akım nasıl ölçülür?

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
Deneyin Amacı
Breadboard üzerinde devre kurma alışkanlığı kazanmak ve elektrik devrelerindeki akım,
gerilim, direnç gibi fiziksel büyüklükleri ölçmeyi öğrenmek
Önbilgi
1.Deney Ekipmanlarının Tanıtılması
a) Breadboard
Breadboard, elektrik devrelerinin üzerine kurulmasını sağlayan en temel deney
ekipmanıdır. Fotoğraf 1-a ve 1-b’de breadboard’un sırasıyla dıştan ve içten görünümü
görülmektedir. Breadboard dıştan, 1-30’a kadar rakamlar ve a-j’e kadar sayılarla satır ve
sütun numarası tanımlı, çok sayıda delikten oluşan dışı plastik kaplı bir devre ekipmanıdır.
Fotoğraf 1-b’de görülen iç yapısına bakıldığında ise; dıştan görülen delikleri elektriksel olarak
birbirine bağlayan birçok metal parçada oluştuğu görülmektedir. Bu parçalar, delikten
sokulacak telleri sıkıca yerinde tutacak şekillerde üretilmiş ve plastiğin içerisine sağlamca
yerleştirilmişlerdir.
Fotoğraf 1: a) Breadboard’un Dıştan Görünümü, b) Breadboard’un İç Yapısı
Breadboard üzerindeki delikler yatay ve dikey olarak kısa devre edilmiştir. Fotoğraf 1-a’ da
görüldüğü gibi breadboard harflerden (a,b,c,d,e,f,g,h,i,j) oluşan satırlara ve (1,2,…30)
rakamlardan oluşan sütunlara ayrılmıştır. Ortada görülen deliklerden aynı rakam numarasına
sahip fakat farklı harf numarası bulunan 5’er delikler kendi arasında yatay olarak kısa
devredir. Örneğin; a1, b1, c1, d1, e1 aynı rakam numaralı dolayısıyla aynı hat üzerinde
bulunmaktadır.
Sayfa - 1 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
b) DC Güç Kaynağı
DC güç kaynakları, elektronik devrelerin çalıştırılması için zamana bağlı olarak yönü ve
şiddeti değişmeyen elektriksel sinyal üretirler. DC güç kaynağının vermesini istediğimiz,
gerilim değeri, kaynağın üzerinde yer alan ayar düğmesi ayarlanır. Ayarlanan gerilim ve
kaynağın çektiği akım değerleri dijital ekranda gözlemlenir. Ayarlanabilir gerilim, -30V <
Vistenen <+30 V ise analog devre tasarımlarında kullanılır. Güç kaynağının sabit gerilimi (+ 5 V)
TTL devre tasarımlarında kullanılır.
Fotoğraf 2: DC Güç Kaynağı
Şekil 1: a) DC Gerilim Sinyali, b) DC Akım Sinyali
Sayfa - 2 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
c) İşaret Üreteci (Fonksiyon Jeneratörü)
İşaret üreteci, belirli alt ve üst sınırlar içerisinde, istenilen genlik ve frekans değerinde sinüs,
kare, üçgen gibi dalga şekillerini üretebilir.
Fotoğraf 3: Fonksiyon Jeneratörü
d) MULTİMETRE
Akım, gerilim ve direnç ölçümü gibi temel ölçümlerin yanında kapasitans, endüktans, diyot,
transistör, frekans ve iletkenlik gibi elektriksel büyüklükleri de ölçebilen ölçü aletine
Multimetre denir. Multimetreler, analog ve sayısal olmak üzere iki çeşittir. Ölçülen değeri bir
ölçek üzerinde sapabilen ibre (ya da benzeri bir mekanik hareket) ile gösteren ölçü aletine
analog multimetre denir. Ölçülen değeri sayısal bir gösterge üzerinde sayısal olarak gösteren
ölçü aletine ise digital multimetre denir.
