ÖLÇME ve DONANIM LABORATUARI DENEY FÖYÜw3.bilecik.edu.tr/bilgisayar/wp-content/uploads/sites/75/... · 2016-12-11 · olurlar. 8088 işlemcisi 16-bit ALU ya ve 8-bit lik veri

1

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÖLÇME ve DONANIM LABORATUARI

DENEY FÖYÜ

2015 - 2016 Güz Dönemi

2

İÇİNDEKİLER SAYFA

İçindekiler 2

Öğrencilerin Alması Gereken Malzemeler 3

Rapor Yazım Kılavuzu 3

Rapor Kapak Formatı 5

Deney No 1: Bilgisayar, Donanım ve Yazılım Kavramları 6

Deney No 2: Direnç, Voltaj ve Akım Ölçümleri 24

Deney No 3: Ohm Kanunu ve Kirchoff Kanunları 32

Deney No 4: Düğüm Gerilimleri ile Devre Çözümü 36

Deney No 5: Thevenin ve Norton Teoremleri 42

Deney No 6: Süperpozisyon Teoremi 48

Deney No 7: Osiloskop Kullanarak Genlik ve Sıklık Ölçümü 52

Deney No 8: RL ve RC Devrelerin AC ve DC Analizi 60

3

1. Öğrencilerin Alması Gereken Malzeme Listesi

1 adet breadboard

Bağlantı kablosu (Zil teli)

5 adet 100 Ω direnç









5 adet 1 kΩ direnç

5 adet 1,2 kΩ direnç



5 adet 2,2kΩ direnç







1 adet 10 kΩ potansiyometre

1 adet 100 kΩ potansiyometre

3 adet 1nF kondansatör

3 adet 10 nF kondansatör

3 adet 100nF kondansatör

3 adet 10uF kondansatör

3 adet 100uF kondansatör

1 adet 1 mH bobin

1 adet 4.7 mH bobin

1 adet 10mH bobin

4

2. Rapor Yazım Kılavuzu

Laboratuar raporları, bilimsel bir çalışmada elde edilen sonuçları sunmak üzere aşağıdaki kurallara uygun

olarak hazırlanacaktır.

Grup elemanları her deneyden sonra bireysel bir rapor hazırlayacaklardır. Raporlar beyaz A4 kâğıtlarının tek

yüzüne okunaklı bir el yazısı ile yazılarak hazırlanacaktır. Çizimler ve grafikler milimetrik kağıda uygun

şekilde yapılacaktır. Bu nedenle her öğrenci yanında milimetrik kağıt bulundurmalıdır. Raporlar, deneyi

yapan öğrencinin isminin, imzasının, tarih ve e-mail adresinin yer aldığı tek tip kapak sayfası ile

başlayacaktır. Bunların dışında farklı yapılarda kapaklar kullanmayınız. Raporlar deneyin yapıldığı tarihten

bir hafta sonra deney saatinde teslim edilmelidir. Teslim zamanından daha geç getirilen raporlar kabul

edilmeyecektir. Teslim edilmeyen raporların notu sıfır olarak belirlenecektir. Raporlar aşağıdaki

bölümlerden oluşacaktır:

Amaç: Deneyde hangi konuların incelenmesi ve öğrenilmesi amaçlanmaktadır?

Her deney bölümü için:

Tüm hesaplamalar açıkça gösterilmelidir.

Sonuçlar: Deneyin her bölümü için elde edilen sonuçlar (tablo, çizim, gözlem) düzgün ve okunaklı

bir şekilde yazılacak ve yorumlanacaktır. Eğer deneyde istenmişse teorik olarak beklenen değerler

ile deneyde elde edilen sonuçlar karşılaştırılacaktır.

Sorular: Eğer deneylerde sorular verilmişse cevapları rapora yazılacaktır.

Yorum ve Görüşler: Öğrenciler deneyle ilgili yorum ve görüşlerini bu bölüme yazabilirler.

Deney raporu kapak sayfası aşağıda verilen formatta olmalıdır. (Renkli çıktı olmasına gerek yoktur.)

5

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÖLÇME ve DONANIM LABORATUARI

DENEY NO:

DENEYİN ADI:

DENEY TARİHİ:

RAPOR TESLİM TARİHİ:

DENEYİ YAPANIN

Adı-Soyadı

Numara

Bölüm

E-mail

İmza

6

DENEY NO 1: BİLGİSAYAR, DONANIM VE YAZILIM KAVRAMLARI

AMAÇ:

Bu deneyin temel amacı bilgisayar parçaları ve diğer elektronik parçaları tanımak ve bu tür elektronik

cihazlar nasıl çalıştığı hakkında temel seviyede bilgi sahibi olmaktır.

GİRİŞ;

Giriş birimleri ile dış dünyadan aldıkları veriler üzerinde aritmetiksel ve mantıksal işlemler yaparak işleyen

ve bu işlenmiş bilgileri çıkış birimleri ile bize ileten, donanım (Hardware) ve yazılımdan (software) oluşan

elektronik bir makinedir.

Bilgisayar donanımı (Hardware): Bilgisayarların fiziksel kısımlarına donanım denilmektedir. Elle

tutulabilirler. Ekran, klavye, Sabit disk (harddisk), fare, yazıcı, bellek, mikroişlemci, tarayıcı,…

Bilgisayar yazılımı (Software): Donanımı kullanmak için gerekli programlardır. Bilgisayarın nasıl

çalışacağını söylerler. Belirli bir işlemi yapmak üzere bilgisayara kurulurlar (setup, install). Örneğin: Kelime

işlem (Word processor) programları son kullanıcıların yazı yazması için kullanılır. Tablolama (spread sheet),

sunu(presentation), programlama dilleri (Pascal, C ...), ses (sound) programı gibi.

TEMEL BİLEŞENLER

7

KASA İÇERİSİNDEKİ BİLEŞENLER

CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT) MERKEZİ İŞLEM BİRİMİ

Bilgisayarın beyni olarak nitelendirilebilir. Bilgisayar

donanımının Yönetim ve kontrolü burada yapılır.

İki bölümden oluşur;

Aritmetik ve Mantık Birimi (Arithmetic & Logic Unit -

ALU) : Dört işlem, verilerin karşılaştırılması,

karşılaştırmanın sonucuna göre yeni işlemlerin seçilmesi

ve kararların verilmesi bu birimin görevidir.

Kontrol Ünitesi ( Control Unit -CU) : Işlem akışını düzenler,

komutları yorumlar ve bu komutların yerine getirilmesini

sağlar.

8

MICROPROCESSOR TARİHÇESİ

Intel 4004 chip

CPU olarak adlandırılan bir mikroişlemci tek bir chip

üzerinde üretilmiş komple bir hesaplama motorudur. İlk

mikroişlemci Intel 4004 adı ile 1971 yılında üretilmiştir.

4004 işlemci sadece toplama ve çıkarma işlemlerini

yapabilen 4 bitlik bir işlemci idi. Fakat her şey tek bir chip

de toplandığı için bu çok önemli bir gelişme idi. 4004 den

önce bilgisayarlar birden fazla chip kullanılarak veya farklı

bileşenlerin birleştirilmesi ile üretiliyordu. 4004 ile

taşınabilir elektronik hesap makineleri da büyük bir

gelişme kaydetmişti. Kişisel bilgisayarlar (PC) için

geliştirilen ilk mikroişlemci Intel 8080 dir ve 8-bit lik

teknolojiye sahip olup 1974 yılında tanıtılmıştır. Bununla

birlikte bilgisayar dünyasındaki gerçek sıçrama 1979

yılında üretilen Intel 8088 dir. Intel 8088 işlemcisi IBM

PC lerde kullanılmıştır (1982). Daha sonraları 80286 to the

80386 to the 80486 Pentium to the Pentium II to the

Pentium III to the Pentium 4 işlemcileri geliştirilmiştir.

Tüm bu işlemciler Intel tarafından geliştirilmiş olup hepsi

8088 işlemcisinin temel tasarımı üzerinde yapılan

değişiklikler ile geliştirilmiştir. Pentium 4 işlemcisi orijinal

8088 işlemcisi üzerinde çalışan her türlü kodu 5000 kat

daha hızlı çalıştırabilmektedir.

1366 iğneli core i7

Transistors sayısı chip üzerindeki transistör adedini göstermektedir. Tablodan da görüleceği gibi transistör

sayısı yıllara bağlı olarak düzenli bir artış göstermiştir.

Intel işlemcilerin gelişimi;

9

Microns chip üzerindeki en ince telin mikron cinsinden kalınlığını göstermektedir. Karşılaştırma için, insan

saçı 100 microns kalınlığındadır. İşlemcilerdeki boyutlar düşerken transistör sayısı sürekli artmaktadır.

Clock speed chip’in ürettiği maksimum clock adedidir. Chip üzerinde bulunan kuartz kristali ile elde edilen

her clock (pulse) bir işlemin yapılması için gereklidir.

Data Width ALU nun genişliğidir. 8-bit lik bir ALU iki adet 8 bit sayıyı toplayabilir, çıkartabilir, çarpabilir

vs. Bununla birlikte 32-bit lik bir ALU 32 bit lik sayılar için aynı işlemleri yapabilir. 8-bit lik bir ALU 32-bit

lik iki sayı için yukarıdaki işlemleri dört hamlede yapar iken, 32-bit lik bir ALU bu işlemleri bir defada

yapabilmektedir Çoğunlukla yapabilmektedir. dış veri yolları (external data bus) ALU ile aynı genişlikte

olurlar. 8088 işlemcisi 16-bit ALU ya ve 8-bit lik veri yollarına sahipti. Bununla birlikte modern Pentium

işlemciler bir defasında 64 bitlik bilgiyi 32-bit lik ALU larına aktarabilirler. MIPS "millions of instructions

per second" saniyede yapılan işlem sayısını ifade etmektedir ve CPU ların performansını ölçmek için

kullanılan bir birimdir. Fakat modern CPU ların performansını ölçmek için günümüzde sık kullanılan bir

birim değildir.

MICROPROCESSOR İŞLEMLERİ

Bir CPU da yapılan işlemler “bit pattern” leri olarak tasarımlanırlar ve işlemcinin yapması istenilen işlemler

sayısal karşılığı olan kodlar ile tanımlanırlar. Fakat bilgisayar kullanıcıları için sayısal komutları hatırlamak

çok güç olduğu için bu işlemleri yapmak amacı ile bazı komutlar geliştirilmiştir. Bu komutlarını o işlemciye

ait assembly dili adı verilmiştir.

Assembler programları komutları bit patternleri haline rahatlıkla dönüştürebilmekte ve bu sayede işlemci

istenilen işi yapabilmektedir.

Hafıza Çeşitleri

RAM

ROM

Cache

Dynamic RAM

Static RAM

Flash Memory,

Memory Sticks

Virtual Memory

BIOS

10

RAM (RANDOM ACCESS MEMORY)

RAM genel olarak Bilgisayar hafızası olarak bilinir. Rastgele erişilebilir bellek olarak adlandırılmıştır,

çünkü RAM içerisindeki her bir hücreye istenildiği anda bilgi yazılabilir ve silinebilinir, içeriği okunabilir.

Mikroişlemcilere benzer olarak hafıza chip leri de milyonlarca transistör ve kapasitörden oluşan entegre

devrelerdir. Genel hali ile bilgisayar hafızalarında (DRAM, Dynamic Random Access Memory) bir

transistör ve bir kapasitör birlikte bir hafıza hücresini oluştururlar ve tek bir bit bilgiyi temsil ederler.

Kapasitör bir bitlik bilgiyi (0 veya 1) tutar, transistör ise bir anahtar görevi görerek bilginin okunmasını veya

değiştirilmesini kontrol eder. Kapasitör elektronları bir kova şeklinde düşünülebilir. Bir Hafıza hücresinde

“1” bilgisini tutabilmek için kovanın yani kapasitörün elektronlar ile dolu olması gerekmektedir. “0”

bilgisini hafızada tutmak için ise kovanın yani ilgili kapasitörün boş olması gerekmektedir. Buradaki temel

problem kovadaki elektron kayıplarıdır. Birkaç milisaniye içerisinde kova kayıplardan dolayı

boşalabilmektedir. Bu nedenle dinamik hafızaların işlevlerini yerine getirebilmeleri için “1” bilgisini tutması

gereken hafıza hücrelerindeki kapasitörlerin CPU veya memory controller tarafından sürekli doldurulması

gerekmektedir. Bunun için memory kontroleri hafızayı okur ve dolu olması gerekenlerin sürekli dolu

olmasını sağlar. Bu tazeleme işlemi saniyede binlerce kez yapılır.

RAM TİPLERİ

SRAM

Static random access memory herbir hafıza hücresi için çoklu transistör, 4 den 6 ya kadar, kullanmaktadır

ve kapasitör bulundurmamaktadır. Transistör sayısı fazla olduğu için daha fazla yer kaplamakta fakat sürekli

tazeleme gerektirmediği için (refresh) dinamik RAM lerden çok daha hızlı çalışmaktadır. Genel olarak

Cache bellek olarak kullanılmaktadır.

DRAM

Dynamic random access memory bir adet transistör ve kapasitör çiftinden oluşan hafıza hücrelerine

sahiptirler ve sürekli tazeleme işlemine ihtiyaç duymaktadırlar.

