ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ




Indir 64.51 Kb.
TitleELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ
Date conversion12.12.2012
Size64.51 Kb.
TypeBelgeleme
Sourcehttp://www.yildiz.edu.tr/~calis/ElektronikLab1Deney1.doc



BÖLÜM 1


ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ


Amaç: Multimetre ve osiloskopla gerilim, akım ve frekans ölçülmesi ile ölçü aletlerinin kullanım özelliklerinin incelenmesi.

BİLGİ



1.1 Multimetre: Elektrik ve elektronik devrelerinde üç büyüklüğün bilinmesi önemlidir: bunlar gerilim, akım ve direnç değerleridir. Bunların belirlenmesi için çok zaman, her üçünü de ölçebilen ve multimetre denilen aygıtlardan yararlanılır. O halde multimetrenin gerilim ölçen voltmetre, akım ölçen ampermetre ve direnç ölçen ohmmetre düzenlerini içerdiği söylenebilir. Günümüzde kullanılan multimetreler bunlara ek olarak diğer bazı elektriksel büyüklükleri de (örneğin kapasite gibi) ölçebilmektedirler.


Multimetrede ölçülecek büyüklüğün cinsine ve değerine bağlı olarak; ölçü türünü ve ölçü alanının seçimine olanak sağlayan anahtar, düğme...v.s gibi düzenler vardır. Uygun seçim halinde büyüklüğün çok küçük (-mikro veya m-mili) veya çok büyük değerleri de (k-kilo veya M-mega) ölçülebilmektedir. Multimetrelerle hem doğru (DC) hem de alternatif (AC ~) akım veya gerilimler belirlenmektedir.


Multimetrelerin, bir gösterge üstündeki ibrenin sapması ile ölçülen büyüklüğün belirlenmesini sağlayan veya minik bir ışıklı göstergede büyüklüğün sayısal sonucunu gösteren iki tipi vardır: bunlar sırasıyla “analog multimetre” ve “dijital multimetre” olarak anılırlar. Analog multimetrelerde ölçü (skala) çarpanının belirlenmesinde oluşabilecek hatalara karşılık, dijital multimetre ile ölçülen büyüklüğün sayısal değerinin doğrudan okunabilmesi büyük bir kolaylık sağlar. Ancak değişken büyüklüklerin ortalama değerlerinin belirlenmesinde analog multimetreler daha elverişlidir.


1.2 Multimetre ile Ölçümler: Multimetrelerin, devre elemanlarının uçları arasındaki gerilim farkını ölçmek için elemana paralel olarak, buna karşılık devrede dolaşan akımın ölçümünde ise devreye seri bağlanmalarının gerektiği unutulmamalıdır. Ayrıca elemanın direnç değerini belirlemek için de, direnci devreden ayırmak (izole etmek) gerektiği de hatırlanmalıdır.


Analog multimetre ile direnç ölçümlerinde, gerilimi bilinen bir kaynakla (pil, akümülatör...v.s) dirençten akım geçmesi sağlanır ve bu akımın ölçülmesi ile de direnç değeri doğrudan okunabilir. Ancak direnç ile akım ters orantılı olduğundan ölçü skalası lineer değildir. Buna karşılık dijital multimetre ile direnç ölçümünde, içerdiği sabit akım kaynağı ile dirençten akıtılan akımın dirençte oluşturduğu gerilim ölçülerek direnç değeri belirlenir. Burada direnç ile gerilim doğru orantılı olduğundan sayısal direnç değerinin oluşturulması kolaydır.


