
Görüldüğü üzere kumanda devresiyle güç devresi
optokuplör sayesinde birbirinden
elektriksel bakımdan yalıtılmıştır.
+5-12 V
R
AC ya da DC
devresinin primerden dolaştırdığı akımın yarattığı manyetik
alan sekonder sargılarında V2 gerilimini oluşturur. V2
gerilimi tristörün G ucunu tetikleyerek tristörü sürer. Bu
yönteme manyetik kuplajlı tetikleme de denir.
BRX49
MCR100
pals
trafosu
V2
pals
üreteci
V1
Şekil 1.47: Tristörün pals
trafosuyla tetiklenmesi
S
220 W
ç. A-K uçları arasına
+12 V
yüksek gerilim uygulayarak
optokuplör
L
R1
tetikleme: G ucu boştayken A-K
arasına uygulanan gerilim
artırılırsa tristörün içindeki
transistörlerden akan sızıntı
R2
akımlarının değerleri yükselerek
BRX49
A-K arasının iletken hâle
MCR100
4N25
1-10 kW
gelmesine yol açabilir. Pratikte
tercih edilen bir yöntem değildir.
Şekil 1.48: Tristörün optokuplörle tetiklenmesi
Çünkü, tristöre kataloglarda
belirtilen dayanma gerilimlerinden yüksek gerilim uygulamak sakıncalıdır.
d. Yüksek sıcaklık ile tetikleme: SCR’nin sıcaklığı artırılırsa P-N eklemlerinden geçen
sızıntı akımları yükselir. Bu da elemanın A-K arasının iletken olmasına yol açar. Uygulamada
tercih edilen bir yöntem değildir.
4. Tristörün DC'de kullanılması: Tristörlerin iç yapısındaki 4 yarı iletken ard arda bağlı iki
transistör gibi davranır. Bunları şekil 1.49 ve şekil 1.50'de görüldüğü gibi T 1 ve T 2 olarak
adlandırırsak, T2’nin tetikleme ucuna (G ucu) küçük değerli bir pozitif (+) akım uygulandığında
C-E arası iletken olur ve T1’in beyz ucuna eksi (-) ulaşır. T1’in beyzinin eksi (-) alması bu
transistörün de iletken olmasına yol açar. T1 iletken olunca emiterinden kolektörüne doğru akan
akım T2’nin B ucuna tetikleme akımı gelmesine yol açar. Bunun sonucunda dışardan uygulanan
IG tetikleme akımı kesilse bile T2 iletimde kalır. T2’nin iletimde kalması ise T1’in iletimde olmasını
sağlar.
Özetlersek: G ucuna gelen kısa süreli polarma (tetikleme, uyartım) akımı tristörün sürekli olarak
A’dan K’ya doğru akım geçirmesine yol açar.
Tristörün DC ile bir kez tetiklendikten sonra sürekli olarak çalışıyor vaziyette kalabilmesi için
A
A
A
~
~ A
+ A
PNP
PNP
T1
T1
G
G
G
G
+
K
K
Şekil 1.49: Tristörün
yarı iletken iç yapısı
K
T2
NPN
- K
Şekil 1.50: Tristörün transistör eş
değeri ve tristörü DC ile çalıştırma
14
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
G
~
L
T2
NPN
~ K
~
~
Şekil 1.51: Tristörlerin
AC'de çalışması
bir koşul vardır. O da, elemandan geçen akımın tutma akımından fazla olmasıdır. Uygulamada
kullanılan tristörlerde tutma akımı modele göre 2 mA-200 mA arasında değişebilmektedir.
5. Tristörün AC'de çalışması: Şekil 1.51'de verilen devrede T2’nin tetikleme ucuna (G)
uygulanan küçük değerli akım bu elemanın C-E uçları arasından akım geçmesini sağlar. T2’nin
C'den E'ye akım geçirmesi üzerine T1’in B ucu eksi (-) polarma alır ve iletime geçerek T2’yi
tetiklemeye başlar. Pozitif yönlü alternans maksimum değere yükselir ve tekrar sıfır (0) değerine
iner. İşte tam bu sırada tristörün anot (A) ucuna gelen akım 0 değerine indiği için T1 ve T2 kesime
girer ve alıcı çalışmaz olur. G’ye pozitif tetikleme sinyali verilince tristör yeniden iletime geçer.
Görüldüğü üzere pozitif alternansın her 0 V değerine inişinde tristör kesime girmektedir. İşte
bu nedenle AC ile çalışan devrelerde kullanılan tristörün G ucuna sürekli olarak tetikleme sinyali
uygulamak gerekir.
T2 transistörünün G ucuna negatif sinyal geldiğinde bu transistör iletime geçemez. T2 kesimde
kalınca T1'de kesimde kalır. T1 ve T2'nin kesim olması alıcı üzerinden akım geçmemesine neden
olur. Yani negatif alternansta L çalışmaz.
TIC106
AC 220 V
6. Tristörlü faz kontrol devreleri:
Tristörler kullanılarak endüstriyel amaçlı
bir çok devre yapılabilmektedir.
Yüksek akım çeken endüstriyel
sistemlerin doğru akım gereksinimi
diyotlarla değil tristörlerle karşılanır.
Çünkü diyotlar, alıcıya giden akımı
ayarlayamazlar. Tristörler ise G ucuna
uygulanan tetikleme sinyalinin şekline
göre A’dan K’ya geçen akımı kolayca
ayarlayabilirler. Ayrıca tristörlerin
harcadığı öz güç (disipasyon gücü) diyot
ve transistörlere nazaran daha az
olmaktadır.
Tristörlü doğrultmaç devrelerinde
çıkışın düzgün DC olması için, alıcı
akımının düşük olduğu devrelerde filtre
olarak kondansatör kullanılırken, büyük
akımlı devrelerde ise sac nüveli
bobinlerden yararlanılır.
1k
1N4001
S
AC 12 V
1 mF Ry
1k
Şekil 1.52: Tristörlü bir fazlı yarım
dalga doğrultmaç devresi
V, I
trafonun
sekonderindeki
AC sinyal
t (s)
V, I
+
+
t (s)
tristörün çıkışındaki DC sinyal
Şekil 1.53: Tristörlü bir fazlı yarım dalga
doğrultmaç devresinde giriş ve çıkış sinyalleri
I. SCR’li yarım dalga doğrultmaç devresi: Şekil 1.52'de verilen devrede potun direnç
değerini değiştirmek sûretiyle C’nin dolma zamanı ayarlanır. Bu da SCR’nin tetiklenme açısını
(zamanını) kontrol ederek alıcıya giden gerilim ve akımın değerini kontrol eder. Tristörün G ucuna
giden akımın değerine bağlı olarak alıcıya giden sinyallerin kırpılma durumu değişir. G akımı
pot, direnç ya da kondansatörün değeri değiştirilerek ayarlanabilir.
II. Orta uçlu trafolu, tam dalga kontrollü doğrultmaç devresi: Şekil 1.54'te verilen
devrede iki adet tristör kullanılmaktadır. Trafonun sekonder sarımının A noktasının polaritesi
pozitif olduğunda SCR1, B noktasının polaritesi pozitif olduğunda ise SCR2 iletime geçer. Tristörün
G ucuna giden akımın değerine bağlı olarak alıcıya giden sinyallerin kırpılma durumu şekil 1.55'te
görüldüğü gibi değişir. Geyt (G) akımı dirençlerin değeri değiştirilerek ayarlanabilir.
III. Üç fazlı doğrultmaçlar: 3 fazlı AC’nin doğrultulmasında ve çıkış akımının kolayca kontrol
edilmesinde kullanılan devrelerdir. 3 fazlı doğrultmaçlarda SCR’leri tetiklemede kullanılan
15
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
SCR1
A
TIC106
1k
AC 12 V
1k
AC 220 V
devreler, şekli fazla karışık göstermemek
için genelde blok şema olarak ifade edilir.
Böyle bir şema ile karşılaşıldığında kutu
biçiminde çizilmiş kısımda, UJT, PUT,
SUS, diyak vb. gibi elemanlarla yapılmış
tetikleme devrelerinin bulunduğu
bilinmelidir.
Ry
1N4001
1k
AC 12 V
1k
SCR’li üç fazlı yarım dalga
doğrultmaç devresi: Şekil 1.56'da
verilen tristörlü üç fazlı yarım dalga
doğrultmaç devresi yapı olarak şekil
1.52'deki yarım dalga doğrultmaç
devresine benzer. Bu devrede AC’nin
sadece pozitif alternansları alıcı
üzerinden geçer.
B
1N4001
SCR2
TIC106
Şekil 1.54: Tristörlü orta uçlu trafolu bir
fazlı tam dalga doğrultmaç devresi
V, I
trafonun
sekonderindeki
AC sinyal
t (s)
UJT tetiklemeli üç fazlı tam dalga
doğrultmaç devresi: Şekil 1.57'de
verilen devrede P2 üzerinden geçen akım
C'yi doldurmaya başlar. C'nin gerilimi 69 volt olduğunda UJT iletime geçer. R7
üzerinde oluşan gerilim tristörleri iletime
sokar. P2 potuyla çıkış geriliminin değeri
ayarlanabilir.
7. Tristörleri durdurma devreleri
(yalıtma, kesime sokma yöntemleri)
a. Seri anahtarla durdurma: DC ya
da AC ile çalışan küçük akımlı devrelerde
kullanılan tristörleri durdurmak için
kullanılan yöntemdir. Şekil 1.58'de verilen
şemada S1 anahtarı açıldığı anda alıcının
akımı kesilir.
V, I
+
+
+
t (s)
tristörlerin çıkışındaki DC sinyal
Şekil 1.55: Tristörlü orta uçlu trafolu bir fazlı tam
dalga doğrultmaç devresinde giriş - çıkış sinyalleri
tristörler
R
+
S
T
Mp
üç fazlı trafo
tetikleme
b. Paralel anahtarla (buton)
devresi
durdurma: DC ile çalışan tristörlü
Şekil 1.56: Tristörlü üç fazlı yarım
devrelerin durdurulmasında kullanılır.
dalga doğrultmaç devresi
Şekil 1.59'da verilen şemada S2 anahtarı
kapatılınca tristörden geçen akım anahtar üzerinden geçmeye başlar. Bu da tristörün içinde bulunan
T1 ve T2 transistörlerini kesime sokar. S2 anahtarını açsak bile tristör iletime geçemez.
c. Kondansatör ile kapasitif durdurma
I. Buton kumandalı (manuel) kapasitif durdurma: DC ile çalışan tristörlü devrelerin
durdurulmasında kullanılan yöntemdir. Şekil 1.60'ta verilen devrede S1’e basılınca tristör (SCR)
iletime geçer. A-K arasının iletken olmasıyla birlikte C kondansatörü R2 üzerinden artı (+), SCR
üzerinden eksi (-) alarak yavaş yavaş dolmaya başlar. S2 butonuna basıldığı anda C üzerinde
biriken elektrik yükü tristörün katoduna uygulanmış olur. Tristör tam iletimdeyken A-K uçları
arasında düşen gerilimin değeri çok az (0,6-2,4 V) olduğu için, kondansatörden gelen ters yönlü
polarma gerilimi, A-K uçları arasından akım geçişini durdurur.
16
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R4 6,8 kW / 2 W
R8 33 k
R5
3x1N4007
TIC106D
R1
R2
R3
27 W
27 W
27 W
10 k
P1
0-220 V
+
3x1N4007
100 k
P2
390 W
R6
Ry
470 W
2N2646
20 V
R7
100 nF
100 W
-
Şekil 1.57: UJT tetiklemeli, tristörlü üç fazlı tam dalga doğrultmaç devresi
L
L
S1
L
1k
1k
BRX49
MCR100
Şekil 1.58: Tristörün seri
anahtarla durdurulması
R1
S2
-
Şekil 1.59: Tristörün paralel
anahtarla durdurulması
II. İki tristörlü otomatik kapasitif durdurma: DC ile
çalışan tristörlü devrelerin durdurulmasında kullanılan
yöntemdir. Şekil 1.61'de verilen devrede S1’e basılınca
SCR 1 i leti me geçer. SCR 1 'i n iletken ol ma sıyla C
kondansatörü R2 üzerinden yavaş yavaş dolmaya başlar. Bir
süre sonra S 2 butonuna basılınca SCR2 iletime geçer.
SCR2'nin iletime geçmesiyle C üzerinde biriken elektrik
yükü SCR2 üzerinden geçip SCR1’i ters yönlü olarak polarır.
Ters polarma ise SCR1’i kesime sokarak lambayı söndürür.
C
1k
S2
BRX49
MCR100
-
BRX49
MCR100
1k
Şekil 1.60: Tristörün kapasitif
(buton kumandalı) durdurulması
R1
1k
S1
L
-
R3
R2 1k
R
R2
- +
10 mF
R
+12 V
-
S2
+12 V
+12 V
+12 V
S1
10 mF
+12 V
S1
1k
+
C
S2
BRX49
-
SCR1 MCR100 SCR
2
8. Tristörlü uygulama devreleri
Şekil 1.61: İki tristörlü otomatik
a. Tristörlerin anahtar (şalter) olarak kullanılması:
kapasitif durdurma devresi
Şekil 1.62'de verilen devrede S anahtarı bir kez kapatılıp
açılırsa tristör iletme geçerek L'nin sürekli olarak yanmasını sağlar. Devrenin besleme gerilimi
AC olursa alıcı, S kapalı olduğu sürece çalışır. Devrede kullanılan tristörün gücü artırılarak çok
yüksek akım çeken alıcılar minik bir anahtarla çalıştırılabilir.
b. Tristörlerle motorların dönüş yönünün değiştirilmesi: Sabit kutuplu DC motorlarda
devir yönünün değişmesi için besleme uçlarının yer değiştirmesi yeterli olmaktadır. Bu kuraldan
hareketle DC motora seri olarak birbirine ters paralel iki tristör bağlanıp devir yönü kontrolü
17
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
yapılabilir.
Şekil 1.63'te verilen devrede besleme gerilimi AC'dir. Bu
gerilim direkt olarak motora uygulanırsa alıcı çalışmaz.
Devrede bulunan tristörler tek yönde akım geçirdiğinden,
AC besleme gerilimi DC'ye çevrilir. İlk önce S1 anahtarını
kapatarak SCR1'in G ucunun tetiklenmesini sağlayalım. Bu
durumda motor üzerinden sağdan sola doğru bir akım geçişi
olur ve DC motor belli bir yönde dönmeye başlar. Daha
sonra S1 anahtarını açıp S2 anahtarını kapatalım. S2'nin
kapanmasıyla SCR2 iletime geçer. SCR2 'nin iletken
olmasıyla DC motor üzerinden soldan sağa doğru
bir akım geçişi olur ve motor önceki dönüş AC 12 V
yönünün zıttı yönde dönmeye başlar.
R
+12 V
S
R
1k
L
BRX49
MCR100
Şekil 1.62: Tristörün anahtar
olarak kullanılması
MCR100
SCR1
Mp
S
1
c. Tristörlerle motorların devir sayısını
değiştirme (tristörlerle yapılan AC faz
1N4001
kontrol devreleri): AC özellikli sinyaller sürekli
1k
1k
olarak yön değiştirirler. Yani akım pozitif tepe ile
1N4001
DC motor
negatif tepe arasında değişim gösterir. Akımın sıfır
S2
değerinden geçtiği anlarda tristör kesime girer.
Ayrıca bir tristör sadece pozitif alternansları
SCR2
geçirdiğinden bir periyodun sadece 180°'lik kısmı
MCR100
alıcı üzerinden dolaşır.
Şekil 1.63: Tristörlerle DC motorun devir
İşte 180°'lik pozitif alternansın başlangıcı ile
yönünün değiştirilmesine ilişkin devre örneği
bitişi arasında tristörün hangi açıda (anda) iletime
geçeceğinin tetikleme devresi yardımıyla belirlenmesine faz kontrolü denir.
Faz kontrolü yapılırken G ucuna bağlanan direnç fazla azaltılırsa aşırı akım geçişi olacağından
tristör bozulur. Bu durumu önlemek için G ucuna gitmesi gereken akım hesap yoluyla belirlenir.
Geyt (G) direncinin minimum değerini bulmada kullanılan denklem:
Rgeyt = (Vşebeke - Vgeyt) / Igeyt [W]
Denklem şöyle de yazılabilir: Rg = (VŞ - VG) / IG [W]
Örnek: Besleme gerilimi Vşebeke = 12 V olan bir tristörün tetiklenme gerilimi VG = 2 V,
tetiklenme akımı ise IG = 20 mA = 0,02 A'dir. G ucuna bağlanması gereken direncin (RG) değerini
bulunuz.
Çözüm: Rg = (12 - 2) / 0,02 = 500 W
Tristörlerle yapılan yarım ve tam dalga faz kontrol devreleri
I. Tristörlü yarım dalga kontrollü dimmer devresi:
Devre, AC’nin pozitif sinyallerini kontrol ettiği için yarım
dalga dimmer olarak anılmaktadır.
Şekil 1.64'te verilen devreye AC uygulandığında pot ve R
üzerinden geçen akım C’yi şarj etmeye başlar. C’nin gerilimi
BRX49
MCR100
yaklaşık 0,6-2 V'luk değeri aşınca tristör iletime geçer ve L
yanar.
Potun direnç değeri büyütülürse C geç dolacağından tristör
geç iletime geçer. L’nin üzerinden geçen akım azalır. Potun
değeri çok fazla artırılırsa C hiç dolamadan alternans
biteceğinden L hiç yanmaz.
Şekil 1.64: Tristörlü yarım dalga
Potun direnç değeri küçültülürse C çabuk dolacağından
kontrollü dimmer devresi
tristör hemen iletime geçer. L’nin üzerinden geçen akım
18
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çoğalır.
Şekil 1.65'te görüldüğü gibi yarım dalga dimmer devresi
negatif alternansları tamamen kırpmakta, pozitif alternansları
ise istenilen miktarda kırparak alıcıya vermektedir.
Tristörlerin G ucu sadece pozitif polariteli akımlarda tetiklenir.
Negatif polariteli sinyaller G ucunu ters polarize edeceğinden
tristör yalıtkan kalır. Negatif polariteli sinyallerin tristörün GK arası eklemini zorlamaması (bozmaması) için G'ye seri olarak
koruma amaçlı diyot (1N4001-1N4007 vb.) bağlanır.
Yarım dalga kontrollü dimmer (kısıcı) devresi uygulamada
pek kullanılmaz. Çünkü bu devre ile alıcıyı tam güçte çalıştırmak
mümkün değildir. Çünkü, tristör AC'nin sadece pozitif
alternansının geçmesine izin vermektedir.
V
Şekil 1.65: Yarım dalga kontrollü
dimmerde giriş ve çıkış sinyalleri
II. Tristörlü tam dalga kontrollü dimmer devresi:
Devre, AC’nin pozitif ve negatif sinyallerini kontrol
ettiği için tam dalga dimmer olarak anılmaktadır.
Şekil 1.66'da verilen devreye AC uygulandığında pot
BRX49
ve direnç üzerinden geçen akım C’yi şarj etmeye başlar.
MCR100
C’nin gerilimi yaklaşık 0,6-2 V'luk değeri aşınca tristör
iletime geçer, L çalışır. Potun direnç değeri büyütülürse
C geç dolacağından, tristör geç iletime geçer. L’nin
Şekil 1.66: Tristörlü tam dalga
üzerinden geçen akım azalır. Potun direnç değeri
kontrollü dimmer devresi
küçültülürse C çabuk dolacağından tristör çabuk iletime
geçer. L’nin üzerinden geçen akım çoğalır.
V
Bu devreyle DC ya da AC ile çalışması gereken
alıcıların gücü kontrol edilebilir. Eğer alıcı DC ile
çalışıyorsa, köprü diyotların çıkışına (tristörün anoduna,
A-B arası) bağlanır. Alıcı AC ile çalışıyorsa köprü
diyotlardan önce (devrenin girişine, C-D arası) bağlanır.
Şekil 1.67'de görüldüğü gibi tam dalga dimmer devresi
negatif alternansları diyotlar aracılığıyla doğrultarak
tristöre vermektedir. Tristör ise G ucuna gelen polarma
gerilimine göre pozitif yönlü alternansları kırpmaktadır.
Şekil 1.67: Tam dalga kontrollü
dimmerde giriş çıkış sinyalleri
Not: Tam dalga kontrollü dimmer devresinde
diyotlardan sonra filtre kondansatörü kullanılmadığı için tam doğru akım yoktur. Buna göre
diyotların çıkışındaki gerilim sıfır ile pozitif maksimum arasında değişmektedir. Tam dalga dimmer işte bu sayede çalışabilmektedir.
ç. Tristörlü invertör (konvertisör) devreleri
I. İki tristörlü DC-AC konvertisör devresi: Şekil 1.68'de verilen devrede, SCR'leri
tetiklemede kullanılan pals üreteci, UJT'li, 555'li, transistörlü kararsız (astable) multivibratörlü
vb. olabilir.
DC besleme ile çalışan devrede tristörler C kondansatörüyle durdurulmaktadır (kesime
sokulmaktadır). Şekilde pals devresi tristörleri sırayla iletime geçirir. SCR1 iletime geçince C
üzerinde birikmiş olan elektrik yükü SCR2'yi kesime sokar. C boşaldıktan sonra bu kez diğer
yönde şarj olur. SCR2'ye tetikleme gelince bu eleman iletime geçer. SCR2 iletime geçince C
üzerindeki elektrik yükü SCR1'i kesime sokar. Devre bu şekilde çalışmasını sürdürür. Orta uçlu
olarak sarılmış olan trafolar primerden geçen akımların iki yönlü olarak akması sekonderde AC
gerilim oluşturur.
19
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+12 V
220 V/15 W lâmba
C
N1
+
N3
AC
220 V
N2
SCR 2
V,I
220k-1MW
tetikleme palslerini
üreten devre
AC
SCR 1
BRX49
MCR100
çıkış sinyali
+
t (s)
+
-
-
Şekil 1.68: İki tristörlü DC-AC konvertisör
Şekil 1.69: LDR ve tristörlü karanlıkta
çalışan devre (gece lâmbası)
d. Işığa duyarlı tristör kontrol devreleri
I. LDR ve tristörlü karanlıkta çalışan devre: Şekil 1.69'da verilen devrede ortam
karardığında LDR'nin direnci artar ve üzerinde düşen gerilim büyür. LDR üzerinde oluşan gerilim
tristörü sürerek lambayı çalıştırır. Ortam aydınlanınca LDR'nin direnci azalır. LDR üzerinde oluşan
gerilim azalınca tristör iletime geçemez.
4x1N4001
AC 12-15 V
e. UJT ve tristörlü yük kontrol devreleri
I. UJT ve tristörlü tam dalga kontrollü dimmer devresi: Şekil 1.70'te verilen devre AC
sinyallerin pozitif ve negatif alternanslarını kontrol eder. Devrede, köprü bağlı diyotlar AC'yi
DC'ye çevirir. Fakat bu tam DC değildir. Sürekli olarak sıfır ile tepe değer arasında değişmektedir.
Ön dirençle korunmakta olan zener diyot UJT için gereken sabit besleme gerilimini sağlar. UJT'li
pals üreteci ise tristörü tetikler.
R4
1k
9,1 V
47 W
12 V
flâmanlı
lâmba
2N2646
470 k
BRX49
MCR100
+
1 mF
UJT
R3
47 W
Şekil 1.70 UJT ve tristörlü tam dalga dimmer devresi
II. UJT ve tristörlü gecikmeyle çalışan (turn-on tipi) zaman rölesi devresi: Şekil
1.71'de verilen devrede S anahtarı kapatılınca C dolmaya başlar. C’nin gerilimi 6-9 V düzeyine
ulaşınca UJT aniden iletime geçer. R3 üzerinde oluşan gerilim tristörü tetikler, lamba yanar. Pot
ile L’nin çalışmaya başlama zamanı ayarlanabilir.
f. Tristörlerin korunması: Her tristörün çalışma gerilim ve akımıyla ilgili karakteristik değeri
kataloglarda bildirilir. Teknik verilere bakmadan yapılan devrelerin düzgün çalışması mümkün
değildir.
20
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Uygulamada kullanılan bazı tristörlerin
özellikleri
*TIC106M: 600 V/3,2 A, İletimde tutma akımı:
8 mA, Tetiklenme akımı: 0,2 mA
*TIC126D: 400 V/7,5 A, İletimde tutma akımı:
40 mA, Tetiklenme akımı: 20 mA, İletimdeyken
A-K arasında düşen gerilimin değeri: 1,4 V
*BRX49: 400 V/0,8 A, Kısa süreli olarak
geçirebileceği akım: 6 A, Tetiklenme akımı: 20 mA
*TIC106D: 400 V/3,2 A
*TIC116E: 500 V/5 A
*BRX49: 400 V/0,8 A
R1 100 kW
470 k
P
L
47 W
R2
2N2646
S
12 V
flamanlı
lamba
+12 V
Bir tristör, aşırı akım, yüksek tetikleme akımı,
yüksek ters A-K gerilimi gibi nedenlerle bozulur.
Kataloglarda VR (Vreverse) olarak verilen değer,
tristöre ters olarak uygulanabilecek maksimum
gerilimi belirtir. V F, (V forward) ise ileri yönde
uygulanabilecek maksimum gerilimi bildirir. Ters
dayanma gerilimi aşılacak olursa elemandan geçen
sızıntı akımları aniden yükselerek arızaya neden
olur.
Sonuç olarak, tristörlerin devrede uzun süre
görev yapabilmesi için karakteristik değerlerinin
uygun olup olmadığına çok dikkat edilmelidir.
BRX49
MCR100
UJT
C 1 mF
47 W
R3
Şekil 1.71 UJT ve tristörlü
turn-on zaman rölesi devresi
Şekil 1.72: Diyak sembolleri
Şekil 1.73: Diyakın
yarı iletken yapısı
Ğ. Diyaklar (diak, diac)
Resim 1.4: Diyak örneği
İki yönde de akım geçirebilen tetikleme
elemanına diyak denir. Diyak sözcüğü alternatif
I (A)
akımda kullanılan diyot anlamına gelmektedir.
iletime
Diyak aslında tetikleme (G) ucu olmayan iki
geçme
tristörün birleşiminden oluşmuştur.
değeri
V (V)
Diyak, bir sinyali (akımı) belli bir seviyeye kadar
bloke eder (geçirmez). Başka bir deyişle diyak,
herhangi bir ucuna uygulanan gerilim 20-50 V V (V)
iletime
geçme
olduğunda aniden iletkenleşen elemandır.
değeri
Diyaklar, SCR ve triyaklı devrelerde çok yaygın
olarak kullanılmaktadır.
I (A)
Uygulamada kullanılan bazı diyakların iletime
Şekil 1.74: Diyakların
geçme değerleri şöyledir: BR100: 28..36 V,D B 4 :
elektriksel karakteristik eğrisi
35...45 V
Şekil 1.72'de diyak sembolleri, şekil 1.73'te diyakların yarı iletken iç yapısı, resim 1.4'te diyak
ve şekil 1.74'te diyakların iki yönlü elektriksel (V-I) karakteristik eğrisi verilmiştir.
I. Diyaklı pals üreteci (pals osilatörü): Şekil 1.75'te verilen devreye DC ya da AC
uygulandığında R ve P’den geçen akım C’yi doldurmaya başlar. C’nin gerilimi yaklaşık olarak
20-50 V olduğunda diyak iletkenleşir. Ry üzerinde bir gerilim oluşur. Küçük kapasiteli olan C
hemen boşalacağından diyak tekrar kesime gider ve devre başa döner. Pot ile C’nin dolma zamanı
ayarlanabilir. Potun değerine bağlı olarak çıkıştan alınan palslerin frekansı değişir.
Devrenin çıkışından alınan sinyaller osilaskopla incelenecek olursa testere dişine benzer palslerin
oluştuğu görülür.
21
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R 100-470 kW
II. 220 V'ta çalışan diyaklı flaşör devresi:
Şekil 1.76'da verilen devreye AC 220 V
uygulandığında R1 direnci üzerinden yavaş yavaş
şarj olan C’nin gerilimi 20-50 V olduğunda diyak
iletime geçerek ledi çalıştırır.
C'nin led üzerinden boşalmasıyla diyak tekrar
kesim durumuna geçer ve devre başa döner.
Devrede kullanılan 1N4007 diyodu, ledi negatif
alternanslara karşı korur.
P 100-470 kW
AC 220 V
1N4007
çıkış
sinyali
V (V)
t (s)
BR100
Ry
100 W
100 nF/400 V
Diyakların sağlamlık testi: Ohmmetreyle
yapılan diyak ölçümde her iki yönde de yüksek
direnç (200-500 kW) göstermelidir.
Şekil 1.75: Diyaklı pals
üreteci devresi
1. Triyakların yapısı ve çalışması: Şekil
1.78'de görüldüğü gibi sekiz yarı iletkenin
birleşiminden oluşmuş, iki yönde de akım
geçirebilen güç kontrol elemanlarına triyak denir.
Triyakların ayakları A1-A2-G (T1-T2-G ya da
MT1-MT2-G) şeklinde kodlanmıştır. G ucu A1-A2
arasından geçen akımı denetler. A2 ucu ise yükün
bağlandığı uçtur.
A2
AC 220 V
H. Triyaklar (triac, triak)
C
1N4007
BR100
R2
100820 W
1-10 mF
led
Şekil 1.76: Diyaklı flaşör devresi
A2
A1
A2
G
220 kW-470 kW
R1
G
A1
A1
Şekil 1.77: Triyak sembolleri
G
Şekil 1.78: Triyakın yarı
iletken iç yapısı
Şekil 1.79: Çeşitli triyaklar
Triyak, şekil 1.80'de görüldüğü gibi iki adet tristörün ters paralel bağlanmış hâline benzetilebilir.
Triyak DC’de çalışırken G ucu bir kez tetiklendiğinde A2-A1 arası sürekli, AC’de çalışırken ise
G ucu tetiklendiği sürece A2-A1 arası iletken kalır.
Triyak AC beslemeli devrelerde kullanılırken G ucuna bağlanan diyak, UJT, PUT, SUS, SBS,
neon lamba gibi elemanlarla tetiklenme açısı (anı) daha iyi ayarlanabilir. Bu sayede A2-A1
arasından geçen akım kontrol edilerek alıcının istenilen güç değerinde çalışması sağlanabilir.
Triyakların tetiklenmesi: Triyakların alıcıyı çalıştırabilmesi için G ucuna belli bir tetikleme
akımı vermek gerekir.
Tetikleme akımı (IG) ise çeşitli şekillerde sağlanabilir.
I. DC üreteç ile tetiklemesi: Şekil 1.82'de verilen devrede görüldüğü gibi bu yöntemde
triyakın geyt akımı bir DC üretecinden sağlanır.
II. G ucunun ana besleme kaynağına bağlı direnç üzerinden tetiklenmesi: Şekil 1.83'te
verilen şemada görüldüğü gibi geyt ucu küçük akımlarla çalıştığından akım sınırlayıcı R direnci
üzerinden tetikleme yapılır. R direncinin tam doğru olarak seçilebilmesi için,
22
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
iletim bölgesi
+I (A)
iletime
geçme
noktası
A2
-V (V) kesim bölgesi
G
+V (V)
kesim bölgesi
A1
tutma akımı
iletime geçme
noktası
iletim bölgesi
-I (A)
Şekil 1.81: Triyakın elektriksel karakteristik eğrisi
R = (Vşebeke - VG) / IG [W] denklemi kullanılır.
G ucuna bağlanan R direncinin değeri büyütüldükçe
tetikleme akımı küçüleceğinden triyak, daha geç iletime
geçecek, bu ise alıcının gücünü azaltmamızı sağlayacaktır.
b. Mod II (-): Triyakın G ucu (-), A2 ucu (+), A1 ucu (-)
gerilimle tetiklenir. Bu durumda A2’den A1’e doğru akım
geçişi olur. Mod II (-) tipi çalışmada mod I (+)'ya oranla daha
yüksek tetikleme gerilimine ihtiyaç vardır.
ç. Mod III (-): Triyakın G ucu (-), A2 ucu (-), A1 ucu (+)
gerilimle tetiklenir. Bu durumda A1’den A2’ye doğru akım
geçişi olur.
Yukarıda açıklanan çalışma şekilleri içinde I (+) ve III (-)
modlarında çalışma çok iyi olup, alçak güçlü devrelerde tercih
23
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
G
A1
R
VG 1-2 V
Şekil 1.82: Triyakın DC
üreteç ile tetiklenmesi
alıcı
R
A2
10-82 k
Vşebeke
G
A1
Şekil 1.83: Triyakın ana besleme
kaynağından tetiklenmesi
+
alıcı
A2
DC 12 V
c. Mod III (+): Triyakın G ucu (+), A2 ucu (-), A1 ucu (+)
gerilimle tetiklenir. Bu durumda A1’den A2’ye doğru akım
geçişi olur.
Mod III (+) modunda G ucuna uygulanan polarma akımı
Mod I (+) yöntemindeki akımdan daha yüksek olmalıdır.
A2
-
G
BT136
Triyakların çalışma modları (durumları)
a. Mod I (+): Şekil 1.84'te görüldüğü gibi triyakın G ucu
(+), A2 ucu (+), A1 ucu (-) gerilimle tetiklenir. Bu durumda
A2’den A1’e akım geçişi olur. Mod I (+) çalışma biçimi
tristörün çalışmasının aynısıdır. Bu modda triyak tam
iletimdedir.
Vşebeke
BT136
Örnek: Besleme gerilimi (Vşebeke) 12 V olan bir devrede
kullanılan triyakın G ucunun iletime geçme gerilimi (VG) 1
volttur. G ucunun çektiği akım (IG) 1 mA (0,001 A) olduğuna
göre, G ucunu aşırı akıma karşı korumak için kullanılması
gereken direncin değerini bulunuz.
Çözüm: R = (12-1)/0,001 = 11/0,001 = 11000 W
alıcı
BT136
Şekil 1.80: Triyakın
tristör eşdeğeri
A1
R
DC 1-2 V
Şekil 1.84: Triyakın mod I (+)
olarak çalıştırılması
edilir. Bu modlarda tetiklenen triyakın iletime geçmesi için G ucuna verilmesi gereken akımlar
küçüktür. I (-) ve III (+) modlarında çalıştırılan triyaklarda tetikleme akımı ile A1-A2 arasından
geçen akımların yönleri birbirine zıttır. Bu da verimi düşürür. O nedenle bu iki yöntem pek
kullanılmaz.
Triyakların kesime sokulması: Çalışmakta olan bir triyakı durdurabilmek için çeşitli
yöntemler kullanılır.
Triyak DC ile çalışıyorsa kesime sokma
I. Seri anahtarla (devre akımı kesilerek),
II. Paralel anahtarla,
III. Kapasite ile durdurulabilir. (Buradaki üç yöntem tristörler kısmında anlatılmıştır.)
Triyak AC ile çalışıyorsa kesime sokma
I. Seri anahtarla,
II. G'nin tetikleme akımı kesilerek,
III. Triyakın A2-A1 uçları arasından geçen yük akımını tutma akımının altına indirerek
Ek bilgi: Tutma akımı
Her triyakın taşıyabileceği maksimum akım değeri bellidir. Bunun yanında triyakların üzerinden
geçen akım belli bir alt değere indirilirse eleman birden kesime gider. Örneğin 10 A taşımakta
olan bir triyaktan geçen akımı sıfıra doğru azaltırken akım mA seviyesine indiğinde aniden sıfır
olur. İşte triyakın kesime girdiği bu ana tutma akımı denir.
2. Triyakın sağlamlık testi: Ohmmetre uçları A2 - A1 arasına bağlanır. 100 W - 10 kW arası
değere sahip direncin bir ucu G ucuna, diğer ucu ölçü aletinin problarından herhangi birine
değdirilir. Bu durumda triyakın A2 - A1 arası gösterdiği yüksek direnç sıfıra doğru azalırsa elemanın
sağlam olduğu anlaşılır.
Ohmmetre ile yapılan ölçüm her zaman doğru sonuç vermeyebilir. Bundan dolayı basit devreler
kurularak sağlamlık testi yapmak daha doğrudur.
3. Triyaklı faz kontrol devreleri: Triyaklar kullanılarak lamba, AC seri motor, ısıtıcı vb.
gibi alıcıların üzerinden geçen akımın miktarı kolayca ayarlanabilmektedir.
Bilindiği gibi triyaklar G uçları tetiklendiğinde her iki yönde de akım geçirebilirler. Bunun
yanında G uçlarına uygulanan tetikleme sinyalinin zamanı değiştirilerek A1 - A2 uçları arasından
geçen akımın değeri kontrol edilebilmektedir.
BT136
I. Triyaklı basit dimmer (kısıcı) devresi: Şekil 1.85'te verilen dimmer devresinde kullanılan
pot ile C’nin dolma zamanı ayarlanabilmektedir. Buna bağlı olarak da C'nin üzerinde oluşan
gerilim sonucunda iletime geçen diyak triyakı sürmektedir.
Devrede potun değeri küçültülürse, C hemen dolar,
alıcı
diyak çabuk iletime geçerek triyakı tetikler ve
15-100 W
alıcıdan yüksek değerli bir akım geçer.
AC 220 V
22-56 k
Potun değeri büyültülürse C geç dolar, diyak
A2
gecikmeli olarak iletime geçip triyakı geç
tetikleyeceğinden alıcıdan düşük değerli bir akım
100-470 k
BR100
A1
geçer. Verilen dimmer devresinde alıcı eğer omik
G
(akkor lamba, halojen lamba, ısıtıcı vb.) özellikli ise
100 nF/400 V
çalışma gayet düzgün olur. Alıcı eğer indüktif
(bobin, trafo, motor vb.) özellikli ise triyaktan geçen
Şekil 1.85: Triyaklı basit dimmer devresi
akım ile gerilim arasında bir miktar faz farkı
24
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
olacağından, triyak iletime geçtiği anda üzerinde yüksek gerilim oluşturabilir. Bu yüksek gerilim
ise triyakı tekrar iletken durumuna geçirir. İşte bu sakıncayı ortadan kaldırmak için triyakın A2A1 uçları arasına paralel olarak şekil 1.86'da görüldüğü gibi R ve C bağlanır.
II. Triyaklı geri uç etkili iyi kalite dimmer devresi: Şekil 1.87'de verilen dimmer devresinde
iki adet kondansatör kullanıldığından pot az çevrilmesine rağmen lambanın ışığının aniden azalması
ya da çoğalması sorunu ortadan kalkar. Yani ışığın şiddeti düzgün bir biçimde azalıp çoğalır.
22-56 kW
R1
alıcı
AC 220 V
100 W
100 nF
400 V
100-470 kW
V,I
A2
t (s)
P
1-22 kW
C1
Şekil 1.86: Triyaka
R-C filtrenin bağlanışı
BT136
15-100 W
A1
G
R2
BR100
22-100 nF/400 V
C2
Şekil 1.88: Triyaklı dimmer
devrelerinde alıcı üzerinden
geçen kırpılmış sinyalin şekli
Şekil 1.87: Triyaklı geri uç etkili iyi
kalite dimmer devresi
III. Triyaklı AC seri (üniversal) motor hız kontrol devresi: Şekil 1.89'da verilen devre
ile AC seri motorların devir ayarı yapılabilir.
Potun değeri değiştirildikçe kondansatörlerin dolma zamanı değiştiğinden triyakın tetiklenme
anı da değişir. Bu ise motordan geçen akımı ayarlayarak hızı değiştirir.
Devrede triyakın düzgün olarak çalışabilmesi ve yakında bulunan radyo, TV gibi cihazların
parazitik sinyallerden etkilenmemesi için iki adet filtre kullanılmıştır.
Motora seri bağlanan bobin yüksek frekanslı sinyalleri üzerinden geçirmeyerek bastırır.
Triyaka paralel bağlanan R-C filtre ise yüksek frekanslı sinyalleri kendi üzerinden geçirerek
triyakın bu tür sinyallerden olumsuz etkilenmesini engeller.
parazit önleyici bobin
C1
22-100 nF/400 V
BR100
C2
Şekil 1.89: Triyaklı AC seri motor
hız kontrol (dimmer) devresi
S
R
1k
L
BT136
1-22 kW
100 W
100-470 kW
100 nF/400 V
AC 220 V
22-56 kW
parazit önleyici R-C filtre
L
BT136
BT138
100 mH
+12 V
S
AC seri
motor
-
Şekil 1.90: Triyakın anahtar
olarak kullanılması
4. Triyaklı uygulama devreleri
a. Triyakları anahtar ya da şalter olarak kullanma ile ilgili devreler
I. Triyakın basit anahtar olarak kullanılması: Şekil 1.90'da verilen devrede S anahtarı bir
kez kapatılıp açılırsa triyak iletme geçerek L'nin sürekli olarak yanmasını sağlar. Devrenin besleme
gerilimi AC olursa alıcı, S kapalı olduğu sürece çalışır.
Devrede kullanılan triyakın gücü artırılarak çok yüksek akım çeken alıcılar mini bir anahtarla
çalıştırılabilir.
25
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
S
BT136
2
1
1N4007
22-56 kW
b. Triyak ile ışık kontrol devreleri
I. Triyaklı karanlıkta çalışan devre: Şekil
1.92'de verilen devrede ortam karardığında LDR’nin
direnci artar. Üzerinde düşen gerilim yükselir. Diyak
iletime geçerek triyakı tetikler ve lamba yanar.
Aydınlık ortamda L söner.
Şekil 1.91: Triyakın iki kademeli
anahtar (şalter) olarak kullanılması
diyak
BT136
33-100 kW
AC 220 V
L
LDR
Şekil 1.92: Triyaklı karanlıkta çalışan devre
500-2000 W
AC 220 V
c. Triyaklı AC motor hız kontrol devresi:
Şekil 1.93'te verilen triyaklı motor hız kontrol devresi
500-2000 W arası güce sahip üniversal motorların
devir sayısını istenilen şekilde ayarlayabilir.
Devrede potun direnç değeri düşürülürse C daha
çabuk dolar ve diyakı iletime sokar. İletime geçen
diyak triyakı tetikleyerek motor üzerinden yüksek
değerli bir akım dolaştırır. Bu sayede motor hızlı
döner. Potun değeri büyütüldüğünde ise motorun
devir sayısı azalır.
L
AC 220 V
II. Triyakın iki kademeli anahtar olarak
kullanılması: Şekil 1.91'de verilen devrede S
anahtarı, 1 konumundayken alıcı tam güçte çalışır.
Anahtar 2 konumuna alındığında G ucuna sadece
pozitif alternanslar gittiğinden triyak tek yönde akım
geçirir. Alıcı üzerinden besleme geriliminin yarısı
geçtiğinden L yarım güçte çalışır.
M
10-33 kW
A
BT138
2
5. Triyak ve tristörlerin karşılaştırılması:
100-470 kW
Endüstriyel sistemlerde ve çeşitli elektronik
pot
BR100
A1
cihazlarda sıkça karşımıza çıkan tristör ve triyakın
G
birbirinden en önemli farkı, tristörün tek yönde,
triyakın ise iki yönde akım geçirebiliyor olmasıdır.
100 nF/400 V
Tristörler, yüksek güçlü doğrultmaçlarda, kaynak
Şekil 1.93: Triyaklı AC seri
makinelerinde, vinçlerdeki DC ile çalışan motorların
motor hız kontrol devresi
hızının kontrolünde vb. karşımıza çıkar.
Triyaklar ise ışık şiddetini kontrol eden devrelerde,
merdiven ışık otomatiklerinde, AC motor kontrol devrelerinde, ışık, ısı kontrol devrelerinde vb.
kullanılır.
Tristör kullanılarak triyak yapmak mümkündür. Şöyle ki; iki adet tristörün A-K uçlarını şekil
1.80'de verildiği gibi birbirine ters paralel olarak bağladığımızda iki yönde de akım geçirebilen
bir triyak elde edebiliriz. Ancak bu yöntem uygulamada kullanılmaz.
6. Tristör ve triyakların korunması
a. Parazitik gerilimlerin oluşmasına karşı yapılan koruma: Tristör ve triyaklar indüktif
özellikli alıcıları kontrol etmede kullanıldıklarında, iletim ve kesime gittikleri anlarda yük olarak
kullanılan bobinlerin uçlarında besleme geriliminin yaklaşık üç katı genliğe sahip, yüksek frekanslı
gerilim oluşur. Bobinin etrafında oluşan manyetik alanın yarattığı yüksek indüksiyon gerilimi
kısa bir süre içinde oluşmasına rağmen tristörün bozulmasına yol açabilir. Öte yandan bobinin
oluşturduğu gerilim radyofrekans (RF) paraziti olarak şebekeye bağlı diğer alıcıları (radyo, TV
vb.) olumsuz etkileyebilir.
Bobinli alıcılardan kaynaklanan parazitik (istenmeyen) sinyaller tristör, triyak gibi elemanların
istenildiği anda durdurulmasına da engel olur.
26
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Parazitik sinyalleri yok etmek için,
I. Tristör ve triyakın iki ana ucu (A-K ve A2-A1) arasına R-C (direnç-kondansatör) bağlanır
(Şekil 1.86'ya bakınız.)
II. Yüke seri olarak bobin (indüktans) bağlanır. Şekil 1.89'a bakınız.
III. Tristörlü devrelerde indüktif yüke (röle, motor vb.) ters paralel olarak diyot bağlanır.
b. Aşırı geyt akımına karşı koruma: Tristör ve triyakların geyt akımlarının hangi düzeyde
olması gerektiği kataloglarda belirtilmiştir. Devre üretimi yapılırken katalog verileri göz önüne
alınarak G’ye uygun değerli direnç bağlantısı yapılır.
c. Aşırı sıcağa karşı koruma: Tristör ve triyaklar çalışırken ısınır. Elemanın gövde sıcaklığı
130 °C'ın üzerine çıktığında bozulma söz konusu olabilir.
Devre çalışırken ısı ortadan kaldırılmazsa gövde sıcaklığı daha da artarak elemanları çabucak
tahrip edebilir. O nedenle çok ısınan elemanların gövdesine alüminyum soğutucular bağlanır.
Eğer soğutucu, devrenin şasesine bağlıysa eleman ile soğutucu arasına amyanttan yapılmış yalıtkan
plakanın konulması gerekir.
Tristör ve triyakların gövdelerindeki ısıyı dağıtmak için kullanılan alüminyum plakalar ısının
iyi emilebilmesi için elektroliz yöntemiyle siyahlaştırılır. (Siyah eloksal yapılır.) Alüminyum
plakanın et (cidar) kalınlığı soğutulacak elemanın özelliğine göre 3-10 mm arasında değişir.
Plakanın yeterli olmadığı durumda ise üfleyici mini fanlar kullanılır.
Not: Aşırı ısının oluşmaması için yapılması gereken ilk iş, elemandan katalogta verilen değerin
üzerinde akım geçirmemektir.
7. Tristör ve triyak seçimi: Herhangi bir devrede kullanılan tristör ya da triyak DC ile
çalışacaksa, elemanın maksimum dayanma gerilimi ile devrenin besleme gerilimi birbirine yakın
değerde olabilir. Örneğin BT136 triyakı DC 400 V'luk gerilimlere kadar dayanabilir.
Tristör ya da triyak AC ile beslenen bir devrede çalışacaksa, elemanın maksimum dayanma
gerilimi AC besleme geriliminden % 40-45 fazla olmalıdır. Çünkü AC'de tepe değer (maksimum
değer) gerilimi söz konusudur. Şöyle ki; voltmetreyle 220 V olarak ölçtüğümüz AC değer aslında
etkin değerdir. Bu değerin bir de maksimum değeri vardır.
220 V'luk AC gerilimin maksimum değeri: Vmaks = Vetkin.1,41 = 220.1,41 = 310,2 V'tur. Buna
göre 220 V'luk bir devrede kullanılacak tristör ya da triyak gibi elemanların maksimum dayanma
gerilimleri 310,2 V olmalıdır. Piyasada ise yaygın olarak 30-50-100-200-300-400-500-600-700800...V gibi sınıflandırmalar söz konusu olduğundan kullanacağımız elemanın dayanma gerilimi
en az 400 V olmalıdır.
Kaç amperlik eleman seçeceğiz sorusuna gelince: Bu değer tamamen kullanacağımız
alıcının çektiği akıma bağlıdır. Örneğin 220 V'luk tristörlü devrede 100 W gücünde bir lambayı
alıcı olarak seçelim. Bu eleman 220 V altında yaklaşık olarak, I=P/V = 100/220 = 0,45 A çeker.
Buna göre doğru olan BRX49 (400 Uygulamada kullanılan
geçirebileceği maksimum akım: 30 A,
V/0,8 A) adlı elemanı seçmektir. bazı triyakların özellikleri
İletimde tutma akımı: 30 mA, Çalışma
modlarına göre triyakın tetiklenmesi için
-BT136:
400
V/4
A
Devrede TIC106D (400 V/3,2 A) -BT137: 400 V/6 A, Kısa süreli olarak
uygulanması gereken akım değerleri: 5 mA 5 mA - 5 mA - 10 mA
adlı tristörü de seçebiliriz. Ancak geçirebileceği maksimum akım: 55 A,
-TIC236D: 400 V/12 A
İletimde tutma akımı: 20 mA, Çalışma
bu durumda maliyet artar. Çünkü modlarına göre triyakın tetiklenmesi için -TIC253D: 400V/20 A
-BTA06-200: 200 V/6 A
uygulanması
gereken
akım
değerleri:
25
yüksek akımlı elemanlar düşük mA-60 mA-25 mA-60 mA
-BTA06-400: 400V/6A
-BTA13-400: 400V/13A
-TIC206D: 400 V/4 A, Kısa süreli olarak
akımlı olanlardan daha pahalıdır.
I. Dört tabaka (shockley, PNPN, 4D) diyotlar
Dört tabaka diyotlar şekil 1.95'te görüldüğü gibi dört yarı iletkenin birleşmesinden oluşmuş
elemanlardır. Bu diyotlar doğru polarma altında çalışırken uçlarına uygulanan gerilim iletim
27
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
AC ya DC
seviyesine ulaşıncaya kadar, ters polarize edilmiş normal diyot gibi çalışır.
Uygulanan gerilim yükselerek, iletim
gerilimi seviyesine ulaştığında ise,
A
K
diyot aniden iletime geçerken, eleman
Şekil 1.94: Dört tabaka
Şekil 1.95: Dört tabaka (4D)
üzerinde düşen gerilim de azalmaya
(4D) diyot sembolleri
diyodun yarı iletken iç yapısı
başlar. Gerilim, belirli bir değere
azaldıktan sonra, tekrar yükselmeye
I (A)
başlar. Bu noktadaki gerilime tutma
Imaks
iletkenlik
gerilimi denir.
(50mA/5A)
bölgesi
Dört tabaka diyot, tutma geriliminden
sonra, gerilimini ve akımını artırarak
tutma
Itutma
düz polarmalı normal diyot gibi çalışır.
noktası negatif
(1mA/50mA)
Başka bir anlatımla, dört tabaka
direnç
diyotlar, başlangıçta ters polarmalı norbölgesi
mal diyotlar gibi, tutma geriliminden
sonra ise düz polarmalı normal diyotlar
gibi çalışır. Bu iki çalışma noktası
kesim bölgesi
15 mA/35 mA
V (V)
arasında gerilim düşerken akımın arttığı
bir karakteristik gösterirler. Şekil
Vtutma
Vçalışma
0,5 V/1,2 V
20 V/200 V
1.96'da 4D diyotların elektriksel
karakteristik eğrisi verilmiştir.
Şekil 1.96: Dört tabaka diyodun elektriksel karakteristik eğrisi
Dört tabaka diyotların iletim
gerilimleri 10-100 V arasında, iletim akımları ise 150 mA arasında değişmektedir. Bu tip diyotlar, tristör,
triyak gibi elemanların tetiklenmesinde, pals
R1
jeneratörlerinde, rölesiz telefon sistemlerinde, AC
sinyalleri kırpma devrelerinde vb. kullanılır.
PNPN
Dört tabakalı diyot örnekleri: 1N5159, 1N5160,
diyot
1N5779, 1N5780, 1N5793...
C
V (V)
çıkış
sinyali
Dört tabaka diyotla yapılan pals osilatörü:
Ry
t (s)
Şekil 1.97'de verilen devreye akım uygulandığında
kondansatör R1 direnci üzerinden şarj olmaya başlar.
Şekil 1.97: Dört tabaka diyotlu
C’nin gerilimi PNPN diyodun tetiklenme gerilimi
pals üreteci devresi
seviyesine ulaştığında eleman iletime geçerek Ry
üzerinde gerilim oluşturur. Devrede kullanılan kondansatör küçük değerli olduğundan çabucak
deşarj olarak PNPN diyodun kesime gitmesine neden olur. PNPN diyot kesime gittiğinde C
yeniden dolmaya başlar. Devre bu şekilde çalışmasını sürdürerek Ry üzerinde palsler oluşturur.
Palslerin frekansı R1 direncinin değeri değiştirilerek ayarlanabilir.
İ. SCS'ler (iki kapılı tristörler)
P ve N tipi dört yarı iletken maddenin birleştirilmesiyle elde edilmiş, iki tetikleme ucu olan
elemanlara SCS denir. SCS'de G1 kapısı artı (+) polariteli akımla, G2 kapısı ise eksi (-) polariteli
akımla tetiklenir. SCS’yi yalıtım durumuna sokmak için ise G1 kapısına eksi (-) ya da G2 kapısına
artı (+) yönlü akım uygulamak yeterli olmaktadır.
Başka bir deyişle SCS, kapılarından herhangi birine doğru polarmalı gerilim uygulanarak iletime,
ters polarmalı gerilim uygulanarak ise kesime sokulabilmektedir.
SCS'li sıcaklık alarm devresi: Şekil 1.101'de verilen devrede ortam sıcaklığı artınca NTC'nin
direnci azalır. Pot üzerinde oluşan gerilim SCS'yi sürer. Rölenin kontakları konum değiştirir.
28
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Ortam sıcaklığı azalsa bile röle çalışmaya devam
eder. B butonuna basıldığında ise SCS kesime giderek
röleyi ilk konumuna getirir.
J. Neon lambalar
Flamansız, soğuk katotlu gazlı lambalara neon
lamba denir. Neon lambalar cam gövde içindeki gazın
özelliğine göre kırmızı, yeşil, sarı, turuncu vb.
renklerde ışık yayarlar. Bu lambaları çalıştırmak için
uygulanması gereken gerilim cam gövde içindeki
gazın (argon, helyum, sodyum vb.) cinsine ve
elektrotlar arasındaki mesafeye bağlıdır. Örneğin
lamba içinde neon gazı varsa, 21,5 V uygulandığında
gaz iyonize olarak turuncu ışık verir.
Neon lambaların ateşleme gerilimleri modeline
göre 90 V'a kadar çıkar.
220 V ile neon lamba çalıştırılacağı zaman 1/4 W
gücünde 100-150 kW'luk direnç lambaya seri
bağlanır. Neon lambalar, karakteristik olarak
diyaklara benzediklerinden, tristör ve triyakların
tetiklenmesinde, elektrik enerjisinin olup olmadığını
gösteren pano tipi göz lambalarında, kontrol
kalemlerinde, gece lambalarında, ışıklı anahtarlarda
vb. kullanılır.
Küçük boyutlu tip neon lambaların akımı 0,6 mA
iken, duya monte edilerek kullanılan neon lambaların
akımı 1,9-2,5 mA dolayındadır.
anot
geyt
A
katot
geyt
K
Şekil 1.98: SCS
sembolü
Şekil 1.99: SCS'nin
yarı iletken yapısı
A
K
Şekil 1.100: SCS'nin
transistör eşdeğeri
Resim 1.5: SCS
örneği
100 kW
470 k
Şekil 1.101: SCS'li sıcaklık alarm devresi
Şekil 1.102: Neon
lâmba sembolü
Resim 1.6: Çeşitli neon lâmbalar
Neon lambalı pals üreteci devresi: Şekil 1.103'te verilen devreye AC uygulandığında
diyot, R1 ve P üzerinden geçen akım C'yi doldurmaya başlar. C'nin gerilimi neon lambanın iletime
geçme gerilimi seviyesine ulaşınca bu eleman iletime geçer ve çıkışdaki direnç üzerinde gerilim
oluşur. Küçük kapasiteli olan C hemen boşalacağından neon lamba kesime gider ve devre başlangıç
noktasındaki durumuna dönmüş olur. Sonuçta çıkışdaki direnç (R2) üzerinde testere dişine benzer
palsler oluşur.
K. Tetikleme elemanlarıyla yapılmış dimmer (kısıcı) devreleri
I. SUS ve tristörlü tam dalga kontrollü dimmer: Şekil 1.104'te verilen devrede R1 ve P
üzerinden şarj olan kondansatörün gerilimi yaklaşık 7,4-7,5 V olunca SUS iletime geçerek tristörü
sürer. Tristörün iletime geçme anı potun değerine bağlı olarak değişir ve lambanın verdiği ışık pot
ile ayarlanmış olur.
29
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
II. SBS ve triyaklı dimmer
devresi: Şekil 1.105'te verilen
devrede R ve P'den geçen akım
C'yi doldurmaya başlar. C'nin
gerilimi SBS'nin iletime geçme
değerine yükseldiğinde bu eleman
akım geçirerek triyakı sürer.
V,I
470 k
Şekil 1.103: Neon lâmbalı pals üreteci
12 V flâmanlı lâmba
AC 12 V
4x1N4001
R1 1-10 kW
470 k
TIC106D
P 10-100 kW
G
2N4987
A
100 nF
K 1-10 kW
Şekil 1.104: SUS ve tristörlü tam dalga dimmer devresi
Şekil 1.105: SBS ve triyaklı dimmer
100-470 k
L. Kuadraklar (quadrac, ditriac)
Diyak ve triyakın bir gövde içerisinde birleştirilmesiyle yapılmış elemanlara kuadrak denir.
Bu elemanlar geyt tetikleme gerilim seviyesi yüksek olan triyak gibi düşünülebilir. Devre
üretiminde kuadrak kullanımı montaj kolaylığı sağlar ve cihazda kullanılan eleman sayısı daha
az olur.
a. Kuadraklı
karanlıkta çalışan
devre: Şekil 1.108'de
verilen devrede ortam
karardığında LDR'nin
direnci artar ve üzerinde
A1 A2 G
düşen gerilim büyür. LDR
Şekil 1.106:
Şekil 1.107:
Şekil 1.108: Kuadraklı
üzerinde düşen gerilim
Kuadrak sembolü
Kuadrak örneği
karanlıkta çalışan devre
20-50 V arası değere
ulaştığına kuadrak iletime geçerek lambayı yakar. Ortam aydınlandığında LDR'nin direnci
azalır ve üzerinde düşen gerilim düşer. Bu ise kuadrakı kesime sokar.
b. Kuadrakların sağlamlık testi: AVOmetre ile yapılan ölçümde elemanın üç ucu arasında
yapılacak altı ölçümün sonuçları da yüksek ohm (50 kW-200 kW) çıkmalıdır.
30
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
c. Bazı kuadrakların akım ve
gerilim değerleri
Q4003LT: 400 V/3 A
Q4004LT: 400 V/4 A
Bazı UJT’lerin özellikleri
Elemanın
kodu
Tipi
Özellikleri
Ayakların
dizilişi
Sorular
1. Tristörün yapısını transistör
eşdeğerini çizerek anlatınız.
2. Triyaklı dimmer devresini
çizerek anlatınız.
3. Tristörlü bir fazlı, ayarlı çıkışlı
yarım dalga doğrultmaç devresini
çizerek çalışmasını anlatınız.
5. UJT'li pals osilatörü devresini
çizerek anlatınız.
6. Triyak ve LDR kullanarak
aydınlık ortamda çalışan devre
çiziniz.
7. SUS nedir? Anlatınız.
8. Diyaklı pals üreteci devresini
çizerek çalışmasını anlatınız.
10. Triyak ve LDR'li karanlıkta
çalışan devreyi çizerek çalışmasını
anlatınız.
Bazı PUT’ların özellikleri
Elemanın
kodu
Özellikleri
Ayakların
dizilişi
Bazı SUS'ların özellikleri
Elemanın
kodu
Özellikleri
V
V
V
V
31
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Ayakların
dizilişi
Bölüm 2: İşlemsel yükselteçler (op-amplar)
A. Diferansiyel (fark) yükseltecinin yapısı
ve çalışma ilkesi
1. Giriş: Girişine uygulanan alçak akım ya
da gerilimli (genlikli) sinyali, akım ya da gerilim
bakımından büyüten devrelere yükselteç
(amplifikatör) denir.
Yükselteç devreleri transistör, JFET, MOSFET, op-amp ya da entegre ile yapılabilir.
Transistörlü yükselteçler hakkında bilgi almak
için temel elektronikle ilgili kaynaklara
bakılmalıdır. JFET ve MOSFET'li yükselteçler
hakkında bilgi almak için ise kitabın birinci
bölümüne bakınız.
Uygulamada kullanılan yükselteçler şu şekilde
sınıflandırılabilir:
AF (audio frequency, alçak frekans) yükselteçleri,
RF (radyo frekans) yükselteçleri,
Video (resim) yükselteçleri,
Enfraruj ve ultrasonik (ultrases) yükselteçler,,
Yükselteçler belirli bir frekans aralığında
çalışan devrelerdir.
