Herhangi bir yolla negatif olarak yüklenmiş B levhasını bir iletken telle yüksüz bir elektroskopun topuzuna birleştirdiğimizde B levhasındaki yükün bir kısmı her ikisinin de potansiyelleri eşit oluncaya kadar elektroskopa geçer ve yüklenen elektroskopun yaprakları açılır. Başlangıçta yüksüz olan bu A metal levhasını, B metal levhasına yaklaştırdıkça, aradaki uzaklığa bağlı olarak elektroskoptaki yaprakların açıldığı biraz azalırken A metal levhası da indüksiyonla B’nin yüküne eşit ve pozitif olarak yüklenir. Bunun sonucu olarak B levhasının potansiyeli azalmış ve yük alma özelliği artmıştır.Levhalar arasındaki d uzaklığı değiştirmeden areadaki hava ortamı yerine mika, cam gibi yalıtkan ortamlar konulunca elektroskopun yapraklarının biraz daha kapandığı görülür.O halde levhaların yük alma özelliği levhalar arasındaki yalıtkan ortamın cinsine bağlı olarak değişir. Böyle, aralarında yalıtkan bir ortam bulunan iki iletkenden meydana gelen sisteme kondansatör adı verilir. Kondansatörler elektrik depo etmeye yarayan düzeneklerdir. İletken levhalara kondansatörlerin armatürleri denir.Armatürler, bir üretecin kutuplarına bağlanırsa, kondansatör yüklenmiş olur. Üretecin negatif kutbuna bağlanan armatür –q, pozitif kutbuna bağlanan armatür ise +q yükü kazanır. Kondansatörün yükü denildiğinde armatürlerden biri üzerindeki yük miktarı anlaşılmalıdır. Kondansatörler belli bir kapasitenin üzerinde yükle yüklenirse, aradaki dielektrik madde yalıtkanlığını kaybederek iletken hale gelebilir. Kondansatörler kıvılcım patlaması ile boşalabilir.
Armatürler arasındaki potansiyel farkı V, yükü q olan bir kondasatörün sığası, C= q / V   bağıntısından hesaplanır. Armatürleri düzlem levhalar şeklinde olan kondansatörlere, düzlem kondansatör adı verilir.

Bir düzlem kondasatörü armatürlerinden birinin yüzölçümü (A), yalıtkan tabaka kalınlığı(d), dielektrik katsayısı (e) ise kondansatörün sığası;

A

C= e ——-   bağıntısından hesaplanır.

d

Armatürlerin birinin yüzölçümü (A), dielektrik kalınlığı (d) ve dielektrik katsayısı (e) C=e (A/d) olur.

Düzlem kondasatörünün sığası ;

1. Armatürlerin yüz ölçümü (A) ile doğru orantılıdır
2. Levhalar arası uzaklık (d) yani dielektrik kalınlığı ile ters orantılıdır.
3. Dielektrik sabiti (e) ile doğru orantılıdır.

Kondansatörlerde yalıtkan madde olarak hava,cam,ebonit,mika….. vb kullanılır. Düzlem kondansatörlerde armatür yüzey alanı , dielektrik sabiti, armatürler arası uzaklık ve sığa ile ilgili semboller ve birimler Tabloda verilmiştir.

1

Kondansatörler genel olarak elektrostatik deneylerde alternatif akım radyo ve televizyon devrelerinde kullanılır.

Kondansatörlerin Bağlanması

Birden fazla kondansatörün oluşturduğu sistemin sığasına eş değer sığa denir.

Kondansatörlerin Seri Bağlanması

Kondansatörlerin birinin negatif armatürü diğerinin pozitif armatürüne gelecek şekilde art arda       bağlanmasına kondansatörlerin seri bağlanması denir.

Seri bağlı kondansatörlerin yükleri birbirine eşittir. Bu da sistemin eş değer yüküdür.

Seri bağlı kondasatörlerin uçları arasındaki potansiyel farkların toplamı , sistemin

potansiyeline eşittir.

Eğer değerleri yerine yazarsak ;

Formülü ile ikiden fazla kondansatörlerin seri bağlanması sonucu oluşan C değerini buluruz.

Kondansatörlerin Paralel Bağlanması

İki veya daha fazla kondansatörün negatif işaretli armatürlerinin bir noktaya , pozitif yüklü armatürlerinin diğer bir noktaya bağlanmasına kondansatörlerin paralel bağlanması denir.

2

Eğer sistemde ikiden fazla kondansatör paralel bağlanırsa eş değer sığa C= C1+C2+C3+ ….+ Cn

Sistemin eş değer yükü  her bir kondansatörün ayrı ayrı sahip olduğu yüklerin toplamına eşittir.

qt = q1 + q2

Kondansatörlerin uçları arasındaki potansiyel farkları aynı olup sistemin potansiyeline eşittir.

V = V1 + V2 ..

ÖRNEK :

Şekilde verilen seri bağlı kondansatörlerin sığaları C= 8uF

Ve C=12uF ise devrenin ;

a)    Eş değer sığasını

b)   Eş değer yükünü

c)    Her bir kondansatörün yükünü

d)   Her bir kondansatörün potansiyelini bulalım.

ÇÖZÜM :

a)                  C = 4uF

b) q= C.V = 4. 24 = 96uC

c) Seri bağlı kondansatörlerin yükleri birbirine eşit olıp o da sistemin yüküne eşit olacağından q = 96uC olur.

d) V + 16 = 24     V= 8 volt

Yüklü Bir Kondansatörün Enerjisi

Yüksüz bir kodansatörün levhaları arasındaki potansiyel farkı sıfırdır. Düzgün olarak kondansatöre yük verilirse doğru orantılı olarak potansiyel enerjisi artar. Yük kazanan kondansatörün potansiyeli V olur. Buna göre ortalama potansiyeli de Vort = V / 2  ile bulunur. Kondansatör yüklenirken elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş kadar bir enerji kazanacağından bu enerji ;

İfadeleri ile bulunur.

Grafikte yükün potansiyel ile değişimi gösterilmiştir. Grafikte taralı alan kondansatörün elektriksel potansiyel enerjisini verir. Bu enerji de kondansatörü yüklemek için yapılan işe eşittir.

ÖRNEK :

Sığası 4uF olan düzlem kondansatörün levhaları arasındaki potansiyel farkı 15 volttur. Kondansatörün yükü ve enerjisinin ne olacağını bulalım.

ÇÖZÜM :

C=4uF     q= C.v= 0,00006      W= 1 / 2 (0,000004) 15 15 è W= 0,00045 J olur.

ÖRNEK : Bir fabrika hangarında 220 V / 40W lık 200 adet flouresans lamba aydınlatma için kullanılacaktır. Her bir lambanın balast gücü 8W dır. A) cose = 0,4   b) cose = 1 iken ana hattan geçen akımları ayrı ayrı bulunuz.

ÇÖZÜM :

a)    Her bir lambanın balastı ile birlikte güç çekişi 48 W 200 adet lamba için etkin güç 200×48 = 9600W olur.

Cose = 0,4 için görünen güç ;

3

S = P / cose = 9600 / 0,4 = 24000VA = 24 kVA

220 V gerilim altında geçen akım :

I = S / U = 24000 / 220 = 109 A

b)   cose = 1

S= P / cose = 9600 / 1 = 9600VA   I = S / U = 9600 / 220 = 43,6 A

Buradan cose = 0,4 iken cose = 1’e değinle en az ından 2,5 misli çapta bir ana hat kablosuna gereksinileceği çıkartılabilir. Tepkin gücün görünen güce oranı tepkin faktörü ya da reaktif faktör olarak tanımlanır. Sinüzoideal alternatif akımda reaktif faktör sine ye eşittir.

KAPASİTE

1. DOĞRU AKIM DEVRESİNDE KONDANSATÖR

Esas olarak bir kondansatör iki metal plaka ve bu plakalar arasında dielektrik diye anılan bir yalıtkan maddeden oluşur. Şekilde görülen devre modelinde bir kondansatör, devredeki komitatör şalteriyle doğru akım üreten bir gerilim kaynağına (G) bağlanabilecek durumdadır. Kondansatöre seri olarak ibresi skala ortasında duran bir mikroampermetre (uA) bağlıdır.

Komitatör şalteri önce şarj yönünde çevrilip akım devresi kapatıldığında mikroampermetre ibresinin kısa bir süre saptığı ve sonra sıfıra döndüğü görülecektir. Şayet komitatör bu durumda deşarj yönüne çevrilir ise , bu kez ibrenin aksi yöne saptığı ve yine sıfıra döndüğü izlenecektir.

Kondansatörün şarj anında kısa bir süre şarj akımı geçer. Bu sürenin bitiminde kondansatör doğru akımı geçirmez.

Kondansatörler Doğu Akımı Engeller .

Şarj anında gerilim kaynağı bir emme basma tulumba gib çalışarak bir plakadan elektronları emer ve bunları diğer plakaya pompalar. Bu nedenle bir plakada elektron azlığı , diğer plakada elektron fazlalığı ortaya çıkar. Bunun sonucu plakalar arasında uygulanan gerilimin aksi yönünde bir gerilim oluşur. Bu gerilimin nedeni ile deşarj anında kondansatörden şarj akımının aksi yönünde bir deşarj akımı ya da dengeler akımı akar.

Kondansatörler Elektrik Yüklerini Depolar.

Bir kondansatörün elektrik yükü depolama niteliği Elektriksel Kapasite olarak bilinir. Kapasitenin birimi Farad’tır. Farad birimi çok büyük olduğundan uygulamada yalnız azkatları kullanılır. Bunlar mikrofarad, nanofarad , ve piko farad’dır. Şekil için anılan sınama bu kez, önce iki misli gerilim uygulayarak ve sonra iki misli kapasitede başka bir kondansatöre koyarak tekrarlandığında ampermetre sapışının ikişer misli daha büyüdüğü görülecektir.

Kondansatörün kapasitesi ve uygulanan gerilim ne denli büyük olursa depolanan elektrik yükü o değin büyük olur.

Q = C x U             Q= Yük , C= Kapasite , U=Gerilim

Elektirk yükünün birimi Coulomb’dur. Ancak uygulamada Amper saniye (As) birimi de kullanılır.

1 Coulomb = 1 Amper saniye

ÖRNEK :

Kapasitesi 50uF olan bir kondansatörün plakaları arasında 220 V luk bir doğru gerilim ölçülmüştür. Plakalara depolanan Elektrik yükünü bulunuz.