Alternatif akım veya gerilim ölçümlerinde multimetrenin efektif (etkin) değerleri ölçtükleri unutulmamalıdır. Bilindiği gibi bunlar, alternatif akım veya gerilimin rms (“root main square”) değerleri olarak da anılmaktadır. Örneğin veya ise ile

ifade edilen bir sinüzoidal gerilimin uygulandığı yük direncinden geçen akımın ani değerinin olmasına karşılık efektif veya değeri


(1.1)


bağıntısı ile tanımlıdır. Dolayısıyla bu gerilimin efektif veya değeri de


()


şeklindedir. Bilindiği gibi sinüzoidal bir gerilim için bu değer, gerilimin maksimum değeri ise ’dir. Buna karşılık multimetre doğru akım veya doğru gerilim ölçümlerinde ortalama değerleri belirler: örneğin bu değer, yukarıda sözü edilen akım için


(1.2)


ile tanımlanır. Benzer şekilde gerilim için de


()


ifadesi yazılabilir. Ancak DC akım veya gerilim zamanla değişmediğinden veya olduğu, dolayısıyla multimetrenin bunları ölçtüğü kolayca anlaşılabilir. Öte yandan (1.2) ve () bağıntıları ile verilen büyüklükler alternatif akım ve gerilimin DC bileşenleri olarak da isimlendirilirler.


1.3 Osiloskop: Elektriksel büyüklüklerin ölçülüp değerlendirilmesinde en önemli araç olan osiloskop bir çok devre veya düzenden oluşur. Ancak katot ışınlı tüp en önemli kısmıdır. Şekil 1.1’de basitleştirilmiş şeması




verilen bu düzenin kabaca, havası boşaltılmış bir cam tüp içine yerleştirilmiş olan elektron kaynağı ile yatay ve düşey saptırıcı paralel levha çiftlerinden oluştuğu söylenebilir. Bu tüp içinde, tungsten tel sarımlarından oluşan H ısıtıcısı, silindir şeklindeki K katodunun sıcaklığını yükseltmeye yarar. Bu şekilde ısıtılan katot, A anodunun yüksek gerilimi ile hızlandırılan, elektronlar yayar. F odaklama (fokus) düzeni ile birbirlerine yaklaştırılan dolayısıyla yakınsak bir demet halindeki elektronlar, iç yüzü flüoresan veya fosforesan bir madde ile kaplanmış E ekranı üzerine düşerek ışıklı bir nokta veya benek (“spot”) oluştururlar. Ayrıca katot civarındaki G ızgarası (“grid”), katottan açığa çıkan elektron sayısını kontrol ederek, ekrandaki beneğin belirginliğinin ve parlaklığının istenildiği gibi oluşmasını sağlar. Bu şekilde oluşturulan elektron demeti yatay konumdaki Y düşey saptırma plakaları arasından geçerken bunlara uygulanan gerilimle düşey doğrultuda, aşağı veya yukarı sapabilir. Düşey konumdaki X yatay saptırma plakaları ile de yatayda sapma gerçekleştirilebilir. Bunun sonucu olarak da osiloskopla, eksenleri X ve Y olan klasik eğrilerin çizilebileceği, daha doğrusu görüntülenebileceği anlaşılabilir.


Osiloskop en çok elektriksel işaretlerin şekillerini görüntülemek ve bazı büyüklüklerini ölçmek amacıyla kullanılır. Bu görüntü zamana (X ekseni) bağlı gerilim (Y ekseni) şeklinde oluşur. Zaman ekseni zamanlayıcı (“time base”) devresiyle oluşturulur. Bu devre Şekil 1.2’de görülen gerilimi zamanla doğru orantılı artan ve hızla başlangıç değerine

dönen testere dişine benzer süpürme



gerilimi üretir. Ayrıca bu gerilimin T periyodunun veya frekansının, dolayısıyla zaman skalasının değiştirilmesine de olanak sağlar. Süpürme gerilimin katot ışınlı tüpün X plakalarına uygulanmasıyla ekrandaki ışıklı beneğin soldan sağa doğru hareketi sağlanır ve bu hareketin hızı da T periyodu ile ayarlanır. Bu gerilimle birlikte görüntülenmesi istenen elektriksel işaret de Y plakalarına uygulandığında ışıklı benek, bu iki gerilimin bileşkesi etkisinde sapar. Örneğin, görüntülenmesi istenen işaret sinüs gerilimi ise, ışıklı beneğin yörüngesi de sinüs eğrisidir. Buna karşılık Y plakalarına doğru gerilim uygulandığında pozitif levhaya doğru sapacak; süpürme geriliminin etkisiyle de yatay bir doğruyu izleyecektir.