Diferansiyel (fark) yükselteçleri uygulamada
kullanılan özel bir devre tipidir. Şekil 1'de blok
şeması, şekil 2'de devre yapısı verilen fark
yükseltecinin iki giriş ve iki çıkış ucu vardır.
1. giriş Vg1
1
2. giriş Vg2
2
3
VÇ1 1. çıkış
fark
yükselteci
VÇ2 2. çıkış
4
Şekil 1: Fark yükseltecinin blok şeması
+VCC
RC1
C
Vg1
4
VÇ1 VÇ2
1
T1
2. Tek girişli fark yükselteci
Tek girişli fark yükselteci devresi şekil 3'te
görüldüğü gibi çalıştırılır.
RC2
3
RE
-V EE
C
2
Fark yükseltecinde bir ya da iki girişe sinyal
uygulamak mümkündür. Ayrıca bu tür devrelerde iki çıkıştan da sinyal alınabilmektedir.
Şekil 2'de görüldüğü gibi fark yükseltecindeki iki transistörün emiter uçları RE direnci
üzerinden -VEE ucuna bağlanmıştır. Bu yöntem
sayesinde devrenin iki çıkış ucunun da giriş
sinyallerinden etkilenmesi sağlanmıştır. Başka
bir deyişle RE direnci üzerinde oluşan gerilim
her iki transistöre de negatif geri besleme etkisi
yapar.
Fark yükselteçlerini çalıştırabilmek için
simetrik çıkışlı DC güç kaynağı kullanılır.
Girişlere uygulanan sinyalin ve çıkışlardan
alınan sinyalin devresini tamamlaması için
simetrik DC güç kaynağının şase (toprak,
ground, gnd, 0) ucu görev yapar.
Şekil 2'de verilen fark yükselteci devresi tek
transistörlü emiteri şase yükselteç devresine çok
benzer. O nedenle transistörlü emiteri şase
yükselteç devresinin çalışmasını bilmeyen bir
kişinin fark yükselteci devresinin çalış-masını
anlaması mümkün değildir.
Fark yükselteci devresindeki RC1 ve RC2 yük
direnci olarak çalışır. Yani bu iki direnç
transistörlerin kolektör akımını ayarlayarak
(sınırlayarak) C uçlarındaki gerilimlerin besleme geriliminin yarısı kadar olmasını sağlar.
RC1 ve RC2 yük dirençleri kullanılmayacak olursa
devre yükselteç olarak çalışmaz ve çıkışta her
zaman besleme gerilimi kadar bir gerilim
görülür.
Şekil 2'de verilen fark yükselteci devresi PNP
transistörler kullanılarak da yapılabilir. Bu
durumda sadece besleme gerilimlerinin polaritesi
değiştirilir. Yani, +VCC yerine -VCC, -VEE yerine
+VEE bağlanır.
Vg2
T2
Şekil 4'te verilen devrede T 1'in B ucuna
uygulanan AC sinyal T 1'i iletim ve kesime
sokarak V Ç1 ucundan 180° faz farklı (ters
çevrilmiş) bir sinyal alınmasını sağlar.
Şekil 2: Fark yükseltecinin devre yapısı
32
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
3
1
fark
yükselteci
Vç2
4
2
Vg1
3. İki girişli fark yükselteci
Şekil 6'da görüldüğü gibi iki girişe de AC
özellikli sinyal uygulayarak çalıştırılan
devrelere iki girişli fark yükselteci denir.
Vç1
Şekil 3: Tek girişli fark yükseltecinin blok şeması
VÇ1
3
1
fark
yükselteci
+VCC
RC1
3
1
VÇ1
T1
Vg1
RC2
Vg1
VÇ2
4
2
T2
Şekil 6: İki girişli fark yükseltecinin blok şeması
RE
-V EE
Şekil 4: Tek girişli fark yükseltecinin bağlantı şeması
Tek girişli fark yükselteci devresinin 2
numaralı girişi şaseye bağlı olmasına karşın 4
numaralı çıkış ucundan yine de giriş sinyaliyle
aynı fazlı olan bir çıkış sinyali alınır. Bu durumu
şu şekilde açıklayabiliriz: T 1'in girişine
uygulanan AC özellikli sinyal T1'in C-E ucundan
bir akım geçirir. C-E arasından geçen IC1 akımı
RE direnci üzerinde gerilim düşümü oluşturur.
RE üzerinde oluşan geri besleme gerilimi T 2
transistörünün C ucundaki gerilimin değişim
göstermesine yol açar. Başka bir deyişle, RE
üzerindeki V RE gerilimi yükseldikçe V Ç2
yükselir, VRE gerilimi düştükçe VÇ2 düşer. Bu
anlatımların ışığında şunu söyleyebiliriz: Tek
girişli fark yükselteci devresinde Vg1 ucuna
uygulanan AC özellikli sinyal şekil 5'te
görüldüğü gibi VÇ1 çıkışından 180° faz farklı
olarak alınırken, VÇ2 çıkışından aynı fazlı olarak
alınır.
3
1
Vg1
2
Vg2
VÇ2
4
2
fark
yükselteci
4
VÇ1
VÇ2
Şekil 5: Tek girişli fark yükseltecinin çıkış sinyalleri
Tek girişli fark yükselteci devresinde giriş
sinyali 2 numaralı girişe uygulanıp, 1 numaralı
giriş şaseye bağlanacak olursa bu kez VÇ2 sinyali
girişle 180° faz farklı, VÇ1 sinyali ise girişle aynı
fazlı olur.
İki girişli fark yükselteci devresinde giriş
uçlarına uygulanan gerilimler 180° faz farklı
olmalıdır. Eğer fark yükseltecinin iki girişine
uygulanan sinyaller aynı fazlı olursa her iki
çıkıştan da "ideal koşullarda" 0 volt alınır.
Giriş sinyallerinin aynı fazlı olması durumunda çıkış sinyallerinin 0 V oluşu şekil 7'de
gösterilmiştir.
3
VÇ1
1
Vg2'in oluşturduğu çıkış
fark
yükselteci
VÇ2
Vg1
Vg2
2
4
Vg1'in oluşturduğu çıkış
Vg2'in oluşturduğu çıkış
Vg1'in oluşturduğu çıkış
Şekil 7: İki girişli fark yükseltecinin iki girişine de
aynı fazlı sinyal uygulandığında çıkıştan alınan
sinyallerin şekilleri
Girişlere uygulanan aynı fazlı ve aynı genlikli
sinyallerin çıkış uçlarında 0 V oluşturmasını şu
şekilde açıklayabiliriz: VG1 giriş sinyali VÇ1
çıkışında 180° faz farklı bir sinyal oluştururken,
VÇ2 çıkışında aynı fazlı sinyal oluşturur. VG2 giriş
sinyali VÇ2 çıkışında 180° faz farklı bir sinyal
oluştururken, VÇ1 çıkışında aynı fazlı sinyal
oluşturur. Sonuç olarak girişlerin çıkışlarda
oluşturduğu zıt polariteli (faz farklı) sinyaller
birbirini yok ederek çıkışın 0 V olmasına yol
açarlar.
Fark yükseltecinin girişine uygulanan
sinyaller 180° faz farklı olduğu zaman çıkış
uçlarından alınan sinyallerin hâli şekil 8'de
görüldüğü gibi olur.
Sonuç olarak fark yükseltecinin girişlerine
uygulanan sinyaller 180° faz farklı olduğu
33
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
zaman çıkışlardan iki sinyalin toplamı kadar bir
sinyal alınır.
RC1
+VCC
RC2
T1
T2
Vg1
1
VÇ1
3
fark
yükselteci
Vg1
2
4
1
3
Vg1 girişinden uygulanan
sinyalinin çıkışlarda
oluşturduğu sinyaller
4
T3
R2
RE
-V EE
Şekil 10: Sabit akım kaynaklı fark yükselteci
devresinin transistör ile oluşturulması
VÇ2
transistörünün kolektöründen akan IC akımı R1,
R2, RE direnci ve VEE gerilim kaynağı tarafından
belirlenir.
VÇ1
fark
yükselteci
2
R1
Vg2
Vg2 girişinden uygulanan
sinyalinin çıkışlarda
oluşturduğu sinyaller
VÇ2
IE akımını hesaplamak için şu denklemler
kullanılır:
Vg2
IB akımını bulmada kullanılan denklem,
IB =
VEE
R1 + R 2
V B gerilimini hesaplamada kullanılan
denklem,
VB = IB.R1
Vg2
T3 transistörünün B-E uçları arasında düşen
polarma geriliminin bulunmasında kullanılan
denklem,
Şekil 8: İki girişli fark yükseltecinin giriş uçlarına
uygulanan sinyaller 180° faz farklı olduğu zaman
çıkışlardan alınan sinyallerin şekilleri
VBE = VB-VE şeklindedir.
4. Sabit akım kaynaklı fark yükselteci
Sabit akım kaynaklı fark yükselteci devresi
şekil 9'da görüldüğü gibi emiter direnci yerine
sabit akım kaynağı bağlayarak yapılır.
Bu denklemden VE çekilirse,
VE = VB-VBE eşitliği bulunur.
+VCC
RS2
RS1
IE
VE - VEE
olarak yazılabilir..
RE
IB akımı ihmal edilirse, IE akımı yaklaşık
olarak IC'ye eşit kabul edilebilir.
T2
T1
Vg1
IE =
RC2
RC1
Vg2
IE @ I C
Şekil 9: Sabit akım kaynaklı fark yükselteci devresi
Sabit akım kaynağının transistör kullanarak
oluşturulmuş hâldeki devresi şekil 10'da
verilmiştir.
Sabit akım kaynaklı fark yükselteci
devresinde emiter akımı (IE) istenilen değere
ayarlanabilir.
Şekil 10'da verilen sabit akım kaynaklı fark
yükselteci devresinde IE akımını ayarlayan T3
34
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
B. Operasyonel amplifikatörler (op-amp,
işlemsel yükselteçler)
1. Giriş: Çok yüksek kazançlı DC yükselteçlere
op-amp denir. Op-amp her türlü elektronik
devrenin (zamanlayıcı, kare/üçgen dalga üreteci,
ses frekans yükselteci, transdüserli/sensörlü devre,
lojik kapı, filtre vb.) yapımında kullanılabilir.
İşlemsel yükselteçler 1940'lı yıllardan beri
bilinmekle beraber, yaygın olarak 1960'lı
yılların sonuna doğru kullanım alanına girmiştir.
Giriş sinyali DC iken kazancı çok yüksek olan
op-ampın çıkışından alınan gerilimin değeri geri
besleme (Rgb ) direnci kullanılarak istenilen
seviyeye ayarlanabilir.
Op-ampların artı (+) ve eksi (-) olmak üzere
iki girişi ve bir çıkış ucu bulunur. Bu elemanlarda NC ile gösterilen uçlar boştadır. (Hiç bir
yere bağlı değildir.)
Op-amplar konusunu iyice öğrenen elektronikçi bir çok devrenin tasarımını en az malzeme
kullanarak yapabilir.
3. Op-ampların kazancı (AK, AV)
Girişlere uygulanan gerilimlerin seviyeleri
arasındaki farkın yükseltme miktarıyla
çarpımına kazanç denir.
Şöyle ki; op-ampın kazancı 100.000, giriş
uçlarına uygulanan gerilimlerin farkı 1 mV ise
geri besleme direnci (Rgb) bağlı değilken çıkışta
100.000 mV görülür.
Devre anlatımlarında,
Op-ampların (+) giriş ucuna faz çevirmeyen
(evirmeyen, non-inverting) giriş, (-) giriş ucuna
ise faz çeviren (eviren, inverting) giriş denir.
Op-ampların çıkış ucu bir adettir. Yük, çıkış
ucu ile devrenin şase (toprak, ground, gnd.) ucu
arasına bağlanır. Alıcıda oluşan çıkış geriliminin
seviyesi op-amp besleme geriliminden 0,1-2 V
daha düşüktür. Çıkışta görülemeyen 0,1-2
voltluk gerilim, op-ampın iç elemanları
üzerinde düşmektedir. Op-amplarda alıcıya
giden akım ise 10-100 mA dolayındadır. Alıcı
akımının yüksek seviyelere çıkmaması için genelde
1-10 kW'luk direnç çıkış ucu ile alıcı arasına seri
olarak bağlanır.
741
Şekil 11: Op-amp sembolü ve yaygın olarak
kullanılan 741 adlı op-ampın ayaklarının dizilişi
2. Op-ampların yapısı
Op-amplar, plastik ya da metal gövdeli olarak
üretilir. Bu elemanların gövdelerinin içinde
bulunan yükselteç sayısı bir ya da birden çok
olabilmektedir. Örneğin, 741 adlı op-ampta 1
adet, şekil 12'de iç yapısı görülen 747 adlı opampta 2 adet, LM324 adlı op-ampta 4 adet
işlemsel yükselteç vardır.
4. Op-ampların DC ile beslenmesi
Op-ampların beslemesi pozitif çıkışlı ya da
simetrik (+, 0, -) çıkışlı DC üreteçleriyle yapılır.
Uygulamada en çok simetrik kaynaklı besleme
VCC
741
VCC
Şekil 13: Op-ampın simetrik çıkışlı
güç kaynağıyla beslenişi
Şekil 12: 747 adlı op-ampın ayaklarının dizilişi
35
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
yöntemi kullanılır.
Simetrik güç kaynağı basit olarak şekil 13'te
görüldüğü gibi birbirine seri bağlı iki pil (üreteç)
ile elde edilebilir. Şöyle ki; pillerin üst ve alt
ucu (+) ve (-)'yi oluşturken, birleşim noktaları
ise şase (toprak, ground, gnd.) görevi yapar.
Op-ampların beslenmesinde en çok ±5, ±9,
±12, ±15 ve ±18 voltluk simetrik çıkışlı DC
(DA) üreteçleri kullanılır.
devresi elde edilir. Bu ilk anda iyi bir özellik gibi
görülebilir. Ancak bir çok devrede bu kadar
yükseltme (kazanç) olması istenmez.
Giriş sinyalini geri besleme direnci kullanmadan çok yüksek değere çıkarmayı istemeyişin
nedenini şöyle açıklayabiliriz: (+) girişe 5 V, (-)
girişe 2 V'luk sinyal uyguladığımızı varsayalım. Geri besleme direnci kullanmadığımızda
op-amp iki sinyalin farkını belirler (bu 3 V'tur)
ve 3 V'u 100.000 kez yükseltmek ister. Yükseltme hesabına göre çıkışın 3.100000=300000 V
olması imkânsızdır. Çünkü yükseltecin besleme
gerilimi en fazla 36 V olabilmektedir. O hâlde
bu örnekte verilen devrede girişe uygulanan
gerilimler en çok 34-36 V seviyesine çıkarılabilir. Bu ise çıkış sinyalinde distorsiyon
(bozulma, kırpılma) olması sonucunu doğurur.
O nedenle, op-ampların kazancı teorik bir
değerdir. Uygulamada daha düşük kazançlı
olarak çalıştırılan yükselteçler kullanılmaktadır.
5. Op-ampların bazı özellikleri
Op-ampın bazı elektriksel özellikleri şunlardır:
Gerilim kazancı 45.000-200.000 arasındadır.
Giriş direnci (empedansı) 0,3-5 MW arasındadır.
Çıkış empedansı 50-100 W arasındadır..
Bant genişliği 1 MHz dolayındadır..
Çıkış akımı (Içıkış) 10-100 mA dolayındadır..
7. Op-amplarda off-set gerilimi (Vio)
Op-amp ne kadar kaliteli yapılırsa yapılsın,
giriş uçları boşta olduğu hâlde bile çıkışlarında
belli bir gerilim oluşabilir. Yüksek kaliteli
ölçme, kontrol ve kumanda devrelerinde bu durum istenmeyen sonuçlar yaratır. İşte bu
sakıncayı gidermek için off-set (sıfırlama) ayarı
yapılır.
Giriş uçlarına 0 V uygulandığında çıkış uçlarında da 0 V oluşmaktadır.
Karakteristikleri sıcaklıkla çok az değişmektedir.
Giriş uçlarının çektiği akım sıfıra yakındır..
6. Geri besleme direnci kullanılmaması
durumunda op-amp kazancı (açık
çevrim kazancı)
Op-ampların çıkışından giriş ucuna doğru geri
besleme yapılmazsa kazanç çok yüksek olur. Bu
değer 200.000 gibi yüksek rakamlara ulaşabilir.
Örneğin, (+) girişe Vgrş1 = 4 mV, (-) girişe Vgrş2 = 1 mV
uyguladığımızı varsayalım. Op-amp bu iki
gerilimi kıyaslar. Aralarında ne kadarlık fark
olduğunu belirler. Daha sonra bunu 45.000 200.000 kez büyütür.
Bizim kullandığımız op-ampın kazancının
100.000 olduğunu kabul edelim. Buna göre
yükseltecin çıkışında,
Vçkş = (Vgrş1 - Vgrş2).Kazanç
= (4-1).100000 = 300.000 mV'luk gerilim
oluşur.
Görüldüğü üzere geri besleme elemanları
kullanılmazsa çok yüksek kazançlı yükselteç
Vçkş
Şekil 14: Op-ampın off-set ayarının yapılışı
Şekil 14'te verilen devrede görüldüğü gibi
yükseltecin 1 ve 5 numaralı ayakları arasına
ayarlı bir direnç bağlanır. Daha sonra bu
direncin orta ucuna üretecin eksi (-) ucundan
besleme yapılır. Ayarlı direncin mili çevrilerek
çıkışın 0 V olması sağlanır.
Sıcaklığın, giriş off-set gerilimi üzerinde
etkisi vardır. Transistör tekniğiyle üretilen op-
36
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
amplarda sıcaklığın 1 °C artması, giriş off-set
gerilimini 5-10 mV artırır. 741 adlı op-ampın
Vio değeri yaklaşık 1 mV'tur.
a. Fark yükselteci (dif-amp) katı: Giriş
sinyallerinin uygulandığı kattır. (+) ve (-)
şeklinde iki giriş söz konusudur.
8. Op-ampların iç yapısındaki devre katları
b. Kazanç katı: Fark yükseltecinden gelen
sinyalleri yükselten kattır.
İçinde 20'nin üzerinde transistör bulunduran
op-ampların iç yapısını tamamen bilmek, pratik
uygulamalarda pek bir fayda sağlamaz.
O nedenle op-ampın iç devreleri kısaca
açıklanacaktır.
Şekil 15'te görüldüğü gibi op-ampın içinde
bulunan devreler üç kısımdır.
c. Çıkış katı: Yükü besleyebilmek için
gerekli akım ve gerilimin alındığı kattır.
+VCC
fark
yükselteci
katı
Vgrş1
Vçkş
Vgrş2
off-set
-V CC
off-set
kazanç katı
çıkış katı
Vgrş1
fark yükselteci katı
çıkış katı
kazanç katı
Vçkş
Vgrş2
Şekil 15: Op-ampın iç yapısı
Şekil 16'da op-ampların bant genişliği-frekans
karakteristiği verilmiştir.
9. Op-ampların bant genişliği
Alçak frekanslı ya da DC gerilimlerde opampın kazancı en yüksek düzeyde (yaklaşık
45.000-200.000) iken, giriş sinyalinin frekansı
yükseldikçe kazanç düşmektedir.
Bu yaklaşıma göre frekans ile bant genişliğinin (BG, BW) çarpımı daima eşittir. Yani,
Kazanç x bant genişliği = 106 Hz olarak
kabul edilebilir.
Bu açıklamalardan sonra op-amplar için
maksimum kazancın, giriş sinyalinin DC olması
durumunda elde edilebileceği ifade edilebilir.
kazanç (AV)
Giriş sinyalinin frekansı
1 MHz olduğunda AV=1
olur.
Şekil 16: Op-ampın bant genişliği-kazanç karakteristiği
37
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
10. Op-amp parametreleri
a. Op-ampların giriş polarma akımı (Ib)
Her iki girişten op-amp devresine akan
akımların ortalama değeridir. Vio (off-set) gerilimi gibi, çıkışta istenmeyen DC seviye
oluşumuna yol açar.
I. Fark giriş empedansı: (+) ve (-) giriş
arasında ölçülen toplam empedanstır. Fark giriş
geriliminin değişiminde, polarma akımının
değişimi ölçülüp oranlanarak giriş empedansı
belirlenir.
II. Ortak mod giriş empedansı: Girişlerle
toprak arasında ölçülür.
741 adlı op-ampın Zgrş değeri yaklaşık 2 MW'dur.
I2
I1
Vçkş
Ib
Şekil 17: Vgrş=0 V'ken op-ampın akım yönleri
Şekil 19: Op-ampların giriş empedansı
Şekil 17'de Vgrş = 0 voltken op-ampın akım
yönleri verilmiştir. Burada Ib = I1 + I2 olmaktadır.
Ib =
Vb
R1
+
Zgrş
Zgrş
Vb
Vçkş - Vb
R gb
ç. Op-ampların çıkış empedansı (Zçkş)
Çıkıştan bakıldığında görülen empedanstır.
Değeri düşüktür.
741 adlı op-ampın Zçkş değeri yaklaşık 75 W'dur.
olur..
Vb'nin çok küçük olduğu gözönüne alınırsa,
Vçkş = Ib.Rgb şeklinde yazılabilir.
Zçkş
Giriş polarma akımının çıkışta yol açacağı
off-set gerilimi oluşumunu en az (minimum)
düzeye indirmek için şekil 18-a-b'deki bağlantı
yöntemleri kullanılabilir.
741 adlı op-ampın Ib akımı değeri yaklaşık
30 nA'dir.
Rgb
R1
Vgrş
Rp
R 1.R gb
Rp =
R 1 + R gb
d. Op-ampların çıkış kısa devre akımı (Iosc)
Op-amp devresinden çekilebilecek maksimum akımdır.
741 adlı op-ampın IOSC akımı değeri yaklaşık
25 mA'dir.
Rgb
R1
Vçkş
Şekil 20: Op-ampların çıkış empedansı
Rp
Vgrş
Vçkş
e. Geri besleme direnci yokken
gerilim kazancı (AVO)
Op-amp devresine dışarıdan herhangi bir geri
besleme sağlanmadığı zamandaki çıkış geriliminin, giriş gerilimine oranına denir.
741 adlı op-ampın A VO değeri yaklaşık
200.000'dir.
Şekil 18: Giriş polarma akımının çıkışta yol açacağı offset gerilimini azaltmak için kullanılan bağlantı şekilleri
b. Op-ampların giriş off-set akımı (Iio)
Vçkş =0 V olduğunda her iki giriş polarma
akımı arasındaki farktır ve çıkışta,
Vçkş = R2.Iio kadar ek bir off-set geriliminin
oluşmasına yol açar.
741 adlı op-ampın IİO değeri yaklaşık 7 nA'dir.
f. Ortak mod tepki oranı (common mode
rejection ratio, CMRR)
Op-amp devresinin her iki girişine de ortak
uygulanan sinyali kabul etmeme özelliğidir. Bu
değer her iki girişe aynı anda uygulanan
c. Op-ampların giriş empedansı (Zgrş)
Op-amplarda iki adet giriş empedansı vardır.
38
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
sinyalin, çıkış sinyaline oranına eşittir.
girişdeki devreden çok çok az bir akım çekilir.
Öte yandan çıkış ucu ise alıcıya maksimum
düzeyde bir akım gönderebilir.
Yükseltecin çıkışından (-) girişe yapılan köprü
(bağlantı) sayesinde devrenin çıkış gerilimi giriş
gerilimine eşit düzeyde olur. Yani, Vgrş =Vçkş 'dır.
741 adlı op-ampın CMRR değeri yaklaşık 90 dB'dir.
g. Kanal ayırımı
Bazı op-amp entegrelerinde birden çok opamp bir arada bulunabilir. Örneğin 747 opampında iki adet birbirinden bağımsız op-amp
vardır. Bu tür entegrelerde op-ampların birinin
girişine uygulanan sinyal, diğerinin çıkışında
çok küçük de olsa bir sinyal oluşturur. Bu sinyal
ne kadar küçük ise kanal ayrımı o kadar iyidir.
Genellikle dB cinsinden oran ifadesi kullanılır.
741 adlı op-ampın kanal ayırımı değeri
yaklaşık 120 dB'dir.
Vçkş
Devrenin kazancı ise Av= V denklemine göre
grş
1 olacaktır.
Günümüzde sadece gerilim izleyici olarak
kullanılmak üzere yapılmış op-amplar da
mevcuttur. Örneğin LM110 adlı op-ampın çıkışı
ile (-) girişi arasındaki bağlantı entegrenin
içinden yapılmıştır.
LM110'un bazı özellikleri şunlardır:
I. Giriş empedansı: 106 MW,
II. Giriş akımı: 1 nA,
III. Çıkış empedansı: 0,75 W,
IV. Bant genişliği: 10 MHz,
V. Kazancı: 0,9997 (yaklaşık 1)
ğ. Slew rate
Op-ampın bant genişliğiyle ilgili bir
parametredir. Bu değer, V/ms (volt/mikrosaniye)
cinsinden ifade edilir. Op-ampın ne kadar çabuk
durum değiştireceği hakkında bilgi verir. V/ms
değeri ne kadar büyükse op-amp o kadar geniş
bantlıdır ve girişine uygulanan, hızlı değişen
sinyalleri bozmadan yükseltip çıkışa aktarma
yapılabilir.
741'in slew rate değeri yaklaşık 0,5 V/ms'dir.
Not: Dıştan bağlantı yapılarak gerilim izleyici
olarak çalıştırılan op-amplı devrelerin karakteristik özellikleri de LM110'a benzer.
b. Op-amplı faz çeviren (eviren, inverting,
ters çevirici, tersleyen) yükselteç devresi
11. Op-amplı uygulama devreleri
a. Op-amplı gerilim izleyici
(voltage follower) devresi
Çıkış empedansı yüksek olan bir devrenin
düşük empedanslı bir devre ile uyumlu
çalışmasını sağlamak için kullanılan devredir.
Girişe uygulanan AC ya da DC özellikli
sinyalleri 180° ters çeviren devredir. Şekil 22'de
verilen op-amplı faz çeviren yükselteç
devresinde giriş sinyali (-) uçtan uygulanır.
Not: x noktasındaki Vx gerilimi
0 V olarak kabul edilir. Bu
noktaya zahîrî toprak da denir.
x
Vçkş
Vçkş
Vgrş
Vgrş
Şekil 21: Op-amplı gerilim izleyici devresi
Şekil 22: Op-amplı faz çeviren yükselteç devresi
Şekil 21'de görülen bağlantıda giriş
empedansı (Z grş ) yaklaşık 100 MW, çıkış
empedansı (Z çkş ) yaklaşık 0,1 W kadardır.
Devrenin bant genişliği ise 1 MHz dolayındadır.
Gerilim izleyici devresinde giriş empedansının çok yüksek olması, girişe bağlanan
sisteme fazla bir yük binmesini engeller. Yani,
Op-amplı faz çeviren yükselteç devresinde
kazanç,
R gb
Av = denklemiyle hesaplanır..
R1
Op-ampın çıkış ucundaki gerilimin bulunmasında kullanılan denklem ise,
39
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Vçkş = -Av.Vgrş şeklindedir.
=AV =
Yukarıda verilen iki denklemde kullanılan eksi
(-), girişe uygulanan sinyallerin ters çevrildiğini
belirtmektedir.
Vgrş - Vx
R1
eşitliği bulunur..
Op-amplı faz çeviren yükselteç devresinde
R1=Rgb olarak seçilirse kazanç 1'e eşit olur. Yani
bu durumda yükselteç sadece faz çevirme
(polarite değiştirme) işlemi yapar.
Örnek: Vgrş = +0,5 V, R1 = 10 kW,
Rgb = 100 kW, Vçkş = ?
Çözüm
Op-ampın (+) ve (-) giriş uçları arasındaki
potansiyel fark 0 volttur. Bunu şu şekilde
açıklamak mümkündür: Op-ampın giriş empedansı çok yüksek olduğundan (+) ve (-)
uçlarından akım akmadığı kabul edilirse, (+)
ve (-) giriş uçları arasındaki gerilim farkı da 0
volt olacaktır. Bu nedenle op-amplarda devreye
giren akım, op-ampa girmez şeklinde bir kabul
yapılarak hesaplama yapılır.
Op-ampın girişi akım çekmediği için şekil
22'de verilen devrede "x" noktasının şaseye
göre potansiyel farkı Vx = 0 V olarak kabul
edilebilir. Başka bir deyişle "x" noktası "zahirî
toprak" olarak nitelenir. Bu nedenle,
Igrş=Igb eşitliği yazılabilir. Bu denkleme göre
girişten gelen akım Rgb direnci üzerinden
akacaktır.
R1 direnci üzerinden akan I grş akımının
denklemi,
Igrş =
R gb
AV = -
Rgb
R1
= 100/10 = -10
Vçkş = -Av.Vgrş = -10.0,5 = -5 V
c. Op-amplı faz çevirmeyen (evirmeyen,
non-inverting) yükselteç devresi
Şekil 23'te verilen devrede giriş ile çıkış
sinyalleri aynı fazlıdır (polaritelidir). Faz
çevirmeyen yükseltecin giriş ucunun empedansı
(direnci) yaklaşık 100 MW olup çok yüksektir.
Bu nedenle girişe bağlanan sinyal kaynağından
(sinyal jeneratörü, mikrofon vb.) akım çekilmez.
'tir. Vx gerilimi 0 V olduğundan
R1
Vçkş
Vgrş
Igrş = R olur..
1
Vgrş
Rgb direnci üzerinden geçen akımın
denklemini ise,
Igb=
Vx - Vçkş
R1
=
- Vçkş
R gb
şeklinde yazmak mümŞekil 23: Op-amplı faz çevirmeyen yükselteç devresi
kündür.
Igrş = Igb olduğuna göre,
Vgrş
R1
=
- Vçkş
R gb
İdeal bir op-ampın giriş empedansı sonsuz
ohm olduğundan, (+) ve (-) giriş uçları arasından
geçen akım 0 A olur. Akımın geçmediği bir
yerde gerilim düşümü oluşmayacağından (+) ve
(-) giriş uçları arasındaki potansiyel fark 0 V
olarak kabul edilebilir. İşte bu nedenle Vgrş
gerilimi R1 direnci üzerinde düşen gerilime eşit
olur.
R1 direncinden geçen akımı bulmayı sağlayan
denklem,
yazılabilir. Bu eşitlikte içler
dışlar çarpımı yapılırsa,
-Vçkş.R1 = Vgrş.Rgb elde edilir. Bu eşitlik,
Vçkş
Vgrş
=-
R gb
R1
şeklinde yazılabilir. Denklemde
çıkış geriliminin giriş gerilimine oranı
yükseltecin kazancını (AV) vereceği için,
Vçkş
IR1 = R + R şeklindedir..
1
2
40
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R1 direnci üzerinde oluşan gerilim ise,
VR1 = IR1.R1 denklemiyle bulunur.
Op-ampın giriş uçlarının özelliğinden dolayı
R1 üzerinde düşen VR1 gerilimi Vgrş gerilimine
eşit olacağından,
Vgrş = VR1
Vgrş = IR1.R1
Vgrş =
Vçkş
Vg2
.R1 yazılabilir. Bu denklemde
R1 + R 2
Şekil 24: Op-amplı faz çeviren
toplayıcı yükselteç devresi
eşitliğin her iki tarafını Vçkş'a bölersek,
Vgrş
Vçkş
R1
R 1 + R gb bulunur..
=
Kazanç, Av =
Av =
R1 + Rgb
Av =1+
R gb
R1
Vçkş
Vgrş
=
R1
Faz çeviren toplayıcı yükselteç devresinde
toplanacak gerilim sayısı istenildiği kadar
artırılabilir. Yani (-) girişe uygulanan sinyal
sayısı 2 adet olabileceği gibi 10 adet de olabilir.
Şekil 24'te verilen devrede op-ampın (-) girişi
akım çekmediğine göre,
Igb = IR1+IR2 eşitliği yazılabilir.
olduğundan,
R1 R gb
+
R1
R1
Dirençler üzerinden geçen akımların denklemleri,
denklemi bulunur..
Op-amplı faz çevirmeyen yükselteç devresinde çıkış geriliminin değeri ise,
Vçkş = Vgrş.[1+(
IR1=
Vg1 - Vx
R1
)] ya da Vçkş = Vgrş.AV denk-
lemleriyle hesaplanabilir.
IR2=
Örnek: R1 = 1 kW, Rgb = 10 kW, Vgrş = 2 V
a. Vçkş=? b. AV=?
Çözüm
a. Vçkş = Vgrş.[1 + (
Vg2 - Vx
R2
,
,
Vx - Vçkş
Igb=
R gb
şeklindedir..
Şekil 24'te "x" ile gösterilen noktanın şaseye
göre potansiyel farkı (gerilimi) 0 V olduğundan
dirençler üzerinden geçen akımların denklemleri,
)]
= 2.[(1 + (10 / 1)] = 22 V
b. AV = 1 + (
Vçkş
x
Vg1
) = 1 + (10/1) = 111
Ya da, AV = Vçkş/Vgrş = 22/2 = 11
IR1=
ç. Op-amplı faz çeviren toplayıcı yükselteç
(summing amplifier) devresi
Vg1
R1
, IR2=
Vg 2
R2
, Igb= -
Vçkş
Rgb
eşitlikleri bulunur.
Girişe uygulanan sinyalleri (gerilimleri)
topladıktan sonra yükselten ve yükseltiği sinyali
ters çeviren devredir.
Şekil 24'te verilen devrede görüldüğü gibi
toplanacak sinyaller op-ampın (-) girişine
uygulanmaktadır.
Igb = IR1+IR2 eşitliğine akımların denklemleri
yazılacak olursa,
-
Vçkş
Rgb
=
41
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Vg1 Vg 2
+
ortaya çıkar. Bu denkR1 R2
lemden Vçkş ifadesi çekilirse,
Vçkş = -Rgb.(
Vg1 Vg 2
+
)
R1 R2
Faz çeviren toplayıcı yükselteç devresinde
girişe bağlanan R1, R2, R3, ... , Rn birbirine eşit
olarak seçilirse denklem,
Vçkş
Vçkş = - .(Vg1+Vg2+...+Vgn)
Vg2
Vg1
şeklinde yazılabilir.
Şekil 25: Op-amplı fark yükselteci devresi
Faz çeviren toplayıcı yükselteç devresinin
çıkış gerilimini hesaplamada kullanılan
denklemlerdeki (-) işareti, giriş ile çıkış
gerilimleri arasında 180°'lik faz farkı olduğunu
belirtir.
çıkarılırken şu yöntem izlenir:
Önce (+) giriş ve buraya bağlı dirençler yok
sayılarak (-) girişe gelen sinyalin ters çevrildiği
düşünülüp buraya gelen sinyale göre çıkış
gerilimini hesaplamada kullanılan denklem,
Örnek: Faz çeviren toplayıcı yükselteç
devresinde Vg1 = + 1 V, Vg2 = -3 V,
Rgb = 220 kW, R1 = 100 kW, R2 = 200 kW
Vçkş =?
Çözüm: Vçkş = -Rgb.(
= -220000.(
Vçkş == -
R1
.Vg1 ya da Vçkş = -AV.Vg1
şeklinde yazılabilir.
Daha sonra (-) giriş ve buraya bağlı dirençler
yok sayılarak (+) girişe gelen sinyalin ters
çevrilmediği düşünülüp buraya gelen sinyale
göre çıkış gerilimini hesaplamada kullanılan
denklem,
Vg1 Vg2
)
+
R1 R2
1 + -3 )
100000 200000
Vçkş = (1+
- 220000 660000
+
)
=(
100000 200000
=(
R gb
R gb
R1
).Vg2 ya da Vçkş = AV.Vg1
şeklinde yazılabilir.
Ancak şekil 25'te görüleceği gibi op-ampın
faz çevirmeyen (+) girişine uygulanan sinyal R3
direnci üzerinde oluşan Vx gerilimi kadardır.
R3 direnci üzerinde oluşan Vx gerilimi,
- 22 66
+ )= -2,2 +3,3 =1,1 V
10 20
Örnek: Faz çeviren toplayıcı yükselteç
devresinde Vg1 = + 2 V, Vg2 = + 3 V,
Rgb = 10 kW, R1 = 10 kW, R2 = 10 kW
Vçkş =?
Vx = I.R3 ile bulunur.
R3 direncinden geçen akımın bulunmasında
kullanılan denklem ise,
Çözüm: Vçıkış = - .(Vg1+ Vg2)
I=
= - 10000 .(2+3) = -5 V
10000
Vg2
R2 + R3
şeklindedir..
Bu denklem,
Vx = I.R3
eşitliğinde I'nın yerine konulursa,
d. Op-amplı fark yükselteci (difference
amplifier) devresi
Girişlere uygulanan sinyallerin farkını bulup
sonra bu farkı yükselten devredir.
Şekil 25'te verilen fark yükselteci devresinin
çıkış gerilimini bulmada kullanılan denklemler
Vx =
Vg2
R2 + R3
.R3 bulunur..
Op-amp faz çevirmeyen yükselteç olarak
42
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çalıştığında R3 direnci üzerindeki Vx gerilimini,
gerilim kazancı (AV) kadar yükseltecektir. O
hâlde,
Vçkş = (1+
R gb
R1
).Vg2
şeklindeki denklem,
Vçkş = (1+
R gb
R1
R2 + R3
V2
.R )
Vçkş = (1+
).(
R1 R 2 + R 3 3
eşitliği bulunur.
Fark yükseltecinin iki girişi için bulunan
denklemler birleştirilecek olursa,
R1
R gb
R1
R1
Vçkş == -
R gb
Vçkş == -
R gb
.Vg1 + (1+
R gb
R1
.Vg1 + (1+
Vçkş = -1.V1 + (1+1).(
Vçkş = -V1 + (2).(
Vg2
R gb
R1
Vg2
R1
R1
R gb
R1
).(
Vg2
R2 + R3
Vçkş == -
.Vg1 +(
1
+
R gb
R1
R gb
1 R1
(R1 )
).(
).(
Vg2
R2 + R3
R gb
R 1 + R gb
).Vg2
(1)
.Vg1 +
.Vg1 +
.R3)
.Vg2
R gb
R1
.Vg2
.(Vg2-Vg1) eşitliği bulunur..
).(
Vg2
R2 + R3
R gb
R1
.Vg1 + (1+
R gb
R1
).(
Vg2
.R )
R2 + R3 3
Vçkş = 2,43 V
.R3)
Örnek: Şekil 25'te verilen op-amplı fark
yükselteci devresinde R1 = 10 kW, R2 = 10 kW,
Rgb = 33 kW, R3 = 33 kW, Vg1 = 1 V, Vg2 = 2 V
olduğuna göre çıkış gerilimini (Vçkş) bulunuz.
Çözüm
Op-amplı fark yükselteci devresinde
R1=R2=R3=Rgb olursa,
Vçkş == -
R gb
R1
.Vg1 + (1+
Örnek: Şekil 25'te verilen fark yükselteci
devresinde R1 = 10 kW, R2 = 10 kW, Rgb = 33 kW,
R3 = 20 kW, Vg1 = 1 V, Vg2 = 2 V olduğuna göre
çıkış gerilimini (Vçkş) bulunuz.
Çözüm
R gb
R gb
Vçkş == -
Vçkş =
.R3 değeri yazılacak olursa,
Vçkş == -
R gb
).Vx
olarak değiştirilebilir.
Bu denklemde Vx değerinin yerine yukarıdaki
Vg2
Vçkş == -
.R3)
Vçkş =
.1)
2
Vçkş =
)
R gb
R1
.(Vg2-Vg1)
33
.(2-1) = 3,3 V
10
2
Vçkş = -Vg1 + Vg2
e. Op-amplı karşılaştırıcı (kıyaslayıcı,
komparatör) devresi
Girişlerine uygulanan gerilimlerin farkını
alarak yükseltme yapan devredir.
Bu tip bağlantıda şekil 26'da görüldüğü gibi
geri besleme direnci yoktur.
Karşılaştırıcı olarak kullanılan op-amplı
devre simetrik çıkışlı güç kaynağıyla
beslendiğinde,
I. (+) girişe uygulanan gerilim (-) girişe
uygulanan gerilime eşit ise, çıkış gerilimi 0 V
olur.
Vçkş = Vg2 - Vg1
denklemi yazılabilir. Bu denkleme göre fark
yükselteci devresinde kullanılan dirençlerin
tümünün değeri aynı olduğunda girişe uygulanan gerilimlerin farkı çıkışta görülür.
Op-amplı fark yükselteci devresinde R1=R2
ve R3=Rgb olarak belirlenirse,
43
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R gb
100 k
10 nF
Vg1
Vçkş
Vçkş
Vgrş
10 kHz
Vref
zener
diyot
Şekil 27: Op-amplı integral alıcı devre
Şekil 26: Op-amplı karşılaştırıcı devresi
Vgrş
II. (+) girişe uygulanan gerilim (-) girişe
uygulanan gerilimden büyük ise, çıkış gerilimi
pozitif yönde maksimum değerde olur.
III. (+) girişe uygulanan gerilim (-) girişe
uygulanan gerilimden küçük ise, çıkış gerilimi
negatif yönde maksimum değerde olur.
+
+
+
-
-
Vçkş
+
+
+
Not: Op-ampların karşılaştırıcı özelliğinden
yararlanılarak sıcaklık, ışık, ses, dokunma ile
ilgili devreler yapılabilir.
-
-
Şekil 28: İntegral alıcı devrenin girişine uygulanan
kare dalganın çıkıştan üçgen dalga olarak alınışı
Örnek: Şekil 26'da verilen op-amplı
kıyaslayıcı devresinde (-) girişe uygulanan Vref
gerilimi 3 V, (+) girişe uygulanan Vg1 gerilimi
ise +5 V olduğuna göre Vçkş gerilimi ne olur
yazınız.
Op-amplı integral alıcı devresindeki R2
direncinin görevi ise giriş polarma akımlarının
eşit olmamasından kaynaklanabilecek off-set
geriliminin etkisini ortadan kaldırmaktır.
Op-amplı integral alıcı devresinin, girişine
uygulanan kare dalgayı üçgen dalgaya
çevirebilmesi için,
Çözüm: Vg1>Vref olduğundan Vçkş gerilimi
yaklaşık +12 V olur.
Not: Aslında Vçkş gerilimi 10-12 V olur. 1-2
V'luk gerilim op-ampın içinde düşer.
I. fgiriş ³ fc=
olmalıdır. Yani, girişe
uygulanan kare dalga şeklindeki sinyalin
frekansı kritik frekans (fc) değerinden büyük ya
da kritik frekans değerine eşit olmalıdır.
II. Devrenin zaman sabitesi (t = R1.Cgb) ile
girişe uygulanan kare dalga şeklindeki sinyalin
periyodu birbirine eşit ya da yakın bir değerde
olmalıdır.
f. Op-amplı integral alıcı (zaman
gecikmeli) devre
Şekil 27'de verilen op-amplı devre, girişine
uygulanan kare dalgayı üçgen dalga hâline
getirir.
Matematik dersinde açıklanan integral, bir
eğrinin altında kalan alandır. Başka bir deyişle
kare dalganın integrali üçgen dalgadır.
Op-amplı integral alıcı devresinde C1 kondansatörüne paralel bağlı olan Rgb direncinin
görevi giriş uçları arasındaki off-set geriliminin
op-ampı doyuma sokmasını önlemektir.
Eğer yukarıda belirtilen koşullar sağlanmamışsa girişe uygulanan kare dalga biçimli
sinyalin integrali alınamaz ve çıkışta üçgen
biçimli dalga oluşmaz. Bu durumda devre faz
çeviren yükselteç gibi çalışır.
44
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Örnek: Şekil 27'de verilen integral alıcı dev-rede
Rgb = 100 kW, Cgb = 10 nF, R1 = R2 = 10 kW'dur.
Devrenin girişine 10 kHz'lik bir kare dalga
uygulanırsa çıkıştan üçgen dalga alınabilir mi?
Hesaplayınız.
Çözüm
İntegral alıcı devrenin kritik frekans değeri,
fc=
=
1
=159,2 Hz
2.3,14.100.103.10.10-9
1
).0,2.10.10-3 = -2 V
1.10 - 3
= -(
g. Op-amplı türev (differentiator) devresi
Girişine uygulanan üçgen dalgayı kare
dalgaya çeviren devredir.
Şekil 29'da verilen devrenin, girişine uygulanan üçgen dalgayı kare dalgaya çevirebilmesi için,
I. fgiriş ³ fc
Devrenin girişine uygulanan kare dalganın
periyodu,
Tgrş = 1/fgrş = 1/10000 = 0,0001 s = 0,1 ms
Devrenin zaman sabitesi,
t = R.Cgb=10.103.10.10-9 = 0,1 ms
Vx
Vgrş
Vçkş
1 mF
220-1000 W
Şekil 29: Op-amplı türev alıcı devre
II. Devrenin zaman sabitesi ile girişe
uygulanan kare dalga şeklindeki sinyalin
periyodu birbirine eşit çıkmıştır.
Bu sonuçlara göre devrenin girişine
uygulanan kare dalga çıkıştan üçgen dalga
olarak alınır. Yani devre integral alıcı olarak
çalışır.
+
+
-V grş
+Vçkş
+
Op-amplı integral alıcı devresinde herhangi
bir süre sonra çıkıştan alınan üçgen dalganın
gerilim değerini hesaplamak için,
Vçkş = -[
+Vgrş
-
-
-V çkş
Şekil 30: Türev alıcı devrenin girişine uygulanan
üçgen dalganın çıkıştan kare dalga olarak alınışı
].Vgrş.t
ya da
I. fgiriş fc=
Vçkş = -( ).Vgrş.t
olmalıdır. Yani, girişe
uygulanan kare dalga şeklindeki sinyalin
frekansı kritik frekans (fc) değerinden küçük ya
da kritik frekans değerine eşit olmalıdır.
II. Devrenin zaman sabitesi (t = Rgb.C1) ile
girişe uygulanan üçgen dalga şeklindeki sinyalin
periyodu birbirine eşit ya da yakın bir değerde
olmalıdır.
Eğer yukarıda belirtilen koşullar sağlanmamışsa girişe uygulanan üçgen dalga biçimli
sinyalin türevi alınamaz ve çıkışta kare biçimli
dalga oluşmaz. Bu durumda devre faz çeviren
yükselteç gibi çalışır.
denklemleri kullanılır.
Yukarıda verilen denklemlerde,
t: Saniye,
t = R.C zaman sabitesidir.
Örnek: Şekil 27'de verilen integral alıcı devresinde R1 = 10 kW, C1 = 100 nF Vg1 = 0,2 V ise,
10 ms sonra çıkış gerilimi ne olur? Hesaplayınız.
Çözüm
t = R1.C1 = 10.103.100.10-9 = 1.10-3 s
Vçkş = -( ).Vgrş.t
45
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Örnek: Şekil 29'daki devrede girişe 1 kHz'lik
üçgen dalga uygulandığında çıkıştan kare dalga
alınabilir mi? Hesaplayınız.
Çözüm
fc=
=
devreler yapılamamaktadır. Çünkü 1N4001
olarak bilinen silisyumdan yapılmış diyodun
iletime geçebilmesi için en az 0,6 V (600 mV)'a
gerek vardır. Buna göre, 1N4001 ile yapılan
doğrultmacın 600 mV'un altında DC gerilim
vermesi mümkün değildir. (Germanyumdan
yapılmış diyotların iletime geçme gerilimi ise
0,2 V dolayındadır.)
İşte bu nedenle op-amplar kullanılarak düşük
voltajlı DC üreteçleri yapılmaktadır.
1
2.3,14.1.103.100.10 -9
= 1592,3 Hz
fgrş=1 kHz = 1000 Hz
fc = 1592,3 Hz
fgrş fc koşulu sağlanmıştır..
R2
Vgrş
x
Türev alıcı devrenin zaman sabitesi,
t = Rgb.C1=10.103.100.10-9 = 1 ms
Türev alıcı devrenin girişine uygulanan üçgen
dalganın periyodu,
Tgrş = 1/fgrş = 1/1.103 = 1 ms
Girişe uygulanan üçgen dalganın periyoduyla, devrenin zaman sabitesi birbirine eşittir.
Bu sonuçlara göre devrenin girişine uygulanan üçgen dalga çıkıştan kare dalga olarak
alınır. Yani devre türev alıcı olarak çalışır.
Vref
R3
Şekil 31: Op-amplı hassas yarım
dalga doğrultmaç devresi
Şekil 31'de verilen devre, düşük voltajlı AC
gerilimleri DC'ye çevirebilir. Bu devrenin giriş
sinyali op-ampın (-) girişinden uygulandığı için
faz çeviren karşılaştırıcı yükselteç gibi çalışır.
Bu tür çalışmada,
Vgrş > Vref ise Vx = -V
Vgrş < Vref ise Vx = +V olur.
Vgrş sinyalinin pozitif alternansında çıkış
geriliminin polaritesi (-) olur. Yani "x"
noktasının gerilimi 0'dan küçük olur. Bu
durumda D1 diyodu kesimde kalırken, D2 diyodu
iletime geçer. D2 iletime geçince çıkıştan girişe
negatif geri besleme olur. Op-ampın faz çeviren
(-) girişinin potansiyeli yaklaşık 0 V olduğundan
"x" noktasında -0,6 V görülür.
Vgrş sinyalinin negatif alternansında çıkış
geriliminin polaritesi (+) olur. Yani "x"
noktasının gerilimi 0'dan büyük olur. Bu
durumda D1 diyodu iletime geçerken, D2 diyodu
kesime gider. D1 iletime geçince R2 direnci
üzerinden devrenin girişine geri besleme olur.
Aynı zamanda çıkıştan girişle aynı genlikte
ancak ters fazlı bir DC gerilim alınır.
Op-amp kullanılarak yapılan yarım dalga
doğrultmaç devresiyle girişe uygulanan
mikrovolt düzeyindeki AC sinyalleri bile
doğrultmak mümkündür.
Op-amplı türev alıcı devresinde herhangi bir
süre sonra çıkıştan alınan kare dalganın gerilim
değerini hesaplamak için,
Vçkş = -Rgb.C1.(
Vgrş
t
)
denklemi kullanılır.
Örnek: Rgb = 10 kW, C1 = 100 nF, Vgrş = 4
voltken 8 ms sonra çıkış gerilimi kaç volt olur?
Hesaplayınız.
Çözüm: Vçkş = -Rgb.C1.(
= -10.103.100.10-9.(
Vgrş
4
)
8 .10 -3
t
Vçkş
)
= - 0,5 V
ğ. Op-amplı doğrultmaç devreleri
I. Op-amplı hassas yarım dalga doğrultmaç devresi
Sadece diyotlarla yapılan doğrultmaç
devreleriyle milivolt düzeyinde DC çıkış veren
46
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R4
-2
10 k
R1
-2
10 k
741
osilaskop
kanal 1
+3
R3
R6
10 k
R2
Vgrş
Vgrş
D1
+12 V
7
6
4
-12 V
R5 5 k
Vç1
741
+3
1N4001
10 k
+12 V
7
6
Vçkş
4
osilaskop
-12 V kanal 2
R7
1N4001
3.2 k
D2
(2.2+1 k)
5.6 k
Şekil 32: Op-amplı tam dalga doğrultmaç devresi
II. Op-amplı tam dalga doğrultmaç devresi
istenmeyen bir durumdur.
Not: Pasif filtreler temel elektronik bilgisi
kitabında açıklanmıştır.
Op-amplar kullanılarak yapılan aktif
filtrelerde ise giriş sinyallerinde zayıflama değil
yükselme olmaktadır.
Op-amplı aktif filtrelerin iyi yönleri şunlardır:
Filtrenin geçirgen olduğu frekanslarda
herhangi bir zayıflama olmaz. Çünkü devredeki
op-amp, giriş sinyallerini yükselterek çıkışa
aktarır. Pasif süzgeçlerde ise ise süzgecin
geçirgen olduğu frekanslarda az da olsa sinyal
zayıflaması olmaktadır.
Aktif filtrelerde bobin kullanılmadığından,
üretilmeleri kolaydır.
Aktif filtrelerin giriş empedansı çok yüksek,
çıkış empedansı çok düşük olduğundan, girişe
ve çıkışa bağlı olan devrelerin sinyallerinde
bozulma olmaz.
Op-amplı aktif filtrelerin olumsuz yönleri ise
şunlardır:
Pasif filtreler DC besleme kaynağına gerek
duymaz. Aktif filtrelerde (süzgeçlerde) ise DC
besleme kaynağına gerek vardır.
Aktif filtrenin yapısındaki op-ampın bant
genişliği sınırlı olduğundan her frekansta
çalışabilen filtre yapmak zordur.
Şekil 32'de verilen devre, op-amplı yarım
dalga doğrultmaç ile op-amplı faz çeviren
toplayıcı yükselteç devresinin birleşiminden
oluşmuştur.
Giriş sinyali pozitif polariteli olduğunda
birinci op-ampın çıkışı 0 V olur. İkinci op-ampın
girişine R4 üzerinden gelen pozitif polariteli
sinyal yükseltilip ters çevrilerek negatif yönlü
olarak çıkışa aktarılır.
Giriş sinyali negatif polariteli olduğunda
birinci op-ampın çıkışı pozitif maksimum olur.
Birinci op-ampın çıkışından gelen pozitif
polariteli sinyal ile R4 direnci üzerinden gelen
negatif polariteli sinyal ikinci op-amp tarafından
toplanır. Dikkat edilirse bu anda ikinci op-ampın
girişine pozitif ve negatif polariteli iki sinyal
gelmektedir.
Birinci op-ampın çıkışından gelen pozitif
polariteli sinyal, R4 direnci üzerinden gelen
negatif polariteli sinyalden büyüktür. (R4 direnci
R5 'ten büyük seçildiği için.) Dolayısıyla
toplayıcı olarak çalışan ikinci op-ampın girişine
pozitifliği fazla olan bir sinyal uygulanmış
olacaktır. İşte bu sayede op-ampın çıkışından
yine negatif polariteli bir sinyal alınır.
h. Op-amplı aktif alt geçiren (low pass) ve
üst geçiren (high pass) filtre devreleri
Yalnızca direnç, kondansatör ve bobin
kullanılarak yapılan filtrelere pasif filtre denir.
Bu tip devreler basit yapılıdır ancak, kendilerine
uygulanan sinyalleri bir miktar zayıflatırlar. Bu
I. Op-amplı alçak (low) frekansları
geçiren aktif filtre devresi
Şekil 33'te verilen devrede op-amp faz
47
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
C2
Vgrş
2 V(t-t)
100 Hz
10 kHz
Vçkş
R2
R1
Rb
C1
Örnek: Şekil 33'teki devrede R1=R2=1 kW,
C1=C2=0,1 mF, Ra=10 k, Rb=5,6 kW olduğuna göre,
a. Devrenin kesim frekansını bulunuz.
b. Devrenin hangi frekans aralığındaki
sinyalleri çıkışa aktardığını yazınız.
c. Devrenin karakteristiği "geçirgen olduğu
frekans aralığında" düzgün müdür?
Çözüm
Ra
AV
1,5
1,25
1
0,75
0,50
BG (BW)
0,25
f (kHz)
fc
0,1 0,2
0,5
1
1,5
2
5
10
1
Şekil 33: Op-amplı alçak frekansları geçiren filtre
devresi ve devrenin kazancının giriş sinyalinin
frekansı yükseldikçe azalışını gösteren eğri
a. fc= 2pR C =
1
b. Bu sonuca göre devre 0-1,6 kHz arasındaki
frekansa sahip giriş sinyallerini çıkışa aktarır.
çevirmeyen yükselteç olarak çalışmaktadır.
Bu devrenin kesim frekansı,
fc=
c.
1
denklemiyle hesaplanabilir..
2π R1R 2 C1C2
» 0,58 olduğundan, devre
II. Op-amplı yüksek (high) frekansları
geçiren aktif filtre devresi
Şekil 34'te verilen yüksek frekansları geçiren
filtre devresi, şekil 33'teki alçak frekansları
geçiren filtreye çok benzer. Sadece direnç ve
kondansatörler yer değiştirmiştir.
1
fc= 2pR C şeklinde yazılabilir..
1
Aktif filtrenin geçirgen olduğu bölgede
frekans karakteristiğinin düz olabilmesi için opampın kazancı 1,58 olmalıdır. Buna göre,
AV=1+
Rb
=0,56
Ra
geçirgen olduğu bölgede düzgün bir karakteristiğe sahiptir.
Devrede R1=R2, C1=C2 seçildiğinde denklem,
1
1
1
=1,6 kHz
2.3,14.1.103.0,1.10-6
Rb
=1,58
Ra
Yüksek frekansları geçiren devrede giriş
sinyalinin frekansı 100, 500, 1000, 1500, 2000,
3000, 4000, 5000 ve 10000 Hz yapılarak çıkış
geriliminin değeri ölçüldüğünde, frekans
yükseldikçe gerilim değerinin aşağıdaki
çizelgede görüldüğü gibi 2,9 V, kazancın ise 1,5
seviyesine çıktığı görülür.
Buradan da,
Rb
=0,58 olmalıdır..
Ra
Op-amplı alçak frekansları geçiren devrede
girişe tepeden tepeye genliği 2 V, frekansı 100 Hz
olan bir AC sinyal uygulandığında çıkıştan
tepeden tepeye değeri 3 V, frekansı 100 Hz olan
bir sinyal alınır.
Giriş sinyalinin frekansı 100, 200, 500, 1000,
1500, 2000, 5000 ve 10000 Hz yapılarak çıkış
geriliminin değeri ölçüldüğünde, frekans
yükseldikçe gerilim değerinin aşağıdaki
çizelgede görüldüğü gibi 0,08 V, kazancın ise
0,04 seviyesine indiği görülür.
48
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Vgrş
Vgrş
R2
Vçkş
R s1
Vçkş
2 V(t-t)
100 Hz
10 kHz
R3
R1
R s2
AV
1,5
Şekil 35: Op-amplı voltaj regülatörü devresi
1
gerilimi 3 V oluncaya kadar yükselir. Yükseliş,
V1'in gerilimi 3 V olunca durur. Çünkü, op-amp
çıkışının daha fazla yükselerek V1 geriliminin
+3 V'un üzerine çıkması durumunda eksi (-)
girişin gerilimi artı (+) girişin geriliminden daha
pozitif olacağından kıyaslayıcı olarak çalışan
op-ampın çıkışı hemen düşüşe geçer.
V1 noktasının gerilimi 3 V'un altına düşecek
olursa op-amp yine kıyaslayıcı olarak çalışmaya
başlar ve çıkışı hemen 3 V düzeyine yükseltir.
BG (BW)
0,50
f (kHz)
0
1
2
3
4
5
10
Şekil 34: Op-amplı yüksek frekansları geçiren filtre
devresi ve devrenin kazancının giriş sinyalinin
frekansı yükseldikçe artışını gösteren eğri
Örnek: Şekil 34'teki devrede R1=R2=1 kW,
C1=C2=0,1 mF, Ra=10 kW, Rb=5,6 kW olduğuna göre,
a. Devrenin kesim frekansını bulunuz.
b. Devrenin hangi frekans aralığındaki
sinyalleri çıkışa aktardığını belirtiniz.
Çözüm
1
a. fc= 2pR C =
1
1
Şekil 35'te verilen op-amplı gerilim regülatörü
devresinde Vçkş gerilimini R1 ve R2 dirençlerinin
değerini değiştirerek ayarlamak mümkündür.
Rs1 ve Rs2 dirençleri ise op-ampın girişlerini
korumak için kullanılmıştır.
1
=1,6 kHz
2.3,14.1.103.0,1.10-6
i. Op-amplı logaritmik yükselteç devresi
b. Bu sonuca göre devre 1,6 kHz ile op-amp
özelliklerinin (slew-rate parametresinin)
belirlediği üst sınır arasındaki frekans bandını
geçirir.
Şekil 36'da verilen devreye dikkat edilirse faz
çeviren yükseltece benzediği görülür. Tek fark,
geri besleme direnci yerine NPN tipi bir
transistörün bağlanmış olmasıdır. Bu bağlantı
sayesinde T1 transistörünün B-E birleşimindeki
polarma gerilimden yararlanılarak logaritma
işlemi yapılmaktadır.
Logaritmik yükselteçler, analog esaslı
bilgisayarlarda matematiksel işlemler yapmada
kullanılmaktadır.
Transistörün B-E eklemindeki gerilimin
denklemi,
ı. Op-amplı voltaj (gerilim) regülatörü
devresi
Şekil 35'te verilen devrede Vgrş gerilimi 0 V'tan
itibaren artırılırsa çıkışta oluşan gerilim de artış
gösterir.
Çıkış gerilimi 3 V'un altındayken zener diyot
yalıtımdadır. Çıkışta oluşan gerilimin değeri 3
voltu geçince zener diyot iletime geçerek
üzerinde hep 3 V'luk gerilim düşümü oluşturur.
Vçkş = VBE = (60 mV).Log (
İşte bu 3 V'luk zener diyot gerilimi op-ampın
3 numaralı (+) girişi için referans gerilimi (Vref)
görevini yapar.
Op-ampın çıkış gerilimi, V 1 noktasının
şeklinde yazılabilir.
49
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
)
IC =
IC
Vgrş
R1
0,56
= 5,6.103 =0,1 mA = 1.10-4 A
Vçkş=(60 mV).log (
=(60 mV).Log 109
log 109 = 9 olduğundan, Vçkş = 540 mV olur.