ÇÖZÜM :

Q = C . U = 0,00005 x 220 = 0 ,011 As

4

1. Kapasitenin Hesabı :

Kondansatörlerin kapasitesini ölçen aletlere kapasitörmetre denir. Bu değin bir ölçü aletiyle örneğin iki levha karşı karşıya getirilerek ;

a)    Levha yüzeyleri büyütülmek ,

b)   Levhalar birbirine yaklaştırılmak ,

c)   ve levhalar arasına çeşitli yalıtkan maddeler sokulmak suretiyle ölçümler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre a-) , b-) ve c-) de sıralanan ögelerin kondansatörün kapasitesi üzeinde tek tek etki ettiği saptanmıştır. Nitekim ya da plaka yüzeylerinin büyütülmesi, transfer edilen elektronlara daha büyük yerleşme yüzeyi sağlar. Plakalar arası uzaklık küçüldükçe plakalar üstündeki farklı yükler daha çok birbirini çekerler. Bundan dolayı uygulanmış gerilim daha çok sayıda elektrik yükünü kondansatör içine sürükliyecektir. Buna göre dielektirikin molekülleri kondansatör plakaları arasında oluşan yapısı , molekülün bir yanında pozitif yükler , diğer yanında negatif yükler ağır basacak şekildedir. Bu yapıda bir molekül moleküler dipol olarak tanımlanır. Elektrik alanı içinde moleküller dipoller birbirini hizalar. Bu oluşum dielektriki Polarizasyon olarak ya da Tesirli elektiriklenme olarak adlandırılır.

Bu polarizasyon nedeni ile yalıtkan maddenin cinsine göre kondansatör plakalarında bulunan elektrik yüklerinin belirli bir miktarı nötr durumuna geçer. Bundan dolayı kondansatör plakaları , plakalar arasındaki eski gerilim durumuna erişilinceye kadar, daha çok  sayıda elektrik yükünü kabul edebilecektir. Daha çok sayıda elektrik yükünün kabul edilmesi kapasitenin büyümesi sonucunu getirir.

Bir kondasatörün plakaları arasında hava yerine başka bir yalıtkan maddenin kullanılmasıyla, kapasitenin ne kadar büyüceğini veren sayı o yalıtkan maddenin dielektrik katsayısı (e=eplison) olarak anılır.

Bir kondansatörde plaka yüzeyleri ile dielektrik katsayısı ne denli büyük ve plakalar arası uzaklık ne denli küçük olursa, kapasitesi o değin büyük olur.

C= Kapasite (pF)

A= Plak yüzeyi (cm²)

d= Plakalar arası uzaklık (cm)

e= Dielektrik katsayısı

Formülde görülen 0.0085 katsayısı elektriki alan sabitesidir (eo)

ÖRNEK :

Bir kondansatörde karşılıklı plakaların birbirini gören yüzeyi 30 cm² dir. Plakalar arası uzaklık 0,05 mm olduğuna göre, dielektrik a) hava b) Fiber olduğu halde bu kondansatörün kapasitesini hesaplayınız.

ÇÖZÜM :

a) C= 0,0885 . 1 . 30/0,005  = 53pF                         b) C = 0,0885 . 4 . 30 / 0,05 = 212pF

1. 2. Zaman Sabitesi

Bu deneyde daha önceki deneylerden farklı olarak , kondansatöre bir direnç seri bağlanıp tekrarlanmıştır.

Seri direncin değeri büyütüldükçe ampermetre ibresinin şarj anında daha yavaş ve daha uzun süre saptığı izlenecektir. Kondansatör kapasitesinin büyütülmesiyle de aynı sonucun ortaya çıktığı görülecektir.Bir kondansatörde , kapasitesiye ve öndirencine bağlı olarak şarj zaman süresinin ölçüsü zaman sabitesidir.

5

t (tau) Bir kondansörün uygulanan gerilimin % 63 ‘ne şarj edebilmesi için ne kadar süre gereksindiğini zaman sabitesini verir.

t = Zaman sabitesi

C = Kapasite                                        t = C . R

R = Direnç

Her kondansatör 5.t süre sonra uygulanan gerileme yaklaşık tam şarj olur.

ÖRNEK :

Kapasitesi 10uF olan bir kondansatöre 100 k æ luk bir direç seri bağlanmıştır. Kondansatörün tam şarj olabilmesi için geçecek süre nedir.

ÇÖZÜM :

Şarj zamanı = 5 . t = 5 . C . R = 5 . 10 . 0.000001 . 100000 = 5saniye

1. 2. ELEKTRİK ALANI :

Şekilde görüldüğü gibi yüklü 2 kondansatör plakası arasında ince ipek iplikle kehribar bir bilya asılmıştır. Bilya kısa  bir süre plakalardan birine değdirilirse, bu plakadan itildiği ve karşı plakaya çekildiği ; karşı plakaya değdiğinde aynı şekilde ilk plakaya doğru itildiği ve bu hareketin bir sarkaç gibi bir süre gittiği izlenecektir.

Bilya örneğin negatif plakaya değdiğinde, buradan elektron olarak plaka potansiyelinde yüklenir. Aynı yükler birbirini iteceğinden bu plakadan itilir. İtme hareketinin eylemsizliği ile karşı plakaya sürülür. Karşı plakaya vardığında taşıdığı elektronları, elektron azlığı olan pozitif plakaya transfer ederek, kendisi de elektron az yani pozitif duruma geçer.

Bunun  sonucu pozitif plakadan itilerek , salınım hareketi iki plaka arasında bir süre gider. Bu salınım hareketi iki plaka arasında yükler dengelendiği zaman durur.

Bilyanın bu değin bir salınım hareketi plakalar arasında bir kuvvetin varlığını ortaya koymaktadır. Bir mıknatısın kutupları arasında olduğu gibi kondansatör plakaları arasında da bir alan vardır, ancak bu alan manyetik alana farkla elektrik alanı olarak tanımlanır.

Elektrik alanı, manyetik alan içinde demir tozlarına benzer şekilde , örneğin cam pamuğu , alçı tozu ve ince kum tanecikleri gibi izole cisimlerle görülür duruma getirebilir. Elektrik alanı içine serpilmiş bu cins izole tozlar alan etkisi altında arka arkaya dizilerek çizgiler oluştururlar. Yüklenmiş metal parçacıklarında elektrik alan çizgileri kutup yüzeylerine daima dik girecek ya da çıkacak şekilde tertiplenirler.

Elektrik alanı yalıtkan cisimler içinde oluşur. Örneğin iki iletken arasındaki havayı verebiliriz. Yüklenmiş iki paralel plaka arasında bu alan tek tip şiddeetlidir, yani homojendir. Bu nedenle elektrik alan şiddeti iki plaka arasında sabit kalır.Elektrik alanını doğuran neden elektrik gerilimidir. Hiçbir akım geçmiyecek şekilde plakalara olan bağlantılar çıkartılırsa bile kondansatördeki gerilim seviyesi ve bununla birlikte elektrik alanı yerinde kalır. Plakalar arasındaki elektrik alanı , plakalar arası uzaklık oranında uygulanmış gerilime eşittir.

6

E = Elektrik alanı (V/cm)

U = Gerilim (V)

d = Uzaklık (cm)

Elektrik geriliminin bulunduğu her yerde elektrik alanı vardır.

Elektrik alan çizgileri manyetik alan çizgilerine karşın kapalı devre çizgileri değildir. Çizgilerin yönü, örneğin iki kondansatör plakası arasında pozitif plakadan negatif plakaya doğrudur. Alan çizgileri pozitif yükten başlarlar, negatif yükte biterler. Alan çizgilerinin tek tip şiddetli olduğu alanlar üniform alan olarak anılır. Elektrik alanının kurulması için elektrik enerjisi gereklidir. Örneğin bir kondansatörün şarjından sonra bu enerji elektrik alanı içinde depolanır. Deşaj anında da alan içinde depolanmış enerji tekrar serbest hale geçer.

Bir yalıtkan malzemenin elektrik gerilimine karşı dayanımı elektrik alan şiddetine bağlıdır. Örneğin kuru hava 30 000V/cm lik bir alan şiddetinde dayanımını yitirir ve bu oluşum için yalıtkan delinmesi deyimi kullanılır. Yalıtkan malzemelerinin elektrik alan şiddetlerine karşı dayanımları dielektrik dayanımı olarak tanınmaktadır.

Yalıtkan bir maddenin delinmesi ya da dielektrik dayanımını yitirmesi, onun bir deyimle iletken haline geçmesinden başka bir şey değildir. Bir yalıtkanın iletken hale geçmesi suretiyle oluşan elektrik akımı elektrik arkı yanıi bir kıvılcım şeklinde ortaya çıkar.

Bir yüksek gerlilim – zincir izolatöründe ortaya çıkan bu değin bir elektrik arkı görülmektedir.Yalıtkanların dielektrik dayanımları ortamın tozlu, kuru, nemli olmasına ve ısısına göre değişir. Örneğin nemli bir havanın dielektrik dayanımı düşer.

Bazı durumlarda elektrik alanı elektrik arkı oluşturmadan da ortamın dielektrik dayanımını delebilmektedir. Örneğin çok yüksek gerilim ileten hatların hemen yakınlarındaki hava iyonize olur ve bu nedenle hattın etrafında oluşan ışıklı tabaka karanlıkta görülebilir. Bu oluşuma korona olayı denilir. Korona olayının nedeni, hattın hemen yanındaki bir noktada elektrik alan şiddetinin havanım dielektrik dayanımından daha büyük olmasıdır. Ancak teller arasındaki her noktada alan şiddeti bu kadar büyük olmadığından bir elektrik  arkı oluşmamaktadır.

Yer altı kablolarında ve kondasatörlerde dielektrik dayanımı söz konusudur. Bu nedenle yalıtkan cisimler işletme gerilimine göre güvenlikli seçilmelidir.

Kondansatörler üzerinde verilmiş olan gerilimler güvenlikli seçilmiş işletme gerilimlerinidr. Bir kondansatörün işletme gerilimi o kondansatörün dielektrik dayanımı ve plakalar arası uzaklığına göre hesaplanmış en büyük dayanım geriliminin en az yarısıdır.

Bu nedenler kondansatörler üzerinde yazılı işletme gerilimlerinin en az iki misli geçilmedikçe kolay kolay delinmezler.

1. 3. KONDANSATÖR YAPI ŞEKİLLERİ

1.SABİT KONDANSATÖRLER :

a) Kağıtlı Kondansatör :

Bu kondansatörler iki  adet  metal tabakandan  oluşmuş i letken  yüzeylerden  meydana  gelmiştir.  Metal tabakalar arasında dielektrik olarak emprenye edilmiş (öz suyu çekilmiş) izole kağıt kullanılmaktadır.

7

Yerden kazanç sağlamak amacı ile metal tabakalar rulo şeklinde üstüste sarılmıştır. Sarma anında tabakalar arası kısa devreyi engellemek amacıyla, ikinci bir kat izole kağıt kullanılır. Sarılmış halde kondansatör bir borucuk ya da alüminyum bir kap içerisine sokulur ve zift dökülerek ağız kısımları kapatılır. Aynı kap içine bu değin sarılmış birkaç kondansatör konulabilmektedir. Rutubetli ortamlarda kullanılacak kağıtlı kondansatörler üzerine ikinci bir izole kılıf geçirilir.