EDO DRAM

Extended data-out dynamic random access memory Bu tip RAM ler bir hafıza hücresinin (bit) sadece

adresinin tespit edilmesini takiben diğer bit ile ilgili işlemleri yapmak için önceki hafıza hücresinin tam

olarak doldurulmasını beklemezler, bu nedenle bir miktar hızlıdır.

SDRAM

Synchronous dynamic random access memory SDRAM ler EDO RAM lerden biraz daha hızlıdırlar.

Hafıza hücreleri için okuma ve yazma işleminde belirili bir satır ve bu satırdaki ilgili sütunların işlem

görmesi ile yaklaşık %5 lik bir hız artımı sağlanmıştır.

DDR SDRAM

11

Double data rate synchronous dynamic RAM Bu tip RAM ler SDRAM ile benzerdirler, aradaki farklılık

data aktarım genişliğinde sağlanan artımdır ki bu da yüksek hız anlamına gelmektedir.

RDRAM

Rambus dynamic random access memory RDRAM leri diğer RAM lerden üstün ve farklı kılan özelliği

kullandığı yüksek hızlı “Rambus channel” olarak adlandırılan veri yoludur. RDRAM hafıza chip leri 800

MHz hızında veri transferi ile çalışabilirler. Yüksek hızlı çalıştıklarından dolayı diğer hafıza chip lerinden

daha fazla ısı üretilirler ve bu ısıyı uzaklaştırmak için kendi soğutucuları vardır.

CMOS RAM

CMOS RAM küçük miktardaki hafıza ihtiyaçlarını karşılamak üzere kullanılan bir tanımlamadır, örneğin

bilgisayarımızdaki Hard disk ayarlarını saklamak için kullanılmaktadır. Bu RAM ler içeriklerini

koruyabilmek için küçük pillere ihtiyaç duymaktadır.

VRAM

VideoRAM ler ayrıca multiport dynamic random access memory (MPDRAM) olarak da bilinirler ve

video adaptörleri veya 3 boyutlu grafik hızlandırıcıları için kullanılırlar. "multiport" kelimesi VRAM in iki

adet bağımsız erişim kanalı kullanmasından dolayı kullanılmaktadır. Bu kanallardan biri CPU diğeri ise

grafik işlemcisinin RAM’e eşzamanlı erişimi için kullanılmaktadır.

VRAM grafik kartı üzerinde bulunmaktadır. VRAM ihtiyacını belirleyen faktörler ekrana ait çözünürlük

“resolution” ve renk derinliği “color depth” dir.

ROM (READ ONLY MEMORY) SALT OKUNABİLİR BELLEK

Read-only memory (ROM), firmware olarak da bilinirler, üretimleri esnasında özel bilgiler ile

programlanmış Hafıza tipleridir. ROM chipleri sadece bilgisayarlarda değil birçok elektronik cihazda da

kullanılmaktadır.

ROM Tipleri

Temel olarak beş adet ROM tipi bulunmaktadır

ROM (Read Only Memory)

PROM (Programmable Read Only Memory)

EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory)

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

Flash memory

Farklı ROM tipleri olmakla birlikte hepsi için temel iki özellik bulunmaktadır.

Bu tip hafızalarda elektrik olmasa dahi bilgiler kaybolmazlar.

Bu tip hafızalarda tutulan bilgiler ya değiştirilemezdir, ya da değiştirilmeleri için özel işlemler

gerekmektedir.

ROM Yapısı

RAM lere benzer olarak, ROM chipleri de satır ve sütunlardan oluşan bir matris yapısına sahiptir. Fakat satır

ve sütunların kesiştiği yerlerde (hafıza hücreleri), ROM chipleri RAM chiplerinden temel farklılıklar

göstermektedir. RAM ler her bir hafıza hücresinde kapasitörlere erişimi sağlamak için transistör kullanırken,

ROM chipleri diyodlar kullanmaktadır. Eğer bir ROM hücresindeki bilgi 1 ise satır ve sütun birleştirilir,

eğer değer 0 ise satır ve sütunların kesiştiği bölgede bağlantı kesilmektedir.

12

PROM

Bu tip ROM lar boş olarak temin edilip programlanabilmektedirler. Boş PROM chipleri ucuz olmakla

birlikte programlanması özel araçlar ile yapılmaktadır.

Bu tip ROM larda satır ve sütunlar arasında sigortalar (fuse) bulunmaktadır. ROM un programlanma işlemi

bazı sigortaların yakılması ile bazı satır ve sütunlar arasındaki bağlantıların kesilmesi şeklinde olmaktadır.

Bağlantı olan kesişimlerde değer 1, olmayanlarda ise 0 olarak algılanmaktadır.

EPROM

ROM ve PROM lar ile çalışmak oldukça zaman alıcı bir işlemdir. ROM ve PROM chipleri çok pahalı

olmamalarına rağmen harcanan zaman ve tek kullanımlık olmaları dikkate alındığında maliyet yüksektir. Bu

durumda Erasable programmable read-only memory (EPROM) lar devreye girmiştir. Bu tip ROM

chipleri defalarca yazılabildiği için maliyetleri daha düşük olmaktadır. Programlanmış bir EPROM’u silmek

için özel araçlar gereklidir. Bu araçlar ile belirli frekansta Ultraviyole ışık kullanılmaktadır.

EEPROM

EPROM lar tekrar kullanılabilirlikleri nedeni ile PROM lardan oldukça üstündürler. Fakat yinede EPROM

lar ile işlem yapmak özel araçlar ve hassas laboratuar işlemleri gerektirmektedir. EPROM lar tekrar

yazılırken monte edildikleri yerden sökülüp özel cihazlarda tekrar programlanmaktadırlar ve mevcut

program içerisinde bir kısım değişiklik yapılacak ise, tüm programın silinip tekrar programlanması

13

gerekmektedir. Bu gibi zorlukları ortadan kaldırmak için Electrically erasable programmable read-only

memory (EEPROM) lar geliştirilmiştir.

EEPROM lar;

Tekrar yazılmaları için yerlerinden sökülmeleri gerekmemektedir.

Programın kısmen değişmesi gerektiğinde, mevcut programın tamamının silinmesi gerekmemektedir.

EEPROM ların yazılması için özel ekipmanlara ihtiyaç duyulmamaktadır.

EEPROM ların tekrar yazılması işleminde UV ışığının yerine elektrik alanı kullanılmaktadır. Yazma işlemi

her bir hücreye elektrik alanı uygulamak sureti ile yapılmaktadır ve elektrik alanı her hücreye ayrı ayrı

uygulanmaktadır. Bu zorunluluk EEPROM içeriğinin hızlı bir şekilde değiştirilmesini gerektiren

uygulamalarda düşük hız problemini ortaya çıkarmaktadır.

FLASH MEMORY

Üreticiler bu problemi ortadan kaldırmak için Flash Memory leri geliştirmişlerdir. Bu tip hafızalar bir çeşit

EEPROM olmakla birlikte hücreler arasındaki bağlantılar iç teller ile sağlanmakta, EEPROM un silinme

işlemi tüm EEPROM için aynı anda yapılabilmekte veya blok olarak tabir edilen bazı parçalar için silme

işlemi tek seferde elektrik alanı uygulama sayesinde gerçekleşmektedir. Flash hafızalar normal EEPROM

lardan çok daha hızlı çalışmaktadırlar çünkü bu tip hafızlarda her defasında 512 byte lık bilgi

yenilenebilmektedir, normal EEPROM larda ise bu her defasında 1 byte lık değişiklik yapılabilmektedir.

BIOS

Flash hafızaların en çok kullanılan uygulama alanı bilgisayarların temel giriş/çıkış sistemi olan BIOS lardır.

BIOS temel olarak bilgisayarı oluşturan tüm birimlerin birlikte çalışmalarını denetleyen bir birimdir.

Temel olarak iki farklı yazılım tipi mevcuttur. Birincisi İşletim Sistemi; bilgisayarda çalışan uygulamalar

için bir dizi servis hizmeti verir ve kullanıcı ile bilgisayar arasındaki temel arabirimi oluşturur. Windows

2000, XP, Unix, Linux gibi çeşitleri bulunmaktadır. İkincisi ise Uygulama Yazılımlarıdır. Uygulama

yazılımları bilgisayar ile belirli işlemleri yapmamızı sağlayacak ve programcılar tarafından geliştirilmiş veya

kendimizin geliştirebileceği yazılımlardır. Örneğin şu anki sunumu gerçekleştirmek için kullandığımız MS

Power Point programı gibi. Tüm bunlara ek olarak BIOS bilgisayarın başarılı bir şekilde çalıştırılabilmesi

için gerekli olan ÜÇÜNCÜ tür bir yazılımdır.

BIOS ne yapar?

BIOS birden fazla önemli role sahiptir fakat bunlardan en önemlisi İşletim sisteminin bilgisayara

yüklenmesidir. Bilgisayarınızı açtığınızda ve mikroişlemcinin ilk komutu çalıştırmaya başlaması için bu

komutun ona bir yerden aktarılması gereklidir. Mikroişlemci bu komutu işletim sisteminden alamaz çünkü

14

işletim sistemi HARD DİSK üzerinde bulunmaktadır. Mikroişlemci bu komuta nasıl ulaşacağını kendisine

iletecek bir komut

(açıklama) olmadan bu işlemi gerçekleştiremez. BIOS mikroişlemciye bu bilgiyi sağlamaktadır.

BIOS un gerçekleştirdiği diğer bazı işlemeler şu şekilde sıralanabilir. Bilgisayar sistemini oluşturan

donanımların power-on self test olarak adlandırılan (POST) testini yaparak her şeyin uygun bir şekilde

çalışıp çalışmadığını kontrol eder.

Bilgisayara monte edilen diğer kartlar üzerinde bulunan farklı BIOS chiplerini çalıştırır. (Örneğin Grafik

kartı ve SCSI adaptörü gibi)İşletim sistemi ile iletişimde olan farklı donanımlar için düşük seviyeli bazı

programları içerir. Klavye, Ekran, seri ve paralel portlar bu sınıfa örnek olarak gösterilebilir. Hard disk,

bilgisayar zamanı gibi birim ve bilgiler için mevcut ayarları tutmaktadır. BIOS bilgisayar açılırken tüm

sürücüleri kontrol eder.

SES KARTLARI

Ses kartları bilgisayarlarda dijital olarak üretilen ses bilgisinin hoparlörlere aktarımını gerçekleştiren veya

analog olarak dış ortamdan alınan sesleri dijital olarak bilgisayarda depolamaya yarayan bir donanımdır. Ses

kartlarının kullanımı gündemde değil iken kişisel bilgisayarlar anakart üzerinde bulunan bir hoparlörden

sağlanan “beep” sesine mahkûmdurlar. 1980 lerin sonlarına doğru ses kartlarının kullanılmaya başlaması ile

birlikte bilgisayar kullanıcıları multimedya desteği ile tanıştı ve bilgisayar kullanımı çok daha farklı bir hale

geldi. 1989 yılında Creative laboratuvarlarında geliştiren Creative Labs SoundBlaster® ses kartı piyasaya

sürüldü. Daha sonra birçok firma ses kartı üretimine başladı.

Tipik bir ses kartı aşağıdaki bileşenlerden oluşmaktadır.

Gerekli hesaplamaları yapmak için bir dijital sinyal işlemcisi (DSP)

Bilgisayarda üretilen dijital sinyalleri dış ortama analog olarak aktarmak

için kullanılan bir Dijital – analog çevirici (DAC)

Dış ortamda üretilen analog sesleri bilgisayara dijital olarak kaydetmek için

bir Analog-Dijital çevirici (ADC)

Dataları kaydetmek için bir ROM veya Flash hafıza.

Müzik enstümanlarını bilgisayara bağlamak için Müzical ınstrument digitalk

interface (MIDI) arayüzü

Mikrofon ve hoparlörleri bağlamak için giriş ve çıkış jag ları.

Joystick veya gamepad bağlantısı için bir giriş.

Hard Disk

Hard Disk ler 1950 li yıllarda geliştirilmiştir. İlk zamanlar 20 inç çapında ve sadece birkaç Megabyte’lık

bilgi depolama kapasitesine sahiptiler. Orijinal olarak “sabit disk” olarak adlandırılmakla birlikte daha

sonraları Floppy disklerden ayırt edilebilmeleri için Hard disk olarak adlandırılmışlardır.

15

Hard Disk’lerde performansı belirleyen iki ölçüt mevcuttur.

Data Rate (Data Oranı): Hard disk in bir saniyede CPU’ya aktarabildiği veri miktarıdır. 5 ila 40

Mega Byte lık oranlar yaygın olarak kullanılmaktadır.

Seek time (Arama Zamanı): Arama zamanı CPu nun Hard disk ten bir dosya istediğinde bu dosyanın

ilk Byte’ının CPU’ya gönderildiği zaman miktarıdır. 10 ila 20 milisaniye değerleri yaygın olarak

kullanılmaktadır.

CD ROM – CD WRITERS

CD-ROM’lar disk ve disketler gibi veri depolamak için kullanılan birimlerdir. Veri kaydetme prensibi

manyetik ortamlarda olduğu gibi mıknatıslanma esasına dayanmaz. Optik mantıkla veriler kaydedilirler.

CD-ROM’ların çalışma prensibi bir metal veya plastik disk üzerine LASER ışını ile oyuklar açmaktır.