Vçkş
Vgrş
Giriş 5,6 V yapıldığında ise,
Şekil 36: Op-amplı logaritmik yükselteç devresi
Denklemde IC =
Vgrş
R1
IC =
'dir..
0,056
=0,01
5,6.103
Vçkş = (60 mV).log (
1.10 -3
)
1.10-13
C
Şekil 37: Op-amplı kare dalga üreteci devresi
j. Op-amplı kare dalga üreteci (astable
multivibratör) devresi
Şekil 37'de verilen devrede op-amp kıyaslayıcı (karşılaştırıcı) olarak çalışmaktadır. İlk
anda (+) girişteki gerilimin daha pozitif
olduğunu varsayalım. Bu durumda Vçkş gerilimi
pozitif maksimum değerdedir.
B noktasının gerilimi,
a. Vçkş=VBE=(60 mV).Log
=
5,6
= 5,6.103 =1 mA = 1.10-3 A
Vçkş
Örnek: R1= R2 = 5,6 k, Vgrş = 0,056 V olduğunda,
a. Vçkş gerilimini bulunuz.
b. Vgrş 10 kat artırılarak 0,56 V, 100 kat artırılarak 5,6 V yapılırsa Vçkş ne olur? Bulunuz.
Çözüm
R1
R1
= (60 mV).Log 1010
log 1010 = 10 olduğundan, Vçkş = 600 mV olur.
Log 10 = 1 olduğundan çıkışta da 10 kat artış
olur.
Vgrş gerilimi 100 kat artırıldığında çıkışta,
60.2 = 120 mV'luk artış gerçekleşir.
Vgrş
Vgrş
Vçkş= (60 mV).log (
Içkş akımı sabit olup oda sıcaklığında 1.10-13
amper dolayındadır.
Logaritmik yükselteçte, Vgrş gerilimindeki ve
dolayısıyla IC akımındaki doğrusal değişimler,
çıkışta ve B-E ekleminde logaritmik bir artışa
neden olmaktadır.
Yukarıda verilen denklemdeki logaritma 10
tabanlıdır. Vgrş geriliminde 10 katlık bir artış
olduğunda kolektör akımını da 10 kat artar.
IC =
1.10-4
)
1.10-13
VB =
mA = 1.10-5 A
Vçkş
R1 + R2
.R2 kadardır..
Bu sırada C kondansatörü Rgb direnci üzerinden dolmaktadır. Kondansatörün A noktasındaki gerilim B noktasının gerilimine eşit
olduğunda Vçkş gerilimi eksi (-) polariteli olur.
Çıkışın eksi (-) polariteli olması A noktasında
ve kondansatör üzerinde bulunan gerilimi de
eksi (-) polariteli yapar. (Çıkış gerilimi Rgb
üzerinden girişe geri besleme yapmaktadır.)
1.10 -5
)
1.10-13
= (60 mV).Log 108
log 108 = 8 olduğundan, Vçkş = 480 mV olur.
b. Vgrş= 0,56 V yapıldığında,
50
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Kondansatöre bir öncekinin tersi polaritede
bir gerilimin gelmesi bu elemanı deşarj etmeye
başlar.
Kondansatör belli bir sürede deşarj olduktan
sonra bu kez bir öncekinin tersi polaritede tekrar
şarj olmaya başlar. Kondansatörün gerilimi A
noktasındaki gerilime eşit olduğu anda op-amp
çıkışı tekrar konum değiştirir. Devre bu şekilde
çalışmasını sürdürür.
Şekil 37'de verilen devrenin çıkışına led, röle,
lâmba gibi alıcılar bağlanarak periyodik çalışan
sistemler oluşturulabilir.
değerine ulaştığında kondansatör üzerinde biriken
elektrik yükü A-K uçları arasından geçerek boşalır
ve devre resetlenir (sıfırlanır). C'nin boşalması
PUT'un A ucuna gelen gerilimi düşüreceğinden
bu eleman kesime gider. PUT kesime girince C
tekrar dolmaya başlar. PUT'un sürekli olarak iletim
ve kesim olması çıkışta testere dişine benzer bir
sinyalin oluşmasını sağlar.
Şekil 38-a'daki gerilim kontrollü osilatör
devresinde giriş ucuna negatif gerilim uygulandığından çıkıştan pozitif polariteli testere
dişine benzer bir sinyal alınır. Başka bir deyişle
devre integral alıcı gibi çalışır.
k. Op-amplı gerilim kontrollü osilatör
devresi
Şekil 38-a-b'de verilen op-amplı gerilim
kontrollü, testere dişi biçiminde sinyal üreten
osilatör devresinde geri besleme elemanı olarak
PUT ve kondansatör kullanılmıştır.
G
R2
A
K
(a)
1-10 nF
R1
+
100 k
741
1-3 V
Vp
7,5 V
C
-
l. Op-ampların lojik (mantık) kapı
elemanı olarak kullanılması
Op-amp kullanılarak VE (AND) VEYA (OR),
VEDEĞİL (NAND), VEYADEĞİL (NOR)
mantık (lojik) kapılarını yapmak mümkündür.
Şimdi bunları inceleyelim.
10 k
2N6027
PUT
Vgrş
Not: PUT'un yapısı ve çalışma ilkesi hakkında
bilgi almak için endüstriyel elektronikle ilgili
kitaplara bakınız.
Vçkş
-
+Vcc
+
+Vcc
+15 V
R3
2N6027
PUT
-15 V
C
R1
68 k
10 k
A
47 k
+7,5 V
B
R 4 10 k
100 k
R2
10 k
741
Y=A.B
24 k
Şekil 39: LM1900 op-amplı VE (AND)
kapı devresi ve doğruluk çizelgesi
1-10 nF
+15 V
Vgrş
LM1900
24 k
I. Op-amplı VE (AND) kapısı
Şekil 39'da verilen LM1900 op-amplı VE kapı
devresinde A ve B girişlerine +VCC gerilimi
kadar bir voltaj uygulandığında çıkış ucundan
+VCC gerilimi alınır.
Şekil 40'ta verilen LM139 op-amplı VE kapı
devresinde ise giriş uçlarının her ikisine +VCC
değerinde gerilim uygulandığında çıkış +VCC
düzeyinde olur.
Vçkş
-15 V
(b)
Şekil 38: Op-amplı gerilim
kontrollü osilatör devresi
PUT adlı elemanın A ucuna uygulanan gerilim
G ucuna uygulanan gerilimden 0,6-0,7 V fazla
olduğunda A'dan K'ya doğru akım geçirir.
Örneğin PUT'un G ucuna 2 V uygulanmışsa, A
ucuna uygulanan gerilim 2,6 V olduğunda A'dan
K'ya akım geçişi olur.
Gerilim kontrollü osilatör devresinin çıkış
geriliminin seviyesi PUT'un iletime geçme
II. Op-amplı VEYA (OR) kapısı
Şekil 41'de verilen LM1900 op-amplı VEYA
kapı devresinde A ve B girişlerinden herhangi
birisine +VCC düzeyinde bir gerilim uygu-
51
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+Vcc
+Vcc
39 k
1k
3k
+Vcc
Y=A.B
Y=A.B
A
LM1900
47 k
24 k
A
LM139
100 k
24 k
B
100 k
1k
B
+Vcc
75 k
Şekil 43: LM1900 op-amplı VEDEĞİL
(NAND) kapı devresi ve doğruluk çizelgesi
Şekil 40: LM139 op-amplı VE (AND)
kapı devresi ve doğruluk çizelgesi
+Vcc
150 k
+Vcc
+Vcc
150 k
+Vcc
75 k
LM1900
A
LM1900
A
Y=A+B
75 k
75 k
B
Y=A+B
Şekil 44: LM1900 op-amplı VEYADEĞİL
(NAND) kapı devresi ve doğruluk çizelgesi
75 k
B
Şekil 41: LM1900 op-amplı VEYA (OR)
kapı devresi ve doğruluk çizelgesi
200 k
1k
+Vcc
IV. Op-amplı VEYADEĞİL (NOR) kapısı
Şekil 44'te verilen LM1900 op-amplı
VEYADEĞİL kapı devresinde sabit gerilim faz
çevirmeyen girişe uygulanmıştır. Devrede
tersleyen girişteki direnç değerleri, terslemeyen
girişteki direncin yarısı kadar seçilmiştir.
Devrenin A ve B girişlerine 0 voltluk bir gerilim uygulandığında çıkıştan +VCC değerinde bir
gerilim alınır.
Girişlerin herhangi birisine ya da ikisine
birden +VCC değerinde bir gerilim uygulandığında ise faz çeviren girişin gerilimi faz
çevirmeyen girişin geriliminden büyük olacağından çıkıştan 0 voltluk gerilim alınır.
+Vcc
3k
LM139
100 k
A
Y=A+B
B
100 k
1k
Şekil 42: LM139 op-amplı VEYA (OR)
kapı devresi ve doğruluk çizelgesi
landığında çıkış +VCC seviyesinde olur.
Şekil 42'de verilen LM139 op-amplı VEYA
kapı devresinde ise A ve B girişleri 0 voltken
faz çeviren giriş ucunun gerilimi yüksek olur
ve çıkıştan 0 V alınır. Giriş uçlarının herhangi
birisine +V CC değerinde gerilim uygulandığında faz çevirmeyen giriş ucunun gerilimi
faz çeviren girişin geriliminden yüksek
olacağından çıkış +VCC düzeyinde olur.
Vgrş
+12 V
+
741
t (s)
Vçkş
-12 V
Vçkş
t (s)
+
Vgrş
III. Op-amplı VEDEĞİL (NAND) kapısı
Şekil 43'te verilen LM1900 op-amplı VEDEĞİL kapı devresinde A ve B girişlerinin her
ikisine de +V CC düzeyinde bir gerilim
uygulandığında çıkıştan 0 voltluk bir gerilim
alınır.
-
Şekil 45: Op-amplı sıfır seviye dedektörü
devresi ve devrenin giriş-çıkış sinyalleri
m. Op-amplı sıfır seviye dedektörü devresi
Şekil 45'te verilen devrede faz çeviren (-) giriş
şaseye bağlanmış ve sinüsoidal biçimli giriş
sinyali faz çevirmeyen (+) girişe uygulanmıştır.
Bu devre op-amplı karşılaştırıcı devreye çok
52
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
benzer.
Devrede geri besleme direnci kullanılmadığı
için girişlerdeki en ufak gerilim farkı çıkışın
değerinin maksimum olmasını sağlar.
Girişe uygulanan sinüsoidal biçimli sinyalin
polaritesi pozitif olur olmaz çıkış gerilimi
pozitif maksimum olur. Giriş sinyalinin
polaritesi negatif olur olmaz ise çıkış gerilimi
negatif maksimum olur.
Sonuç olarak şekil 45'te verilen devre
sinüsoidal ya da üçgen biçimli bir sinyalin kare
dalgaya dönüştürülmesinde kullanılabilir.
Vgrş
+V
+
-V
Vgrş
+
2,2 k
Şekil 47: Op-amplı schmitt tetikleyici
ve devrenin giriş-çıkış sinyalleri
aşınca çıkış durum değiştirir ve pozitife gider.
2200
æ
ö
ö
÷ =18 ç
÷ =3,25 V
÷
2200 +10000 ø
è
ø
æ
R1
R
1
è + R gb
VUTP =Vmaks çç
VLTP =-Vmaks çç R
è
t (s)
1
R1
+ R gb
ö
÷
÷
ø
æ
ö
2200
=-18 çè 2200 +10000 ÷ø =-3,25 V
Vgrş
R2
R2
æ
Vgrş
Vçkş
741
R1
10 k
Vref
Vref
-
-
+V
R1
+
Vçkş
+3,25 V
+
t (s)
Vçkş
+
+
t (s)
-
-3,25 V
-
Şekil 46: Op-amplı referans gerilimli karşılaştırma
dedektörü devresi ve giriş çıkış sinyalleri
Vçkş
n. Referans gerilimli karşılaştırma
dedektörü devresi
Şekil 46'da verilen devrede faz çeviren (-) giriş
iki adet gerilim bölücü direnç üzerinden devreye
bağlanarak bu girişe belli bir referans gerilimi
uygulanmıştır.
Giriş gerilimi Vref değerinden küçükken çıkış
gerilimi negatif maksimum seviyede olur. Giriş
geriliminin değeri Vref değerini aştığında çıkış
gerilimi pozitif maksimum değere yükselir.
+18 V
+
t (s)
-
-18 V
Şekil 48: Schmitt tetikleme ve
devrenin giriş-çıkış sinyalleri
Şekil 48'de giriş sinyalinin alt ve üst eşik
seviyesini aştığı durumlar görülmektedir.
Giriş gerilimi pozitif olduğunda +3,25 voltluk
eşik noktasını geçer. Faz çeviren giriş daha
pozitif olduğundan çıkış hızla -18 volta gider.
Giriş gerilimi negatif eşik gerilimini geçince
tersleyen giriş daha negatif olduğundan schmitt
tetikleyici çıkışı +18 V'a gider. İki eşik
arasındaki fark histerisiz olarak adlandırılır.
o. Op-amplı schmitt tetikleme devresi
Şekil 47'de verilen devre karşılaştırıcı olarak
çalışmaktadır. Pozitif geri besleme ile iki adet
"eşik noktası" imkânı sağlanır. Op-ampın 20
voltla beslendiğini varsayalım. Çıkış gerilimi
18 volta kayabilir. R1 ve R2 dirençleri çıkış
gerilimini böler ve terslemeyen girişe uygular.
Çıkış pozitif maksimum değerdeyken, gerilim
bölücü dirençler üst eşik noktasını (ÜEN, UTP)
belirler. Giriş gerilimi bu değerin altında olduğu
sürece çıkış gerilimi değişmez. Giriş gerilimi
eşik değerini aşınca çıkış durum değiştirir ve
pozitife gider.
Çıkış negatif maksimuma değerdeyken,
gerilim bölücü dirençler alt eşik noktasını
(AEN, LTP) belirler. Giriş gerilimi negatif
yönde bu değerin altında olduğu sürece çıkış
gerilimi değişmez. Giriş gerilimi eşik değerini
C. Op-amplı enstrümantasyon (yardımcı)
yükselteç devreleri
1. Tanımı, yapısı ve çalışma ilkesi
Yüksek performanslı gerilim yükselteçlerine
enstrümantasyon yükselteci denir.
Bu devreler aynı zamanda yüksek giriş ve
düşük çıkış empedanslı olan fark yükselteçleridir.
53
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
2. Op-amplı enstrümantasyon yükselteçlerinin kullanım alanları
c. Op-amplı yüksek ortak mod tepki oranlı
enstrümantasyon yükselteci
Şekil 51'de ortak mod tepki oranlı (CMRR)
enstrümantasyon yükselteci örneği verilmiştir.
a. Op-amplı yüksek giriş empedanslı
enstrümantasyon yükselteci
Şekil 49'da verilen yüksek giriş empedanslı
enstrümantasyon yükselteci devresinin çıkış
ucundan alınan gerilimin denklemi,
Vçkş = 101.(Vgrş2-Vgrş1) şeklinde yazılabilir.
R1
R2
R3
R4
100 k
1k
1k
100 k
Vgrş1
R1
45 k
10 k
R3
10 k
Vgrş2
Örnek: Şekil 49'da verilen devrede Vgrş1 = 4 mV,
Vgrş2 = 8 mV olarak uygulanmıştır. Buna göre
çıkış geriliminin değerini bulunuz.
Çözüm
Vçkş = 101.(Vgrş2-Vgrş1) = 101.(8-4) = 404 mV
b. Op-amplı yüksek giriş voltajlı
enstrümantasyon yükselteci
Şekil 50'de verilen yüksek giriş voltajlı
enstrümantasyon yükselteci devresinin çıkış
ucundan alınan gerilimin denklemi,
Vçkş = Vgrş1-Vgrş2 şeklinde yazılabilir.
5k
R1
R5
50 k
Vgrş1
R2
5k
R6
Vgrş2
10 k
R7
100 k
45 k
Örnek: Şekil 51'de verilen devrede Vgrş1 = 4 mV,
Vgrş2 = 5 mV olarak uygulanmıştır. Buna göre
çıkış geriliminin değerini bulunuz.
50 k
5k
Vçkş
Ortak mod tepki oranı (CMRR), bir op-ampın
her iki giriş ucuna da aynı özellikte sinyal
uygulandığında bunları reddetme özelliğidir. Bu
değer, faz çeviren ve faz çevirmeyen girişe aynı
anda uygulanan bir sinyalin, çıkış sinyaline
oranına eşittir. CMRR'nin birimi dB (desibell)'dir.
Ortak mod tepki oranlı enstrümantasyon
yükselteçlerinde parazitik ve gürültülü sinyalleri
atma oranı da büyüktür.
Şekil 51'deki devrede Vgrş1 ve Vgrş2 girişleri opampların faz çevirmeyen girişlerine uygulanmıştır. R3 direncinin değeri değiştirilerek
devrenin kazancını ayarlamak mümkündür. İlk
iki op-amp çıkışından alınan sinyaller fark
yükselteci olarak çalışan op-ampa uygulanmıştır.
Devrenin çıkış geriliminin değeri,
Vçkş=100.(Vgrş2-Vgrş1) denklemiyle bulunabilir.
Şekil 49: Yüksek giriş empedanslı
enstrümantasyon yükselteci devresi
R4
100 k
Şekil 51: Yüksek ortak mod tepki oranlı
enstrümantasyon yükselteci devresi
Vgrş2
R3
R6
R5
R4
Vçkş
Vgrş1
R2
50 k
Vçkş
R7
5k
Çözüm
Vçkş = 100.(Vgrş2-Vgrş1) = 100.(5-4) = 100 mV
Şekil 50: Yüksek giriş voltajlı enstrümantasyon yükselteci devresi
Örnek: Şekil 50'de verilen devrede Vgrş1 = 12 mV,
Vgrş2 = 3 mV olarak uygulanmıştır. Buna göre
çıkış geriliminin değerini bulunuz.
Çözüm
Vçkş = Vgrş1-Vgrş2 = 12-3 = 9 mV
54
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Sorular
10. Op-ampla rda ba nt genişliği (BG, BW) nedir?
Açıklayınız.
11 . Op-a mplarda giriş ve çıkış empedansı nedir?
Açıklayınız.
12. Op-amplı faz çeviren yükselteç devresini çiziniz.
13. Op-amplı faz çeviren yükselteç devresinde Vgrş=0,2
V, R1= 22 k, Rgb =220 k olduğuna göre devrenin kazancını
(AV) ve çıkış gerilimini (Vçkş) bulunuz.
14. Op-amplı faz çevirmeyen yükselteç devresini çiziniz.
15. Op-amplı faz çeviren toplayıcı yükselteç devresini
çiziniz. Devrenin görevinin ne olduğunu yazınız.
16. Op-amplı karşılaştırıcı (comparator) devresini çiziniz.
Devrenin görevinin ne olduğunu yazınız.
17. Op-amplı hassas yarım dalga doğrultmaç devresini
çiziniz. Devrenin görevinin ne olduğunu yazınız.
18. Pasif ve aktif filtre kavramlarını açıklayınız.
1. Fark yükselteci nedir? Tanımlayınız.
2. Fark yükselteçlerindeki R E direncinin görevi nedir?
Yazınız.
3. Tek girişli fark yükseltecinin blok şemasını çiziniz.
4. Transistörlü tek girişli fark yükseltecinin devre
şemasını çiziniz. Birinci girişe sinüsoidal özellikli AC sinyal
uygulandığında çıkış sinyallerinin nasıl olduğunu gösteriniz.
5. Transistörlü tek girişli fark yükseltecinin çalışma
ilkesini yazınız.
6. İki girişli fark yükseltecinin iki girişine de aynı fazlı
sinyal uygulanması durumunda çıkışlarda neden 0 V
görüldüğünü açıklayınız.
7. Op-amplarda kazanç nedir? Yazınız.
8. Geri besleme direnci yokken op-amp kazancı ne olur?
Açıklayınız.
9. Op-amplarda off-set gerilimi nedir? Yazınız.
Bazı op-amplar (işlemsel yükselteçler)'ın özellikleri
kılıf A
kılıf B
üst
üst
kılıf C
kılıf D
üst
üst
kılıf E
kılıf F
üst
üst
kılıf G
kılıf H
üst
üst
kılıf I
kılıf J
kılıf K
kılıf L
kılıf N
üst
üst
üst
kılıf M
üst
üst
55
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
üst
Bölüm 3: Fotoelektronik eleman uygulamaları
Aydınlatma şiddeti kavramı:
Işık akısının, dikey olarak aydınlanan
yüzeye oranına aydınlatma şiddeti
denir. Aydınlatma şiddetinin birimi
lux'tür. (Lux: ışık, parlaklık)
alternatif akım
radyo dalgaları
enfraruj ışınlar
ultraviyole ışınlar
ışık
röntgen ışınları
380 nanometreden 780 nanometreye
kadar olan elektromanyetik dalgaları
ışık olarak algılar. Gözün en yüksek
duyarlılığı yeşil ile sarı renkleri
arasındadır. Ultraviyole (mor ötesi),
ve enfraruj (kızıl ötesi) ışınlar ise
insan gözü tarafından algılanamaz.
gamma ışınları
A. Işık kontrollü röle devreleri
1. Fotoelektrik (ışığa duyarlı)
elemanlar: İnsan gözü, dalga boyu
kozmik ışınlar
(Işığa duyarlı elemanlar ve devreler)
Şekil 3.1: Elektromanyetik ışınlar ve dalga boyları
R (W)
1 MW
10 kW
100 W
ışık
Işığa duyarlı eleman çeşitleri
şiddeti
a. LDR'ler (fotodirenç, light
dependent resistance): Işıkta az
1 10 100 lux
direnç, karanlıkta yüksek direnç
Şekil 3.2: LDR
Şekil 3.3: LDR'lerin direncinin ışığın
gösteren devre elemanlarına LDR
sembolleri
şiddetine göre değişim eğrisi
denir. Başka bir deyişle aydınlıkta
LDR'lerin üzerinden geçen akım
artar, karanlıkta ise azalır.
LDR’lerin karanlıktaki dirençleri
yaklaşık 1 MW
aydınlıktaki
dirençleri ise 100 W ile 5 kW
düzeyindedir. Şekil 3.3'te LDR'lerin
direncinin ışığa göre değişimine
Resim 3.1: LDR örnekleri
ilişkin eğri verilmiştir.
LDR'ler, CdS (kadmiyum sülfür), CdSe (kadmiyum selinür), selenyum, germanyum ve silisyum
vb. gibi ışığa karşı çok duyarlı maddelerden üretilmektedir.
LDR yapımında kullanılan madde, algılayıcının hassasiyetini ve algılama süresini belirlemekte,
oluşturulan yarı iletken tabakanın şekli de algılayıcının duyarlılığını etkilemektedir. LDR'ye gelen
ışığın odaklaşmasını sağlamak için üst kısım cam ya da şeffaf plastikle kaplanmaktadır.
LDR'ler çeşitli boyutlarda üretilmekte olup, gövde boyutları büyüdükçe güç değeri yükselmekte
ve geçirebilecekleri akım da artmaktadır.
Uygulamada yaygın olarak kullanılan bazı LDR tipleri: LDR03, LDR05, LDR07, OPR60...
LDR'ler, endüstriyel kumanda sistemlerinde, otomatik gece lambalarında, dijital sayıcılarda,
brülörlerde, kanın renk yoğunluğunu belirleyen tıbbî cihazlarda, flaşlı fotoğraf makinelerinde,
hareket dedektörlerinde, zil butonlarında vb. kullanılırlar.
b. Fotodiyotlar (photodiode, ışığa duyarlı diyot): Üzerine ışık düştüğünde iletken olarak
katot ucundan anot ucuna doğru akım geçiren elemanlardır.
Fotodiyotlar doğrultmaç diyotlarına benzerler. Tek fark şekil 3.4'te görüldüğü gibi fotodiyotların
56
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Iters (mA-mA)
R
ışık
mercek
10 kW
K
gövde
P-N
eklemi
V = 12 V
-
A
ışık şiddeti
lüks (lux)
Şekil 3.4: Fotodiyodun yapısı
Şekil 3.5: Işığa bağlı olarak fotodiyodun üzerinden geçen akımın eğrisi
birleşim yüzeyinin aydınlatılmış (ışık alabiliyor) olmasıdır.
Bu elemanlar devreye ters bağlanırlar ve ışık ile ters yöndeki sızıntı akımlarının artması suretiyle
kontrol yaparlar. Bu kontrol, ışıkla yarı iletkenin kristal yapısındaki bağların bazı noktalarda
kopması sonucu elektron ve oyukların hareketiyle doğan akımın çoğalmasıyla olur. Şekil 3.5'te
ışığa bağlı olarak fotodiyotlardan ters yönde geçen akımın değişim eğrisi verilmiştir.
Fotodiyotlarda mercekli kısma gelen ışığa göre katotdan anota doğru akan düşük değerli akım
değişir. Geçen akım, ışığın şiddetine bağlı olarak 100 mA-150 mA, gerilim ise 0,14-0,15 V arasında
değişmekte olup çok küçüktür.
Fotodiyotların çalışma hızı son derece yüksektir (yaklaşık 1 ns ile 0,2 ms). Bu hızlı davranışları
ve boyutlarının küçük olması sayesinde fiber optik kabloyla veri iletiminde kullanılmaktadırlar.
Bu elemanlar, hem bir gerilim üreteci hem de ışık algılayıcı olarak kullanılabilir.
Fotodiyotlar enfraruj ışınlara karşı da duyarlıdır. Bunu sağlamak için, diyodun gövdesindeki alıcı
kısmın merceği renkli cam ya da plastikten yapılarak normal ışınların etkide bulunması önlenir.
Yaygın olarak kullanılan fotodiyot tipleri: BPW12, BPW20, BPW30, BPW33, BPW34, BPW63,
BPW65.
K
A
K
BPW 34
BP104
BPX633
BPW 43
A
Şekil 3.6: Fotodiyot sembolleri
Resim 3.2: Çeşitli fotodiyotlar
c. Fotopiller (solar cell, fotosel, güneş pili, photo voltaic cell): Güneş enerjisini (gün
ışığını) elektrik enerjisine dönüştüren elemanlara fotopil denir.
Fotopillerin yapısı ve çalışması şöyledir: Foton absorblanmasıyla (emilmesiyle) oluşan yük
taşıyıcılar çoğunlukta oldukları bölgelere sürüklenirler. Birleşim yüzeyinden I akımı geçer ve N
tipi madde eksi (-), P tipi madde ise artı (+) yüklenmiş olur. I akımı, birleşim yüzeyinin ileri
yönde kutuplaşmasına ve birleşimin gerilim settinin alçalmasına neden olur. Dış devre açık ise
(alıcı yoksa) P’den N’ye akım geçer ve birleşim yüzeyindeki gerilim setti tekrar yükselir ve P
bölgesi eksi (-), N bölgesi artı (+) yüklenir. Sonra tekrar foton absorblanarak olay devam eder.
Dış devreden akım çekilirse P-N birleşim yüzeyindeki potansiyel, elektronları daha yüksek
potansiyele çıkaran batarya (pil) rolü oynamaktadır.
Enerjisi yeterli bir ışık demeti P-N birleşim yüzeyine düşürülecek olursa, foton, elektronlarla
karşılaşıp enerji verebilir. Serbest hâldeki elektronlar valans elektronlarının ancak 1/104'ü kadar
57
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
olduğundan, bu ihtimal zayıftır. Foton,
muhtemel (olası) valans elektronu ile
karşılaşır ve ona enerjisini bırakarak
iletkenlik bandına çıkarır. Valans bandına
çıkan elektron arkasında bir boşluk (artı yük)
bırakır. Sonuç olarak P tipi bölge artı (+), N
tipi bölge eksi (-) yüklenerek bir elektriksel
potansiyel farkının oluşmasına yol açar. Bu
da elektrik akımını doğurur.
Foton akısı, birim yüzeyden, birim
zamanda geçen foton sayısı olarak tanımlanır.
Işık ışınları (fotonlar) fotopil üzerine
düştüğünde küçük yarı iletken temelli
hücrelerde yaklaşık 0,4-0,5 V ve 8-100
miliamperlik akımın oluşmasını sağlarlar.
Güneş pilleriyle 3 V gerilim elde etmek
isteniyorsa 6 tanesi birbirine seri olarak
bağlanır. Sistemden alınan akım yükseltilmek
istendiğinde ise, elemanlar paralel bağlanır.
Yüksek gerilim ve akım elde etmek için
yapılmış güneş enerjisi panellerinde yüzlerce
güneş pili seri-paralel bağlı durumdadır.
Güneş pili üzerine düşen ışığın şiddeti bir
noktadan sonra artırılsa da (örneğin 4000
lux’ten sonra) alınan gerilim sabit
kalmaktadır.
Bu elemanlar, güneş ışığıyla çalışan, saat,
radyo, TV, hesap makinesi, otomobil, sokak
lambası, uydu vericisi, uçak vb. gibi
aygıtlarda kullanılmaktadır.
+
+
-
Şekil 3.7: Fotopil sembolleri
Resim 3.3: Fotopiller ve fotopil paneli
ışık
şeffaf yalıtkan yüzey
ince metal ızgara
kadmiyum (fosfor karışımlı)
selenyum (bor karşımlı)
gövde
Şekil 3.8: Fotopilin yapısı
d. Fototransistörler: Beyz ucuna ışık
düştüğünde C-E arasından akım geçişini
sağlayan elemanlardır. Fotodiyotlardan farklı
olarak ışıkla üretilen akımı yükseltme
Resim 3.4: Güneş pili paneliyle çalışan televizyon
yaparlar. Bu özellikleri sayesinde
fotodiyotlardan çok üstündürler.
fotodiyot
Üç yarı iletkenin birleşiminden oluşan
fototransistörlerin C-B uçları arasına
bağlanmış olan fotodiyoda (şekil 3.10) ışık
ışık
enerjisi (foton) gelebilmesi için beyz ucunun
bulunduğu kısma mercek şeklinde cam
yerleştirilmiştir. Mercek, ışığın içeriye
odaklanarak girmesini sağlamaktadır.
Şekil 3.9: FotoŞekil 3.10: FotoFototransistörler iki ya da üç bacaklı olarak
transistör sembolleri
transistörün yapısı
üretilir. Üç bacaklı olan modellerde mercek
boyanacak olursa eleman normal transistör hâline geçer. Mercek boyanmaz ve beyz ucu da devreye
bağlanacak olursa beyze iki etki söz konusu olacağından C-E arasından geçen akımın miktarındaki
değişme daha fazla olur. İki bacaklı fototransistörlerde (kullanım kolaylığı bakımından) beyz ucu
dışarıya çıkarılmaz.
Bu elemanlar, TV, video, müzik seti, klima gibi cihazların uzaktan kumanda devrelerinde, gün
58
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
ışığına duyarlı olarak çeşitli aygıtların ve
alarm sistemlerinin çalıştırılmasında vb.
kullanılmaktadır.
Fotodiyotların üzerinden geçirebildiği
akım mikroamper (mA) düzeyindedir.
Fototransistörler ise miliamper düzeyinde bir
akım geçişini mümkün kılarlar. Akımın
büyük olması başka bir devreyi çalıştırmada
(sürmede) kolaylık sağlar.
Bazı fototransistörler: BP103B, BPW40,
SFH309, BPY62-2, BPX99...
BP103B tipi fototransistörün
karakteristik özellikleri: Kolektör-emiter
gerilimi (VCE ): 35 V, Kolektör akımı (IC):
100 mA, Kolektör-emiter sızıntı akımı (ICEO):
5 nA.
Resim 3.5: Fototransistör örnekleri
+12 V
22 kW
1k
BC237
Vçıkış
-
fotodiyot
e. Darlington fototransistörler: Bir
Şekil 3.11: Darlington
fototransistör ile normal transistörün arka
fototransistör sembolü
arkaya bağlanmasıyla elde edilen devre
elemanlarına darlington fototransistör denir. Bu elemanların ışığa karşı
duyarlılıkları normal fototransistörlere oranla çok fazladır. Şekil
3.11'de darlington fototransistör sembolü verilmiştir.
Şekil 3.12: Fotodiyotlu
ışığa duyarlı devre
fototransistör
+12 V
1k
A
f. Işık kontrollü röle devreleriyle ilgili örnekler
Vçıkış
I. Fotodiyotlu basit devre: Şekil 3.12'de verilen devrede
fotodiyoda ışık geldiğinde üzerinden geçirdiği akım artar. Bundan
B
dolayı transistörün beyzine giden akım azalır ve bu eleman kesime
gider. Transistörün kesime gitmesiyle Vçıkış gerilimi maksimum
Şekil 3.13: Fototransistörlü
olur.
basit ışığa duyarlı devre
Ortam karardığında ise fotodiyot kesime, transistör iletime
geçeceğinden Vçıkış gerilimi en düşük (minimum) değere iner. Çıkışa bir led ya da röle bağlanacak
olursa karanlıkta çalışan devre elde edilir.
II. Fototransistörlü basit ışığa duyarlı devre: Şekil 3.13'te verilen devrede ortam aydınlıkken
fototransistör iletimde olduğundan Vçıkış gerilimi çok küçüktür Ortam karardığında fototransistör
kesime gider ve Vçıkış gerilimi maksimum değere yükselir.
Çıkışa (A-B arasına) bir led bağlanacak olursa ışıkta çalışan devre elde edilir.
B. Op-amplı ışık kontrol devreleri
a. Op-amplı ışığa ve ısıya duyarlı devre: Şekil 3.14'te verilen op-amplı devre ile bir çok
tasarım yapılabilir.
I. A-B arasına direnç, C-D arasına NTC bağlanırsa: Ortam sıcaklığı artınca NTC'nin
direnci azalır ve üzerinde düşen gerilim küçülür. Op-amp 2 ve 3 numaralı girişlerindeki gerilimleri
kıyaslar. 3 numaralı giriş gerilimi 2'de bulunan gerilimden büyük olduğu anda 6 nolu ayak çıkış
akımını transistöre verir. Transistör iletime geçerek alıcıyı çalıştırır. Ortam sıcaklığı azalınca
NTC'nin direnci artar ve bu elemanın üzerinde düşen gerilim büyür. Op-ampın 2 numaralı ayağına
gelen gerilim 3 numaralı ayaktaki gerilimden büyük olduğu anda çıkış akımı sıfır (0) olur ve
transistör kesime gider.
II. A-B arasına direnç, C-D arasına LDR bağlanırsa: Ortam aydınlığı artınca LDR'nin
direnci azalır ve üzerinde düşen gerilim küçülür. Op-amp 2 ve 3 numaralı girişlerindeki gerilimleri
59
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+9-12 V
A
330W-820 W
33 k
LDR
10 k
B
L
10 k
10 k
10 k
10 k
LDR
C
-T
BC547
1-10 k
33 k
NTC
D
Şekil 3.14: Op-amplı ışığa ve ısıya duyarlı devre
kıyaslar. 3 numaralı giriş gerilimi 2'de bulunan gerilimden büyük olduğu anda 6 nolu ayak çıkış
akımını transistöre verir. Transistör iletime geçerek alıcıyı çalıştırır. Ortam aydınlığı azalınca
LDR'nin direnci artar ve bu elemanın üzerinde düşen gerilim büyür. Op-ampın 2 numaralı ayağına
gelen gerilim 3 numaralı ayaktaki gerilimden büyük olduğu anda çıkış akımı sıfır olur ve transistör
kesime gider. Devrede LDR ile direnç yer değiştirirse alıcı karanlıkta çalışır.
Not: Şekil 3.14'teki devrede C-D arasına kondansatör A-B arasına direnç bağlanırsa turn-on
tipi (gecikmeli çalışan) zaman rölesi devresi elde edilir.
BC547
+ 12 V
C. Işıkla uzaktan kumanda devreleri
I. Op-amplı uzaktan kumanda devresi: Şekil 3.15'te verilen devrede LDR'ye ışık
geldiğinde geçen akım
pot ve direnç üzerinde
düşen gerilimi artırır.
10 k
Op-ampın 3 numaralı
2 +
(+) girişinin gerilimi 2
+
numaralı (-) girişin
10 k
3
100 k
ışık
geriliminden büyük
10 k
olduğunda 741 çıkış
1-10 k
yük
vererek röleyi
1k
çalıştırır. LDR'ye
AC 220 V
gelen ışık kesildiğinde
Şekil 3.15: Op-amplı uzaktan kumanda devresi
röle ilk konumuna
döner.
Ç. Fotodirenç (LDR)'li devreler
I. Kaskad bağlantılı karanlıkta çalışan devre: Şekil 3.16'da verilen devrede LDR'ye ışık
gelince direnci azalır ve üzerinden geçirdiği akım artar. LDR'den geçen akımın pot üzerinde
oluşturduğu gerilim T1 transistörünü iletime sokar. T1 iletime geçince A noktasındaki gerilim
azalır ve T2 kesime gider. Ortam karardığında LDR akım geçirmez. T1 kesime gider. A noktasının
gerilimi yükselir. T2 iletime geçer ve led yanar.
Not: Led yerine röle bağlanacağı zaman 1 kW'luk R3 direnci iptal edilir.
60
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
II. Darlington
bağlantılı karanlıkta
çalışan devre: Şekil
R3
+12 V
100 k
1k
+12 V
P
röle 1N4001
3.17'de verilen
devrede ortam
karardığında LDR'nin
R
10 k
led
R2
direnci artar. Direncin
33 k
T1
artması bu eleman
10 k A
T2
T2
R1
üzerinde oluşan
T1
2x BC547
gerilimin
BC547
yükselmesine neden
P
BC547
olur. LDR'de düşen
100
k
gerilimin yükselmesi
Şekil 3.16: Kaskad bağlantılı
T1 ve T2
Şekil 3.17: Darlington bağlantılı
karanlıkta çalışan devre
karanlıkta çalışan devre
transistörlerini iletime
sokar. İletime geçen
transistörler röleyi çalıştırır. Ortam aydınlandığında LDR'nin direnci düşer. Üzerinde oluşan
gerilim azalır. Transistörler kesime gider. Pot ile devrenin ışığa duyarlılık derecesi
değiştirilebilir.
D. Elektronik devir sayıcılar
1. Devir sayısı (hız) ölçme: Sürekli olarak dönüş yapan düzeneklerin devir sayısını ölçmek
için optik, manyetik vb. gibi yöntemlere göre çalışan devreler geliştirilmiştir.
doğal mıknatıs
nüve
doğal mıknatıstan
yapılmış dişli çark
gövde
sinyal kabloları
bobin
Şekil 3.18: Manyetik pick-up adlı bobinli sensörle devir sayısı ölçme
I. Manyetik pick-up adlı bobinli sensörle devir sayısı ölçme: Doğal mıknatıstan yapılmış
olan sabit nüve üzerine bir bobin sarılmasıyla elde edilmiş sensör ile hız ölçülebilmektedir.
Sensör, dönüş hızı ölçülecek motorun miline bağlı ve dişleri doğal mıknatıstan yapılmış çark önünde
şekil 3.18'de görüldüğü gibi döndürülürse, her diş pick-up önünden geçerken manyetik alan yoluyla
bobini etkiler. Manyetik alana maruz kalan mini bobinde küçük değerli bir gerilim oluşur. Bobinden
elde edilen gerilim analog ya da dijital yapılı devreler tarafından değerlendirilerek devir sayısı ölçümü
yapılabilir.
II. Op-amplı devir sayısı ölçme devresi: Şekil 3.19'da görülen devrede fototransistöre
gelen ışık, bu elemanı iletim kesim yaparak 10 kW'luk R1 direncinde bir gerilim oluşmasına
neden olur. R1 üzerinde oluşan gerilim kıyaslayıcı olarak çalışan op-amp tarafından karşılaştırılır.
Op-ampın çıkışındaki gerilim zener diyot tarafından 5,1 V'ta sabit tutulur. Pervanenin dönüş sayısı
arttıkça op-ampın çıkışında oluşan kare dalganın frekansı da artar. Op-ampın çıkışına analog
özellikli DC voltmetre bağlanacak olursa pervanenin devir sayısı arttıkça aletin ibresinin daha
61
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+ 5-9 V
10 k
ışık kaynağı
+3
7
fototransistör
6
10-22 k
741
-2
R1
10 k
çıkış
4
5,1 V
10 k
zener
diyot
pervane
Şekil 3.19: Op-amplı devir sayısı ölçme devresi
çok saptığı görülür.
Ancak uygulamada çıkışa voltmetre değil, frekansı voltaja çeviren entegre bağlanarak devir sayısını
belirleme yöntemi uygulanır. Bu kitap endüstriyel elektronik sistemleri anlatmak için hazırlandığından
dijital elektronik konularını içermemektedir. O nedenle şekil 3.19'daki devreye frekans-gerilim çevirici
eklenmemiştir.
Şekil 3.20: Hall alan sondasıyla devir ölçmenin blok şeması
III. Hall alan sondasıyla rüzgârın şiddetini ölçme: Şekil 3.20'de verilen blok şemada
pervane rüzgârın etkisiyle dönmeye başlar. Pervanenin miline bağlı mıknatıs hall alan sondasını
(manyetik sensör) etkileyerek bu elemanın uçlarında gerilim doğmasına neden olur. Hall alan
sondasının verdiği gerilim dijital devreler tarafından değerlendirilerek display'lerin çalışması sağlanır.
E. Enfraruj led ve fototransistörlerle
bilgi taşıma
220 W
I. Astable multivibratörlü basit enfraruj verici:
+ 9-12 V
220 W
Şekil 3.21'de verilen devrede transistörler sırayla
iletim kesim olarak A noktasında kare şeklinde bir
sinyal oluşturur.
A noktasında oluşan sinyal sayesinde enfraruj diyot
belli frekansta bir ışın yayar. Enfraruj ledin yaydığı
ışının frekans değeri P ile değiştirilebilir.
II. Fototransistörlü ışığa duyarlı devre: Şekil
3.22'de verilen devrede fototransistöre ışık geldiğinde
Şekil 3.21: Astable multivibratörlü
basit enfraruj verici devresi
62
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
bu eleman iletime geçerek BC547
transistörünü iletime sokar. BC547 iletim
+ 9-12 V
olunca röle çeker ve lamba yanar.
Fototransistöre gelen ışık kesildiğinde
röle ilk hâline geri döner.
R1 trimpotuyla devrenin çalışması
istenen aydınlık şiddetinin değeri
ayarlanabilir.
Görüldüğü üzere verilen devre gün
ışığına duyarlı olarak çalışmaktadır. Bu
devrenin sadece enfraruj ışınlara karşı
duyarlı olmasını istersek fototransistörün
mercek kısmını koyu renk şeffaf plastik
Şekil 3.22: Fototransistörlü basit ışığa duyarlı devre
ile kapatmamız gerekir. Bunu yaptığımız
zaman fototransistör sadece enfraruj diyotlu vericiler tarafından yayılan ışınları algılar.
Örneğin bir odaya alarm kurmak için ne yapmamız gerektiğini düşünelim. Bu işlem yapılırken
odanın bir tarafına mini bir enfraruj diyotlu verici devresi monte edilir. Bu vericinin tam
karşısındaki duvara ise şekil 3.22'deki devre yerleştirilir. İki devre arasına bir cisim girdiği anda
fototransistöre gelen enfraruj ışınlar kesilir. Bu ise, fototransistörün BC547 transistörünü kesime
sokmasına yol açar. Kesime giden BC547 rölenin kontaklarının konumunu değiştirir ve yanmakta
olan lamba söner.
T1
+12 V
BC308
10-33 kW
F. Flaşörler
I. PNP ve NPN transistörlü flaşör: Şekil 3.23'te
verilen devreye DC 12 V uygulanınca kondansatör
lamba, P1, R1, P2 yolu üzerinden dolmaya başlar. C
dolunca PNP tipi T1 transistörünü sürer. PNP iletime
geçince NPN tetiklenir ve lamba yanar. T2 iletime
geçtiği anda devredeki kondansatörün (+) yük ile dolu
sağ plakası eksiye (şaseye) bağlanmış olacağından, bu
eleman boşalmaya başlar. Kısa bir süre içinde boşalan
C, T1 transistörünün kesime gitmesine neden olur. T1
kesime girince T 2'de kesime girer. T 2'nin kesime
girmesiyle kondansatör yeniden şarj olmaya başlar.
C
R1
50-500 kW
1-100 mF
P2
P1
L
T2
BC547
50-500 kW
-
Şekil 3.23: PNP ve NPN
transistörlü flâşör devresi
G. Işık modülatörleri
Müzik ya da ses yayınının şiddetine göre lambaları yakmak için geliştirilmiş devrelerdir.
Örnek olarak şekil 3.24'te verilen devrede üç tristörün G ucuna bağlanan direnç ve
kondansatörlerin değerleri farklıdır. Bu sayede herbir tristör ayrı değerde iletime geçmektedir.
Devrede 400 Hz in altındaki bas frekanslı sinyallerin akımı SCR1'i, 400 Hz-2 kHz arasındaki
medyum frekanslı sinyallerin akımı SCR2'yi, 2 kHz'in üzerindeki tiz frekanslı sinyallerin akımı
ise SCR3'ü sürer.
Anfiden gelen ses frekansli sinyallerin değerine göre tristörler iletime geçer. Bu sayede müziğin
ritmine uygun olarak lambalar yanıp söner ve güzel bir görünüm elde edilir.
Devredeki trafo, eski tip lambalı radyoların çıkış trafosudur. Trafonun 4 W'luk uçları anfinin
çıkışına, 5 kW'luk sekonder uçları ise elektronik devreye bağlanır. Günümüzde bu devrenin daha
iyi çalışan optokuplörlü modelleri geliştirilmiştir.
Ğ. Işıldaklar
Polis ve itfaiye araçlarında dönerek ışık saçan lambalar bulunur. Bunların yapısında reflektörlü
(yansıtıcılı) lamba ve mini DC motor vardır.
63
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
bas
kırmızı
anfiden
gelen
uçlar
yeşil
MCR100
MCR100
MCR100
100 W
150 W
tiz
1,5 k
1k5
1 mF
10 kW
220/12 V-3-4 W trafo
medyum
sarı
1 mF
0,1 mF
10 kW
10 kW
hoparlör
Şekil 3.24: Işık modülatörü devresi
Ayrıca portatif akülü flüoresan lambalı aydınlatma gereçlerine de ışıldak adı verilmektedir.
Bunların yapısını anlayabilmek için 7. bölümde bulunan konvertisörler konusuna bakınız.
Sorular
1. LDR, fotodiyot, fototransistör nedir? Açıklayınız.
2. LDR ve transistör kullanarak basit bir ışıkta çalışan devre çiziniz.
3. Hall alan sondası nedir? Yazınız.
64
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Bölüm 4: Isı kontrol devreleri
A. Termokupllu ısı kontrol düzenekleri (araçları)
1. Termokupllar (thermocouple, ısıl çift): Yüksek sıcaklığa sahip bir ortamın (fırın, ocak,
kazan vb.) sıcaklık değerini klasik termometrelerle belirleyemeyiz. Bu gibi durumlarda
kullanabileceğimiz iki eleman, termokupl temelli ölçme devresi ve direnç temelli (termorezistans)
ölçme devresidir.
Termokupl temelli ölçme sisteminde ısıyı gerilime çeviren bir yapı vardır.
Direnç temelli ölçme sisteminde ise ısıya göre direnci değişen elemanlar mevcuttur.
Direnç temelli ölçme sistemi daha çok düşük sıcaklıkların (-200 ilâ +850 °C) ölçülmesinde
kullanılmaktadır.
Şekil 4.1: Termokuplun yapısı
Resim 4.1: Yüksek sıcaklıkları ölçmede
kullanılan çeşitli termokupllar
2. Termokuplun yapısı: Şekil 4.1'de görüldüğü gibi bir uçları birbirine bağlanmış iki farklı
metalin (demir ve konstantan gibi) birleşim yüzeyleri ısıtılarak elektrik akımı elde etmede kullanılan
cihazlara termokupl denir. Termokupllar -200°C ilâ +2000°C arasındaki sıcaklık ölçümlerinde
kullanılan güvenilir ve ekonomik endüstriyel algılayıcılardır. Termokuplda oluşan elektrik akımı,
birleşim noktasının sıcaklığına bağlı olup, metallerin farklı elektriksel ve termik özelliklerinden ileri
gelir. Başka bir deyişle, yüksek sıcaklık olan bölümdeki elektronlar yüksek termik enerji içermekte
ve bu elektronlar soğuk bölgeye doğru hareket etmektedir. Bu işlem sonucunda ise çıkış uçlarında
mikrovolt ile milivolt düzeyinde bir gerilim doğmaktadır.
Termokuplların ölçüm yapan kısmı açık (çıplak) olarak fırın içine konmaz. Çünkü, oksidasyon
(küflenme) ve diğer dış etkenler elemanı çabuk bozar. Bu nedenle ısıyı algılayan kısım, şekil 4.2'de
görüldüğü gibi içine oksidasyonu önleyici gaz doldurulmuş koruyucu boru (kılıf) içine yerleştirilir.
Termokuplun ısıya maruz kalan kısmını koruyan silindirik yapılı tüp 1200 °C'a kadar metalden,
1200 °C'ın üzerindeki sıcaklığın söz konusu olduğu yerlerde ise seramik malzemeden üretilir.
Koruyucu tüplerin bağlandığı alüminyum dökümden üretilmiş kafa kısmında termokupl telleriyle
silikon+cam elyaf+kalaylı bakır
kılıf
silikon+silikon
Şekil 4.2: Termokuplun aşınmayı
önleyici kılıf içine konması
Şekil 4.3: Termokuplun ürettiği gerilimin ölçme
düzeneklerine ulaştırılmasında kullanılan yüksek
sıcaklığa dayanıklı kablolara ilişkin örnekler
65
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
kompanzasyon (dengeleme) kablosunun
bağlantılarının yapıldığı terminaller bulunur.
Termokuplda üretilen gerilimin, ölçümü
yapan cihaza kadar ulaştırılmasında şekil
4.3'te görüldüğü gibi özel yapılı kablolar
kullanılır. Kullanılan kabloların yalıtkan
tabakası ısıya dayanıklı silikon-kauçuk, cam
elyafı-asbest vb. gibi malzemelerden üretilir.
Termokupl seçimi rastgele değil, ölçülecek
olan sıcaklığın değeri gözönüne alınarak
yapılır. Şöyle ki; plastik üretim endüstrisinde
sıcaklık 0 ilâ 400 °C arasında, demir çelik
sanayiindeki sıcaklık ise 0 ilâ 1800 °C
arasındadır. Bu sıcaklık farklılığı nedeniyle
seçilecek termokupl da ayrı tipte olacaktır.
Örneğin düşük sıcaklıkların ölçümünde
kromel-konstantan, demir-konstantan, bakırkonstantan ikilisiyle yapılmış termokupllar
kullanılır. Şekil 4.4'te termokuplun ölçme
sistemine bağlanışı gösterilmiştir.
ısıya dayanıklı kablolar
terminal kutusu
terminal
terminal soketi
bağlantı
kutusu
bağlantı aracı
tutturma borusu
dış koruyucu tüp
iç koruyucu tüp
izolâtör
termokupl
analog ya
da dijital
gösterge
Şekil 4.4: Termokuplun ölçme düzeneğine
bağlanışının basit olarak gösterilmesi
3. Uygulamada kullanılan bazı termokupl tipleri
Bakır-konstantan birleşimi termokupl
Demir-konstantan birleşimi termokupl
Nikel krom-nikel birleşimi termokupl
Platin radyum-platin birleşimi termokupl
Kromel-konstantan birleşimi termokupl
Kromel-alumel birleşimi termokupl
4. Çeşitli tip termokuplların kullanıldığı sıcaklıklar
Termokupl tipi
Sıcaklık
Cu-CuNi
-200 ilâ +300 °C
Fe-CuNi
-200 ilâ +800 °C
NiCr-Ni
0 ilâ +1200 °C
5. Termokuplların kullanım alanları: Termokupllar uygulamada çok yüksek sıcaklıkların
ölçülmesinde kullanılır. Yani, demir-çelik, çimento, seramik, cam, kimya, petrol, gıda, kâğıt vb.
sektörlerde termokupllu sıcaklık ölçme düzeneklerine rastlarız..
6. Pirometreler: Termokupl ve skala taksîmatı °C olarak bölümlendirilmiş bir mikrovoltmetrenin
birleşiminden oluşmuş cihazlardır. Şekil 4.5'te yapısı görülen bu elemanlar seyyar olarak yüksek
sıcaklıkların ölçülmesinde kullanılır.
Günümüzde üretilen dijital temelli ölçme cihazlarıyla birlikte analog esaslı pirometreler
uygulamadan kalkmıştır.
Not: Piro, ateşten gelen anlamındadır.
7. Rezistans (direnç) tipi sıcaklık sensörleri: Bütün metaller elektrik akımını az ya da çok
iletir. İletkenlerin her birinin akıma karşı gösterdiği direnç değeri farklı olmaktadır. Bir metalin
akıma karşı gösterdiği direnç değeri,
R = r.l/S [W] denklemiyle bulunur.
Denklemde,
r (ro): Maddeye göre değişen öz direnç değeri,
l: Uzunluk,
S: Kesit [mm2]'dir.
66
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Direnç değişimine göre sıcaklık ölçümünde
kullanılan metaller genellikle, platin ve nikeldir. Bu
metallerin avantajı direnç değişim karakteristiklerinin
iyi olmasıdır. Başka bir deyişle platin, yüksek
özdirence sahip olması nedeniyle değil,
çalışmasındaki dengesi sebebiyle direnç
termometrelerinde kullanılan standart bir metaldir.
Platin ve nikelden yapılmış rezistans
termometrelerin özellikleri şöyledir:
PT100
Ölçme sahası
-200 ilâ +550 C°
Direncin değişimi (W/°C) 0,42...0,39...0,32
ibre
termokupl
R
sap
termokupl
Ölçme sahası
Direncin değişimi (W/°C)
NI 100
-60 ilâ +180 C°
0,47...0,55...0,81
Şekil 4.5: Pirometrenin yapısı ve taşınabilir
(seyyar) pirometrenin görünümü
8. Yarı iletken maddelerden yapılan ısıya
duyarlı devre elemanları: Yarı iletken temelli
sıcaklık algılama sensör ve transdüserleri germanyum,
silisyum gibi maddelerden üretilirler. Yapı olarak
mercimek kondansatör ya da plastik gövdeli
transistörlere benzerler. PTC, NTC, termokupl gibi
elemanlarla çok düşük sıcaklık değişimlerini doğru
olarak algılamak mümkün değildir. İşte bu noktadan
hareketle hassas sıcaklık algılama işlemlerinde yarı
iletkenlerden yapılmış kaliteli elemanlar kullanılır.
bağlantı başlığı
koruyucu
boru
9. Yarı iletkenden yapılmış ısıya duyarlı
eleman örnekleri
I. LM 35 (kılıf 1): Isıya bağlı olarak gerilim üretir.
-55°C ilâ +l50°C'lık sıcaklıkların algılanmasında
kullanılır. Her 1°C'lık sıcaklık artışında yaklaşık 10
mV üretir (şekil 4.7).
sıcaklıkla
direnci
değişen
eleman
(direnç)
II. LM235 (kılıf 2): Isıya bağlı olarak gerilim üretir.
-40°C ilâ +125°C'lık sıcaklıkların
algılanmasında kullanılır. Her 1°C'lık
kılıf 1
sıcaklık artışında yaklaşık 10 mV
üretir (şekil 4.7).
Şekil 4.6: Rezistanslı sıcaklık
algılama sensörünün yapısı
kılıf 2
Vbesleme
Vbesleme
B. Termistörlü sıcaklık kontrol
Uçıkış
devreleri
(ayar)
Endüstriyel uygulamalarda sıcaklık
şase
derecesinin ölçülmesi için bir çok
Vçıkış şase
(ayar)
düzenek mevcuttur.
Sıcaklık ölçümünde kullanılan bazı
Şekil 4.7: LM35 ve LM235 tipi sıcaklık
elemanlar: PTC, NTC, yarı iletken ısı
algılayıcılarının ayaklarının dizilişi
sensörü, dıştan ısıtmalı bimetal, direnç
teliyle ısıtmalı bimetal, kuyruklu (gazlı) termostat ve termokupldur.
67
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
I. Dijital yapılı sıcaklık ölçme devresi: Şekil 4.8'de verilen devrede sıcaklık, KTY10 adlı
PTC termistörü tarafından algılanıp ICL 7106 entegresine elektrik sinyali olarak uygulanır. ICL
7106 entegresinin içinde analog/dijital çevirici (ADC) ve display sürücü devreleri mevcuttur. Bu
sayede ortam sıcaklığı göstergede (display) okunabilir. Devrede kullanılan R1 trimpotu devre için
referans gerilim ayarını yapar ve mV/°C oranını belirler. R2 trimpotu giriş düzeyini ayarlamaya
yarar. Devrenin doğru çalışabilmesi için R1 ve R2 trimpotları çok hassas ayarlanmalıdır.
Sıcaklık ölçme devresi -40 ilâ +125 °C arasındaki değerleri ölçebilir. Devrenin harcadığı enerjinin
minimum seviyede olabilmesi için LCD gösterge kullanılmıştır. Devrede ledli display (anodu şase
tip yedi parçalı gösterge) kullanılmak istenirse ICL7107 entegresi kullanılmalıdır. Bu iki entegrenin
ayak bağlantıları tamamen aynıdır.
KTY10 (NTC)
1,5 k
150 k
ICL 7106
100 nF
100 k
R1 R2
S
10 nF
220 nF
100 k 220 k
100 k 470 k
100 k
100 pF
5,6 k
9V
100 nF
IC 4030
3,5 hâneli
standart LCD
display
Şekil 4.8: Dijital yapılı sıcaklık ölçme devresi
II. Sıcaklığı gerilime çeviren devre: Şekli 4.9'da verilen devrede ortam ısındıkça NTC'nin
direnci azalır ve üzerinde oluşan gerilim düşer. Bunun sonucunda op-ampın 2 numaralı girişinin gerilimi
azalır. 741'in 3 numaralı girişinin gerilim değeri sabit olduğundan, iki giriş ucu arasındaki gerilim farkı
büyür. Giriş gerilimleri arasındaki farkın büyümesi çıkış geriliminin seviyesini yükseltir. Çıkışın
yükselmesi ise tetiklenen sistemde (ampermetre, voltmetre, analog-dijital çevirici vb.) değişikliğe neden
olur.
III. Dijital yapılı sıcaklık ölçme aygıtı: Santigrad (°C) cinsinden sıcaklık ölçümü için üretilmiş
cihazdır. Prob içindeki sensör NiCr-Ni tipidir. Ölçme sınırları: 0-1200 °C arasında değişmektedir.
Not: Resim 4.2'de görülen aygıt, Meter firmasınca üretilen D145MF model portatif sıcaklık ölçme
cihazı için geçerlidir.
C. Motor ve transformatör gibi aygıtların aşırı sıcaktan korunması
Üç fazlı asenkron motorların büyük güçlü ve pahalı modellerinin arızalanmasını (sargılarının
yanmasını) önlemek için resim 4.3'te görülen termistörlerden de yararlanılır. Korunacak motorun
68
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
470 W
100 nF
+12 V
10 k
zener diyot 6,8 V
10 k
680 W
10 k
100 k
100 k
7
-2
741
10k
-T°
4
Vçıkış
0,5 V/°C
680 k
+3
6
1-10k
Şekil 4.9: Sıcaklığı gerilime çeviren devre
Resim 4.2: Dijital yapılı sıcaklık ölçme aygıtı
statorunun oyuklarına yerleştirilmiş olan sargıların arasına konulan termistörler yüksek sıcaklık
oluşması durumunda elektronik devreyi çalıştırarak motorun durmasını sağlar. Resim 4.4'te termistörün
motor oyuğuna yerleştirilişi gösterilmiştir.
sargı
oyuklarına
konulan
termistör
boş stator
Resim 4.3: Motor sargılarını yüksek sıcaklığa
karşı korumada kullanılan termistör örnekleri
Resim 4.4: Isıya duyarlı elemanın
stator oyuğuna yerleştirilmesi
I. Termistörlü (PTC, NTC)
koruma röleleri: Resim 4.3'te verilen
PTC ve NTC gibi ısıya duyarlı devre
elemanlarını motorların korunmasında
kullanabiliriz.
Koruma için yapılmış olan
termistörler motor sargılarının arasına
yerleştirilebilecek biçimde
üretilmektedir.
Termistör rölelerinde motora kumanda
eden kontaktörün devre dışı edilmesini
sağlayan sistem ise elektronik bir
devredir.
Küçük güçlü ve ucuz tipdeki
motorlarda termistörlü koruma sistemi
yaygın değildir. Bu yöntem daha çok
büyük güçte, hassas ve pahalı motorların
korunmasında kullanılmaktadır.
M
elektronik
devreli
röle
(0)
(I)
3xPTC
Şekil 4.10: Termistörlü motor koruma
rölesinin devreye bağlantısı
69
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Sorular
1. Termokupl nedir? Açıklayınız.
2. PTC ve transistör kullanarak sıcakta çalışan basit bir devre tasarlayınız.
3. Pirometre nedir? Açıklayınız.
Bazı ısı algılayıcılarının (sensörlerinin) özellikleri
kılıf I
kılıf II
alt
alt
kılıf V
alt
70
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
kılıf
III
alt
kılıf IV
alt
kılıf IV
alt
üst
Bölüm 5: Uzaktan kumanda yöntemleri
Giriş: Endüstriyel sistemlerde ve günlük yaşamda
kullanılan araçlarda uzaktan kumanda sistemleri her geçen
gün yaygınlaşmaktadır.