Bugünkü standartlara göre  kondansatörler üzerinde şu veriler yazılı olmalıdır.

• Anma Kapasitesi (Örneğin 10uF )
• Tolerans (Örneğin (+) veya (-) %10 ; bir tolerans değeri yazılı değilse (+) veya (-) %20 anlaşılacaktır )
• Anma Gerilimi (Örneğin 500V) ; Bir kondansatörün anma gerilimi, o kondansatöre 40°C lik bir çevre ısısında uygulanacak gerilim değerdir; alternatif gerilim yazılı ise, bundan etkin gerilim anlaşılacaktır.
• Yapı Şekli (Örneğin : Kondansatör uçları ile tabakalar arasındaki bağlantı şekli) Bu amaç için çeşitli simgeler kullanılır. Örneğin : Alman standartlarına göre hazırlanan anlamları şöyledir:

<<k>> işareti : Kaynak lehim ya da metal püskürtme yöntemleri ile oluşturulmuş yapı şekli,

<<d>> işareti : Sarsıntıya dayanıklı çok bağlantılı yapı şekli

işaretsiz      : Pres bağlantı yapı şekli

b )  Metal – kağıt kondansatör : (MP-kondansatör)

Kağıttan şeritler vakumda (havasız ortam) örneğin, çinko buharına tutularak üzerleri ince bir metal tabaka ile kaplanır. Bu türde iki şerit üst üste sarılmak suretiyle MP – kondansatörü elde edilir. Çok katlı yapı şekillerinde metal tabakalı şeritler arasına izole tabakalar konulmuştur. Bu şekilde oluşturulan metal tabakalı şeritler karşı karşıya gelecek şekilde yerleştirilir ve sargıların alın kısımlarına metal püskürtülür. Püskürtülen metal tabakası metal kaplama ile uçlar arasında bağlantıyı sağlar. Her iki kaplamanın sargıları direkt uçlara bağlandırğından MP- kondansatörlerinde hemen hemen endüksiyon etkisi görülmez.

MP- kondansatörlerin özellikler kendi kendilerini onarma nitelikleri büyük bir yarar sağlar. Bilinen alümunyum tabakalı kağıt-kondansatörlere değinle MP-kondansatörlerdeki metal kaplama oldukça incedir. (0,01mm kadar) Herhangi bir şekilde bir kısa devre oluştuğunda bu kısa devrenin ortaya çıktığı yerderki metal kaplama elektrik arkı nedeni ile buharlaşır.

Böylece ksıa devrenin oluştuğu yerin çevresindeki iletken metal uzaklaşarak devamlı bir bağlantı hali önlenmiş olur. MP-kondansatörler , işletme güvenliğinin büyük ölçüde istendiği yerlerde, özellikle kullanılmaktadır. Dış boyutlarının küçük olması nedeni ile büyük kapasite değerine (örneğin : Her yapı ünitesi başına 50uF a kadar) ulaşılabilmektedir.

c) Sentetik tabakalı kondansatörler (simgesi = K )

Bu kondansatörlerde dielektrik olarak sentetik maddeden bir tabaka kullanılmıştır. Bu tabaka üzerine ya alümünyum bir tabaka geçirilmiş ya da metalize edilmiştir (=metal buharına tutulmuştur). Metalize sentetik tabakalı kondansatörler ek olarak M simgesini alırlar ve bunlar MP- kondansatörler gibi kendi kendilerini onarabilirler. Dielektrik olarak amaç ve kullanmaya göre aşağıdaki sentetik maddelerden yararlanılmaktadır.

Polikarbonat (Simgesi = C)

KC- kondansatörleri 220pF . – 1uF kapasite değerlerinde 50 V … 630 V luk gerilimler için yapılırlar.

Politereftalat (Simgesi = T)

KT – kondansatörleri 1000pF ….. 0,33uF kapasite değerlerinde 100V …. 400Vluk gerilimler için yapılırlar. MKT – kondansatörlerde üzeri metalize edilmiş bir politereftalasit esteri tabakası dielektrik olarak kullanılır.

8

Bu tür kondansatörler 0,01uF …. 10uF kapasite değerlerinde 100V …. 630 V luk gerilimler için yapılırlar.

Polistrol ( Styroflex) (Simgesi = S)

Özellikle kayıpsız ve kapasite kararlı olan KS- kondansatörleri 1pF …. 0,5Uf kapasite değerlerinde 30 V…. 500V luk gerilimler için yapılırlar.

d ) Seramik kondansatörler :

Bu kondansatörlerde dielektrik olarak seramikten bir madde kullanılır. Seramik maddenin her iki yanı bir soy metalin buharına tutularak kaplanmıştır. Boru , tabla , şapka ve disk şeklinde yapılan kondansatörlerin işletme gerilimleri 700V ‘a kadardır. İşletme gerilimi 12kV ‘a kadar dayanıklı yüksek gerilim kondansatörleri çanak ve plaka şeklinde yapılırlar. Ayrıca 60kVA ‘lık anma güçlerine kadar serkamik güç kondansatörleri bulunmaktadır.

e) Mika Kondansatörler :

Bu kondansatörler mikanın dielektrik olarak kullanıldığı tabakalı kondansatörlerdir. Mika mineralinin çok küçük bir kayıp faktörü ve yüksek dielektrik dayanımı (40-60kV / mm) olup çok büyük işletme sıcaklıklarında güvenlikle kullanılabilir. Mikalı kondansatörler özellikle yüksek frekans ve ölçme tekniği için yalıtkandır.

f) Elektrolitik Kondansatörler :

Elko diye de tanınan bu kondansatörlerde kullanılan dielektrik, milimetrenin birkaç binde biri kalınlığında yalıtkan bir oksit tabakasıdır. Bu kondansatörün pozitif elektrodu (anod) üzerine elektrokimyasal bir yöntem ile alimünyum oksit kaplanmış bir alimünyum tabakasıdır.  Diğer elektrod (katot) ise elektrolitik bir maddedir. Elektrolitik madde ile taması bağlantı elektrodu sağlar. Bağlantı elektrodu olarak bir metal kap kullanılır. Bu kap aynı zamanda anod ile elektrolit içine alarak korur. Bazı elektrolitik kondansatörlerde plaka yüzeyini büyütmek amacıyla anod özel olarak oluklu halde yapılmıştır. Kullanılan elektrolit sıvı , nemli ya da kuru ( örneğin nişasta gibi dolgu maddeleriyle kıvamlandırılmıştır) olabilir.

Genellikle kuru elektrolitik kondansatörler kullanılır. Çinkü bunların montaj anında konum şekli önemli değildir. Bunlarda elektrolit özel bir kağıda emdirilmiştir. Bu özel kağıt okside alimünyum tabaka ile metalik alüminyum tabaksı arasına yerleştirilir ve hep birlikte sarılır. Çok ince oksit tabakası nedeni ile bu değin bir sargının aynı büyüklükteki bir metal – kağıt sargısına nazaran çok daha büyük bir kapasitesi vardır. Elektrolitik kondansatörlerin kutupları gerilime yanlış bağlanırsa çok ince oksit tabakası indirgenerek bozulur. Bunun sonucu işletme gerilimi kısa devre olur ve ortaya çıkan kısa devre akımı kondansatörü ısıtarak patlatır.

Elektrolitik kondansatörlere alternatif gerilim uygulanmaz.

Kutuplu – elektrolitik kondansatörlerin dışında alternatif gerilimde çalıştırabilecek kutupsuz – elektrolitik kondansatörler vardır. Bunlar aynı kutupları birbirine seri bağlanmış iki adet kutuplu elektrolirik kondansatör gibidir. Bu nedenler , örneğin anodaları bir araya bağlanmak ve diğer uçları açıkta kalmak koşulunda iki adet kutuplu kondansatörden bir adet kutupsuz kondansatör oluşturulabilir. Ancak bu kez , kapasite değeri yarıya iner.

Uzun süre kullanılmıyan elektrolitik kondansatörlerin kapasitesi kendi kendine azalır. Bu tür kondansatörler kullanılmadan önce formasyon işlemine tutulur.Formasyon işleminde kondansatör önce alçak gerilim altında uzan süre tutulmakta ve sonra yavaş yavaş gerilim arttırılarak anma gerilimine ulaşılmaktadır.

Böylece kapasitenin azalmasına neden olan oksit tabakası bozuklukları onarılmaktadır. Elektrolitik kondansatörler gerilime doğru bağlandıkları sürece oluşabilecek kısa devreleri kendi kendilerine derhal onarabilirler.

9

Elektrolitik kondansatörler + %40 ile – % 20 toleranslar arasında ve 1000V’luk işletme gerilimine kadar 4uF – 10000uF arası kapasitelerde yapılabilmektedir. Bu tür kondansatörlerin kapasitesi çevre ısısına ve işletme süresine göre değişebilir. Elektrolitik kondansatörlerde devamlı bir kaçak sızıntı akımı söz konusu olduğundan işletme anında ısınırlar.

g) Tantal kondansatörler :

Bu kondansatörler elektrolitik kondansatörlerin geliştirilmiş şeklidir. Tantal kondansatörler de kutuplu kondansatörlerdir. Bunların kapasitesi sıcaklık ve gerilim değişmelerine karşı oldukça duyarsızdır. Anod olarak ; tabaka , tel ya da sinterli levha şeklinde Tantal metali kullanılmıştır.  Katotda sülfirik asit ya da manganoksitten bir elektrolit bulunur. Kullanlılan dielektrik tantal oksittir. Tantal kondansatörler modern elektronik teknolojisinin duyarlı aygıtlarında sık sık kullanımaktadır.

2. Değişken kapasiteli kondansatörler.

a) Varyabl Kondansatör :

Bu kondansatörler genel olarak , birbirlerinden yalıtılmış plaka bloklarından oluşmuştur. Bloklardan bir sabit olup kondansatör gövdesine izolatörlerle oturtulmuştur. Hareketli blok bir mil üzerinden döndürülebilir olup gövdeye elektriksel bağlantılıdır. Milin döndürülmesiyle hareketli blok plakalar , sabit plakalar arasına girip çıkarak kapasite değeri ayarlanabilir.

Aynı mil üzerine birkaç hareketli blok plaka ve bunların karşılarına sabit plakalar yerleştirilmek suretiyle tek gövde üzerinde birkaç varyabl kondasatör elde edilebilir. Bu tür imal edilmiş varyabl kondansatörler örneğin Ganglı varyabl kondansatör olarak tanınır. Genellikle varyabl kondansatörlerde dielektrikolarak hava ve ender olarak mika ya da fiber kullanılmaktadır.