Fotoğraf 4: a) Analog Multimetre b) Digital Multimetre
Sayfa - 3 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
Multimetre Ayar Düğmeleri
Şekil 2: a) Multimetre Elektriksel Büyüklük ve Kademe Ayarı Seçim Kısmı
OFF konumu
Cihazı kapatmak için kullanılır.
mA konumu
1.İşlevi: AC akım (mili amper mertebesinde)
ölçmek için kullanılır.
2.İşlevi: DC akım (mili amper mertebesinde)
ölçmek için kullanılır.
V konumu
1.İşlevi: AC gerilimi ölçer.
2.İşlevi: DC gerilimi ölçer.
20A konumu
1.İşlevi: AC akım (amper mertebesinde) ölçmek
için kullanılır.
2.İşlevi: DC akım (amper mertebesinde) ölçmek
için kullanılır
Ω/Buzzer konumu
1.İşlevi: Direnç ölçmek için kullanılır.
2.İşlevi: Kısa devre testi (Buzzer).
Hz konumu
Frekans ölçmek için kullanılır.
Diyot/C konumu
1.İşlevi: Diyot eşik gerilim değerini ölçer.
2.İşlevi: Kondansatör kapasite değerini ölçer.
Şekil 3: Multimetrede Ölçüm Problarının Bağlantı Şeklinin Gösterimi
Amper mertebesinde akım ölçmek için
kullanılır.
Miliamper mertebesinde akım ölçmek için
kullanılır.
Referans ucu takmak için kullanılır.
Akım ölçümü haricinde multimetre ile
ölçülebilen diğer bütün büyüklükleri ölçmek için
kullanılır. (V,R,Hz gibi…)
Sayfa - 4 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
2.Gerilim, Akım ve Direnç Ölçümü
GERİLİM NASIL ÖLÇÜLÜR?
1.Voltmetre, gerilimi ölçülecek devre elemanı ile paralel bağlanır.
Şekil 4: Voltmetre ile gerilim ölçmek için bağlantı şekli
2. DC gerilim ölçümünde yön önemlidir. Her şeyden önce hatalı bağlantı ile Kirchhoff’un
kanunlarına aykırı bir iş yapıldığı için yönler dikkate alınarak bağlanmalıdır. Ters yönde de
sapabilen analog ölçü aletleri mevcut olmasına karşın; Bazı analog voltmetrelerde,
voltmetrenin ölçüm uçları ter yönde sapma özelliğine sahip değildir. İbre ters yönde
sapmaya zorlanırsa, bunun sonucunda ibre eğrilebilir ya da ölçü aleti zarar görebilir.
3. AC gerilim ölçümlerinde voltmetrenin bağlanma yönü önemli değildir.
4. Ölçü aleti üzerinde gerilim ölçümü için mevcut olan uygun test soketlerinin kullanılması
gerekir. Örneğin gerilim ölçümü için gerilim test soketi gb.
5. AC veya DC ölçümün hangisi yapılıyorsa, fonksiyon seçme anahtarlarının bunlara uygun
konumlarda olması gereklidir. AC gerilim ölçümü yaparken DC kademede ise ortalama değeri
gösterir. AC kademede iken gerilimin efektif (etkin) değerini gösterir.
6. Ölçüm aralığı seçme anahtarlarının uygun konumlarda olması gereklidir. Eğer ölçülecek
değer tam olarak bilinmiyorsa, tahmin edilen değerin bir üst kademesine getirilerek ölçüme
başlanmalıdır. Ölçülen kademede okunan değer, ancak ve ancak alt kademenin en büyük
değerinden küçükse, hassas okuma yapmak için daha sonra alt kademeye getirilebilir. Bu
ayarlamaların uygun yapılmaması durumunda ölçü aleti zarar görebilir.
Sayfa - 5 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
AKIM NASIL ÖLÇÜLÜR?
1.Ampermetre, akımı ölçülecek devre elemanına seri bağlanır.