Işıklı beneğin hızını süpürme geriliminin T periyodu ile değiştirmek de mümkündür. Örneğin, bu periyot, kontrol düğmesi ile 100ms’ye (100ms/div) ayarlandığında yatay doğrultuda on bölme içeren osiloskop ekranını ışıklı benek, soldan başlayarak yaklaşık bir saniyede kat eder. Bu değer küçültülürse (örneğin 20ms/div) gerek gözün iki farklı görüntüyü peşpeşe ayırt edebilme özelliğinden; gerekse de fosforesansın bir süre daha devam etmesinden dolayı ekranda sabit bir şekil (örneğin DC gerilim için yatay bir doğru, sinüs gerilimi için sinüs eğrisi ) görülür. İşte bu nedenle osiloskop, elektriksel işaretin dalga şeklinin sabit bir şekilde görüntülenmesini, dolayısıyla çeşitli büyüklüklerinin aynı anda ölçülmesini sağlar.


1.4 Osiloskopla Basit Ölçümler: Osiloskobun basit kullanımında, Y plakalarına uygulanan elektriksel işaretin izlenmesinin yanında en çok gerilim, frekans ve faz farkı ölçümleri yapılır. Süpürme gerilimi ile oluşturulan bu görüntünün her hangi bir noktasındaki gerilim yatay 0V eksenine (GND seviyesi) olan uzaklığı ile orantılıdır. Ayrıca Y plakalarını giriş yükselteçleriyle duyarlılığın arttırılması da mümkündür. Örneğin, yükselteç kontrol düğmesi ile 2V (2V/div) seçildiğinde düşeyde sekiz bölme içeren ekranın her bir bölmesi, yaklaşık 2V ve iki ile çarpımlarına eşittir. Hangi bölmenin, daha doğrusu bu bölmeden geçen yatay doğrunun kaç volta karşılık geldiği ise 0V (GND seviyesi) ekseninin ekrandaki konumu ile belirlenir. Başka bir deyişle bu eksen , GND seviyesi kontrol düğmesi ile ekranda beşinci bölmeye ayarlanmışsa, yedincisinden geçen yatay çizgi üzerindeki bütün noktaların gerilim değerleri 4V’dur (Şekil 1.3-a). Osiloskopla genellikle, DC gerilim değeri, alternatif işaretin tepe gerilimi (genliği) veya tepeden tepeye (“pick to pick”) gerilimleri ölçülür. Örneğin Şekil 1.3-b’de görülen DC gerilimin değeri, GND seviyesi şekildeki gibi ve yükselteç de 2V/div olarak ayarlanmışsa –8V; buna karşılık Şekil 1.3-a’daki sinüs geriliminin genliği ise 5V’dur.





Diğer taraftan günümüz osiloskoplarında iki farklı elektriksel işareti aynı anda görüntülemek (“dual trace”), bunların GND seviyelerini ve iki yükseltecin ayarlarını birbirinden farklı seçme olanağı vardır. Ayrıca bu yükselteçlerin giriş seçeneği ile elektriksel işaretlerin AC ve DC bileşenleri veya GND seviyesi görüntülenebilir. Örneğin osiloskop girişine kare dalga uygulandığında, ekranda DC konumda Şekil 1.4-a’da verilen görüntü izlenirse, AC konumunda Şekil 1.4-b’deki görüntü belirir. Ancak bu görüntülerin farklı olduklarına dikkat etmek gerekir. Zira Şekil 1.4-a’daki, girişe uygulanan kare dalganın bir DC seviyenin üzerinde (2 kare) olmasına karşılık, AC konumunda bu seviye yok olur. Dolayısıyla osiloskopla, elektriksel işaretlerin AC ve DC bileşenlerinin görüntülerinin izlenmesi olanağı vardır.