Bilindiği üzere verilerimiz bilgisayarda 0 ve 1 şeklinde işlenir ve depolanır. Burada sıfır ve biri temsil

edenler ise oyuklar ve tümseklerdir. Bu şekilde oyuklar ve tümsekler oluşturulduktan sıra bunların

okunmasına gelmiştir. CD-ROM sürücüler bu okuma işlemini gerçekleştirirler. CD-ROM sürücünün

okuma/yazma kafası yoktur. Bunun yerine laser ışınını veri üzerine gönderen ve yansımaları sınıflandırarak

elektrik sinyallerine çeviren bir eleman vardır. CD-ROM’lar çok büyük veri saklama kapasitelerine

sahiptirler. Bir CD-ROM yaklaşık 650MB’lık bilgi saklayabilir. Bunun yanında CD-ROM güvenilir veri

saklama birimleridir. Bilgiler fiziksel oyuklar ile oluşturulduğu için CD-ROM üzerine herhangi bir çizik gibi

fiziksel hasarlar yapılmadığı sürece bilgiler uzun süre saklanabilir.

16

17

Ses Oluşumu ve Kaydı

Bilgisayarda Üretilen Seslerin Dış Ortama Aktarılması

18

MONİTÖRLER VE EKRAN KARTLARI

Monitörler bilgisayar ile kullanıcı arasındaki temel arabirimdir. Günümüzde farklı tipte monitörler

olmakla birlikte masaüstü bilgisayarlarda kullanılan temel monitör teknolojisi Katot tüpüdür (CRT).

Bir Televizyonun İç Yapısı

Monitörlerde Renkli Görüntü Oluşumu

Renkli monitörlerde katottan çıkan üç adet elektron beam’ı vardır. Bunlar kırmızı, yeşil ve mavi

olarak adlandırılırlar. Ekran ise tek bir fosfor tabakası yerine üç adet (kırmızı, yeşil, mavi) fosfor tabakası ile

kaplanmış ve bu tabakalar nokta veya katmanlar şeklinde yerleştirilmiştir. Eğer monitöre yakından bir

büyüteç ile bakılırsa bu noktalar ve tabakalar görülebilir. Fosfor tabakasına çok yakın ve tüpün iç yüzeyinde

19

shadow mask olarak adlandırılan bir metal panel bulunmaktadır. Bu panel kırmızı yeşil ve mavi fosfor

noktaları ile ayarlanmış çok küçük deliklerle donatılmıştır.

Monitörlerde Bazı Temel Kavramlar

İki temel ölçüt ekran boyutlarını belirlemede kullanılmaktadır. Aspect ratio ya da ekran boyutu.

Birçok bilgisayar monitörü 4:3 oranını kullanmaktadır. Bu ekran genişliğinin ekran yüksekliğine oranının

4:3 olduğu anlamına gelir. Diğer bir oran ise 16:9’dur ki bu oran genellikle sinema filmlerinde kullanılır.

Ekran boyutları genel olarak ekranın diyagonal mesafesinin inç (1 inch = 25.4 mm) olarak verilmesi ile ifade

edilir.

Günümüzde kullanılan ekran boyutları 15, 17, 19ve 21 inç’dir. Notebooklarda ise bu değerler daha

düşüktür. (12 ila 15 inch)

Çözünürlük(Resolution)

Çözünürlük kavramı bir ekran için sahip olduğu toplam piksel sayısını ifade etmektedir. Piksel

kırmızı, yeşil ve mavi renk üçlüsünün oluşturduğu birimi ifade etmektedir. Çözünürlük genel olarak satır ve

sütun olarak piksel sayısının verilmesi ile ifade edilir. Örneğin 640x480, 1024x768 gibi.

Dot pitch kavramı pikseller arasındaki mesafeyi tanımlamaktadır (mm olarak). Genel olarak 0.31

mm, 0.28 mm, 0.27 mm, 0.26 mm ve 0.25 mm dot pitch’e sahip monitörler kullanılmaktadır.

Televizyonlarda bu değer 0.51 mm’dir.

CRT teknolojisine sahip monitörlerde tazeleme oranı kavramı (refresh rate) ekrandaki görüntünün bir

saniye içerisinde kaç kez görüntülendiğinin sayısıdır.

Örneğin 72 Hz’lik tazeleme oranına sahip bir monitörde ekrandaki pikseller en üst sıradan en alt

sıraya doğru olmak üzere saniyede 72 kez yenilenirler.

Düşük tazeleme oranları ekranda titreşimlere yol açar.

20

Renk derinliği kavramı monitörlerdeki renk kalitesini ifade etmektedir. Monitörde gösterilebilecek

renk adedi bu tanımlama ile ifade edilir. Örneğin SuperVGA (SVGA) bir ekran 16,777,216 adet farklı rengi

görüntüleme yeteneğine sahiptir. Çünkü 24 bitlik bir renk derinliğine sahiptir. 24 bitlik renk derinliğinde her

renk için kırmızı, yeşil ve mavi 8 bitlik kullanım söz konusudur. Bu renk derinliği gerçek Renk (True Color)

olarak adlandırılır. Çünkü insan gözü 10 milyon rengi ayırt etme yeteneğine sahiptir.

LCD Ekranlar

LCD ekranlar genelde notebooklarda kullanılan ekranlardır.

Likit kristallerin elektrik alanına tabi tutularak yönlerini değiştirmesi

21

ve ışığı geçirip geçirmeme prensibine göre çalışmaktadırlar.

Klavye ve Mouse

Klavye üzerinde kendi mikroişlemcisi bulunan bir giriş

birimidir.

Fare (Mouse)

22

Klasik mouse’lar (toplu) topun sürtünmesi ile

hareket eden ve uçlarına encoder bağlı diskler

yardımı ile düzlem üzerindeki konumun

belirlenmesini sağlar.

Optik Mouse

Optik Mouse larda düzlemdeki hareket Mouse

içerisinde bulunan bir kamera yardımı ile tespit

edilmektedir.

Optik Mouselar Agilent Technologies

tarafından 1999 yılı sonunda piyasaya sürülmüş

olup, saniyede 1500 resim alan küçük bir

kamera içermekte idi. Optik mouse lar hemen

hemen tüm yüzeylerde çalışmakta olup, alt

yüzeyde kırmızı bir ışık yayan bir led

bulunmaktadır ve bu yayılan

bu ışık yüzeyden yansıyarak bir CMO sensörü tarafından algılanmaktadır. Bu sensör her bir görüntüyü bir

Dijital sinyal prosesörüne (DSP) analiz için aktarmaktadır. DSP saniyede 18 Milyon ve üzeri işlem

yapabilme kapasitesine sahiptir. Peş peşe gelen görüntüler işlenerek görüntüler arasındaki farklılıktan

hareketle hareket miktarını algılamaktadır.

23

DENEY NO 2: DİRENÇ VOLTAJ VE AKIM ÖLÇÜMLERİ

Amaç: Dirençlerin üstündeki renklere bağlı olarak direnç değerini okuma, voltaj, akım ve direnç değerlerini

Avometre kullanarak ölçme.

A) GİRİŞ:

A.1. Avometre

Ampermetre, voltmetre ve ohmmetrenin bir gövde içinde birleştirilmesiyle üretilmiş ölçü aletine AVOmetre

denir. Analog ya da dijital yapılı olarak üretilen ve en yaygın kullanım alanına sahip olan bu aygıt ile DC

gerilim, AC gerilim, DC akım, AC akım ve direnç ölçülebilir.

AVOmetrelerin geliştirilmiş olan modeline ise multimetre denir. Multimetreler ilave olarak, diyot, transistör

kazancı, frekans, kondansatör kapasitesi, sesli kısa devre kontrolü (buzzer, bazır), sıcaklık vb. ölçümünü de

yapabilir.

Şekil 1: Avometrenin sembolik gösterimi

A.1.1. Avometre’nin akım modu: Bu modu kullanabilmek için şu yöntem takip edilmelidir.

Avometre’deki uygun mod seçilmelidir.

Akım ölçümünü yapmak istediğimiz terminale avometre seri olarak bağlanır. Avometre’nin

içdirenci sıfır kabul edilerek ölçüm yapılır.

DC devrelerde akımın yönü önemlidir. Avometre’nin ters bağlanması durumunda okuyacağımız

değer negatif olacaktır.

24

Şekil 2: Akım ölçümü

Şekil 2’de görüldüğü gibi I2 akımı ölçülmek isteniyorsa akımını ölçmek istediğimiz yere Avometreyi seri

olarak bağlayarak ölçümü gerçekleştirebiliriz.

A.1.2. Avometre’nin voltaj modu:

Avometredeki uygun mod seçilmelidir.

Voltaj ölçümünü yapmak istediğimiz terminale avometre paralel olarak bağlanır. Avometrenin

içdirenci sıfır kabul edilerek ölçüm yapılır.

DC devrelerde voltajın yönüne dikkat edilmelidir. Avometrenin ters bağlanması durumunda

okuyacağımız değer negatif olacaktır. Bunun yanında AC devrelerde bu durumun bir önemi

yoktur.

Şekil 3: Voltaj ölçümü

1. DC Voltaj Ölçümü

Kırmızı probu “V/Ohm” terminaline siyah probu COM terminaline takınız.

Fonksiyon anahtarını gerekli kademeye getiriniz.

AC/DC anahtarını “DC” ye çeviriniz.

Eğer voltaj değeri ölçülmüyorsa max kademeye doğru adım adım istediğiniz değeri bulana

kadar çeviriniz.

Her iki prob da test yapılacak voltaja takılarak sonuç görülür.

25

Şekil 4: DC Voltaj ölçümü

2. AC voltaj ölçümü

Kırmızı probu “V/Ohm” terminaline siyah probu COM terminaline takınız.


AC/DC anahtarını “AC” ye çeviriniz.

Eğer voltaj değeri ölçülmüyorsa max kademeye doğru adım adım istediğiniz değeri bulana

kadar çeviriniz.

Her iki probda test yapılacak voltaja takılarak sonuç görülür.

Şekil 5: AC Voltaj ölçümü

3. Akım Ölçümü

Kırmızı probu “mA” terminaline takınız.

Eğer test edilen akım 200 mA den fazla ise kırmızı probu “10A” jackına takınız. Siyah

probu “COM” a takınız

Her iki probu da test yapılacak devre akımına takarak ölçüm yapılır.

Şekil 6: Akım ölçümü

4. AC Akım Ölçümü

26

Kırmızı probu “mA” terminaline takınız.

Eğer test edilen akım 200mA den fazla ise kırmızı probu “10A” jackına takınız ve siyah

probu “COM” a takınız.


AC/DC anahtarı “AC” ye çeviriniz.

Eğer voltaj değeri ölçülmüyorsa maximum kademeye doğru adım adım istediğiniz değeri

bulana kadar çeviriniz.

Her iki prob da test yapılacak devreye takılarak akım değeri ölçülür.

Şekil 7: AC Akım ölçümü

5. Direnç Ölçümü Ω

Kırmızı probu “V/Ω” terminaline siyah probu COM terminaline takınız.


Eğer akım değeri bulunmuyorsa maximum kademeye doğru adım adım istediğiniz değeri

buluncaya kadar çeviriniz.

Test yapılacak komponente probları takılarak ölçüm değeri alınır.

Şekil 8: Direnç ölçümü

6. İndüktans Ölçümü

Anahtarı gerekli kademeye getirip “LC” butonuna basınız.

Eğer indüktans değeri ölçülmüyorsa maximum kademeye doğru adım adım istediğiniz değeri

bulana kadar çeviriniz.

Çoklu amaç soketini seçiniz veya bu ölçüye göre test kliplerini seçiniz. İndüktansın uçlarını

test ediniz ve iki ucu “mA” ve “V/Ω” terminallerine takınız ve ölçümü yapınız, ekranda

indüktansın değerini bir kez daha göreceksiniz.

27

Şekil 9: İndüktans ölçümü

7. Kapasitans Ölçümü

Anahtarı “C” konumuna getirip “LC” butonuna basınız.

Eğer kapasitans değeri ölçülmüyorsa maximum kademeye doğru adım adım istediğiniz

değeri bulana kadar çeviriniz.

Çoklu amaç soketini seçiniz veya bu ölçüye göre test kliplerini seçiniz. İndüktansın uçlarını

test ediniz ve iki ucu “mA” ve “V/Ω” terminallerine takınız ve ölçümü yapınız, ekranda

indüktansın değerini bir kez daha göreceksiniz.

Doğruluğu sağlamak için genellikle düşük kapasitans kademesi 20nF seçilir, doğru okuma

devrenin açık devreden farkı olmalıdır.

Şekil 10: Kapasite ölçümü

8. Frekans Ölçümü

Kırmızı probu “V/ Ω” terminaline siyah probu COM terminaline takınız.

Anahtarı “10MHz” terminaline takınız.

Bu kademe otomatik kademedir ve ekranda frekans değerini gösterir. Mümkün olduğu kadar

her iki probun da temasını sağlayınız ve sonunda test sinyali alınız.

Şekil 11: Frekans ölçümü

28

9. Sıcaklık Ölçümü

Siyah temperature probunu “mA” terminaline kırmızı olan probu “V/ Ω” terminaline takınız.

Fonksiyon anahtarını “TEMP” kademesine getiriniz ve objeyi test ediniz.

Şekil 12: Sıcaklık ölçümü

10. Transistör Ölçümü

Anahtarı “hFE” konumuna çeviriniz.

Çoklu amaç soketini “mA” ve “V/ Ω” terminaline doğru takınız.

Doğru bir şekilde Base ( B ), Emitter ( E ), Collector ( C ) yi uyacak şekilde PNP ve NPN

tipine bağlı olarak transistor ü takılarak yaklaşık değer ölçümü yapılır.