Şekil 5: Ampermetre ile akım ölçmek için bağlantı şekli
2. DC akım ölçülürken yön önemlidir. Her şeyden önce hatalı bağlantı ile Kirchhoff’un
kanunlarına aykırı bir iş yapıldığı için yönler dikkate alınarak bağlanmalıdır. Analog DC
ampermetre de akım yönüne duyarlıdır. Ters bağlantı yapıldığında ibre ters yöne sapar.
Sayısal ampermetrelerde ise ters bağlantı durumunda göstergede akım değerinin başında
eksi işareti okunur, fakat ölçü aleti hasar görmez.
3. AC akım ölçümlerinde ampermetrenin bağlanma yönü önemli değildir.
4. Ölçü aleti üzerinde akım ölçümü için mevcut olan uygun test soketlerinin kullanılması
gerekir. Sadece akım ölçümü için ayrılan soketler kullanılmalıdır.
5. Ölçüm aralığı seçme anahtarlarının uygun konumlarda olması gereklidir. Eğer ölçülecek
değer tam olarak bilinmiyorsa, tahmin edilen değerin bir üst kademesine getirilerek ölçüme
başlanmalıdır. Ölçülen kademede okunan değer, ancak ve ancak alt kademenin en büyük
değerinden küçükse, hassas okuma yapmak için daha sonra alt kademeye getirilebilir. Bu
ayarlamaların uygun yapılmaması durumunda ölçü aleti zarar görebilir.
6. AC veya DC ölçümün hangisi yapılıyorsa, fonksiyon seçme anahtarlarının bunlara uygun
konumlarda olması gereklidir. AC akım ölçümü yaparken DC kademede ise ortalama değeri
gösterir. AC kademede iken akımın efektif (etkin)değerini gösterir.
7. Güç kaynağı açılır ve akımın geçtiği yöne göre (+) ya da (–) değer okunur. Elde edilen değer
(-) ise ve böyle bir bağlantı deney sorumlusu tarafından istenmemişse hatalı bir bağlantı
yapmışsınızdır. Ampermetre uçları güç kaynağı kapatılarak değiştirilmelidir.
Sayfa - 6 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
DİRENÇ NASIL ÖLÇÜLÜR?
Elektriksel direnç Ohmmetre ile ölçülür. Ohmmetre olarak Avometre veya SMM kullanılır.
Direnci ölçülecek olan elemanın devre ile bağlantısının olmaması gerekir, en azından bir
ucunun boşta olması gereklidir. Ohmmetre ile direnç ölçümü için sırasıyla aşağıdaki kurallar
uygulanmalıdır:
1. Analog Ohmmetre ile ölçüm yapılacak ise, önce Ohmmetrenin ölçüm uçları birbirlerine
değdirilerek ibrenin sıfır ohm gösterecek şekilde sapıp sapmadığı kontrol edilir. Ohmmetre
pilinin kuvvetli ya da zayıf olmasına göre ibre sıfır ohm’un biraz sağında veya solunda olabilir.
İbre tam sıfır ohm çizgisi üzerinde değilse, ibreyi sıfır ohm çizgisi üzerine getirmek için sıfır
ayar vidası ile ayar yapılır.
2. Sayısal Ohmmetre ile ölçüm yapılacak ise, Ohmmetrenin doğru çalışıp çalışmadığından
anlamak için aşağıdaki işlemleri yapılır. Ohmmetrenin uçları açık iken göstergenin sol
tarafında yanıp sönen “1” sayısının olduğundan ve “Low Batt” mesajının görünmediğinden
emin olunuz. Göstergedeki yanıp sönen “1” sayısı Ohmmetrenin o anda ölçtüğü direncin
sonsuz (yani açık devre) olduğunu belirtir. Daha sonra Ohmmetrenin uçlarını birbirine
birleştirilir. Bu durumda göstergede çok küçük değerde bir reel sayı okunacaktır. Bu reel sayı,
ölçü aletinin ve ölçü aleti kablolarının toplam iç direncidir. Göstergede bunlardan farklı
değerler görünmesi durumunda ölçü aletiniz bozulmuş veya pili zayıflamış olabilir.