Osiloskoba uygulanan gerilimin frekansının belirlenmesinde zaman skalasından yararlanılır. Bunun için ekrandaki görüntünün periyodu zamanlayıcı kontrol düğmesi ile seçilen değerle karşılaştırılır. Örneğin 0.1ms/div seçilerek görüntü elde edilmişse ve de periyodu, Şekil 1.4’deki gibi yaklaşık 4 kare olara belirlenmişse





olacağından, frekansı da





olur.


Eş frekanslı iki farklı elektriksel işaretin aynı anda osiloskop ekranında görüntülenmesiyle aralarındaki faz farkı kolaylıkla belirlenebilir. Örneğin osiloskop ekranında iki işaretin görüntüleri Şekil 1.5’deki gibi elde edilmişse; birinci işaretin periyodu 6 düşey kare veya bölmeye karşılık geldiğinden zaman ekseninin bir karesi





olacak, dolayısıyla iki işaret arasında bir kare farkı olduğundan faz farkı





olur. Ayrıca Şekil 1.5’den birinci elektriksel işaretin ileride ya da ikinci işaretin geride olduğu da söylenebilir. Osiloskop elektriksel işaretlerin farklı şekilde görüntülenmeleri, görüntünün belirli bir yerden başlaması, ters çevrilmesi, iki işaretin toplamının belirlen-




mesi...v.s gibi bir çok olanak sağlar. Ancak osiloskobun gerilim ölçtüğü, dolayısıyla devreye, daha doğrusu devre elemanlarına paralele bağlanması gerektiği en önemlisidir.


1.5 Lissajous Şekilleri: Bir elektriksel işaretin bir diğerine göre faz farkını veya frekanslarının oranını belirlemek için osiloskop ekranında oluşturulan ve Lissajous şekilleri olarak anılan görüntülerden yararlanılır. Eş frekanslı iki gerilim arasındaki faz farkını belirlemek üzere bunlar osiloskobun yatay ve düşey saptırma plakalarına uygulanırlar. Örneğin bu işaretler, aralarında faz farkı olan


ve


sinüs gerilimleri ise osiloskop ekranında, en genel halde Şekil 1.6-a’daki gibi bir elips görüntülenir. Buna karşılık veya ise Şekil 1.6-b,c,d’deki doğru veya daire görüntüleri elde edilir. Ancak plakalara uygulanan gerilimler eş frekanslı değilse oldukça karmaşık yapıda şekiller oluşur.





Osiloskopta spotun sapması plakalara uygulanan gerilimlerle orantılı olduğuna göre, yukarıda verilen sinüs gerilimlerinin uygulanması halinde ışıklı beneğin t anındaki konumu


ve


bağıntıları ile belirlenir. Dolayısıyla bu konum


ve


ile ifade edilebilir. Bunlar ise parametrik elips denklemleridir. (Şekil 1.7)


Bu takdirde P noktasında ve olduğundan, ve elde edilecek; ’dir. Dolayısıyla ’nın iki elektriksel işaretin faz farkı olduğu kolayca anlaşılabilir. O halde osiloskop ekranında elde edilen elipsten ve değerleri ölçülerek faz farkı


veya (1.3)


bağıntısıyla hesaplanabilir.









Osiloskobun düşey saptırma plakalarına uygulanan sinüs geriliminin frekansı yatay saptırma plakalarına uygulananın 1/3’ü ise Şekil 1.8-a’da görülen Lissajous şekli elde edilir. Buna karşılık 3 katı veya 3/2’si olduğunda Şekil 1.8-c ve d’deki şekiller oluşur. Frekans oranları en genel halde


(1.4)


bağıntısıyla belirlenir. Bu bağıntıdaki ve sırasıyla yatay ve düşey saptırma plakalarına uygulanan gerilimlerin frekanslarını, ve ise sırasıyla şeklin bir düşey ve bir yatay teğetle olan ortak nokta sayılarını ifade eder. Örneğin Şekil 1.8-a’daki Lissajous şeklinin yatay teğetle üç düşey teğetle bir ortak noktası olduğundan frekans oranı 1:3’dür. Başka bir deyişle yatay saptırma plakalarına uygulanan gerilim frekansı 50Hz ise, düşey saptırma plakalarına uygulanan gerilimin frekansı 150Hz’dir.