Bugün radyoların ve telsizlerin frekans ayarında büyük ölçüde  kullanılan varyabl kondansatörlerin havalı tipleri gang başına azami 600pF    lik bir kapasite gösterirler.

b) Trimer kondansatörler :

Bu kondansatörlerde biri hareketli , diğeri sabit olmak üzere iki seramik disk bulunur. Diskler metal buharında yarım daire şeklinde , örneğin gümüş kaplanmıştır. Hareketli disk çevrilmek suretiyle bu yarım daireler az ya da çok üstüste getirilerek kapasite ayarlanır. İnce ayarlar için kullanılan trimer kondansatörlerin kapasiteleri 5pF …. 75pF arasındadır.

Osilatör ve dalga bobinlerinde yoğun ölçüde sabit ayarlar (Kalibrasyon) için kullanılan trimer kondansatörler disk , şapkalı ve tüp şekillerinde boy boy imal edilmektedir.

4 . ALTERNATİF AKIM DEVRESİNDE KONDANSATÖR :

1) Kapasitif reaktans :

Bir doğru gerilim kaynağı bir Kutup çevirici üzerinden 4uF    lık bir kondansatöre bağlanmıştır. Akım devresine seri olarak alternatif akım ölçen bir ampermetre bulunmaktadır. Bir motorun kollektörüne benzeyen kutup çevirici döndürüldüğünde  doğru gerilim, alternatif gerilime dönüştürülür ve devreden alternatif akımın geçtiği görülür. Kutup çevirici daha hızlı döndürüldükçe geçen akımın yükseldiği izlenir.

Kutup çeviricinin döndürülmesiyle , bunun çıkışında doğru gerilim devamlı polarite değiştirir ve bunun sonucu kondansatöre bir alternatif gerilim uygulanmış olur. Bir kondansatöre alternatrif gerilim uygulandığında, plakaları değişken bir şekilde pozitif ve negatif yüklenir. Bu farklı yüklenmeler alternatif gerilimin iletken üzerindenki ritmi ile pozitif ve negatife doğru salınır. Bunun sonucu iletkenlerden kondansatöre doğru bir alternatif akım akar. Gerçekte bir kondansatörde alternatif akımın aktığı varsayılır. Bu nedenle buna bağıl akım ya da izafi akım denilir.

Alternatif akım devresindeki bir kondansatör geçen akıma bir direnç gibi karşı koyar.

Bu tür bir direnç kapasitif reaktans (Xc) olarak anılır. Kapasitif reaktansa bazı çevrelerde kapasitans ya da kapasitif tepkin direnç de denilmektedir. (Reaktans = Reaktif Rezis tans =Tepkin Direnç)

10

Frekans ne denli yüksek olursa , kapasitans o değin küçük olur .

Yukarıda anılan sınamada 4uF lik kondansatör yerine önce 8uF lik sonra 16Uf lık kondansatörler konulduğunda devreden geçen akımın yükseldiği görülecektir.

Kapasite ne denli büyük olursa , kapasitans o değin küçük olur.

Xc = 1 / wC Xc = Kapasitans (æ)  w = Açısal frekans ( rad )   C = Kapasite (F)

Örnek : 50 Hz ‘ lık bir alternatif gerilimde 10uF lik bir kondansatörün kapasitansını hesaplayınız.

Çözüm : Xc = 1 / 2 tf C = 100000 / 2 . 3,14 . 50  = 318,5 W

Kapasitans bir direnç gib düşünülürse Ohm yasası burada da uygulabilir.

Ic =  U /  Xc

Örnek : Kapasitansı 1600æ hesaplanmış bir kondansatöre 50Hz ve 220 V luk bir gerilim uygulanmıştır. Devreden geçen akımı bulunuz.

Çözüm : Ic = U / Xc = 220 / 1600 = 0,137 A

2. Kondansatör Devreleri :

a) Paralel devre :

Bir çok kondansatörün paralel bağlanması plaka yüzeyinin büyütülmesi gibidir. Bu nedenle C eşdeğer kapasitesi paralel kapasitelerin tek tek toplamıdır.

Bir çok kondansatörün paralel bağlanmasında eşdeğer kapasite tek tek kapasitelerinin toplamında eşittir.

C = C1 + C2 + …….Cn

Örnek : 1000pF ; 0,02uF ve 5nF lık üç kondansatör paralel bağlanırsa eşdeğer kapasite ne olur?

Çözüm : C = C1 + C2 + C3 = 100 + 20000 + 5000 = 26000pF = 0,026uF

b) Seri Devre :

Bir çok kondansatörün seri bağlanmasında eşdeğer kapasitans seri kapasitanslarının toplamına eşittir.

Xc = Xc1 + Xc2 + Xc3 + ….

Bir çok kondansatörün seri bağlanmasında eşdeğer kapasitenin ters değerliği tek tek kapasite değerlerinin toplamına eşittir.

11

Seri bir devrede eşdeğer kapasite en küçük seri kapasiteden daha küçüktür. Kondansatörlerin seri bağlanması plaka ara mesafelerinin büyütülmesi gibidir. Seri bir devrede bulunan her kondansatörde toplam gerilim bölündüğü için , tüm seri devrenin gerilim dayanımı her bir kondansatörün tek tek gerilim dayanımından büyüktür.

Yalnız iki kondansatörün seri bağlantısında, eşdeğer kapasite :

Örnek : 10uF ve 2uF lik seri bağlanmış iki kondansatörün eşdeğer kapasitesini bulunuz.

Çözüm :

C =   10 . 2  /  10 + 2 = 20 / 12 = 1,66 uF

3 ) Kondansatörlerde faz kaynası :

Şekilde de gçrüldüğü gibi bir ölçme devresi kurulmuştur. Devrede seri olarak bir ampermetre ve kondansatöre paralel bağlı bir voltmetre bulunmaktadır. Tüm devre akım devresine bağlanmadan önce bütün ölçü aletleri sıfırı göstermektedir.

Bu devre 10 V’luk bir doğru gerilim kaynağına ilk bağlanma anında kondansatör plakaları arasında ölçülen gerilim sıfırdır. Uygulanan gerilim ile (şarj gerilimi ) kondansatör gerilim arasında çok büyük bir fark olduğu için , şarjın başlangıcında kondansatöre doğru büyük bir akım akar ve ampermetre en büyük değeri gösterir. Şarj ilerledikçe kondansatör gerilimi de artaya başlar. Bunun sonucu şarj gerilimi ile kondansatör gerilimi arasındaki fark azalır ve kondansatöre doğru akan akım düşmeye başlar. Kondansatör tam şarj edildiğinde kondansatör gerilimi ile sarj gerilimi birbirine eşit olur ve şarj akımı sıfıra düşer. Alınan bu evreleri kolaylıkla izliyebilmek için devreye seri halde bir direnç konulmuştur.

Buradan bir kondansatörde , ancak bir şarj akımı ile önceden şarj edilebildiği taktirde bir gerilimin bulunabileceği anlaşılmaktadır.

Saf kapasitans gösteren bir alternatif akım devresinde akım 1 / 4 periyot kadar gerilimin önündedir. Bu nedenle gerilim ile akım arasındaki faz farkı açısı 90° dir.

Kondansatörlerde akım gerilimin 90° önünden gider .

Şekilde görülen devre bir kutup çevirici üzerinde bir doğru gerilim kaynağına (G) bağlıdır. Kutup çevirici döndürüldüğünde , paralel devrede önce kondansatör (C) ayağına bağlı lamba ; sonra direnç (R) ayağına bağlı lamba yanacaktır. Buradan bir alternatif akım devresinde bir kondansatörün bir bobine göre aksi yönde bir fdaz farkı oluşturduğu anlaşılır.

4 ) Kondansatörde kayıplar :

Kondansatörlerin hepsine işletme anında kayıplar ortaya çıkar. Bu nedenle kondansatörler saf kapasitans gösterememektedir. Bu kayıpların bir kısmı , her yalıtkanın bir ölçüde iletken olmasından doğar. Bir kondansatörde alternatif gerilim uygulundığında  dielektrik içindeki moleküler dipoller devamlı döner. Bu nedenle enerjinin bir kısmı ısı halinde yitirilir.

12

Bu özellikten yararlanarak yüksek frekanslarda yalıtkan maddelerin dielektriksel ısıtması  yapılır. Örneğin plastik maddelerin yapıştırılması, kerestelerin kurutulması ve kızartma fırınları gibi.

Sargılı kondansatörlerde bağlantı uçları tabakaların başlangıç kısımlarına bağlı olduğu için, şarj akımı şerit şeklindeki sargılar boyunca akmak zorundadır. Bu nedenle bu metal tabakarın da ohmik bir direnci vardır.

Bir kondansatörde anılan bütün bu kayıp türleri kayıp direnci (R) adı altında toplanabilir. Bütün kayıplar ısı halinde ortaya çıktığından R kayıp direnci etkin bir dirennçtir. Bu etkin direnç bir Iw kayıp akımını oluşturur. Bir kondansatörde bu değin bir etkin direnç kayıpsız kondansatöre paralel bağlanmış bir direnç halinde düşünülür.

Kayıpları da göz önüne alarak kondansatörer birbirine paralel bağlı kapasitans ve etkin dirençlerle gösterilir. Dielektrik içindeki kayıplardan dolayı gerilim ile akım arasındaki f faz açısı tam 90° olmayıp daim 90° den küçüktür. 90-f kadarlık bir fark kayıp açısı d açısı olar anılır. İyi kaliteli kondansatörlerde kayıp açısı bir derecenin 60 – 50 de biri kadardır.

Uygulamada genellikle kayıp açısının tanjantı kullanılır. Kayıp açısının tanjantı kayıp faktörü olarak anılır. Paralel bağlantılı bir devrede kol akımları , üzerinden geçtikleri dirençler ile ters orantılıdır.

Kayıp faktörü frekansa bağlı olarak değişir. Ancak bazı hesap işlemlerinde kolaylık getirmesi amacı ile, kondansatörler yalnızca kapasitans halinde kabul edilmekte ve kondansatör içindeki kayıplar ihmal edilebilmektedir.

5 ) Kondansatörlerde güç :

Saf kapasitif bir yüklenmede alternatif akımın güç eğrisi <<u>> ve <<i>> ani değerlerinin çarpımı sonucu elde edilir. Bu gücün ortalama değeri sıfırdır.

Kayıpsız kondansatörler yalnızca tepkin güç çekerler.

Tepkin güç kondansatör içinde elektrik alanının kurulmasına yarar. Elektrik alanı yol olduğu zaman bu güç kaynağa geri gönderilir. Bir kondansatördeki enerji kondansatör ile gerilim kaynağı arasında gidip gelerek salınır.