3. Uygun bir ohm kademesi seçilir. Eğer direnç değeri bilinmiyorsa, en yüksek kademeden
başlanarak uygun konumuna gelinceye kadar kademe azaltılır.
Şekil 6: Eşdeğer Direnç Ölçümü İçin Örnek Bağlantı Şekli
4. Ohmmetrenin ölçüm uçları direncin iki ucuna sıkıca temas ettirilir. Ölçüm sırasında, ölçüm
yapan kişi direncin bir ucundan tutabilir, fakat direncin iki ucundan da tutması durumunda
kendi vücut direnci de ölçülen direnç ile paralel bağlı olacağından hatalı ölçüm yapılmış olur.
5. Bazı sayısal Ohmetreler doğrudan değeri göstermez. Bu durumda kademenin yanında
yazan bir çarpan ile çarpılarak gerçek direnç değeri bulunur.
6. Dirençler üzerlerindeki değerde olmazlar. Dirençlerin gerçek değerlerinin Ohmmetre ile
ölçülmesi gerekir. Dirençlerin tolerans değerlerinin olması, teorik ve pratik sonuçlarda
farklılığa neden olan sebeplerden biridir.
Sayfa - 7 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
7. Laboratuarda özellikle deney sorumlusu bir asistan yanınızda yokken, gerilim vererek ölçü
aletlerini öğrenmeyi deniyorsanız, kendinize ve cihazlara zarar verememek için hem KΩ
mertebesinde dirençler kullanmanız hem de küçük küçük gerilimlerle (örneğin 1V,5V..10V
gibi) çalışarak, devrenizden mA seviyesinde akımlar geçirmeniz istenmektedir. Örneğin
10V’luk bir gerilim kaynağına 1 Ω’luk seri bir direnç bağlarsanız, devreden 1 A gibi büyük bir
akım geçer. Böyle bir durumda ilk olarak, laboratuardaki dirençlerin gücü P=V.I=10W
olmadığı için hemen bozulacak veya yanacaktır. İkinci olarak eğer devrede bir ölçü aletinizde
varsa ve en yüksek kademede değilse o da zarar görecektir.
Direnç Renk Kodları
Direnç değerleri, ölçü aleti kullanmadan üzerindeki renklerin kodları kullanarak da
hesaplanabilir. Karbon dirençler üzerindeki renk bantları Şekil 7’de gösterilmiş, renk kodları
Tablo 1’de verilmiştir. Şekil 7’de görüldüğü gibi, dört renk bandından üçü (A, B ve C) birbirine
yakın, dördüncüsü (T) bu gruptan biraz uzaktır. A, B ve C renk bantları direncin değerini
tanımlar, T renk bandı ise direncin toleransını tanımlar.
Direncin toleransı, üretim hataları nedeniyle direnç değerinin üzerinde yazılı olan değerden
yüzde kaç farklı olabileceğini (beklenen değerden sapma miktarını) gösterir. Örneğin, 100’luk
bir direncin toleransı ±%5 ise, direncin değeri büyük bir olasılıkla 95 ile 105 Ω arasındır.
Şekil 7: Karbon Direnç Renk Bantları
Tablo-1: Direnç Renk Kodları
İpucu: En kolay ezberleme yollarından birisi, ezberlemek istediğimiz olay ya da durumu
kolayca hatırlayacağımız başka bir şeye benzemektir. Direnç renk kodlarını aklımızda tutmak
için, “SO.KA.K.TA SA.YA.MA.M” sihirli sözcüğünü kullanabiliriz.
Sayfa - 8 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
DENEY ÖNCESİ HAZIRLIKLAR
1. Voltmetrenin ve ampermetrenin elektriksel büyüklüğü ölçülecek devre elemanına bağlantı
şekli (paralel ya da seri) nasıl olmalıdır? Düşünülen şekilde bağlanmasının sebebi nedir,
araştırınız.