DENEY


A)Pozitif Doğru Gerilim Ölçümleri:


1)Delikli montaj tablası (“protobord”) üzerinde Şekil 1.9’da verilen devre gerçekleştirilir.


2) doğru gerilim kaynağı belirli bir gerilime ayarlanır.



3) potansiyometresinin orta ucu bir konumda tutularak dijital multimetre (DM) ile ve osiloskobun kanalıyla da gerilimleri ölçülerek Tablo 1.1’e işlenir.


4) potansiyometresinin orta ucu ikinci bir konuma getirilerek ölçümler tekrarlanır, sonuçlar Tablo1.1’ geçirilir.


5)Osiloskopta gözlenen bir geriliminin zamana bağlı değişimi () çizilir.


Tablo 1.1








  1. konum




  1. konum



B) Negatif Doğru Gerilim Ölçümleri:



1)Protobord üzerinde Şekil 1.10’daki devre gerçekleştirilir. Bunun için doğru gerilim kaynağının uçlarının ters çevrilmesi yeterlidir.

2)Yukarıda alınan ölçümler tekrarlanarak,

sonuçlar Tablo 1.2’ye işlenir.




3)Osiloskopta görüntülenen bir eğrisi çizilir.

Tablo 1.2






  1. konum




2. konum


C)Doğru Akım Ölçümleri:


1)Protobord üzerinde Şekil 1.11’deki devre gerçekleştirilir. potansiyometresinin

orta ucu belirli bir konuma getirilir.


2)Ampermetre olarak devreye bağlanan DM ile akımı ölçülür, sonuç Tablo 1.3’e işlenir.


3) direnci üzerindeki gerilim düşmesi (Şekil 1.11) osiloskopla ölçülür ve Ohm yasası ile devreden geçen



hesaplanır; sonuç Tablo 1.3’e geçirilir. Hesaplanan akımı DM’den ölçülen değerleriyle karşılaştırılır.


Tablo 1.3












D) Direnç Ölçümleri:


1)Şekil 1.11’deki devrede potansiyometresi ile R (1K) direncinin gerilimle bağlantıları sökülür.


2)Ohmmetre olarak kullanılan DM Şekil 1.12’deki gibi potansiyometre ve direncin uçlarına bağlanarak ve R dirençleri ölçülür, sonuçlar Tablo 1.4’e işlenir.






Tablo 1.4












E) Alternatif Gerilim Ölçümleri:


1)Protobord yardımıyla Şekil 1.13’deki devre gerçekleştirilir. Bunun için SG sinyal jeneratöründen yararlanılır.


2)SG ile devreye belirli bir f frekansında sinüs gerilimi uygulanır. DM ile gerilimi, osiloskopla tepeden tepeye gerilimi, genliği ve T periyodunun değerleri ölçülerek sonuçlar Tablo 1.5’e işlenir.




Tablo 1.5




Dalga T

Sinüs




Kare




Üçgen




3) ve T değerlerinden etkin gerilim ve frekans büyüklükleri hesaplanır. Sonuçlar Tablo 1.5’e geçirilerek SG’nin f frekansı ve DM ile okunan değerleri ile karşılaştır.


4)Osiloskopta görüntülenen sinüs geriliminin v ani değişimi çizilir.


5)Şekil 1.13’deki devreye belirli bir frekanstaki, kare ve üçgen dalga uygulanır. Tablo 1.5’de istenen değerler, benzer şekilde ölçülerek veya hesaplanarak tabloya geçirilir.


6)Kare ve üçgen dalga gerilimleri için osiloskopta gözlenen dalga şekilleri çizilir.


F) Faz Farkı Ölçümleri:


1)V giriş gerilimi ile kondansatör uçlarındaki gerilim arasındaki faz farkının ölçülmesi amacıyla Şekil 1.14’deki devre protobord üzerinde gerçekleştirilir.