11. Diode veya PN boğumlu Transistör Ölçümü

Kırmızı test probunu “V/ Ω” terminaline ve siyah probu “COM” terminaline takınız.

Anahtarı konumuna getiriniz.

Kırmızı ve Siyah probların pozitif negatif taraflara test edilen diyot veya PN boğumlu

transistör ve yaklaşık düşen voltajın değeri alınır. Pozitif voltaj düşüşü iyi silikonlu yarı

iletkenlerde 0,5 ile 0,8 V arasında olmalıdır.

12. Süreklilik Buzzer Testi

Kırmızı test probunu “V/ Ω” terminaline ve siyah probu “COM” terminaline takınız.

Anahtarı konumuna getiriniz.

Her iki probuda test edilecek komponente veya devreye temas ettirdikten sonra direncin

değeri 70 Ω dan düşükse buzzer sesi olarak ikaz edecektir.

29

B. Karbon tipli dirençlerde değer okuma: En çok kullanılan direnç çeşidi karbon tip dirençlerdir. Bu tip

dirençlerde, direncin gövdesinde 4 tane renk bandı vardır. Bu renkler, direncin ohm bazında değerini ve

toleransını gösterirler. Okumaya sola en yakın olan banddan başlanır. Direnç okunması ve renk tablosu

aşağıda verilmiştir.

R= AB x 10C ± D % ohm

Şekil 13: Direnç

Renk Kodları:

Renkler 1.Band 2.Band Çarpan Tolerans

Siyah 0 0 100

Kahverengi 1 1 10

1 %1

Kırmızı 2 2 102 %2

Turuncu 3 3 103

Sarı 4 4 104

Yeşil 5 5 105

Mavi 6 6 106

Mor 7 7

Gri 8 8

Beyaz 9 9

Altın 10-1

%5

Gümüş 10-2

%10

Renksiz %20

30

Şekil 14: Uygulama Devresi

ÖN ÇALIŞMA ÖDEVİ

1. Aşağıda verilen direnç değerleri için uygun renk bandlarını bulunuz.

a) 470 ± 10% b) 1000 ± 5% c) 220 ± 20% d) 330 ± 10%

2. A B C D

a) Kırmızı Siyah Kırmızı Gümüş

b) Kırmızı Kırmızı Kahverengi Altın

c) Yeşil Mavi Altın Altın

d) Mor Gri Turuncu Gümüş

Yukarıda verilen renk bandları için direnç değerlerini bulunuz.

3. Osiloskop, güç kaynağı, multimetre, sinyal jeneratörü, potansiyometre(pot) nedir? Araştırınız.

4. Şekil 14' te verilen adımlardaki devrelerin benzetimini ve ilgili sonuçlarını seçeceğiniz bir simülasyon

programında gerçekleyiniz.

DENEYSEL ÇALIŞMA

1. Şekil 14' te verilen devreyi kurunuz. R1, R2, R3, R4 ve R5 üzerinden geçen, V1,V2,V3,V4 ve V5

gerilimleri bulunuz.

2. Dirençlerin bulunduğu kollar üzerinden geçen I1,I2,I3,I4,I5 akım değerlerini bulunuz.

RAPORDA İSTENENLER

1. Deneyin yapılış amacını birkaç cümleyle açıklayınız.

2. Deneyde kullanılan devrenin teorik çözümlerini yapıp, simülasyon ve deneyde ulaşılan ölçüm

sonuçlarını karşılaştırınız. Farklılıklar var ise sebeplerini açıklayınız.

3. Ölçüm sonuçlarınızı rapora ekleyerek deneyle ilgili görüşlerinizi yazınız.

31

DENEY NO 3: OHM KANUNU VE KIRCHOFF KANUNLARI

Amaç: Deneysel olarak Ohm Kanunu ve Kirchoff Kanunları’nı doğrulama. Seri ve paralel bağlı

dirençlerde voltaj ve akım dağılımlarını gözlemleme.

A) GİRİŞ:

A.1. Kirchoff Akım Kanunu: Bir düğüme giren akımların toplamı, çıkan akımların toplamına eşittir. Ya da

bir düğüme giren ve çıkan akımların toplamı sıfırdır şeklinde ifade edilir.

i2 + i3 = i1 + i4

A.1.1. Kirchoff Voltaj Kanunu: Kapalı bir göz (çevre, loop) içerisindeki toplam gerilim düşümü sıfırdır.

Ya da kapalı bir çevrede harcanan gerilimlerin toplamı, sağlanan gerilimlerin toplamına eşittir.

v1 + v2 + v3 + v4 =0

A.1.2. Ohm Kanunu: Ohm kanunu bir elektrik devresinde iki nokta arasındaki iletkenden üzerinden geçen

akım potansiyel farkla (örn. voltaj veya gerilim düşümü) doğru; fakat iki nokta arasındaki dirençle ters

orantılıdır.

Burada, I akım amper, V referans alınan iki nokta arasındaki potansiyel fark volt ve R ohmla ölçülen ve

direnç olarak adlandırılan devre değişkeni (volt/amper)dir. Potansiyel fark gerilim olarakta bilinir ve bazen

V nin yerine U, E veya emk (elektromotor kuvvet) sembolleri kullanılır. Bu kanun basit elektriksel

devrelerdeki telden geçen akım ve gerilim miktarını açıklar.

http://tr.wikipedia.org/wiki/Elektrik_devresi

http://tr.wikipedia.org/wiki/Elektrik_ak%C4%B1m%C4%B1

http://tr.wikipedia.org/wiki/Potansiyel_fark

http://tr.wikipedia.org/wiki/Gerilim_%28elektrik%29

http://tr.wikipedia.org/wiki/Diren%C3%A7_%28elektronik%29

http://tr.wikipedia.org/wiki/Orant%C4%B1

http://tr.wikipedia.org/wiki/Amper

http://tr.wikipedia.org/wiki/Volt

http://tr.wikipedia.org/wiki/Ohm

http://tr.wikipedia.org/wiki/Diren%C3%A7_%28elektronik%29

http://tr.wikipedia.org/wiki/Elektromotor_kuvvet

32

Ohm kanunu: V = IR


1.

R1

R5R2

R3

R4

V1

Yukarıdaki devre için direnç değerleri Reş=150 ohm, R2= R3=R5=180 ohm, R4=270 ohm‘dur. V1 gerilimini

6 V ve 12 V alarak her bir direnç üzerinden geçen akım ve gerilimi bulunuz. Kirchoff yasalarını ispatlayınız.

2.

33

Yukarıdaki devre için R1=1.2k, R2=4.7k, R3=R7=2.2k, R4=R5=R6=1.2k ‘dır. Bu devredeki akım kaynağını

3 mA ve 6mA değerlerinde varsayarak E gerilim değeri ile her bir dirence düşen akım ve gerilimi bulunuz.

3.

Yukarıdaki devre için a ve b noktaları arasındaki Rab eşdeğer direncini hesaplayınız.

4. Yukarıda verilen adımlardaki devrelerin benzetimini ve ilgili sonuçlarını seçeceğiniz bir simülasyon


DENEYSEL ÇALIŞMA

R1

R5R2

R3

R4

V1

B

A

34

1. Yukarıdaki devrede R1=150 ohm, R2=R3=R5=180 ohm, R4=270 ohm’dur. V1 gerilimini sırayla 6V

ve 12V alarak tüm dirençler üzerindeki gerilim ve akım değerlerini ölçünüz. Yaptığınız deneysel

çalışmayı teorik olarak çözümlediğiniz sonuçlarla karşılaştırınız.

2. Elde ettiğiniz deneysel sonuçlarla Kirchoff Akım Kanunu ve Kirchoff Gerilim Kanunu’nun

geçerliliğini ispatlayınız.

3. A ve B noktaları arasındaki eşdeğer direnci (RAB) ölçünüz.

RAPORDA İSTENENLER


2. Ölçüm sonuçları, teorik hesaplamalar ve simülasyon sonuçlarını karşılaştırmalı tablo şeklinde

yazarak rapora ekleyiniz.

3. Deneyde kullanılan devrenin teorik çözümlerini, simülasyon ve deneyde ulaşılan ölçüm sonuçlarını

karşılaştırınız. Farklılıklar var ise sebeplerini açıklayınız.

4. Ulaşılan sonuçlar dikkate alınarak deneyle ilgili yorum, görüş ve kazanımlarınızı yazınız.

35

DENEY NO 4: DÜĞÜM GERİLİMLERİ İLE DEVRE ÇÖZÜMÜ

Bu deneyde, düğüm gerilimleri metodu (Node-Voltage Analysis) devreye uygulanıp pratik olarak çalışması

öğrenilecektir.

KURAMSAL AÇIKLAMALAR

Bir devrede üç ya da daha fazla elemanın (kolun) birleştiği noktaya düğüm noktası denir. Bu yöntemde,

devredeki düğüm noktalarından biri referans noktası olarak alınır. Diğer düğüm noktalarının gerilim

değerleri bu referans düğümüne göre bulunur. Bir devredeki düğüm noktalarının sayısı n ise, referans

düğüm noktası çıkarılınca geriye 1n adet düğüm noktası kalır. 1n adet bilinmeyen gerilim değeri

olduğu için 1n adet denkleme ihtiyaç vardır. Her düğüm noktası için Kirchhoff akım yasası uygulanarak

düğüm denklemi yazılır. Aşağıdaki devre için düğüm denklemlerini yazalım.

R1=6.8KΏ, R2=12KΏ, R3=12KΏ R4=12KΏ, R5=1.8KΏ, Va=10 Volt ve Vb=5 Volt.

Şekil 1.

Kirchhoff akım yasasına göre her bir düğüm noktasında akımlar toplamı sıfırdır. Düğüme gelen akımlar (-

), çıkan akımlar (+) alınarak akımlar toplamı sıfıra eşitlenir. 0I i

i

Devrenin bağımsız akım denklemleri:

1. düğüm: I1+ I2+ I3=0

2. düğüm: I1+ I2+ I3=0 (1)

Düğüm denklemleri:

0

0

3

2

5

2

2

12

2

21

4

1

1

1

R

VV

R

V

R

VV

R

VV

R

V

R

VV

b

a

(2)

Devrede 2 adet düğüm bulunduğu için 2 bilinmeyenli 2 denklem yazılmıştır. Bu denklemleri matris şeklinde

yazalım.

36

b

a

V

V

R

R

V

V

RRRR

RRRR

3

1

2

1

3522

2241

10

01

1111

1111

(3)

Matrisi, admitans (1/empedans) şeklinde yazarsak;

b

a

V

V

Y

Y

V

V

YYYY

YYYY

3

1

2

1

3522

2241

0

0 (4)

Bu matrisler, bilinen metotlardan biri kullanılarak çözülür. 1V ve 2V düğüm gerilimleri elde edilir.

ÖN HAZIRLIK

1. a. Şekil 2’de görülen devredeki düğüm gerilimlerini, düğüm gerilimleri yöntemiyle çözünüz. Bu gerilim

değerleri, ölçüm kâğıdındaki Ön Hazırlık Tablo 1’de 1. satıra doldurunuz.

b. Bulduğunuz düğüm gerilimlerinden yararlanarak tüm eleman akımlarını Şekil 2’de verilen gerilim

referans yönlerine göre hesaplayınız ve ölçüm kağıdındaki Ön Hazırlık Tablo 1’in 2. satırını doldurunuz.

c. Bulduğunuz düğüm gerilimlerinden yararlanarak tüm eleman gerilimlerini Şekil 2’de verilen gerilim

referans yönlerine göre hesaplayınız ve ölçüm kağıdındaki Ön Hazırlık Tablo 1’in 3. satırını doldurunuz.

R1=6.8KΏ, R2=12KΏ, R3=12KΏ R4=12KΏ,

R5=1.8KΏ, R6=1.5KΏ, Va=10Volt ve Vb=5Volt.

Şekil 2.

2. Şekil 3’te görülen devre için 1a.,1b.,1c.’deki işlemleri yaparak ölçüm kağıdındaki Ön

Hazırlık Tablo 2’yi doldurunuz.

37

Şekil 3.

R1=100Ώ, R2=560Ώ, R3=180Ώ, R4=1.2KΏ, R5=680Ώ, R6=1.2KΏ, R7=1.8KΏ, R8=350Ώ, Va=5Volt ve

Vb=12Volt.

2. Şekil 4’te görülen devrede, R5 direnci üzerine düşen gerilimi düğüm gerilimleri metodunu kullanarak

bulunuz.

R1=1KΏ, R2=1KΏ, R3=4KΏ, R4=5KΏ,

R5=2K R5=2KΏ ve V=10Volt.

Şekil 4.



38

ÖN HAZIRLIK TABLO 1

1. adım 1V ][V 2V ][V 3V ][V

2. adım 1RI ][mA 2RI ][mA 3RI ][mA 4RI ][mA 5RI ][mA 6RI ][mA

3. adım 1RV ][V 2RV ][V 3RV ][V 4RV ][V 5RV ][V 6RV ][V

ÖN HAZIRLIK TABLO 2

1.

adım

1V ][V 2V ][V 3V ][V 4V ][V 5V ][V

2.

adım

1RI ][mA 2RI ][mA 3RI ][mA 4RI ][mA 5RI ][mA 6RI ][mA 7RI ][mA 8RI ][mA

3.

adım

1RV ][V 2RV ][V 3RV ][V 4RV ][V 5RV ][V 6RV ][V 7RV ][V 8RV ][V

DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil 2’deki devreyi board üzerine düzgün bir biçimde kurunuz.

a. Avometreyi Voltmetre kademesine getiriniz. Voltmetrenin – (toprak) ucunu referans noktasına bağlayarak

bütün düğüm gerilimlerini ölçünüz ve Ölçüm Tablo 1’de 1. satıra kaydediniz. Daha sonra voltmetrenin -

ucunu referans noktasından ayırınız.