Bu bölümde çeşitli uzaktan kumanda sistemlerinin
yapısı hakkında temel bilgiler verilecektir.
A. Işık yayan diyotlarla uzaktan kumanda
1. 555 entegreli enfraruj verici devresi: Şekil 5.1'de
+9V
R2
100 W
220 W
P 100 k
R1
1,2 k
verilen 555 entegreli devre son derece basittir. R1
direncinin değeri değiştirilerek entegrenin 3 numaralı çıkış
ayağından alınan kare dalganın frekansı değiştirilebilir.
555
enfraruj
led
330 nF
Şekil 5.1: 555'li enfraruj verici devresi
2. Enfraruj alıcı devresi: Şekil 5.2'de verilen devre
gün ışığından etkilenmeyecek şekilde tasarlanmıştır. Yani, devre kondansatör ve dirençli filtreler
sayesinde sadece 2,7 kHz'lik frekansa sahip enfraruj ışınları algılayabilmektedir. Çıkışta bulunan
rölenin çalışabilmesi için verici devresinden 2,7 kHz'lik ışınlar gönderilmelidir.
Devreyi çalıştırmak için 2,7 kHz'lik basit bir enfraruj verici devresi yeterli olmaktadır.
+12 V
100 k
68 k
4,7 mF
L
fototransistör
82 k
BC547
T2
T1
T3
BC547
BC547
6,8 k
6,8 k
1N4001
100 W
3,3 k
Şekil 5.2: Enfraruj alıcı devresi
Vericiden gelen 2,7 kHz'lik, kare dalga şeklindeki ışınlar fototransistör tarafından algılanır.
Sürekli olarak iletim kesim olan fototransistörün kolektöründe verici frekansının aynı değerde bir
kare dalga oluşur. Bu kare dalgalar 4,7 mF'lık kondansatör ve 1N4001 diyodu tarafından doğrultulur.
DC akım ile ise T3 transistörü iletime sokulur.
3. Enfraruj ışınlara duyarlı verici ve alıcı devresi: Şekil 5.3'te verilen şemada 555'in
çıkışında bulunan enfraruj led ışın yaydığında fototransistör iletime geçer. T1 iletime geçtiğinde
T2'nin beyz polarması azalır ve bu eleman kesime gider. T2 kesime girince T3'ün beyz polarma
71
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
100 k
100 k
100 nF
1-10 mF
T2
BC547
220 W
enfraruj led
10 k
555
1k
T3
BC547
1,5 k
T1
fototransistör
1-10 k
Şekil 5.3: Enfraruj ışınlara duyarlı verici ve alıcı devresi
gerilimi artar ve bu eleman iletime geçerek röleyi çalıştırır.
AC 12 V
B. Optokuplörlerle uzaktan kumanda
1. Optokuplörle uzaktan
+5-12 V
kumanda: Optokuplörler
+5-12 V
gelişmiş elektronik devrelerde
S
(TV, PLC cihazı, bilgisayar
TIL111
ya da
vb.) yaygın olarak
220 W
4N25
kullanılmaktadır. Bu
elemanların sağladığı en
önemli avantaj iki ayrı devreyi
L
birbirinden elektriksel olarak
BC547
yalıtmasıdır. Yani kumanda
devresi, güç devresinden hiç
220 W
etkilenmez. Kumanda
devresinde ortaya çıkan
elektriksel değişiklikler ışığa
Şekil 5.4: Optokuplörlü uzaktan kumanda devresi
dönüşür ve güç devresini
kontrol eden ışık algılayıcı
elemanı sürer.
disk, plaka
1k
AC
S anahtarı kapatıldığında
motor
enfraruj diyot ışın yayar. Bu
yarık
optointerraptır
ışınlar fototransistörü sürer.
1N4001
İletime geçen fototransistör ise
BT136
BC547'yi tetikleyerek rölenin
çalışmasını sağlar.
470 W
2. Optointerraptır ve
triyaklı uzaktan kumanda
Şekil 5.5: Optointerraptır ve triyaklı uzaktan kumanda devresi
devresi: Şekil 5.5'te verilen
devrede enfraruj lede DC 12 V uygulandığı anda yayılan ışınlar fototransistörü etkileyerek
iletime sokar. İletime geçen fototransistör triyakı sürerek lambayı çalıştırır.
Optointerraptırın yarığına bir cisim girdiğinde ışık alamayan fototransistör kesime gideceğinden
triyak da alıcıyı çalıştırmaz olur.
72
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
C. Ultrases dalgalarıyla uzaktan kumanda
20 kHz'den fazla
frekanslara sahip
+9V
R4
R1 1,2 k R2 47 k
sinyallere ses üstü
R3
47 k
dalgalar anlamında
1,2 k
A
ultrasonik dalgalar ya
ultrases
da ultrases diyoruz.
vericisi
Ultrases ile çalışan
BC107
BC107
2x470 pF
devrelerde 36 kHz ya
da 40 kHz frekanslı
sinyal kullanımı
1N4148
1N4148
yaygındır. Ultrasonik
sinyaller fiziksel
engellerden (saydam
bile olsa)
Şekil 5.6: Astable multivibratörlü basit ultrases verici devresi
geçememektedirler.
İşte bu nedenle ultrasonik sisteme göre çalışan alıcı ile verici arasında herhangi bir engelin
bulunmaması gerekir. Uygulamada kullanılan ultrasonik transdüserlerin çalışma frekansları 3539 kHz dolayındadır. Ultrasonik ses kullanılarak 25-30 metre uzakta bulunan her türlü alıcıya
kumanda etmek mümkündür.
a. Astable multivibratörlü basit ultrases vericisi: Şekil 5.6'da verilen devrede transistörler
sırayla iletim kesim olarak A noktasında kare şeklinde bir sinyal oluşturur.
A noktasında oluşan değişken gerilim sayesinde verici belli frekansta bir ultrases yayar. Devrenin
yaydığı ultrasesin frekans değeri R2 ya da R3'ün değeri değiştirilerek ayarlanabilir.
820 W
75 k
60 k
0,1 mF
+9V
100 k
0,1 mF
0,22 mF
35 k
0,1 mF
100 mF
1N4148
22 k
NE442
1N4148
33 n
62 k
1k
BD522
330 k
100 k
33 k
47 k
ultrases
alıcısı
5,6 k
P
1 MW
1N4148
0,1 mF
Şekil 5.7: Ultrases alıcı devresi
b. Ultrasonik alıcı devresi: Şekil 5.7'de verilen devre, ultrases verici devresinin 5 - 30 metre
arası uzaklıktan yaydığı ultrasonik sesleri alır, elektrik sinyaline çevirir, yükseltir ve röleyi çalıştırır.
Ç. Radyofrekans dalgalarıyla uzaktan kumanda
Birbirinden çok uzakta bulunan iki devre arasındaki bilgi alışverişi yüksek frekanslı sinyallerle
yapılabilmektedir. Pratikte bu tip devrelere radyofrekanslı alıcı-verici adı verilmektedir. Radyo
kelimesiyle anlatılmak istenen husus, iki devre arasındaki veri iletişiminin yüksek frekanslı
73
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
sinyallerle yapıldığıdır.
Uzaktan kumandalı oyuncaklar (araba, uçak, gemi vb.), bazı oto alarmları, radyofrekanslı
sinyallerle çalıştırılır.
Radyofrekans vericisinden yayılan yüksek frekanslı, taşıyıcı dalgaya bindirilmiş (modüleli)
sinyaller alıcı tarafından algılanır. Alınan sinyaller önce taşıyıcı dalgadan ayırılır. Daha sonra
vericinin gönderdiği sinyallerin frekans değerine göre alıcıdaki istenen devre katları açılıp kapanır.
Radyofrekanslı kumanda sistemlerini tam olarak kavrayabilmek için radyoların çalışma prensibini,
osilatörleri, antenleri, rezonans devrelerini çok iyi bilmek gerekir. Bu kitabın içeriğinde radyolar
olmadığından radyofrekans sinyalleriyle uzaktan kumanda geniş olarak anlatılmamıştır.
D. Diğer uzaktan kumanda sistemleri
1. Hareket dedektörleri: İnsan vücudunun yaydığı ısıyı
ve hareketi algılayarak çalışan röleli devrelerdir. Hırsız
alarmlarında, merdiven, koridor gibi az kullanılan yerlerin
otomatik olarak aydınlatmasında, otomatik açılan kapılarda vb.
kullanılan hareket dedektörleri son bir kaç yıldır oldukça
yaygınlaşmıştır.
Hareket dedektörlerinin içinde hareketi algılayan hassas bir
sensör mevcuttur. Bu eleman kapsama alanının içine bir canlı
(insan, hayvan) girdiğinde elektronik devreyi tetikleyerek röleyi
çalıştırmaktadır.
Resim 5.1: Hareket dedektörü
artı (+)
besleme
D
G
S
çıkış
şase
(eksi)
Şekil 5.8: Hareket dedektörlerinin
tarama alanının gösterilişi
Resim 5.2: Hareket dedektörlerinde kullanılan sensör
Piyasada bir kaç marka ve modeli bulunan hareket dedektörlerinin tarama açısı 90-110-180°
olabilmektedir. Genellikle duvara monte edilerek kullanılan bu elemanların hissetme mesafesi
ise modeline göre 10-12 metre dolayındadır. Şekil 5.8'de hareket dedektörlerinin hissetme mesafesi
gösterilmiştir.
Hareket dedektörlerinin sensörü tıpkı bir fototransistör gibi çalışmaktadır. Tek fark, hareket
sensörlerinin ışığı değil canlının yaydığı termo enerjiyi algılıyor olmasıdır. Resim 5.2'de verilen
ayak bağlantısında D-S uçları arasına 2-5 voltluk DC besleme yapıldıktan sonra sensöre
yaklaşıldığında G ucundan 5-10 mA kadar bir çıkış akımı alınır. Bu akım op-amplı ya da transistörlü
devreyle güçlendirilerek röle sürülebilir.
2. Sesle uzaktan kumanda: Uygulamada insan sesiyle çalışan devreler de kullanılmaktadır.
I. Ses ile bir süre çalışıp duran motor devresi: Şekil 5.9'da mikrofona gelen ses T1 ve
T2 transistörlerini iletime sokar. T3 transistörünün beyz ucu T2 üzerinden eksi alarak iletime
geçer. T2'den T1'e, kondansatörle yapılan geri besleme, ses kesildikten sonra bile motorun bir
süre çalışmasını sağlar. Kondansatörün değeri büyütüldükçe motorun çalışma süresi uzar.
74
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
T1
10 k
47 k
820 k
4.7 k
BC547
+6V
100 mF
16 V
BC547
100 W
T3
T2
BC308
0,33-1 mF
16 V
kapasitif mikrofon
6 V DC
motor
3,3 mF/16 V
Şekil 5.9: Sesle bir süre çalışıp duran motor devresi
Sorular
1. Optik yöntemle uzaktan kumandanın ilkesini anlatınız.
2. Ultrasonik sensörler hakkında bilgi veriniz.
3. Enfraruj diyotlar hakkında bilgi veriniz.
4. Fototransistör kullanarak basit bir ışığa duyarlı devre çiziniz.
75
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Bölüm 6: Zamanlayıcılar
A. Zaman sabitesi
1. R-L zaman sabitesi: Omik
V
direnç (R) ile indüktif direnç
(XL) şekil 6.1'de görüldüğü gibi
seri bağlanıp akım uygulanırsa,
devreye seri bağlı olan
V
ampermetrenin ibresinin aniden
maksimum değere çıkmadığı
görülür. Bunun nedeni, bobinin
oluşturduğu manyetik alanın
üreteçten gelen akımın artışına
Şekil 6.2: R-L seri devreye uygulanan
Şekil 6.1: R-L
karşı koymasıdır.
DC akımın "artış" ve "azalış" eğrileri
seri devre
R (direnç) ve L (bobin) ile
oluşturulan seri bir devreden geçen akımın, 5.t zaman sonra maksimum değere ulaştığı, hassas
deneyler sonucunda anlaşılmıştır.
Buna göre, R-L seri bağlı devrelerin zaman sabitesi
t=L/R [s] ile bulunabilir.
Örnek: 2 W'luk direnç ile 0,2 henry'lik bobin seri bağlanmıştır. Devrenin zaman sabitesini
bulunuz.
Çözüm: t=L/R = 0,2/2 = 0,1 s
Not: Her bobinin mutlaka bir miktar omik direnci vardır. Omik direnci hiç olmayan bobine
ideal bobin denir. Gerçekte ideal bobin yoktur. İdeale yakın bobin vardır.
R-L seri bağlı devreden geçen akımın zamana göre değişim grafiği çizilecek olursa şekil 6.2'de
görülen logaritmik eğriler bulunur.
Şekil 6.2'deki logaritmik eğrilerden yararlanılarak e tabanlı logaritmik denklem bulunmuştur.
Uzun hesaplamalar gerektiren e tabanlı denklemin nasıl çıktığı üzerinde durulmadan
hesaplamalarda kullanılan formül doğrudan verilecektir.
Şarj anında akımın ani değerini bulmada kullanılan denklem:
i = V/R.(1-e-(R/L).t) [A] ya da, i = V/R.[1-1/e(R/L).t] [A]
Verilen denklemde,
i: Anahtar kapatıldıktan sonra akımın maksimum değerine ulaşmadan önce herhangi bir t
anındaki ani değeri,
V: Devreye uygulanan gerilim,
R: Devredeki direncin değeri,
L: Bobinin indüktansı (henry),
e: Neper logaritma tabanı (2,71828)/
Deşarj anında akımın anî değerini bulmada kullanılan denklem:
i = V/R.(e-(R/L).t) [A]
ya da i = V/R(1/e(R/L).t) [A]
Örnek: Şekil 6.1'de verilen devrede, R = 2 W, L = 4 henry, V = 20 V olduğuna göre, R-L seri
devrede anahtar kapatıldıktan 2 s sonra akımın ani değeri nedir? Hesaplayınız.
76
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Çözüm: Devreden geçebilecek doğru akımın maksimum değeri,
Imaks = V/R = 20/2 = 10 A
DC uygulandıktan 2 s sonra devreden geçen akımın anî değeri:
i = V/R.(1-e-(R/L).t) = 20/2(1-1/e(2/4).2) = 10.(1-1/e1) = 10.(1-1/2,7181)
i = 10-10/2,718 = 6,32 A
Örnek: Şekil 6.1'de verilen devrede akım maksimum değerde 10 A akarken S anahtarı 2
konumuna alındıktan 2 saniye sonra hangi değere düşer? (V=20 V, R=2 W, L= 4 H)
= 10/2,718 = 3,68 A
Çözüm: i = V/R.(e-(R/L).t)) =
Ek bilgi: Logaritma
Bir sayının logaritmasını bulmak, o sayının ait olduğu sayı sisteminde tabanın kaçıncı kuvveti
olduğunu belirlemektir.
Desimal (on tabanlı) sayı sisteminde kullanılan logaritmaya adî logaritma denir. Örneğin, Log10 = 1,
Log100 = 2, Log1000 = 3'tür.
Tabanı 2,71828 olan neper logaritması ise Ln ile gösterilir. Bunun mantığı yine aynıdır. Sadece
bir sayının neper logaritma değeri bulunurken 2,71828'in kaç katı olduğu belirlenir.
Örneğin, Ln3 = 1,09,
Ln5 = 1,60,
Ln10 = 2,3,
Ln100 = 4,605'tir.
Başka bir ifadeyle: 3 = e1,09,
5 = e1,6,
10 = e2,3,
100 = e4,605'tir.
Logaritma hesapları için ya hazır logaritma cetvelleri ya da hesap makinesi kullanılır.
U
V
1
2
Rdeşarj
V
R-C seri devrede
akımın artış
eğrisi
R
XC
R-C seri devrede
akımın azalış
eğrisi
t (s)
S
5t
Şekil 6.3: R-C seri devre
Şekil 6.4: R-C seri devreye uygulanan
DC akımın "artış" ve "azalış" eğrileri
2. R-C seri (kapasitif özellikli) devrelerde zaman sabitesi (R-C time constant): Kondansatörün
her iki levhasında eşit derecede elektron bulunduğu zaman eleman boş olarak nitelenir.
Kondansatörün dolması demek, iki levhadan birinin (+), diğerinin (-) yük ile yüklenmesidir.
Kondansatör bir R direnci üzerinden şarj olurken, uçlarındaki gerilimin, Ubesleme geriliminin
% 63,2'sine çıkması için geçen zamana bir zaman sabitesi denir. Başka bir deyişle, dolu bir
kondansatörün uçları arasındaki gerilimin, boşalma esnasında ilk gerilim değerinin % 36,8'ine
düşmesi için geçen zamana bir zaman sabitesi adı verilir.
Kondansatörler bir DC kaynağına bağlandığında ampermetrenin ibresi önce yüksek bir değer
gösterir. Sonra 0 A değerine doğru iner.
Şekil 6.3'te verilen devrede anahtar 2 konumuna alınırsa deşarj işlemi başlayacağından
ampermetre ters yönde yüksek bir akım değeri gösterir daha sonra ibre sıfır değerine doğru düşer.
Yapılan bu deneylerin elektriksel grafikleri çizilecek olursa şekil 6.4'teki logaritmik özellikli eğriler
bulunur.
Eğrilerden çıkarılan denklemlere göre kondansatörler 5t (tau)'luk zaman aralığında dolar ya da
boşalırlar.
Omik direnci hiç olmayan bir kondansatör, ideal kondansatör olarak adlandırılır. Ancak gerçekte
77
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
ideal kondansatör yoktur, ideale yakın kondansatör vardır. Çünkü, şarj olurken akıma karşı hiç
direnç göstermeyen kondansatör yapılamamıştır. Yani, kondansatörün bağlantı ayaklarının ve
plakaların yapıldığı metalin belli bir omik direnci söz konusudur.
Herhangi bir kondansatör tek başına üretece bağlandığı anda hemen dolmaz. Dolma işlemi
belli bir süre alır. Bu süre çok kısa olduğu için ihmal edilebilir.
Kondansatör şekil 6.3'te görüldüğü gibi bir direnç üzerinden devreye bağlandığında zaman
sabitesi denklemi: t = R.C [s] şeklinde bulunur.
Kondansatör şarj olurken geriliminin belirli bir sürede yükseldiğini, deşarj olurken yine belirli
bir sürede yüksüz hâle döndüğünü belirtmiştik. Bu yaklaşım ışığında yapılan deneylerde bulunan
doluluk oranları şu şekilde olmaktadır:
t (zaman sabitesi)
I (şarj akımı)
V (şarj gerilimi)
1 t sonra
% 36,8
% 63,2
2 t sonra
% 13,5
% 86,5
3 t sonra
% 4,98
% 95,02
4 t sonra
% 1,83
% 98,17
5 t sonra
% 0,67
% 99,33
Örnek: Şekil 6.3'te verilen devrede 1000 mF'lık kondansatör, 10 kW'luk direnç üzerinden şarj
olmaktadır.
a. Kondansatörün zaman sabitesini,
b. Kondansatörün tam olarak dolması için geçen zamanı bulunuz.
Çözüm: a. t = R.C = 10000.0,001 = 10 s
b. Kondansatörün dolma zamanı = 5.t = 50 s
Kondansatörün plakalarında biriken enerjinin gerilim ve akım değerinin herhangi bir andaki
seviyesini bulmada kullanılan denklemler: Şarj anında akımın ve gerilimin anî değerlerini bulmada
kullanılan denklemler:
vc = V.(1-e-t/R.C) [V]
ic = V/R.(e-t/R.C) [A]
Örnek: Değeri 2 MW olan bir direnç ile kapasite değeri 2 mF olan bir kondansatör seri bağlanmış
ve devreye 200 V uygulanmıştır. Buna göre anahtar kapandıktan 2 s sonra kondansatör uçlarındaki
gerilim kaç volt olur? Bulunuz.
Çözüm
)]= 78,6 V
vc=V.(1-e-t/R.C)=200.(1-e-2/2.2)=200.(1-e-1/2)=200.[1-(1/e1/2)]=200.[1-(1/
Deşarj anında akımın ve gerilimin anî değerlerini bulmada kullanılan denklemler:
vc = V.(e-t/R.C) [V]
ic = -V/R.(e-t/R.C) [A]
Örnek: Kapasite değeri 1 mF olan bir kondansatöre 250 V uygulanarak şarj işlemi yapılmıştır.
Ardından üreteç sistemin dışına çıkarılarak kondansatör uçlarına 1 MW'luk direnç paralel olarak
bağlanmıştır.
Buna göre deşarj işlemi başladıktan 2 s sonra kondansatör uçlarındaki gerilim kaç volta iner?
Bulunuz.
Çözüm: vc = V.(e-t/R.C) = 250.(e-1/1.1) = 250.e-1 = 250.(1/2,718) = 92 V
B. Zamanlayıcı çeşitleri (zaman rölesi devreleri)
Endüstriyel sistemlerde bazı işlemlerin belli bir zaman gecikmesiyle yapılması istenir. İşte bu
durumlarda zaman rölesi devreleri kullanılır.
78
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1. Zaman rölelerinin devre yapısı
bakımından sınıflandırılması: Zaman
geciktirme devreleri üç kısımda incelenmektedir.
I. Analog esaslı (transistör, tristör, triyaklı vb.)
zamanlayıcılar.
II. Entegreli (555, 741 vb.) zamanlayıcılar.
III. Dijital esaslı (lojik kapı entegreli)
zamanlayıcılar.
Resim 6.1: Uygulamada kullanılan
çeşitli zamanlayıcılar
En basit zaman gecikmesi, bir kondansatörün
direnç üzerinden şarj olması ilkesine dayanmaktadır.
Ayrıca, bir bobinin üzerinden geçen akımın yükseliş ve düşüş anında yaratmış olduğu geçici rejim
de bir zaman gecikmesi olayıdır.
2. Zaman rölelerinin çalışma şekline göre sınıflandırılması
I. Düz (çekmede gecikmeli) zaman rölesi: Belli bir süre sonra çalışmaya başlayan zaman
rölesidir. Başka bir deyişle, besleme uçlarına gerilim uygulanınca ayarlanan süre sonunda, normalde
kapalı kontağı açılan, açık kontağı kapanan röledir. Bu tip çalışan devrelere turn-on tipi zamanlayıcı
da denir.
II. Ters (düşmede gecikmeli) zaman rölesi: Belli bir süre çalışıp duran zaman rölesi
devresidir. Başka bir deyişle, besleme uçlarına gerilim uygulanınca, anî olarak kontaklar konum
değiştirir. Röle enerjili kaldığı sürece bu konum muhafaza edilir. Enerji kesilince, ayarlanan süre
kadar enerjili durumdaki konum korunur. Gecikme süresi sonunda kontaklar normal konumunu
alır. Bu tip çalışan devrelere turn-off tipi zamanlayı da denir.
5,6-47 kW
C. Zaman rölesi devresi örnekleri
a. Tek transistörlü, alıcıyı gecikmeli olarak
çalıştıran (turn-on tipi) zamanlayıcı devresi: Şekil
6.5'te verilen şemada besleme gerilimi devreye
uygulandığında R ve P üzerinden geçen akım C'yi
doldurmaya başlar. C'nin gerilimi belli bir seviyeye
(0,6-0,7 V) geldiğinde transistör iletime geçerek,
rölenin bobinin mıknatıslanmasına yol açar. Röle
bobinin mıknatıslanmasıyla palet çekilir ve
kontaklar konum değiştirerek lambayı çalıştırır.
B'ye basıldığında C boşalacağından lamba söner.
Devrenin besleme gerilimi devam edecek olursa
B'den elimizi çektikten bir süre sonra lamba tekrar
yanar.
L
AC ya da DC
10-470 kW
BC547
10-1000 mF/16 V
Şekil 6.5: Tek transistörlü turn-on tipi zaman rölesi
Devredeki elemanların görevleri:
R direnci: Potun değeri sıfır yapıldığında transistörün beyzini aşırı akıma karşı korur.
Pot (P): Devrede kondansatörün dolma zamanını ayarlar. Yani gecikme süresini belirlememizi
sağlar.
Kondansatör (C): Devrenin gecikmeli olarak çalışmaya başlamasını sağlar.
Transistör: Beyz ucuna gelen küçük değerli akımı ile kolektör-emiter uçları arasından daha yüksek
bir akım geçirerek röleyi çalıştırır.
Röle: Bobini enerjilendiğinde kontakları konum değiştirir ve yüksek akımlı bir alıcının kumanda
edilmesini sağlar.
Diyot: Rölenin bobinin oluşturduğu yüksek değerli indüksiyon gerilimlerinin transistörü bozmasını
engeller. Yani, yüksek değerli gerilimlerin rölenin kendi bobini üzerinden dolaşmasını sağlar.
79
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Not: Şekil 6.5'te görülen devrede röle
yerine led ya da 12 V'luk flamanlı lamba da
bağlanabilir. Eğer alıcı olarak led
kullanılacaksa, lede seri olarak 470 W-1
kW'luk seri bir direnç bağlanmalıdır.
1N4001
B
L
5,6-47 kW
10-470 kW
b. Tek transistörlü alıcıyı bir süre çalıştırıp
durduran (turn-off tipi) zamanlayıcı devresi:
+12 V
AC ya da DC
R
100 k-470 k
BC547
Şekil 6.6'da verilen devrede B'ye basılınca
C dolar. Butondan elimizi çektiğimizde
10-1000 mF/16 V
C'nin üzerinde biriken elektrik yükünün
akımı R direncinden geçerek transistörü
Şekil 6.6: Tek transistörlü turn-off tipi zaman rölesi
tetikler. İletime geçen transistör röleyi
çalıştırır.
Bir süre sonra kondansatör plakalarındaki elektrik yükü biteceğinden transistör kesime gider,
röle ilk konumuna döner ve lamba söner.
Devredeki elemanların görevleri:
R direnci: Butona basıldığı anda transistörün beyzine yüksek akım gitmesini engeller. Yani,
beyz ucunu yüksek akıma karşı korur.
Pot (P): Kondansatörün boşalma zamanını ayarlar. Yani, alıcının çalışma süresini belirlememizi sağlar.
Kondansatör (C): Devrenin bir süre çalışmasını sağlar.
1 k-10 k
47 k-470 k
L
T1
BC547
T2
BC547
Şekil 6.7: Transistörlerin
darlington bağlanması
Şekil 6.8: Darlington bağlantılı uzun zaman
gecikmeli turn-on tipi zaman rölesi devresi
c. Darlington bağlantılı uzun zaman gecikmeli turn-on tipi zaman rölesi devresi: Şekil 6.7'de
görüldüğü gibi transistörlerin ard arda bağlanmasıyla daha güçlü, hassas ve yüksek kazançlı
transistörler yapılabilir.
Şekil 6.8'de verilen turn-on tipi zaman rölesi devresinde S anahtarı kapatıldığında R1 ve P
üzerinden geçen akım C'yi doldurmaya başlar. C'nin gerilimi belli bir seviyeye geldiğinde T1
transistörü iletime geçer. T1 iletime geçince T2 de iletime geçer ve röle çalışır.
B'ye basılırsa C boşalacağından devre başa döner. Yani alıcı bir süre çalışmaz. Belli bir zaman
geçtikten sonra tekrar çalışmaya başlar.
ç. İki transistörlü kaskad bağlantılı turn-off tipi zaman rölesi: Şekil 6.9'da verilen
devrede B'ye basılınca C dolar ve T1'i tetikler. T1'in iletime geçmesiyle R3 direnci üzerinde bir
gerilim oluşur. R3'te oluşan gerilim T2 transistörünü sürerek ledi çalıştırır. C boşalınca T1 ve T2
kesime gider, led söner.
d. Darlington bağlantılı uzun zaman gecikmeli turn-off tipi zaman rölesi devresi: Şekil 6.10'da
80
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
10 kW
1 kW
R4
B
BC547
T1
10-470 kW
P
T2
R1
10-22 kW
10-1000 mF/16 V
10-470 kW
B
10-22 kW
+12 V
R2
BC547
R3
-
Şekil 6.9: İki transistörlü kaskad
bağlantılı turn-off tipi zaman rölesi
R1
R2
1 MW
1N4001
10-1000 mF/16 V
+12 V
L
T1
BC547
BC547
T2
10-22 kW
Şekil 6.10: Darlington bağlantılı uzun zaman
gecikmeli turn-off tipi zaman rölesi devresi
verilen devrede B'ye basıldığında kondansatör (C) boşalır ve yeniden dolmaya başlar. Bu sırada P
ve R1 üzerinde oluşan polarma gerilimi T1 transistörünü sürer. İletime geçen T1 ise T2'yi sürer ve
röle çalışır. Kondansatör tam olarak dolunca akım çekmez. Kondansatörün akım çekmemesi
nedeniyle P ve R1 üzerinde gerilim düşümü olmaz ve transistörler kesime gider.
e. Darlington bağlantılı uzun
zaman gecikmeli turn-off tipi zaman
rölesi devresi: Şekil 6.11'de verilen
10-470 kW
devrede
B'ye
basıldığında
L
1N4001
kondansatör (C) dolar. Butondan
elimizi çektiğimizde C'nin üzerinde
T1
biriken elektrik yükünün akımı R
direncinden geçerek T 1 ve T 2
100 k-500 k
T2
transistörünü tetikler. İletime geçen
BC547
BC547
T2 transistörü röleyi çalıştırır. Bir
süre
sonra
kondansatör
100-470 mF
plakalarındaki elektrik yükü
biteceğinden transistörler kesime
gider, röle ilk konumuna döner ve
Şekil 6.11: Darlington bağlantılı uzun zaman
gecikmeli turn-off tipi zaman rölesi devresi
lamba söner.
Devrede T1 transistörünün beyzine
bağlanan direncin değeri çok büyük olduğundan beyz ucu çok küçük bir akım çeker. Bu sayede
kondansatör çok uzun sürede boşalır.
f. Schmitt trigger (tetiklemeli) bağlantılı turn-off tipi zaman rölesi devresi:
Transistörlerin schmitt tetiklemeli bağlanması kısaca şöyle açıklanabilir: Rölelere uygulanan gerilim
hemen sıfır ya da maksimum değere ulaşmazsa, rölenin bobininin oluşturduğu mıknatıslık yetersiz
olacağından, kontaklar titreşir. İşte bu durum röleli devrelerde hiç istenmez. Çünkü titreşim şerareye
(kıvılcım) sebep olarak rölenin kontaklarının çabuk bozulmasına neden olur. Röle kontaklarındaki
titreşimi en az değere indirmek için transistörler schmitt (şimit) tetiklemeli olarak bağlanır.
Schmitt tetiklemeli turn-off zaman rölesi devresi şöyle çalışır: Şekil 6.12'de verilen devreye
enerji uygulandığında C henüz boş olduğundan T1 kesimdedir. Dolayısıyla T1'in kolektör ucundaki
(A noktası) gerilimin değeri şaseye göre maksimum seviyededir. Bundan dolayı T2 hemen iletime
geçerek röleyi sürer ve alıcı çalışır. R1 ve pot üzerinden şarj olmaya başlayan C, bir süre sonra
dolarak T1’i iletime sokar. İletime giren T 1’in kolektöründeki (A noktası) gerilim azalırken
emiterine bağlı olan R3 direncinde (B noktası) düşen gerilim yükselir. Bu da T2 transistörünün
81
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1,8 kW
390 W
1N4001
33-47 W
33 W
10-470 mF
10-470 kW
270 W
10-33kW
(iki elektriksel etki sebebiyle)
+12 V
hızlıca kesime gitmesine neden
R1
R2
olur.
Şöyle ki;
A
I. T1'in kolektöründeki gerilim
R4
R3
düşerek T2'yi kesime götürür.
P
II. T1 ve T2’nin emiterlerinin
L
bağlı olduğu R 5 diren cinde
BC547
BC547
T1
oluşan gerilim, T 2 'nin beyz
T
2
akımını azaltıcı etki yapar.
B
C
(Negatif geri besleme)
B
Devrede bulunan B butonuna
R5
R6
basılacak
olursa
C
boşalacağından, T 1 hemen
Şekil 6.12: Schmitt tetiklemeli turn-off tipi zaman rölesi devresi
kesime gider. Bu da T 1 'in
kolektör (A noktası) geriliminin yükselmesine neden olarak T2'yi iletime sokar.
Sonuç olarak schmitt tetikleme yöntemi, rölenin çok hızlı olarak iletim ya da kesime gitmesini sağlar.
3. Merdiven ışık otomatiği devreleri: Çok katlı yapılarda merdiven boşluklarını istenilen
süre kadar aydınlatmak için geliştirilmiş cihazlara merdiven ışık otomatiği denilmektedir.
Merdiven ışık otomatiklerini yapı bakımından şöyle sınıflandırabiliriz.
I. Mekanik yapılı: Bunların içinde motor ve yay düzeneği vardır. Butona basılınca kontak
kapanır, lambalar yanar. Ayarlanan süre sonunda ise söner. Mekanik yapılı ışık otomatikleri
uygulama alanından kalkmıştır.
II. Elektronik yapılı: Bu tip otomatiklerin içinde çeşitli biçimlerde dizayn edilmiş elektronik
devreler mevcuttur.
Elektronik yapılı merdiven ışık otomatiği devrelerine ilişkin devre örnekleri
a. PNP transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi: Şekil 6.13'te verilen devre
tesisata bağlandıktan sonra butona basılırsa C2 dolar. C2'nin gerilimi PNP transistörü sürer, röle
çeker ve lambalar yanar. C2 boşalınca lambalar söner. 100 kW'luk pot ile lambaların yanma
zamanı ayarlanabilir.
b. NPN ve PNP
Elektronik merdiven
transistörlü merdiven ışık
ışık otomatiği
otomatiği devresi: Şekil
6.14'te verilen devrede butona
basıldığında A noktasındaki
doğru akım C2'yi şarj eder.
Dolan C2, T1'i sürer. T1'in
iletime geçmesi PNP tipi T2
transistörünün beyz ucunun
Şekil 6.13: PNP transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi
eksi (-) alarak iletime
geçmesine neden olur. T2 iletime geçtiğinde ise röle lambayı/lambaları çalıştırır. C2
boşaldığında lambalar söner.
c. Transformatörsüz merdiven ışık otomatiği devreleri: Trafolar devrede çok yer
kapladığından ve maliyeti artırdığından trafosuz tip merdiven ışık otomatikleri geliştirilmiştir.
Trafosuz tip otomatiklerde gerilimin düşürülmesi için AC 220 V'luk girişe 220-470 nF/350 V'luk
82
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1,5 k
R 2 27 k-270 k BC547
R4
T1
100 k
C2
2,7 k
470 mF
R1
T2
BC308
kondansatörler seri olarak
bağlanmaktadır. Bu sayede
gerilimin büyük bir bölümü
kapasitif reaktansı (XC) yüksek
olan kondansatör üzerinde
düşmekte, 12-48 V'luk kısmı ise
zaman rölesi devresine gitmektedir.
R3
2,7 k
I. Transistörlü (trafosuz)
merdiven ışık otomatiği devresi:
A
Şekil 6.15'te verilen devrede 100330 nF'lık kondansatör direnç
görevi yaparak gerilimi düşürür.
Butona basıldığında devre nötr
alarak çalışmaya başlar. C2 dolunca
T 1 iletime, T 2 kesime gider ve
lamba söner.
1000 mF16 V
C1
klemensler
buton
lâmba
220 V
Şekil 6.14: NPN ve PNP transistörlü
merdiven ışık otomatiği devresi
lâmba
100-330 nF
400 V
1N4007
faz
nötr
5,6 k
470 mF / 25 V
BC308
33-100 mF
100 V
1N4007
buton
250 W
BC308
5,6 k
27 k
470 k
5,6 k
1N4001
12 V röle
Şekil 6.15: Transistörlü (trafosuz) merdiven ışık otomatiği devresi
4. Periyodik (arka-arkaya çalışan) zamanlayıcı devreleri: Endüstriyel üretim
süreçlerinde bazı makinelerin periyodik olarak çalışması istenir. İşte bu gibi durumlar için mekanik
ya da elektronik yapılı sistemler geliştirilmiştir.
a. Alıcıyı aralıklı (periyodik) olarak çalıştıran devre: Şekil 6.16'da verilen devre astable
multivibratör (flip flop) temellidir. Devrenin çalışmasını basit olarak açıklayacak olursak: İlk
anda T1'in iletimde olduğunu varsalım. Bu durumda C1 şarj olmaya başlar. C1 dolunca T2'yi
sürer. T2 iletimdeyken bu kez de C2 dolmaya başlar. C2 dolduğunda T1 iletime geçer.
Görüldüğü gibi devre sürekli olarak konum değiştirmektedir. Örnek olarak verilen devrede T2
transistörünün kolektörüne röle bağlı olduğuna göre alıcı aralıklı olarak çalışıp durmaktadır.
Alıcının çalışma zamanını değiştirmek istersek C1, C2, R2, R3'ten herhangi birisinin değerini
değiştirmemiz gerekir.
83
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
5. Tristörlü
zamanlayıcı devreleri
a. NPN transistör ve
tristörlü gecikmeyle
çalışan (turn-on tipi)
zaman rölesi devresi:
Şekil 6.17'de verilen
devrede S anahtarı
kapatılınca C dolmaya
başlar. C’nin gerilimi 0,60,7 V düzeyine ulaşınca
transistör iletime geçer. R3
üzerinde oluşan gerilim
tristörü tetikler, lamba
yanar. Pot ile L’nin
çalışmaya başlama zamanı
ayarlanabilir.
470 k
R1
100 k 10 k
100 k
6. Triyaklı zamanlayıcı devreleri
a. Transistör ve triyaklı merdiven ışık
otomatiği devresi: Şekil 6.18'de verilen
devrede B'ye basıldığında C1 kondansatörünün
iki ucuna da eksi (-) gideceğinden bu eleman
deşarj olur ve P ile R1 üzerinden tekrar dolmaya
başlar. C dolana kadar T 1 kesimdedir. T 1'in
kesimde olması nedeniyle T2 ve T3 de kesimde
kalır. T3'ün kesimde olması T4'ün iletim olmasını
sağlar. T4 iletken olduğu anda triyakın G ucuna
eksi (-) gider ve bu elemanın A1-A2 uçları
arasından geçen akım lambaları çalıştırır. C
dolduğu anda T1, T2, T3 iletime geçer. T3 iletken
olduğunda T4 kesime gider ve lambalar söner.
R1 100 kW
S
47 W
470 k
+12 V
Şekil 6.16: Alıcıyı aralıklı olarak çalıştıran devre
R2
P
47 W
R3
C 1 mF
AC ya da DC
BC547
MCR100
TIC106
L
Şekil 6.17: Transistör ve tristörlü
turn-on tipi zaman rölesi devresi
1k
BT136
10 k
2,2-10 k
BC308
BD135
BC547
6,8 k/1 W
BC547
C1
1000 mF
16 V
10 k
1k
10 k
1N4007
12 V
47 mF/16 V
470 nF
sigorta
lâmba
R
B
buton
Mp
Şekil 6.18: Transistör ve triyaklı merdiven ışık otomatiği devresi
84
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
220 kW
470 kW
L
C
10 mF
Şekil 6.19: 555 entegreli turnoff tipi zaman rölesi devresi
-
Şekil 6.20: 555 entegreli periyodik
olarak çalışan röle devresi
7. Entegreli zamanlayıcı devreleri
a. 555 entegreli turn-off tipi zaman rölesi devresi: Şekil 6.19'da verilen devre alıcının 1 s-15
dakika süreli olarak çalışmasını sağlar. Butona basıldığında röle çalışır. Bir süre sonra C kondansatörü
deşarj olduğundan röle eski konumuna döner. Devrenin çalışma zamanı, T = 1,1.R.C [s] denklemiyle
bulunur. Denklemde, R: Direnç (ohm), C: Kondansatör (farad) cinsindendir.
b. 555 entegreli periyodik olarak çalışan röle devresi: Şekil 6.20'de verilen devrede
kullanılan kondansatör ve dirençlerin değerine göre entegrenin çıkışının konum değiştirme zamanı
ayarlanabilir.
c. Op-amp ile yapılan zamanlayıcılar: Op-amplarda 2 giriş ucu bulunmaktadır. (+) giriş ile
(-) giriş, uygulanan sinyalleri kıyaslar ve buna göre çıkış verir. Eğer, (+) girişin gerilimi (-) girişin
geriliminden biraz büyük olursa op-amp çıkış vererek röleyi sürer.
100 mF
I. 741 op-ampıyla yapılan turn-off tipi zaman rölesi devresi: Şekil 6.21'de verilen
devrede butona basıldığı anda kondansatör besleme gerilimi kadar bir değere şarj olur. Bunun
sonucunda 3 numaralı (+) girişin gerilimi 2 numaralı (-) girişin geriliminden yüksek olacağından
op-amp çıkış verir ve röle çeker.
C'nin üzerindeki
+
gerilim pot
+12 V
üzerinden yavaş
yavaş boşalmaya
1N4001
100 k
başlar. Bu değer 2
numaralı girişin
BC547
geriliminden aşağı
10-470
k k
100-500
değere düştüğü anda
+3
op-amp kesime
-2
10 k
gider.
100C
mF
1,5 k
Not: Op-ampın 2
100 k
numaralı eksi (-)
girişinin gerilimi iki
adet gerilim bölücü
Şekil 6.21: Op-amplı turn-off tipi zaman rölesi devresi
direnç ile besleme
geriliminin yarısına düşürülmüştür.
8. Dijital entegreli zamanlayıcı devreleri: Lojik (mantık) kapı entegreleri kullanılarak da
85
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çeşitli zamanlayıcılar yapılabilmektedir. Bu devrelerin tam olarak anlaşılabilmesi için dijital
elektronik konularını bilmek gerekir.
a. VEDEĞİL (NAND) kapılarıyla yapılan flip flop devresi
Ön bilgi: VEDEĞİL kapısının iki girişine de lojik 1 yani 5 V geldiğinde çıkış uçlarının gerilimi
0 V olur. İki girişe de lojik 0 uygulandığında ise çıkış 5 V olur.
Şekil 6.22'deki devrenin
R 1 270 W
C1
çalışma ilkesi:
led1
led2
N1 kapısının çıkışının 0 V
100 mF
olduğunu kabul edelim. Bu
durumda led 1 yanar. N 1
100 mF
kapısının çıkışının 0
V
5V
N2
olabilmesi için R 2 direnci
C2
N1
üzerinde lojik 1 sinyalinin
R3
R2
bulunması gerekir. Bu da ancak
Devrede 7400 VEDEĞİL lojik
3,3 k
3,3 k
C1 kondansatörü şarj olurken
kapı entegresi kullanılmıştır.
mümkün olur.
C1 kondansatörü tam olarak
Şekil 6.22: VEDEĞİL kapılı flip flop devresi
dolduğu anda R2 üzerinden
akım geçmeyeceğinden, bu elemanda 0 V görülür. R2'nin geriliminin 0 V olması N1 kapısının
çıkışını lojik 1 V yapar ve led1 söner.
N1'in çıkışının 1 olması C2 kondansatörünün şarj olmaya başlamasına yol açar. Bu ise R3
üzerinde bir gerilim oluşturur. R3 üzerinde oluşan gerilim ise N2'nin çıkışını lojik 0 V yapar.
N2'nin çıkışının 0 V olmasıyla led2 çalışır. Devre bu şekilde çalışmasını sürdürür.
Devrede led yerine düşük akımlı 5 V'luk mini röleler kullanılırsa periyodik çalışan bir sistem
oluşturulabilir. (Bu durumda, ledlere seri bağlı 270 W'luk direnç iptal edilmelidir.)
Sorular
1. Zaman sabitesi nedir? Yazınız.
2. R-L seri devrede akım niçin hemen maksimum değere ulaşamaz? Açıklayınız.
3. R-C seri devrede şarj ve deşarj olaylarını anlatınız.
4. Bir süre çalışıp duran NPN transistörlü zaman rölesi devresini çizerek çalışmasını anlatınız.
5. PNP transistörlü gecikmeyle çalışan devreyi çiziniz.
6. İki transistörlü darlington bağlantılı turn-off tipi (bir süre çalışıp duran) zaman rölesi devresini
çiziniz.
86
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Bölüm 7: Güç çeviriciler
çıkış
A. DC’yi AC’ye dönüştüren devreler
AC’yi DC’ye dönüştüren devrelere doğrultmaç denilirken, DC’yi AC’ye çeviren devrelere ise
konvertisör (konvertör, invertör) denir.
Konvertisörler, osilatör devresi, trafo ve çıkış ünitelerinin birleşiminden oluşur. (Şekil 7.1'e
bakınız.)
trafo
DC’yi, AC'ye çeviren devreler
transistörlü, tristörlü ya da entegreli olabilir.
çıkış
osilatör
ünitesi
Osilasyonlu sinyalleri yükseltip
alçaltmaya yarayan transformatör nüveleri
Şekil 7.1: Konvertisör devrelerinin blok şeması
ise, alçak frekanslı olarak üretilen (50 Hz-1
kHz) devrelerde çelik sacdan, yüksek
frekanslı (1 kHz ve üzeri) devrelerde ise
ferritten yapılır. Çünkü, yüksek frekanslarda
çelik saclar büyük kayıplara ve ısınmalara
yol açmaktadır. Ferrit nüve ise yüksek
frekanslı manyetik kuvvet çizgilerini daha
iyi geçirerek verimi yükseltmektedir.
Konvertisörlerin kullanım alanları:
AC’nin
depolanması
mümkün
olmadığından, bu gerilim redresörlerle
doğrultularak akümülatörlere doldurulur.
Daha sonra konvertisörlerle AC’ye
Resim 7.1: Transistörlü konvertisör devresi örneği
çevrilerek alıcılar çalıştırılır.
Yolcu otobüslerinde bulunan TV'lerin, seyyar flüoresan lambalı el fenerlerinin (ışıldak), kesintisiz
güç kaynaklarının çalıştırılmasında vb. konvertisörler kullanılır.
Konvertisör devrelerinin çıkışından alınan gerilimin frekansının ayarlanabilir olması da ayrı
bir üstünlüktür. Frekansın değişmesi AC ile çalışan motorların devir sayısını doğrudan
etkilediğinden, devir ayarı yapılmak istenen yerlerde bu tip cihazlar kullanılmaktadır.
AC’nin yükseltilip alçaltılma şekli: AC sinyaller transformatörlerle yükseltilir ya da alçaltılır.
Yani trafolar zamana göre yönü ve şiddeti değişen akımlarla çalışırlar.
DC'yi yükseltmek için bu akımın AC sinyal hâline getirilmesi gereklidir. Çünkü transformatörler
tek yönlü olarak akan bir akımda çalışmaz.
Konvertisörlerin çalışma ilkesi: Çalışma gerilimi
220/12 V olan bir trafonun primerine önce şekil 7.1'de
görüldüğü gibi DC bir gerilim uygulandığını varsayalım.
Bu durumda sekonder sarımın uçlarına bağlı olan
voltmetre hiç bir gerilim değeri göstermez. Eğer DC
üreteç ile primer sargısı arasına bağlı olan S anahtarı hızlı
biçimde açılıp kapatılırsa voltmetre ibresi sapmaya
başlar.
Bunun nedeni: S kapatılınca geçen akım sıfırdan
maksimum değere doğru yükselir. Anahtar açılınca ise
geçen akım maksimum değerden sıfıra doğru düşer. İşte
87
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
trafo
S
+
V
-
V1
220 V
V2
V
12 V
Şekil 7.2: Konvertisörün çalışma
ilkesinin basit anahtarlama
devresiyle açıklanması
primerden geçen akımın yükselip alçalması bu sargının etrafında oluşan manyetik alanın da
değişken olmasını sağlar. Değişken manyetik alan ise trafo nüvesi üzerinden dolaşarak sekonder
sargılarında AC gerilim oluşturur.
Sekonder sargısına bir ampermetre, voltmetre ya da osilaskop bağlanacak olursa S anahtarının
açılıp kapanması sırasında oluşan sinyaller görülebilir. S hızlı kapatılıp açılırsa oluşan sinyalin
frekansı ve gerilim değeri de yüksek olur. Ancak, oluşan sinyal sinüsoidal biçimli değildir.
Yukarıda anlatılan anahtarlı “ilkel” yöntem uygulamada kullanılmaz. Onun yerine aynı işlemi
otomatik olarak yapan transistör, tristör ya da entegreli devreler geliştirilmiştir.
B. AC-AC, DC-AC ve DC-AC-DC (DC-DC) konvertisörler
Uygulamada kullanılan konvertisörlerin çıkışından alınan gerilimin şekli isteğe göre AC ya da
DC olabilmektedir. Şimdi giriş çıkış gerilimine göre yapılan sınıflandırmaları inceleyelim.
a. AC-AC konvertisörler: Devrede girişe uygulanan AC akım diyotlarla DC'ye çevrildikten
sonra aküler şarj edilir. Daha sonra bu akım konvertisöre uygulanarak AC'ye çevrilir. Kesintisiz
güç kaynakları bu prensibe göre çalışmaktadır.
b. DC-AC konvertisörler: Bu tip devrelerde giriş akımı aküden alınarak konvertisöre uygulanır
ve çıkıştan AC elde edilir. Taşıtlarda bulunan TV'lerin çalıştırılmasında kullanılan konvertisörler
bu prensibe göre çalışmaktadır.
c. DC-AC-DC (DC-DC) konvertisörler: Bu tip devrelerde giriş akımı aküden alınarak
konvertisöre uygulanır. Konvertisörün çıkışından alınan
AC akım diyotlarla tekrar DC'ye çevrilerek çalıştırılmak
istenen alıcıya uygulanır. 12 V'luk DC'nin 24 V'luk DC'ye
çevrilmesinde kullanılan devreler bu prensibe göre
çalışmaktadır.
Resim 7.2: DC-DC konvertisör
+12 V
88
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
AC
Transistörlü konvertisörler
a. Tek transistörlü DC-AC konvertisör: Şekil
7.3'te verilen devreye DC uygulanınca R1 ve R2 dirençleri
üzerinden alınan polarma akımı N2 üzerinden geçerek
transistörün beyz ucuna ulaşır. Bobin, akımın geçişine
indüktif reaktans gösterdiğinden beyzden geçen akım bir
süre sonra tepe değere ulaşır. Beyz akımının sıfırdan
maksimuma yavaş yavaş artarak ulaşması sonucu
kolektörden emitere geçen akım da yavaş yavaş artar.
Bu da N1 bobininden geçen akımın yarattığı manyetik
alanın değişken olmasını sağlar. N1 bobininin manyetik
alanı güçlü olduğundan N2 bobininin üzerinde etki
yaparak N2 üzerinde oluşan E2 zıt EMK gerilimini yok
eder. Bu da N2 bobininden geçen akımın biraz daha
artmasına yol açar. IB akımının artması ise IC akımını
daha fazla artırır. Ancak, bobinlerden ve transistörden
geçen akımlar maksimum değere ulaşarak sabit akım
hâline gelirler.
Akımların sabit hâle gelmesi, oluşan manyetik
alanların da sabit olmasını sağlar. N1 bobininin alanının
sabitleşmesi bu alanın N2 üzerinde yaptığı bozucu etkinin
ortadan kalkmasına neden olur. N2’nin oluşturduğu
alanın etkisinin ortadan kalkması ise N1’den geçen
N1
R1
N3
T
N2
R2
-
V,I
çıkış sinyali
+
t (s)
+
-
-
Şekil 7.3: Tek transistörlü
AC-AC konvertisör devresi
akımın normal değerine doğru düşmesine yol açar. N2’den geçen IB akımının azalması, transistörün
IC akımının azaltmasına neden olur. IC akımı azalırken N1 bobininin üzerinde önceki alanın tersi
yönde bir manyetik alan oluşturur. Ters yönlü manyetik alan çok güçlü olduğundan bu, N2 bobininin
üzerinde oluşan zıt EMK gerilimini artırıcı etki yapar. E2 zıt EMK geriliminin artması ise IB
akımını sıfır değerine doğru azaltır. IB’nin sıfır değerini alması IC akımını da sıfır yapar. Bu
sayede devre başa dönmüş olur. Yukarıda anlatılan durumlar sırayla tekrar tekrar oluşur.
N2 ve N1 bobinlerinden geçen akımların sürekli olarak çoğalıp azalması bu bobinlerin etrafında değişken
manyetik alanlar meydana getirdiğinden sekonder sarımında (N3) AC’ye benzeyen gerilim oluşur.
Not: Devrenin çıkışına doğrultmaç devresi eklenirse DC-DC konvertisör yapılmış olur.
AC 220 V
b. İki transistörlü DC-AC konvertisör
devresi: Şekil 7.4'te verilen devreye DC
uygulandığında ilk anda N 2 ve R1 direnci
üzerinden geçen akımla T1 transistörünün iletime
geçtiğini varsayalım. R1'den gelen akım N1'den
geçerken hemen maksimum değere ulaşamaz.
1-10 k
(Maksimum değer ancak 5 t'luk zaman sonra
1-10 k
olur.) N2'den geçen akım maksimum değere
doğru yükselirken, T 1 iletime geçtiği için, N1
bobininden de yüksek değerli bir akım akmaya
başlar. N1'den geçen akımın yarattığı değişken
manyetik alan, N3 bobininde bir gerilim indükler.
V,I
çıkış sinyali
Bunun yanında N2 bobininde oluşan manyetik
t (s)
+
+
alanı da zayıflatarak N2 sarımından geçen akımı
daha yüksek bir seviyeye çıkarır. N 1 ve N 2
sarımlarından geçen akımlar doyma (maksimum)
noktasına ulaşınca N 1 'in etrafında oluşan
Şekil 7.4: İki transistörlü
manyetik alan durgunlaşır.
DC-AC konvertisör devresi
N1 'in alanının durgunlaşması sekonderde
oluşan gerilimi sıfıra indirir. Bunun yanında N1'in yarattığı alanın N2 bobininde yaptığı baskı
ortadan kalkar ve N2'nin akımı azalmaya başlar. N2'nin akımı azalırken bu kez de N1 üzerinde az
öncekinin tersi yönde bir manyetik alan kuvveti doğar. N1'de doğan ters manyetik kuvvet N2
üzerinde bu kez yine etkide bulunarak N2'den geçen akımı sıfır değerine doğru bastırır.
N2'den geçen akımın sıfıra inmesi N1'den geçen akımı da sıfır yapar. Bu şekilde devre başa
dönmüş olur. Ardından N1 üzerinden geçen küçük değerli akım T2 transistörünü sürer. Devre
biraz önce anlatıldığı şekilde çalışmasını sürdürür.
c. Astable (kararsız) multivibratörlü basit DC - AC konvertisör: Şekil 7.5'te verilen
devrede C1 ve C2 kondansatörleri sayesinde sırayla iletim ve kesime giren transistörler trafonun
primer (N1 ve N2) sargılarından sırayla akım geçmesini sağlar.
Primer sarımlarından geçen zıt yönlü akımlar sekonder sarımında AC özellikli bir gerilim
oluşturur. Şekil 7.5'te verilen devre deneysel amaçlıdır. Trafo 220/2x12 V'luk olabilir. Sekonderde
oluşan gerilim tam sinüsoidal değildir. Ancak AC ile çalışan sistemlerde kullanılmaya uygundur.
Alınan AC’nin frekansını R2 ve R3’e seri bağlanacak potlarla ayarlamak mümkündür.
ç. 12 V DC / 220 V AC konvertisör devresi: Şekil 7.6'da verilen devrenin multivibratör
(flip-flop) kısmı 40-60 Hz arası frekansta kare dalga üretir. Multivibratör devresinin A ve B
noktalarından alınan kare dalgalar sürücü transistörlerini tetikler. Sürücü transistörleri ise güç
transistörlerini besler. Güç transistörleri trafonun primer sargılarından (N1 ve N2) yönü sürekli
değişen bir akım dolaştırır. N1 ve N2'den geçen akımlar ise sekonderde AC özellikli bir gerilim
89
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
doğurur.
Devrede çıkış katındaki
transistörlerin ve trafonun gücü
devreden alınmak istenilen güce
göre değiştirilebilir. Çıkışta
bulunan birbirine paralel bağlı
nF değerli üç kondansatör elde
edilen AC'nin sinüsoidale
benzemesine yardımcı olur. Çıkış
transistörlerinin soğutuculu
olması verimi artırır. Şekil 7.6'da
verilen konvertisör devresiyle
akkor lamba, mini motor vb.
çalıştırılabilir.
AC
N3
2x12/12 V 4 W
220 W-1k
R1
N1
0,1-1 mF
R2
220 W-1k
N2
R3
+12 V
10 -100k
10 -100k
R4
0,1-1 mF
C2
C1
BD135
BD135
T2
T1
Şekil 7.5: İki transistörlü DC-AC konvertisör devresi
güç transistörü
BD135
10 k
470 W
470 W
A
8,2 k
sürücü
transistör
100 W
8,2 k
B
BD241
N1
çıkış
220 V
N2
sürücü
transistör
100 W
2x1N4148
BC547
1W
BD135
1 mF
1 mF
4x2N3055
12 V/220 V
50-250 W trafo
120 W
1W
BC547
BD241
güç transistörü
3x150 nF/400 V
Şekil 7.6: 12 V DC - 220 V AC konvertisör devresi
C. Tristörlü konvertisörler
I. İki tristörlü DC - AC konvertisör devresi: Şekil 7.7'de verilen devrede, SCR'leri tetiklemede
kullanılan pals üreteci, UJT'li, 555'li, transistörlü astable (kararsız) multivibratörlü vb. olabilir.
DC besleme ile çalışan devrede tristörler C
kondansatörüyle
durdurulmaktadır.
+12 V
(Kapasitif durdurmayı hatırlamak için bölüm
AC
tetikleme palslerini
SCR 1
1'e bakınız.) Pals devresi tristörleri sırayla
veren devre
N1
iletime geçirir. SCR1 iletime geçince C
+
N3
C
üzerinde birikmiş olan elektrik yükü SCR2'yi
kesime sokar. C boşaldıktan sonra bu kez
N2
SCR 2
L
diğer yönde şarj olur. SCR2'ye tetikleme
gelince bu eleman iletime geçer. SCR2
V,I
iletime geçince C üzerindeki elektrik yükü
çıkış sinyali
SCR1'i kesime sokar. Devre bu şekilde
+
+
t (s)
çalışmasını sürdürür. Orta uçlu olarak
sarılmış olan primerden geçen akımların iki
yönlü olarak akması sekonderde AC gerilim
Şekil 7.7: İki tristörlü DC-AC konvertisör
oluşturur.
90
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Ç. Entegreli konvertisörler
1N4001
470 mF
DC
a. 555 entegreli küçük güçlü DC1k
DC konvertisör devresi: Şekil 7.8'de
trafo
AC
verilen devre deneysel amaçlı olup
8
4
düşük akımlı (50-100 mA) ve küçük
7
+5-12 V
güçlüdür. Ayarlı direnç kullanılarak
3
6
555'in çıkışından istenilen frekansta bir
555
kare dalga elde edilir. 3 numaralı ayaktan
2
10 k
100 k
1
alınan kare dalga ile iletim kesim yapılan
transistör trafonun primerinden değişken
bir akım geçirir. Bu akımın oluşturduğu
1N4001
BC547
BD135
1n
manyetik alan sekonderde AC'ye
benzeyen bir gerilim oluşturur.
Şekil 7.8: 555 entegreli DA-DA konvertisör
Sekondere bağlanan doğrultmaç devresi
ise yükseltilmiş çıkışı tekrar DC'ye
çevirir.
Devrede kullanılan elemanlar değiştirilerek çıkışın akım gerilim değerlerini istenilen seviyeye
yükseltmek mümkündür.
AC
330 nF 400 V
10-47 W
BD135
10-47 W
1N4007
10 n
BD135
1N4007
b. 555 entegreli küçük güçlü DC - AC konvertisör devresi: Şekil 7.9'da verilen DCAC konvertisör devresinde 555 entegresi kare dalga üretir. Entegrenin 3 numaralı ucundan
alınan kare dalga
transistörleri sürekli
+12 V
220/2x12 V trafo
12 V 12 V
olarak iletim ve
47 k
kesime sokar.
10 k
4
8
Transistörlerin
10 k
7
3
iletim kesim olması
100 k
trafonun 12 V'luk
555
5
220 p
sarımlarından
6
değişken akım
10 k
1
2
27 V
geçişini başlatır.
Trafonun primer
1-470 n
sarımlarından geçen
değişken akımlar
Şekil 7.9: 555 entegreli DC-AC konvertisör
değişken manyetik
alan oluşturur.
Primerde oluşan değişken manyetik alan ince kesitli çok sarımlı sekonder sarımında yüksek AC
gerilim oluşturur.
Not: Devre deneysel amaçlıdır.
D. Elektronik devreli flaşlar
Cisimlerin görüntülerinin optik yolla ışığa duyarlı filmlere aktarılmasıyla elde edilen resimlere
fotoğraf denir. Fotoğrafçılıkta cismin görüntüsünü net bir şekilde ışığa duyarlı materyale
aktarabilmek için yeterli düzeyde ışık kaynağına gerek duyulur. İşte fotoğraf çekimi esnasında
kullanılan yapay ışık üreteçlerine flaş denir.
Flaşlarda, havası alınmış ve asal gazlar doldurulmuş bir cam gövde içine karşılıklı olarak
yerleştirilmiş iki elektrotlu lambalar kullanılır. Lamba 300-400 V civarındaki gerilimlerle çalışır.
