deney no - Yalova Üniversitesi

YALOVA ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Enerji Sistemleri Mühendisliği
Bölümü
ESM 413 Enerji Sistemleri Laboratuvarı-I
DENEY -1ELEKTRONİK ELEMANLARIN TANITIMI ve AKIM, GERİLİM ÖLÇÜMÜ
HAZIRLIK SORULARI:




Deneysel kısımda verilen tüm devreleri herhangi bir benzetim programında kurunuz.
Deneysel devrelerdeki istenilen tüm ölçümleri benzetim programında gösteriniz. Tüm
ölçümler deney öncesi raporunuzda olmalıdır. (İstediğiniz benzetim programını
kullanabilirsiniz. PSIM programını kullanmanızı tavsiye ederim. Öğrenci versiyonunu
https://powersimtech.com/try-psim/ adresinden edinebilirsiniz.) Şekil 7.’deki devrenin
derse gelmeden önce simülasyonunun yapılıp akım ve gerilim değerlerinin kaydedilmesi
zorunludur.
İpucu:Arama motoruna “breadborda devre kurma”, ve “osiloskop özellikleri ve
kullanımı” yazıp ilk çıkan videoları izleyip, nasıl devre kurulup, osiloskopta nasıl
sinyaller gözlemlenir öğrenmiş olucaksınız, bu videoları izlemeniz deneyi anlamanız için
çok önemli bir rolü olucaktır.
İzlediğiniz videoların kısaca özetini çıkarınız ve Simulasyon çıktısı ve dataları elde
ederek derse gelirken rapor olarak teslim ediniz.
Ön hazırlık raporu puanlamanın % 20’ sini oluşturacaktır.
TEORİK BİLGİ
DENEYİN AMACI:
Bu deneyde, elektronik elemanlar kısaca tanıtılacak ve ölçümü hakkında bilgi verilecektir.
Ayrıca akım, gerilim ölçümü hem DC, hem de AC olarak gösterilecektir. Sonrasında ise basit
devreler kurularak akım, gerilim değerleri ölçülecektir.
Avometre(Multimetre)
Multimetre elektriksel olarak birçok ölçüm yapabilen bir cihazdır. Elektrik akımının
şiddetini ölçmeye yarayan aletlere Ampermetre, gerilimin şiddetini ölçmeye yarayan aletlere
Voltmetre ve direnç ölçmeye yarayan aletlere Ohmmetre denir. Her bir büyüklüğü ölçmek için
farklı alet kullanılabileceği gibi, bir aletle bu üç büyüklüğün ölçülmesi de mümkündür. Bu tür
aletler, ölçtükleri büyüklüklerin birimlerinin baş harfleri yardımıyla (Amper Volt Ohm)
AVOmetre yada Multimetre olarak adlandırılırlar.
Şekil1. Dijital Multimetre
Multimetrenin genel olarak 3 kısmı vardır; ekran, kadran, problar. Problar kırmızı ve siyah uç
olmak üzere iki tanedir. Kırmızı uç (+), siyah uç (-) kutbu ifade etmektedir. Siyah renkli prob
herzaman “COM” çıkış ucuna, kırmızı renkli prob ise ölçülecek kademe ayarlanıp bağlantısıda
oraya yapılarak ölçüm alınır. Mesela; Akım ölçülecekse soldaki “A, mA” yazan çıkışa, direnç ve
voltaj ölçümü yapuılacaksa en sağdaki “+” uca kırmızı prob bağlanır.
Voltmetre
İki nokta arası gerilim farkının ölçmeye yarayan iki uçlu bir ölçüm aletidir. Gerilim ölçmek için
istenen noktaya parelel bağlanır.
Ampermetre
Devrenin herhangi bi kolundan geçen akımı ölçmeye yarayan iki uçlu ölçüm aletidir. Akım
ölçmek için istenilen kola seri olarak bağlanır.
Ohmmetre
Direnç değerlerini ölçmeye yarayan iki uçlu ölçüm aletidir. İçinde DC bir kaynak vardır ve bir
dirence bağlandığında bu kaynaktan dolayı bir akım akar. Çalışan bir devrede direnç ölçümü
yapılmaz.
Breadboard
Breadboard çeşitli devre elemanlarını bir araya getirip devre kurmanın en pratik yoludur.
Breadboard direnç, kondansatör, güç kaynağı ve kabloların bağlanacağı küçük noktalardan
oluşmaktadır.
Şekil 2. Breadboard
Direnç Okuma
Bir direncin değerini belirlemenin en kolay yolu, üzerinde bulunan ve “renk bandı” olarak
adlandırılan renkli şeritleri göz önüne almaktır (Şekil 3).
Şekil 3. 4 Banda Sahip Bir Örnek Direnç
Şekil 4. Renk Hesaplama Tablosu
Dirençlerin değerine bağlı olarak, üzerlerinde değişik sayıda bandlar bulunur. Elektrik
devrelerinde sıklıkla kullandığımız dirençler dört ve beş renk bandlı dirençlerdir (Şekil 4).
Renklerin sayı değerlerini kolayca akılda tutmak için “ Sokakta Sayamam Gibi ” ifadesi ile
ezberlenebilir.
Şekil 5’ teki 4 Banda sahip dirençlerin renklerini teorik olarak hesaplayarak okuyunuz ve yanına
yazınız.