NOT 2: GERİLİM ölçülürken ölçü aletinin VOLTMETRE kademesinde olmasına ve

VOLTMETRENİN devreye PARALEL bağlanacağına dikkat ediniz.

b. Tüm dirençlerden geçen akımları, referans yönlerinde avometreyle ölçünüz ve ölçüm sonuçlarını Tablo

1’deki 2. satıra kaydediniz.

NOT 1: AKIM ölçülürken ölçü aletinin AMPERMETRE kademesinde olmasına ve

AMPERMETRENİN devreye SERİ bağlanacağına dikkat ediniz.

39

c. Bütün direnç gerilimlerini Şekil 2’de verilen referans yönlerinde avometre ile ölçünüz ve Ölçüm Tablo

1’de 3. satıra kaydediniz.

d. 2. adımdaki ölçümleri ve direnç değerlerini kullanarak, 1. adımdaki ölçümlerin doğruluğunu gözleyiniz.

Bulduğunuz değerleri ( hesaplayarak ) Ölçüm Tablo 1’de 4. satıra kaydediniz.

2. Şekil 3’teki devreyi board üzerine düzgün bir biçimde kurunuz. 1a., 1b., 1c., 1d. adımlarındaki işlemlerin

aynısını tekrar yaparak Ölçüm Tablo 2’yi doldurunuz.

ÖLÇÜM TABLO 1

Deney

1. adım

1V ][V 2V ][V 3V ][V

Deney

2. adım

1RI ][mA 2RI ][mA 3RI ][mA 4RI ][mA 5RI ][mA 6RI ][mA

Deney

3. adım

1RV ][V 2RV ][V 3RV ][V 4RV ][V 5RV ][V 6RV ][V

Deney

4. adım

1V ][V 2V ][V 3V ][V

40

ÖLÇÜM TABLO 2

Deney

1. adım

1V ][V 2V ][V 3V ][V 4V ][V 5V ][V

Deney

2. adım

1RI ][mA 2RI ][mA 3RI ][mA 4RI ][mA 5RI ][mA 6RI ][mA 7RI ][mA 8RI ][mA

Deney

3. adım

1RV ][V 2RV ][V 3RV ][V 4RV ][V 5RV ][V 6RV ][V 7RV ][V 8RV ][V

Deney

4. adım

1V ][V 2V ][V 3V ][V 4V ][V 5V ][V

RAPORDA İSTENENLER

1. Deneyde kullanılan devrelerin düğüm gerilimlerini, düğüm gerilimleri yöntemiyle gerekli işlemleri

yaparak elde ediniz (Teorik hesap). (Ön hazırlıktaki sonuçlarınız doğru ise ön hazırlığı rapora

ekleyebilirsiniz).

2. Ölçtüğünüz düğüm gerilimleri ile ön hazırlıkta bulduğunuz değerleri karşılaştırınız. Farklı çıkıyorsa

nedenlerini açıklayınız.

3. Deneyde kullanılan devrelerin düğüm sayısı nedir? Bu devrelerin çözümü için kaç tane bağımsız akım

denklemine ihtiyaç vardır?

4. Ölçüm kâğıdındaki tabloları rapora ekleyerek deneyle ilgili yorumlarınızı yapınız.

41

DENEY NO 5: THEVENIN VE NORTON TEOREMLERİ

Amaç: Thevenin ve Norton teoremlerinin deneysel olarak doğrulanması.

GİRİŞ:

Thevenin ve Norton teoremlerini vermeden önce gözlerin (mesh) ve düğümlerin (node) (Kirchoff

kanunlarından), ve bir voltaj kaynağı (önceki bölümlerde gördük) ile akım kaynağının tanımlarını yapalım.

Düğüm: Bir devrede düğüm 3 veya daha fazla sayıda iletkenin kesiştiği noktaya denir. Bütün elektrikli

devrelerde bir düğüme giren akımların toplamı düğümden çıkan akımların toplamına eşittir. Ya da o

düğümden geçen akımların cebirsel toplamı sıfırdır:

Σ I = 0

Göz: Bir devrede döngü (loop) oluşturan dallar kümesine göz (mesh) denir. Kapalı bir iletken yol olan göz

üzerinde voltajların cebirsel toplamı sıfırdır. Diğer bir deyişle, bir gözde akımlar ile o akımlara karşılık

gelen dirençlerin çarpımlarının toplamı o göz üzerindeki e.m.f lerin cebirsel toplamına eşittir:

Σ E = R I

Voltaj kaynağı.- Kendisinden istenilen akım ne olursa olsun çıkışında bir voltaj üretebilen kaynak olarak

tanımlanır. Pratikte ideal voltaj kaynağı yoktur, çünkü bunların her zaman bir iç direnci bulunur. Bu iç

dirençten de geçen akım burada bir voltaj düşümüne neden olur. İç direnç büyüdükçe kaynağın çıkış voltajı

azalır.

Akım kaynakları.- Sabit bir çıkış akımı verebilen üretece denir. İdeal bir akım kaynağı da mevcut değildir.

THEVENIN TEOREMİ

Bu teorem doğrusal bir ağ üzerindeki herhangi iki bağlantı noktası arasındaki elemanlar, bu iki nokta

arasındaki potansiyel farka eşit bir elektromotor kuvvete sahip bir üreteç ile değiştirilebilir; ancak, üreteç bu

iki noktaya göre dışta kalan dirençle seri olmalıdır der. Eğer, şekil 1 (a) daki gibi bir devreyi düşünecek

olursak Thevenin’nin eşdeğer devresi şekil 1 (b) deki devre olacaktır.

(a) Mevcut devre (b) Eşdeğer devre

Şekil 1

42

Şekilde:

Req : A ve B noktaları arasında (R dış direnci hariç) devrenin eşdeğer direncidir. Şöyle ki, voltaj kaynakları

birbirleri ile kısa devre bağlanmış ve akım kaynakları açık devre içinde bırakılmış olsun.

Veq : Devre açıkken A ve B noktaları arasındaki (basitleştirilmiş devrenin) voltajdır.

NORTON TEOREMİ

Erişilebilen A ve B gibi iki terminali bulunan her devre bir Ieq akım kaynağı ile paralel olan bir Req eşdeğer

direnci ile değiştirilebilir. Ieq ve Req şöyle tanımlanabilir:

Req : A ve B noktaları arasında (R dış direnci hariç) devrenin eşdeğer direncidir. Şöyle ki, voltaj kaynakları

birbirleri ile kısa devre bağlanmış ve akım kaynakları açık devrede bırakılmış olsun. Req aynen Thevenin

eşdeğer direnci gibi hesaplanır.

Ieq : Birincil devre kısa devre halindeyken A ve B noktaları arasında dolaşan akım şiddetidir.

Şekil 2 (a)

Şekil 2 (a) ya tekrar bakacak olursak bunun Norton eşdeğeri şöyle olacaktır:

Bir “R” direnci ile seri bağlı bir “V” voltaj kaynağı “R” direnci ile paralel bir I =V/R akım kaynağına

eşdeğerdir.

Şekil 3

A ve B terminal noktalarından bakılan Thevenin devresi (a) Norton devresine (b) eşittir. Bakınız şekil 3.

43

Thevenin ve Norton Eşdeğer Devrelerinin Teorik Olarak Hesaplanması

Bu bölümdekileri daha iyi anlayabilmek için aşağıdaki devre çözümünü yapacağız. Aşağıdaki şekil 4’de

görülen devrenin Thevenin ve Norton eşdeğerlerini bulun.

Şekil 4

Şekil 5

Thevenin voltajı Eşdeğer direnç Thevenin devresi

(a) (b) (c)

(a) Bu göz (mesh) içinde dolaşan akım 0,4 amperdir. Bundan dolayı A ve B noktaları arasında görülecek

voltaj 6 volttur.

10

I = ——— = 0,4 A Veq. = 0,4 x 15 = 6 V

10 +15

(b) Thevenin eşdeğer direnci şekil 5(b) de görüldüğü gibi kaynaklar kısa devre yapılarak hesaplanır.

Buradaki iki direnç paralel olduklarından eşdeğer direnç 6 V olacaktır.

10x15

Req = ——— = 6

10 +15

44

(c) Bu, şekil 5’deki şemadaki devrenin A ve B noktalarından görünen Thevenin eşdeğeridir. Norton eşdeğer

devresi Thevenin eşdeğer devresinden aşağıda gösterildiği gibi kolayca hesaplanabilir.

6

Ieq = = 1 A

6

Şekil 5.4.3


1.

Yandaki devrenin Thevenin eşdeğer devre modelini

çiziniz. Thevenin gerilimi ve direncini bulunuz.

2.

Yandaki devrenin Thevenin eşdeğer devresini çözümleyiniz maksimum güç transferi için

R direncinin değerini bularak maksimum gücü bulunuz.

V1=12V

R1=5.6K R2=750

R3=1.5K Ry=750

45

3.

KR 101 , KR 102 , KR 103 , KR 104 , KR 605 ,

VV 101 , VV 52

Yandaki devrede a ve b noktaları arasındaki Thevenin ve

Norton eşdeğer devre modellerini çiziniz. Thevenin gerilimi ile

Norton akımını bulunuz.



DENEYSEL ÇALIŞMA

1)

a) Ön çalışma sorularındaki ilk devreyi kurunuz. Ry direnci üzerine düşen gerilimi ve Ry üzerinden

geçen akımı ölçüp not ediniz.

b) Devrenin Thevenin eşdeğerini bulmak için Ry direncini yerinden çıkarıp Thevenin gerilimini

ölçünüz.

c) V1 gerilim kaynağını devreden çözüp yerine kısa devre elemanı bağlayınız. Thevenin direncini

ölçünüz.

d) Thevenin eşdeğer devresini çizip gerilim ve direnç değerlerini yazınız.

e) Thevenin eşdeğer devresini kurunuz Kurduğunuz devreye aynı yük direncini (Ry) bağlayınız. Ry

direnci içinden geçen akımı ve üzerine düşen gerilimi not ediniz.

f) Madde 1’de ölçülen değerle madde 5’deki değerleri karşılaştırınız. Aynı mı? Bu durumda Thevenin

Teoremi sağlanmış mıdır? Kısaca açıklayınız.

2)

a) Şekil 1’deki devrenin Norton eşdeğerini bulmak için Ry direncini çıkarıp yerine kısa devre elemanı

bağlayınız. Ry direnci yerine bağlanan kısa devre elemanı üzerinden geçen akımı ölçüp not ediniz.

Ölçtüğünüz bu akım Norton Akımı mıdır?

b) Devrenin eşdeğer direncini daha önceki bölümde ölçmüş idiniz.

3)

a) Norton akımını ve eşdeğer direnci ölçtüğünüze göre Şekil 1’deki devrenin Norton eşdeğer devresini

çizip değerleri belirtiniz.

b) Önceki bölümde Thevenin eşdeğer devresini kurmuş idiniz. Bu bölümde Norton eşdeğer devresini

kolaylıkla kurabilir misiniz? Niçin?

46

RAPORDA İSTENENLER


2. Deneyde kullanılan devrenin teorik çözümlerini, simülasyon ve deneyde ulaşılan ölçüm sonuçlarını

karşılaştırınız. Farklılıklar var ise sebeplerini açıklayınız.

3. Deneyin 1. adımında Thevenin teoreminin sağlanıp sağlanmadığını kısaca açıklayınız. Thevenin

Eşdeğer devresini çiziniz.

4. Deneyin 2. adımında ölçtüğünüz değerlere göre şekil 1’deki devrenin norton eşdeğerini çiziniz.

5. Ulaşılan sonuçlar dikkate alınarak deneyle ilgili yorum, görüş ve kazanımlarınızı yazınız.

47

DENEY NO 6: SÜPERPOZİSYON TEOREMİ

Bu deneyde Süperpozisyon teoremi açıklanarak pratik olarak gerçekleştirilecektir.

I- - KURAMSAL AÇIKLAMALAR

Süperpozisyon teoremi birden fazla kaynak bulunan doğrusal devrelere uygulanabilir. Bu teorem çok

kaynaklı karmaşık devrelerin analizini kolaylaştırır. Birden fazla bağımsız kaynak içeren doğrusal devrede,

her bir kaynağın devre elemanı üzerinde oluşturduğu akım ya da gerilimin cebirsel toplamı alınır. Cebirsel

toplam alınırken akımın yönüne dikkat edilir. Bu akım yada gerilimi hesaplarken devrede tek bir kaynak

bırakılıp diğerleri devreden çıkarılır. Yani gerilim kaynağı kısa devre, akım kaynağı ise açık devre yapılır.

Eleman üzerindeki akım ya da gerilim değeri, bilinen devre çözüm yöntemlerinden biri kullanılarak bulunur.

Aynı işlemler sırasıyla diğer kaynaklar için tekrarlanır.

Teoremin daha iyi anlaşılması için bir örnekle açıklayalım.