Ayrıca, elemanın ışık yaymaya başlayabilmesi için gövdeye üçüncü bir elektrot (yardımcı elektrot)
daha yerleştirilir. Bu elektrot tüp boyunca uzanmakta ve kenardaki elektrotlara yakın mesafede
bitmektedir. Lambaya gerilim uygulanınca deşarj başlamakta, elektrotlar arasında oluşan elektron
91
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
2x1N4007
TR1
R4
1k
C3
R3
470 k
S2
250 V
P1
R1
flâş lâmbası
250 V
3-9 V
yardımcı elektrot
1k
deklânşör butonu
220 mF C 1
220 mF/800 V
R2
500 V
470 k
C2
neon
lâmba
22 W
TR3
C4 10 nF
TR2
S1
elektrotlar
flaş
lambası
örneği
+
3-9 V
cam gövde
Şekil 7.10: Flâş devresi
hareketinin etkisiyle yüksek bir ışık doğmaktadır.
Yüksek bir ışık yayan flaşlar fotoğraf çekilirken 1/500 - 1/5 s kadar çalışır.
Flaşlarda lambanın çalışmasını sağlayan yüksek DC gerilim, konvertisörlere benzer devrelerle
üretilip kondansatörlere doldurulmakta ve fotoğraf makinesindeki çekme butonuna (deklanşör)
basıldığı anda kondansatörün yükü flaş lambasının elektrotlarına uygulanmaktadır.
Şekil 7.10'da verilen devrede transistörlü basit osilatör devresi ile girişe uygulanan DC gerilim
yüksek frekanslı bir AC'ye çevrilerek trafonun primer sargılarına uygulanır. TR1 trafosunun
primerinden geçen değişken akımlar sekonder sargısında yüksek değerli bir AC oluşturur.
Sekonderden alınan yüksek gerilim diyotlar tarafından doğrultularak flaşın çalışabilmesi için
gereken yüksek DC elde edilir. Neon lamba ışık yaydığında flaşın çalışmaya hazır olduğu anlaşılır.
Deklanşör butonuna dokunulunca TR3 trafosunun primer akımı çok hızlı olarak sıfır değerine
ineceğinden bu elemanın sekonder sarımında yüksek değerli bir gerilim oluşur. Bu gerilim flaş
lambasının orta elektrodunu (yardımcı elektrot) etkileyerek iyonizasyona neden olur. Tüp içindeki
gazın iyonlaşması ise kenarlardaki iki uç arasından akım geçişini başlatır ve geçen akım yüksek
bir ışık meydana getirir.
E. SMPS sistemli güç kaynakları (switching mode power supply, anahtarlamalı
güç kaynağı, KGK)
Bilgisayar, TV, video, müzik seti, tıbbî cihaz vb. gibi gelişmiş yapılı elektronik sistemlerin
çalıştırılmasında anahtarlamalı güç kaynakları kullanılmaktadır.
SMPS esaslı devrelerin çalışma ilkesi
I. Girişe uygulanan AC gerilim DC'ye çevrilir.
II. DC enerji anahtarlama (aç kapa) yapan transistörlü devreye uygulanır.
III. Transistörlü anahtarlama (osilatör) devresi sayesinde DC sinyal 15-70 kHz arası frekanslı
kare dalgaya dönüştürülür.
IV. Kare dalga switch mode (siviç mod) adlı trafonun primerine uygulanır.
92
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
V. Switch mode (siviç mod) trafosunun primerinden dolaşan akım sekonder sargılarında gerilim
indükler. Sekonderden alınan yüksek frekanslı AC gerilim doğrultmaç devresiyle doğrultulur.
VI. Şebeke gerilimi azalınca osilatör devresinin oluşturduğu kare dalgalı sinyallerin frekansı
otomatik olarak yükselir. Sinyalin frekansının yükselmesi switch mode (siviç mod) trafosunun
çıkışının geriliminin aynı seviyede kalmasını sağlar.
VII. Şebeke gerilimi artınca anahtarlama transistörlü devrenin oluşturduğu kare dalgalı
sinyallerin frekansı otomatik olarak azalır. Sinyalin frekansının azalması siviç mod trafosunun
çıkışının aynı seviyede kalmasını sağlar.
VIII. Sekonder sargısından çekilen akım aşırı yükselirse geri besleme devresi sayesinde osilatör
devresinin oluşturduğu sinyallerin frekansı sıfıra düşer. Frekansın sıfıra düşmesi primer sargıda
oluşan alanın sabit olmasına sebep olarak çıkışı sıfır seviyesine indirir. Osilatör çıkışındaki sinyalin
sıfır olması, trafonun çıkış vermemesine neden olur. Çünkü trafolar DC benzeyen akımlarla
çalışmazlar.
IX. Anahtarlamalı güç kaynaklarında trafonun sekonderi tek kademeli olarak sarılırsa bir tek
gerilim alınır. Çok kademeli sarım yapıldığında ise, 5, 9, 12, 24...V gibi çeşitli gerilimler alınabilir.
SMPS esaslı güç kaynaklarının iyi yönleri
I. Şebeke gerilimiyle devrenin şasesi arasında yalıtkanlık sağlanır. Yani devrenin tek hattına
dokunulduğunda bedenden akım dolaşımı olmaz.
II. Trafoya uygulanan sinyalin frekansı yüksek olduğundan küçük nüveli trafoyla alıcı
beslenebilir.
III. Bu tip devreler şebeke geriliminin 160-260 V arasında değişmesine rağmen çıkıştan hep
aynı gerilimi verirler. Aynı zamanda yük herhangi bir nedenle aşırı akım çekecek olursa çıkış 0 V
olur ve alıcı korunur.
IV. Verimleri % 85 dolayında olup çok yüksektir.
AC giriş
D1
N1
köprü diyot
N3
T1
optokuplör
R2
L1
T2
C1
R1
R5
D2
N4
+12 V
SCR
R3
R4
Z1
C1
Z2
+5 V
C2
osilatör
(anahtarlama)
devresi
N2
C3
D3
-5 V
optokuplör
T3
N5
N6
D4
C4
-12 V
trafo
Şekil 7.11: Anahtarlama (SMPS) esasına göre çalışan güç kaynaklarına ilişkin devre örneği
SMPS esaslı devre örneği: Şekil 7.11'de verilen devrede şebekeden alınan AC gerilim
doğrultularak osilatör devresi yardımıyla 25-35 kHz'lik sinyal hâline getirilir ve küçük nüveli
trafonun primer sargısına uygulanır. Trafonun primer sargılarına seri bağlı durumda olan T 1
transistörü iletimdeyken N sargısından akım geçer. T1 kesime gidince ise N1 sargısının akımı
1
sıfır değerine iner.
93
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Akımın azalıp çoğalmasından dolayı ortaya çıkan değişken manyetik alan, sekonderde gerilim
indükler. İndüklenen gerilimin değeri sarımların sipir sayılarına göre +5, +12, +24 V şeklinde
değişir.
Güç kaynağındaki regüle devresinin çalışma ilkesi: Şekil 7.11'deki devrede T 2
transistörü karşılaştırıcı olarak +5 V devresinde görev yapmaktadır. R2 direnci ve Z1 zener diyodu
+12 V devresinden bir referans gerilimi almakta ve bu referans, T 2 transistörünün beyzine
uygulanmaktadır. T2’nin emiteri R5 direnciyle -5 V'luk gerilime bağlıdır. T2 iletime geçince
kolektöründen geçen akım L1 ledinden geçecektir. L1 ledi primer devresinde bulunan T 3
fototransistörüyle aynı gövde içinde olup optokuplör olarak çalışmaktadır.
+5 V ile +12 V çıkışları arasındaki 7 V'luk gerilim farkında oluşacak değişim, L1 ledinin
vereceği ışığın şiddetinin değişmesine yol açar. Sistemdeki entegreleri besleyen -5 V'luk gerilim,
fazla akım çekilmesinden ötürü azalırsa +12 ile +5 V arası gerilim farkı artar ve ledin ışığının
şiddeti çoğalır. Ledin ışığının artması ise optokuplörün diğer parçası durumunda olan T 3
fototransistörden geçen akımı artırır. Bu kontrol mekanizması sayesinde yapılan geri besleme T1
transistörünün iletimini artırıp, trafonun primerine daha çok akım gitmesini sağlarlar.
Trafonun primerine gelen akımın artması dolayısıyla sekonderde oluşan akım ve gerilim de
artarak, çıkış için gerekli düzeltmenin yapılması sağlanır.
Devreye uygulanan şebeke gerilimi yükselirse:
Şebekede oluşan ani gerilim artışı +12 V çıkışında kendini gösterir. Z2 zener diyodu iletime
geçip SCR’nin G ucuna tetikleme akımı gönderir. SCR iletime geçerek +12 V ile toprağı kısa
devre eder. Bu olay, kontrol devresinin osilatörünü durdurup girişi kapatmasına, dolayısıyla çıkış
geriliminin kesilmesine neden olur. Çok kısa zaman aralığında oluşacak bu kesilme, kondansatörler
aracılığıyla bilgisayarlardaki RAM (geçici) belleklerin korunmasını sağlayabilir ise de akım
kesilmesi uzun sürdüğünde bilgisayarın çalışması anormalleşebilir. Fakat bilgisayarın hassas
devreleri yüksek voltajın ortaya çıkaracağı sakıncaya karşı korunmuş olur. (Gerilim normale dönene
kadar bazı SMPS modellerinin içinden klik-klik sesleri duyulur.)
Özet olarak, SMPS’lerde şebeke gerilimi, önce DC’ye, sonra yüksek frekansa çevrilip bir trafoya
verilmekte, istenen gerilimler regüle ve koruma devrelerinden geçirilerek alıcıya aktarılmaktadır.
F. Kesintisiz güç kaynakları (KGK, UPS)
Tıbbî cihaz, bilgisayar gibi anî enerji kesilmelerinde çalışma sistematiği çok kolay bozulabilen
araçları şebeke akımı kesildikten sonra belli bir süre daha çalıştırabilmek için yapılmış devrelere
kesintisiz güç kaynağı denir.
Bu cihazlar,
Doğrultmaç + regülatör + akü şarj devresi +
akümülatör + konvertisör + filtre + doğrultmaç
devresinin birleşiminden oluşur.
KGK'ların güçleri watt cinsinden değil VA
cinsinden belirtilir. Çünkü alıcıların hepsi omik tip
değildir. İndüktif özellikli alıcılar çektikleri
enerjinin bir kısmını reaktif güç olarak harcar. Bu
nedenle 250 VA'lik bir KGK ile indüktif (bobinli)
özellikli bir alıcı beslenecek olursa, KGK'nın
verebileceği aktif güç 250 W'tan % 10-40 kadar
daha az olur.
Resim 7.3: Kesintisiz güç kaynakları
KGK, bilgisayarın olumsuz enerji koşullarından
korunması için gürültüyü (şebekedeki dalgalanmalar) filtrelemenin yanı sıra AC kesintisi sırasında
düzenli enerji sağlama yoluyla bilgi aktarma işlemlerinin devamlılığına imkân vererek veri
hatalarını önleyen bir cihazdır.
94
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
KGK’ların işlevinin anlaşılmasındaki en büyük yanlışlardan biri jeneratörlerle karıştırılmalarıdır.
Şu bilinmelidir ki KGK (UPS) kesinlikle jeneratör değildir.
KGK’ların kullanım amacı elektrikler kesildikten sonraki 5-30 dakika içinde acil işlemleri
tamamlamak için kullanıcıya zaman kazandırmaktır. Yani KGK’lar, jeneratörler gibi uzun süreli
enerji sağlamazlar ve kullanım amaçları da zaten bu değildir.
KGK’ların yararları: Ülkemiz enerji açısından oldukça sorunludur. Her ne kadar sık elektrik
kesintileriyle karşılaşmasak da uzun süreli yüksek ya da düşük gerilim, anî voltaj sıçramaları ve
frekans değişiklikleri gibi sorunlarla sık sık karşılaşmaktayız.
Yeterli koruması bulunmayan cihazlar bu durumlarda şu sorunlarla karşılaşılır:
I. Güç kartları yanabilir.
II. Ekranlar bozulabilir.
III. Sabit diske yazarken elektrikler kesilirse tüm bilgiler yok olabilir.
IV. Bilgisayarda kurulu yazılımlar bozulup kullanılamaz hâle gelebilir.
Karşılaşılan tüm bu sorunların giderilmesi, arızaların onarılması için katlanılan maddî kayıplar
KGK’ya verilecek tutarın çok üzerinde olabilir. İyi bir KGK ise sadece elektrik kesildiğinde enerji
sağlamakla kalmaz, sayılan bu sorunları da çözer. Şebeke koşullarının yetersiz olduğu yerlerde
ise KGK kesinlikle bir lüks değil, ihtiyaçtır.
KGK'larda bulunan elemanların görevleri
I. Redresör: Aküyü şarj etmek amacıyla alternatif akımı doğru akıma çevirir.
II. Akü: Elektrik enerjisini depolar ve kesinti anında devreye girerek enerji verir.
III. Konvertisör: Akü çıkışındaki doğru akımı alternatif akıma çevirir.
IV. Yüksek gerilim bastırıcı devresi: Şebekeden kaynaklanabilecek anlık yüksek gerilimleri
bastırarak cihazlar için tehlikeli olmayacak seviyelere indirir.
V. Filtre devresi: Şebekeden ya da elektronik düzeneklerden kaynaklanabilecek bozuk işaretleri
(gürültü) süzerek temiz bir çıkış işareti verir.
VI. Otomatik voltaj regülatörü (OVR): Voltajı regüle eder.
Düzensiz şebeke gerilimine neden olan unsurlar şunlardır:
I. Doğal afetler: Fırtına, yıldırım ve elektrik şokları, tayfun, deprem gibi doğal afetler enerji
sorunlarına yol açar.
II. Kötü kablolu tesisatlar ve çevredeki indüktif tip alıcılar: Endüstriyel alanların, ya
da tesislerin çevresinde motor, kaynak makineleri ya da diğer makinelerin kullanılması sonucu
ortaya çıkan çok yüksek ya da alçak geçiş voltajları ve gürültüler.
KGK satın alırken dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır:
I. Elektrik kesilmesinde yeterli bir süre enerji sağlamalı ve voltaj düşmesi sorununu
çözebilmelidir.
II. İstikrarlı enerji ve filtreleme sağlayabilmeli, anlık voltaj yükselmelerini bastırabilmeli ve
gürültüyü (elektriksel parazitleri) bastırabilmelidir.
III. Aşırı yüklemeye, akü zayıflamasına karşı korumalar içermeli, ışıklı ya da sesli uyarı
vermelidir.
IV. Giriş voltajının en az ± % 10’luk değerlerini regüle edebilmelidir.
V. Şebeke enerjisi kesildikten sonraki dayanma süresi en az 5-30 dakika arasında olmalıdır.
95
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
VI. TÜV, UL, CSA, EMI, FCC gibi güvenlik onayları olmalıdır.
VII. Seçilecek KGK’nın gücü cihaza bağlanacak aygıtların toplam gücünün 1,25 katı olmalıdır.
VIII. Teknik servis desteği bulunmalıdır.
Yüksek kaliteli KGK'da bulunması gereken özellikler şunlardır:
I. Transfer (devreye girme) süresi çok kısa olmalıdır.
II. Voltaj regülatörleri sayesinde giriş geriliminde ± % 25’lik bir değişiklik olması durumunda
düzenli çalışmalıdır
III. Voltaj sıçramalarına karşı koruma ve fıltreleme yapabilmelidir.
IV. Giriş frekansının ± % 5 arasındaki değerlerini regüle edebilmelidir.
V. Çıkış voltajı sabit olmalıdır.
VI. Mükemmel çıkış frekans regülasyonu ± % 0,5 Hz olmalıdır.
VII. Aküsü kuru tip olmalı ve bakım istememelidir.
VIII. Akü kullanıldığında, zayıfladığında ya da aşırı yük uygulandığında sesli uyarı vermelidir.
IX. Aşırı yük seviyesi % 130 olduğunda şebekeye transfer, % 150 olduğunda kapanma özelliği
bulunmalıdır.
X. Şebekeyle eş zamanlı düzgün bir sinüsoidal dalga üretmelidir.
KGK kullanırken dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır:
I. KGK'lar temiz, tozdan uzak ve havadar bir ortamda kullanılmalıdır.
II. KGK'lara kesinlikle lazer yazıcı ya da fotokopi makinesi bağlanmamalıdır. Bu cihazlar
özellikle ilk açıldıklarında fazla akım çektiklerinden KGK’ya zarar verebilirler.
III. Cihaz kullanılmadan önce kullanma kılavuzu mutlaka okunmalıdır.
IV. Cihaz mutlaka topraklı prize bağlanmalı ve bağlanmadan önce toprak hattı kontrol edilmelidir.
V. Cihaza kesinlikle besleyebileceğinden fazla yük bağlanmamalıdır.
Bazı elektronik aygıtların görünür güç (S) değerleri şu şekildedir:
14''-15'' renkli ekran: 80 - 150 VA
A
Belgegeçer (faks): 50 - 200 VA
A
Vurmalı yazıcı: 100 - 150 VA
A
Tarayıcı: 10 - 200 VA
A
Yazar kasa: 50 - 100 VA
A
Çok işlevli (multimedya özellikli) bilgisayar: 500 VA
A
Sorular
1. Konvertisör nedir? Anlatınız.
2. KGK nedir? Anlatınız.
3. SMPS ilkesine göre çalışan güç kaynaklarının üstünlüklerini yazınız.
96
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Bölüm 8: Transdüserler ve sensörler
A. Transdüser ve sensör kavramları
Günlük yaşamda ve endüstriyel üretim süreçlerinde yüzlerce elektrikli ve elektronik aygıtla
içiçe yaşıyoruz. İnsan yaşantısını kolaylaştıran, üretimi kolaylaştıran bu cihazların düzenli ve
otomatik olarak çalışmasını sağlamak için sensör (algılayıcı) ve transdüser (dönüştürücü) adı
verilen elemanlardan yararlanılmaktadır.
Algılanacak unsurlar, basınç, sıcaklık, nem, ışık, uzaklık, buhar, duman, renk, metal, yalıtkan
vb. şeklinde olabilir.
Günümüzde hemen hemen her türlü unsuru algılayabilecek sensör sistemleri geliştirilmiştir.
Sensörler tarafından algılanan değerler tek başına bir şey ifade etmez. Yani, sensörlerin algıladığı
bilgiler başka elemanlarla (transistör, tristör, triyak, op-amp vb.) kullanılır hâle getirilir.
Özetlersek: Ortamdaki bir değişikliği algılayan elemanlara sensör, algılanan değeri başka bir
enerjiye çeviren elemanlara ise transdüser denir.
Aslında, sensör ve transdüserleri kesin çizgilerle birbirinden ayırmak mümkün değildir. Şöyle
ki; dinamik mikrofon sesi algılayan bir sensördür. Öte yandan, ses dalgalarını, içindeki bobin
aracılığıyla elektrik akımına dönüştürdüğü için bir transdüserdir.
Dış etkilerin algılanabilmesi için kullanılan araçları temelde iki bölümde incelemek mümkündür.
I. Devrenin girişine bağlananlar: Mikrofon, LDR, PTC, NTC, fotodiyot, fototransistör, VDR vb.
II. Devrenin çıkışına bağlananlar: Hoparlör, lamba, zil, led, röle vb.
1. Transdüser ve sensör çeşitleri: Uygulamada çeşitli
transdüser ve sensörler kullanılır. Şimdi bunları inceleyelim.
v
a. Direnç tipi transdüser ve sensörler
I. Gerilime duyarlı dirençler (VDR, varistör, voltage dependent resistor): Gerilim yükselince direnci hızla azalarak
geçirdiği akım artan elemanlardır. Başka bir deyişle gerilim
düşükken VDR'nin direnci çok yüksektir. Gerilim değeri
yükseldiğinde ise direnci hızla azalır. Özellikle îmal
edildikleri gerilim değerinin üzerinde bir gerilimle karşı
karşıya kaldıklarında dirençleri hızla küçülerek üzerlerinden
geçirdikleri akımı artırırlar. İşte bu özellikleri sayesinde
bağlandıkları devreyi aşırı gerilimden korurlar.
VDR'ler yüksek sıcaklıkta sıkıştırılmış silisyum karpit
tozlarından yapılır. Gövdeleri genellikle disk biçimlidir.
Bobinleri, röleleri, trafoları, transistör, tristör, anahtar vb.
gibi elemanları anî gerilim artışlarının getirdiği zararlı
etkilere karşı korumak için adı geçen elemanlara paralel
bağlanarak kullanılır. Şekil 8.2'de trafonun primerinin VDR
ile yüksek gerilimlere karşı korunması gösterilmiştir.
VDR'lerin kullanım alanlarına ilişkin örnekler:
AC ve DC şebeke gerilimindeki anî darbe gerilimlerini
bastırmak.
Röle, bobin gibi elemanların bobinlerini aşırı gerilimlere
karşı korumak.
97
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Şekil 8.1: VDR sembolleri
Resim 8.1: Çeşitli VDR'ler
transformatör
VDR
Şekil 8.2: VDR ile trafonun
yüksek gerilime karşı korunması
Yarı iletken esaslı devre elemanlarını (diyot,
transistör vb.) aşırı gerilimlere karşı korumak.
II. LDR (light dependent resistance, fotodirenç):
Işıkta az direnç, karanlıkta yüksek direnç gösteren
devre elemanlarına LDR denir. Başka bir deyişle
Resim 8.2: LDR'ler
aydınlıkta LDR'lerin üzerinden geçen akım artar,
karanlıkta ise azalır.
LDR’lerin karanlıktaki dirençleri bir kaç MW (yaklaşık 1 MW), aydınlıktaki dirençleri ise 100 W-5 kW
düzeyindedir. Resim 8.2'de LDR örnekleri verilmiştir.
III. Rezistans (direnç) tipi sıcaklık sensörleri: Yüksek sıcaklıkların ölçülmesinde
kullanılan elemandır.
Not: Rezistans tipi sıcaklık sensörleri 4. bölümde açıklanmıştır.
b. İndüktans tipi (manyetik) transdüser ve sensörler
1. Bobinli basit manyetik sensörler: Bir bobinin içinde bulunan nüvenin konumu şekil 8.3'te
görüldüğü gibi değiştirildiği zaman bobinin indüktansı
değişmektedir. İşte bu prensipten yola çıkılarak
manyetik sensörler geliştirilmiştir.
Bu durumu basit deneylerle anlayabiliriz. Bir kaç
yüz sipirlik bir bobini alalım ve bunun içine nüve
yerleştirerek AC 12 V uygulayıp geçen akımı ölçelim.
Daha sonra bobinin içindeki nüveyi yavaş yavaş
çıkaralım. Bu işlem sırasında ampermetrenin gösterdiği
akımın değerinin arttığı görülür.
Akımın artmasının nedeni:
Bobine uygulanan akım bir manyetik alan
oluşturur. Bu alan bobinin içindeki
elektronlara ters yönde baskı uygulayarak
akımın geçişine karşı koyar. Bobin içindeki
nüve çıkarılınca manyetik kuvvet çizgileri
havadan çok zor geçeceğinden elektronlara
etkide bulunan manyetik kuvvet çizgilerinde
büyük bir azalma olur. İşte bu sebepten
sensörün
dolayı nüvesi alınan bobinler fazla akım
elektronik
devresi
çeker.
Yükselteç devrelerinde kullanılan hoparlör
ve mikrofonlar da aslında birer basınç
algılama ve basınç üretme elemanıdır. Şöyle
ki; mikrofon ses dalgalarının yarattığı basıncı
elektrik sinyallerine çevirir. Hoparlör ise
elektrik sinyallerini basınca dönüştürür.
hareketli
nüve
bob in
AC
Şekil 8.3: Bobinli basit manyetik sensör
Resim 8.3: Elektronik devreli indüktif
sensör (proximity switch) örnekleri
2. Elektron i k devrel i manyeti k
yakl aşı m sensö rl eri (in dü kti f
yaklaşım anahtarı, proximity switch): Hissetme (algılama) yüzeylerinin bulunduğu tarafta
ve hissetme mesafesi içinde kalan metal cisimleri algılama özelliğine sahip elektronik anahtarlara
yaklaşım sensörü denir.
Eski otomasyon donanımlarında mekanik yapılı sınır anahtarları kullanılmaktadır. Günümüzün
modern kumanda sistemlerinde ise yarı iletken temelli, hareketli kontağı olmayan sınır anahtarları
98
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
I
II
giriş
ç
sensör kısmı
a. Osilatör bobini
b. Demodülatör (sinyal düzenleyici)
anahtarlama kısmı
c. Tetikleyici
ç. Yükselteç
Şekil 8.4: İndüktif yaklaşım sensörlerinin yapısı
yer almaktadır.
İndüktif yaklaşım anahtarları temel olarak şekil 8.4'te görüldüğü gibi iki kısımdan oluşur.
I. Sensör kısmı: Esas olarak yüksek frekanslı bir osilatör ve bir demodülatörden (sinyal
düzenleyici) oluşur. Osilatör, algılama yüzeyi bölgesinde yüksek frekanslı bir manyetik alan üretir.
Bu manyetik alan içine giren metal cisimler, sensörün hissetme yüzeyine yakınlıklarıyla orantılı
olarak, sensörün besleme kaynağından çektiği akımı değiştirirler.
II. Anahtarlama kısmı: Bir tetikleme devresi ve yükselteçten oluşur. Sensör devresinin
çıkış akımındaki değişmeler, tetikleme devresini çalıştırarak yükselteci besler. Yükselteç ise çıkışta
bulunan röle, lamba, bobin gibi alıcıları sürer.
İndüktif yaklaşım sensörünün sınır anahtarına göre bazı üstünlükleri
I. Boyutlarının küçük olması nedeniyle mekanik anahtarların kullanılamayacağı yerlerde
kullanılabilir.
II.Yüksek frekanslarda güvenle çalışma imkânı sağlar.
III. Koruma sınıflarının yüksek olması sayesinde nemli ve kirli ortamlarda güvenle çalışır.
IV. Hareket eden parçaları olmadığından ömrü uzundur.
V. Mekanik anahtarlardaki kontak kirlenmesi ve aşınmaların yarattığı kontak direnci, kontak
kapanması sırasındaki kontak zıplamalarının (titreşme) yarattığı sorunlar indüktif yaklaşım
sensöründe yoktur.
VI. Bilgisayar kontrollü sistemlere (PLC vb.) doğrudan bağlanabilir.
VII. Patlama olasılığı olan, kıvılcımdan etkilenen yerlerde ve yüksek sıcaklıklarda
kullanılabilirler.
kahverengi/kırmızı
sensör
+10-30 V
siyah/beyaz
mavi/siyah
yük
metal
çıkış
sensör
Şekil 8.5: İndüktif yaklaşım sensörlerinin bağlantısının yapılışına ilişkin örnek
3. Alan etkili transdüserler (hall etkili dönüştürücü, hall alan sondası): Yarı
iletken temelli bir maddenin karşılıklı iki ucuna gerilim uygulandıktan sonra elemana manyetik
alan yaklaştırılırsa dönüştürücünün alt ve üst uçlarında gerilim oluşmaktadır.
Hall etkili dönüştürücülerde gerilimin oluşumu:
Üzerinden elektrik akımı geçen bir levha şekil 8.6'da görüldüğü gibi, dik olarak manyetik alan
kuvvet çizgileri tarafından kesilirse levhanın alt ve üst uçları arasındaki elektron yoğunlukları
farklılaşır. Bu ise üst ve alt uçlar arasında bir gerilim oluşmasına yol açar. Oluşan gerilim manyetik
99
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
+
manyetik
alan
U CC
çıkış
yükselteç
I
V
şase, ground
Şekil 8.6: Manyetik alan içine konulan hall alan sondasında akımın oluşması ve sonda örnekleri
alanın şiddeti ve levhanın boyutlarıyla ilgilidir.
Hall alan sondasının bazı kullanım alanları şunlardır:
I. Fırçasız DC motorlarının millerinin konumunun belirlenmesi,
II. Alarm devreleri,
III. Elektronik ateşlemeli benzinli motorlar,
IV. Bilgisayar disk sürücüleri,
V. Dönen sistemlerin kontrolü (devir sayma, güvenlik vb.)
nüve
LVDT
4. LVDT’ler (lineer varyabl diferansiyel
nüve
transformatör transdüserler): Hareket enerjisini
mili
elektrik enerjisine çevirmede kullanılan elemanlardır.
Bilindiği gibi bobinlerin nüvesi hareket ettirildiğinde
indüktansı, kondansatörlerin dielektriği hareket
ettirildiğinde kapasitesi değişmektedir.
İşte LVDT’ler bu prensiplerden hareket edilerek
basınç algılayıcı
bas ınç
üretilmiştir. LVDT'ler, doğrusal hareketlerin, basıncın,
diyafram
bağlantısı
maddelerin kalınlığının ölçülmesinde sensör olarak
Şekil 8.7: Bobin kullanılarak yapılmış
kullanılır.
LVDT ile basıncın algılanması
Şekil 8.7'de basıncın algılanmasında kullanılan LVDT
düzeneği verilmiştir.
Şekil 8.8'de depoda bulunan
sıvının seviyesinin LVDT ile
LVDT
düzeneği
algılanması verilmiştir.
Resim 8.4'te uygulamada
kullanılan çeşitli LVDT'ler
verilmiştir.
c. Kapasitif yapılı
transdüserler ve sensörler
sıvı
hareketli
nüve
1. Levhalı basit kapasitif
Resim 8.4: Endüstriyel
Şekil 8.8: Bobin kullanılarak yapılsensörler: Kondansatör
otomasyon donanımlarında
mış
LVDT
ile
depodaki
sıvının
plakalarından birine basınç
kullanılan LVDT örnekleri
seviyesinin belirlenmesi
geldiğinde plakalar birbirine
yaklaşacağı için elemanın kapasitesi değişir (şekil 8.9-a). İşte bu prensipten yararlanarak
endüstriyel kumanda ve kontrol sistemleri için kapasitif sensörler yapılmıştır.
Kondansatörlerin kapasite değerinin bulunmasında kullanılan denklem: C = (0,22.A.k)/d [pF]
şeklindedir. Denklemde,
A: Kondansatör plakalarının alanı,
100
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
d: Plakaların arasındaki uzaklık,
k: Ortamın (plakalar arasındaki maddenin) dielektrik katsayısıdır..
Denklemde görüldüğü üzere plaka yüzeylerinin büyümesi ya da plakalar arası mesafenin
kısalması kapasite değerini yükseltir.
esnek plâka
sabit plâka
(a)
hareketli plâka
hareketli
plâka
(c)
(b)
(ç)
Şekil 8.9: Levhalı basit yapılı kapasitif sensörlerinin yapısına ilişkin örnekler
Şekil 8.9'da verilen kondansatör örneklerinde görüldüğü gibi plakanın biri sabit, diğeri
hareketlidir. Hareketli plaka herhangi bir dış etkiyle (basınç, itme, çekme vb.) konum değiştirdiğinde
kondansatörün kapasitesi değişir.
Kondansatöre AC özellikli akım uygulanırsa, kapasitenin değişmesi reaktansı da (XC )
değiştireceğinden düzenekten dolaşan akım değişir. İşte akımın değişmesi elektronik devrelerle
yükseltilip herhangi bir alıcı çalıştırılabilir.
Uygulamada kapasitif sensörler kullanılarak hırsız alarmı, basınç ölçer, ağırlık ölçer vb.
yapılabilmektedir.
Resim 8.5: Elektronik devreli kapasitif yaklaşım sensörleri
Şekil 8.10: Elektronik yapılı
kapasitif sensörlerin buğday
deposundaki seviyeyi ölçmede
kullanılışının basitçe gösterilişi
2. Elektronik yapılı, kapasitif yaklaşım sensörleri: Otomasyon donanımlarında
yaygın olarak kullanılmaya başlayan elemandır. Metal olmayan maddelere (cam, tahta, gıda
maddeleri vb. gibi) yaklaştırılan sensör ile, röle, lamba, tristör, triyak gibi elemanlar
sürülebilmektedir. Resim 8.5'te kapasitif yaklaşım sensörleri verilmiştir.
Yalıtkan maddeleri algılama mesafesi 1-10 mm arasında değişen sensörler otomasyonda büyük
kolaylık getirmiştir. Örneğin bir kümesteki tavukların beslenmesinde kullanılan yemlerin otomatik
olarak yemliklere doldurulmasıyla ilgili devrede şekil 8.10'da görüldüğü gibi kapasitif sensör
kullanılması sisteme büyük kolaylık sağlamaktadır.
Kapasitif sensör seçimi yapılırken neyin sürüleceği (çalıştırılacağı) çok önemlidir. Yani, küçük
gerilimli (DC 12 V) bir röleyi çalıştırmak istiyorsak sensör seçerken bunu göz önüne almamız
gerekir
Not: Kapasitif yaklaşım sensörlerinin bağlantı şemaları indüktif yaklaşım sensörlerinin
bağlantısıyla hemen hemen aynıdır.
Diğer transdüser çeşitleri
a. Termistörlü transdüserler: Isıya duyarlı PTC ve NTC gibi elemanlar kullanılarak
101
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
yapılmıştır. Ortamdaki ısı değişimlerinin algılanmasında kullanılan bu eleman sanayi tesislerinde
yaygın olarak kullanılmaktadır.
Not: PTC ve NTC olarak adlandırılan termistörlü transdüserler 1. bölümde açıklanmıştır.
b. Termokupllu transdüserler: İki farklı metal birleştirildikten sonra birleşim yüzeyi
ısıtıldığında metallerin uçlarında küçük değerli bir gerilim doğmaktadır. İşte bu endüstriyel
sistemlerde çok yüksek sıcaklıkların ölçülmesini sağlayan termokuplları ortaya çıkarmıştır.
Not: Termokupl, pirometre gibi ısı algılayıcı transdüserler 4. bölümde açıklanmıştır.
c. Foto elemanlı transdüserler
Not: LDR, fotodiyot, fototransistör, fototristör, fototriyak, optokuplör, optointerraptır gibi
ışığa duyarlı elemanlara fototransdüser adı verilmektedir. Endüstriyel sistemlerde yukarıda adı
geçen elemanlar kullanılarak ışıkla kontrol edilen bir çok devre kullanılmaktadır.
ç. Radyasyon (ışınım) transdüserleri
I. Radyasyon pirometreleri:
göz merceği
Radyo dalgaları, X ışınları, kızıl
delik
ötesi ve ultraviole ışınlarının hepsi
ıs ı
elektromanyetik dalgalar olup,
yayan
cisim
elektromanyetik spektrumun (tayf)
ısı algılayıcı
bir bölümünü oluştururlar. Işınların
arasındaki tek fark frekanslarıdır.
Şekil 8.11: Uzaktan sıcaklık algılayan radyasyon
Bir cisim ısıtıldığında
pirometresinin prensip şeması
elektromanyetik enerji yayar.
Düşük sıcaklıklarda bu enerji
yayımı (radyasyonu) hissedilebilir.
Sıcaklık yükseldikçe ise cisim
gözle görülebilir (ışık şeklinde) kızıl
gelen
ısıdan sarıya ve ondan da beyaz
ışınım
ısıya geçen bir ışınım yayar.
Yayılan bu ışınım, sıcaklığı ölçmede
kullanılan sensörler tarafından
algılanabilir.
termokupl
yansıtıcı
mercek
Başka bir deyişle sarı renkte
ışıldayan bir cismin mat kırmızı
renkte ışıldayan cisimden daha sıcak
Resim 8.6: Uzaktan
olduğu söylenebilir. İşte radyasyon Şekil 8.12: Uzaktan sıcaklık algılayan
sıcaklık ölçümü
radyasyon pirometresinde ışınımların
pirometreleri ölçme yaparken bu mercek ile termokupla yansıtılması
yapabilen portatif
pirometre
ışınımdan yararlanır.
Şekil 8.12'de ve resim 8.6'da
görülen pirometreler, hareket hâlinde bulunan bir cismin sıcaklığının ölçülmesi ya da klasik bir
sensörü bozabilecek bir ortamın olması durumunda sıcaklığı, temas etmeksizin ölçmemizi sağlar.
Radyasyon pirometresinin çalışma ilkesi şöyledir: El tipi pirometreler ısı yayan yüzeye
odaklandığı anda cihazda bulunan bir mercek düzeneği gövde içinde bulunan termokupla ışınımı
odaklanmış olarak gönderir. Termokuplun ısıya bağlı olarak ürettiği elektrik akımı elektronik
devreler tarafından güçlendirilerek göstergeye iletilir.
d. Kimyasal sensör ve transdüserler
I. Nem sensörleri: Ortamın nemini elektriksel büyüklüğe çeviren elemanlardır. Resim
8.7'de nem sensörleri görülmektedir.
102
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Nem ölçme ile ilgili devre
örn ekleri
Toprağın nemini algılayan
basit devre: Şekil 8.13'te verilen
devrede iki tel parçası nemi
ölçülecek toprağa sokulur. Toprağın
nem oranı yükselince lamba yanar.
Beyze seri bağlanacak trimpot ile
devrenin hassasiyeti ayarlanabilir.
Resim 8.7: Nem sensörleri
Nem algılayıcı flaşör devresi: Şekil
8.14'te verilen devrede nem
sensörüne su geldiğinde akım geçiş
olur ve bu T 2 transistörünün
beyzinin akım almasını sağlar.
T 2 'nin beyzinin akım alması
multivibratör (flip flop) devresinin
çalışmaya başlamasını sağlar ve
lamba yanıp söner.
+
L
12 V
-
100-220 k
T1
T1
2xNPN
Şekil 8.13: Toprağın nemini algılayan devre
100 mF
yağmur
-
+
10 mF
kumaş
basit
nem sensörü
9-12 V
pencere
2,7 k
4,7 k
1k
sensör
II. Gaz sensörleri: Yüksek
sıcaklığa maruz kalan yarı iletken
özellikli metal, kalay ve çinko
oksitleri metan, etanol ve benzol
gazlarına karşı tepki gösterirler.
Gaz sensörleri işte bu olaydan
hareket edilerek geliştirilmiştir.
Şekil 8.15'te gaz sensörünün
sembolü ve iç yapısı gösterilmiştir.
Resim 8.8'de gaz sensörü
örnekleri verilmiştir.
Gaz sensörü, 300°C'a kadar
ısıtılan bir rezistans, milimetrik
büyüklükteki seramik tablet ve
karşı elektrottan oluşur.
Gaz sensörünün içindeki
düzenekler gaz ile karşılaştığı
zaman direnci değişerek diğer
elektronik sistemleri harekete
geçirmektedir.
nemli
toprak
T1 BC547
T1 BC547
Şekil 8.14: Nem algılayıcı flâşör devresi
ç elik
s embol
asil madenden tel çubuk
algılayıcı
Pratikte kul lanı lan gaz
ısıtıcı
alarm aygıtı nın özell ikleri:
Resim 8.9'da görülen cihaz, propan
yalıtkan gövde
(C3H8), isobütan (C4H10), metan
(CH4) ve bunların karışımı olan
sıvılaştırılmış petrol gazı, hava gazı,
Şekil 8.15: Gaz sensörünün sembolü ve iç yapısı
doğalgaz, ayrıca hidrojen (H2), etil
alkol (C2H5OH) gibi gazlara karşı duyarlı olup, sızıntıları tehlike sınırlarına ulaşmadan önce
algılayarak haber verebilmektedir. AC 220 V ile çalışan ve duyarlılık düzeyi ayarlanabilen sensörler
103
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
îkazı sesli ya da ışıklı olarak
verebilir.
Bilindiği gibi doğal gaz ve
sıvılaştırılmış petrol gazları hava ile
belli oranlarda karıştırıldıklarında
patlayıcı olmaktadır. Bu oranlar doğal
gaz için % 5-15 ve propan için % 29,5'tir. Bu nedenle patlama tehlikesi
riskini ortadan kaldırmak üzere
Resim 8.8: Gaz sensörü
dedektörün hassasiyet düzeyi % 0,3
oranındaki gaz kaçağını algılamaya ayarlanmıştır.
Doğalgazın havadan daha hafif, tüplerde bulunan LPG gazının ise
havadan daha ağır olması nedeniyle cihazın yerden montaj yüksekliği
önem kazanmaktadır. Bu sebeple doğal gaz kullanılan yerlerde cihazın
tavana yakın, LPG (tüp gaz) kullanılan yerlerde ise tabana yakın monte
edilmesi gerekmektedir.
Cihazın ilk çalıştırılışında duyulan sinyal sesi, aletin elektronik olarak
kendisini dengelemesinden sonra birkaç saniye içinde kesilecek ve aygıt
duyarlı hâle gelecektir.
örnekleri
gaz
alarm
aygıtı
Not: Burada anlatılanlar Siemens marka gaz alarm dedektörleri için
geçerlidir.
Resim 8.9: Gaz
Gaz sensörlü alarm devresi: Şekil 8.16'da verilen devrede
alarm aygıtı
ortamdaki gaz oranı artınca gaz sensörünün geçirdiği akım artar. 1kW'luk
pot üzerinde oluşan gerilim tristörü sürer ve röle çalışarak istenilen alıcıyı devreye sokar.
Ortamda bulunan gaz miktarı azalsa bile röle çalışmaya devam eder. Çünkü, bilindiği gibi
tristörler DC ile çalışırken bir kez tetiklendiklerinde sürekli olarak iletimde kalırlar.
gaz sensörü
822241820031
reset (kurma)
AC
220 V
röle
1N4001
10 V
100 mA
1N4001
BRX49
100 mF/16 V
Şekil 8.16: Gaz sensörlü alarm devresi örneği
B. Ultrasonik transdüserler
16 Hz-20 kHz arası frekanlara sahip sinyalleri işitebiliriz. Bunlara ses frekansı diyoruz. 20
kHz'den fazla frekanslara sahip işitilemeyen sinyallere ise ses üstü dalgalar anlamında ultrasonik
dalgalar ya da ultrases denilmektedir.
Endüstriyel sistemlerde ultrases kullanılarak uzaktan kumanda, kontrol işlemleri
yapılabilmektedir. Ultrases ile çalışan devrelerde 36 kHz ve 40 kHz frekanslı sinyal kullanımı
104
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
yaygındır. Ultrasonik sinyaller, saydam bile olsa fiziksel engellerden
geçememektedirler. İşte bu nedenle ultrasonik sisteme göre çalışan alıcı
ile verici arasında herhangi bir engelin bulunmaması gerekir.
Ultrasonik alıcı ve vericiler: İnsan kulağının işitme sınırının
üzerindeki (20.000 Hz ve üzeri) seslere (mekanik titreşimlere) ultrases
denir. Bu ses dalgalarıyla, uzaktan kumanda, bilgilerin iletkensiz
aktarılması, alarm devreleri vb. yapılabilir.
Herhangi bir taşıyıcı olmaksızın havadan 60.000 Hz'ye kadar olan
frekanslarda çalışma mümkün olmaktadır. Frekans daha fazla
yükseldikçe ise bilgi aktarmadaki verim düşmektedir.
v eric i
alıcı
Şekil 8.17: Ultrasonik verici
ve alıcı sembolleri
Ultrasonik transdüserlerin yapısı: Ultrasonik ses çıkartan ya da bu sese karşı duyarlı
olan (piezoelektrik maddelerden üretilmiş) devre elemanları mevcuttur. Bunlar, elektrik sinyallerini
ultrasonik seslere çevirmede ve ultrasonik sesleri elektrik sinyallerine çevirmede kullanılırlar.
Verici olarak çalışan bir elemana kare ya da sinüsoidal biçimli akım uygulandığında plakalar
eğilip bükülür ve oluşan ultrases havada yayılır.
Alıcı olarak çalışan elemana ultrases sinyalleri çarpınca, eleman rezonans frekansında uyarılır
ve titreşmeye başlar. Alıcı uçlarında vericiden gelen sinyallerin şiddetine göre küçük bir gerilim
oluşur. Uygulamada kullanılan ultrasonik transdüserlerin çalışma frekansları 35-39 kHz
dolayındadır. Ultrasonik ses kullanılarak 25-30 metre uzakta bulunan her türlü alıcıya kumanda
etmek mümkündür. Askerî savunma sistemlerinde, alarm devrelerinde, uzaklık ölçümlerinde, fare,
yarasa gibi hayvanların çıkardıkları ultrasesleri dinlemede ultrases transdüserleri kullanılmaktadır.
C.Sensör transdüserlerle akışkan (debi) ölçümü
Çeşitli transdüserler ve sensörler kullanılarak
iletken ya da iletken olmayan akışkanların ölçümü
debi
yapılabilir. Örneğin akaryakıt dolum merkezlerinde
sensörünün
benzin, mazot gibi yakıtların miktarı akışkan ölçüm
resmi
düzenekleriyle belirlenmektedir.
Basit yapılı debi sensörleri, hareket eden sıvının
sıvı
hareket yönüne dik doğrultuda eksenlenmiş
pervaneyi (türbin) kendi hareket hızında
dijital gösterge
döndüreceği esasına dayalıdır.
Sensörün hareketi algılayan elektronik hücresi
depo
tamamıyla dış gövdeyle kapalı olup, sıvı ve ortamdan
izole edilmiştir.
debi sensörü
Akışkan temas bölgesiyle elektronik hücre ve dış
sıvı
ortam arasında herhangi bir mekanik bağlantı
olmadığından gövde tamamıyla kapalı, sızdırmaz ve
sıvı
basınca dayanıklıdır.
Kısaca açıklamak gerekirse debi sensörleri
Şekil 8.18: Debi sensörünün yapısı
borudan geçen sıvıya göre başka bir devreyi uyarma
(tetikleme) görevi yapar. Örneğin büyük bir depodan küçük varillere sıvı dolduruluyor olsun.
Bu iş yapılırken debi sensöründen gelen sinyaller elektronik bir devre tarafından işlenerek selenoid
valfe gönderilir. Debi sensörü sıvı geçişiyle kare dalga biçimli sinyal üretir. Varil istenilen
seviyede dolduğu anda programlanmış ve debi sensöründen emir alan elektronik devre selenoid
valfin akımını keser ve sıvı akışı durur.
Ultrasonik sinyallerle çalışan debi ölçme cihazlarında ise, vericiden yayılan sinyallerin alıcıya
ulaşana kadar uğradığı değişiklikten yararlanılır. Sinyalin özelliğindeki değişme olayına Doppler
kayması adı verilir. Şekil 8.19'da basit olarak gösterilen Doppler esaslı debimetrelerde hareket
105
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
hâlindeki akışkana bir kaç yüz kHz'lik ultrasonik
ses dalgası gönderilir. Bu ses dalgasının küçük
bir bölümü katı cisimler, buhar, hava
kabarcıkları ya da akıntılardan/girdaplardan
geriye yansıyıp vericinin yanına monte edilen
bir alıcıya yansıtılır. Doppler esaslı
debimetrelerin boruya takılması için borunun
içine girilmesine gerek yoktur. Bu cihazlar,
paslandırıcı sıvılar, yoğun tortulu çamur da
dâhil olmak üzere her türlü akışkanın
ölçülmesinde kullanılabilir. Ancak, basit akış
ölçme uygulamaları için biraz pahalı ve karmaşık
bir sistemdir.
v eric i
devreye
alıcı
sıvı
Şekil 8.19: Ultrasonik sinyallerle
çalışan debimetrelerin yapısı
Ç. Uygulamada kullanılan diğer transdüser ve sensörler
1. Mekanik termostatlar: Isı etkisiyle kontakların konum değiştirmesini sağlayan cihazlara
termostat denir. Bu elemanlar, ısıtma, soğutma, havalandırma vb. yerlerde sıcaklık derecesini
istenilen değerde tutmak amacıyla kullanılırlar.
Termostatlar kullanıldıkları yere göre üçe ayrılır:
I. Oda termostatı,
II. Sıvı termostatı,
III. Katı madde termostatı
Oda termostatları ortam sıcaklığının sabit tutulmasını kontrol etmede kullanılırlar. Bunlar,
gazlı, bimetalli ya da elektronik yapılı olabilir. Resim 8.10'da bimetalli oda termostatı, resim
8.11'de direkt ısıtmalı, bimetalli termostat görülmektedir.
ayar
düğmesi
Resim 8.10: Mekanik yapılı
(bimetalli) oda termostatı
Resim 8.11: Direkt ısıtmalı, bimetalli termostat
Sıvı termostatları akışkan özellikli (sıvı) maddelerin sıcaklığının kontrol edilmesinde kullanılır.
Yapıları oda termostatlarıyla hemen hemen aynıdır.
Katı madde termostatları alternatör ve pahalı tip motorların sargılarının yüksek sıcaklıklardan
korunmasında, sıcaklık ölçme, kontrol cihazlarında vb. kullanılırlar.
Mekanik yapılı termostatlar yapıları bakımından üçe ayrılır.
I. Bimetalli termostatlar,
II. Gazlı (körüklü, kuyruklu) termostatlar,
III. Civa tüplü termostatlar
a. Bimetalli termostatlar: Isıtıldığında genleşme katsayıları farklı olan iki ince metal plaka
birbirine yapıştırılarak “bimetal” elde edilir.
Birbirine yapıştırılmış olan metalleri A ve B olarak adlandıralım. Bu birleşime ısı verdiğimiz
zaman genleşme katsayısı yüksek olan metal fazla uzamak ister. A ve B birbirine yapışık
olduğundan çok uzayan metal kısa kalan metalin üzerine doğru eğilir. İşte bu prensip, maliyeti
ucuz, termostatların yapılmasını sağlamıştır.
106
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
bimetal
bimetal
şebekeden
şebekeden
soğuk
durum
sıcak
durum
kontak
kontak
ısıtıcı
direnç
bimetal
alıcıya
(a)
alıcıya
(b)
bimetal
(c )
(d)
Şekil 8.20: a) Direkt ısıtmalı tip bimetalin yapısı b) Endirekt ısıtmalı tip bimetalin yapısı
c) Endirekt ısıtmalı bimetalin görünüşü ç) Bimetalin soğuk ve sıcak ortamdaki davranışı
bimetal
bimetal
kontak
ısı
sıcaklık ayar vidası
V
alıcı
alıcı
V
Şekil 8.21: Bimetalin ısı ile bükülüşü
lâmba2
lâmba1
bimetal
Resim 8.11 ve şekil 8.20-a'da ütü, elektrik sobası,
saç kurutma makinesi vb. gibi cihazlarda kullanılan
direkt ısıtmalı tip bimetalli termostatın yapısı verilmiştir.
Bu modelde bimetal dışardan gelen ısıyla bükülerek
kontakların konumunu değiştirmektedir.
Şekil 8.20-b ve c'de termik aşırı akım rölelerinde
kontaklar
kullanılan endirekt ısıtmalı tip bimetalli termostat (ya
da termik aşırı akım rölesi) verilmiştir. Bu tip
termostatlarda bimetal küçük güçlü bir ısıtıcının içine
yerleştirilmiştir. Alıcının çektiği akım normal sınırlar
R
ısıtıcı
içindeyken rezistans az ısındığından bimetal bükülmez.
Mp
Alıcının çektiği akım artacak olursa rezistanstan geçen
Şekil 8.22: Bimetalli oda
akımın artması bu elemanda oluşan sıcaklığı artırır.
termostatının devreye bağlanışı
Bunun sonucunda bimetal bükülerek kontaklarını
konumunu değiştirir.
Bimetalli termostatlarda ısı ayarını yapabilmek için şekil 8.21'de görüldüğü gibi bir düğme
(ayar vidası) mevcuttur. Bu vida saat ibresi yönünde çevrildiği zaman, düğmenin uç kısmı bimetale
yaklaşır. Bu da bimetalin daha yüksek sıcaklıkta devreyi açmasına neden olur.
Şekil 8.22'de bimetalli oda termostatının iç yapısı ve devreye bağlantısı verilmiştir. Bu eleman
oda sıcaklığını istenilen değerde tutmak için kullanılır. Termostatlı ısıtıcı çalıştırıldığı zaman,
ortam soğukken alıcı çalışmaya başlar. Bu sırada termostat üzerindeki birinci lamba yanar.
Ortam sıcaklığı istenen değere yükseldiğinde bimetal bükülerek kontakların konumunu değiştirir.
b. Gazlı (körüklü, kuyruklu) termostatlar: Gazlı termostatlar şekil 8.23'te görüldüğü
gibi hızlı genleşen gazın bulunduğu hazne, körük ve kontaklardan oluşur. Termostatın haznesi,
sıcaklığı kontrol edilecek bölgeye monte edilir. Hazne içinde R-12, N2 ya da başka bir gaz
bulunur. Ortam soğuyunca gazın hacmi azalır. Esnek yapılı körük içeri çekilerek kontakların
konumunu değiştirir. Ortam ısınınca ise gaz genleşerek körüğü şişirir ve kontaklar tekrar eski
konumuna gelir.
107
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Şekil 8.24'te gazlı
(kuyruklu) termostatlar
kullanılarak soğutucunun
kontrolüne ilişkin şema
verilmiştir.
2. Strain (şekil değişikliği,
basınç, gerilme) ölçme
sensörleri: Endüstriyel
kontaklar
körük
gaz
haznesi
gaz haznesi
kontak
uçları
gaz haznesi
gaz
haznesi
Şekil 8.23: Gazlı (kuyruklu) termostatların yapısı
buzdolabının
buzluk
bölümü
gaz
haznesi
gazlı
termostatın
körük ve
kontak
bölümü
220 V
c. Civa tüplü
bimetalli termostatlar:
Şekil 8.24'te görüldüğü gibi
bu tip termostatlar içerisinde
kontaklar ve civa bulunan
cam tüp ile spiral şeklindeki
bimetalden oluşur.
Ortam soğukken spiral
biçimindeki bimetal
kıvrılarak civanın iki kontağı
birbirine bağlamasını sağlar.
Bu durumda cam hazneden
akım geçer. Ortam
ısındığında bimetalden
yapılmış spiral açılarak cam
hazneyi dikey hâle getirir.
Bu durumda civa akarak
akım geçişini sona erdirir.
kontaklar
donanımlarda basınç,
motor
burulma, uzama, ağırlık vb.
Şekil 8.24: Gazlı termostatın soğutucu motorunu kontrol edişi
ölçme işlerinde kullanılan
sensörlere strain gauge
bimetal şerit
(strayin geyç) adı
verilmektedir. Metal bir
iletken bir çekme ya da
basma kuvveti etkisi altına
alınırsa boyutlarındaki
kontaklar açık
değişimler sonucu
Şekil 8.25: Cam tüplü ve bimetalli termostatın yapısı
elektriksel dirençte
değişimler görülür. Bu olaya
piezorezistans olayı denir. Basınç ölçmede kullanılan sensör çeşitleri şunlardır:
a. Telli basınç ölçme sensörleri (telli strain gauge): Şekil 8.26'da görüldüğü gibi
kâğıt ya da bakalit üzerine çok ince kesitli iletken yapıştırılarak üretilmiş basınç ölçme sensörüdür.
Bu elemana bir basınç geldiğinde plaka esner. Esneme ise yapışık hâldeki ince teli uzatır. Uzayan
telin direnci değişir. Bu ise elemanın bağlı olduğu elektronik devrenin özelliğini değiştirir.
b. Şeritli basınç ölçme sensörleri: Şekil 8.27'de görüldüğü gibi ince ve esnek taban
üzerine çok ince bir iletken şeridin yapıştırılmasıyla üretilmiştir. Çalışma şekli telli basınç
sensörlerine benzemektedir.
108
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
metal folyo
metal tel
ölçümü
yapan
devreye
ölçümü
yapan
devreye
taşıyıcı taban
taşıyıcı taban
Şekil 8.26: Telli strain gauge'in yapısı
Şekil 8.27: Şeritli strain gauge'in yapısı
Resim 8.12: Yarı iletken strain gauge'ler
c. Yarı iletken basınç ölçme sensörleri: Yarı iletkenler kullanılarak yapılmışlardır.
Basınç uygulandığında esneyen plaka üzerindeki yarı iletken tabakanın içindeki elektron hareketinin
miktarı değiştiğinden ölçüm yapan devrenin çıkışında değişiklik olmaktadır. Resim 8.12'de yarı
iletkenlerden yapılmış gerilme (strain) ölçme sensörleri verilmiştir.
bağlantı noktası
ağırlık uygulama bölgesi
bağlantı kabloları
+ 5 V sarı
yeşil
kırmızı (çıkış)
beyaz (çıkış)
Şekil 8.28: Dijital yapılı terazilerde kullanılan load cell'in yapısı
3. Yük hücreleri (ağırlık sensörü,
load cell): Bu tip transdüserler endüstriyel
donanımlarda ağırlık, basınç ölçme vb. için
kullanılırlar.
Load cell, strain gauge'nin geliştirilmiş hâli
olarak tanımlanabilir.
A12024-T4 model load cell'in bazı elektriksel
özellikleri şöyledir:
*Giriş gerilimi: 10 V DC
*Giriş empedansı: 420 W ± % 10
*Çıkış gerilimi: 12 mV (ortalama)
*Çıkış empedansı: 350 W ± % 3
Resim 8.13: Büyük ağırlıkları (20-40 ton)
ölçmede kullanılan load cell örnekleri
4. Piezoelektrik özellikli basınç ölçme transdüserleri: Basıncın elektrik akımına
dönüştürülmesinde kullanılan piezoelektrik özellikli algılayıcılarda kuartz (quartz), roşel (rochelle)
tuzu, baryum, turmalin gibi kristal yapılı maddeler kullanılır. Bu elemanlar üzerlerine gelen basınca
göre küçük değerli bir elektrik akım üretirler.
Piezoelektrik özellikli elemanlar hızlı tepki verdiklerinden ani basınç değişikliklerini ölçmede
109
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
yaygın olarak kullanılırlar. Piezotransdüsere
örnek olarak kristali gösterebiliriz. Şimdi bunu
inceleyelim.
a. X-tal l (kristal ): Uçlarına gerilim
uygulandığında salınımlı bir gerilim üreten devre
elemanıdır. Şekil 8.30 ve şekil 8.31'de kristalin
basınç altında gerilim üretmesi gösterilmiştir.
Uygulamada yaygın olarak kullanılan
kristallerin frekans değerleri: 1.00-1.84-2.002.09-2.45-2.56-3.00-3.27-3.57-3.68-4.00-4.094.19-4.433-4.91-5.00-5.06-5.99-6.00-6.146.55-8.00-8.86-10.00-10.24-10.695-11.0012.00-14.00-15.00-16.00-18.00-18.43-20.0022.12 MHz'dir.
bas ınç
yay
k ris tal
Şekil 8.29:
Kristal
sembolü
Şekil 8.30: Kristalli basınç
transdüserlerinin yapısının
basitçe gösterilişi
madenî
levha
kristal
parçası
mâdenî
levha
Şekil 8.31: Kristalde basınca bağlı olarak değişken
sinyallerin oluşumunun gösterilmesi
Elektronik cihazların (radyo, TV, video vb.)
uzaktan kumanda aletlerinde kullanılan
kristallerin frekans değerleri: 320-400-420-429432-440-450-455-456-480-485-500-503-600625-640-960 MHz'dir.
5. Ses transdüser ve sensörleri:
Endüstriyel donanımlarda ses etkisiyle çalışan
bir çok düzenek vardır. Yani bu konu son derece
Resim 8.14: Kristal örnekleri
geniştir.
gövde
Mikrofon, hoparlör gibi elemanlar aslında
bas ınç
birer transdüserdir. İşte ses etkisiyle çalışan
kuvveti
devrelerde de mikrofonlara benzer algılayıcılar
kullanılmaktadır. Mikrofonun ürettiği sinyal tek
dielektrik
madde
başına bir önem taşımaz. Çünkü bu sinyal çok
küçüktür. Ama, mikrofondan sonra yükselteçli
bir devre kullanılarak giriş sinyalleri istenildiği
Şekil 8.32: Kapasitif yapılı ses algılayıcı
kadar yükseltilip, başka düzeneklerin
tetiklenmesi sağlanabilir.
Şekil 8.32'de kapasitif prensibe göre çalışan ses algılayıcı verilmiştir. Bu elemana ses dalgaları
çarptığında esnek membran sabit plakaya yaklaşmaktadır. İki plakanın birbirine yaklaşması ise
kapasiteyi değiştirerek, çıkış akımının değişmesini sağlamaktadır.
Sorular
1. Kuyruklu termostatın yapısını ve çalışmasını anlatınız.
2. Termokupl nedir? Açıklayınız.
3. Transistör ve NTC kullanarak soğukta çalışan bir devre çizip çalışmasını anlatınız.
110
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Bölüm 9: Röle ve kontaktörler
A. Manyetik (bobinli) röleler
Elektrikli ve elektronik donanımların bir çoğunda röle,
reed röle ve kontaktör karşımıza çıkmaktadır. Bu bölümde
adı geçen elemanlar açıklanacaktır.
Şekil 9.1: Röle sembolleri
Rölenin tanımı: Küçük değerli bir akım ile yüksek
güçlü bir alıcıyı çalıştırabilmek (anahtarlayabilmek) için
kullanılan elemanlara röle denir. Şekil 9.1'de mini röle
sembolleri, resim 9.1'de ise röle örneği görülmektedir.
BC237 kodlu NPN transistörle en fazla DC 100 mA akım
çeken bir alıcıyı çalıştırabiliriz. Ancak transistörün
kolektörüne bir röle bağladığımız zaman 1-16 A (DC ya
da AC) akım çeken bir alıcıyı çalıştırmamız mümkün olur.
