Bölüm 11: Çeşitli Lâboratuvar Aletleri

Bölüm 11: Çeşitli Lâboratuvar Aletleri
komütatör
A. Lâboratuvar tipi DC güç kaynakları
Elektrik ve elektronikle ilgili temel bilgileri öğrenmek için yapılan
deneylerde akım ve gerilim ayarlı güç kaynakları kullanılır.
Uygulamada yaygın olarak kullanılan lâboratuvar tipi güç kaynakları
0-30 volt / 0-3 amper çıkışlıdır.
DC güç kaynağının üzerinde marka ve modele göre çeşitli düğmeler
ve anahtarlar yer alır. Bunların bazılarının işlevleri şunlardır:
1. Power: Açma ve kapama işlemi yapar.
2. Voltage: Güç kaynağının çıkışından alınabilecek gerilimin
değerini ayarlama potansiyometresidir.
3. Voltage (fine): Çok hassas gerilim ayarlamalarını yapabilmeyi sağlar. Resim 1: Akım ve gerilim ayarlı,
4. Current: DC güç kaynağının çıkışından alınabilecek akımın lâboratuvar tipi güç kaynağı
maksimum seviyesini ayarlamayı sağlayan potansiyometredir.
5. Current (fine): DC güç kaynağının çıkışından alınabilecek akımın maksimum seviyesini hassas olarak
ayarlamayı sağlayan potansiyometredir. Örneğin güç kaynağına bağlanacak devrenin 100 mA den fazla akım çekmesi
istenmiyorsa Curren düğmesi sıfıra getirildikten sonra curren fine düğmesiyle 100 mA lik akım ayarı yapılır. Devre
100 mA den çok akım çektiği taktirde güç kaynağının ön panelindeki aşırı akım ikaz (uyarı) ledi yanar.
6. Fuse: DC güç kaynağını koruyan cam sigorta. Bu sigorta attığı zaman aynı değerde bir sigorta buşonuyla
değiştirilmelidir.
B. Analog yapılı AVOmetreler
Elektrik ve elektronikle ilgili ölçme işlemlerinde çok yaygın olarak kullanılan AVOmetrelerin bazı özellikleri
şunlardır:
1. İbre: Ölçülen değeri gösteren ince çubuktur.
2. Sıfır ayar potu (düğmesi): AVOmetre ohm kademesinde
çalışırken zaman içinde pilin gerilimi düşer. Gerilimin düşmesi direnç
ölçümlerinin hatalı olmasına neden olur. O nedenle direnç ölçümüne
başlamadan önce ibrenin sıfırlama (kalibrasyon) işlemi yapılır. Ölçü
aleti ohm kademesine (x1, x10, x100, x1k, x10k) alındıktan sonra artı
ve eksi prop birbirine değdirilip ibrenin tam sıfır ohm değerini gösterip
göstermediği gözlemlenir. İbre tam olarak sıfır değerini göstermiyorsa
ibre
aygıtın gövdesi üzerinde bulunan adjustment (ayar) potu sağa sola
çevrilerek sıfırı göstermesi sağlanır.
3. Konum seçme komütatörü: AVOmetreyle hangi değer
ölçülecekse komütatör o kademeye getirilir. Ölçülecek ak ım, gerilim
ya da direnç değerinin ne olduğu bilinmiyorsa komütatör en büyük
kademeye getirilerek ölçüme başlanır.
4. Skala (gösterge): Ölçüm sonuçlarının belirlenmesi için düzenlenmiş
paneldir. AVOmetrelerde çoklu gösterge sistemi kullanılır. Hangi büyüklüğün
nereden okunacağı skalanın sol ya da sağ tarafında belirtilir.
5. İbre ayar vidası: İbreli ölçü aletlerinde ölçüm işlemi bittikten
Resim 2: Analog yapılı
sonra ibrenin geri gelmesini sağlayan helezonik yay zaman içinde
AVOmetre örneği
esnekliğini kaybederek ölçüm sonuçlarının yanlış olmasına neden olur.
İşte bu tür sorunları gidermek için ibrenin hareketini sağlayan düzeneğin
üst kısmına ayar vidası konulmuştur. Ölçüme başlamadan önce ibre tam başlangıç (sıfır) noktasında değilse
ayar vidası hafifçe sağa sola çevrilerek tam olarak sıfır değerinin üzerinde durması sağlanır.
6. Gerilim kademesinde duyarlık: Analog tip AVOmetrelerin skala göstergesinin alt k ısmında Ω/V
değeri belirtilir. Bu değer volt başına düşen direnç değerini açıklar. Ölçü aletinin Ω/V değerinin yüksek
olması tercih edilir. Orta kalite bir analog AVOmetrede Ω/V değeri DC için 20 kΩ/V, AC için 9 kΩ/V
şeklindedir.