Şekil1a’da görülen iki kaynaklı doğrusal devrede R2 direncinin

harcadığı gücü Süperpozisyon teoremi yardımıyla bulalım.

Bunun için sırayla kaynakları sıfırlayalım.

Şekil.1a

Önce Vdc gerilim kaynağı devredeyken, Idc akım kaynağını açık

devre yapalım. R2 direnci üzerinden geçen akım

21

R2R2

RR

VI

’dir.

Şekil. 1b

Şimdi Idc akım kaynağını devrede bırakıp Vdc gerilim kaynağını

kısa devre yapalım. R2 direnci üzerinden geçen akım

dc

21

1R2 I

RR

RI

olur.

Şekil. 1c

Hesaplanan akım değerlerinin cebirsel toplamı alınır. (Akım yönlerinin aynı olduğuna dikkat edin.)

dc

21

1

21

R2TOPLAM I

RR

R

RR

VI

olarak ifade edilir.

Güç ise 2

2

TOPLAMR R.IP ’dir.

48

Vdc=8V, Idc=4mA, R1=2K ve R2=6K olsun. R2 direncinin harcadığı gücü hesaplayalım.

mA24.106.102.10

.102

6.102.10

8I

RR

R

RR

VI 3-

33

3

33dc

21

1

21

R2TOPLAM

mW2410.6.)2.10(R.IP 32-3

2

2

TOPLAMR

II- ÖN HAZIRLIK

1. Aşağıdaki devrede 2Ω’luk direnç üzerindeki akımı Süperpozisyon teoremini kullanarak bulunuz.

Şekil. 2

2. 560Ω’luk direnç üzerinden geçen akımı Süperpozisyon teoremini kullanarak bulunuz.

Şekil. 3

Şekil. 4

49

3. Yukarıda verilen adımlardaki şekil 2,3 ve 4 devrelerinin benzetimini ve ilgili sonuçlarını seçeceğiniz bir

simülasyon programında gerçekleyiniz. Çıktısını ekleyiniz.

III-DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil. 4’te görülen devrede 560Ω’luk direnç üzerindeki akım Süperpozisyon teoremi ile bulunacaktır.

Devreyi board üzerine kurunuz. V1 ve V2 kaynaklarını istenen değerlere ayarlayıp devreye bağlayınız.

a. 560Ω’luk direnç üzerinden geçen ITOPLAM akımını ölçüp kaydediniz. Akım yönüne dikkate ediniz.

ITOPLAM=………….

b. V1 kaynağı devredeyken, V2 kaynağını devreden çıkarıp, devrede c ve d noktalarını kısa devre

yapınız . 560Ω’luk direnç üzerinden geçen I1 akımını ölçüp kaydediniz.

I1=…………….

c. V2 kaynağı devredeyken, V1 kaynağını devreden çıkarıp, devrede a ve b noktalarını kısa devre

yapınız . 560Ω’luk direnç üzerinden geçen I2 akımını ölçüp kaydediniz.

I2=…………….

Ölçtüğünüz I1 ve I2 akımlarını cebirsel olarak toplayınız. ITOPLAM= I1+ I2 olup olmadığını belirtiniz. Değil ise

nedenini açıklayınız.

2. Şekil. 3’te görülen devrede 560Ω’luk direnç üzerindeki akım Süperpozisyon teoremi ile bulunacaktır.

Devreyi board üzerine kurunuz. V ve I kaynaklarını istenen değerlere ayarlayıp devreye bağlayınız.

a. 560Ω’luk direnç üzerinden geçen ITOPLAM akımını ölçüp kaydediniz. Akım yönüne dikkate ediniz.

ITOPLAM=………….

b. I kaynağı devredeyken, V kaynağını devreden çıkarıp, devrede c ve d noktalarını kısa devre yapınız

. 560Ω’luk direnç üzerinden geçen I1 akımını ölçüp kaydediniz.

NOT: AKIM KAYNAĞINI 1mA OLACAK ŞEKİLDE YENİDEN AYARLAYINIZ.

50

I1=…………….

c. V kaynağı devredeyken, I kaynağını devreden çıkarıp, devrede a ve b noktalarını açık devre olarak

bırakınız . 560Ω’luk direnç üzerinden geçen akımını I2ölçüp kaydediniz.

I2=…………….

Ölçtüğünüz I1 ve I2 akımlarını cebirsel olarak toplayınız. ITOPLAM= I1+ I2 olup olmadığını belirtiniz. Değil ise

nedenini açıklayınız.

V- RAPORDA İSTENENLER

1. Deneyde kullanılan devrelerin teorik çözümlerini yapıp ölçüm sonuçları ile karşılaştırınız. Farklılıklar

varsa sebeplerini açıklayınız.

2. Ölçüm sonuçlarını rapora ekleyiniz.

3. Doğrusal devre ne demektir? Araştırınız.

51

DENEY NO 7: OSİLOSKOP KULLANARAK GENLİK VE SIKLIK ÖLÇÜMÜ

Amaç: Bu deneyde amaç, Elektrik-Elektronik Mühendisliği’nde en çok kullanılan ölçü aygıtlarından birisi

olan Osiloskop’un tanıtılması, osiloskop kullanarak çeşitli dalga biçimlerinin genlik, sıklık (frekans), dönem

(period) gibi özelliklerinin ölçülmesidir.

1. AÇIKLAYICI BİLGİLER:

1.1. OSİLOSKOP YAPISI: Osiloskop, girişine uygulanan gerilimin zamanla değişimini

ekranında gösterebilen bir ölçü aygıtıdır. Yapısal ve işlevsel açıdan osiloskop 4 ana kattan oluşur.

Bunlar; Görüntü birimi, Yatay saptırma katı, Düşey saptırma kat(lar)ı ve Tetikleme

katı’dır.

Şekil-1: Osiloskop yapısında yer alan katlar ve ilişkileri

1.1.1. Görüntü Birimi: Yapısında bir Katot Işınlı Tüp (Cathode Ray Tube: CRT) yer alır. Katot

ışınlı tüpün ilkesek biçimi Şekil-2 (a)’da, ekranının ön görünüşü ise Şekil-2 (b)’de

verilmiştir.

Katot ışınlı tüpün katodu bir flaman yardımıyla ısıtılarak, atomik yapısında yer alan serbest

elektronların kolayca kopması sağlanır. Bu serbest elektronlar anota uygulanan yüksek (+)

potansiyelli gerilim yardımıyla anota (dolayısıyla ekrana) doğru büyük bir hızla çekilirler.

Yukarıdaki ilkesel yapıda gösterilmemiş olan ve yine katota göre (+) potansiyele sahip olan

hızlandırma ve odaklama ızgaraları yardımıyla elektronlar anotta yer alan ekran yüzeyinin tam

orta noktasına gönderilir. Ekranın iç yüzeyine kaplanmış olan fluoresans madde, üzerine

elektronlar çarptığında ışıma yapar ve ekranı izleyen kişi tarafından parlak bir nokta olarak

görülür.

Şekil-2: Katot ışınlı tüpün ilkesel yapısı ve ekranının ön görünüşü

1.1.2. Yatay Saptırma: Düşey ve yatay saptırma levhalarının işlevleri, her bir çiftin kendilerine

uygulanan farklı elektriksel potansiyeller sonucu aralarında oluşacak olan elektrik alanı

yardımıyla, tam ortalarından geçen elektronları uygun yönde ve uygun oranda saptırarak

ekranda belirli bir noktaya yönlendirmektir. Her iki levha çiftine de herhangi bir gerilim

uygulanmadığında, elektron beneği ekranın tam ortasında görülecektir. Şekil-3’te, düşey

ve yatay saptırma levha çiftlerinin birine ya da her ikisine ve farklı yönlerde zamanla

değişmeyen gerilimler uygulandığında, ekranda görülecek olan görüntüler verilmiştir.

Düşey saptırma levhalarına herhangi bir gerilim uygulanmadığını, sadece yatay saptırma

levhalarına gerilim uygulandığını düşünelim. Örneğin, ekrana önden bakıldığında sağda

yer alan levhaya, soldakine göre daha (+) olacak biçimde sabit (zamanla değişmeyen) bir

gerilim uygulandığında, oluşacak elektrik alanı, elektron beneğini ekranın tam ortasına

değil, biraz daha sağa doğru yönlendirir (Şekil-3 (a)). Belirtilen yönde, yatay saptırma

levhaları arasına uygulanan gerilimin şiddeti arttırıldığında sapma oranı da aynı yönde ve

biraz daha fazla olacaktır.

Yatay saptırma levhalarına gerilim uygulanmayıp, sadece düşey saptırma levhalarına

gerilim uygulanırsa, uygulanan gerilimin yönüne ve şiddetine bağlı olarak elektron beneği

düşey doğrultuda yer değiştirir (Şekil-3 (b)).

Eğer her iki levha çiftine de gerilim uygulanırsa, yine yön ve şiddetlerine bağlı olarak,

elektron beneği ekran düzleminde farklı bir yer alır (Şekil-3 (c)).

52

Şekil-3: Düşey ve yatay saptırma levhalarına uygulanan gerilimlerin elektron beneğini

saptırması

Eğer düşey saptırma levhalarına herhangi bir gerilim uygulanmamışken, yatay saptırma

levhalarına zamanla değişimi Şekil-4 (a)’da verilen testere dişi (rampa) biçimli bir gerilim

uygulanırsa, levhalar arasındaki gerilim her an farklı olacağından, katottan fırlayarak

ekrana doğru ilerleyen ve birbirini izleyen elektronları etkileyen elektrik alanı da zaman

içinde farklı olacaktır. Bu durum, farklı anlarda ekrana ulaşan elektronların farklı

noktalara çarpmalarına neden olur. Eğer uygulanan gerilimin zamanla değişim hızı

(sıklığı) çok küçük ise, bu durum ekranda yatay yönde ilerleyen bir nokta olarak gözlenir

(Şekil-4 (b)). Ancak işaretin sıklığı (frekansı) gözün izleyebileceğinden daha hızlı ise,

ekrana ulaşan elektronlar ekranda yatay bir çizgi olarak görülür (Şekil-4 (c)). Yatay

saptırmaya uygulanan testere dişi gerilimin sıklığı, Tarama Frekansı ya da Tarama Hızı

olarak da anılır. Tarama frekansı değiştirilerek ekrandaki görüntünün daha geniş ya da

daha dar bir yatay uzunluk kaplaması sağlanabilir.

Şekil-4: Yatay saptırmaya uygulanan testere dişi gerilimin sıklığının ekrandaki görüntüye

etkisi

1.1.3. Düşey Saptırma: Düşey saptırma katı, ölçülmek ya da incelenmek istenen işaretin

osiloskoba uygulandığı giriş katıdır. Her osiloskopta en az bir adet düşey saptırma katı

yer alır. Uygulamada en yaygın olarak iki girişli aygıtlar kullanılmakla birlikte, özel

amaçlı çok girişli osiloskoplar da vardır. Yatay saptırma katındakine benzer biçimde,

sadece düşey saptırma levhalarına uygulanacak gerilimler ekrana oluşan elektron

beneğinin düşey yöne sapmasını sağlar.

Osiloskobun girişine (düşey saptırma katına) sinüs biçimli, yatay saptırma katına da sinüs

ile aynı frekansta bir testere dişi gerilimin uygulandığını var sayalım. Elektron beneği

yatay saptırmaya uygulanan işaretin hızına bağlı olarak ekranın sol yanından sağa doğru

sabit bir hızla ilerlerken, aynı anda düşey saptırma levhalarına uygulanan gerilimin anlık

değerlerine bağlı olarak yukarıya ya da aşağıya doğru sapma gösterir. Bu durumda

ekranda girişe uygulanan gerilimin zamanla değişimi yatayda tüm ekranı kaplayacak

biçimde görülür (Şekil-5)

Şekil-5: Osiloskop ekranında oluşan görüntü

Giriş işaretinin sıklığı ile tarama hızı birbirine eşit değilse, ekranda giriş işaretinin sadece

tam bir dönemi (periyodu) görülmez. Eğer ekranda giriş işaretinin birkaç döneminin

görülmesi isteniyorsa, tarama hızı kademeli olarak azaltılır. Böylece, yatay tarama henüz

bir kez tamamlanmadan, yani elektron beneği henüz ekranın sağ yanına ulaşmadan, ona

göre daha hızlı olan giriş işareti bir periyottan daha fazla ilerler ve ekranda izlenebilir.

Tersine, tarama hızı artırılarak, ekranda giriş işaretinin bir periyottan daha az bir bölümü

de incelenebilir.

1.1.4. Tetikleme Birimi: Osiloskop ekranında elde edilen görüntünün sürekli aynı kalabilmesi

için, her tarama işaretinin başlangıç noktasında girişe uygulanan gerilimin belirli bir anlık

değerde olması gerekir. Aksi durumda her taramada giriş işareti farklı bir anlık değerden

başlayacağından, ekranda durağan değil, kayan bir görüntü elde edilir. İşte tetikleme

biriminin işlevi, giriş işaretinden örnekler alarak, her tarama başlangıcında yatay saptırma

levhalarına uygulanan testere dişi biçimli işaretin en küçük değerinden başlatılmasını

sağlamaktır.

53

1.2. OSİLOSKOP ÖN PANELİNDE YER ALAN BAZI DÜĞME VE ANAHTARLARIN

İŞLEVLERİ:

1.2.1. Görüntü Katı: Görüntü katıyla ilgili denetim işlevleri aşağıdaki düğme ve anahtarlar

yardımıyla gerçekleştirilir:

Power: Osiloskobun açma/kapama işlevini yerine getirir.

