Ölçme ve Devre Laboratuvarı Deney: 1

Ölçme ve Devre Laboratuvarı Deney: 1
Gerilim, Akım ve Direnç Ölçümü
2013 Şubat
I.
GİRİŞ
Bu deneyin amacı multimetre kullanarak gerilim, akım ve direnç ölçümü yapılmasının
öğrenilmesi ve bir ölçüm aletinin bağlandığı devreyi nasıl etkilediğinin
gözlemlenmesidir.
II.
ÖN OKUMA
A. ÖLÇÜM CİHAZLARI TANIMI
Genel Bilgiler
Tüm voltmetre, ampermetre ve direnç ölçerler ile ölçüm alınabilmesi için bu cihazların
ölçüm için kullanılan uçlarının ikisinin de devrede ilgili yere bağlı olması
gerekmektedir. Tüm bu ölçüm cihazlarının en az iki ölçüm ucunun (probe)
bağlanabileceği iki adet girişi bulunmaktadır. Eğer ikiden fazla giriş mevcut ise,
girişlerin hemen yanında hangi ölçüm için kullanılacağı ile ilgili bilgi bulunmaktadır.
Çoğu zaman gerilim ölçer, akım ölçer ve direnç ölçer cihazları tek bir ürün olarak
birleştirilmiş durumdadır ve bu cihaza multimetre denir. Multimetreler analog ve
dijital olmak üzere iki çeşittir. Analog metrelerin göstergesi, sayı ölçeği ve bu sayı
ölçeğinde ölçülen değeri gösteren bir hareketli iğneden oluşmaktadır. Bu metrelerle
kullanıcı hangi tür ölçüm yapmak istediğini (gerilim, akım, direnç) ve ölçüm yapılacak
değer aralığını seçebilmektedir. Sayısal multimetrelerde genel olarak LCD veya LED
ekran bulunmaktadır. Bu deneyde sayısal veya analog metre kullanılabilir.
Gerilim Ölçer
Voltmetre, ölçüm uçları arasında görülen gerilim farkını ölçer. Voltmetre ölçüm
yapılacak devre elemanına daima paralel olarak bağlanır. Otomatik ölçekleme özelliği
olmayan bir ölçüm cihazı kullanılıyorsa, öncelikle en geniş ölçüm-değer aralığı
seçilerek ölçüm yapılır ve daha sonra ölçülen değere göre ölçüm aralığı daraltılabilir.
Beklenen gerilim değerinin üstünde bir ölçüm aralığıyla ölçüm yapmaya başlamak
multimetrenin zarar görmesini engelleyecektir.
Akım Ölçer
Ölçüm uçları üzerinden geçen akımı ölçer. Akım ölçümü yapılmak istenen yere akım
ölçer her zaman seri bağlanır. Seri bağlı elemanların her birinden geçen akım miktarı
eşit olacaktır. Akım ölçeri, bilinçli olarak kısa devre akımını ölçmek istemediğiniz
durumlar haricinde devreye paralel olarak bağlamayın. Akım ölçerinize zarar verecek
akım seviyesinden fazla akım ölçmediğinize dikkat edin. Otomatik ölçekleme özelliği
olmayan bir ölçüm cihazı kullanılıyorsa, öncelikle en geniş ölçüm-değer aralığını
seçerek ölçüm yapın ve daha sonra ölçülen değere göre ölçüm aralığını daraltın.
Direnç Ölçer
Direnç ölçer, ölçüm uçları arsındaki direnç değerini ölçer. Direnç ölçer, diğer devre
elemanlarından izole edilen devre elemanlarına bağlanır. Direnç değeri ölçülecek
elamanın diğer elemanlardan izole edilmesi, ölçülecek direnç değerinin diğer
elemanlar tarafından etkilenmesini engellemiş olur. Aksi halde yanlış ölçüm sonucu
alınacaktır. Devrede gerilim varken asla direnç ölçümü yapmayınız. Bu direnç
ölçerinize zarar verebilir.
Önemli Uyarılar
- Multimetreyi ohm ölçüm kademesindeyken bırakmayınız. Bırakacaksanız en
yüksek DC gerilim ölçüm kademesinde bırakınız.
- Devrede enerji varken direnç ölçümü yapmayınız.
- Kullanmayacaksanız ölçüm cihazını kapatınız.
-Gerekli ölçüm ayarını ve ölçüm-değer aralığını ayarlamadan ölçüm almaya
çalışmayınız.
B. ÖLÇÜM CİHAZLARININ DEVREYE ETKİSİ
Düşüncel olarak ölçüm cihazının devre üzerinde hiçbir etkisi olmaması gerekir.
Ancak gerçek hayatta ölçüm cihazının etkisi olmadan ölçüm alabilmek imkansızdır ve
bu etki genel olarak göz ardı edilir.
Gerilim ölçer ölçüm yapılacak devre elemanına paralel bağlandığı için içsel olarak
sonsuz dirence sahip olması gerekir. Bu durumda gerilim ölçerin paralel bağlanması
devrenin kendi empedansını etkilemez.