Bundan dolayı kondansatöre giden iletkenlerden tepkin akım geçer.

ETKİN VE TEPKİN DİRENÇLİ DEVRELER

Bir kondansatör ile bir dirençten oluşmuş bir seri devreye gerilim uygulandığında R etkin direnci üzerine bir Uw gerilimi ve X tepkin direnci üzerinde bir Ubc gerillimi düşer .Güç faktörü kapasitif tepkin dirence (kapasitans) ait sıfır değeri ile etkin dirence ait değeri arasında bulunur.

Bulunan gerilimlerin ilgili akımlara bölünmesi ile gerilim üçgeninden direnç üçgeni elde edilir.

13

Örnek : 10uF lik bir kondansatör 1000æ luk bir direç ile seri bağlanmıştır. Bu seri devreye 220 V / 50 Hz lık bir gerilim uygulanırsa empedansını bulunuz.

Çözüm :Eğer Xc bulunursa yukarıdaki formül ile Z yi bulabiliriz.

Etkin bir direnç bir bobine seri bağlandığında bu direncin bobinin etkin direnci ile toplanması gerekir.

1.198 views

ÖLÇÜ SANAL ENSTRUMANLARINA GİRİŞ

Birkaç ölçü sanal enstrumanları , genlik faz spektrumu , işaret güç spektrumu devre transfer fonksiyonu ve bu gibi zaman domeninden frekans domeni dönüşümlerini geeçekleştirir.Diğer ölçü sanal enstrumanlar , ölçekli zaman domeni pencerelemesi ve güç ve frekans tahmini gibi fonksiyonları yerine getiren sanal enstrumanlarla birbirini etkiler.

Ölçü sanal enstrumanları aşağıdaki uygulamalarda kullanılır:

• Spektrum analizi uygulamalarında
- Genlik ve faz spektrumu
- Güç spektrumu
- Ölçekli zaman domeni penceresi
- Güç ve frekans tahmini
- Harmonik analiz ve toplam harmonik bozulumu (THD) ölçümleri

• Devre ve dual kanal analiz uygulamaları
- İmpals cevap fonksiyonu
- Devre fonksiyonları
- Karşılıklı güç spektrumu

Fourier analizörlerinde , dijital işaret işleme teknikleri kullanılarak ölçmeler yapılmaktadır.Bunlarla çok küçük işaretler ölçülebildiği gibi , gürültülü işaretler de ölçülebilmektedir.Ayrıca iki veya daha fazla işaret arasındaki ortak özellikler de Fourier analizörleri ile belirlenebilir.

Fourier analizörlerinde , ayrık Fourier transformu (discrete fourier transform : DFT) ile hesaplama yapılır . Mikroişlemciler ile yapılan hesaplamalarda hızlı Fourier transformu (fast fourier transform : FFT) algoritmasından yararlanılır.

DFT , FFT , ve güç spektrumu , durağan ve geçici hal işaretlerinin frekans miktarının ölçümünde yararlıdır.FFT , işaretin elde edildiği bütün zaman süresince işaretin ortalama frekans miktarını sağlar.Bu nedenle , FFT daha çok durağan işaret analizleri için kullanılır (İşaretin elde edildiği zaman süresince işaret frekans miktarı belirgin olarak değişmiyorsa) , veya her frekans hattında sadece ortalama enerji isteniyorsa.Ölçü problemlerinin büyük bir kısmı bu kategoridedir.İşaretin elde edilmesi süresince değişen frekans bilgisi ölçümü için , ortak zaman-frekans analiz sanal enstrumanı ( Gabor Spektrogramı gibi) kullanılır .

Ölçü sanal enstrumanları , işaret işleme sanal enstrumanları (VIs) üzerine kurulmuştur ve geleneksel ,tezgahüstü frekans analiz enstrumanlarının davranışını modelleyen aşağıdaki karakteristiklere sahiptir .

• Uygulamada , zaman domeni işaret girişi varsayılmıştır.
• Çıkışlar , ölçekli , uygun birimlerde , yaklaşık grafikleme için hazır büyüklük ve fazdır.
• DC ‘den Örnekleme Frekansı/2 ‘ye tek taraflı spektrumlar.
• Uygun X ekseni birimiyle (Hz) grafikleme için örnekleme frekansından frekans ara dönüşümüne.
• Kullanılan pencere için düzeltmeler , uygun olduğunda uygulanılır.
• Her pencere , genlik doğruluk sınırları içinde aynı pik spektrum genlik sonucu versin diye pencereler ölçeklenmiştir.
• Güç ve genlik spektrumlarını , V2/Hz , V/ ve bu gibi desibel ,spektral yoğunluk birimlerini de içeren çeşitli birim biçimlerinde değerlendirir.

Genelde , aşağıda gösterildiği gibi , ölçü sanal enstrumanları, data toplama ölçü sanal enstrumanları çıkışına ve grafiğe eksen grubundan bağlanabilir.

Ölçü örnekleri aşğıdakileri içerir:

• Genlik Spektrum Örneği
• Simüle Dinamik İşaret Analiz Örneği
• Toplam Harmonik Bozulumu (THD) Örneği

National Instruments donanımı ile aşağıdaki örnekler kullanılabilir:

• Basit Spektrum Analizörü ve Spektrum Analizörü: Her ikisi de herhangi bir analog giriş donanımı ile (kaliteli ölçümler için dinamik işaret toplama donanımı kullanılır) çalışır.

• Dinamik İşaret Analizörü ve Devre Analizörü : Her ikisi de dinamik işaret toplama (DSA) donanımı ile çalışır.

SPEKTRUM ANALİZİ

Bir İşaretin Genlik ve Faz Spektrumunun Hesaplanması

Birçok uygulamada , bir işaretin frekans miktarını bilmek ,işareti üreten sistemi kavramayı sağlar.Seslerin frekans miktarını analiz etmek,enstrumanları kalibre etmek , gürültü miktarını ve makine parçaları tarafından üretilen titreşimleri tahmin etmekle elde edilen bilgi kullanılabilir.Bir sonraki konu bir işaretin genlik ve fazının ölçümü için Genlik ve Faz Spektrum Sanal Enstrumanı’nın nasıl kullanılacağı hakkında bilgi verir.

Spektrum Analizörü

Spektrum analizöründe harmoniklerin genlik ve enerjileri hakkında bilgi edinilir ve CRT (osiloskobun katot ışınlı tübü) ekranında bir grafik görüntü elde edilebilir.Spektrum analizörü sınırları ,filtre sayısına ve filtrelerin bant genişliklerine bağlıdır.Ses frekans uygulamalarında kullanılan bir analizörde yaklaşık 32 filtre bulunur.Spektrum analizöründe ,temel ve 2. harmoniklerin genlikleri elde edilir.

1.1. GENLİK VE FAZ SPEKTRUM VI’NIN KULLANIMI

Bu bölümde , amaç , bir işaretin genlik ve faz spektrumunu hesaplamaktır.

Ön Panel

1.Examples\analysis\measure\measxmp1.11b’de bulunan Genlik Spektrum Örneği VI’yı açın . İşaret , ek beyaz gürültülü bir multi fonksiyon generatörünü temsil eden eden Basit Fonksiyon Generatör VI tarafından üretilir.

Blok Diyagramı

2.Blok diyagramı açın ve inceleyin.

Genlik ve faz spektrum VI , bir zaman domeni işaretinin genlik spektrum ve faz spektrumunu hesaplar.Bu VI’ye bağlantılar aşağıda incelenmiştir.

Giriş zaman domen işareti , İşaret (V) kontrolünde uygulanmıştır . Giriş işareti spektrumunun büyüklük ve fazı , sırasıyla , Genlik Spektrum Büyüklük (Vrms) ve Genlik Spektrum Faz (Radyan) çıkışlarında mevcuttur.Spektrum Birim Dönüşüm Sanal Enstrumanı, genlik ve faz spektrumunun orijinal Vrms çıkışını , herhangi genel birimlere ( Vrms , Vpk ,Vrms2 , Vpk2 , Vrms , Vpk , Vrms2/Hz,ve Vpk2/Hz ) dönüştürmek için kullanılır.Son dört birim,genlik spektral yoğunluk (Vrms , Vpk ) ve güç spektral yoğunlukdur (Vrms2/Hz , ve Vpk2/Hz ).

3.VI’yı çalıştırın.

4.Simüle edilmiş frekans ve dalga şekli tipi ve işaretin genlik ve gürültü seviyeleri de değiştirilebilsin diye Genlik Spektrum örneğini , açık ön panel Basit Fonksiyon Generatörü ile çalıştırın.Genlik spektrumundaki değişiklikleri gözönüne alın.

Bir Sistemin Frekans Cevabının Hesaplanması

Kendine özgü işaretlerin frekans miktarının ölçümü , yalnız başına yararlıdır , ama sistemlerin frekans cevabı , elektriksel bileşenlerin empedansından ,dinamik yapıların doğal titreşim frekansı analizine kadar bütün devre çeşitlerinin davranışının analiz edilmesinde yaygın olarak kullanılır.Frekans cevabı , bir devrenin verilen bir girişe nasıl cevap vereceğini tanımlar.

1.2. FREKANS VE İMPALS CEVABININ HESABI

Bu bölümdeki amaç, bir sistemin impals cevabı ve frekans cevabını hesaplamak ve uyumluluk (coherence function) fonksiyonunu hesaplamak ve frekans cevabı ölçümlerinin geçerli kılınması için nasıl kullanılıdığını anlamaktır.

Ön Panel

1.Yeni bir ön panel açın ve aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi nesneleri ekleyin.Bu ön panel bir bant geçiren filtre için frekans cevap büyüklüğü ve impals cevap fonksiyonunu gösterir.Uyumluluk fonksiyonu frekans cevap büyüklüğü gibi , aynı ölçekte gösterilmiştir çünkü o da bir spektral ölçümdür.

Blok Diyagramı

2.Blok diyagramı açın ve aşağıda gösterildiği gibi değiştirin.Burada , sistem uyarımı olarak beyaz gürültü geçirerek ve sistem cevabı olarak filtre çıkışını toplayarak bir bant geçiren filtrenin (Butterworth Filtre VI) sistem cevabını ölçeceğiz.Hem uyarım hem de cevap , Hannig Window (Ölçekli Zaman Domen Penceresi VI ) tarafından pencerelenmiştir ve bütün sistem birkaç çerçeve veya ortalama ile izlenir.Uyarım ve cevap verisi , daha sonra , sistem frekans cevabına bağlı olan bütün gerçek hesapların yapıldığı (Network Functions VI) Devre Fonksiyonları (avg) VI’na gönderilir.