Inten: Ekrandaki görüntünün parlaklığını ayarlar.

Focus: Ekrandaki görüntünün netliğini ayarlar.

Illum: Ekranın dış yüzeyini aydınlatır.

Trace Rotation: Bir tornavida kullanılarak, yatay eksenin yere parallel olması ayarını

gerçekleştirir.

1.2.2. Yatay Saptırma Katı: Yatay saptırma ile ilgili olarak aşağıda ad ve işlevleri sıralanan

anahtar ve düğmeler kullanılır:

TIME/DIV: Bu çok konumlu seçici anahtar, yatay saptırma uygulanan tarama işaretinin

sıklığını kademeli olarak değiştirir. Anahtarın gösterdiği değer, elektron beneğinin yatay

eksende bir kare (Div) sapmasının karşılığıdır. Örneğin; Time/Div anahtarının 1 ms

önünde olması, elektron beneğinin yatay ekseninde 1 Div (1 cm) uzunluğundaki

ilerlemesinin 1 ms sürdüğünü gösterir. Bazı özel uygulamalarda, yatay tarama için

osiloskop içinde üretilen testere dişi biçimli gerilim yerine dışarıdan bir başka işaret

kullanılması gerekebilir. Bu durumda Time/Div çok konumlu seçici anahtar son konumu

olan Ext. Hor. (External Horizontal: Dışarıdan Yatay) ya da X-Y konumuna getirilir. Bu

durumda, yatay saptırmaya uygulanmak istenen işaret CH1(X) girişine, düşey saptırmaya

uygulanmak istenen işaret ise CH2(Y) girişine uygulanır.

Variable: Bu potansiyometrenin işlevi, yatay saptırma katına uygulanan tarama işaretinin

hızını (tarama sıklığını) sürekli ayarlayabilmektir. Bu potansiyometrenin de saat ibresi

yönündeki son ayar noktası duyarlı bir anahtar konumundadır ve bu konum Cal’d

(Calibrated: ölçeklenmiş) olarak adlandırılmıştır. Eğer ekrandan yatay sapma (dönem:

period) ile ilgili ölçüm alınacaksa, VAR düğmesi mutlaka Cal’d konumunda olmalıdır.

VAR düğmesi dışarıya doğru çekildiğinde, yatay tarama hızı 10 kat küçültülür. Bu

durumda ekrandaki görüntünün düşey uzunluğu 10 kat büyütülmüş olur.

Position: Yatay saptırma levhalarına uygulanan gerilim üzerine (+) ya da (-) işaretli bir

DC gerilim eklenerek, ekrandaki görüntünün tümüyle sağa ya da sola doğru kaydırılması

sağlanır.

1.2.3. Düşey Saptırma Katı: Düşey saptırma (Giriş) katına ilişkin ayarlamalarda aşağıdaki

düğme ve anahtarlar kullanılır. Çok kanallı (girişli)

osiloskoplarda (CH1, CH2), her giriş için aşağıdaki düğme ve anahtarlar ayrı ayrı

bulunmalıdır.

AC/Gnd/DC: Bu üç konumlu seçici anahtar, o girişe uygulanan işaretin ekrana gönderiliş

biçimini belirler. Gnd konumunda, girişe uygulanan işaret düşey saptırma levhalarından

ayrılır ve levhaların her ikisi de toprak potansiyeline getirilir. Böylelikle girişte bir işaret

olmasına karşın, ekrana sıfır değerinde bir işaret gönderilerek inceleme öncesi

görüntünün ekranda alması istenen konum ayarlanabilir. DC konumunda, girişe

uygulanan işaret hiçbir işleme uğramadan (varsa AC ve DC bileşenleri ile birlikte) ekrana

gönderilir. AC konumunda ise, giriş işaretinin ortalama değer (DC) bileşeni süzülerek

ekrana sadece değişken (AC) bileşeni gönderilir.

54

VOLTS/DIV: Bu çok konumlu seçici anahtar, düşey saptırma katında yer alan

kuvvetlendiricinin kazancını kademeli olarak değiştirir. Anahtarların gösterdiği değer,

elektron beneğinin düşey eksende bir kare (Div) sapmasının gerilimsel karşılığıdır.

Örneğin; Volts/div anahtarının 1 Volt önünde olması, ekranın düşey ekseninde 1 Div (1

cm) uzunluğundaki sapmasının 1 Volt gerilime karşılık olduğunu gösterir. Bu seçici

anahtarın merkezinde kademesiz (sürekli) ayarlanabilen ve üzerinde VAR yazan

potansiyometre ise, giriş katındaki kuvvetlendiricinin kazancını sürekli ayarlayabilmek

olanağını verir. Bu potansiyometrenin saat ibresi yönündeki son ayar noktası duyarlı bir

anahtar konumundadır ve bu konum Cal’d (calibrated: ölçeklenmiş) olarak

adlandırılmıştır. Bu düğmenin işlevi, üzerinden ölçüm yapmamak koşulu ile, görüntünün

daha ayrıntılı izlenecek biçimde ekranda görünmesini sağlamaktır. Eğer ekrandan düşey

sapma(genlik) ile ilgili ölçüm alınacaksa, VAR düğmesi mutlaka Cal’d konumunda

olmalıdır. VAR düğmesi dışarıya doğru çekildiğinde, o girişe ilişkin yükseltecin kazancı

5 katına çıkarılabilir. Bu durumda ekrandaki görüntünün düşey büyüklüğü de 5 kat

büyütülmüş olur.

Position: İlgili girişe uygulanan gerilim üzerine (+) ya da (-) işaretli bir DC gerilim

eklenerek, ekrandaki o girişe ilişkin görüntünün tümüyle yukarıya ya da aşağıya doğru

kaydırılması sağlanır.

i. Tetikleme Birimi: Tetikleme birimi ve Tarama Modu ile ilgili olarak aşağıda ad ve

işlevleri sıralanan anahtar ve düğmeler kullanılır:

Level: Ekranda görülmek istenen görüntünün, ekranın sol yanında, girişe

uygulanan işaretin hangi anlık değerinden başlaması gerektiğini ayarlar. Giriş

işareti ile tarama işaretinin eşzamanlılığının (senkronizasyonunun) olmaması,

ekrandaki görüntünün durağan olmamasına, yani ekranda kayan bir görüntü

olmasına neden olur.

Source: Bu üç konumlu seçici anahtar ile, tetikleme işaretinin içeriden mi (Int.),

dışarıdan mı (Ext) yoksa şebeke geriliminden mi (Line) alınacağı belirtilir.

Int. Trig. (Internal Trigger: İçeriden Tetikleme): Birden çok giriş işaretinin

izlenmesi durumunda, tetikleme işaretinin hangi girişten üretilmesi gerektiğinin

seçimini yapar.

Ext. Trig. (External Trigger: Dışarıdan Tetikleme): Eğer tetikleme için

dışarıdan ve ayrı bir işaret kullanılması gerekirse, bu bağlantı girişi

kullanılmalıdır.

Slope: Tetikleme işaretinin eğiminin seçimi için kullanılır.

Vert Mode (Vertical Mode: Düşey Çalışma Modu): 5 ayrı tuştan birinin

basılmasıyla, düşey moda ekranda görülmesi istenen işaret belirlenir:

Ch1: Ekranda sadece 1. girişe uygulanan işaretin izlenmesini sağlar.

Ch2: Ekranda sadece 2. girişe uygulanan işaretin izlenmesini sağlar.

Alt: Ekranda her iki girişe uygulanan işaretlerin sıra ile taranarak birlikte

izlenmesini sağlar.

Chop: Ekranda her iki girişe uygulanan işaretlerin birlikte taranarak birlikte


55

Add: Ekranda 1. ve 2. girişe uygulanan işaretlerin toplamının bir işaret olarak


b. ÇEŞİTLİ DALGA BİÇİMLERİ:

Bilindiği gibi pil, akümülatör,… vb. gerilim kaynaklarının ürettikleri gerilim ve akımlar (DC)

zamanla değişim göstermeyen büyüklüklerdir. DC ölçen Voltmetre veya Ampermetreler

kullanılarak kolaylıkla ölçülebilirler. Oysa Sinüs, Kare, Üçgen,… vb. dalga biçimleri zamana

bağlı olarak değişirler. Bu tür dalga biçimleri için, DC işaretlerden farklı olarak Ani Değer,

Tepe Değer, Tepeden Tepeye Değer, Ortalama Değer ve Etkin Değer gibi tanımlamalar

yapılır. Sinüs, Kare ve Üçgen biçimli gerilimlerin etkin değerleri ile tepe değerleri arasındaki

doğrusal ilişki aşağıdaki çizelgede verilmiştir.

Bu değerlerden bazıları (ortalama ve etkin değer gibi) uygun ölçü aletleri kullanılarak

ölçülebilir ancak bu ölçü aletleri bize ölçülen gerilim ya da akım biçimi, tepe değeri, tepeden

tepeye değeri veya ani değeri hakkında bir bilgi veremez. Bütün bunların dışında, değişken

bir gerilimin Sıklık (Frekans) ya da Dönem (Periyot) ‘inin bir ampermetre veya voltmetre

ile ölçülmesi olanaksızdır.

İşte Osiloskop kullanımı böyle durumlarda avantaj sağlamaktadır. Osiloskoplar gerilim ölçen

aygıtlardır. Yani devredeki her hangi iki düğüm arasına (tıpkı voltmetre gibi) paralel

bağlanırlar ve o iki nokta arasındaki gerilimin biçimini ekranlarına yansıtırlar. Osiloskop

üzerinde yer alan kademeli seçici anahtarların (komütatörlerin) kademe değerleri ve

ölçeklendirilmiş ekrandaki dalga biçimi değerlendirilerek, daha önce söz edilen

büyüklüklerin ölçülmesi sağlanır.

Osiloskop ekranının yatay ekseni (X ekseni) zamanı, düşey ekseni (Y ekseni) ise gerilimi

göstermektedir. Osiloskobun yatay tarama hızını gösteren TIME/DIV kademeli anahtarının

gösterdiği değer; yatay eksende bir kare uzunluğun (div) karşılık geldiği zamanı gösterir.

Osiloskoplarda çoğunlukla ekranda aynı anda iki gerilimi birlikte görebilmeyi sağlamak

amacıyla iki adet giriş ve iki adet düşey saptırma katı (iki adet Y kanalı) yer alır. Böyle

durumlarda her iki işaretin yatay saptırmaları (Time/Div) birlikte değişmesine karşın her

ikisinin düşey saptırmaları ayrı ayrı değiştirilebilir. Yatay saptırmadakine benzer biçimde,

düşey saptırmaya ait VOLT/DIV kademeli anahtarlarla seçilen değerler, o kanaldaki gerilim

için, ekrandaki 1 birimlik (1 Div) uzunluğun kaç Volt değerine karşılık geldiğini gösterir.

Örneğin; 1. kanalın Volt/Div komütatörü 1 V, 2. kanalın Volt/Div komütatörü 5 V değerini

gösteriyorsa, ekrandaki düşey doğrultudaki (Y ekseni) 1 Div (1 cm) uzunluğun, 1. kanaldaki

işaret için 1 Volt, 2. kanaldaki işaret için ise 5 Volt’a karşılık geldiğini belirtmektedir.

2. ÖN HAZIRLIK

1. V/div ve T/div anahtarları nedir ve ne işe yararlar?

2. Aşağıdaki işaret için;

a. V/div=5V/div, T/div=2ms/div iken osiloskop ekranında görülmektedir. Bu işaretin max gerilimini,

frekansını, efektif( etkin) ve ortalama gerilim değerlerini bulunuz.

Dalga Biçimi Tepe Değer

VT (V)

Tepeden Tepeye Değer

VTT (V)

Etkin Değer

Vet

Sinüs A 2A A/√2

Kare A 2A A

Üçgen A 2A A/√3

56

b. V/div=400mV/div, T/div=400 us/div iken osiloskop ekranında görülmektedir. Bu işaretin max

gerilimini, frekansını, efektif( etkin) ve ortalama gerilim değerlerini bulunuz.

Şekil 2

3. Vi(t)=10sin4000πt olduğuna göre Vo(t) işaretini hesaplayınız. Bu işaretin max gerilimi, efektif ve

ortalama gerilim değerleri nelerdir?

Şekil 3

4. Şekil 3’teki devrede Vi(t) kaynağını sırasıyla 10sin4000πt değerinde sinüs, kare ve üçgen dalga

üreteci olarak seçerek simülasyon programı ile gerçekleyiniz.

3. DENEYİN YAPILIŞI:

1. Zamanla Değişmeyen (DC) Gerilimlerde Genlik Ölçülmesi

i. Sayısal Voltmetreyi DC kaynağın çıkışına paralel bağlayarak, kaynak çıkışının 1 Volt

olmasını sağlayınız.

ii. Osiloskopun 1. kanalını GND konumuna getirerek ekrandaki görüntüyü (yatay düz çizgi)

ekranın en altındaki ölçü çizgisi ile çakıştırınız.

iii. Osiloskopun 1. kanalının girişini DC güç kaynağının çıkışına bağlayınız.

iv. 1. kanalın Volt/Div anahtarını 0.2 Volt/Div kademesine getiriniz ve kanal girişini DC

konumuna alınız.

v. Ekranda görülen görüntünün düşey yönde sapma miktarını (Div) ölçünüz. Bu değeri Volt/Div

kademesinin gösterdiği değerle çarparak DC gerilin değerini hesaplayınız.

vi. Aşağıda verilen Tablo-1’i kullanarak, aynı işlemi 2.5 V, 4.5 V ve 8.3 V için tekrarlayınız.