İşte bu kolaylığı sağlamasından ötürü röleler, otomasyon
sistemlerinin önemli elemanlarından birisi durumundadır.
Tamamen otomatikleşmeye başlayan üretim araçlarında
yüzlerce tip ve modelde röle kullanılmaktadır. Geniş bir
model yelpazesine sahip rölelerin çalışması her modelde
de aynıdır.
Uygulamada kullanılan röleleri kontaklarının özelliğine
göre şöyle sınıflandırabiliriz:
I. Tek kontaklı tek konumlu röleler,
II. Tek kontaklı çift konumlu röleler,
III. Çok kontaklı tek konumlu röleler,
IV. Çok kontaklı çift (iki) konumlu röleler
kontaklar
bobin
Resim 9.1: Mini röle
kontaklar açık
kontaklar
Rölenin yapısı: Şekil 9.2'de görüldüğü gibi, bobin,
demir nüve, palet, yay ve kontaklardan oluşan rölelerin
mıknatısiyet oluşturan bobinleri 5-9-12-24-36-48 V gibi
gerilimlerde çalışacak biçimde üretilir. Elektronik
sistemlerde çoğunlukla DC ile çalışan mini röleler
kullanılır.
bob in
yay
kontaklar kapalı
palet
nüve
Rölenin çalışma ilkesi: Şekil 9.2'de görüldüğü gibi
yay
röle içinde bulunan demir nüve üzerine geçirilmiş makaraya
Şekil 9.2: Mini rölelerde
ince telden çok sipirli olarak sarılmış bobine akım
kontakların hareketi
uygulandığında, N-S manyetik alanı oluşur. Bu alan ise
bobinin içindeki nüveyi elektromıknatıs hâline getirip, paletin kontaklarının konumunu
değiştirmesini sağlar. Akım kesilince elektromıknatıslık ortadan kalkar, esnek gergi yayı paleti
geri çekerek kontakları ilk konumuna getirir.
Kontaklardan geçen akım nedeniyle birbirine temas eden yüzeyler zamanla oksitlenebilir
(karbonlaşır). Kontaklardaki oksitlenmeyi en az düzeyde tutabilmek için platin ya da tungsten
üzerine ince gümüş tabakasıyla kaplama yapılır.
Düzgün çalışmayan bir elektronik devrede rölelerin kontaklarında oksitlenme oluşmuş ise bu
istenmeyen durum su zımparasıyla giderilebilir. Düzelme olmazsa yeni röle kullanılır.
111
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Rölenin ayaklarının tanımlanması: Rölelerin gövdesinde bulunan, a, b harfleri bobin
uçlarını, NC (normal closed), normalde kapalı durumda olan kontakları, NO (normal open),
normalde açık durumda olan kontakları belirtir.
Röle bobini enerjisizken bazı kontaklar açık, bazıları ise kapalı durumdadır. Anlatımlarda kolaylık
olması için, bobin enerjisizken açık olan kontaklara normalde açık (NO, NA) kontak denir. Kapalı
olan kontaklar ise normalde kapalı (NC, NK) kontak olarak adlandırılır.
Rölelerin bağlantı uçlarının bulunması: Şeffaf plastik gövdeli rölelerin iç yapısı
dışardan bakılarak anlaşılabilir. Ancak rölenin içi görünmüyorsa a-b ile kodlanmış uçların bobin
olduğu anlaşılır. Eğer a-b kodları bulunmuyorsa, ohmmetreyle ölçüm yapılarak önce bir direnç
değeri (10-1000 W) gösteren ayaklar belirlenir. Daha sonra bobin uçlarına röle gövdesinde
yazılı olan gerilim (AC ya da DC) uygulanıp kontakların konum değiştirme durumlarına dikkat
edilerek diğer ayaklar belirlenebilir.
Mini rölelerin iyi yönleri
I. Giriş devresi çıkış devresinden yalıtılmıştır. Yani röleye
kumanda eden elektronik devreyle güç devresi arasında
elektriksel bir bağlantı yoktur. Şekil 9.3'e bakınız.
II. Aşırı yüklenmelere karşı dayanıklıdır. Röle
kontaklarından kısa süreli olarak anma (nominal) akımının
bir kaç katı büyüklükte akım geçebilir. Örneğin kontaklarının
anma akımı 6 A olan bir röle, kısa süreli olmak koşuluyla
(1-3 s) 30-50 A'lik akımlara dayanabilir.
III. Dış manyetik alanlardan (gürültü) etkilenmezler.
IV. Üretim esnasında, palete bağlı olarak konum değiştiren
kontak sayısı istenildiği kadar artırılabilir. Kontak sayısı
arttıkça paletin ağırlığı artacağından bobinin mıknatıslığının
da artırılmasına gerek duyulur. Mıknatıslığın artması ise,
kullanılan bobin telinin sipir sayısının, kesitin ve uygulanan
gerilimin artmasıyla mümkün olur. Resim 9.2'de çok kontaklı
ve yüksek akımlı röle görülmektedir.
röle devresi
alıcı devresi
Şekil 9.3: Röleyle giriş ile çıkış
devresinin yalıtılması
Mini rölelerin olumsuz yönleri
I. Güç harcamaları yarı iletken maddelerden yapılmış kuru
tip (solid state) rölelere oranla çok yüksektir. Yani,
Resim 9.2: Çok kontaklı röle
kontakların konum değiştirmesini sağlayan bobin çok akım
çeker.
II. Kontakların konum değiştirme hızı, yarı iletken maddelerden yapılmış kuru tip rölelere oranla
çok yavaştır.
III. Akım geçişini sağlayan kontaklar zamanla oksitlenerek geçirgenliğini yitirir.
Not: Günümüzde yapılan yüksek teknoloji ürünü ve endüstriyel amaçlı rölelerde kontakların
oksitlenme oranı iyice azaltılmıştır. Kontakların bulunduğu haznenin ark söndürücü gazlarla
doldurulması, kontaklara, paralel olarak kondansatör ya da seri olarak bobin bağlanması, oksiti
azaltmak için uygulanan yöntemler arasındadır.
IV. Rölelerin bobinleri manyetik alan yaydığından, yakında bulunan hassas yapılı yarı iletken
elemanlar olumsuz etkilenebilir.
V. Rölelerin bobinleri indüktif özellikli olduğundan yüksek değerli gerilimler oluşturarak diğer
elemanlara zarar verirler. Bu durumu engellemek için, diyot, VDR, kondansatör gibi elemanlar
rölelerin bobin uçlarına paralel olarak bağlanır.
112
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
diyot
Şekil 9.4'te görüldüğü gibi röleye ters paralel
bağlanan diyot ya da VDR, devre akımının kesilmesi
anında bobinin oluşturduğu kısa süreli ve yüksek
değerli indüksiyon geriliminin (yaklaşık 50-1000 V),
transistör, tristör vb. gibi elemanları bozmasını önler.
Röleye paralel bağlanan bu elemanlara damper
(dengeleyici) denir.
VDR
Röle bobinlerinin oluşturduğu yüksek gerilimin
zararlı etkilerini bastırma yöntemleri
a. Diyot ya da VDR ile yüksek gerilimin bastırılması:
(a)
Şekil 9.4: Röle bobinine paralel olarak
bağlanan "diyot" ya da "VDR" ile yüksek
gerilimlerin etkisiz hâle getirilişi
b. Kondansatör ya da direnç+kondansatör ile
yüksek gerilimin bastırılması: Şekil 9.5-a-b'de
R
görüldüğü gibi röle bobinine paralel olarak bağlanan
direnç ve kondansatör ikilisi, bobinde oluşan kısa
süreli ve yüksek değerli gerilimleri bastırır (yok eder).
Röle kontaklarını koruma yöntemleri
a. Kontaklara paralel olarak bağlanan
kondansatör ya da direnç+kondansatör ile koruma:
(b)
C
C
(b)
(a)
Şekil 9.5: Röle bobinine paralel olarak
bağlanan "kondansatör" ya da
"direnç+kondansatör" ile yüksek
gerilimlerin etkisiz hâle getirilişi
Şekil 9.6-a-b'de görüldüğü gibi kontaklara paralel
olarak bağlanan kondansatör (0,001-0,01 mF) ark
söndürme görevi yapar.
b. Kontaklara seri olarak bağlanan bobin
ile koruma: Şekil 9.7'de görüldüğü gibi kontaklara
seri olarak bağlanan bobinler, alıcıdan geçen akımın
aniden maksimum değere ulaşmasını engelleyerek
kontaklarda oluşan arkı azaltıcı etki yapar.
R
(a)
C
C
(b)
Şekil 9.6: Röle kontaklarının paralel bağlı
kondansatör ya da direnç+kondansatör
ile korunması
Mini rölelerin sağlamlık testinin yapılışı:
AVOmetrenin komütatörü x1W ya da x10W konumuna
getirilerek yapılan ölçümde rölelerin bobin uçları
herhangi bir direnç değeri gösteriyorsa eleman
sağlamdır. Kontakların geçirgenlik durumu ise, röle
ile bir alıcı çalıştırılarak belirlenebilir.
0,001 - 0,01 mH
Şekil 9.7: Röle kontaklarının
seri bağlı bobin ile korunması
Rölelerde kontak direnci: Bir rölede kontaklar, birleşme sırasında birbirine tam olarak
yapışmalıdır. Bu olmaz ise kontak direnci olarak adlandırılan durum ortaya çıkar. Kontak direnci
ne kadar az olursa alıcıya giden akım da o kadar çok olur. Kontak direncinin çok olması ısı ortaya
çıkarır ve aynı zamanda alıcıya giden gerilimde de düşme olur. Kalitesiz ve ucuz tip rölelerde
kontak direnci fazladır. Uzun süreli kullanımda kontak direnci, erimelere ve yapışık kalmalara
yol açabilmektedir.
Kaliteli rölelerde kontak direncini en aza indirgeyebilmek için kontakların yüzeyleri büyütülür
ve temas yüzeyinin yapımında geçirgenliği iyi olan maddeler kullanılır.
Rölelerin etiketlerinde yazılı verilerin açıklanması: Rölelerin üzerinde kullanıcıya
kolaylık olması için çeşitli değerler (gerilim, akım, direnç, güç) yer alır.
Örneğin bir röle üzerinde 12 V/500 mW, 240 V/6 A yazılıysa bunlar şu özellikleri bildirir:
*Rölenin çalışma gerilimi: 12 V, *Harcadığı güç: 500 mW, *Kontakların dayanabileceği
maksimum voltaj: 240 V, *Kontakların taşıyabileceği akım: 6 A.
113
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Rölenin harcadığı güç belli ise kaç amper çektiğini ve
bobin direncini bulabiliriz.
Örnek: V = 12 V P = 500 mW a. I =? b. R = ?
Çözüm: a. P = V.I olduğuna göre,
I = P/V = 0,5/12 = 0,04 A = 40 mA
Rölenin bobinin omik direncinin bulunuşu:
b. R = V/I = 12/0,04 = 300 W
V
bobin
kontaklar
A
L
AC
ya da
DC
V
Rölelerde çekme gerilimi: Her ne kadar rölelerin Şekil 9.8: Rölelerde çekme ve
bırakma gerilimlerinin bulunmasında
çalışma gerilimi etiketinde yazılı olsa da röle bu gerilim kullanılan bağlantı şeması
değerinin altında çalışmaz diye bir kural yoktur. Yani 12
V'luk bir röle 9-10 V'ta da çeker. Düşük voltajda çekme, paleti geri çeken yayın gerdirme
kuvvetine bağlıdır. Bir rölenin çekme geriliminin minimum değeri deneyle anlaşılabilir.
Çekme gerilimi deneyin yapılışı: Şekil 9.8'de görüldüğü gibi ayarlı çıkış veren bir DC
güç kaynağının uçlarına röle bağlanır. Gerilim sıfır değerinden itibaren yavaş yavaş artırılır.
Kontakların konumunu değiştirdiği an, çekme gerilimi olarak belirlenir.
Rölelerde bırakma gerilimi: Röleye uygulanan gerilim, kontakları çektirerek paletin
konumunu değiştirdikten sonra paleti ikinci konumunda tutabilmek için gerekli güç, çektirmek
için gereken güç kadar büyük değildir. Yani, palet çekili durumdayken gerilim belli bir alt değere
inene kadar kontaklar konum değiştirmez. İşte bu değere bırakma gerilimi denir. Bu değer her
rölede farklı olabilir. Örneğin, 12 V beslemeli bir devrede çalışan rölenin gerilimi 9-10 V seviyesine
indirilse dahî kontaklar konum değiştirmez.
Rölelerle yapılan çeşitli devreler
a. Kontakları iki
konumlu röle ile
ledlerin çalıştırılması:
L2
röle
röle
B
alıcıyı
çalıştıran
kontak
A
1 kW
Şekil 9.9: Kontakları iki konumlu
röle ile ledlerin çalıştırılması
B
mühürleme
kontağı
alıcı
(motor)
AC ya da DC besleme
12 V
+
L1
stop (0) start (I)
Şekil 9.9'da görüldüğü
gibi bobin enerjisizken
normalde kapalı
kontaktan akım geçer
ve L1 yanar. B
butonuna basıldığında
ise normalde kapalı
kontak açılır ve
normalde açık kontak
kapanarak L2'nin
yanmasını sağlar.
Butondan elimizi
çektiğimizde ise L2
söner, L1 tekrar yanar.
+12 V
Şekil 9.10: Motorun "kontak
mühürlemeli" olarak çalıştırılması
b. Motorun kontak mühürlemeli olarak çalıştırılması (start - stop butonlu
kumanda devresi): Şekil 9.10'da görüldüğü gibi start (I) butonuna basıldığında röle bobini
mıknatıslanarak A ve B kontaklarının konumunu değiştirir ve motor çalışmaya başlar. Start
butonundan elimizi çeksek bile motor durmaz. Çünkü rölenin (-) beslemesi A kontağı üzerinden
sağlanır. Burada A kontağına mühürleme kontağı adı verilir. Stop (0) butonun basıldığında ise
röle bobinin (-) beslemesi kesileceğinden motor durur.
114
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
fren müşiri
park lâmbası anahtarı far anahtarı
B. Reed (dil kontaklı) röleler
Cam gövde içine konmuş
minik kontaklara sahip
dil kontaklar
elemanlara reed röle denir. Reed
cam gövde
rölelerde havası alınmış şeffaf
cam ya da başka bir maddeden
yapılmış olan muhafaza içinde
dil kontaklar
cam gövde
bulunan demir-nikel alaşımı
Resim
9.3:
Çeşitli
reed (dil) röleler
mini kontakların konumu sabit
mıknatıs ya da elektromıknatısla
değiştirilir. Resim 9.3'te cam
gövdeli reed rölelerin yapısı
bobin
verilmiştir.
S
doğal
U
Reed rölelerde kontakların
mıknatıs
konumu şekil 9.11'de görüldüğü
gibi doğal mıknatısla ya da şekil
Şekil 9.12: Reed rölelerin
Şekil 9.11: Reed rölelerin
9.12'de görüldüğü gibi
kontağının konumunun elekkontağının konumunun sabit
tromıknatıs ile değiştirilmesi
elektromıknatıs ile
mıknatıs ile değiştirilmesi
değiştirilebilmektedir.
reed röle
Uygulamada kullanılan reed
kapı
rölelerin kontaklarının çekme ve
pervazı
kapı
bırakma zamanı 0,5 milisaniye,
çalışma sayısı ise 1-2 milyon
doğal mıknatıs
adet dolayındadır. Bazı model
Şekil 9.13: Reed rölelerin alarm elemanı olarak kapıya bağlanışı
reed rölelerde akım geçişini
kolaylaştırmak amacıyla
+12 V
kontakların bulunduğu bölüm
1 KW
% 97 azot ve % 3 hidrojen
led1
karışımı gaz ile
sol far
doldurulmaktadır.
1 KW
Son yıllarda yaygınlaşmaya
led2
başlayan güvenlik amaçlı alarm
sağ far
sistemlerinin kimi modellerinde
1 KW
bina giriş kapısına şekil 9.13'te
led3
görüldüğü gibi reed röle ve
s ol
1 KW
mıknatıs yerleştirilmekte, kapı
park
led4
açıldığında mıknatıs röleden
uzaklaştığı anda kontak
sağ park
1 KW
konumunu değiştirmekte ve
led5
dijital temelli ana devre
sol fren
uyarılmaktadır.
reed röle
1
KW
Çok katlı konutlara kurulan
led6
asansörlerin istenen katta
sağ fren
durabilmesi için eskiden sınır
anahtarları kullanılıyordu.
Şekil 9.14: Reed röleli taşıt lambalarını kontrol eden devre
Ancak daha düzgün çalıştığı
için reed röleli yaklaşım anahtarı ve mıknatıstan oluşan algılama düzeneği de kullanılmaya
başlanmıştır. Bu sistemde reed röleli eleman sabit durmakta, asansör kabinine bağlı olan mıknatıs
manyetik alan ile kontakların konum değiştirmesini sağlamaktadır.
Reed röleli taşıt lambalarını kontrol eden devre: Şekil 9.14'te verilen devre ile
taşıtların, far, fren, park lambalarının çalışıp çalışmadığı anlaşılabilir. Herhangi bir lambayı yakan
115
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
anahtar kapatıldığında, geçen
akım reed röle üzerine sarılmış
bobinde bir manyetik alan
doğurur. Bobinde oluşan
manyetik alan reed rölenin
kontağının konumunu değiştirir
ve ledi çalıştırır.
a
nüve
b
bob in
bak ır
halka
12
3 4
palet
5 6 kontaklar
7 8
bob in
enerjili
bob in
enerjisiz
C. Kontaktörler
7
3 5
1
a
Büyük güçlü elektromanyetik
bobin
anahtarlara kontaktör denir. Bu
elemanlar yapı ve çalışma ilkesi
bakımından rölelerin
8
2 4
b
6
benzeridir. Yani, kontaktörün
normalde normalde
açık
kapalı
yapısında şekil 9.15'te
kontaklar
kontaklar
görüldüğü gibi bobin, nüve,
palet, kontak gibi elemanlar
Şekil 9.15: Kontaktörlerin yapısı
mevcuttur. Kontaktörlerin
rölelerden tek farkı, yüksek akımlı alıcılarda kullanılıyor olmalarıdır. Mini rölelerin kontak
akımları 1-16 A arası değerlere dayanabilecek şekildedir. Kontaktörlerin kontak akımları ise
çok daha yüksek olabilmektedir.
kontaklar kumanda kontakları güç kontakları
Kontaktörler, 1 ve 3 fazlı motor,
ısıtıcı, kaynak makinesi, trafo vb. gibi
bob in
alıcıların otomatik olarak kumanda
edilmesinde kullanılır. Bu elemanların
bobinlerinin gerilimleri DC ya da AC
olarak 24-48-220-380 V olabilmektedir.
Kontaktörlerde
elektromıknatısı
oluşturan bobinlerin içindeki nüve bir
yüzeyi yalıtılmış, silisyum katkılı ince
sacların birleşiminden oluşmuştur.
Şekil 9.16: Kontaktörlerde kontakların
Sacların bir yüzeyinin yalıtılmasının ve
konumunun değişiminin gösterilişi
silisyum katkısı yapılmasının nedeni
nüvenin kayıplarının (fuko ve histeresiz) azaltılmasını sağlamaktır.
Kontaktörlerde iki tip kontak mevcuttur. Bunlar,
I. Güç kontakları,
II. Kumanda kontaklarıdır.
Güç kontakları yüksek akıma dayanıklı olup, motor vb. alıcıları çalıştırmak için kullanılır.
Kumanda kontakları ise, termik, zaman rölesi, ısı kontrol rölesi, mühürleme vb. gibi düzeneklerin
çalıştırılmasında görev yapar. Şekil 9.16'da kumanda ve güç kontaklarının değişimi gösterilmiştir.
Otomatik kontrol sistemlerinde kullanılan kontaktörler, beslenecek olan alıcının tipine, gerilimine,
akımına göre, kontaktör kataloglarına bakılarak seçilir. Şöyle ki; asenkron motorların (indüktif
özellikli alıcı) çalıştırılması için üretilmiş olan bir kontaktör reaktif güç kompanzasyonu ile ilgili
bir devrede kullanılamaz.
Kontaktörlerin kontakları aşırı akıma maruz kalma ya da uzun süreli kullanım sonucunda
özelliklerini kaybederek arızalanabilir. Bu durumda kontaktörün tamamı değil sadece kontaklar
değiştirilerek onarım yapılabilir.
Kontaktör seçimi: Kumandası yapılacak bir motora kontaktör seçilirken çeşitli unsurlara dikkat edilir.
Kontaktör seçiminde dikkat edilmesi gereken unsurlar şunlardır:
I. Kullanma sınıfı: Kontaktörler çalışma gerilimi, işletme ve kullanma şekillerine göre standart
116
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
hâle getirilerek kullanma sınıfını belirten numara o
kontaktörün özelliklerini sağlar.
IEC 947-4-1 numaralı standartlara göre kontaktörlerin
üretim sınıfları ve kullanım alanları:
AC-1 sınıfı kontaktörler: İndüktif olmayan ya da
çok az indüktif olan yüklerde kullanılır.
AC-2 sınıfı kontaktörler: Bilezikli asenkron
motorlara yol vermede kullanılır.
AC-3, AC-4 sınıfı kontaktörler: Sincap kafesli
asenkron motorların çalıştırılmasında kullanılır.
AC-6a sınıfı kontaktörler: Transformatörlerin
kumandasında kullanılır.
AC-6b sınıfı kontaktörler: Akkor flamanlı
lambaların kumandasında kullanılır.
DC-1 sınıfı kontaktörler: İndüktif olmayan ya da
çok az indüktif olan DC yüklerin beslenmesinde kullanılır.
DC-2 sınıfı kontaktörler: DC motorların çalıştırılması
ve frenlenmesiyle ilgili devrelerde kullanılır.
bir fazlı
yarı iletken
röle
D C b es
le m e
II. Anma işletme gerilimi: Kontaktörün kumanda
edeceği gerilim değeridir. Uygulamada 220-380-500-660
V'luk şebeke gerilimleri bulunmasına rağmen genellikle
220 V ve 380 V'luk gerilim kullanılır.
fototransistör
yük
led
giriş
devresi
V. Anma gücü: Kumanda edilecek alıcının gücüdür.
tetikleme
devresi
çıkış
devresi
led
R-C
filtre
R
DC besleme
Ç. Yarı iletken (solid state, SSR) röleler
Son yıllarda yaygınlaşmaya başlayan röle çeşididir.
Resim 9.4'te dış görünümleri, şekil 9.17'de ise iç
yapıları verilen bu elemanlar tamamen yarı iletken
temelli elektronik devre elemanları kullanılarak
üretilmektedir.
Sessiz çalışmaları, ark oluşturmamaları, etrafa
istenmeyen manyetik alanlar yaymamaları, güç
harcamalarının düşük oluşu, maliyetlerinin
kontaktörlerle hemen hemen aynı düzeyde olması, yarı
iletken rölelerin ön plana çıkmasını sağlamıştır.
triyak
tris tör
U
S
çıkış
IV. Anma akımı: Kontaktörün güç kontaklarının akım
değeridir.
Resim 9.4: Yarı iletken röle örnekleri
DC besleme
III. Kontaktör bobin gerilimi: Bobinin çalışma
gerilimidir. Bobinler 24-48-110-220-380 V olabilmektedir.
üç fazlı yarı iletken röle
fotodiyak
V
T
W
Yarı iletken rölelerin çalışma ilkesi: Bir
lambaya enerji uygularsak ışık yayar. Bu ışık, LDR,
Şekil 9.17: Bir ve üç fazlı yarı
fotodiyot, fototransistör, fotodiyak gibi ışığa duyarlı
iletken rölelerin yapısı
elemanların iletime geçmesini sağlar. Işığa duyarlı
elemanın üzerinden geçirdiği akım ile tristör ya da triyak tetiklenecek olursa yüksek akım çeken
117
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
alıcı çalışmaya başlar. İşte bu prensip yarı iletken rölelerde kullanılmaktadır.
civa
cam tüp
bimetal
şerit
cam tüp
cam tüp
civa
kontaklar
kontaklar kapalı
kontaklar açık
kontaklar kapalı
kontaklar
açık
Şekil 9.18: Civa kontaklı röleler
D. Civa kontaklı röleler
Otomasyon sistemlerinde kullanılan basit yapılı rölelerdir. Cam muhafaza içinde bulunan
kontakların konum değiştirmesi için rölenin gövdesinin şekil 9.18'de görüldüğü gibi yatay hâle
getirilmesi gerekir. Yatay hâle gelme işlemi, ısınan bimetalin bükülmesi, mekanik kolların hareketi
vb. ile sağlanabilmektedir.
E. Motorların korunması
Motorların arızalanması iş akışında aksama ve parasal kayıplara neden olur. O nedenle, motoru
bozacak etkenler, sargılar yanmadan önlenmelidir.
Motorların sargılarının yanmasının bazı nedenleri şunlardır:
I. Üç fazlı motorun iki faza kalarak çalışması,
II. Mekanik zorlamalarla (mil sıkışması, yatak sarması vb.)
çekilen akımın artması,
kurma tuşu
kumanda
III. Şebeke voltajının sürekli olarak normal değerinin altında şebekeden
devresini
bulunması nedeniyle motorun fazla akım çekmesi,
kontrol
eden
IV. Aşırı yüklerde motorun fazla akım çekmesi,
kontak
V. Yol alma ve frenleme süresinin uzun tutulması sonucu
fazla akım çekilmesi,
bob in
VI. Motorun çok sık dur kalk yapması,
VII. Soğutma düzeninin (pervane, fan) çalışmaması
Motor koruma rölesi çeşitleri: Motorlar herhangi
bir nedenle normal değerin üzerinde akım çektiğinde sargıların
ve tesisatın zarar görmemesi için akımın en kısa sürede
kesilmesi gerekir. Motor koruma rölelerinin çeşitleri şunlardır.
motora
yağ
pis ton
silindir
Şekil 9.19: Pistonlu tip manyetik aşırı
akım koruma rölelerinin yapısı
a. Manyetik aşırı akım rölesi: Elektrik akımının
manyetik alan etkisiyle çalışan röledir. Bu eleman şekil 9.19'da görüldüğü gibi elektromıknatıs,
kontak ve geciktirici düzenek olmak üzere üç kısımdan oluşur.
Röle devredeyken elektromıknatısın bobininden motorun akımı da geçer. Motor herhangi bir
nedenle normalin üzerinde akım çekmeye başlarsa, bobinin oluşturduğu mıknatıslık artar ve nüveyi
yukarı doğru çekmek ister. Nüve yavaşlatıcı bir düzenek ile frenlendiğinden hemen yukarı doğru
hareket edemez. Alıcının çektiği aşırı akım 1-2 dakika boyunca sürecek olursa piston düzeneği
yukarı doğru kaymayı sürdürür. Sonuçta nüve yukarı çıktığından kumanda kontakları konum
değiştirerek motoru çalıştıran kontaktörün akımının kesilmesine yol açar. Reset (yeniden kurma)
butonuna basıldığı taktirde motor tekrar çalıştırılabilir.
b. Termik aşırı akım rölesi: Motorların korunmasında yaygın olarak kullanılan termik
aşırı akım röleleri iki farklı şekilde üretilmektedir. Şimdi bunları inceleyelim.
I. Bir fazlı motorların korunmasında kullanılan termik aşırı akım rölesi: Her
118
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
kontaktörden
kontak
(a)
kurma
(reset)
ısıtıcı
kontak
kurma
(reset)
bimetal
alıcıya
kontaktörden
ısıtıcı
direnç
alıcıya
(b)
bimetal
(c )
Şekil 9.20: a) Direkt ısıtmalı tip bir fazlı termik aşırı akım rölesinin yapısı b) Endirekt ısıtmalı tip bir fazlı aşırı
akım rölesinin yapısı c) Endirekt ısıtmalı termik aşırı akım rölesinde ısıtıcı tel ve bimetalin görünüşü
metalin ısı karşısındaki davranışı farklıdır. Kimi metaller sıcakta çok genleşirken, kimisi ise az
genleşir. İşte bu farklılıktan yararlanılarak bimetal adı verilen düzenekler geliştirilmiştir.
Bimetal, ısındığında farklı uzunlukta genleşen ayrı cins iki metal şeridin birleştirilmesiyle
oluşturulmuştur.
Bir fazlı alıcılar için tasarlanan termik koruyucular, motor akımı aşırı derecede arttığında ısınarak
konum değiştiren bimetal düzeneğinden oluşmaktadır.
Bir fazlı alıcıların korunmasında kullanılan termik aşırı akım röleleri iki tipte üretilir. Bunlar:
1. Direkt ısıtmalı termik aşırı akım rölesi,
2. Endirekt (dolaylı) ısıtmalı termik aşırı akım rölesi şeklindedir.
Direkt ısıtmalı tiplerde alıcının akımı şekil 9.20-a'da görüldüğü gibi bimetal şerit üzerinden
geçer. Bimetalden geçen akım anma (nominal) değerin üzerine çıktığında bimetal ısınır ve bükülür.
Bükülme sonucunda ise kontaklar konum değiştirir.
Endirekt ısıtmalı tip aşırı akım
rölelerinde ise alıcının akımı şekil
şebeke
9.20-b ve c'de görüldüğü gibi
kontaklar
uçları
tırnak
küçük güçlü bir direnç teli
üzerinden geçer. Alıcının akımı
kurma
anma değerinin üzerine çıktığında
(reset)
direncin oluşturduğu sıcaklık artar
butonu
ıs ıtıc ı
ve bu ısı direnç telinin içinde
direnç
bulunan bimetali ısıtır. Isınan bimetal bükülerek kontakların
bimetal
konumunu değiştirir.
II. Üç fazlı motorların
korunmasında kul lanı lan
motora
termik aşırı akım rölesi: Bu
tip rölelerde motorun akımı şekil Şekil 9.21: Üç fazlı endirekt ısıtmalı termik aşırı akım rölesinin iç yapısı
9.21'de görüldüğü gibi üç bimetal
üzerine sarılmış krom-nikel direnç tellerinden geçmektedir.
Termik aşırı akım rölelerinde motor akımı normal düzeydeyken ısıtıcı teller fazla sıcaklık
oluşturmadığından bimetaller bükülmez. Ancak alıcının çektiği akım istenilen seviyenin üzerine
çıkacak olursa krom-nikel ısıtıcıların yaydığı sıcaklık artarak bimetallerin bükülmesine yol açar.
Bükülen bimetaller termik rölenin tırnağını iterek kontaklara konum değiştirtir. Bunun sonucunda
ise motoru çalıştıran kontaktörün enerjisi kesilir. Reset (kurma) butonuna basıldığında ise termik
aşırı akım rölesi eski hâline döner.
Uygulamada kullanılan termik aşırı akım röleleri çeşitli akım değerlerindedir. Buna göre,
korunacak bir motor için aşırı akım rölesi seçimi yapılırken, alıcının akımının bilinmesi
gerekmektedir.
119
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
akım ayar düğmesi
Resim 9.5'te dış görünümleri
görülen termik aşırı akım röleleri,
düzenli çalışıp duran motorların
kurma
korunmasında güvenilirdir. Ancak
(reset)
alıcının çalışma şekli sürekli dur
butonu
kalklardan oluşuyorsa başka
koruyuculara (termistörlü röle vb.)
gerek duyulur.
Üç fazlı motorların sargılarının
bozulmasını (yanmasını) önlemek
için çeşitli koruma yöntemleri
geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden
Resim 9.5: Termik aşırı
akım rölesi örneği
birisi de resim 9.6'da verilen termik
ve manyetik korumalı şalterlerdir.
Küçük sanayi tesislerinde motorların kumandasının
pratik olarak yapılması, devrelerin gayet sade olması istenir.
İşte bu gibi yerler için termik ve manyetik korumalı şalterler
üretilmiştir.
Bu şalterlerin içinde termik (ısıya duyarlı) ve manyetik
(manyetik alana duyarlı) iki koruma düzeneği vardır. Motor çalışırken aşırı akım çekmeye başlarsa termik ya da
manyetik koruma düzeneklerinden birisi çalışarak alıcıya
giden akımı keser.
şebeke
uçları
Resim 9.6: Termik ve
manyetik korumalı şalter
c. Termistörlü (PTC, NTC) koruma rölesi: Resim
9.7'de görülen PTC ve NTC gibi ısıya duyarlı devre
elemanlarını motorların korunmasında kullanabiliriz.
Resim 9.7: Motor sargılarını
Koruma için yapılmış olan termistörler motor sargılarının
yüksek sıcaklığa karşı
arasına yerleştirilebilecek biçimde üretilmektedir.
korumada kullanılan termistör
Termistör rölesinde motora kumanda eden kontaktörün
devre dışı edilmesini sağlayan sistem ise elektronik bir devredir.
Küçük güçlü ve ucuz tipdeki
motorlarda termistörlü koruma sistemi
yaygın değildir. Bu yöntem daha çok
büyük güçte, hassas ve pahalı motorların
elektronik
korunmasında kullanılır.
devreli
M
Şekil 9.22'de termistörlü motor
röle
koruma rölesinin devreye bağlanış şekli
verilmiştir.
ç. Faz koruma rölesi: Üç faz ile
beslenen motorlarda R-S-T fazlarından
birisi kesildiğinde motor çalışmaya
devam eder. Ancak bu çalışma şekli son
derece tehlikeli ve istenmeyen bir
durumdur. Çünkü üç faz ile çalışacak
şekilde üretilmiş motor iki faza kaldığı
zaman şebekeden yüksek akım
çekmeye başlar. Yüksek akım ise
sargıları ısıtır. Isınan sargılarının izolesi
(vernik) eriyerek (kavrularak) kısa
(0)
(I)
Şekil 9.22: Termistörlü motor koruma
rölesinin devreye bağlantısı
120
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
devreye neden olur. Kısa devre ise
motorun bozulmasına yol açar.
İşte bu durumu önlemek için sigorta,
termik vb. gibi koruyuculara ilave olarak
şekil 9.23'te bağlantısı verilen elektronik
yapılı faz koruma rölesi üretilmiştir.
Günümüzde üretilen faz koruma röleleri
hem çok ucuzlamış, hem de çok işlevli
hâle gelmiştir. Şöyle ki; faz koruma
röleleri motoru faz kesilmesine, fazların
geriliminin ±% 10-20 değişmesine ve
sargıların aşırı ısınmasına karşı koruma
yapabilmektedir.
2x0,75 mm2 kablo
+T
(I)
PTC
M
(0)
d. Aşırı ve d üşük geri lim
rölesi: Asenkron motorlar, ±% 10'luk
gerilim değişmelerinde normal çalışırlar.
Gerilimin daha fazla yükselmesi ya da
Şekil 9.23: Faz koruma rölesinin devreye bağlantısı
düşmesi hâlinde, motor akımı artar. Bu
durum, sargılarda oluşan ısıyı artırır. Düşük gerilim rölesi, gerilimin, anma değerinin % 10
altına düşmesi hâlinde, aşırı gerilim rölesi ise, gerilimin, % 10 fazla artması hâlinde devreyi açar.
Şekil 9.24'te aşırı ve düşük gerilim koruma rölelerinin bağlantı şeması verilmiştir.
gerilim
ayar
potu
alıcı
M
Şekil 9.24: Aşırı ve düşük gerilim
koruma rölesinin devreye bağlantısı
Şekil 9.25: Faz sırası
rölesinin devreye bağlantısı
e. Faz sırası rölesi: Bilindiği gibi üç fazlı asenkron motorlarda, fazların ikisi yer
değiştirdiğinde rotorun dönüş yönü değişmektedir. Motorun devir yönünün istem dışı olarak
değişmesinin istenmediği tesislerde (asansör, kompresör, pompa vb.) elektronik yapılı faz sırası
rölesi kullanılır. Bu röleler iki fazın yeri değiştiğinde motoru devreden çıkartırlar. Şekil 9.25'te
faz sırası rölesinin bağlantı şeması verilmiştir.
Sigortalar: Alıcının çektiği akım aşırı yükseldiğinde, herhangi bir maddî zarar olmaması için
devreyi açan elemanlara sigorta denir. Günümüzde, buşonlu (D tipi), otomatik, bıçaklı (NH) tip
ve cam sigortalar elektrik tesislerinin ve alıcıların korunmasında kullanılmaktadır. Resim 9.8'de
121
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
uygulamada kullanılan sigortalar
görülmektedir.
Sigorta çeşitleri
a. Buşonlu sigortalar: Buşon
kapağı, buşon, viskontak ve
gövdenin birleşmesinden oluşmuş
koruma aracıdır. Şekil 9.25'te
(c)
(a)
(b)
buşonlu sigortaların yapısı
Resim 9.8: a) Buşonlu b) Otomatik c) Bıçaklı sigortalar
görülmektedir.
Uygulamada kullanılan buşonlu
sigortalar L (B) ve G (C) tipi olmak
buşon
üzere iki tipte üretilmektedir. L tipi
kapağı
sigortalar aydınlatma ve priz
tesislerinde kullanılırken, G tipi
buşon
sigortalar ise motor devrelerinde
kullanılır. L tipi sigortalar aşırı akım
durumunda hemen atar. G tipi olanlar
viskontak
ise gecikmeli olarak devreyi açar.
Motorlar kalkış anında normal
akımlarından bir kaç misli değerde
aşırı akım çekerek çalışmaya
gövde
başladıklarından bu alıcılarda
gecikmeli atan sigortalar kullanılır.
Resim 9.9: Viskontak
Şekil 9.26: Buşonlu
Elektrik tesisleri yönetmeliğine
örnekleri
sigortaların yapısı
göre atık buşonlu sigortalara tel
sarmak yasaktır. Ancak yasağa rağmen halkımızın büyük bir bölümü bilinçsizce tel sarma
yoluna gitmektedir.
Buşonlu sigortaların parçaları
Gövde: Sigortayı muhafaza eden porselen kısımdır. Bunlar, 25-63-100-200 A lik değerlerde
üretilmektedir. Şekil 9.26'ya bakınız.
Viskontak: Gövdenin dip kontağının bulunduğu kısma takılan küçük parçadır. Porselen
gövdeli ve yuvalı olarak üretilen viskontaklar daha iyidir. Çünkü bu modeller gövdeye istenilenin
dışındaki amperaja sahip buşonun takılmasını önler. Resim 9.9'a bakınız.
Buşon: Eriyen teli muhafaza eden kısımdır. Buşonlar standart akım değerlerinde üretilirler.
Buşon akımları: 6-10-16-20-25-35-50-63-80-100-200 A'dir.
Buşonlu sigortalarda kullanılan porselen gövdenin içinde, aşırı akım geçmesi anında eriyip
kopan bir tel mevcuttur. Buşon gövdesi içinde bulunan bu telin yaydığı ısıyı azaltmak için soğutma
amaçlı olarak kuvars kumu kullanılır.
Buşonların arka kısmında bulunan metal şapkanın ortasında renkli pulcuklar vardır. Bunlara
bakılarak da buşonun kaç amperlik olduğu anlaşılabilmektedir.
Sinyal pulcuklarının renklerinin akım değerleri: 6 A: Yeşil, 10 A: Kırmızı, 16 A: Gri, 20 A: Mavi, 25 A: Sarı,
35 A: Siyah, 50 A: Beyaz, 63 A: Bakır rengi, 80 A: Gümüş rengidir.
Buşon kapağı: Buşonu muhafaza eden kısım olup, 25-63-100-200 A'lik değerlerde
üretilmektedir. Şekil 9.26'ya bakınız.
b. Anahtarlı tip otomatik sigortalar: Bu tip sigortalar termik ve manyetik koruma
122
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
düzenekli olarak üretilmektedir.
Termik koruma bimetal
esaslıdır. Devreden aşırı akım
geçince bimetal bükülerek akım
geçişini sağlayan kontakları
açar. Manyetik koruma ise aşırı
akım geçmesi durumunda
elektromıknatıs hâline gelen
kalın kesitli bobinin nüveyi
hareket ettirerek kontakları
açtırması esasına
dayanmaktadır. Resim 9.10'da
otomatik sigortaların iç yapısı
verilmiştir.
Otomatik sigortalar da L ve G
tipi olmak üzere iki tipte üretilir.
Uygulamada kullanılan
otomatik sigortalar 0,5-1-1,62,4-6-10-16-20-25-35-40-4550 A'lik değerlerde
üretilmektedir.
ark hücresi
çıkış
manyetik açma
düzeneği
mandal
açma kapama
mekaniği
ark kanalı
kontaklar
gövde
termik açma
düzeneği
giriş
Resim 9.10: Otomatik sigortaların iç yapısı
Üç fazlı motorların korunmasında kullanılan
otomatik sigortaların mandalları birbirine akuple
edilir (bağlanır). Bu sayede fazın birisinin bağlı
olduğu sigorta attığında üç fazın akımı da kesilir.
bıçaklı sigorta buşonu
c. Bıçaklı (NH) sigortalar: Sanayi tesislerindeki
yüksek akımlı alıcıların korunmasında kullanılan sigorta
çeşididir.
Bu sigortalar resim 9.11'de görüldüğü gibi buşon ve
altlığın birleşiminden oluşur.
Bıçaklı sigortaları kolayca söküp takmak için resim
9.12'de görülen ellik adlı pensler kullanılır.
ergiyen tel
NH sigortalar taşıdıkları akıma göre şu boylarda
üretilirler:
Boy
Buşon akımı
Altlık akımı
NH00
NH01
NH02
NH03
NH04
(sıfır boy)
(bir boy)
(iki boy)
(üç boy)
(dört boy)
6-100 A
35-160 A
80-250 A
100-400 A
315-630 A
160 A
160 A
250 A
400 A
630 A
altlık
Resim 9.11: Bıçaklı sigortaların parçaları
ellik
Asenkron motor devrelerinde sigorta ve
termik seçimi: Hatları ve alıcıları korumak için
kullanılan sigorta, termik aşırı akım rölesi gibi elemanlar
rastgele seçilmez. Bu işlem yapılırken yönetmeliklere
ve alıcının özelliklerine dikkat edilir. Örneğin konutlarda
lambaları korumak için 6 A'lik sigorta yerine 25 A'lik
sigorta kullanılamaz.
123
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Resim 9.12: Bıçaklı sigorta elliği
Tesislerde sigorta
seçme işlemi yapılırken
selektivite kuralına
dikkat edilir. Şöyle ki;
tesisin en başında
bulunan sigortanın akım
değeri en büyük, en son
panoda bulunan
sigortanın değeri ise en
küçük olur. Başka bir
deyişle ana panodaki
sigortanın değeri tâli
tablodaki sigortanın
değerinden yüksek olur.
Termik aşırı akım
rölesi seçimi yapılırken
alıcının akım değeri göz
önüne alınır. Yani 3 A
Çizelge 9.1: Asenkron motorlar için sigorta, termik ve iletken seçim cetveli
çeken bir motora 20 A'lik
termik aşırı akım rölesi takılmaz. Bu hem maliyeti yükseltir, hem de motoru korumaz.
Motorların korunmasında kullanılan sigorta ve termik değerlerine ilişkin örnek: Motor
besleme tesisatlarında kullanılacak malzemelerin değerleri belirlenirken hazır tablolardan
yararlanılır.
Çizelge 9.1'den yararlanılarak, 7,5 kW'lık bir asenkron motorda kullanılacak elemanların
değerlerini belirleyecek olursak:
Motor gücü: 7,5 kW (10 HP),
Motorun çektiği anma akımı: 15,6 A,
Motorun beslenmesinde kullanılması gereken iletkenin kesiti: 6 mm2,
Termik aşırı akım rölesinin akım değerini ayarlama sınırları: 11-16 A,
Motoru besleyen hatta bağlanacak gecikmeli tip sigortanın akım değeri: 25 A'dir..
F. Kumanda devre elemanlarının tanıtılması ve otomatik kumanda şemalarının çizimi
Endüstriyel tesislerde kullanılan motorların kumandası çeşitli şekillerde yapılabilmektedir.
Bunları sınıflandıracak olursak:
I. Basit şalter ve anahtarlarla kumanda,
II. Pako (paket) şalterlerle kumanda,
III. Termik korumalı şalterlerle kumanda,
R
S
IV. Termik ve manyetik korumalı şalterlerle T
kumanda,
V. Kontaktörlerle kumanda,
VI. Yarı iletken (tristör, triyak, SSR) devre
elemanlarıyla kumanda yöntemleri sıralanabilir.
Basit şalter ve pako şalterlerle yapılan
kumanda günümüzde yavaş yavaş uygulamadan
kalkmakta ya da üretim süreçlerinin karmaşık
olmadığı tesislerde kullanılmaktadır.
Şekil 9.27: Pako şalterle üç fazlı motorun
Kontaktörlerle yapılan kumanda çok işlevsel
çalıştırılmasının
basit olarak gösterilişi
(fonksiyonel) olabildiğinden geniş bir kullanım
alanına sahiptir.
124
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Yarı iletken esaslı devre elemanlarıyla kumanda ise son bir kaç yıldır yaygınlaşmaya başlamıştır.
Solid state olarak da adlandırılan yarı iletken kontaktörler çok güvenli çalıştıklarından, modern
tesislerin elektrik aksamlarında büyük kolaylıkları beraberinde getirmektedir.
Bilgisayar teknolojisinin otomasyon sistemlerine bir uyarlaması şeklinde tanımlanabilen PLC
(programlanabilir lojik kontrol) alanındaki gelişmelerin sonucunda, yarı iletken (tristör, triyak
vb.) elemanlarla yapılan kumanda sistemleri de öne çıkmaya başlamıştır.
3-4 açık
3-4 kapalı
birinci konum
3-4 kapalı
ikinci konum
üçüncü konum
Şekil 9.28: Pako şalter kontaklarının konumunun değişmesinin şekillerle gösterilmesi
start
1/2
3/4
5/6
kırık ok
Paket (pako) şalterler: Bir
eksen etrafında dönebilen, ard arda
dizilmiş, birkaç dilimden oluşan çok
konumlu şalterlere paket şalter denir.
Paket şalterlerin her diliminde, iki, üç
ya da dört kontak bulunur. İstenilen
kontak sayısını elde etmek için, uygun
sayıda dilim ard arda monte edilir.
Kontakların açılması ya da kapanması
şekil 9.28'de görüldüğü gibi dilimler
üzerindeki çıkıntılar sayesinde olur.
Paket şalterlerin ambalajının içerisinde,
bağlantı şemaları ve çalışma diyagramı
vardır. Diyagramlar, şalterin kontak
konumları hakkında bilgi vermek üzere
hazırlanır.
start
Şekil 9.29: Bir fazlı yaylı pako şalterin çalışma diyagramı
Bir fazlı pako şalterin çalışma diyagramı: Şekil 9.29'da verilen pako şalter diyagramının
sol üst köşesinde bulunan 0-1-start şalterin üç konumlu olduğunu gösterir.
Diyagramlarda, mandalın konumunun yazıldığı satırla, kontağın gösterildiği sütunun kesiştiği kare,
ya boş bırakılır, ya da içine (X) işareti konulur. Kare boş bırakıldığında, şalterin o konumunda, ilgili
kontağın açık olduğu anlaşılır. Şayet kontak o konumda kapalı ise, kare içine bir (X) işareti konulur.
Şekil 9.29'daki diyagramda, şalterin sıfır (0) konumunda, üç kontağının da açık olduğu, (1) konumunda
(1-2) ve (3-4) nolu kontağın kapalı, (5-6) nolu kontağın açık olduğu, start konumunda ise, üç kontağın
da kapalı olduğu anlaşılır. İki çarpı (X) işareti arasındaki çizgi ise, (1-2) ve (3-4) numaralı kontakların
birinci konumdan start konumuna geçildiğinde, hiç açılmadan kapalı kaldığını belirtir.
Diyagramda 1 ve start konumları arasında bulunan kırık ok ise, mandaldan elimizi çektiğimizde,
yay aracılığı ile start konumundan 1 konumuna geri dönüş olduğunu belirtir.
Kontaktörlerle yapılan motor kontrol (otomatik kumanda) devreleri: Motorlara kumanda etmek
için kullanılan devreler, sistemin kolayca anlaşılması ve montajın doğru olarak yapılabilmesi için
125
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
iki ayrı şema hâlinde çizilerek gösterilir.
Şema çizme işleminde standartlaşmış
semboller ve kurallar geçerlidir.
Uygulamada kullanılan motor
kumanda devreleri Amerikan, Alman,
Rus, Fransız ve Türk (TSE)
standartlarına göre çizilmektedir.
Amerikan standardında çizilmiş
devrelerin
öğrenilmesi
kolay
olduğundan bu standarda göre çizilmiş
şemalar yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ülkemizdeki sanayi tesislerinin
büyük bir bölümünde ise Alman
standartlarına göre çizilmiş kumanda
şemaları karşımıza çıkmaktadır.
Rus, Fransız ve Türk standartlarına
göre çizilmiş kumanda devreleri büyük
oranda Alman standardına göre çizilmiş
şemalara benzemektedir.
Amerikan ve Alman standardına göre
çizilmiş devrelerin öğrenilmesi
endüstriyel kontrol donanımlarının
montaj ve onarımlarının yapılabilmesi
için yeterlidir.
Çizelge 9.2'de kumanda devrelerinin
çiziminde kullanılan semboller
verilmiştir.
Motor kontrol devreleri üç farklı
şekilde ifade edilmektedir
Sembolü
Kumanda elemanının adı
TSE
Amerikan
Alman
Start (başlatma) butonu
Stop (durdurma) butonu
Jog butonu
Kontaktör, röle bobini
Normalde açık kontak
Normalde kapalı kontak
Konum değiştirme kontağı
Düz zaman rölesi bobini
Ters zaman rölesi bobini
Normalde açık, zaman
gecikmeli kapanan kontak
Normalde kapalı, zaman
gecikmeli açılan kontak
Normalde açık, zaman
gecikmeli açılan kontak
Termik aşırı akım rölesi
I. Kumanda devresi: Kontaktörlerin
nasıl çalıştığını gösteren devredir.
II. Güç (kuvvet) devresi: Motorların
nasıl çalıştığını gösteren devredir.
III. Birleşik devre: Kontaktörlerin
ve motorların nasıl çalıştığını birlikte
gösteren devredir. Birleşik olarak
çizilmiş devreler karmaşık yapıda
olduğundan az kullanılmaktadır.
Kumanda devre
şemalarında kullanılan
elemanların adlandırılması:
Otomatik kumanda devreleri
çizilirken kullanılan semboller çeşitli
harfler kullanılarak adlandırılır.
Yaygın olarak kullanılan
adlandırmalar şu şekildedir:
C, M, N, I, İ, G: Kontaktör,
d, TR, ZR: Zaman rölesi,
e, OL, AA: Sigorta, koruma rölesidir.
Termik aşırı akım
rölesi kontağı
Üç fazlı asenkron motor
direkt
endirekt
M
Sinyal lâmbası
Sigorta (buşonlu)
Sınır anahtarı kontağı
(normalde açık)
Sınır anahtarı kontağı
(normalde kapalı)
Transformatör
Bağlantı klemensi
Çizelge 9.2: Otomatik kumanda devre şemalarında
kullanılan bazı elemanların sembolleri
126
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Otomatik kumanda devrelerinde kullanılan elemanlar
Butonlar: Devrenin çalışmasını başlatmak ve durdurmak amacıyla kullanılan elemanlardır.
a. Start butonu: Çalıştırma (başlatma) butonudur. Bu butonlarda kontak normalde açıktır.
Butona basılınca açık olan kontak kapanır. Buton üzerinden etki kaldırıldığında kapanan kontak
hemen açılır. Bunlara anî temaslı buton da denir.
makara
makara
start
stop
butonu
stop
Resim 9.13: Buton örnekleri
start
butonu
jog
butonu
Şekil 9.30: Buton sembolleri
b. Stop butonu: Durdurma butonudur. Bu butonlarda
kontak normalde kapalıdır. Butona temas edilince kapalı olan
kontak açılır, temas olduğu sürece açık kalır. Butondan temas
kalkınca kontaklar normal konumunu alır.
Resim 9.14: Sınır anahtarı
normalde
açık
normalde
kapalı
c. Jog (iki yollu) buton: Start ve stop butonunun
birleşiminden oluşmuştur. Kapalı kontak stop butonu olarak,
açık kontak ise start butonu olarak kullanılır.
ik i
konumlu
Sınır anahtarları (limit switch): Mekanik bir etkiyle
Şekil 9.31: Sınır anahtarı
kontakları konum değiştiren elemanlardır. Resim 9.14'te görülen
sembolleri (ABD normu)
sınır anahtarları çeşitli boyut ve tiplerde yapılırlar. Fabrikalardaki
yürüyen bantlı üretim sistemlerinde, asansörlerde karşımıza çıkan bu elemanların yapısı basittir. Sınır
anahtarları çalışma şekilleri bakımından anî temaslı ve kalıcı tip sınır anahtarı olmak üzere iki tipte
üretilirler.
makara
yük arabası
sınır
anahtarı
sınır
anahtarı
sınır
anahtarı
konum
değiştirici
sınır
anahtarı
Şekil 9.32: Bant üzerinde hareket eden arabanın kontrolünün sınır anahtarlarıyla yapılışı
Anî temaslı sınır anahtarlarında hareketli parça pime ya da makaraya çarptığında kontaklar konum
değiştirir. Hareketli parçaya gelen basınç kalktığında ise yay aracılığıyla kontaklar ilk konuma döner.
Kalıcı tip sınır anahtarlarında kontaklar basınç etkisiyle konum değiştirir. Pime gelen basınç
kalktığında ise kontaklar aynı konumda kalır. Kontakların konumunun değişmesi için pime tekrar
basınç gelmesi gerekir. (Bu durumu tükenmez kalemlerin uç kontrol düzeneğine benzetebiliriz.)
Şekil 9.32'de bant üzerinde hareket eden arabanın kontrolünün sınır anahtarlarıyla yapılışı
görülmektedir.
Zamanlayıcılar (zaman röleleri): Besleme uçlarına gerilim uygulanınca ya da kesilince
ayarlanan sürelerde kontakları konum değiştiren elemanlara zaman rölesi denir.
127
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Zaman rölesi çeşitleri (çalışma şekline göre
sınıflandırma)
a. Çekmede gecikmeli (düz) zaman rölesi: Besleme uçlarına
gerilim uygulanınca ayarlanan süre sonunda, normalde kapalı
kontağı açılan, açık kontağı kapanan röledir.
b. Düşmede gecikmeli (ters) zaman rölesi: Besleme uçlarına
gerilim uygulanınca anî olarak kontaklar konum değiştirir. Röle
enerjili kaldığı sürece bu konum muhafaza edilir. Enerji kesilince,
ayarlanan süre kadar enerjili durumdaki konum korunur.
Gecikme süresi sonunda kontaklar normal konumunu alır.
c. Flaşör zaman rölesi: Bobini enerjilendiği andan
itibaren ayarlanan süre kadar sonra tekrar ilk konumuna dönen
zaman röleleridir. Bu tip zaman röleleri aç-kapa işlemini enerjili
kaldıkları süre boyunca yaparlar.
ç. Yıldız/üçgen zaman rölesi: Büyük güçlü motorlarda
kalkış akımını düşürmek için yıldız/üçgen yol verme yöntemi
kullanılır. Kalkış akımını düşürmek için motor önce yıldız bağlanır.
2-4 saniye geçtikten sonra yıldız kontaktörü devreden çıkar ve
üçgen bağlantıyı sağlayan motor devreye girer.
Resim 9.15: Uygulamada kullanılan
çeşitli zaman röleleri
d. Enversör (sağ sol) rölesi: Bir motorun istenilen sürelerde sağa ve sola döndürülmesini
sağlamak için geliştirilmiş olan elektronik yapılı rölelerdir.
Röle üzerinde bulunan ayarlı dirençlere (pot) kumanda edilerek alıcının sağa ya da sola dönüş
ve bekleme süreleri ayarlanabilmektedir.
Zamanlayıcıların iç yapıya göre sınıflandırılması
a. Pistonlu zaman rölesi,
b. Motorlu zaman rölesi,
c. Termik zaman rölesi,
ç. Termistörlü zaman rölesi,
d. Kondansatörlü doğru akım zaman rölesi,
e. Elektronik yapılı zaman rölesi
Yukarıda sıralanan altı çeşit zaman rölesinin ilk beş
Resim 9.16: Sinyal lâmbaları
modeli günümüzde pek üretilmemektedir. Elektronik
devre elemanlarının ucuzlaması sonucu elektronik tip zaman röleleri yaygınlaşmıştır.
Elektronik devreli zaman röleleri transistörlü ya da entegreli olabilmektedir. Bu tip zaman
rölesi devreleri 6. bölümde anlatılmıştır.
Sinyal lambaları: Neon lambasından yapılan bu elemanlar tesiste enerjinin olup olmadığını
göstermek amacıyla kullanılırlar. Sinyal lambalarının renkleri yeşil, sarı, turuncu, kırmızı vb.
şeklindedir. Bu lambaların duylu tiplerine direnç bağlanmaz. Duysuz tip neon lambalar ucuz
olduğundan, sinyal (göz) lambalarında çok karşımıza çıkar. Bunların 220 voltta çalışabilmesi için
100 kW- 150 kW'luk sabit dirençler neon lambaya seri olarak bağlanır.
Kontaktörlü motor kontrol (otomatik kumanda) devre örnekleri
a. Üç fazlı asenkron motorların bir start bir stop butonuyla kumandası: Şekil 9.33-a'da verilen
devrede start butonuna basılınca kontaktörün bobini enerjilenerek mıknatıs hâline gelir. Mıknatıslanan
bobin paleti çekerek kontakların konum değiştirmesini sağlar. Normalde açık durumda olan (NO,
128
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Normal open) kontaklar normalde kapalı
(NC, Normal closed) konuma geçince
motor çalışmaya başlar. Start
butonundan elimizi çeksek bile motor
çalışmasını sürdürür. Çünkü kontaktör
gövdesi üzerinde bulunan dördüncü
normalde açık kontak ile start butonu
uçları köprülenmektedir. Kontaktör
kontaklarıyla yapılan bu işleme
Şekil 9.33: Üç fazlı asenkron motorların bir start bir stop
butonuyla çalıştırılmasının, a) Amerikan normlarına göre
mühürleme adı verilir. Devre çalışırken
kumanda devresi b) Amerikan normlarına göre güç devresi
stop butonuna basılacak olursa motor
durur. Şekil 9.34'te üç fazlı asenkron motorların bir start bir stop butonuyla çalıştırılmasına ilişkin
devrenin TSE ve Alman normuna göre çizilmiş şemalar verilmiştir.
e2
R
S
T
e2
C
(0 )
(I)
(a)
(c)
(b)
(ç)
Şekil 9.34: Üç fazlı asenkron motorların bir start bir stop butonuyla çalıştırılmasının,
a) TSE (Türk) normlarına göre kumanda devresi b) TSE (Türk) normlarına göre güç devresi
c) Alman normlarına göre kumanda devresi
ç) Alman normlarına göre güç devresi
c. Üç fazlı asenkron motorların kesik ve sürekli olarak çalıştırılması: Şekil
9.36'da verilen devre ile herhangi bir motoru iki şekilde çalıştırabiliriz. Başlatma (start) butonuna
basıldığında motor
sürekli olarak devrede
kalır. Kesik çalıştırma
(jog) butonuna basılı
ise motor buton basılı
olduğu süre boyunca
çalışır.
ç. Üç fazlı asenkron
motorların kontak
kilitlemeli (emniyetli)
olarak ileri-geri
çalıştırılması: Şekil
Şekil 9.35: Üç fazlı asenkron motorların iki start iki stop butonuyla çalıştırılmasına
ilişkin kumanda ve güç devrelerinin ABD normlarına göre çizilmesi
9.37'de verilen devreyle motor iki yöne de döndürülebilir. İleri kontaktörü çalışırken geri
kontaktörünün devreye girmesini önlemek için, kontaktörlere seri olarak normalde kapalı
emniyet kontakları (İ ve G) bağlanmıştır. Bu sayede ileri kontaktörü çekik durumdayken geri
kontaktörüne seri bağlı bulunan normalde kapalı İ kontağı açılır. Geri startına basılsa dahî geri
kontaktörü çalışamaz.
129
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Eğer emniyet amaçlı
kontaklar
bağlanmayacak olursa
iki kontaktörde aynı
anda devreye girebilir.
Bu ise fazların
çakışmasına yol açarak
sigortaları attırır.
Şekil 9.36: Üç fazlı asenkron motorların kesik ve sürekli çalıştırılmasına ilişkin
kumanda ve güç devrelerinin ABD normlarına göre çizilmesi
R
Mp
durdurma
(stop)
Durdurma
İ
İ
İ
İ
G
İ
M
güç
devresi
Şekil 9.37: Üç fazlı asenkron motorların kontak kilitlemeli olarak ileri ve geri yönde
çalıştırılmasına ilişkin kumanda ve güç devrelerinin ABD normlarına göre çizilmesi
d. Üç fazlı asenkron motorların bir süre çalıştırılıp durdurulması: Şekil 9.38'de
starta basılınca kontaktör
enerjilenir. Alıcı çalışmaya başlar.
Zaman rölesinin kontakları
ayarlanan süre sonunda konum
değiştirince kontaktöre seri bağlı
zaman rölesi kontağından akım
geçmeyeceğinden alıcı durur.