C. Dijital yapılı AVOmetreler (multimetreler)
Uygulamada çeşitli firmaların ürettiği farklı işlevlere sahip onlarca modelde dijital AVOmetre
kullanılmaktadır. Akım, gerilim, direnç gibi büyüklüklerin yanında kapasite, transistör kazancı, frekans, sıcaklık,
107
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
P-N eklemi polarma gerilim gibi büyüklükleri de ölçebilen aletlere multimetre
de denilmektedir. Multimetrelerde bulunan baz ı özellikler şunlardır:
1. P-N ekleminin polarma geriliminin ölçülmesi: Multimetrenin
kademe komütatörü diyot sembolünün bulunduğu kısıma getirildiği zaman
alet diyot, transistör, led gibi yarı iletken devre elemanlarının sağlamlık testini
yapabilir. Silisyumdan yapılmış bir diyodun P-N birleşim yüzeyi 500-700
mV luk bir polarma geriliminden sonra elektron ve oyukların geçişine izin
verir. Diyot kademesinde yap ılan ölçümlerinde silisyumdan yapılmış
doğrultmaç diyodu (örneğin 1N4001) bir yönde yaklaşık 600 mV, diğer yönde
0 volt gösteriyorsa elemanın sağlam olduğu anlaşılır.
2. Mem (memory, hafıza) düğmesi: Ölçülen değerin hafızaya alınması
için kullanılan düğmedir. Bu düğmeye basıldığı zaman o an için ölçülen değer
Resim 3: Dijital yapılı
display'de görüntülenir. Düğmeye ikinci kez basılana değin aynı değer ekranda
AVOmetre örneği
kalır.
Ç. Sinyal jeneratörleri (function generator)
Yükselteç
devrelerinin
çalışıp
çalışmadığını
belirlemek için
gereken
sinüsoidal, üçgen
ya da kare
şeklindeki
sinyalleri istenilen
frekansta ve
gerilim (genlik)
değerinde
üretebilen
aygıtlara sinyal
jeneratörü denir.
Sinyal
Resim 4: Sinyal jeneratörünün ön panelinin görünümü
jeneratörlerinin
kontrol
düğmelerinin özellikleri şunlardır:
1. Power: Aygıtın çalıştırılıp durdurulmasını sağlayan anahtardır.
2. On: Aygıtın çalışmakta olduğunu gösteren led diyottur.
3. Frekans aralığı tuşları: Aygıtın ürettiği sinyallerin frekanslarını belirleyen anahtarlardır. Bu tuşlardan
birine basılarak bir frekans kademesi seçilir. Seçilen kademeyle frekans kadran ının gösterdiği değer (10 Hz 100 Hz - 1 kHz - 10 kHz - 100 kHz) çarpılarak çıkış uçlarındaki sinyalin gerçek frekans değeri belirlenir.
4. Fonksiyon tuşları: Üretilecek sinyalin sinüsoidal, üçgen ya da kare dalga olmasını sağlayan anahtarlardır.
5. Frekans kadranı: İstenilen frekansa en yakın frekans kademe tuşuna basıldıktan sonra gerekli olan
ara değerler bu kadran sayesinde elde edilir.
6. Duty (cal): Çıkış sinyalinin pozitif alternansıyla negatif alternansının birbirine oranını ayarlar.50/50
her iki alternansın birbirine eşit olduğu konumdur.
7. Inv tuşu: Sinyal jeneratörünün ürettiği sinyalin alternanslarının yönünü ters çevirmeye yarar. Bu tuşa
basıldığında pozitif alternans negatife, negatif alternans ise pozitife dönüşür.
8. Offset: Bu potansiyometre yardımıyla fonksiyonlar DC'de çalışır. Vac+Vdc < 10 V olmalıdır. Aksi
hâlde dalga formu kırpılmalara maruz kalır.
9. Amplitude: Aygıtın ürettiği sinyalin genlik (voltaj) değerini artırıp azaltabilmeyi sağlayan pottur.
10. ATT potu: 20 dB lik sinyal çıkışı kazancı bu butona basılarak 40 dB yapılabilir.
11. Output (çıkış): Aygıtın ürettiği sinyalin alındığı bağlantı noktasıdır. Bu uçların çıkış empedans değeri 50 Ω dur.
12. Input VCF: Haricî (dış) frekans kontrolü için sinyal girişinin yapılabileceği bağlantı noktasıdır.
13. Output pulse: TTL (transistör-transistör lojik) serisi (54xx ya da 74xx) entegreli devreler için sinyal
çıkışının alınabileceği bağlantı noktasıdır.