Akım ölçer devreye seri bağlandığı için kısa devre gibi davranmalı ve direnç etkisi
göstermemelidir. Gerçek bir akım ölçerin çok küçük değerde bir direnci olur.
Devre analizi yaparken, ölçüm cihazı yerine uygun değerde direnç bağlanmalıdır. Bu
sayede düşüncel olmayan durum da hesaba katılmış olacak ve devre analizi bu duruma
göre yapılmış olacaktır. Paralel bağlanan bir gerilim ölçerin devreye etkisi
önemsizse bu durum ihmal edilebilir.
Örnek:
Ölçüm aletinin devreye etkisine örnek olarak, Şekil 1'deki devrede 30 Kohm’luk
direnç üzerinde ölçüm yapılmak istenmektedir.
Şekil 1
A ve B noktaları arasındaki gerilim farkı 60V olmalıdır. Gerilim ölçümünün Şekil
2'de olduğu gibi içsel direnci 60Kohm olan bir gerilim ölçer ile yapıldığını düşünelim
Şekil 2
Bu bağlantı sonucu A ve B terminalleri arasındaki direncin 20Kohm‘a düştüğü
görülmektedir.
A ve B terminalleri arasındaki direnç değeri multimetrenin bağlı olmasına göre
büyük ölçüde değişmektedir. Gerilim bölme denklemini kullanarak Şekil 2 deki
devrede A ve B terminalleri arasındaki gerilim değerini hesaplayabiliriz.
A ve B arasındaki gerilim değeri bağlanacak gerilim ölçerin içsel direnci sonsuz
olmadığı sürece değişecektir ve gerilim ölçer her zaman devreye etkide bulunacaktır,
önemli olan ne kadar bir değişikliğe neden olduğudur.
C. DİRENÇ RENK KODLARI
Direnç üzerinde bulunan renk halkları direncin değerini belirtmektedir. Renk kodları
şu şekilde çözümlenmektedir:
Direnç üzerinde çok sayıda rengin olduğu bir grup ve tek bir rengin olduğu iki renk
grubu vardır. Çoklu renk grubu sola, tekil renk grubu sağa bakacak şekilde çevirin. Bu
durumda direnç değeri soldan sağa aşağıdaki adımları izleyerek okunabilir.
-İlk renk bandı direnç değerindeki ilk sayısal değeri belirtir. (En soldaki
basamak)
-İkinci renk direnç değerindeki ikinci basamağın değerini belirtir. Çoklu sayıda
renk halkasının bulunduğu bu gruptaki son halka hariç diğer halkalar sıra ile
direnç değerinin basamak değerlerini verir.
-Çoklu renk halka grubunun son halkası ise ilk halkalardan elde edilen değerin
sonuna kaç adet sıfır ekleneceğini belirtir.
-Tek renkten oluşan gruptaki renk değeri ise direncin hata sınırı verir.
NOT: Hata sınırı değeri, gerçek direnç değerinin renk halkaları ile hesaplanan
değerden ne kadar farklı olabileceğini gösterir. Örnek olarak 1000 ohm değerinde bir
direnç ¸± %10 toleranslı ise bu direncin ölçülen değeri 900 ohm ile 1100 ohm arasında
olabilir.
Şekil 3 ’te renk kodları ve hata sınırı değerleri verilmiştir.
Şekil 3
III. ÖN HAZIRLIK
A. AKIM HESAPLAMASI
Şekil 4 ’te gösterilen devreden geçen akımı farklı direnç değerleri için hesaplayınız.
Şekil 4
R = 0 ohm,
i=______________________
R = 5 K ohm,
i=______________________
R = 10 K ohm,
i=______________________
B. GERİLİM HESAPLAMASI
Şekil 5’te gösterilen devrede VAB gerilimini hesaplayınız.
Şekil 5
VAB = ___________________
VAB gerilimi direnci 10 Mohm olan bir multimetre ile ölçülmek istenseydi. Ölçülecek
değer ne olurdu, hesaplayınız.
VABdmm = ___________________
R1 ve R2 direnci 1Kohm olursa aynı multimetre ile ölçülecek değeri hesaplayınız.
VABdmm = ___________________
IV. DENEY
A. DİRENÇ ÖLÇÜMÜ
Deneyde kullanacağınız bir direnci seçerek. Direnç değerini ve hata sınırını renk
kodlarından hesaplayınız. Multimetre ile bu direnç değerini ölçünüz.
R = ______________________ (Hesaplanan)
R = ______________________ (Ölçülen)
B. AKIM ÖLÇÜMÜ
Şekil 6 ’daki devreyi kurunuz. R = 0, 5, 10 Kohm değerleri için multimetre ile ölçüm
alınız.
Şekil 6
R = 0 ohm,
i=______________________
R = 5 K ohm,
i=______________________
R = 10 K ohm,
i=______________________
C. GERİLİM ÖLÇÜMÜ
Şekil 7 ‘deki devreyi kurup VAB gerilimini multimetre ile ölçünüz.
Şekil 7
VAB = _______________________
R1 ve R2 dirençlerini 1 Kohm ile değiştirip yeniden VAB gerilimini ölçünüz.
VAB = _______________________