Motor kalkış akımını düşürücü
kumanda devreleri: 4 kW'tan
büyük güçlü motorlar kalkış
Şekil 9.38: Üç fazlı asenkron motorların bir süre çalıştırılıp
durdurulmasına ilişkin kumanda ve güç devrelerinin ABD ve
anında normal akımlarından 4-10
TSE (Türk) normlarına göre çizilmesi
kat daha fazla akım çektiklerinden
besleme sistemlerinde istenmeyen
voltaj düşmelerine neden olabilirler. İşte bu nedenle düşük akımla kalkışı sağlayan devreler
kullanılır.
Uygulamada en çok yıldız/üçgen yol verme devresi yaygındır. Bu yöntemde, motorun sargıları
önce yıldız olarak bağlanır. 2-4 saniye sonra motor normal devrine ulaşınca sargıların yıldız
bağlantısı otomatik olarak açılıp üçgen bağlantı yapılır
Zaman röleli yıldız/üçgen yol verme devresi: Şekil 9.39'da verilen devrede başlatma
butonuna basılınca M ve yıldız kontaktörüyle zaman rölesi çalışmaya başlar. 2-4 s sonra zaman
rölesi normalde kapalı gecikmeli açılan (GA) kontağını açar, gecikmeli kapanan (GK) kontağını
ise kapatır. Zaman rölesinin kontaklarının konumunun değişmesiyle birlikte yıldız kontaktörü
devreden çıkar ve üçgen kontaktörü devreye girer.
130
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Motorların frenlenmesi: Asansör,
R S T
vinç, torna tezgâhı vb. gibi
durdurma başlatma
sistemlerin anî olarak durabilmesi
için şekil 9.40'ta görülen fren
düzenekleri
geliştirilmiştir.
Uygulamada en çok kullanılan
durdurma yöntemi
balatalı
frenlemedir. Bu sistemde motora
enerji uygulandığı anda fren bobini
de enerjilenir ve balatalar açılarak
rotorun dönüşü başlar. Motorun
enerjisi kesilince fren bobini de
akımsız kalır. Bu durumda sert
yaylarla itilen balatalar rotoru sıkıca
kavrayarak rotoru hemen durdurur.
Şekil 9.39: Üç fazlı asenkron yıldız/üçgen çalıştırılmasına ilişkin
Dinamik frenleme adı verilen kumanda ve güç devresinin ABD normlarına göre çizilmesi
yöntemde ise dönmekte olan
motorun AC akımı kesildikten sonra kısa süreli olarak DC akım uygulanır.
Stator sargılarına DC'nin uygulanmasıyla birlikte, statik (değişmeyen, durgun) manyetik alan
oluşur. Bu ise rotoru hemen durdurur. Dinamik frenleme yöntemi daha çok yatay hareket eden
sistemlerde kullanılır.
diyotlar
Şekil 9.40: Balatalı frenlemenin yapısı
Üç fazlı asenkron motorların dinamik frenleme yöntemiyle durdurulması: Şekil 9.41'de verilen
şemada starta basılınca motor çalışır. Stop butonuna çok yavaş olarak dokunulursa DF kontaktörü
devreye giremez ve motor belli bir süre döndükten sonra durur.
Stop butonuna hızlıca (kuvvetlice) basılırsa M kontaktörü devreden çıkarken, DF kontaktörü
ve ZR devreye girer. DF'nin enerjilenmesi trafonun çalışmasını sağlar. Trafonun çıkışındaki AC
gerilim diyotlar tarafından doğrultularak motorun sargılarına uygulanır. AC ile çalışacak şekilde
üretilmiş asenkron motorun stator sargılarına DC uygulandığı anda, motorun stator sargılarda
durgun bir manyetik alan oluşur. Zaman rölesi sayesinde 1-4 saniye gibi çok kısa bir süre boyunca
DC akımın uygulandığı motorun devir sayısı hemen sıfır değerine iner. Motor durunca zaman
rölesi, normalde kapalı kontağını açarak DF kontaktörünü devreden çıkarır. Dinamik frenleme
işleminde motora uygulanacak DC gerilimin değeri, durdurulacak motorun özelliklerine göre
değişmektedir.
131
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
diyotlar
1N4001
1N5401
12-24 V
Şekil 9.41: Üç fazlı asenkron motorların dinamik olarak frenlenmesine ilişkin
kumanda ve güç devrelerinin ABD normlarına göre çizilmesi
Dinamik frenlemede motora uygulanacak DC'nin gerilim ve gücünün bulunuşu şöyledir:
Motor yıldız bağlı olarak çalıştırılıyorsa
I. Motorun üç sargısından herhangi birisinin (örneğin U-X) direnç değeri ohmmetreyle ölçülür.
Daha sonra bu değer 1,5 katsayısıyla çarpılarak sargıların toplam direnci (RT) hesaplanır.
II. Motorun etiketine bakılarak çektiği anma akımı belirlenir. VDC = I.RT denklemi kullanılarak
motora uygulanacak DC'nin gerilim değeri bulunur.
III. Motoru durdurmada kullanılacak DC güç kaynağının güç değeri ise P = VDC.I denklemiyle
hesaplanır.
Motor üçgen bağlı olarak çalıştırılıyorsa
I. Motorun üç sargısından herhangi birisinin (örneğin U-X) direnç değeri ohmmetreyle ölçülür.
Daha sonra bu değer 2'ye bölünerek sargıların toplam direnci (RT) hesaplanır.
II. Motorun etiketine bakılarak çektiği anma akımı belirlenir. VDC = I.RT denklemi kullanılarak
motora uygulanacak DC'nin gerilim değeri belirlenir.
III. Motoru durdurmada kullanılacak DC güç kaynağının güç değeri ise P = VDC.I denklemiyle
bulunur.
Sorular
1. Kontaktörün iç yapısını çiziniz ve çalışmasını anlatınız.
2. Kontaktörlerin yapısını anlatınız.
3. Bir start, bir stoplu yol verme devresinin kumanda ve güç devresini ABD standartlarına göre çiziniz.
4. Termik aşırı akım rölesinin yapısını çizerek çalışmasını anlatınız.
132
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Bölüm 10: Elektrikli motorlar
Giriş: Elektrikli motorlar son derece yaygın bir kullanım alanına sahip hareket üniteleridir.
Elektronik sistemlerle yapılan otomasyon donanımlarının iyi bir şekilde kurulabilmesi, bakım
onarımının yapılabilmesi için motorların özelliklerinin öğrenilmesi gerekir.
mıknatıs
voltmetre
bobin
iletken
V
Şekil 10.1: Manyetik alan içinde hareket
ettirilen iletkende gerilimin oluşumu
Şekil 10.2: Bir fazlı AC üreten
alternatörün prensip düzeneği
A. Alternatör (generatör)'ler
N-S manyetik alanı içine konulan iletken şekil 10.1'de
görüldüğü gibi yukarı aşağı hareket ettirilirse, iletkenin
uçlarında değişken bir gerilim oluşur.
N-S manyetik alanı içine konulan bobin şekil 10.2'de
görüldüğü gibi döndürülecek olursa dalgalı bir gerilim
oluşur. Bobinde oluşan akım ve gerilimin eğrisi sinüs
grafiğine benzediğinden sinüsoidal olarak adlandırılır.
Şekil 10.3'te N-S alanı içinde döndürülen bobinde
oluşan AC'nin şekli verilmiştir.
Üç fazlı enerji dağıtım sisteminin yapısı:
AC üreten alternatörün içine yerleştirilen bobin bir adet
ise elde edilen enerji de tek fazlı olur. Ancak
uygulamada kullanılan alternatörlerin içinde
şekil 10.4'te görüldüğü gibi birbirine 120° açılı
olarak yerleştirilmiş üç bobin vardır. Bu üç
bobinin birer ucu köprülenmiş ve elde edilen
dördüncü uca nötr hattı denilmiştir. Üç bobinin
çıkış uçlarının adları R-S-T'dir.
Alternatör içine yerleştirilmiş olan üç sargı
şekil 10.4'te görüldüğü gibi, N-S manyetik
alanı altından geçirildiği zaman kuvvet
çizgilerinin etkisiyle sargıların içindeki
elektronlar ve oyuklar hareket etmeye
başlayarak akımı oluşturmaktadır.
Şekil 10.3: N-S alanı içinde dönen
bobinde oluşan AC'nin şekli
Şekil 10.4: Üç fazlı alternatörlerin yapısı
133
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Şekil 10.4'te yapısı verilen
V, I
alternatörün ürettiği elektrik
R
T
S
enerjisinin gerilim değeri şekil
10.5'te görüldüğü gibi değişim
t (s)
gösterir.
3 fazlı alternatörün üç sargısında
oluşan gerilimlerin arasında 120°'lik
faz farkı (gecikme) olmasının sebebi,
sarımların 120° aralıklı olarak
Şekil 10.5: Üç fazlı AC'nin sinüsoidal biçimli eğrileri
yerleştirilmesidir. Eğer, alternatörün
tüm sargıları aynı oyuklara yerleştirilseydi, oluşan akımlar da aynı zaman aralığında aynı değerlerde
olurdu. Fakat bu, alıcı olarak kullanılan üç fazlı asenkron motorların çalıştırılmasında zorluk
çıkardığından tercih edilmez.
Dinamolar (jeneratör, DC üreten makine): Dinamoların yapısı alternatörlere çok benzer.
Tek fark, şekil 10.7'de görüldüğü gibi bilezik yerine kolektör (komütatör) dilimlerinin kullanılıyor
olmasıdır.
Dinamonun bobini dönerken oluşan akımın sürekli tek yönlü akmasını sağlamak için kullanılan
kolektör dilimleri AC olarak üretilen akımı DC'ye çevirir. Durumu şöyle açıklayabiliriz: Bobinin
N kutbu altından geçen iki kenarı vardır. Bu kenarlara a ve b adını verelim. a kenarı mıknatısın N
kutbunun altından geçerken ürettiği gerilim c fırçası aracılığıyla alıcıya ulaşır. b kenarı mıknatısın
N kutbu altından geçerken ürettiği gerilim yine c fırçası üzerinden geçerek alıcıya ulaşır. Sonuçta
sabit olan fırçalar alıcıdan hep aynı yönde akım geçmesini sağlar.
Bobinden DC
alabilmek için
kolektörler
kullanılır.
a
kolektör
Kollektör
dilimi
Bobinden AC
alabilmek için
bilezikler kullanılır.
c
bile z ik
b
dd
Şekil 10.6: AC üretecinin (alternatör) yapısı
Şekil 10.7: DC dinamosunun yapısı
B. Elektrikli motorlar
AC ya da DC elektrik enerjisini dairesel
harekete çeviren araçlara motor denir.
a. İçinden akım geçen iletken ve bobinin NS manyetik alanı içindeki davranışı: N-S
mıknatıs kutupları arasına bir iletken
yerleştirilir ve iletkenden akım geçirilirse,
iletkenin çevresinde şekil 10.8'de görüldüğü
gibi bir manyetik alan oluşur. Oluşan alan ile
mıknatısın alanı birbirini iteceğinden, iletken
şekil 10.9'da görüldüğü gibi hareket eder.
N-S mıknatıs kutupları arasına bir bobin
yerleştirilir ve bobinden akım geçirilirse
akım
Şekil 10.8: İçinden akım
geçen bir iletkenin etrafında
oluşan manyetik alanın
dönüş yönünün gösterilmesi
134
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Şekil 10.9: İçinden
akım geçen bir
iletkenin N-S alanı
içinde hareket edişi
bobinin çevresinde oluşan alan ile mıknatısın alanı birbirini
iteceğinden, bobin şekil 10.10'da görüldüğü gibi dönmeye başlar.
b. DC ve AC ile çalışan motorların parçaları:
Elektrikli motorlar çeşitli parçaların birleşiminden oluşur. Şimdi
bunları inceleyelim.
I. Endüvi: Endüvi, DC dinamo, DC motor ve AC seri
motorun dönen kısımdır. Bu eleman, 0,3-0,7 mm kalınlığında
çelik saclardan yapılmış silindirik gövde üzerine açılmış oluklara
yerleştirilmiş sargılardan oluşmuştur.
Endüvi sargılarının uçları bakır dilimlerinden
yapılmış olan ve üzerine fırçaların temas ettiği
kısma (kolektöre) bağlanmıştır. Şekil 10.11'de
endüvinin yapısı verilmiştir.
Şekil 10.10: İçinden akım
geçen iletkenin N-S kutup
alanı içindeki davranışı
bayrakçık
sac paketi
m il
Ek bilgi: Endüvide balans (denge)
Sarımı yapılan endüvinin dengeli bir şekilde
dönmesini ve rulmanların çabucak bozulmasını
önlemek için balans işlemi yapılır. Bu işlem
oyuklar
sonucunda endüvinin ağırlık merkezi tam ortada
s ac lar
oyuklar
olur. Yani balans ayarı iyi yapılmış mili döndürünce
kolektör
m il
hep aynı noktada durmaz.
Bozulan bir endüvi yeniden sarıldığında eğer
balans ayarı yapılmazsa çalışma ömrü uzun olmaz.
sargılar
Günümüzde balans ayarı yapmak için makineler
geliştirilmiştir.
Şekil 10.11: Endüvinin yapısı
Bir endüvinin balans ayarının yapılıp
yapılmadığını anlamak için gövde üzerine bakmak
yeterlidir. Gövde üzerinde bazı kısımlardan delme, oyma yoluyla sac alınmışsa balans işlemi
yapılmış demektir.
kolektör
bobinler
fırça
kolektör
bayrakcık
fırça
mi l
fırça
bağlantı uçları
Şekil 10.12: Kolektörün yapısı
II. Kolektör: Kolektör, DC ya da AC ile çalışan makinelerde endüvi sargılarının bağlandığı,
silindirik yapılı bakır kuşaktır. Bu eleman, şekil 10.12'de görüldüğü gibi haddeden geçirilmiş sert
bakırdan pres edilerek ve dilimler arasına 0,5-1,5 mm mika, mikanit konularak üretilmektedir.
Kolektör, DC ve AC makinelerin en çok arıza yapan kısmıdır. Endüvi sargılarının uçları
kolektörün yarıklarına ya da bayrakçık adı verilen çıkıntılarına bağlanır. Gerçekte kolektör dilimleri
arasına konulan mika, mikanit yüksek gerilimlere dayanabilirse de, zamanla dilimlerin arası toz,
çapak, yağ vb. ile dolarak arızaya neden olabilir. Dilimler arasındaki boşluklar arıza durumunda
kontrol edilmeli, boşluğu doldurmuş olan yabancı maddeler temizlenmelidir.
135
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
DC dinamolarda kolektörün
görevi: Endüvide oluşan gerilimin
dışarıya gönderilmesini sağlar.
DC ve AC motorlarda kolektörün
görevi: Dışarıdan uygulanan DC ya
da AC akımın endüvi sarımlarına
ulaştırılmasını sağlar.
yay
fırça
Şekil 10.13: Fırçalar
III. Fırça: DC ve AC ile çalışan
kolektörlü makinelerin kolektöre
basan parçalarına fırça (kömür)
denir. Şekil 10.13'te görülen fırçalar,
makinenin akım ve gerilim değerine
göre farklı özelliklerde (sert, orta
sert, yumuşak karbon, karbon-bakır
alaşımlı vb.) üretilir.
Fırçaların kolektöre düzgünce
basmasını sağlamak için baskı
yayları kullanılır. Fırçalar aşınıcı
olduğundan zamanla biter. Bu durum makinenin sesinden, kolektörde
aşırı kıvılcım oluşmasından
anlaşılabilir.
kutup (indüktör)
nüvesi
indüktör bobini
Şekil 10.14: İndüktörün yapısı
IV. İndüktör (kutup): DC ya da AC ile çalışan makinelerde N-S kutuplarının oluşturulması
için yapılmış olan sargıların yerleştirildiği kısma indüktör denir.
Küçük makinelerin indüktörleri doğal mıknatıstan yapılırken, yüksek güçlü makine indüktörleri
şekil 10.14'te görüldüğü gibi bobinlerle oluşturulur. İndüktörlerin nüvesi (göbek) AC ile çalışan
makinelerde 0,60-1,40 mm kalınlığında silisyumlu sacların preste sıkıştırılmasıyla elde edilir.
DC ile çalışan küçük güçlü makinelerin indüktörlerinin nüveleri ise tek parça demirden yapılır.
statoru oluşturan
ince saclar
boş stator
sargıların boş statora
yerleştirilmesi
sarılmış stator
montajı
yapılmış motor
Resim 10.1: Statorun yapısı
V. Stator: AC ile çalışan motorlarda manyetik alan oluşturmak için yerleştirilen sargıların
bulunduğu dönmeyen kısımdır. Resim 10.1'de görülen stator 0,35-0,8 mm'lik silisyum katkılı
sacların preslenmesiyle üretilir.
VI. Rotor: Resim 10.2'de yapısı görülen rotor, AC ile çalışan motorlarda mekanik enerjiyi
oluşturan, yani dönen kısımdır. Rotorlar iki şekilde üretilirler.
a. Sincap kafesine benzeyen kısa devre çubuklu rotorlar,
b. Sargılı (bilezikli) rotorlar
Sincap kafesli (kısa devre çubuklu) rotorlar daha yaygındır. Sargılı rotorlar ise büyük güçlü
motorlarda kullanılmaktadır.
136
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Resim 10.2: Sincap kafesli (kısa devre çubuklu) rotorun yapısı
VII. Yatak ve rulmanlar: Rotor ya da endüvinin kolayca dönmesini sağlayan mekanik
yapılı parçalardır. Rotorlar küçük güçlü motorlarda pirinç vb. madenler kullanılarak yapılmış
bilezik biçimli, yağlanmış yataklar (murç) kullanılır. Büyük güçlü motor yatakları ise rulmandır.
Şekil 10.15'te yatak ve rulmanların yapısı görülmektedir.
kaf es
bilye
yatak
Şekil 10.15: Yatak ve rulmanlar
VIII. Gövde ve kapaklar: Resim 10.3'te görülen gövde ve kapaklar motoru dış etkilere
karşı korumak için alüminyum, demir ya da demir alaşımından üretilir. Rotorun stator içinde
merkezi olarak yataklanması görevini ise kapaklar yapar.
kapak
IX. Soğutma pervanesi (fan): 0-20 kW arası güce sahip motorlar resim 10.4'te görülen
pervaneler kullanılarak hava ile soğutulur. Motorun dönen miline bağlanan plastik ya da metal
pervane, gövdenin sıcaklığını kolayca atmasını sağlar.
Resim 10.3: Gövde ve kapaklar
Resim 10.4: Soğut-ma
pervanesi (fan)
X. Klemens kutusu (bağlantı terminali): Statora yerleştirilen sargıların bağlantı uçları
klemens kutusuna çıkarılır. Üç fazlı motorların klemens kutusunda resim 10.5'te görüldüğü gibi
6 adet bağlantı noktası vardır.
Asenkron motorlarda sargı uçlarının adları şöyledir:
R fazı için: Giriş ucu: U,
Çıkış ucu: X
S fazı için: Giriş ucu: V,,
Çıkış ucu: Y
T fazı için: Giriş ucu: W,,
Çıkış ucu: Z ile gösterilir.
Motorun klemens kutusuna uçlar çıkarılırken diziliş şöyle olur:
Giriş uçlarının dizilişi: U, V, W
Çıkış uçlarının dizilişi: Z, X, Y
Not: Çıkış uçlarının yer değiştirmesinin nedeni, sargıları üçgen bağlamayı kolaylaştırmaktır.
0-4 kW (5 HP) güce kadar olan motorların üç faz sarımları yıldız olarak bağlandıktan sonra
137
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Resim 10.5: Bağlantı klemensleri
RST uygulanır. 4 kW (5 HP) ve üzeri güce sahip üç fazlı motorların sarımları ise üçgen
bağlandıktan sonra RST uygulanır.
XI. Motor etiketleri: Motorların özelliklerini belirtmek amacıyla alüminyum etiketler gövdeye
takılır. Etikette bulunan değerlere bakılarak, çalışma gerilimi, akım, devir sayısı vb. öğrenilebilir.
Motor etiketlerinde şu bilgiler bulunur:
-Motoru üreten firmanın adı
-Motorun kullandığı akım (DC, AC)
-Motorun modeli, tipi (Gm 200L, GML4a...)
-Motorun sargılarının bağlanış şekli (yıldız,
üçgen)
-Motorun normal çalışma akımı
-Motorun sargılarının güç katsayısı (faz farkı)
-Motorun normal çalışma gerilimi (220 V, 380 V)
-Motorun gücü (1 kW, 7,5 kW, 10 HP gibi)
-Motorun çalışma frekansı
-Devir sayısı
-Motorun dayanabileceği maksimum sıcaklık
değeri (40 °C, 60 °C...)
-Motor ağırlığı
-Üretim yılı
Ek bilgi: AC'de faz farkı
Elektrik akımı akkor lamba, ütü, fırın gibi omik
dirençli alıcılardan geçerken sadece bir tek
direnç ile karşılaşır. Biz buna omik direnç
diyoruz. Omik dirençlerde akım ile gerilim
arasında elektriksel bir açı söz konusu değildir.
Yani akımla gerilim aynı fazdadır.
Balast, trafo, motor gibi indüktif özellikli
alıcılara akım uygulandığında ise bazı elektriksel
olaylar ortaya çıkar. Yani bu alıcılar şebekeden
çektikleri akımın bir bölümünü şebekeye geri
Şekil 10.16: Motor etiketi
verirler. Bu işlem şöyle gerçekleşir: Sistemden
çekilen enerjinin bir kısmı omik dirençler tarafından harcanırken, bir kısmı da sargıların etrafında
manyetik alan oluşturur. Sargıların etrafında oluşan alan, AC akımın tepe değerden minimum
değere inmesi durumlarında, kendi üzerinde gerilim (EMK) indükler ve bunu şebekeye geri verir.
İşte şebekeyle alıcı arasında yaşanan akım alış verişi faz farkı adı verilen durumu ortaya çıkarır.
Bir bobinin indüktansı ne kadar büyükse, reaktansı da o kadar büyük olur. Reaktansı büyük
olan indüktif alıcı ise aldığı akımın büyük bir bölümünü şebekeye geri verir. Bobinin bu davranışı
akım gerilimden geri fazda şeklinde ifade edilir.
Kapasitif alıcılar (kondansatör) ise şebekeden çektikleri akımı plakalarına doldurur, sonra da
bunu sisteme geri verirler. Bu sebepten dolayı kapasitif alıcılar akımın gerilimden elektriksel
bakımdan ileride olmasını sağlar.
Verilen bu kısa bilgiler iyi anlaşılacak olursa bir fazlı yardımcı sargılı motorların çalışması
daha kolay anlaşılabilir.
138
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
motor kapağı
fan kapağı soğutucu
pervane
(fan)
mi l
sargılar
rotor
stator
rulman
motor kapağı
terminal
kutusu
gövde
Resim 10.6: Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorun yapısı
Asenkron motorların çeşitleri
a. Bir fazlı (monofaze) yardımcı sargılı asenkron motorlar: Resim 10.6'da yapısı
görülen 1 fazlı yardımcı sargılı motorlar AC 220 V ile çalışır. Bu motorlar, çamaşır makinesi, su
pompası, buzdolabı, mini torna tezgâhı vb. gibi makinelerde kullanılır. Yardımcı sargılı asenkron
motorlar 1/2-1-1,5-2 HP gücünde üretilir. (Not: 1 HP, 736 W'tır.)
Yardımcı sargılı motorların statorunda şekil 10.17'de görüldüğü gibi ana sargı (AS) ve
yardımcı sargı (YS) olmak üzere iki ayrı sargı vardır. Ana sargı U-X ile, yardımcı sargı ise W-Z
ile gösterilir.
Statora yerleştirilmiş iki sargı öyle konumlandırılır ki; bunların oluşturduğu manyetik alanlar
arasında 90°'lik elektriksel açı meydana gelir.
Bu tip motorların ana sargısı kalın kesitli telden az sipirli, yardımcı sargısı ise ince telden çok
sipirli olarak sarılır.
Yardımcı sargılı asenkron
AC
motorların ana sargısı kalın
ana sargı
kesitli az sarımlı olduğundan
X
U
omik direnci (RAS) küçük,
U (V)
I YS
indüktif reaktansı (X AS )
büyüktür. Yardımcı sargı ise
ince kesitli çok sarımlı
olduğundan omik direnci
I AS
(R YS )
büyük, indüktif
I T (A)
reaktansı (XYS) küçüktür. Bu
Z
W
sebeple ana sargıdan geçen
yardımcı sargı
akım gerilimden şekil
10.18'de görüldüğü gibi 90°
Şekil 10.17: Bir fazlı yardımcı sargılı
Şekil 10.18: AS ile YS
asenkron motorun içinde bulunan
arasındaki faz farkı
ye yakın geri kalır.
ana ve yardımcı sargılar
Bu tip motorlarda ana sargı
motorun esas görev yapan
kısmıdır. Yardımcı sargı ise sadece yol almayı kolaylaştırır. Yani yardımcı sargı 2-4 saniye
çalıştıktan sonra devreden çıkar. Bazı modellerde ise yardımcı sargı sürekli devrede kalmaktadır.
Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motor çeşitleri
I. Dirençle yol alan yardımcı sargılı motorlar: Şekil 10.19'da yapısı görülen bu tip
motorlarda yardımcı sargıya seri olarak omik direnç (R) bağlıdır. Bu sayede yardımcı sargının
gerilimden geri kalma açısı küçülmektedir. Ana sargının akımı ise gerilimden 90° ye yakın geridir.
Sonuçta motor statorunda birbirinden 90° faz farklı iki manyetik alan oluşur. İki alanın rotor
139
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çubuklarını kesmesi sonucunda
rotor etrafında Æ2 manyetik alanı
doğar. Æ1 alanı ile Æ2 alanının
birbirini itmesi sonucunda rotor
döner. Rotor devrini aldıktan sonra
yardımcı sargı devreden çıkarılır.
R
S
AC 220 V
direnç
AS
direnç
YS
AC 220 V
II. Kondansatörle yol alan
yardımcı sargılı motorlar: Şekil
Resim 10.7: Yol
Şekil 10.19: Dirençle yol
10.20'de yapısı görülen bu tip
verme dirençleri
alan bir fazlı motor
motorlarda yardımcı sargıya seri
olarak kondansatör (C)
C
bağlanmıştır.
S
I YS
Kondansatörler akımın
gerilimden ileriye
geçmesine neden
olduğundan ana sargı ile
yardımcı sargı arasındaki
açıyı şekil 10.21'de
YS
AS
görüldüğü gibi tam 90°
yapmak mümkün olur. Bu
I
I AS
da rotorun dönüşünün kolay
olmasını sağlar.
Şekil 10.21: Kondansatörle yol alan
Şekil 10.20: Kondansatörle
bir fazlı motorda AS ile YS arasında
yol alan bir fazlı motor
C ile yol alan bir fazlı
oluşan faz farkı
motorlar yük altında iken
kalkış yapabilir. Bu
özellikleri sayesinde, soğutucu, çamaşır makinesi, dikiş makinesi, kompresör, brülör vb.
cihazlarda kullanılırlar.
C
AC 220 V
Bir fazlı yardımcı sargılı motorlarda kullanılan
kondansatörün değerleri şunlardır:
Kapasite (mF)
Motor gücü
0,50 HP (0,35 kW)
64-77
0,55 HP (0,40 kW)
72-88
0,70 HP (0,50 kW)
88-108
0,90 HP (0,70 kW)
124-149
1,10 HP (0,80 kW)
145-175
1,30 HP (1,10 kW)
189-227
AS
YS
Şekil 10.22: Tek kondansatörlü bir fazlı motor
III. Kondansatörle yol alan ve kondansatör
çalıştırmalı bir fazlı motorlar
Tek kondansatörlü bir fazlı motorlar: Şekil 10.22'de görüldğü gibi yardımcı sargıya
seri bağlı olan kondansatör sürekli olarak devrededir. Bu kondansatör yol almayı kolaylaştırır.
Tek kondansatörlü bir fazlı motorlar matkap, aspiratör vb. gibi yerlerde kullanılır.
Çift kondansatörlü bir fazlı motorlar: Kapasitesi küçük değerli olan C1 kondansatörü
yardımcı sargıya sürekli seri bağlıdır. Kapasitesi büyük değerde olan C2 kondansatörü ise yalnız
yol alma anında devreye girer.
Yol alma anında iki kondansatörün paralel bağlı olması nedeniyle kapasite yüksek değerdedir.
Bu sayede motor yüksek bir kalkış momentiyle yol alır. Rotor devri normal düzeyin % 75'ine
ulaşınca C2 kondansatörü, S merkezkaç anahtarı tarafından devreden çıkarılır. Şekil 10.23'e bakınız.
140
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Çift kondansatörlü motorlar yol alma momentinin yüksek
olmasının gerektiği cihazlarda (kompresör, soğutucu vb.)
kullanılır.
S
C1
AC 220 V
Bir fazlı motorlarda yardımcı sargıyı devreden
çıkarma yöntemleri: Uygulamada kullanılan motorlarda
yardımcı sargıyı devreden çıkarmak için,
I. Merkezkaç (santrafüj) anahtar,
II. Yol verme rölesi,
III. Yaylı pako şalter,
IV. Zaman röleli kumanda,
V. Triyaklı devre,
VI. Isınan telli röle (Delco) kullanılmaktadır.
C2
AS
YS
Şekil 10.23: Çift kondansatörlü bir fazlı motor
I. Merkezkaç (santrafüj) anahtar ile yardımcı sargının devreden çıkarılması:
Motor normal hızının yaklaşık % 75’lik kısmına ulaştığında merkezkaç etkisinden ötürü santrafüj
anahtarın kontakları şekil 10.25'te görüldüğü gibi açılır.
Merkezkaç düzeneği motorun rotor miline takılmış olup, motor dururken gövdeye takılı kapakta
bulunan kontakları kapatan ve motor çalıştıktan sonra merkezkaç kuvvetle açılıp geriye çekilerek
kontakları açan bir anahtardır. Şekil 10.25'te görüldüğü gibi mil üzerindeki ağırlıklar dönüşten
dolayı savrularak milden uzaklaşır. Uzaklaşırken de bilezikler ok yönünde çekilir ve gövdedeki
yaylı kontak açılarak yardımcı sargıyı devreden çıkarır.
fiber
anahtar
anahtar
ağırlık
kontaklar
motor dururken
motor çalışırken
merkezkaç kuvvet
Şekil 10.24: Merkezkaç anahtarın
kontaklarının görünüşü
Şekil 10.25: Rotor miline bağlanan düzeneğin merkezkaç
etkisiyle açılıp statordaki kontakların konumunu değiştirmesi
II. Yol verme (ilk hareket, YVR) rölesiyle
C
yardımcı sargının devreden çıkarılması:
Şekil 10.26'da verilen devreye AC 220 V
uygulandığında ilk önce sadece ana sargıdan akım
geçer. Ana sargının manyetik alanı tek başına rotorun
rotor
dönmeye başlamasını sağlayamayacağından dolayı
YVR
V
ana sargının çektiği akım artar. Ana sargının akımının
yükselmesi yol verme rölesinin bobininden geçen
akımı da artırır. Ana sargıya seri bağlı olan rölenin
AS
YS
nüvesi bobinde oluşan yüksek şiddetli manyetik
alandan etkilenerek hareket eder ve kontakları
Şekil 10.26: Yol verme (ilk hareket) rölesiyle
kapatır. Rölenin kontaklarının kapanması yardımcı
yardımcı sargının devreden çıkarılması
sargıya akım gitmesini sağlar. YS'nin devreye
girmesiyle birlikte motor yol alır. Rotorun dönüşü başlayınca ana sargının çektiği akım
düştüğünden yol verme rölesinin kontakları eski konumuna geri dönerek yardımcı sargının
akımını keser. YS’nin akımı kesilmesine rağmen rotor dönüşünü sürdürür.
141
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Yol verme rölesiyle yardımcı sargıyı devreden
çıkarma yöntemi buzdolabı motorlarında yaygın olarak
kullanılmaktadır.
kontaklar
Yol verme rölesin in (YVR) yapı sı: Şekil
10.27'de görüldüğü gibi kalın kesitli telden az sipirli
olarak sarılmış mini bobin, nüve ve kontaklardan oluşan
basit bir düzeneğe sahiptir. Buzdolabı, çamaşır makinesi
vb. gibi aygıtlarda kullanılan yardımcı sargılı
motorlarının yol alma devresinde kullanılır. Rölenin
bobininden geçen akımın değeri küçük iken nüvede
oluşan mıknatısiyetin değeri az olduğundan palet
hareket etmez ve kontaklar konum
değiştirmez. Bobinden geçen akım
arttığı anda bobinin oluşturduğu
elektromıknatısın çekme gücü de
start
yükselir. Bu durumda nüve paleti
çekerek
kontakların
konum
değiştirmesini sağlar.
bob in
nüve
Şekil 10.27: Yol verme rölesinin yapısı
III. Yaylı pako şalter ile yardımcı
sargının devreden çıkarılması: Şekil
1/2
10.28'de verilen çalışma
diyagramında, şalter I konumuna
getirilince ana sargı devreye girer.
start
Ancak motor dönemez. Şalterin
mandalı start konumuna getirildiğinde
Şekil 10.28: Bir
ise yardımcı sargı
devreye girerek rotorun
dönmesini sağlar.
stop
start
Motor çalışınca şalterin
mandalından el
çekilirse, mandal I
konumuna geri döner
(yaylı düzenek mandalı
geri çeker). Motor ana
sargı ile çalışmayı
kumanda
sürdürür.
5/6
fazlı yaylı pako şalterin çalışma diyagramı
devresi
IV. Zaman rölesiyle
yardımcı sargının
devreden çıkarılması:
3/4
AS
YS
güç
devresi
Şekil 10.29: Zaman röleli otomatik kumanda devresiyle
yardımcı sargının devreden çıkarılması
Şekil 10.29'da verilen
devrede start butonuna basılınca M ve A kontaktörleri çalışmaya başlar.
M ve A kontaktörlerinin kontaklarının kapanması bir fazlı motoru çalıştırır. 2-4 saniye sonra
zaman rölesinin normalde kapalı olan kontağı açılarak A kontaktörünü devreden çıkarır. A
devreden çıkınca YS'nin akımı kesilir. Motor AS ile çalışmasını sürdürür.
V. Triyaklı devreyle yardımcı sargının devreden çıkarılması: Şekil 10.30'da
görülen devreye AC uygulanınca ilk önce ana sargıdan akım geçer. Ancak motorun rotoru
dönemez. Rotor dönmeyince ana sargının çektiği akım yükselir. Akımın yükselmesi ana sargıya
142
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
yardımcı sargı
ana sargı
rotor
triyak
AS
V
YS
1-100 k
P
Şekil 10.30: Yardımcı sargının
triyak ile devreden çıkarılması
Şekil 10.31: Yardımcı sargının delco
tipi röle ile devreden çıkarılması
seri bağlı durumdaki ayarlı direnç (P) üzerinde oluşan gerilimi yükseltir. Ayarlı direncin geriliminin
yükselmesi triyakın geytinin tetiklenmesine neden olarak yardımcı sargıdan akım geçmesini
sağlar. İşte bu sırada rotor döner, ana sargının çektiği akım normal düzeyine iner. Ana sargının
akımının normal düzeye inmesi pot üzerindeki gerilimin düşmesine yol açar. P'nin geriliminin
düşmesi triyakı kesime sokar ve yardımcı sargı devreden çıkar.
Not: Devrede ana sargıya seri bağlı olarak kullanılan ayarlı direncin gücü, ana sargının gücüne
yakın değerde seçilir. Bu yöntem uygulamada yaygın değildir.
VI. Isınan telli röle (Delco) ile yardımcı sargının devreden çıkarılması: Şekil 10.31'de görülen
devrede motor çalışmaya başladığında AS ve YS devrededir. Bu sırada platin iridyumdan yapılmış
tel ısınmaya başlar. Isınan tel uzayarak S kontağını açar ve YS'nin akımını keser.
Motor çalışırken fazla akım çekerse platin iridyum biraz daha uzar ve M kontağı da açılır ve
motor durur. Görüldüğü üzere Delco röleler hem yol vermede hem de motoru korumada görev
yapar. Bu yöntem uygulamada pek yaygın değildir.
stator
sargılar
gövde
rulman
rotor
dış kapak
soğutucu
pervane
klemens
kutusu
Resim 10.8: Üç fazlı asenkron motorun yapısı
b. Üç fazlı (trifaze) asenkron motorlar: Resim 10.8'de yapısı görülen üç fazlı asenkron
motorlar stator, rotor, rulmanlar, kapaklar, klemens kutusu, soğutma pervanesi ve gövdeden
oluşur. Bu tip motorların göze çarpan ilk özelliği statorda oluşan manyetik alanın dakikadaki
devir sayısı ile rotorun devir sayısı arasında % 2-5 arası bir fark (kayma) olmasıdır. Bu nedenle
adı geçen motorlara asenkron (uyumsuz) adı verilmiştir.
143
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
DC ile çalışan kolektör ve fırçalı motorların sürekli bakım istemeleri, endüstriyel tesislerde
kullanılan donanımlarda asenkron motorların daha çok tercih edilmesi sonucunu getirmektedir.
Günümüzde sanayide kullanılan motorların % 85 - % 95'i asenkron tiptir.
Asenkron motorlara, rotoru sincap kafesli motor, indüksiyon motor gibi adlar da verilmektedir.
2 kutuplu olarak sarılmış olan bir motorun devir sayısı: ns=60.f/p [d/d] denklemine göre 3000
devir/dakikadır. Not: p, motorun tek kutup sayısıdır.
Kutup sayısına göre dakikadaki devir sayıları şöyledir:
2 kutuplu asenkron motorun devir sayısı: 3000 d/d
4 kutuplu asenkron motorun devir sayısı: 1500 d/d
6 kutuplu asenkron motorun devir sayısı: 1000 d/d
8 kutuplu asenkron motorun devir sayısı: 750 d/d'dır..
Asenkron motorların sanayi tesislerinde çok kullanılmasının nedenleri şunlardır:
I. Fiyatları ucuzdur.
II. Az bakım isterler.
III. Çalışma anında kıvılcım çıkarmazlar.
IV. Devir sayıları yük ile az değişir.
U
U
X
Y
V
Şekil 10.32: Üç fazın stator
sargılarının basitçe gösterilişi
Z
Yıldız
yıldız
bağlantı
bağlantı
üçgen
Üçgen
bağlantı
bağlantı
X
W
Z
V
W
Y
Şekil 10.33: Üç fazlı asenkron motorların stator
sargılarının yıldız ve üçgen olarak bağlanışı
Üç fazlı asenkron motorun çalışma ilkesi: Şekil 10.32'de görüldüğü gibi üç fazlı asenkron
motorların statorunda, R-S-T fazlarının akımlarının dolaşması için birbirinden bağımsız üç sarım vardır.
Motorun U-V-W uçlarına 380 voltluk R-S-T uygulandığı zaman sargılarda değişken ve sürekli olarak
dönen bir manyetik alan (Æ1) oluşur. Bu alanın kuvvet çizgileri sincap kafesine benzeyen rotorun
içinden yüksek değerli akımların geçmesine neden olur. Rotorun içinde başlayan elektron hareketi
(akım) ikinci bir manyetik alanın (Æ2) oluşmasına yol açar. İşte bu durum, stator ve rotor manyetik
alanlarının birbirini itip çekmesini sağlayarak dönüşü başlatır.
3 fazlı asenkron motorların içinde bulunan üç sargı yıldız ya da üçgen bağlanarak devreye sokulur.
Yıldız bağlama motor sargılarının bir uçlarının (X-Y-Z) köprülenmesiyle yapılır. Üçgen bağlamada ise
üç sargı birbirine seri bağlanır. Daha sonra seri bağlantının yapıldığı yerlere R-S-T uygulanır.
Yıldız bağlı bir motor 380 V'luk kaynağa bağlandığında motorun her bir sargısına 220 V'luk gerilim
düşer. Üçgen bağlı bir motor 380 V'luk kaynağa bağlandığında ise, motorun her bir sargısına 380 V'luk
gerilim düşer.
Yani yıldız bağlı olarak çalıştırılacak motorların sargıları 220 V'a, üçgen bağlı olarak çalıştırılacak
motorların sargıları ise 380 V'a dayanabilecek şekilde üretilmektedir.
Uygulamada hangi motorun sargılarının ne şekilde bağlanacağını anlamak için motorun etiketinde
yazılı güç değerine bakılır. Bu yaklaşıma göre gücü 4 kW'a kadar olan üç fazlı asenkron motorların
sargıları yıldız bağlanırken, gücü 4 kW'tan büyük olanların sargıları üçgen olarak bağlanır.
Küçük güçlü olan üç fazlı asenkron motorlar ilk kalkış anında çok fazla akım çekmediklerinden direkt
olarak yol alabilirler. Yani bu motorların sarımları yıldız bağlıyken R-S-T direkt olarak motora
uygulanabilir.
144
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Ancak gücü 4 kW'tan fazla olan ve üçgen bağlı çalışan motorlar ilk kalkış anında normal akımın 410 katı fazla akım çekerek besleme sistemlerinde dengesizleşmelere sebep olabilir. İşte bu nedenle
üçgen bağlı olarak çalışması gereken motor ilk kalkış anında yıldız bağlı olarak çalıştırılır. Yıldız bağlı
çalıştırmanın amacı motorun sargılarına 380 V değil, 220 V vermektir.
Fazla akım çekerek çalışmaya başlayan bir motora 2-4 saniye süresince düşük gerilim uygulamanın
bir sakıncası yoktur. Aksine, bu uygulama sayesinde büyük güçlü motor az akım çekerek dönmeye
başlamaktadır.
4 kW'tan büyük güçlü motorlara kalkış akımını düşürerek yol vermede kullanılan diğer yöntemler
şunlardır:
I. Seri dirençle yol verme,
II. Seri bobinle (reaktans) yol verme,
III. Ototrafosuyla (ayarlı çıkışlı trafo) yol verme,
IV.. Elektronik yapılı statik yol vericiyle çalıştırma
Asenkron motorlarda kayma: Asenkron motorlarda rotorun dakikadaki devir sayısı
statorda oluşan manyetik alanın dönüş sayısından bir miktar azdır. Kayma olarak adlandırılan
bu durum yüzdesel olarak,
% s = [(ns-nr)/ns].100 denklemiyle bulunabilir.
Örnek: 2 kutuplu bir motorun devir sayısı
3000 d/d'dır. Turmetre ile yapılan ölçümde
rotor devir sayısı 2850 olarak bulunmuştur.
Kaymayı (s) bulunuz.
Çözüm
% s = [(n s-nr )/n s].100
= [(3000-2850)/3000].100
= (150/3000).100 = % 5
R
S
T
R
S
T
U
V
W
U
V
W
Z
X
Y
Z
X
Y
Şekil 10.34: Üç fazlı asenkron motorların
devir yönünün değiştirilmesi
Üç fazlı asenkron motorların devir
yönünün değiştirilmesi: Motorun devir
yönünü değiştirmek için uygulanan üç fazlı
AC'nin fazlarından herhangi ikisinin yerlerinin
değiştirilmesi yeterlidir.
Şekil 10.34'te üç fazlı asenkron motorun
devir yönünün değiştirilişi gösterilmiştir.
Asenkron motorların devir sayısını
ayarlama yöntemleri: Asenkron
motorlarda devir sayısı,
ns = (60.f)/p denkleminden de anlaşılacağı
gibi motorun kutup sayısı ve şebekenin
frekansına bağlı olarak değişmektedir.
Deviri ayarlama yöntemleri şunlardır:
I. Elektronik yapılı frekans değiştiricilerle
devir ayarı: Günümüzde elektronik frekans
Resim 10.9: Üç fazlı asenkron motorların devir sayısını,
frekansı değiştirerek ayarlayan hız kontrol cihazı
değiştiricilerle (konvertisör) asenkron
motorların devir ayarı geniş sınırlar içinde yapılabilmektedir. Gıda, çimento, tekstil vb. sektörlerde
kullanılan üretim sistemlerinde kullanılan asenkron motorların büyük bölümünde frekans
değiştirici devreleriyle hız kontrolü yapılmaktadır. Bu yöntem son derece yararlı ve otomasyonu
145
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
kolaylaştırıcı niteliktedir. Resim 10.9'da motor hız kontrol devresi örneği görülmektedir.
II. Dahlender bağlama ile devir ayarı: Motorun statoruna yerleştirilen sargıların
ortasından çıkarılan uçlar çeşitli şekillerde bağlanarak kutup sayısı değiştirilir ve devir ayarı
yapılır. (Yaygın değildir.)
III. Statora birbirinden bağımsız birden çok sarım yaparak devir ayarı: Motorun
stator oyuklarına iki sarım yerleştirilir. Kontaktörlerle yapılan devrelerle isteğe göre bir sarıma
akım uygulanır. Sarımların kutup sayısı ayrı ayrı düzenlendiğinden devir sayısı da değişmiş olur.
Az kullanılan bir yöntemdir.
IV. Dişli sistemleri (redüktör) kullanarak
devir ayarı: Resim 10.10'da kesit görünüşü verilen
dişli sistemli redüktör ile bir motorun deviri istenilen
sayıya indirilebilmektedir. (Not: Devir sayısı düştükçe
motor momenti artar.)
Resim 10.10: Motorların devir
DC ile çalışan elektrikli motor çeşitleri: Devir
sayısının redüktörle ayarlanması
ayarlarının kolay yapılması nedeniyle çeşitli endüstriyel
sistemlerde kullanılan DC motorların bir çok tipi vardır. Bu bölümde en yaygın olan DC motorları
hakkında bilgi verilecektir.
a. Doğal (sabit) mıknatıslı DC ile çalışan elektrikli motorlar: Şekil 10.35'te yapısı
verilen bu motorların N-S manyetik alanını oluşturan kutupları doğal mıknatıstan yapılmıştır.
Dönen kısımları (endüvi) ise fırça ve kolektör aracılığıyla DC akımla beslenmektedir.
Doğal mıknatıslı DC motorlara uygulanan akım endüvi sargılarında bir alan oluşturur. Endüvinin
alanıyla kutupların alanı birbirini itip çekerek dönüşü başlatır.
Bu tip motorların devir yönlerini değiştirmek için endüviye uygulanan DC'nin yönünü değiştirmek
gerekir. Devir ayarını yapmak için ise uygulanan gerilimin değerini değiştirmek yeterli olur.
Doğal mıknatıslı DC motorlar, teyp, CD-ROM sürücü, uzaktan kumanda devresi, oyuncak,
akvaryum vb. gibi yerlerde kullanılır.
V
-
+
Şekil 10.35: Sabit mıknatıslı DC motorlar
Resim 10.11: Sabit
mıknatıslı DC motorlar
b. Elektromıknatıslı DC ile çalışan motorlar: Kutup manyetik alanı oluşturmak için
nüve üzerine sarım yapılarak elde edilmiş elektromıknatıslarla çalıştırılan motorlardır.
I. DC seri motorlar: Şekil 10.36'da bağlantı şeması verilen bu motorlarda kutup sargılarıyla
endüvi sargılarının seri olarak bağlanır.
DC seri motorun kutup sargıları kalın kesitli telden az sipirli olarak sarılmış ve bunlar E-F
olarak adlandırılmıştır. DC uygulandığında akım kutuplardan ve endüviden geçer. Oluşan
manyetik alanların birbirini itmesi sonucu dönüş başlar.
DC seri motorlar sürekli yük altında çalıştırılmalıdır. Boşta çalıştırıldıklarında devir sayıları
146
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çok yüksek değerlere yükselerek tehlike arz eder.
DC seri motorun kalkış anında fazla akım çekmemesi için LMR adlı yol verme reostası
kullanılır.
Bu tip motorların yönünü dönüş değiştirmek için E-F ya da A-B uçları ters çevrilmelidir.
DC
DC
DC
B
B
B
Şekil 10.36: DC seri
motorların bağlantı şeması
Şekil 10.37: DC şönt
motorların bağlantı şeması
Şekil 10.38: DC kompunt
motorların bağlantı şeması
II. DC şönt (paralel) motorlar: Şekil 10.37'de bağlantı şeması verilen bu motorlarda
kutup sargılarıyla endüvi sargıları birbirne paralel bağlıdır. Kutup sargıları ince kesitli telden çok
sipirli olarak sarılmış ve bunlar C-D ile kodlanmıştır.
DC şönt motora akım uygulandığında bu akım kutup ve endüvi sarımlarından geçer. Geçen
akımın oluşturduğu manyetik alanlar birbirini iterek dönüşü başlatırlar. Şönt motorlar boşta ve
yük altında çalışmaya uygundur. Devir sayıları seri motorlara göre daha az olmasına rağmen,
momentleri fazladır. Bu motorların kalkış anında fazla akım çekmemesi için LMR adlı yol verme
reostası kullanılır. B tip motorların yönünü değiştirmek için C-D ya da A-B uçlarına uygulanan
akımın yönü çevrilir.
III. DC kompunt motorlar: Şekil 10.38'de bağlantı şeması verilen bu motorlarda hem seri
hem paralel bağlı kutup sargıları vardır. Başka bir deyişle bunlar, seri ve şönt motorların birleşmiş
hâli olarak tanımlanabilir.
DC kompunt motora uygulanan akım kutup ve endüvi sarımlarından geçer. Sarımlardan geçen
akımların oluşturduğu manyetik alanlar birbirini iterek dönüşü başlatır.
Kompunt motorlar boşta ve yük altında
çalıştırılabilir. Kalkış anında fazla akım çekmemeleri
için LMR adlı yol verme reostası ile çalıştırılırlar.
DC motorlarda kullanılan yol verme ve devir sayısı
ayarlama reostalarının özellikleri şöyledir:
I. LMR reostası: Şekil 10.39'da yapısı görülen bu
reostalar kalın kesitli krom-nikel direnç tellerinden
yapılmış ayarlı dirençtir. Bu elemanın L ucu akım
kaynağına, R ucu alıcıya, M ucu ise şönt kutup sargısının
147
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Şekil 10.39: LMR reostasının yapısı
C ucuna bağlanır. LMR reostası motorun kalkış
anında görev yapar. DC uygulandıktan sonra
reosta kolu çevrilerek motorun yavaş yavaş
çalışması sağlanır.
II. Tsq reostası: Şekil 10.40'da yapısı
görülen bu reostalar ince kesitli krom-nikel direnç
Şekil 10.40: Tsq reostasının yapısı
tellerinden yapılmış ayarlı dirençtir. Bu elemanın
t ucu akım kaynağına, s ucu şönt kutup sargısının
C ucuna, q ucu ise şönt kutup sargısının D ucuna bağlanır.
Tsq reostası DC şönt ve kompunt motorlarda devir ayarının yapılmasında görev yapar. Motor çalışırken tsq reostasının kolu çevrilecek olursa devir sayısı değişir.
Şekil 10.42: AC seri motorların
statorunun görünüşü
Şekil 10.41: AC seri
motorların yapısı
Uygulamada kullanılan diğer motor çeşitleri: Elektrik enerjisini dairesel harekete
çeviren motorların farklı özelliklerde bir çok çeşidi vardır. Şimdi bunların bazılarını inceleyelim.
a. Bir fazlı AC seri (üniversal) motorlar: Şekil 10.41 ve şekil 10.42'de yapısı verilen
AC seri motorlar, kutuplar, endüvi, kolektör, fırça ve rulmanlardan oluşmuştur. Bu motorlar
yapı olarak DC seri motorlara çok benzer. Tek fark, fuko (demir) kayıplarını azaltmak için
motor gövdesi bir yüzü yalıtılmış ince çelik saclardan üretilir.
AC seri motorlar DC ile de çalışabildiğinden “üniversal” adıyla da anılır. Bu motorların statoruna
yerleştirilmiş olan kutup bobinleriyle endüvideki sargılar birbirine seri bağlıdır.
AC seri motora akım uygulandığında kutup ve endüvi sargılarında zamana göre yönü ve şiddeti
sürekli yön değiştiren iki manyetik alan oluşur. İki alan birbirini itip çekerek dönüşü başlatır.
AC seri motorlar yüksüz olarak çalıştırıldıklarında yüksek devirde (yaklaşık 10000-15000 devir/
dakika) olarak döner. O nedenle daima yük altında çalıştırılmaları gerekir. Bu tip motorlar, elektrikli
süpürge, matkap, vantilatör, dikiş makinesi, kahve değirmeni vb. gibi aygıtlarda karşımıza çıkar.
AC seri motorların devir yönünü değiştirmek için kutup ya da endüvi uçlarının yönü değiştirilir.
Bu motorların dakikadaki devir sayısını ayarlamak için ise tristör ya da triyaklı hız kontrol
(dimmer) devreleri kullanılmaktadır.
b. Gölge kutuplu bir fazlı asenkron
motorlar: Şekil 10.43'te yapısı
verilen gölge kutuplu motorlar küçük
güçlü olarak (en çok 0,15 HP)
üretilir. Bunlarda kutup ayaklarına
açılan yarıklara bakır halkalar
geçirilmiştir. Bakır halka ikinci bir
manyetik alan oluşturarak yardımcı
kutup gibi çalışır.
Gölge kutuplu motorda esas
manyetik alanı oluşturan sargılar sac
stator
kısa devreli
rotor
V
yardımcı
(gölge)
kutuplar
AC
Şekil 10.43: Gölge (yardımcı) kutuplu
bir fazlı asenkron motorların yapısı
148
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
nüve üzerine yerleştirilmiştir. Rotor ise sincap kafesi biçimindedir.
Gölge kutuplu motorların bazı
özellikleri şöyledir: Kalkış
momentleri ve verimleri
düşüktür. Aşırı yüklenmelerde
dururlar. Sessiz çalışırlar. Devir
ayarları kademeli çıkışlı
ototransformatörü, kademeli
direnç ya da triyaklı dimmerlerle
yapılabilir. Bu motorlar daha çok
düşük güçlü aspiratör, vantilatör
gibi cihazlarda kullanılır.
kısa devreli
rotor
hava aralığı
büyük
eğimli manyetik
alan
hava aralığı
küçük
bob in
c. Relüktans motorl ar:
Şekil 10.44'te yapısı verilen
relüktans motorlarda kutup
yüzeylerinin bir kısmı hava aralığı
fazla olacak biçimde üretilir. Hava
aralığının büyük olduğu kısımlar
manyetik kuvvet çizgilerinin
geçişine yüksek bir manyetik
direnç (relüktans) gösterir. İşte bu
özellik sayesinde stator sarımlarında oluşan
değişken manyetik alan rotor üzerinden
eğimli bir şekilde geçer. Manyetik kuvvet
çizgilerinin eğimli olması ise rotorun
dönüşünü kolaylaştırır.
gövde
V
Şekil 10.44: Relüktans motorun yapısı
V
ç. Repül siyon motorlar: Şekil
10.45'te yapısı verilen repülsiyon motorların
statorları asenkron motorların statoruna,
rotoru ise DC makinelerin endüvisine benzer.
Farklı olan durum şudur: Bu motorlarının
endüvi sarımları fırçalar aracılığıyla birbiriyle
kısa devre edilir.
Statorda bulunan bir fazlı sargıya AC
Şekil 10.45: Repülsiyon motorun yapısı
gerilim uygulandığında N-S manyetik
kutupları oluşur. Kutupların manyetik alanı endüvi sargılarında gerilim indükler. İndüklenen
gerilim fırçaların kısa devre durumunda olması dolayısıyla endüvi sarımlarından akım dolaştırır.
Bu da endüvide ikinci bir manyetik alan doğurur.
Kolektör dilimlerine sürtünen fırçaların şekil 10.46-a'da görüldüğü gibi kutup ekseninde kısa
devre edildiklerini kabul edelim. Endüvide oluşan gerilimlerin etkisiyle kısa devre olmuş fırçalardan
akım geçer. Kutup ekseninin bir tarafındaki endüvi iletkenlerinden geçen akımlar bir yönde ise,
diğer tarafındaki iletkenlerden geçen akımlar ters yöndedir. Sonuçta, endüvi iletkenlerinden geçen
akımlar, endüvide N-S kutuplarını oluşturur. Statorun N kutubunun karşısında, endüvinin N
kutbu, statorun S kutubunun karşısında da endüvinin S kutbu vardır. Karşılıklı olan aynı adlı
kutuplar birbirlerini iterler. Kutupların itme kuvvetleri kutup ekseni doğrultusunda ve aynı zamanda
birbirine zıt olduğu için bir döndürme momenti oluşturmazlar.
Fırçaları şekil 10.46-b'de görüldüğü gibi kutup ekseninin sağına ve soluna doğru
kaydırdığımızda ise, kısa devre edilmiş endüvi sargılarından geçen akımların oluşturduğu N-S
149
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
alanları da kayar. Bu da rotorun
dönmesini sağlar.
Repülsiyon motorlarda fırçalar
sağa doğru kaydırılınca rotor sağa,
sola doğru kaydırılınca ise sola
doğru döner.
Repülsiyon motorlarda
endüvideki DC sargılarının altına
sincap kafesi yerleştirilerek
yapılan motorlara ise repülsiyon
startlı asenkron motorlar denir. Bu
tip motorlara AC uygulandığında
a kadar kaydırılmış
a) Fırçalar
kutup ekseninde b) Fırçalar
alıcı, repülsiyon motor olarak yol
Şekil 10.46: Repülsiyon motorlarda fırçaların konumları
alır. Devir sayısı yükselince
santrafüj kuvvetle çalışan endüvi milindeki mekanik düzenek çalışarak fırçaları kolektör
dilimlerinden kaldırır. Yardımcı sargılı motorlarda olduğu gibi fırçalar devreden çıkınca motor,
sincap kafesli rotor ile çalışmasını sürdürür.
Repülsiyon motorlar 1,5 HP ve daha küçük güçte üretilir ve santrafüj tulumbası, matkap,
çamaşır makinesi, aspiratör vb gibi cihazlarda kullanılırlar.
d. Küçük güçlü senkron motorlar:
Küçük güçlü senkron motorlar iki
çeşittir. Şimdi bunları inceleyelim.
rotor
gövde
I. Relüktans senkron motorlar:
bob in
Şekil 10.47'de yapısı verilen
relüktans senkron motorların
demir nüve
statoru 2-3 mm kalınlığında demir
AC
sacdan yapılmıştır. Motorun
Şekil 10.47: Relüktans senkron motorun yapısı
bobininden
geçen
akımın
oluşturduğu N-S alanlarıyla 20-30 adet kutup meydana getirilir. Rotor 3-4 mm kalınlığında çelik
sacdan çıkıntılı kutuplu olarak yapılmıştır. Bu kutuplar doğal mıknatıstandır.
Bobine AC uygulandığında geçen akım N-S kutuplarını oluşturur. Bobinden geçen akımın
yönü değiştikçe kutupların yönü de değişir. Bu ise 20-30 adet olan küçük kutupların da değişmesine
yol açar. Böylece statorda döner alan doğar. Rotorun çıkıntılı kutuplarıyla statorun döner alanı
birbirini etkileyerek senkron hızda dönüşü sağlarlar.
II. Histerisiz senkron motorlar: Şekil 10.48'de yapısı verilen histerisiz senkron motorların
statorunun kutup ayaklarına bakır halkalar (gölge kutuplar) yerleştirilmiştir. Rotor ise histerisiz
kaybı büyük olan 2-3 mm kalınlığında çelik saclardan yapılmıştır.
Statorun manyetik akısı rotor üzerinden geçince rotorda N-S kutupları oluşur. Rotorun kutupları
statorun değişen kutuplarına uyarak senkron hızla dönmeye başlar.
e. Fırçasız DC motorlar: Şekil 10.49'da yapısı verilen fırçasız DC motorların dönen kısımları
sabit mıknatıstan, duran kısımları ise mini bobinli sargılardan oluşmuştur. Bu tip motorlarda
kolektör ve fırça düzenekleri yoktur. Duran kısımda bulunan sargıların üzerinden geçen akımlar,
optik ya da manyetik sensörlerle kontrol edilmektedir.
Fırçasız DC motorların çalışma ilkesi şöyledir: Şekil 10.49'daki şemada A ve C sargılarına DC
uygulandığını varsayalım. Bu durumda dikey pozisyonlu bir N-S manyetik alanı oluşacak ve
rotor dikey konum alacaktır.
A ve C sargılarının akımı devam ederken B ve D sargılarına da akım uygulanacak olursa N-S
150
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
çelik disk rotor
bakır halka
stator
bob in
V
Şekil 10.48: Histerisiz senkron motorun yapısı
Şekil 10.49: Fırçasız DC motorun
yapısını gösteren blok şema
ışık
T1
+
V
-
tetikleyici
T1
T2
T3
optik sensörlerin transistörleri tetiklemesi
Şekil 10.51: Motorun statorundaki kutup
çıkıntılarına yerleştirilen hall alan sondalarıyla
rotorun pozisyonunun belirlenerek transistörlerin
sürülmesine ilişkin blok şema
Şekil 10.50: Fırçasız DC motorlarda rotorun
konumunun optik sensörlerle algılanarak,
uygun stator bobinine akım uygulanmasını
sağlayan devrenin blok şeması
manyetik alanının pozisyonu değişir. Rotor 45° yana doğru dönüş yapar.
A ve C sargılarının akımı kesilip sadece B ve D sargılarına verilen akım devam ettirilirse rotor
yatay pozisyona gelir.