D. Turmetreler (takometreler)
Döner makinelerin devir sayısı ölçmede kullanılan aygıtlara turmetre (takometre) denir.
108
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
1. Devir sayısı ölçme yöntemleri
a. Makine miline değerek devir sayısı ölçen turmetreler:
Yaygın olarak kullanılan devir ölçme aygıtıdır. Analog ya da dijital
yapılı olarak üretilir. Aletin uç kısmında bulunan parça plâstikten
yapılmış olup devir sayısı ölçülecek makinenin miline değdirilir.
Resim 5-a'da dokunmalı tip, dijital yapılı turmetre örneği
görülmektedir.
b. Optik yöntemle devir sayısı ölçme: Dönen mile
yapıştırılan beyaz bir şeridi kullanarak ölçüm yapan alettir. Aletten
gönderilen ışınlar mil döndükçe beyaz şeritten geri yansır. Bu
yansıma elektronik devre tarafından algılanır. Frekansı gerilime
çeviren devre sayesinde devir sayısı ölçülmüş olur. Resim 5-b'de
optik tip, dijital yapılı turmetre örneği görülmektedir.
c. Makinelerin devirlerinden doğan titreşim yardımıyla
devir sayısı ölçme: Makinenin gövdesinde oluşan titreşimi
algılayarak devir sayısı ölçen alettir. Günümüzde az kullanılmaktadır.
(a)
(b)
ç. Motor gerilimi ya da frekansı yardımıyla devir sayısı
ölçme: Makinenin dönen miline bağlı olan küçük bir alternatörün
Resim 5: a. Dokunmalı tip,
(takojeneratör) ürettiği AC sinyalin gerilim ve frekans değerini
b. Optik tip dijital yapılı
kullanarak devir ölçümü yapan alettir.
turmetre örnekleri
2. Çalışma ilkesine göre turmetre çeşitleri
a. Numaratör ve saatli turmetreler: Numaratör ve saat düzeneğinden oluşur. Devir ölçme işlemi 1
dakikalık süre dolana değin yapılır. Uygulamada çok az kullanılmaktadır.
b. Üniversal (kademeli) turmetreler: Dişli sistemler kullanılarak yapılmış turmetredir. Üzerinde bulunan
kademe anahtarı sayesinde istenilen devir sayısı hemen ölçülebilir.
c. Santrafüj (merkezkaç) tipi turmetreler: Alet makinenin miline
değdirildiğinde içinde bulunan ağırlıklar merkezkaç kuvvetinin etkisiyle
dışa doğru açılır ve ibre düzeneğini harekete geçirir.
ç. Sıvılı turmetreler: Aletin uç kısmı dönen makinenin miline
değdirildiğinde iç kısımda bulunan sıvı pompası dönmeye başlar.
Pompanın devir sayısına bağlı olarak silindir içinde itilen sıvı devir
sayısını gösterir.
d. Elektriksel turmetreler: Deviri ölçülecek makinenin miline
bağlı bir alternatörün ürettiği gerilim devir sayısına bağlı olarak değişir.
Alternatörün ucuna bağlı olan voltmetrenin skalası devir cinsinden
Şekil 1: Üç fazlı dört telli
düzenlenirse devir sayısı belirleme işlemi yapılabilir.
wattmetre bağlantı şeması
E. Üç fazlı dört telli wattmetreler
Üç fazlı alıcıların (motor, trafo, kaynak makinesi vb.) şebekeden
çektiği aktif gücü ölçmede kullan ılan alettir. Bunların iç yapısında üç
adet kalın kesitli az sarımlı akım bobini, üç adet de ince kesitli çok
sarımlı gerilim bobini vardır. Şekil 1'de üç fazlı dört telli wattmerenin
bağlantı şeması verilmiştir.
F. VArmetreler
İndüktif ya da kapasitif özellikli alıcıların şebekeden çektiği reaktif
(kör) gücü ölçmek için kullanılan aygıttır. Resim 6'da varmetre örnekleri
görülmektedir.
Resim 6: VArmetre
G. Kosinüsfimetre
Alıcının akım ile gerilim arasında oluşturduğu faz farkını ölçmede
kullanılan aletlere kosinüsfimetre denir.
Motor, trafo, balast, bobin, kondansatör gibi al ıcılar akım ile gerilim
arasında faz farkı oluşmasına neden olurlar. Faz farkının çok olması
enerji maliyetlerini artırır. Yani, elektrik dağıtım kurumu indüktif
alıcıların çok olduğu işyerlerinden hem aktif enerji hem de reaktif enerji
tüketim bedeli talep eder.