Devre Fonksiyonları (avg) VI , frekans cevabı (büyüklük ve faz ) ,karşılıklı güç spektrumu (büyüklük ve faz),uyumluluk fonksiyonu ve impals cevabını hesaplar.Giriş ve çıkış verilerinin çerçeve sayısını arttırarak (ön paneldeki ortalamaları arttırarak), sistem cevap fonksiyonları tahmini geliştirilir.Bu diyagramda , sadece frekans cevap büyüklüğü , uyumluluk ve impals cevabı gösterilmiştir.
Uyumluluk fonksiyonu , çıkış işaretinin giriş işaretiyle ne kadar ilişkili olduğunu ölçer ve böylece , frekans cevabı tahmininin geçerliliğini gösterir.Eklenen gürültü ve belirli frekanslardaki nonlineer sistem davranışı , uyumluluk fonksiyonunun bu frekanslarda birin altına düşmesine neden olur. Sistem gürültüleri için , daha fazla ortalama alınırsa , uyumluluk fonksiyonu bire daha çok yaklaşır , ve daha iyi bir frekans cevap tahmini olur . Uyumluluk fonksiyonunun bir özelliği de , sadece , giriş ve çıkış verilerinin bir çerçeveden daha fazlasının ortalaması alındığında tanımlı olmasıdır.Sadece bir ortalama için , bütün frekanslarda uyumluluk 1 olacaktır, bu olay , hatta frekans cevap tahminleri zayıf olsa bile geçerlidir.

Harmonik Bozulumu

İdeal bir amplifikatörün girişine uygulanan sinüsoidal işaret , bozulmadan çıkışa ulaşır . Gerçekte böyle bir amplifikatör bulmak mümkün olmadığı için , çıkış işaretinde bir bozulma , bir distorsiyon meydana gelir.Bu bozulma , devre içindeki elemanların lineer olmayan karakteristiklerine bağlıdır. Bunlar ; bipolar ve alan etkili transistörler ile pasif devre elemanlarının lineer olmayan karakteristikleridir.

Amplifikatörlerin lineer çalışmamaları halinde , oluşan distorsiyon genlik veya harmonik distorsiyonu (bozulumu) adını alır. Genliği bozulmuş bir sinüsoidal işaret , sonsuz sayıdaki harmoniklerin toplamı toplamından meydana gelir.

Distorsiyonun fazla olması halinde , sinüsoidal işaretteki bozulmanın sayısal değerlendirilmesi , distorsiyon analizörleri ile yapılır.

Belli bir frekansın (mesela ,f1) bir işareti x(t) ,bir nonlineer sistemden geçirildiğinde , sistem çıkışı sadece giriş frekansı (f1)’den oluşmaz ,ayrıca (f2=2*f1, f3=3*f1 , f4=4*f1 vb.) gibi harmonikleri de vardır.Üretilen harmonik sayısı ve benzeri genlikler ,sistemin nonlineerlik derecesine bağlıdır. Genelde , daha fazla nonlineerlik , daha fazla harmoniklerdir ya da daha fazla lineerlik ,daha az harmonik anlamına gelir.

Nonlineer bir sisteme örnek , y(t) çıkışı giriş işareti x(t)’nin kübü olan bir sistemdir.

Böylece,eğer giriş
x(t)=cos(wt) ise ,
çıkış
‘dir.

Bu yüzden , çıkış sadece ,giriş ana frekansı w’i içermez ,ayrıca 3 .harmonik 3w‘i de içerir.

Toplam Harmonik Bozulumu

Bir sistemin sunduğu nonlineer bozulma miktarını belirlemek için , ana frekansın genliği ile göreli olan sistem tarafından sunulan harmoniklerin genliklerinin ölçülmesi gerekir.Harmonik bozulma , ana frekans genliğiyle karşılaştırıldığında harmonik genliklerinin göreli bir ölçümüdür.Ana dalga genliği A1 ,ve harmoniklerin genlikleri A2 (2.harmonik), A3 (3.harmonik) , A4 (4.harmonik) , ….., An (n.harmonik) ise , toplam harmonik bozulma (THD) ;

ile verilir ve yüzde THD ise ;

%

Bir sonraki konuda , bir sinüs dalgası üretecek ve onu bir nonlineer sistemden geçireceksiniz.Nonlineer sistemin blok diyagramı aşağıda gösterilmiştir:

Eğer giriş , x(t) = cos (wt) ise, çıkış ,

y(t) = cos(wt) + 0,5.cos2(wt) +0,1.n(t)
= cos(wt) + [1 + cos(2wt) ]/4 + 0,1.n(t)
= 0,25 + cos(wt) + 0,25.cos(2wt) +0,1.n(t)

olduğunu blok diyagramından doğrulayın.

Bu nedenle , bu nonlineer sistem , ana dalganın 2. harmoniği kadar , bir de ek bir DC bileşen üretir.

Harmonik Analizör VI’nın Kullanımı

Nonlineer sistemin çıkışındaki işarette bulunan %THD’yi hesaplamak için Harmonik Analizör VI’yi kullanırız.Girişine uygulanmış güç spektrumundaki harmonik bileşenleri (onların genlik ve benzeri frekansları) ve ana dalgayı bulur.Ayrıca toplam harmonik yüzdesini ve toplam harmonik bozulması artı gürültü yüzdesini (%THD + Gürültü ) hesaplar. Harmonik Analizör VI’ye yapılan bağlantılar aşağıda gösterilmiştir.

Örnek olarak , aşağıdaki bağlantıları inceleyiniz :

Ölçekli Zaman Domeni Penceresi VI , nonlineer sistemin (sizin sisteminiz) çıkışı y(t) ‘ ye bir pencere uygular. Bu da , y(t)’nin güç spektrumunu Harmonik Analizör VI ‘ya gönderen (Auto Power Spektrum) Oto Güç Spektrumundan geçirilir. Harmonik Analizör VI de , harmoniklerin genlik ve frekanslarını , THD ve %THD ‘yi hesaplar.

VI’nin “#harmonics” kontrolünde bulmasını istediğiniz harmoniklerin sayısını belirtebilirsiniz.Bu harmoniklerin genlik ve benzer frekansları “Harmonik Genlikleri” (“Harmonic Amplitudes”) ve “Harmonik Frekansları” (“Harmonic Frequencies”) düzenleme göstergelerinde geri verilir.

Not : #harmonics kontrolünde belirtilen sayı , ana frekansı içerir.Böylece , #harmonics kontrolünde 2 değerini girersek bu da ,ana frekansı (frekans f1) ve 2.harmoniği (f2=2*f1 frekansı) bulmak anlamına gelir.Eğer bir N değeri girilirse ,VI ,ana frekansı ve benzeri (N-1) harmoniklerini bulur.

Aşağıda diğer kontrollerin bazılarının açıklamaları verilmiştir:

Ana Frekans Temel bileşenin frekansının tahminidir.Sıfır olarak (varsayılan değer) bırakılırsa , VI , temel frekans olarak en büyük genlikli non-DC bileşenin frekansını kullanır.

Pencere Orijinal zaman işaretine uygulanan pencere tipidir. Ölçekli zaman domen Penceresi VI’da seçilen penceredir. THD’nin doğru bir tahmini için , bir pencere fonksiyonu seçilmesi önerilir.Varsayılan değer ,üniform penceredir.

Örnekleme Oranı Hz cinsinden giriş örnekleme frekansıdır.

%THD + Gürültü çıkışı ,daha fazla açıklamayı gerektirir. %THD + Gürültü hesapları , %THD için yapılan hesaplarla hemen hemen aynıdır.Farkı ise , harmoniklere bir de gürültü gücünün eklenmiş olmasıdır.Aşağıdaki bağıntıyla verilir:

Burada , sum(APS) ,Oto Güç Spektrumu (Auto Power Spektrum) elemanları , eksi (-) DC yakınlarındaki ve temel frekans indeksi yakınlarındaki elemanların toplamıdır.

1.3. HARMONİK BOZULUMUN HESAPLANMASI

Bu bölümdeki amaç , Harmonik Analizör Sanal Enstrumanını kullanarak harmonik bozulma hesaplarını yapmaktır.

Blok Diyagramı

1.Examples\analysis\measure\measxmp1.11b’deki THD Örnek VI’sini açın ve blok diyagramı inceleyin.

Daha önce gördüğünüz sistem bir nonlineer sistemdir.Çıkışı pencerelenmiş , ve güç spektrumu hesaplanmış ve Harmonik Analizör VI’ye verilmiştir.

Sinüs Dalga VI “Temel Frekans”( “fundamental frequency”) kontrolünde belirtilen bir bir frekansın ana dalgasını üretir.

Ön Panel

2.Ön paneli açın. Aşağıda ,nonlineer sistemin çıkışının güç spektrumu gösterilmiştir.Sağ üst köşede , ana dalga ve harmoniklerinin genlik ve frekansları için düzenleme göstergeleri bulunur.Düzenleme boyutları , “#harmonics” kontrolünde girilmiş değerlere bağlıdır.

3.”Ana dalga frekansı”nı (“fundamental frequency”) 1000’e , “#harmonics” ‘i 2’ye çevirin ,ve VI ‘yi birkaç defa çalıştırın.Her seferinde çıkış göstergelerindeki (“Harmonik Frekanslar”,”Harmonik Genlikler”,%THD ve %THD+Gürültü) değerleri not edin.
VI’yi her seferinde çalıştırdığınızda neden farklı değerler aldınız?
%THD ve %THD+Gürültü değerlerinden hangisi büyüktür?Neden olduğunu açıklayınız?

4.”Pencere” (“window”) kontrolünün farklı seçimlerinde VI’yi çalıştırın ve güç spektrumundaki pikleri gözlemleyin.
Hangi pencere en dar piki veriyor?Hangi pencere en geniş piki veriyor?Neden?

5.Ana dalga frekansını 3000 yapın ve VI’yi çalıştırın.Neden bir hata alıyorsunuz?
Not :Nyquist frekansı ve harmoniklerin frekansı arasındaki ilişkiyi gözönünde bulundurun.

6.Bitirdiğinizde ,VI’yi kapatın ve LabVIEW’den çıkın.

Özet

Ölçü sanal enstrumanları (VI) ile genel ölçüm görevleri yerine getirilebilir.Bu görevlerden bazıları , harmonik bozulum miktarını , bir işaretin faz ve genlik spektrumunun hesaplanmasını içerir.Diğer VI’ler , bir sistemin transfer fonksiyonu , sistemin impals cevabı ,giriş ve çıkış işaretleri arasındaki karşılıklı güç spektrumu vb. gibi özelliklerini hesaplar.

FİLTRELEME

Bu bölüm , sonsuz impals cevap filtreleri (IIR) , sonlu impals cevap filtreleri (FIR) ve nonlineer filtreler kullanarak işaretlerden istenmeyen frekansların nasıl filtreleneceğini açıklar.Analiz Filtre VI’sinin nasıl kullanılacağı hakkındaki örnekler , examples\analysis\fltrxmp1.11b ‘de bulunur.