2)Bilindiği gibi böyle bir devrede akım ve gerilim arasındaki faz farkı bağıntısı ile belirlenir. Ancak V ile arasındaki faz farkı ile hesaplanabilir ve kondansatör uçlarındaki gerilimi V giriş gerilimine göre geri fazdadır. Bu iki gerilim arasındaki faz farkının belirlenmesi için potansiyometresinin orta ucu belirli bir konuma getirilir. Osiloskopla ve ’de elde edilen görüntüler çizilir.


3)Bu eğrilerden faz farkı belirlenir. Bunun için iki eğri arasındaki t zaman farkının açıya dönüştürülmesi yeterlidir. Sonuçlar Tablo 1.6’ya işlenir. Bu sonuç yukarıda verilen bağıntı ile hesaplanan teorik sonuçla karşılaştırılır.







Tablo 1.6


Hesap Osiloskop Lissajous




t





4)Bu devrede potansiyometresinin orta ucunun konumu değiştirilmeden, Lissajous şekli ile faz farkının belirlenebilmesi için osiloskop XY konumuna getirilir.


5)Osiloskop girişleri GND konumuna getirilerek ışıklı noktanın ekranın tam ortasında oluşması sağlanır.


6)Osiloskop girişlerine ve V gerilimleri uygulanarak Lissajous şekli oluşturulur.


7)(1.3) bağıntısındaki ve değerleri ölçülerek Tablo 1.6’ya yazılır. Bu değerlerden faz farkı hesaplanarak, sonuç Tablo 1.6’ya işlenir; bu sonuç osiloskopla ölçülen faz farkı değeri ile karşılaştırılır.


SORULAR


1) Sinüs geriliminin değeri 2,8V ise yaklaşık değeri nedir?

2) 2V/div ve 0,1ms/div değerlerine ayarlanmış osiloskopla bir kare dalga için kare ve kare olarak gözleniyorsa, bunların büyüklükleri ne kadardır?


3) 1kHz eş frekanslı iki sinüs geriliminin 1ms/div değerine ayarlanmış osiloskoptaki görüntüleri arasında yaklaşık 0,5 kare kayma varsa, aralarındaki faz farkı kaç derecedir?


4) Osiloskopla elde edilen elips görünümlü Lissajous şeklinden ve olarak belirlenmişse faz farkı kaç derecedir?









Add document to your blog or website

Similar:

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ icon1. AKIŞKAN AKIŞI ÖLÇÜM TEKNİKLERİ BİRİMİ

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ iconTELEKOMUNİKASYON KONUSUNDA BAŞLICA ÖLÇÜM TEKNİKLERİ

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ iconÖlçüm Sistemleri Kayıt Verileri Ölçüm Sistemi Kaydı

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ iconEÜAŞ Tunçbilek Termik Santralı İşletme Müdürlüğü, ünitede, kondense seviye ölçüm sistemi ile debi ölçüm sisteminin yenilenmesi, özellikleri aşağıda

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ icon5 Puan Basit ve gelişmiş ölçüm metotlarını yazınız. Basit Ölçüm Metotları

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ iconElektronikte kullanılan yarıiletkenlerin yapıldığı malzemeleri ve özelliklerini tanıyabilme

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ iconBasın bülteni Solar Elektronikte 20 Yıl Sürekli araştırma ve geliştirme sonucu yüksek kalite

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ iconÖğretim Teknikleri Grupla Çalışma Teknikleri

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ iconDİJİTAL ELEKTRONİK A DİJİTAL ELEKTRONİKTE SAYI SİSTEMLERİ

ELEKTRONİKTE ÖLÇÜM TEKNİKLERİ iconGiriş darbelerine bağlı olarak, belirli bir durum dizisini tekrarlayan lojik devrelere SAYICI denir. Sayıcıların dijital elektronikte yeri günümüzde ileri

Sitenizde bu düğmeye yerleştirin:
Belgeleme


The database is protected by copyright ©okulsel.net 2012
mesaj göndermek
Belgeleme
Main page