Uygulamada analog ya da dijital yapılı kosinüsfimetreler
kullanılmaktadır. Resim 7'de kosinüsfimetre örneğine yer verilmiştir.
109
ind.
cap.
Resim 7: Kosinüsfimetre
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Ğ. Frekansmetre
AC sinyallerin saniyedeki yön değiştirme sayısına frekans denir.
Frekans ölçmek için kullanılan aletlere ise frekansmetre adı verilir.
Uygulamada analog (dilli, mekanik titre şimli) ve dijital yapılı
frekansmetreler kullanılmaktadır.
Dilli frekansmetreler elektromıknatıs ve farklı kalınlıktaki çelik
levhalardan oluşur (şekil 2). Levhalar farklı kalınlıkta olduğundan
titreşime başlama frekansları da farklı olmaktadır. Her dilim arasındaki
titreşim farkı 1/2 Hz dir. Mekanik rezonans ilkesine göre çalışan dilli
frekansmetrelerin bobin uçları frekansı ölçülecek şebekeye
bağlandığında oluşan manyetik alanın etkisiyle levhalar titreşmeye
başlar. Bu sırada en büyük hareketi titreşim frekansı AC'nin frekansına
en yakın olan levha yapar. Bu levhanın gösterdiği değer ölçülmek
istenen frekanstır. Eğer iki elvha da aynı oranda titreşirse ortalama
(örneğin 49,5 Hz gibi) bir değer kabul edilir.
Dijital yapılı frekansmetreler hassas ölçüm yapabilir. Günümüzde
daha çok bu tipler kullanılmaktadır.
ince
çelik
levhalar
elektromıknatıs
Şekil 2: Dilli frekansmetrenin yapısı
Şekil 3: Frekansmetrenin
bağlantı şeması
H. Üç fazlı dört telli aktif enerji sayaçları
Üç fazlı alıcıların bulunduğu tesislerde kullanılan sayaç çeşididir.
Anlog (mekanik) yapılı üç fazlı aktif enerji sayaçlarının içinde üç
adet akım bobini, üç adet de gerilim bobini bulunmaktad ır. Dijital yapılı
üç fazlı aktif enerji sayaçlarının içinde ise elektronik devre elemanları
ve sıvı kristalli display (gösterge) bulunmaktadır.
Şekil 4'te üç fazlı dört telli aktif enerji sayacının bağlantı şeması
verilmiştir.
I. Üç fazlı dört telli reaktif enerji sayaçları
Üç fazlı alıcıların bulunduğu tesislerde kullanılan sayaç çeşididir.
Bu sayaçlar indüktif özellikli bobin, balast, trafo, motor gibi al ıcıların
şebekeden çektiği reaktif (kör) enerji ölçerler. Üç fazlı dört telli reaktif
enerji sayaçlarının bağlantısı şekil 3'teki gibidir.
Şekil 4: Üç fazlı dört telli aktif
enerji sayacının bağlantı şeması
İ. Pensampermetreler
Motorların çektiği akımı normal (klâsik) ampermetreyle kısa sürede
ölçmek mümkün değildir. Çünkü ampermetrenin ölçme yapabilmesi
için akım yolunun açılıp aletin araya bağlanması gerekir.
Pensampermetre kullanılarak motorların çektiği akım, devre kabloları
sökülmeden ölçülebilir.
Pensampermetreyle AC akım ölçülürken iletken pensampermetrenin
ağzının içine alınır. Akım taşıyan iletken tek sarımlı primer sargı görevi
yaparak basit bir transformatör oluşturur. Hattan geçen akımın miktarına
bağlı olarak aletin içindeki sargıda gerilim indüklenir ve aygıt hattan
Resim 5: Pensampermetre
geçen akımı gösterir.
DC akım taşıyan bir iletkenden geçen akımı ölçmek için kullanılan
pensampermetrelerin içinde hall alan sondalı gerilim üretme devresi vardır. Bu sistemde DC akım taşıyan
iletkenin etrafında oluşan manyetik alanın hall alan sondası üzerinde bir gerilim oluşturur. Küçük değerli bu
gerilim dijital elektronik devre tarafından değerlendirilerek display'de akım değerinin belirmesi sağlanır.
Günümüzde üretilen pensampermetreler tamamen dijital yapılıdır. Bazı gelişmiş yapılı pensampermetrelerle
AC ve DC akımları ölçmenin yanında gerilim, direnç de ölçülebilmektedir.
110
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com