DİJİTAL FİLTRELEME FONKSİYONLARINA GİRİŞ

Analog filtre dizaynı , elektronik dizaynın en önemli alanlarından biridir.
Modern örnekleme ,dijital işaret işleme araçları esneklik ve programlanabilirlik gerektiren uygulamalarda analog filtrelerin yerini dijital filtrelerin almasını mümkün kılar.Bu uygulamalar , işitsel (audio), telekomünikasyon , jeofizik ve tıbbi izleme gibi dalları içerir.

Dijital filtrelerin analog filtrelere göre aşağıdaki avantajları vardır:

• Programlanabilir yazılımlardır.
• Önceden tahmin edilebilen ve kararlıdırlar.
• Sıcaklık veya nem ile kaymaya uğramazlar ve hassas bileşenler gerektirmezler.
• Fiyat oranına göre üstün performansları vardır.

Dijital filtreler , LabVIEW’da ,filtre derecesi , kesim frekansları küçük genlikli dalgalanma (ripple) miktarı ve bant durduran zayıflama gibi parametreleri kontrol etmek için kullanılır.

Bu bölümde anlatılan dijital filtre VI’leri sanal enstruman felfesini izler.Sanal Enstrumanlar , bütün dizayn konularını , hesaplamaları ,hafıza yönetimini ele alır.Dijital filtreler konusunda veya veri işleme için dijital filtre teorisi hakkında uzmanlığa ihtiyaç yoktur.

Örnekleme teorisinin aşağıdaki açıklaması , filtre parametreleri hakkında ve giriş parametreleriyle nasıl bir ilişkide oldukları hakkında daha iyi bir anlatım olması için verilmiştir.

Örnekleme frekansı , en azından , zaman işaretinde en yüksek frekansın iki katıysa ,örnekleme teoremi ,ayrık ,eşit aralıklı örneklerden bir sürekli zaman işaretinin yeniden kurulabileceğini belirtir. Bilgi kaybetmeden , t eşit aralıklarda zaman işaretini örmekleyebildiğinizi varsayın. t parametresi örnekleme aralığıdır.

Örnekleme aralığından , örnekleme oranı veya örnekleme frekansı fS elde edilebilir:

Buradan , örnekleme teoremine göre , dijital sistemin işleyebileceği en yüksek frekans ;

Sistemin işleyebileceği en yüksek frekans Nyquist frekansı olarak bilinir.Bu , dijital filtreler için de geçerlidir.Örneğin , örnekleme aralığı ;

t = 0.001 saniye,

ise,örnekleme frekansı fs = 1.000 Hz ‘dir.

ve sistemin işleyebileceği en yüksek frekans

fNyq= 500 Hz’dir.

Aşağıdaki filtre operasyon tipleri , filtre dizayn tekniklerine dayanır:

• Düzeltme penceresi
• Sonsuz impals cevap (IIR) veya iteratif dijital filtreler
• Sonlu impals cevap (FIR) veya noniteratif dijital filtreler
• Nonlineer filtreler

Bu bölümün geri kalanında ,IIR ,FIR ve nonlineer teknikler hakkında ve her tekniğe uygun dijital filtre VI’leri hakkında bilgi verilecektir.

İDEAL FİLTRELER

Filtreler istenmeyen frekansları değiştirir veya ortadan kaldırır.Ya geçirdikleri ya da zayıflattıkları frekans alanına bağlı olarak aşağıdaki tiplerde sınıflandırılabilirler:

• Bir alçak geçiren filtre düşük frekansları geçirir , ama yüksek frekansları zayıflatır.
• Bir yüksek geçiren filtre yüksek frekansları geçirir , düşük frekansları zayıflatır.
• Bir bant geçiren filtre frekansların belirli bir bandını geçirir.
• Bir bant durduran filtre frekansların belirli bir bandını zayıflatır.

Bu filtrelerin ideal frekans cevabı aşağıda gösterilmiştir:

Alçak geçiren filtre , fc altındaki bütün frekansları geçirir , oysa yüksek geçiren filtre fC üstündeki bütün frekansları geçirir.Bant geçiren filtre , fC1 ve fC2 arasındaki bütün frekansları geçirir , oysa bant durduran filtre fC1 ve fC2 arasındaki bütün frekansları zayıflatır.fC , fC1 ve fC2 frekans noktaları , filtrenin kesim frekansları olarak bilinir. Filtreleri dizayn ederken , bu kesim frekansları belirtilmelidir.
Filtreden geçirilen frekans alanı ,filtrenin bant geçireni olarak bilinir.Sinyal genliği ne artsın ne de azalsın diye bir ideal filtrenin , bant geçireninde 1 gibi kazancı (0 dB) vardır. Bant durduran ,filtreden hiç geçmeyen ve zayıflatılmış frekans alanlarına karşılık gelir.Farklı tipteki filtreler için bant geçiren ve bant durduranlar aşağıda gösterilmiştir:

Bant geçiren filtrelerin 1 bant geçireni ve 2 bant durduranı vardır ve bant durduran filtrelerin 2 bant geçireni ve 1 bant durduranı vardır,oysa alçak geçiren ve yüksek geçiren filtrelerin 1 bant geçireni ve 1 bant durduranı vardır.

İDEAL OLMAYAN FİLTRELER

Geçiş Bandı

İdeal olarak,bir filtrenin bant geçireninde bir birim kazancı (0 dB) olmalıdır ve nat durduranında kazancı 0 (- dB) olmalıdır. Bununla beraber , gerçek uygulamalarda,bu kriterlerin hepsi yerine getirilemez. Pratikte, bant geçiren ve bant durduran arasında daima bir sonlu geçiş bölgesi vardır.Bu bölgede, filtre kazancı zamanla, bant geçirende 1 (0 dB)’den bant durduranda 0’a( - )’a kadar değişir. Aşağıdaki diyagramlar, farklı ideal olmayan filtre tipleri için bant geçiren , bant durduran ve geçiş bölgesini gösterir. Bant geçiren ,frekans alanının , filtre kazancının 0 dB ile –3 dB arasında değiştiği sınırlar içinde olduğu bölgededir.

Bant Geçiren Küçük Genlikli Dalgalanması Ve Bant Durduran Zayıflaması

Birçok uygulamada,bant geçirende kazancın 1’den biraz değişiklik göstermesine izin verilmesi uygundur. Bant geçirendeki bu değişiklik, bant geçiren küçük genlikli dalgalanmasıdır ve gerçek kazanç ile istenilen kazanç olan 1 arasındaki farktır.Uygulamada , bant durduran zayıflaması sonsuz olamaz ve uygun olan bir değer belirtilmelidir. Bant geçiren küçük genlikli dalgalanması ve bant durduran zayıflaması dB olarak ölçülür ve;

dB=20.log10(Ao(f)/Ai(f)) ile tanımlanır.

Burada,log10 ,10 tabanındaki logaritmayı ve Ai(f)ve Ao(f),filtreleme öncesi ve sonrası belirli bir frekansın (f) genlikleridir(sırasıyla).

Örneğin, -0,02dB bant geçiren küçük genlikli dalgalanması için , formülden yola çıkarak

-0,02 = 20.log10(Ao(f)/Ai(f))
(Ao(f)/Ai(f)) = 10-0,001 =0,9977

Bu sonuç da, giriş ve çıkış genlikleri oranının 1’e çok yakın olduğunu gösterir.

Bant durduranda –60dB zayıflamaya sahipseniz;

-60 = 20.log10(Ao(f)/Ai(f))
(Ao(f)/Ai(f)) = 10-3 =0,001 elde edilir.

Burada , çıkış genliğinin, giriş genliğinin 1/1000’i olduğu görülür.Aşağıdaki şekil,ölçekli çizilmemesine rağmen,bu kavramı gösterir:

Not :Zayıflama, genelde,”eksi”kelimesi kullanılmadan,desibel cinsinden ifade edilir , ama bir negatif dB değeri , normalde varsayılır.

IIR VE FIR FİLTRELERİ

Filtreleri sınıflandırmanın diğer yöntemi ,onların impals cevaplarına dayanır. Bir filtrenin, bir impals (x[0]=1 ve x[i]=0 , ve her i 0) olan bir çıkışa cevabı, filtrenin impals cevabı olarak adlandırılır (aşağıdaki şekle bakınız). İmpals cevabının Fourier transformu , filtrenin frekans cevabı olarak bilinir.Bir filtrenin frekans cevabı,filtrenin çıkışının farklı frekanslarda ne olacağı hakkında bilgi verir. Diğer bir değişle , farklı frekanslarda filtre kazancı hakkında bilgi verir. İdeal bir filtre için, bant geçirende kazanç 1 , bant durduranda 0 olmalıdır.Böylece bant geçirendeki bütün frekanslar , çıkışa oldukları gibi geçebilirler, ama bant durdurandaki frekanslar için çıkış yoktur .

Filtrenin impuls cevabı,sonlu miktarda bir süre sonra sıfıra düşerse,bir sonlu impuls cevap filtresi (FIR)olarak bilinir. Bununla beraber, impals cevabı belirsiz ise,bir sonsuz impals cevap (IIR) olarak bilinir. İmpals cevabının sonlu olup olmadığı (yani filtrenin FIR veya IIR olup olmadığı) çıkışın nasıl hesaplandığına dayanır.

FIR ve IIR filtreleri arasındaki temel farklar şunlardır.FIR filtreler için , çıkış , sadece şu anki ve geçmiş giriş değerlerine bağlıdır. IIR filtreler için , çıkış , sadece şu anki ve geçmiş giriş değerlerine bağlı değildir , geçmiş çıkış değerlerine de bağlıdır.

Örnek olarak bir süpermarkette kasa kayıtını göz önüne alalım. x[k] , müşterinin aldığı mevcut malzemenin fiyatı olsun ve x(k-1) , bir önceki malzemenin fiyatı olsun.Burada 1  k  N ‘dir ve N toplam malzeme sayısıdır. Kasa kayıdında, bir toplam üretmek için her malzemenin fiyatı eklenir.Bu toplam y[k] , k . malzemeye kadar,aşağıdaki bağıntıda verilmiştir;

y(k)= x[k] + x[k-1] + x[k-2] +x[k-3] +…..+ x[1] (1-A)

Böylece , N malzeme için toplam y(N)dir. Çünkü ,y(k) , k . malzemeye kadar olan toplamdır ve y[k-1] , (k-1) . malzemeye kadar olan toplamdır. Yukarıdaki bağıntıyı (1-A) yeniden yazarsak;

y[k] = y[k-1] + x[k] (1-B)

Eğer , %8.25 ‘lik bir vergi klenirse ,denklemler şöyle olur;

y[k] = 1,0825.x[k] + 1,0825.x[k-1] + 1,0825.x[k-2] + (2A)
1,0825.x[k-3] + …..+ 1,0825.x[1]

y[k] = y[k-1] + 1,0825.x[k] (2-B)

Hem (2-A) , hem de (2-B)’nin, kasa kayıtının davranışının açıklanmasında aynı olduğuna dikkat edin. Fark ,(2-B) ‘nin hem giriş hem de çıkış bakımından uygulamaya konulması ; (2-A)‘nın ise sadece girişler bakımından uygulamaya konulmasıdır.(2-A) denklemi, noniteratif veya FIR uygulama olarak bilinir. (2-B) ise , iteratif veya IIR uygulaması olarak bilinir.