Yukarıda anlatılan işlemler elektronik devrelerle sürekli olarak tekrarlanırsa rotorun dönüşü
devam eder. Uygulanan akımların zaman aralıkları kısaldıkça manyetik kutup alanının dönüşü
151
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
hızlı olacağından rotor da hızlanır.
Fırçasız DC motorlarda rotorun miline şekil 10.50 ve
10.51'de görülen sensörlü düzeneklerin eklenmesiyle
dönen milin hangi pozisyonda olduğu belirlenmekte ve
bu sayede statordaki sargıların istenilen kısmına akım
uygulanmaktadır.
Mil döndükçe bazı optik ya da manyetik algılayıcılar
etkisizleşirken, diğer algılayıcılar ışık almakta, bu sayede
farklı sargılara DC uygulama imkânı sağlanmaktadır.
Şekil 10.51'de görülen şemadaki hall alan sondaları
şöyle görev yapmaktadır:
Statora yerleştirilmiş olan hall alan sondaları doğal Resim 10.12: Fırçasız DC motor örneği
mıknatıs olan rotordan etkilenerek elektrik akımı üretmekte
ve transistörleri iletime sokmaktadır. Transistörlerin iletime geçmesi ise statordaki bobinlere
sırayla akım uygulanabilmesini sağlamaktadır. Sonuç olarak hall alan sondaları aracılığıyla
statordaki sargılara sırayla uygulanan akımlar burada döner bir manyetik alan oluşmasını
sağlamaktadır.
Resim 10.13: Adım motorun üretim süreçlerinin resimlerle gösterilmesi
f. Adım (stepper, step) motorlar: DC motorlar çalışırken akımları kesilince devir sayıları
hemen sıfır olmaz. Motorun ataletinden dolayı mil bir miktar daha döner. İşte bu nedenle hassas
hareket istenen endüstriyel donanımlarda (yazıcılar, robotlar vb.) DC motorlar yerine adım
motorlar kullanılır.
Adım motorlar kare dalgaya benzeyen dijital sinyallerle adım adım döndürülebilirler. Bu tip
motorların rotoru doğal mıknatıstan, statoru ise modeline göre çeşitli sayıdaki bobinden oluşur.
Adımlı dönüş yapan adım motorların güçleri 1-1000 W, devirleri 0-3000 d/d, dönme adımlarının
açı değerleri 0,72º-15º arasında değişmektedir.
Adım motorların iyi yönleri
I. Statordaki sargılara uygulanan kare biçimli dalgaların frekansı ile doğru orantılı olarak çok
yüksek devir sayılarına ulaşabilirler.
II. Durma, harekete geçme ya da ters yönde dönmeye başlama ile ilgili komutlara çok hızlı
cevap verebilirler.
III. Adımlardaki açısal hata çok düşük olup, bu kusur bir sonraki adımı etkilemez.
Adım motorların olumsuz yönleri
I. Stator sargılarına uygulanan kare dalgaların frekansı (saniyedeki değişim sayısı) çok
yükseldiğinde rotor bu hıza uyum sağlayamayarak hatalı dönebilmektedir (fazla ya da az dönüş).
II. Verimleri düşüktür.
III. Torkları (döndürme momentleri) düşüktür.
IV. Kumanda, kontrol devreleri dijital yapılı olup karmaşıktır.
Adım motor çeşitleri
I. Doğal mıknatıslı adım motorlar (PM, permanent magnet stepper): Şekil 10.52'de yapısı
152
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
verilen bu tip motorlarda rotorun
dönüş açılarının derecesi statorda
bulunan bobin sayısına bağlı olarak
değişir. Yani bobin sayısı artırıldıkça
daha küçük adımlarla dönen adım
motor yapılabilir.
Şekil 10.52'de görülen motorun
çalışması şöyledir: 1. Bobine akım
uygulanınca rotor 1 numaralı bobinin
karşısına gelir. Daha sonra 1. bobinin
akımı kesilip 2. bobine akım
uygulanırsa rotor 2. bobinin karşısına
gelir. Anahtarlar sırayla açılıp
kapatılmaya devam edilirse rotor da
adım adım döner.
Şekil 10.53'te görülen dört adet
bobinli ve iki kutuplu adım motorun
çalışma ilkesi şöyledir: Yatay
konumdaki bobinlere akım
uygulanacak olursa rotor yatay
konuma gelir. Ardından yatay konumlu
bobinlerin akımı kesilmeden dikey
konumlu bobinlere enerji verilirse
rotor 45° daha döner.
Yatay konumlu bobinlerin akımı
kesildiğinde ise rotor 45° daha
dönerek dikey pozisyona gelir.
Şekil 10.54'te görülen dört adet
bobinli ve dört kutuplu adım motorun
çalışma ilkesi ise şöyledir: Motorda
sargılar birbirinden bağımsızdır. Kare
dalga biçimindeki sinyaller hangi
bobine ya da bobinlere uygulanırsa
rotor sargının yanına doğru çekilir.
-
-
+V
rotor
Şekil 10.52: Doğal mıknatıs rotorlu adım motorların çalışma
prensibinin açıklanmasında kullanılan basit şema
1. faz
2. faz
Şekil 10.53: Dört bobinli, iki kutuplu, doğal
mıknatıs rotorlu adım motorun yapısı
II. Disk biçiminde doğal mıknatıs
rotorlu hafif tip (PM) adım motorların
yapısı: Şekil 10.55'te yapısı görülen bu
bo bin1
153
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
bo bin2
bo bin4
adım motorlar, adım açısını küçültmek,
ağırlığı azaltmak için geliştirilmiştir.
Bu motorlarda disk manyetik olmayan
bir maddeden yapılmıştır. Doğal
mıknatıslar ise bu disk üzerine bir N
kutbu ve bir S kutbu oluşturacak
biçimde sıralanmıştır.
Şekil 10.55'te 1. faz sargılarına akım
bo bin3
uygulanınca doğal mıknatıslı rotor
Şekil 10.54: Dört bobinli, dört kutuplu, doğal
etkilenir. 1 numaralı faz bobininin akımı
mıknatıs rotorlu adım motorun yapısı
kesilip
2
numaralı
bobin
enerjilendirilecek olursa rotor, rotor kutbunun 1/4 ü kadar (90°) döner. Eğer 2 numaralı bobinin
enerjisi kesilip 1 numaralı bobin yeniden enerjilendirilecek olursa rotor aynı yönde 90° daha
döner.
Rotoru disk biçiminde olan sabit
kutuplu adım motorlarda rotor ince
olduğundan dolayı, disk üzerinde
100’den fazla sabit mıknatıs kutupları
oluşturulabilir. Bu ise dönüş açısının
değerini küçültür. Dönüş açısının
küçülmesi çok hassas kontrollü
cihazların yapılabilmesini mümkün
kılar.
yumuşak demir
zayıf kalıcı
mıknatıs
2. faz
bobini
yumuşak
demir
II. Değişken relüktanslı (VR, variable reluctance stepper) adım
motorlar: Şekil 10.56'da yapısı verilen
değişken relüktanslı adım motorlarda
doğal mıknatıstan yapılmış kutuplar
yoktur. Bunun yerine ferromanyetik
(mıknatıslanabilen) malzemeler kullanılmıştır.
(a)
Şekil 10.55: Disk rotorlu adım motorun yapısı
(b)
B fazı enerjilendiğinde rotor pozisyonu
1. faz
bobini
N
S
30°
C fazı enerjilendiğinde rotor
pozisyonu
(c)
D fazı enerjilendiğinde rotor pozisyonu
Şekil 10.56: Değişken relüktanslı adım motorların yapısı
Değişken relüktanslı adım motorların stator ve rotorları çıkıntılı yapıdadır. Akımın uygulandığı
sargılar ise statordaki çıkıntılara yerleştirilmiştir.
Motorun dönüş açısı stator ve rotordaki çıkıntıların sayısına bağlı olarak değişmektedir. Örneğin
statorunda 12, rotorunda 8 çıkıntı bulunan değişken relüktanslı motorun dönme açısını bulalım:
Stator oluklarının açısı: 360/12 = 30°
Rotor oluklarının açısı: 360/8 = 45°
Adım açısı = 45-30 = 15°
Değişken relüktanslı adım motorlarda devir sayısı 1800 d/d gibi yüksek seviyelere
çıkarılabilmektedir
Değişken relüktanslı adım motorun çalışma ilkesi: Şekil 10.56'da verilen şekillerde görüldüğü
gibi değişken relüktanslı motorların çalışması, enerjilenen stator faz bobininin oluşturduğu
elektromıknatısla en yakın rotor dişinin bu kutup hizasına çekilmesi prensibine dayanmaktadır.
Şekil 10.56-a-b-c'de rotoru 6 çıkıntılı (dişli) olan değişken relüktanslı adım motorun statorunun
bobinlerinin sırayla enerjilenmesine bağlı olarak rotorun hareketleri görülmektedir. Aşağıda verilen
üç çizime bakılacak olursa, sırayla enerjilenen bobinlerin oluşturduğu mıknatısların en yakındaki
rotor çıkıntısını kendi hizasına doğru çektiği görülür.
154
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Hatırlatma: Manyetik kuvvet çizgilerinin özellikleri
Bilindiği gibi manyetik kuvvet çizgileri direnci az olan bölgelerden dolaşarak ilerlerler. Hava ile
demiri manyetik geçirgenlik açısından karşılaştırdığımızda, demirin geçirgenlik bakımından çok
üstün olduğunu görürüz. Bu yaklaşıma göre, statordan çıkan manyetik alan kuvvet çizgileri
rotora doğru giderken hava boşluğunu değil, statora yakın olan rotor çıkıntılarını tercih ederler.
Manyetik kuvvet çizgilerinin bir diğer özelliği ise, gerilmiş lastik gibi yollarını en kısa şekilde
tamamlamak istemeleridir. İşte bu nedenle statordan çıktıktan sonra kıvrım yaparak rotordan
geçen kuvvet çizgileri gerilmiş lastik gibi düzgün hâle gelmek isteyerek rotoru kendi doğrultularına
çekerler. Sonuçta motorda dönüş
hareketi başlar.
III. Hibrid (hybrid, melez) adım
motorlar: Şekil 10.57'de yapısı
verilen hibrid adım motorlar PM (doğal
mıknatıs rotorlu) ve VR (değişken
relüktanslı) tip adım motorların
birleşmiş hâlidir.
Bu motorun hem rotoru hem statoru
çıkıntı şeklindeki dişlere sahiptir. Rotor yumuşak demirden yapılmıştır. Bu
sayede statordaki sargılarda oluşan
manyetik alan, kendisine en yakın rotor dişlilerini çekerek dönüşü
sağlamaktadır.
Hibrid tipi adım motorların dönüş
derecesi 1,8° gibi çok küçük değerlere
indirilebilmektedir.
Şekil 10.57'de de görülebileceği gibi
Şekil 10.57: Hibrid (karma) adım motorların yapısı
motorun stator kutup ayaklarına
.)
birbirine zıt yönlü olarak ikişer bobin sarılmıştır. (Şekilde bobinler A- ve B- ile gösterilmiştir.)
Bobinlerinin sarım yönlerinin zıt olması oluşan manyetik alanların da zıt yönlü olmasını
sağlamaktadır.
Not: Bir bobinin oluşturduğu manyetik alanın yönü sarım yönüne göre değişmektedir.
Şekil 10.57'de görülen adım motorun rotorunda 50 adet diş (çıkıntı) bulunmaktadır. Buna göre
rotorun bir devir dönebilmesi için her faz bobininin ayrı ayrı 50'şer kez enerjilenmesi gerekmektedir.
Adım motorların çalıştırılmasında kullanılan devreler: Günümüzde her geçen gün
yaygınlaşan adım motorlar çeşitli elektronik devreler kullanılarak çalıştırılabilmektedir. Şimdi
bunu bir örnek ile açıklayalım.
I. Dört bobinli (fazlı) adım motor için sürücü devresi: Şekil 10.58'de verilen sürücü
devresinde 555 entegresi tarafından üretilen kare dalga biçimindeki tetikleme palsleriyle, 4017
adlı ring (halka) sayıcı entegresinin çıkışları sırayla akım vererek transistörleri iletime geçirip
motoru döndürmektedir.
Not: Uygulamada kullanılan adım motor sürücü devreleri bu kadar basit değildir ve dijital
elektronik bilgisi gerektirmektedir. Bu kitabın kapsamı endüstriyel elektronik ile sınırlı olduğundan
dijital yapılı sürücü devreleri geniş olarak açıklanmamıştır.
Resim 10.14'te dijital devreli adım motor sürücü devresi verilmiştir.
155
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Şekil 10.58: Dört bobinli (fazlı) adım motorlar için basit sürücü devresi
g. Servo motorlar: 1 devir/dakikalık hız
bölgelerinin altında bile kararlı çalışabilen, hız
ve moment kontrolü yapan yardımcı
motorlardır.
Örneğin hassas takım tezgâhlarında ilerleme
hareketleri için genellikle servo motorlar
kullanılır.
Servo motorların AC ile çalışan modelleri
fırçasız, DC ile çalışan modelleri ise
fırçalıdır. Bunlar, elektronik yapılı sürücü/
programlayıcı devrelerle birlikte kullanılırlar.
Günümüzde yapılan servo motor
çalıştırma sürücüleri resim 10.16'da
görüldüğü gibi tamamen mikroişlemci
kontrollü ve dijital yapılıdır.
Resim 10.14: Dijital yapılı adım motor sürücü devresi
Dijital kontrollü, hassas makinelerde çok tercih edilen servo motorların bazı özellikleri şu şekilde
sıralanabilir:
Döndürme momentleri yüksektir..
Döndürme momentinin iki katına kadar olan değerlere kısa süreli olarak yüklenebilirler..
Devir sayıları 1-10000 d/d arasındaki değerlerden herhangi birisine kolayca ayarlanabilirler..
Çok sık aralıklı olarak hareket edebilirler. Yani dur kalk yapma sayılarının çok olması motoru
olumsuz etkilemez.
Atalet (kalkış) momentleri küçük olduğundan verilen komutları gecikme olmadan algılar
ve yerine getirirler.
Servo motor çeşitleri
I. AC servo motorlar: Büyük güçlü AC servo motorlar iki ya da üç fazlı olarak üretilmektedir.
Bu tip motorların rotorları doğal mıknatıslı ya da kısa devre çubuklu olmaktadır.
İki ya da üç fazlı servo motorların çalışma prensibi senkron ya da asenkron tip motorlara çok
benzemektedir.
Üç fazlı servo motorların hız kontrolü, pals frekans çevirici devresi üzerinden, pals genişlik
modülasyonu (PWM) devreleriyle yapılmaktadır.
Küçük güçlü (1-10 W) AC servo motorlar ise minik boyutlu olarak, iki faz ile çalışabilecek
şekilde üretilirler. Bunların iç yapısında şekil 10.59'da görüldüğü gibi, aralarında 90° elektriksel açı
156
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Resim 10.15: Çeşitli servo motorlar
Resim 10.16: Dijital yapılı servo motor sürücüleri
yapacak şekilde yerleştirilmiş iki
bobin ve sincap kafesine benzer
rotor vardır.
Servo motorların rotorları,
savrulma ve atalet
momentlerinin küçük
olabilmesi için uzun, çapları
ise küçük yapılır. Stator
sargılarına uygulanan
gerilimlerin frekansı 50-60400-1000 Hz olabilir.
İki fazlı servo motorların
sargılarının biri referans, diğeri
ise kontrol sargısı olarak da
Şekil 10.59: İki fazlı AC servo motorların blok şeması
adlandırılır. Referans sargısına
sabit değerli, sabit frekanslı alternatif akım uygulanır. Kontrol sargısına ise yükselteç devresinden
gelen kontrol gerilimi verilir. Kontrol sargısına uygulanan akım, faz kaydırma devreleriyle 90°
kaydırılarak uygulanır. İki sarımda oluşan manyetik alanlar sonucunda rotor döner.
II. DC servo motorlar: Şekil 10.60'ta yapıları verilen DC servo motorlarda, sabit bir
kutup manyetik alanı elde etmek için DC kaynak kullanılır. Endüviye ise değişken bir gerilim
verilir. Bu iki gerilimin dolaştırdığı akımların oluşturduğu manyetik alanlar birbirini iterek dönüşü
başlatır.
DC servo motorların rotorları şekil 10.60'ta görüldüğü gibi, uzun, disk ve çan şeklinde
olabilmektedir.
Disk rotorlu servo motorlar kısa ve hafif oldukları için robot mafsallarında hareket elemanı
olarak kullanılabilmektedir.
İnce ve uzun rotorlu servo motorlarda ise boyutlar çok küçük olduğundan bunları her ortama
monte etmek kolaydır.
Çan tipi rotorlu servo motorlar ise, 3000 d/d gibi yüksek hızlara çok çabuk ulaşabilme özelliğine
sahiptir.
Servo motorlar, dijital kontrollü makineler, pozisyon belirleme sistemleri, bilgisayar donanımları,
157
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
stator
rotor
sargısı
stator
disk rotor
stator
çan rotor
uzun rotor
rotor
sargısı
rotor
sargısı
rotor
Şekil 10.60: "Uzun", "disk", "çan" rotorlu DC servo motorların yapısı
bellekli makineler, askerî cihazlar, büro makineleri, alternatör devir ayar mekanizmaları vb. gibi
yerlerde kullanılmaktadır.
Not: Servo, servis, köle, hizmetçi anlamındadır.
Sorular
1. Endüvi, kolektör, indüktör, rotor nedir? Tanımlayınız.
2. Şönt motorun yapısını, çalışmasını, özelliklerini anlatınız.
3. Adım motorların yapısını ve çalışmasını kısaca açıklayınız.
4. Üç fazlı asenkron motorun yapısını ve çalışmasını anlatınız.
5. Yol verme rölesiyle çalıştırılan bir fazlı asenkron motorların yapısını şekil çizerek anlatınız.
158
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
159
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Bölüm 11: Elektronik yöntemlerle büyüklüklerin ölçülmesi
Giriş: Fiziksel değerleri ölçebilmek, kaydedebilmek, bir büyüklüğe bağlı olarak başka bir sistemi
çalıştırabilmek için sensör ve transdüser temelli elektronik devreler geliştirilmiştir.
Elektronik yöntemlerle büyüklük ölçmede kullanılan düzenekler şunlardır:
A. Sıcaklık ölçme
Endüstriyel uygulamalarda sıcaklık derecesinin ölçülmesi için bir çok düzenek mevcuttur.
Sıcaklık ölçümünde kullanılan bazı elemanlar, PTC, NTC, yarı iletken ısı sensörü, dıştan ısıtmalı
bimetal, direnç teliyle ısıtmalı bimetal, kuyruklu (gazlı) termostat, termokupldur.
Not: Kitabın 4 ve 8. bölümlerinde sıcaklık ölçme sistemleri açıklanmıştır.
B. Işık ölçme
Ortam aydınlığını belirlemek buna göre çeşitli düzenekleri çalıştırmak için geliştirilmiş devreler
uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır.
Örneğin ortam aydınlığının şiddetini belirleyen lüksmetre cihazı tamamen elektronik yapıdadır.
Bunun yanında bazı fotoğraf makinelerinde ortam aydınlığını, LDR, fototransistör gibi elemanlarla
belirleyip buna göre flaşın ışığının seviyesini ayarlayan düzenekler de mevcuttur.
I. LDR'li ortam aydınlığını
ölçen devre: Şekil 11.1'de verilen
devrede ortam aydınlandığında
LDR'nin üzerinden geçen akım artar
ve T 1 transistörü iletime geçer.
Ampermetre ibresi ters yönde (sola)
sapar yani sıfır değerini gösterir.
Ortam karardığında LDR akım
geçirmez, T 1 transistörü kesime
gider. Ampermetre ibresi sağa doğru
sapar. Ortam iyice karardığında
ampermetre ibresi maksimum değeri
gösterir.
Devre deneysel amaçlı olup öğrencinin
kavramasını sağlamak için verilmiştir.
R3
10 k
1k
R2
R1
1k
LDR
S
R4
10 k
+12 V
ampermetre
BC547
BC547
+
100 k
mA
T1
10 k
330 W
R5
T2
R6
330 W
1k
R7
Şekil 11.1: LDR'li ortam aydınlığını ölçen devre
LDR'li aydınlık ölçme donanımlarının yapısını
C. Mesafe (aralık) ölçme
Elektronik devre elemanları kullanılarak mesafe ölçümü yapılabilmektedir. Bunların çeşitleri
şöyledir:
I. İndüktif yöntemle aralık (mesafe) ölçme: Şekil 11.2'de verilen şemada bobinin içinde
bulunan mıknatısı ileri geri hareket ettirirsek bobinin indüktans ve reaktans değerleri değişir. Bu ise
bobin üzerinden geçen akımı değiştirir. Bobinden geçen akımdaki değişiklik hassas entegreli devrelerle
algılanılarak, analog ya da dijital göstergeli devreleri çalıştırıp mesafe ölçmek mümkün olur.
II. İndüktif yaklaşım dedektörüyle op-ampın sürülmesi: Metal cisim sensöre
yaklaştırıldığında bu elemanın alt ucunda bir akım doğar. Bu akımın R1 direnci üzerinde
oluşturduğu gerilim op-ampın çıkış geriliminin seviyesini değiştirir.
Şekil 11.3'te verilen şemada adı geçen indüktif yaklaşım sensörleri 8. bölümde anlatılmıştır.
159
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
indüktif
yaklaşım
sensörü
mıknatıs
+5 V
470 k
4,7 k
22 k
+5 V
7
+3
100 W
741
1k
bobin
100 W
Şekil 11.2: Mıknatısın bobin içindeki hareketinin indüktans ve reaktansı değiştirmesi
-2
R1
6
çıkış
4
-5 V
Şekil 11.3: İndüktif yaklaşım
sensörüyle op-ampın sürülmesi
Ç. Devir sayısı (hız) ölçme
Sürekli olarak dönüş yapan düzeneklerin devir sayısını ölçmek için optik, manyetik vb. gibi
yöntemlere göre çalışan devreler geliştirilmiştir.
D. Seviye ölçme
Depo, kazan, silo vb. gibi yerlerin doluluk seviyesini belirleyebilmek için seviye ölçme
devreleri geliştirilmiştir. Uygulamada, kapasitif sensörlü, çubuk elektrotlu, ultrasonik sistemli
vb. gibi seviye ölçme donanımları kullanılmaktadır.
I. Şamandıralı seviye ölçme: Şamandıralı seviye ölçme sistemleri basit bir yapıya sahiptir.
Sıvıların kaldırma kuvvetinin prensibi asırlar önce Arşimet tarafından bulunmuştur. Bu sistemde
yüzen bir cisim iki kuvvete maruz
kalmaktadır.
ayarlı direnç
Bunlar:
Yerçekiminden kaynaklanan
aşağı doğru çekim kuvveti,
Cismin yüzebilirliğinden
şamandıra
kaynaklanan yer çekimine zıt
V
yönlü kuvvettir.
Şekil 11.4'te verilen sistemde
taşıtların yakıt depolarının doluluk
yakıt deposu
durumunu elektronik yöntemlerle
ölçülebilmektedir. Depo doluyken
Şekil 11.4: Şamandıralı seviye ölçme düzeneği
şamandıra yukarı hareket eder ve
potun direnci azalır. Azalan direnç
pottan daha fazla akım geçirir ve sürücü kabininde bulunan depo göstergesinin (bu aslında
ampermetredir) ibresi maksimum değeri gösterir. Depo boşaldıkça şamandıra aşağı doğru iner ve
potun değeri büyür. Direnç değeri büyüyen pot az akım geçirir. Bu ise ampermetrenin ibresinin
sapmasını önler.
II. Sıvı seviyesini gösteren transistörlü devre: Şekil 11.5'te verilen devrede depo içinde bulunan
iletken sıvının (su, asit, boya vb.) seviyesi yükseldikçe transistörler iletime geçerek ledleri çalıştırır.
E. Kimyasal özellik ölçme
Sıvı ve gazların kimyasal özelliklerinin ölçülmesi için çeşitli düzenekler geliştirilmiştir.
Örneğin arabaların eksoz gazlarının analizi, insanların alkol alma oranı, sıvıların pH değerini
belirleme ile ilgili cihazlar uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Resim 11.1'de sıvıların
pH değerini ölçen dijital yapılı cihaz resmi verilmiştir. Bu cihazın yapısı şöyledir:
160
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
metal depo
sıvı
3xBC547
2-5 V
+
2,2 k
Şekil 11.5: Sıvı seviyesini
gösteren transistörlü devre
Resim 11.1: Sıvıların pH
değerini belirleyen alet
G ucu iyonlara duyarlı madde ile kaplanmış MOSFET'li ölçme probu sıvı içine daldırıldığında
MOSFET'in elektriksel karakteristiği değişmekte ve ortamın pH değeri dijital devre ile
ölçülebilmektedir.
G ucuna kaplanan
açılıp
iletken
kapanabilen
maddelerin özelliklerinin
çene
değiştirilmesiyle hidrojen,
karbon monoksit ve metan
gibi gazlara duyarlı
algılayıcılar da
yapılabilmektedir.
gerilim
giriş
F. Manyetik alan ölçme
V ucu
gerilim giriş ucu
Kabloların ya da indüktif
özellikli alıcıların yaydığı
V
doğrultmaç
manyetik alanın şiddetini
diyotları
ölçmek için çeşitli elektronik
düzenekler geliştirilmiştir.
Bu konuya ilişkin en yaygın
örnek pensampermetrelerdir.
Bilindiği gibi bu cihaz ile kablo
etrafında oluşan manyetik
Şekil 11.6: İletken etrafında oluşan manyetik alandan etkilenen
alandan yararlanarak akım
bobin ile akım ölçme esasına göre çalışan pensampermetreölçümü yapılabilmektedir.
lerin yapısının basit olarak gösterilmesi
Şekil 11.6'da
pensampermetrelerin yapısı basit olarak verilmiştir. Bu cihazın açılır kapanır özellikteki
çenesinin içine giren akım taşıyan iletkenin yaydığı manyetik alan çeneye (nüve) sarılmış
bobinden geçen akımın değişmesine neden olmakta ve bu sayede ölçmeyi yapan ünite geçen
akımı göstermektedir.
G. Basınç ölçme
Üretim süreçlerinde basınç ölçme önemli bir ihtiyaçtır. Günümüzde bir çok basınç ölçme yöntemi
geliştirilmiştir. Bunlar, LVDT'li, kapasitif prensipli, strain gauge'li, kristalli basınç ölçerler şeklinde
sıralanabilir. Bu konuyla ilgili devre elemanları hakkında bilgi almak için kitabın 8. bölümündeki
transdüserlere bakınız.
161
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Ğ. Ağırlık ölçme
Dijital terazilerin, kantarların ağırlığı ölçebilmesi için çeşitli cihazlar geliştirilmiştir. Bunlar
kristalli, bobinli, kapasitif, yük hücreli vb. şeklinde olabilmektedir. Ağırlık ölçmede kullanılan
sensörler hakkındaki temel bilgiler kitabın 6. bölümünde açıklanmıştır.
H. Adet (miktar, sayı) belirleme
Belli bir noktadan geçen madde miktarını belirlemek için dijital entegrelerden yararlanılır. Bu
konunun anlaşılabilmesi için dijital elektroniğin sayıcılar konusunun bilinmesi gerekir.
I. Nem ölçme
Ortamın nemini ölçmek için bir çok devre yapılabilmektedir. Kitabın 6. bölümünde nem ölçme
sensörleri ve devreleri açıklandığından burada sadece bir örnek ile konuyu aktaralım.
I. 555'li nem
algılama devresi:
33 kW
Şekil 11.7'de verilen
NPN
BC547
devrede bakırlı
plaket üzerine
33 kW
33 kW
yapılan nem ölçme
sensörü nem oranı
artınca akım
geçirerek transistörü
sürer. Transistörün
nem ölçme
uçları
iletime geçmesi
555'e besleme
nem
+5-12 V
geriliminin gitmesini
sensörü
sağlar. Bunun
Şekil 11.7: 555'li nem
sonucunda ise 555'in
çıkışında bulunan led
yanıp sönerek ortamın neminin arttığını bildirir.
Sorular
1. İndüktif ölçme sisteminin yapısını anlatınız.
2. LDR, PTC, NTC nedir? Yazınız.
3. PTC'li sıcakta çalışan basit bir devre çiziniz.
162
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
555
çıkış
1 kW
10 mF
algılama devresi
22 nF
Bölüm 14: Uygulama devreleri
+ 5-12 V
100 k
NPN
+ 5-12 V
flamanlı
lamba
1-10 k
1-10 k
A
1-10 k
BC547
100 k
1-10 k
R1
BC547
BC547
10-100 k
Şekil 1: İki transistörlü dokunmayla çalışan lamba devresi
Şekil 2: NTC'li soğukta çalışan lamba devresi
1. İki transistörlü dokunmayla çalışan lamba devresi: A-B ile gösterilen metal plakalara parmak ile
dokunulduğunda deri üzerinden geçen akım T1 ve T2 transistörlerini iletime sokar ve lamba yanar (şekil 1).
2. NTC'li soğukta çalışan lamba devresi: Ortam soğukken NTC'nin direnci yüksektir. Bu nedenle NTC
üzerinden akım geçmez ve R1 üzerinde gerilim oluşmaz. R1 üzerinde gerilim oluşmadığı için T1 transistörü
kesimde kalır. T1 kesimdeyken A noktasının gerilimi maksimum değerde olur ve T2 iletime geçer, lamba yanar.
Ortam sıcaklığı arttığında NTC üzerinden geçen
akım artacağı için R1 üzerinde düşen gerilim büyür
ve T1'i iletime sokar. T1 iletken olunca A noktasının
gerilimi düşer ve T2 kesime gider (şekil 2).
1-10 k
330 W
+5 V
100 nF/400 V
Şekil 3: Triyakın optokuplör ile tetiklenmesi
tristör
220 V
triyak
A ucuna triyakın A2 ucu, K ucuna triyakın A1 ucu,
G ucuna triyakın G ucu bağlandıktan sonra, iki yollu
anahtar triyak konumuna alınıp test bu tonuna
basılıyken lamba yanıyorsa triyak sağlamdır (şekil
4).
5. LDR'li karanlıkta çalışan devre: LDR üzerine
ışık düştüğünde bu elemanın üzerinden geçen akım
artar. R1 üzerinde oluşan gerilim T1 transistörünü
sü rer. A n oktasın ın ger ilim i düşer. T2 iletime
geçemez. Lamba yanmaz.
BT136
MOC3009
Bu devre optokuplör sayesinde güvenli çalışır.
Yani güç devresinde ortaya çıkan bir arıza kumanda
devresine zarar vermez (şekil 3).
4. Tristör ve triyak test devresi: Verilen devre
ile tristör ve triyakların sağlam olup olm adığı
anlaşılabilir. A-G-K uçlarına tristör bağladıktan sonra
iki yollu anahtar tristör konumuna alınır ve test
butonuna basılır. Bu işlem sonucunda bu tona
basılınca lamba sürekli olarak yanıyorsa tristörün
sağlam olduğu anlaşılır.
diyak
33 k
3. Triyakın optokuplör (optik bağl aç) ile
te ti kl enme si : S anah tar ın a basıldığında
optokuplörün ledi ışık yayar ve fototriyak iletime
geçer. Fototriyakın akımı C'yi doldurmaya başlar.
C'nin gerilimi 20-50 V arası bir değere ulaştığında
BT136 triyakı iletime geçerek alıcıyı çalıştırır.
12 V
16 V
10-100 mF
test
1-10 k
Şekil 4: Tristör ve triyak test devresi
1-10 k
1-10 k
1-10 k
R1
BC547
BC547
10-100 k
Ortam karardığında LDR üzerinden akım geçmez.
Şekil 5: LDR'li karanlıkta çalışan devre
R1 üzerinde polarma gerilimi oluşmaz. T1 kesimde
kalır. A noktasının gerilimi yükselir. T2 iletime geçer. Röle çeker. Lamba yanar (şekil 5).
169
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
R1
1k
1-10 k
1-10 k
1-10 k
BC308
P
BC308
470 k
BC547
10 k
P
1-10 k
1-10 k
Şekil 6: LDR'li karanlıkta çalışan devre
Şekil 7: LDR'li aydınlıkta çalışan devre
6 W flüoresan lamba
6. LDR'li karanlıkta çalışan devre: LDR üzerine
ışık düştüğünde bu elemanın direnci ve üzerinde
düşen gerilim azalır. LDR üzerinde oluşan gerilimin
azalması T 1 tr an sistörü nü kesime sokar. T 1
10 k
kesimdeyken PNP tipinde olan T 2 transistörü
kesimde kalır. Ortam karardığında LDR üzerinde
oluşan gerilim yükselir ve T1 iletime geçer. T1 'in
iletime geçmesi T2 transistörünün beyzine eksi
polarmanın gitmesini sağlar. B ucuna eksi polarma
555
gelen T2 iletime geçer ve lamba yanar (şekil 6).
7. LDR'li aydınlıkta çalışan devre: LDR üzerine
ışık düştüğünde bu elemanın üzerinden geçen akım
6V
artar. Pot üzerinde oluşan gerilim T1 transistörünü
iletime sokar. R3 direnci üzerine oluşan gerilim
tr istörü iletime sokar ve lamba yanar. Ortam
trafo 5-10 W
karardığında T1 transistörü ve tristör kesime gider
Şekil 8: Konvertisör (invertör) devresi
(şekil 7).
8. Konvertisör (invertör): Verilen devre flüorean
lambalı portatif aydınlatma cihazlarında (ışıldak) kullanılmaktadır. Devrede kullanılan 555 entegresinin 3 numaralı
ucunda kare dalga oluşur. Kare dalganın frekansını pot ile ayarlamak mümkündür. 555'in çıkışına bağlı soğutuculu
transistör sürekli olarak iletim ve kesim olarak trafonun primerinden değişken akımların geçmesine neden olur.
Trafonun primer sarımından geçen değişken akımlar sekonder sarımında yüksek değerli AC'nin oluşmasına yol
açar. Sekonderde oluşan yüksek değerli AC flüoresan lambayı yakar (şekil 8).
9. Dil (reed) röleyle çalışan lamba devresi: Verilen devrede reed röleye mıknatıs yaklaştırıldığında cam
gövde içindeki mini kontaklar kapanır ve tristör iletime geçerek lambayı çalıştırır.
Devre DC beslemeli olduğundan mıknatıs dil röleden zaklaştırılsa bile lamba sönmez (şekil 9).
L
0
R
B
L
6/25 A
0
-
220/12 V
4W
trafo
C
10 k
2
470 mF
BC547
mıknatıs
BRX49
MCR100
470 mF
C1
1N4001
1N4001
60 W
100 k
B
R
-
Şekil 9: Reed röleyle çalışan lamba devresi
Şekil 10: Tek transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi
170
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
10. Tek transistörlü merdiven ışık otomatiği devresi: Verilen devrede butona basıldığında yarım dalga
doğrultmaç devresinin çıkışındaki DC 12 voltluk gerilim nötr (0) hattı üzerinden geçerek C2 kondansatörünü
doldurur. Dolan C2 transistörü sürer. Röle çeker ve lamba yanar. C2 boşalınca transistör kesime gider. Lamba
söner. C2'ye paralel bağlı olan pot ile C2'nin boşalma zamanı ayarlanabilir (şekil 10).
A
+9 V
mA
1k
56 k
470 k
10-56 k
18 k
termokupl
22 k
100 k
BD135
B
330 k
9,1 V
BT136
10 k
1N4148
68 k
1k
100 k
18 k
Şekil 11: Triyaklı gecikmeyle çalışan zamanlayıcı devresi
9,1 V
Şekil 12: Termokupllu sıcaklık ölçme devresi
11. Triyaklı gecikmeyle çalışan (turn on tipi) zamanlayıcı devresi: Verilen devrede A anahtarı kapatılınca
C kondansatörü dolmaya başlar. C'nin gerilimi belli bir seviyeye ulaştığında transistör iletime geçer. Transistörün
C-E ayakları arasından geçen akımı triyakı sürer ve lamba yanar.
B butonuna basılınca C boşalır. Transistör kesime gider. Lamba söner. Bir süre sonra yeniden dolan C
transistör ve triyakı iletime sokar (şekil 11).
12. Termokupllu sıcaklık ölçme devresi: Verilen devre ile 0-100 °C'lık sıcaklıklar ölçülebilir. Op-ampın
çıkışına bağlanan analog mikroampermetrenin doğru göstermesini sağlamak için P1 ve P2 potansiyometreleriyle
kalibrasyon (ayar) işlemi yapılmalıdır.
Termokupl 0 °C'lık suyun içine konulduktan sonra P1 ile mikroampermetrenin 0 mA değerini göstermesi
sağlanır.
Termokupl 100 °C'lık suyun içine konulduktan sonra P2 ile mikroampermetrenin 100 mA değerini göstermesi
sağlanır (şekil 12).
1N4001
1-10 k
1-10 k
BC547
1-10 k
4N25
1-10 k
BC547
Şekil 13: Optokuplör ile tetiklenen transistörlü devre
13. Optokuplör ile tetiklenen transistörlü devre: Verilen devrede 4N25 optokuplörünün ledine DC 1,5-2
volt uygulanınca fototransistör iletime geçer ve T1 kesime gider. T1 kesime gidince T2 iletime geçer, röle çalışır
(şekil 13).
14. Merdiven ışık otomatiği devresi: Butona basıldığında trafo çalışmaya başlar. Sekonderde oluşan AC
diyod tarafından DC'ye çevrilir. İlk anda C2 boş olacağından T1 kesimde olur. T1 kesimde olduğu için T2 iletime
geçer. T2 iletken olunca röle çeker. Röle iki kontağını da kapatır. Birinci kontak lambayı besler. İkinci kontak
trafonun primerine gelen akımın sürekli olmasını sağlar. Bir süre sonra C2 dolar. T1 iletken, T2 kesim olur. Röle
kontaklarını açar ve lamba söner (şekil 14).
171
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
lâmba
faz
nötr
12 V
C1
C2
10 W
4,7 k
buton
10-22 k
zaman
ayarı
5,6 k
BC547
BC547
T1
T2
5,6 k
470 k
1N4001
Şekil 14: Merdiven ışık otomatiği devresi
BC547
1N4001
SCR4
SCR2
SCR1
+ 12 V
SCR3
15. Şifreli kilit: Şekil 15'te verilen devre beş butona doğru sırayla basıldığında çalışır. Devrede 30240 değişik
olasılık söz konusudur. Bilmeyen birisinin seçilen kombinasyonu bulma olasılığı üç milyonda bir kezdir. Ayrıca beş
butona (S4, S5, S6, S7, S8) 4 saniye içinde basılmazsa doğru basım sırası izlense bile şifre açılmaz.
Devrede S4-S8 arasındaki butonlar doğru kombinasyon için, S1-S3 arasındaki butonlar ise kombinasyon önleme
devresi içindir. Yani devrenin çalışmasını önlemek için kullanılmıştır.
S4 butonu kombinasyonun ilk basamağı olup, bu butona kısa bir süre basıldığında C1 kondansatörü şarj
olarak T1 ve T2 transistörlerini yaklaşık 4 saniye için iletime geçirir. S5 butonu kombinasyonun ikinci basamağı
olup, bu butona basıldığında C1 kondansatörü SCR1 tristörü tetiklenerek R3 direnci üzerinde gerilim düşürür. Bu
ise S6 butonuna basıldığında SCR2 tristörünün tetiklenmesi için gerekli akımı sağlar. Bu işlemler T3 röle sürücü
transistörünün iletime geçmesine değin sürer. Eğer şifre 4 saniye içinde açılmazsa sistem kapalı (off) durumuna
geçer. Bu hâlde kilidin yeniden açılabilmesi için işlemleri baştan başlatmak gerekir. Eğer doğru sırayla gidilmeyip
herhangi bir aşamada S1 -S3 butonlarından herhangi birisine basılırsa, sistem yeniden kapalı (off) durumuna
geçer.
4,7 k
1k
1k
1k
1k
1k 1k
BC547
1k 1k
Şekil 15: Şifreli kilit devresi
16. Optokuplörlü flaşör devresi: Şekil 16'da verilen devrede 555 entegresi ayarlanan frekansta çıkış sinyali
üretir. Bu entegrenin verdiği akım MOC3010 optokuplörünün ledini çalıştırır. Işık yayan led fotodiyağı sürer.
İletime geçen fotodiyak triyağı sürer ve lamba yanıp söner. Devrede kullanılan optokuplör sayesinde DC ile
beslenen kare dalga üreteç devresiyle 220 voltluk triyaklı devre birbirinden yalıtılmış durumdadır.
17. 741 op-amplı bas ve tiz kontrol (aktif filtre) devresi: Şekil 17'de verilen devre basit bir ekolayzerdir.
Potların değeri değiştirilerek çıkıştan alınan ses sinyalinin bas ya da tiz olmasını sağlamak mümkündür.
18. Neon lamba tetiklemeli triyaklı lamba karartma (dimmer) devresi: Şekil18'de verilen devreye AC
220 V uygulandığında R ve P üzerinden şarj olmaya başlayan C'nin gerilimi 20-90 V arası bir değere ulaştığında
neon lamba iletime geçerek triyağı sürer. G ucu tetiklenen triyak lambayı çalıştırır.
P'nin değeri artırılırsa C geç dolacağından neon lamba da geç iletime geçer ve lamba az ışık yayar. P'nin
değeri azaltılırsa C hemen dolacağından neon lamba da erken iletime geçer ve lamba çok ışık yayar.
172
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
10-56 k
+5-12 V
220 V
10-56 k
4,7 k
MOC3010
555
220 V
BT136
220-820 W
4,7 mF
Vcc
Şekil 16: Optokuplörlü flaşör devresi
Şekil 17: 741 op-amplı bas ve tiz kontrol devresi
+12 V
15-100 W
22-56 k
1k 1 W
AC 220 V
500 k
220/2x12 V
10-20 W
trafo
T1 2N3055
L1
BT136
220 p
100 nF
400 V
8-20 W
flüoresan
lamba
1k 1 W
T1 2N3055
Şekil 18: Neon lamba tetiklemeli triyaklı
lamba karartma (dimmer) devresi
L3
L2
Şekil 19: İki transistörlü
konvertisör devresi
19. İki transistörlü konvertisör devresi: Şekil 19'da verilen devreye DC 12 V uygulandığında ilk anda T1'in
iletime geçtiğini varsayalım. T1'in beyzi R1 ve L 2 üzerinden +12 volta bağlanmış olur. T1 'in beyz akımı yavaş
yavaş (L2 ilk anda akımın artışına engel olduğu için) artmaya başlar. T1'in beyz akımının yavaş yavaş artması L1
üzerinden gelen kolektör akımının da yavaş yavaş artmasına sebep olur. L1'den geçen değişken akımın yarattığı
manyetik alan L 2'yi etkileyerek beyzden geçen akımın daha çok yükselmesine neden olur. T1 transistörünün
kolektöründen geçen akım doyum değerine ulaştığından L1 üzerinde oluşan manyetik alan sabitleşir. L1'in alanının
sabit hâle gelmesi L2 üzerindeki etkisini ortadan kaldırır. L 1'in L 2 üzerinde yaptığı baskının ortadan kalkması
L2'den geçen beyz akımının azalmasına yol açar. Beyz akımı azalmaya başlayınca L1'den geçen kolektör akımı
da azalır. Kolektör akımının azalmaya başlaması L1 üzerinde oluşan manyetik alanın yön değiştirmesine sebep
olur. Yön değiştiren manyetik alan L 2 bobininden geçen akımı 0 seviyesine doğru indirir. T1'in beyz akımı 0
değerine indiğinde bu eleman kesime gider.
T1 kesime gidince T2 iletime geçer ve yukarıda açıklanan işlemlerin benzeri meydana gelir. L 1 ve L 2
sarımlarında oluşan manyetik alanlar L3 sarımında AC'ye benzeyen bir sinyal oluşmasını sağlar.
21 . Step (a dım) motor kontr ol
devresi: Şekil 21'de verilen devre ile
disket sürücü, nokta vuruşlu yazıvı gibi
delikli disk
+12 V
1k
330 W
optointerrupter
20. Optointerrupter'li hız (devir
sayı sı ölçme devres i: Şekil 20 'de
verilen basit devre ile motorun devir
sayısına göre çıkıştan belli bir gerilim
alınır. Çıkışa bir analog voltmetr e
bağlanacak olursa devir sayısına göre
değişen gerilim görülebilir.
Den eysel ( öğretim) am açlı olan
devrede optointerrupterin içinde dönen
delikli disk algılayıcı olarak çalışan
fototransistörün iletim kesim olmasını
sağlar. Fototransistör iletim kesim
oldukça multivibratör devresinin ürettiği
sinyalin frekansı değişir.
330 W
10 k
10 k
10 n
100 k
Vçkş
NPN
NPN
DA
10 mF
10 k
3-12 V
teyp
motoru
10 n
1N4001
delikli disk
Şekil 20: Optointerrupter'li hız (devir sayısı) ölçme devresi
173
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
cihazlarda kullanılan küçük güçlü step
motorların istenilen hızda çalıştırılması
sağlanabilir. Motoru n dön üş h ızın ı
ayarlamak için potun değeri değiştirilir.
+12 V
1: mavi, 2: beyaz1, 3: sarı,
4: beyaz2, 5: kahverengi,
6: kırmızı
S1
1k
1N4001
2 2. NTC ve op- a mplı soğukt a
çalışan devre: Şekil 22'de verilen devre
ortam soğukken rlöeyi çalıştırır. Devrede
op-amp komparatör (kıyaslayıcı) olarak
çalışmaktadır. Röle çalışırken led2,
çalışmazken led1 ışık yayar
1
1k
4
2
5
555
6
1-10 k
10 k
NPN
3
S2
5-12 V
10 mF
23. Akü şarj devresi: Şekil 23'te
verilen devrede akü tam dolunca 2. SCR
iletime geçer. İkinci SCR'nin iletken
olması 1. SCR'nin G akımını keser.
Akü gerilimi istenilen düzeye ulaştığında şarj
kendiliğinden kesilir.
Şekil 21: Step (adım) motor kontrol devresi
+12 V
1k
alıcı
1-10 k
180 k
24. Faz koruma rölesi devresi: Şekil 24'te
verilen devrede RST fazlarından birisi kesilince üç
fazın birleşim noktasında bir gerilim oluşur. Bu
gerilim diyotlar tarafından DC'ye çevrilir. DC gerilim
T1 ve T2'yi iletken yapar. T2 iletken olunca T3 kesime
gider. T3 kesime gidince röle kontağını açar ve
kontaktöre giden akım kesilir.
220 V
470 k
10 k
741
NPN
1k
10 k
6V
NTC
1-10 k
25. Triyaklı flaşör devresi: Şekil 25'te verilen
devrede multivibratör devresinin ürettiği kare dalga
triyakı iletim ve kesime sokarak lambanın
yanıp sönmesini sağlar.
-12 V
1k
led1
led2
Şekil 22: NTC ve op-amplı sıcakta çalışan devre
26. Üç transistörlü, kaskad bağlı
turn-off zaman rölesi devresi: Şekil 26'da
verilen devr eye DC uygu landığın da C
dolmaya başlar. C boşken T 1 kesim, T 2
iletim, T3 iletim olur L yanar. C dolunca T1
iletime, T2 kesime, T3 kesime gider L söner.
diyot
diyot
27. LDR'li ışığın şiddetini ölçme
devresi: Şekil 27'de verilen devre deneysel
(öğretim) amaçlıdır. LDR'ye gelen ışığın
şiddetin e gör e voltmetren in gösterdiği
gerilim değeri yükselir.
akü
Şekil 23: Akü şarj devresi
5-12 V
normal
çalışma ledi
1k
10 k
BT136
A1
1k
10 k
10 k 1-100 mF
G
A2
L
BC547
NPN
NPN
10 n
1-100 mF
2xBC547
Şekil 24: Faz koruma rölesi devresi
174
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Şekil 25: Triyaklı flaşör
220 V
28. 555 entegreli ışıkta ses üreten devre: Şekil 28'de
verilen devre DC 5-18 V arası DC gerilimle beslenebilir. Ortam
aydınlandığında devre ses üretmeye başlar. Devrenin ışığa
karşı hassasiyeti pot ile ayarlanabilir.
Pot ile LDR'nin yeri değiştirilecek olursa karanlıkta ses
üreten devre yapılmış olur.
10 k
30. Kararsız (astable) multivibratörlü
periyodik çalışan röle devresi: Şekil 30'da
verilen devrede transistörler sırayla iletim ve
kesim olur ve röle alıcıyı kesik kesik çalıştırır.
1N4001
NPN
1k
29. Üç transistörlü turn-off zaman rölesi devresi: Şekil
29'da verilen devrede butona basıldığında C hemen şarj olur.
C'nin üzerinde biriken elektrik akımı T1 transistörünü sürer.
T1 iletime geçtiğinde T2 transistörünün beyzi T1 üzerinden () alarak bu elemanın iletime geçmesini sağlar. T2'nin iletken
olması T3 transistörünün beyzine tetikleme
akımının gitmesin e n eden olar ak bu
elemanın da iletken olmasını sağlar. T 3
iletime geçtiğinde röle kontaklarını kapatarak
alıcıyı çalıştırır. Bir süre sonra üzerindeki
elektrik yükü biten kondansatör T1 , T2 ve
LDR
T3 transistörlerinin kesime gitmesine neden
olur.
Devrede kondanasatöre paralel olarak 500
kiloohm luk bir pot bağlayarak alıcının
BC547
çalışma zamanını değiştirmek mümkündür.
L
DC-AC
1k
100 k
NPN
NPN
10 k
100 mF
B
Şekil 26: Üç transistörlü, kaskad bağlı
turn-off zaman rölesi devresi
+ 12 V
10 k
10 k
BC547
BC547
BC547
1N4001
10 k
1k
1N4001
Şekil 27: LDR'li ışığın şiddetini ölçme devresi
3,3 k
1N4001
B
NPN
100 mF
Şekil 28: 555'li ışıkta
ses üreten devre
100 mF
NPN
NPN
100 mF
3,3 k
1k
PNP
Şekil 29: Üç transistörlü turnoff tipi zaman rölesi
+12 V
1N4001
+12 V
8 W
0,5 W
1k
100 k
10 k
31. 555 entegreli ses üreteci devresi:
Şekil 31'de verilen devrenin ürettiği sesin
tonu R1, R2 ya da C'nin değeri değiştirilerek
ayarlanabilir.
+12 V
S
10 k
10 k
NPN
Şekil 30: Kararsız multivibratörlü
periyodik çalışan röle devresi
+12 V
22 k
100 k
8 W
0,5 W
NPN
NPN
10 k
220 mF
+12 V
B
1N4001
Şekil 31: 555 entegreli ses üreteci devresi
Şekil 32: İki transistörlü turn-on zaman rölesi devresi
32. İki transistörlü turn off zaman rölesi devresi: Şekil 32'de verilen devrede S anahtarı kapatılınca C
dolmaya başlar. C dolunca T1 ve T2 iletime geçer, röle çeker ve lamba yanar.
175
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
4,7 k
1M
270 k
10 k
1N4148
741
741
çıkış
39 k
voltmetre
47 k
p
6,8 k
100 k
100 p
Şekil 33: LDR'li ışığın şiddetini ölçme devresi
5-100 W
lâmba
A2
BT136
BT136
G
BT136
1,5 k
1,5 k
Ses üreten anfinin çıkışına bağlanır.
A1
1,5 k
1k
10 k
AC 220 V
34. Triyaklı ışık modülatörü
devresi: Şekil 34'te verilen devre
müziğin şiddetine göre lambaların ışık
yaymasını sağlar. Devre verimli
çalışmazsa triyakların G ucuna bağlı
olan dirençlerin değerleri
değiştirilmelidir.
ısı sensörü
olarak
1N4148
6,8R
47 mF
3,3 k
33. LDR'li ışığın
BC547
şiddetini ölçme
+
devresi: Şekil 33'te
verilen devrede
1N4148 diyodu ısı
sensörü olarak
kullanılmıştır. 1N4148
DIL 723
diyodunun gövde
sıcaklığının 1 °C
değişmesi jonksiyon
470
geriliminin 0,2 mV
değişmesine yol açar.
Devre kurulduktan
sonra 1N4148
diyoduna buz
değdirilip potlarla
ayar yapılarak çıkışın 0 V olması
sağlanır. 1N4148 diyodu havya ile
ısıtılarak çıkış geriliminin değişimi
gözlenir.
10 k
10 k
36. Kopmayla çalışan alarm devresi
Şekil 8.44’te verilen devrede ince tel kopartıldığı zaman
T1’in kolektöründen geçen akım T2’nin beyzinden geçmeye
başlar ve T2 iletime geçerek röleyi çalıştırır. Röle kontağını
kapattığı zaman alarm çalışmaya başlar.
1N4001
DC 12 V
35. LM317 entegreli sıcaklığa
göre motorun hızını değiştiren
Şekil 34: Triyaklı ışık modülatörü devresi
devre
Şekil 8.43’te verilen
devrede ortam
sıcaklığı arttığı zaman
giriş LM317 çıkış
+
NTC’nin direnci azalır
ve pot üzerinden
şase
-T
geçen akım artar.
NTC
Potun üzerinden
geçen akımın artması
bu elemanın üzerinde
100 nF
DC 12 V
100-1000 W
düşen gerilimi artırır.
motor
Potun geriliminin
artması çıkış gerilimini
5-10 k
yükseltir ve DA
motorun devir sayısı
artar.
Ortam sıcaklığı
azaldığı zaman
Şekil 35: LM317 entegreli sıcaklığa göre motorun hızını değiştiren devre
NTC’nin direnci artar
ve pot üzerinden geçen akım azalır. Potun üzerinden
A
+12 V
geçen akımın azalması bu elemanın üzerinde düşen
gerilimi azaltır. Potun geriliminin azalması çıkış gerilimini
düşürür ve DC motorun devir sayısı azalır.
ince tel
zil
BC547
12 V
10 k
T1
10 k
BC308
T2
-
Şekil 36: Kopmayla çalışan alarm devresi
176
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
37. İki transistör ve NTC’li ısıya
duyarlı devre
Şekil 37'de verilen devrede ortam
sıcakken NTC üzer inde olu şan
gerilim azalır. T 2 kesim e, T 1 ise
iletime geçer. Rölenin kontakları
kon um
değiştirir.
Or tam
soğuduğunda NTC üzerinde düşen
gerilim artar. T1 iletim, T2 kesim olur.
38. İki transistör ve LDR’li ısıya
duyarlı devre
Şekil 38'de verilen devrede ortam
aydınlıkken LDR üzerinde oluşan
gerilim azalır. T 2 kesim e, T 1 ise
iletime geçer. Rölenin kontakları
kon um
değiştirir.
Or tam
karardığında LDR üzerinde düşen
gerilim artar. T1 iletim, T2 kesim olur.
39. Yüksek çıkış akımlı DC-AC
konvertisör devresi
Şekil 39’da verilen devre 12 V'luk
DC’yi 220 V'luk AC’ye çevirebilir.
Çıkıştan alınan AC’nin frekansı
4047 adlı entegrenin 2-3 numaralı
ayakları arasına bağlanmış olan
potun
değeri
değiştirilerek
ayarlanabilir.
Devrede
tr af onu n
primer
sargılarından geçen akımın yüksek
olması için büyük güçlü transistörler
kullanılmıştır.
1k
100 k
12 V
470 W
470 W
470 W
470 W
NPN
-T
L1
NPN
1-10 k
L2
Şekil 37: İki transistör ve NTC’li ısıya duyarlı devre
1k
100 k
470 W
1k
12 V
470 W
NPN
220 W
L1
L2
NPN
Şekil 38: İki transistör ve LDR’li ışığa duyarlı devre
Şekil 39: Yüksek çıkış akımlı DC-AC konvertisör
40. Triyakın optokuplörle sürülmesi
Şekil 4 0 ’ta ver ilen devr ede S anahtar ı
kapatıldığında enfraruj led ışık yayarak fotodiyağı
iletime sokar. Fotodiyak iletken olunca triyak
tetiklenir ve lamba yanar. S anahtarı açılınca lamba
söner.
Şekil 40: Triyakın optokuplörle sürülmesi
177
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
15-100 W
L1
BT136
BT136
470 k
diyak
diyak
diyak
Şekil 42: Triyaklı karşılıklı kararan lambalar devresi
100 k
1k
15-100 W
100 k
10 k
Şekil 41: Triyaklı flaşör devresi
41. Triyaklı flaşör devresi
Şekil 41'de verilen devreye AC
uygulandığında 1N4007 diyodunun
çıkışın daki doğru akım C’yi
doldurmaya başlar. C’nin gerilimi 2050 V seviyesine yükseldiğinde diyak
iletime geçerek triyakı sürer ve lamba
yanar. C boşalın ca triyak kesime
gider ve lamba söner. Potun değeri
değiştirilerek C’nin dolma zamanı
ayarlan abilir.
Potu n
değer i
küçültüldü ğü n de
C
çabu k
dolacağından lambanın yanıp sönme
hızı artar.
15-100 W
L2
10 k
BT136
470 k
AC 220 V
AC 220 V
15-100 W
1-100 mF
1k
15-100 W
1-100 mF
BT136
BT136
BC547
BC547
Şekil 43: Kararsız multivibratör ve triyaklı flip flop devresi
42. Triyaklı karşılıklı kararan
lambalar devresi
Şekil 42'de verilen devrede potun
orta ucunun konumuna göre L1 ya da
L2 lambası ışık verir.
+12 V
1k
4 3.
Kar a rs ız
( a st able )
multivibratör ve tiryaklı flip flop
(multivibratör) devresi
Şekil 43’te verilen devrede kararsız
multivibratör devresinde kullanılan
direnç ve kondansatörlerin değerine
bağlı olarak lambalar yanıp söner.
1k
B
15-100 W
BT136
10 k
BC547
10-100 mF
100 -470 k
44. Transistör ve triyaklı turn-off
zaman tipi zamanlayıcı devresi
Şekil 44’te verilen devrede B’ye
basılınca C dolar. C’nin üzerindeki
elektrik yükü transistör ü sür er.
Transistör iletime geçince triyakı sürer
ve lamba yanar. C boşalınca transistör
ile triyak kesime gider ve lamba söner.
Şekil 44: Transistör ve triyaklı turn-off tipi zamanlayıcı
45. 12 V'luk DC ile AC 220 V'luk
flüoresan lambayı çalıştıran DC-AC
konvertisör devresi
Şekil 45'te verilen devre 12 V'luk
DC’yi 220 V'luk AC’ye çevirebilir.
Şekil 45: 12 V'luk DC ile AC 220 V'luk flüoresan
lambayı çalıştıran DC-AC konvertisör devresi
178
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Transistörler
Elemanın
kodu
Tipi
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Gücü Frekansı
(W) (MHz)
Ayakların
dizilişi
Elemanın
kodu
Tipi
176
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Gücü Frekansı
(W) (MHz)
Ayakların
dizilişi
Transistörler
Elemanın
kodu
Tipi
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Gücü Frekansı
(W) (MHz)
Elemanın
kodu
Ayakların
dizilişi
Tipi
177
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Gücü Frekansı
(W) (MHz)
Ayakların
dizilişi
Sabit çıkışlı regülatör entegreleri
UJT’ler
Elemanın
kodu
Özellikleri
Elemanın
kodu
Ayakların
dizilişi
Çıkış
gerilimi
Çıkış
akımı (A)
Ayakların
dizilişi
şase
giriş
çıkış
giriş
şase
çıkış
Tipi
PUT’lar
Elemanın
kodu
Özellikleri
Ayakların
dizilişi
Ayarlı çıkışlı regülatör entegreleri
Elemanın
kodu
SUS’lar
Özellikleri
Elemanın
kodu
Ayakların
dizilişi
V
V
V
V
178
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Çıkış
gerilimi
Çıkış
akımı (A)
Ayakların
dizilişi
Tristörler
Elemanın
kodu
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Triyaklar
Tetiklenme akımı (Igt)
Tutma akımı (Ih)
Ayakların
dizilişi
Elemanın
kodu
179
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Gerilimi
(V)
Akımı
(A)
Tetiklenme akımı (Igt)
Tutma akımı (Ih)
Ayakların
dizilişi
74XX serisi TTL tipi lojik kapı entegrelerinin yaygın olarak kullanılanlarının ayaklarının dizilişi
VCC
VCC
VCC
şase
(gnd.)
VCC
şase
VCC
VCC
şase
VCC
şase
VCC
şase
VCC
şase
VCC
şase
VCC
şase
VCC
şase
VCC
şase
şase
şase
VCC
VCC
şase
şase
180
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
şase
74XX serisi TTL tipi lojik kapı entegrelerinin yaygın olarak kullanılanlarının ayaklarının dizilişi
VCC
VCC
VCC
NC (boş)
şase
VCC
şase
VCC
VCC
şase
VCC
şase
şase
VCC
VCC
şase
şase
şase
şase
şase
VCC
şase
şase
VCC
şase
VCC
VCC
şase
şase
VCC
181
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
VCC
40XX serisi C-MOS tipi lojik kapı entegrelerinin yaygın olarak kullanılanlarının ayaklarının dizilişi
VCC
VCC
VCC
şase
VCC
şase
VCC
VCC
şase
şase
VCC
VCC
şase
VCC
şase
şase
şase
VCC
VCC
VCC
şase
şase
şase
şase
VCC
VCC
şase
şase
VCC
182
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
şase