2.Şekil 4 ve Şekil 5’de verilen devreleri Multism veya Proteus ISIS programı ile çiziniz ve
aşağıdaki tabloyu doldurunuz.
E=5V
Şekil 4
Şekil 5
E=10V
E=15V
Voltmetre 1
Voltmetre 2
Voltmetre 3
Ampermetre 1
Ampermetre 2
Ampermetre 3
Not: Yukarıdaki istenenleri Word sayfası olarak cevaplayıp hazırlık çalışması kapak sayfası ile
birlikte deney günü teslim ediniz.
Sayfa - 9 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
DENEYİN YAPILIŞI
1. Şekil 4’de verilen devreyi kurunuz. DC gerilim kaynağının değişen değerleri için, (E=5V,
E=10V, E=15V) için her bir direncin üzerindeki gerilim değerini (V1,V2 ve V3 ) Tablo-2’ye
kaydediniz.
Tablo 2: 470, 220 ve 330 ohm’luk dirençler için ölçülen gerilim değerleri(V1,V2 ve V3)
E (V)
5
10
15
V1(V)
V2(V)
V3(V)
2. Şekil 5’da verilen devreyi kurunuz. DC gerilim kaynağının değişen değerleri için, (E=5V,
E=10V, E=15V) için her bir direncin üzerinden geçen akım değerlerini (I1,I2 ve I3 ) Tablo-3’e
kaydediniz.
Tablo 3: 470, 220 ve 330 ohm’luk dirençler için ölçülen akım değerleri(I1,I2 ve I3)
E (V)
5
10
15
I1(A)
I2(A)
I3(A)
3. Şekil 6’de verilen devreyi kurarak her bir direnç değerini (R4, R5, R6 ve R7) eşdeğer direnç
(Reş) değerini ölçünüz ve sonuçları Tablo-4’e kaydediniz.
Tablo-4: Renk Kodları İle Hesaplanan ve Ölçülen Direnç Değerleri
Direnç
Değeri
R4(Ω)
R5(Ω)
R6(Ω)
R7(Ω)
Reş
Hesaplanan
Ölçülen
Sayfa - 10 -
Toplam Sayfa - 11 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-I LABORATUARI
Deney Adı: Ölçü Aletlerinin Tanıtılması
Deneyden Sonra Yapılacaklar
1.Multimetre kullanılarak ölçülen ve renk kodları yardımı ile hesaplanan direnç değerlerini
karşılaştırınız. Farklılık varsa sebebi neden kaynaklanabilir, yorumlayınız.
2.Deneyin 1. Adımında hesaplanan V1,V2 ve V3 gerilim değerlerinin kaynak gerilimine eşit
olduğunu gösteriniz (Kirchoff Gerilimler Yasası).
3.Deneyin 2. Adımında hesaplanan I2 ve I3 kol akımı değerlerinin, ana kol akımına (I1) eşit
olduğunu gösteriniz (Kirchoff Akımlar Yasası).
UYARILAR
1.Laboratuar derslerine her öğrenci ders saatinde gelmek zorundadır. Laboratuar derslerine
geç gelen öğrenciler kesinlikle laboratuar uygulamasına alınmayacaktır.
2.Deney raporu, deney boyunca yaptığınız her işlem ve her basamak ayrıntılı bir şekilde
anlatılıp deney sonrası yapılacaklar kısmının da eklenmesiyle oluşturulacaktır. Bu yüzden
yaptıklarınızı detaylı olarak not ediniz ve raporu zamanında teslim ediniz.
3. Dersi alan tüm öğrenciler, her deneyde bulunmak mecburiyetindedir. Öğrenciler,
katılamadıkları deneyin telafisi için mazeret raporu getirmelidir.
Sayfa - 11 -
Toplam Sayfa - 11 -