Şekil 5. 4 Bandlı Renkli Dirençleri Okuma Örneği
Sinyal Üreteci
Sinüs, kare, testere dişi gibi sinyalleri üretebilen bu cihaza sinyal üreteci denir. Cihazın temel
bileşenleri; Genlik ve Frekans Ayarı’ dır. Periyot, sinyalin kendini tekrarladığı süredir. Frekans
ise sinyalin saniyedeki devir sayısıdır ve periyot ile ters orantılıdır.
f = 1/T
Aşagıdaki periyodu T=50 s, Genlik tepe değeri Vp=1 V olan bir sinüs sinyali gösterilmiştir.
Şekil 6. Sinüs sinyali örneği
Osiloskop
Osiloskop devre elemanlarının akın-gerilim özelliklerinin çıkartılmasında ve zamana bağlı olarak
değişen gerilimlerin incelenmesinde kullanılan bir ölçü aletidir. Çok hızlı değişen bir veya birden
fazla işaretin aynı anda incelenmesinde, genlik, frekans ve faz ölçümlerinde kullanılır.
Şekil.7 Osiloskop Görüntüsü ve Tuşların Açıklaması
Kompanze
Prob, CH1’ e takılır. Diğer ucu osiloskop üzerindeki kare dalga üretecine bağlanır. CH1
tuşuna bir kez basılıp çıkan menüden prob ayarı olarak X10 seçilir. “AUTO” tuşuna basıldıktan
sonra ekranda kare dalga görülmelidir. Eğer kare dalga görünmezse, prob üzerindeki vidayla
ayarlama yapmak mümkündür.
Osiloskop ile Gerilim Ölçülmesi
Ekrandaki sinyalin genliği dikey eksende ölçülür. Genlik ilk önce ekran üzerindeki
kareler cinsinden berlirlenir. Daha sonra VOLTS/DIV tuşunun üzerindeki sinyalin gösterdiği
değer ile kare sayısı çarpılarak gerilimin gerçek değeri belirlenir.
Osiloskop ile Periyod ve Frekans Ölçülmesi
Osiloskop gerilimlerin zamanla nasıl değiştiğini incelemek için kullanılır, bu nedenle periyot
ölçümü önemlidir. Bir işaretin periyodunu ölçmek için, bir tam dalga boyunun kaç kare
genişliğinde olduğuna bakılır. Bu değer Time/div kademesinde ayarlanan değerle çarpılarak
periyot (T) bulunur. T=1/f formülünden ise frekans elde edilir.
Şekil 8. Osiloskop ekranında gözlemlenen sinüs sinyali
1.
2.
3.
4.
5.
6.
İşaretin bir tam periyodu ölçülür. T= 4 div (kare)
T hesaplanır. Time/div=0.25 ms → T= 4*0.25ms=1ms
Frekans değeri → f=1/T → 1/1ms= 1 kHz
Tepeden tepeye genlik değeri G=2 div (kare)
A hesaplanır. Volts/div= 0.5 V → G=2*0.5V=1V → A=G/2=1/2=0.5V
Sonuç Vi(t)= A*sin(2𝜋ft) → Vi(t)=0.5*sin(2𝜋*1000 t)
DENEYDE KULLANILAN ALETLER
Avometre(Multimetre), Breadboard, DC Güç Kaynağı, Osiloskop, Sinyal Üreteci, Milimetrik
kağıt, 1 k, 4.7 k, 100 , 220, 10 k
DENEYİN YAPILMASI
DC Kaynaklı Bir Elektrik Devresinde Akım ve Gerilim Ölçümü
Deneyin yapılışı:
1.
2.
3.
4.
5.
Şekil 9. DC kaynaklı deney devresi
Şekil 5’ deki devreyi breadboarda kurunuz.
Ana koldan geçen akımı teorik olarak (hesap yardımıyla) hesaplayınız.
Anakoldan ve herbir dirençten geçen akımı ölçüp tablo çizerek kaydediniz.
Her direnç üzerinde oluşan voltajı teorik olarak bulunuz.
Her direnç üzerinde oluşan voltajı ölçüp tablo çizerek kaydediniz.
6. Toplam eşdeğer direci teorik ve ölçüm olarak yolu ile bulunuz.
Osiloskop kullanarak gerilim ve akım ölçümü
Deneyin Yapılışı:
1. Osiloskop çalıştırılır ve daha sonra sinyal üreteci ile bağlantısı yapılır.
2. Sinyal üretecinden elde edilecek ayrı ayrı sinüs ve kare dalga işaretleri için gerilimleri 1V,
frekansları da f1= 800 Hz ve f2= 10 kHz olarak ayarlayınız. Osiloskop ile sinyal üreteci
arasındaki bağlantıyı sağlayın ve Time/div, Volts/div lere dikkat ederek milimetrik kağıda
çiziniz.
3. Şekil 10.’ daki devreyi kullanarak 1V, ve f=1 kHz’ lik bir sinüs sinyalini sinyal
üretecinden verip çıkışa osiloskop bağlayıp geçen akımı kaydediniz. Bulduğunuz akım
değerini ve devrede kullanılan direnç değerlerini kullanarak sinyal üretecinden elde edilen
gerilim değerini teorik olarak elde ediniz.
Şekil 10. Devreden geçen akımın osiloskop ile ölçümü
İSTENENLER:
1. Deneyi kısaca özet şeklinde anlatınız.
2. Deneyde kullandığınız ve Şekil.5’teki 4 bandlı dirençlerin renklerinden değerini bulunuz?
3. Deneyin yapılışındaki herbir adımı teorik (matematiksel) olarak hesaplayın ve deney
sırasında aldığınız data ile karşılaştırınız.
4. Time/div: 0.5 ms ve Volt/div: 5V olan ve periyodu 6 kare (div) ve genlik ise 1.5 kare
(div) olan bir osiloskop sinyalinde Vi(t)’ yi bulunuz.