57

Sayısal Voltmetre Volt/Div Kademesi Görüntünün Sapması Osiloskop Ölçümü

1.0 V 0.2 5.0 1.0 V

2.5 V

4.5 V

8.3 V

Tablo-1

2. Zamanla Değişen (AC) Gerilimlerde Genlik Ölçülmesi

i. Fonksiyon üretecini Sinüs biçimine ve frekansını (yaklaşık) 1 kHz’e ayarlayınız. 1. kanal

girişi GND konumunda iken görüntüyü ekranın ortasındaki yatay ölçek çizgisi ile çakıştırınız

ve fonksiyon üretecinin çıkışını osiloskopun 1. kanal girişine bağlayınız.

ii. Osiloskopun 1. kanal düşey saptırmasını 0.5 Volt/Div konumuna getiriniz.

iii. Ekranda görülen Sinüs biçimli işaretin tepeden tepeye değerini 6 birim (Div) olacak şekilde,

fonksiyon üretecin çıkış genliğini ayarlayınız. Bu durumda ölçülen gerilimin değeri, VTT=0.5

Volt/Div*6 Div = 3 Volt olacaktır. Bu değeri kullanarak aynı gerilimin Tepe Değerini (VT)

ve Etkin Değerini (Vet) hesaplayarak Tablo-2’ye yerleştiriniz.

iv. Fonksiyon üretecin çıkışına sayısal voltmetreyi bağlayarak, gerilimin etkin değerini ölçünüz

ve osiloskop kullanarak ölçülen değer ile karşılaştırınız.

v. Farklı değerli sinüsler, kare ve üçgen dalgalar için yukarıdaki işlemleri tekrarlayarak Tablo

2’yi doldurunuz.

Volt/Div Sapma Kare

Sayısı (Div)

VTT (V) VT (V) VTet (V) Sayısal Voltmetre (V)

SİNÜS

3

5

6

KARE

3

5

6

ÜÇGEN

3

5

6

Tablo-2

3. Zamanla Değişen (AC) Gerilimlerde Dönem (Periyot) ve Sıklık (Frekans) Ölçülmesi

i. Fonksiyon üretecini sinüs biçimli ve VTT=3 V olacak biçimde ayarlayınız.

ii. Frekans sayıcı (Frekansmetre) yardımıyla çıkış frekansını 100 Hz değerine ayarlayınız ve

osiloskopun 1. kanalına uygulayınız.

iii. Time/Div kademeli anahtarını uygun bir konuma getirerek, ekranda bir periyodun tam olarak

görünmesini sağlayınız.

58

iv. Bu durumda bir periyodun yatay eksende kaç kare (Div) uzunluğunda olduğunu belirleyerek

işaretin periyodunu hesaplayınız.

v. f= 1/T bağlantısından yararlanarak frekansı hesaplayınız ve bu değerleri Tablo-3’te yerine

yazınız.

vi. Farklı frekanslar için (1.5 kHz, 4.8 kHz, 12 kHz, 25 kHz) aynı işlemleri tekrarlayarak Tablo-

3’ü doldurunuz.

vii. Frekansmetrenin gösterdiği değerlerle, osiloskop kullanarak ölçtüğünüz frekans değerlerini

karşılaştırınız.

Frekansmetre (Hz) Time/Div Kare Sayısı (Div) Periyot (s) Frekans (Hz)

100 Hz

1500 Hz

4800 Hz

12000 Hz

Tablo-3

RAPORDA İSTENENLER:

1. Her üç ölçümde elde edilen sonuçların tablolarını ekleyiniz.

2. Bir osiloskop ekranında zamanla değişen, periyodik bir işaretin tepeden tepeye değeri 3.4 birim

(Div) ve osiloskopun ilgili kanalının Volt/Div komütatörü 5 kademesine ayarlı ise; Sinüs, Kare

ve Üçgen biçimli (aynı VTT değerine sahip) işaretler için VT ve VTet değerlerini ayrı ayrı

hesaplayınız.

3. 10 kHz frekanslı bir sinüs dalgasının periyodunun osiloskop ekranında 10 birim (Div)

uzunluğunda yer alabilmesi için Time/Div kademesi kaç olmalıdır?

4. Time/Div ayarı 20 s/Div olan bir osiloskopun ekranında, periyodu 6.3 birim (Div) uzunluğunda

olan bir kare dalga yer almaktadır. Bu kare dalganın periyodunu ve frekansını hesaplayınız.

59

DENEY NO 8: RL ve RC DEVRELERİN AC ve DC ANALİZİ

Deneyde, RC ve RL devrelerinin DC veya AC kaynaklar bağlandığı zaman gösterdikleri davranışlar

incelenecektir. Bu devrelerin zaman düzleminde incelenmesi ve gerekli çözümlemelerin yapılması

amaçlanmaktadır.

I- KURAMSAL AÇIKLAMALAR

a- RC Devresi

Şekil 1’deki devrede;

)().()( tVRtite cc (1)

)()(

..)( tVdt

tdVcCRte c

RC

te

RC

tV

dt

tdV cc )()()(

(2)

DC Analiz : (2) denkleminde e(t) = E biçiminde sabit bir fonksiyon ise, denklemin çözümü;

RC

E

RC

tV

dt

tdV cc )()( )1(

)(

)( E

RC

dt

tV

tdV

c

c

)1.()0(.)( // RCtc

RCt eEVetVc (3)

(3) denkleminde Vc(0) = 0 olması durumunda, yani kapasite herhangi bir gerilim ile yüklenmemiş

olduğunda, kapasitenin dolma denklemi (4) elde edilir.

Şekil 1. RC Devresi

60

)1.()( / RCtc eEtV (4)

(4) denklemine dayanarak, RC devresinden geçen akımın ve kapasite üzerinde oluşan gerilimin

değişimleri şekil 2‘de gösterilmiştir.

Şekil 2. RC Devresindeki akım ve gerilim değişimi grafikleri (dolma konumu)

(2) denkleminde e(t) = 0 kabul edildiğinde, yani devrede e(t) kaynağı çıkarılıp yeri kısa devre edildiğinde,

kapasitenin boşalma denklemi (5) elde edilir.

EetVEVVetV RCtccc

RCtc .)()0(,)0(.)( // (5)

(4) denklemine dayanarak, RC devresinden geçen akımın ve kapasite üzerindeki gerilimin değişimi şekil

3‘de gösterilmiştir.

Şekil 3. RC Devresindeki akım ve gerilim değişimi grafikleri (boşalma konumu)

Şekil 2 ve Şekil 3’de gösterilen grafiklerde en yüksek değerin 0,3676 katına düşmesine veya yükselmesine

kadar geçen zamanı devrede R ve C çarpımı belirlemektedir. Bu zaman sabiti ile gösterilmektedir.

61

AC Analiz: Şekil 1’deki devreye, (1) denkleminde belirtilen e(t) kaynağı olarak Vm.cos wt biçiminde

zamanla değişen bir işaretin uygulandığını düşünelim. Bu durumda,

)()(.)( tvtiRtv ccs dttiC

tiRwtV ccm ).(1

)(.cos. (6)

xjxe jx sincos Euler açılımını (6) denklemine uygularsak,

dteC

eIReV jwtjwtm

jwtm .Re

1Re..Re.

dteC

eIReV jwtjwtm

jwtm .

1Re..Re.Re

jwtm

jwtm eI

jwCReV ..

1.

mm I

jwCRV .

1

mm IZV . (7)

(7) denkleminde Z değeri RC devresinin empedansını, değeri ise devreye uygulanan gerilim ile devreden

akan akım arasındaki faz farkını ifade etmektedir.

22 1

jwCRZ

wCRR

XC 1tantan 11

Şekil 4’de RC devresine uygulanan gerilim ile devreden geçen akım değişimleri gösterilmektedir.

b- RL Devresi

Şekil 5’deki devrede ;

Şekil 4. RC devresindeki gerilim ve akım değişimleri

62

)().()( tVRtite LL (8)

dt

tdiLRtite L

L

)(.).()(

)().1

()().()(

teL

tiL

R

dt

tdiL (9)

Şekil 5. RL Devresi

DC Analiz : (9) denkleminde e(t) = E biçiminde sabit (basamak) fonksiyon ise, denklemin çözümü;

)1).(()0(.)()()( t

L

R

L

tL

R

L eR

Eieti

(10)

(10) denkleminde, iL(0) = 0 olması durumunda, yani bobin herhangi bir akım ile yüklenmemiş olduğunda

bobinin dolma denklemi (11) elde edilir.

)1).(()()( t

L

R

L eR

Eti

(11)

(11) denkleminde e(t) = 0 kabul edildiğinde, yani devrede e(t) kaynağı çıkarılıp yeri kısa devre edildiğinde

bobinin boşalma denklemi (12) elde edilir.

R

Eeti

R

Eiieti

tL

R

LLL

tL

R

L .)()0(,)0(.)()()(

(12)

(11) ve (12) denklemlerine dayanarak, RL devresinden geçen akımın ve bobin üzerinde oluşan gerilimin

değişimleri dolma ve boşalma konumları için şekil 2 ve şekil 3’e benzemektedir.

AC Analiz: Şekil 5’deki devreye, (8) denkleminde belirtilen e(t) kaynağı olarak Vm.cos wt biçiminde

zamanla değişen bir işaretin uygulandığını düşünelim. Bu durumda,

63

)()(.)( tvtiRtv LLs dt

tdiLtiRwtV L

Lm

)(.)(.cos. (13)

xjxe jx sincos Euler açılımını (13) denklemine uygularsak,

jwtm

jwtm eIjwLReV ..Re.Re

mm IjwLRV . mm IZV . (14)

(14) denkleminde Z değeri RC devresinin empedansını, değeri ise devreye uygulanan gerilim ile devreden

akan akım arasındaki faz farkını ifade etmektedir.

22 wLRZ R

wL

R

X L 11 tantan

Şekil 6’de RL devresine uygulanan gerilim ile devreden geçen akım değişimleri gösterilmektedir.

Şekil 6. RL devresindeki gerilim ve akım değişimleri

II- ÖN HAZIRLIK

1. Şekil 7’deki devrede bulunan lamba her iki yöndeki akım geçişinde de yanmaktadır. Bu devrede lambanın

söndüğü bir durum oluşmakta mıdır? Sebebini gerekli hesaplamaları yaparak açıklayınız.

64

Şekil. 7

2. Devreyi simülasyon ortamında gerçekleyiniz.

DENEYİN YAPILIŞI

1. Şekil 8-a ve Şekil 8-b’deki devrelerde avometre yardımı ile devreden geçen akımı ve eleman üzerindeki

gerilimi ölçerek kaydediniz.

Şekil. 8-a Şekil. 8-b

2. a. Şekil 9-a‘da verilen devreyi kurunuz. Giriş işaretini osiloskobun CH1 kanalında 10K pot direnci

üzerindeki gerilimi osiloskobun CH2 kanalında aynı anda gözlemleyiniz. Osiloskopta, şekil 2 ve şekil 3‘de

gösterilen grafikleri gözlemleyene kadar 10K pot direncini ayarlayınız. Belirtilen koşul sağlandığı andaki

10K pot direncinin değerini ölçünüz.

65

b. Şekil 9-b‘de verilen devreyi kurunuz. Giriş işaretini osiloskobun CH1 kanalında 10K pot direnci

üzerindeki gerilimi osiloskobun CH2 kanalında aynı anda gözlemleyerek çiziniz.


3. a. Şekil 10-a‘da verilen devreyi kurunuz. Giriş işaretini osiloskobun CH1 kanalında 10K pot direnci

üzerindeki gerilimi osiloskobun CH2 kanalında aynı anda gözlemleyiniz. Osiloskopta şekil 2 ve şekil 3‘de

gösterilen grafikler gözlemlenene kadar 10K pot direncini ayarlayınız. Belirtilen koşul sağlandığı andaki

10K pot direncinin değerini ölçünüz.

b. Şekil 10-b‘de verilen devreyi kurunuz. Giriş işaretini osiloskobun CH1 kanalında 10K pot direnci

üzerindeki gerilimi osiloskobun CH2 kanalında aynı anda gözlemleyerek çiziniz.


66

RAPORDA İSTENİLENLER

1. 1. basamakta bulunan akım ve gerilim değerleri ile kapasitenin ve bobin değerini hesaplayınız.

2. 2. ve 3. basamakta, a grubunda ölçtüğünüz direnci teorik olarak da hesaplayıp bulduğunuz değer ile

karşılaştırınız.

3. 2. ve 3. basamakta, b grubunda gözlemlediğiniz işaretler arasındaki faz farkını bulup, teorik olarak

hesapladığınız değerler ile karşılaştırınız.

4. Simülasyon sonuçlarıyla teorik hesaplama ve ölçüm sonuçlarını karşılaştırınız. Farklılıklar var mı?

Varsa sebeplerini açıklayınız.

Documents

ÖLÇME ve DONANIM LABORATUARI DENEY FÖYÜw3.bilecik.edu.tr/bilgisayar/wp-content/uploads/sites/75/... · 2016-12-11 · olurlar. 8088 işlemcisi 16-bit ALU ya ve 8-bit lik veri