Filtre Katsayıları

(2-A) denkleminde,her terimin çarpan katsayısı 1,0825’dir. (2-B) denkleminde , çarpan katsayısı (y[k-1] için) 1 ve (x[k] için) 1,0825’dir.Bu çarpanlar , filtrenin katsayıları olarak bilinir. Bir IIR filtresi için , girişleri çarpan katsayılar , ileri katsayılar olarak ve çıkışları çrapan katsayılar, geri katsayılar olarak bilinir.

(1-A) ,(1-B) ,(2-A) veya (2-B) denklemleri , fark denklemleridir ve filtrenin işleyişini açıklarlar.

IIR filtrelerinin dezavantajları , faz cevabı nonlineer olmasıdır. Uygulama, faz bilgisini gerektirmiyorsa (basit işaret izlenmesi gibi) IIR filtreleri uygun olabilir. Lineer faz cevabını gerektiren uygulamalar için FIR filtreleri kullanılır. IIR filtrelerin iteratif özelliği ,dizayn ve uygulamaya konulmasını zorlaştırır.

SONSUZ İMPALS CEVAP FİLTRELERİ

Sonsuz impals cevap filtreler (IIR), teorik olarak sonsuz sürede olan impals cevaplı dijital filtrelerdir. IIR filtrelerini tanımlayan genel fark denklemi;

‘dir. (3)

Burada , Nb, ileri katsayıların (bj) adedidir ve Na geri katsayıların adedidir (ak).

Birçok IIR filtre dizaynında (ve bütün LabVIEW IIR filtrelerinde) ao katsayısı 1’dir. Mevcut örnek indeksindeki (i) çıkış örneği , ölçeklenmiş mevcut ve geçmiş girişlerin ( xi=0 ve xi-j = 0 iken ) ve ölçekli geçmiş çıkışların (yi-k) toplamıdır. Bundan dolayı , IIR filtreleri iteratif filtreler ve ARMA (autoregressive moving-average) filtreleri olarak anılır.

IIR filtrelerin bir impalsa (xo = 1 ve xi = 0 bütün i  0 için) cevabına, filtrenin impals cevabı denir.16-3 denklemi ile tanımlanan filtrenin impals cevabı sıfır olmayan katsayılar için sonsuz uzunluktadır. Pratikteki filtre uygulamalarında, bununla beraber, kararlı IIR filtrelerinin impals cevabı , sonlu sayıdaki örneklerde sıfıra azalır.

LabVIEW’deki IIR filtreleri aşağıdaki özellikleri içerir:

• (3) denkleminden çıkan negatif indeksler ,VI’yi ilk defa ilk defa çağırdığınızda sıfır varsayılır.
• Filtre kararlı hale erişmeden önce , filtre derecesiyle orantılı olan bir geçici hal oluşur , çünkü ilk filtre hali sıfır (negatif indeks) olarak varsayılmıştır. Alçak geçiren ve yüksek geçiren filtreler için geçici hal cevabı veya gecikmesi filtre derecesine eşittir.
• Gecikme = derece
• Band geçiren ve band durduran filtreler için geçici hal cevabı süresi , filtre derecesinin 2 katıdır .
• Gecikme=2 x derece
Hal hafızasını(state memory) geçerli kılmakla , ardarda gelen çağrılarda bu geçici hal cevabı elenebilir.Hal hafızasını geçerli kılmak için,VI’nın init/cont kontrolü TRUE (devamlı filtreleme) değerine ayarlanmalıdır.

Filtre edilmiş dizideki eleman sayısı , giriş dizisindeki eleman sayısına eşittir.

Filtreleme tamamlandığında filtre , iç filtre hali değerlerini muhafaza eder.

Dijital IIR filtrelerinin , sonlu impals cevap (FIR) filtrelerine göre avantajı , benzer filtreleme çalışmalarında genelde IIR filtrelerinin daha az katsayıyı gerektirmesidir. Bu nedenle , IIR filtreleri daha hızlı işlerler ve ekstra hafıza gerektirmezler , çünkü yerinde işlerler.

IIR filtrelerinin dezavantajı , faz cevabının nonlineer olmasıdır. Eğer uygulama , faz bilgisini gerektirmiyorsa (basit işaret izlenmesi gibi) , IIR filtreleri uygun olabilir. FIR filtreleri , lineer faz cevaplarını gerektiren uygulamalarda kullanılır .

Kaskad Form IIR Filtreleme

(4) denklemiyle tanımlanan yapıyı kullanarak gerçekleştirilen filtreler , doğrudan form IIR filtreler olarak bilinir. Doğrudan form uygulamaları, katsayı değer verilmesiyle ve hesapsal nedenlerle oluşan hatalara çoğu zaman duyarlıdır. İlaveten , filtre derecesiyle orantılı olan , kararlı olması için dizayn edilen bir filtre , katsayı uzunluğunun arttırılmasıyla kararsız hale gelebilir.

Daha az duyarlı bir yapı , doğrudan form transfer fonksiyonunun daha düşük derece bölümlerine veya filtre kademelerine ayrılmasıyla elde edilebilir. 16-4 denklemi ile (a0=1 ile) verilen , filtrenin doğrudan form transfer fonksiyonu , z dönüşümünün bir oranı olarak aşağıdaki gibi yazılabilir:

(4)

(4) denklemini , ikinci dereceden dizilere çarpanlara ayırmakla filtrenin transfer fonksiyonu , ikinci dereceden filtre fonksiyonlarının bir ürününe dönüşür.

(5)

Burada, Ns=[Na/2] ,  Na/2 ve Na  Nb şartlarını sağlayan en büyük tam sayıdır.(Ns , kademe sayısıdır.) Bu yeni filtre yapısı , 2. derece filtrelerin kaskadı olarak tanımlanabilir.

Her kendine özgü kademe , doğrudan form II filtre yapısının kullanılmasıyla uygulamaya koyulur çünkü minimum sayıdaki aritmetik operasyonlar ve minimum sayıdaki gecikme elemanlarını (iç filtre kademeleri ) gerektirir . Her kademenin , bir girişi , bir çıkışı ve 2 geçmiş iç kademesi ( sk[i-1] ve sk[i-2] ) vardır.

Eğer , n , giriş dizisindeki örnek sayısıysa , filtreleme operasyonu , aşağıdaki denklemlerdeki gibi devam eder:

y0[i] = x[i] ,
sk[i] = yk-1[i-1] – a1ksk[i-1] – a2ksk[i-2] , k = 1,2,….,NS
yk[i] = b0ksk[i] + b1ksk[i-1] + b2ksk[i-2] , k = 1,2,….,NS
y[i] = yNs[i]

Her örnek için

i=0,1,2,3,………n-1 .

Tek bir kesim frekanslı filtreler ( alçak geçiren ve yüksek geçiren) için , 2.derece filtre kademeleri , doğrudan dizayn edilebilir.Genel IIR alçak geçiren veya yüksek geçiren filtre , kaskad 2. derece filtreleri içerir.
İki kesim frekanslı filtreler (bant geçiren ve bant durduran) için , 4. derecede filtre kademeleri , daha doğal formdadır. Genel IIR bant geçiren veya bant durduran filtre , kaskad 4. derece filtrelerdir . 4.derece kademeleri için filtreleme operasyonu , aşağıdaki denlemlerdeki gibi devam eder:

y0[i] = x[i] ,
sk[i] = yk-1[i-1] – a1ksk[i-1] – a2ksk[i-2] – a3ksk[i-3] – a4ksk[i-4] ,
k = 1,2,…., NS
yk[i] = b0ksk[i] + b1ksk[i-1] + b2ksk[i-2] + b3ksk[i-3] + b4ksk[i-4] ,
k = 1,2,…., NS
y[i] = yNs[i]

4.derece filtre kademeleri halinde şuna dikkat edilmelidir:

NS=[(Na+1)/4]

Butterworth Filtreleri

Bütün frekanslardaki bir düzgün cevap ve belirli kesim frekanslarından monotonik bir azalış , Butterworth filtrelerinin frekans cevabını tanımlar. Bant geçirende 1 değerinde ideal cevap ve bant durduranda 0’da ideal cevap vardır.Yarı güç frekans veya 3dB aşağı frekans, belirtilmiş kesim frekanslarına karşılık gelir .

Aşağıda , bir alçak geçiren Butterworth filtrenin cevabı gösterilmiştir . Butterworth filtrelerinin avantajı , düzgün , monotonik azalan frekans cevabıdır.Kesim frekansı ayarlandıktan sonra, LabVIEW , geçişin dikliğini filtre derecesiyle orantılı olarak ayarlar. Daha yüksek dereceli Butterworth filtreleri , ideal alçak geçiren filtre cevabına yaklaşır.

Chebyshev Filters

Butterworth filtreleri -band geçiren ve bant durduran (spektrumun istenmeyen bölümü) arasındaki yavaş rolloffdan dolayı- , ideal filtre cevabının iyi bir tahminini her zaman sağlamaz.
İstenilen filtre cevabı (bant geçirendeki maxsimum izin verilecek hata) ve ideal filtre arasındaki farkın maksimum tam değerinin açıklanmasıyla ,Chebyshev filtreleri ,bant geçirendeki pik hatasını en aza indirir. Chebyshev filtrelerin frekans cevap karakteristikleri , bant geçirende , eş dalgacık büyüklük cevabına sahiptir , bant durduranda monotonik olarak azalan büyüklük cevabına sahiptir ve Butterworth filtrelerinden daha şiddetli rolloffu vardır.

Aşağıdaki grafik , bir alçak geçiren Chebyshev filtrenin cevabını gösterir. Bant geçirendeki eş dalgacık cevabı , maxsimum izin verilen dalgacık hatası tarafından ve bant durduranda şiddetli rollofun ortaya çıkması tarafından zorlanır.

Chebyshev filtrelerin,Butterworth filtrelere göre avantajı , Chebyshev filtrelerin , bir düşük derece filtreli bant geçiren ve bant durduran arasındaki daha sert bir geçişe sahip olmasıdır. Bu da , daha düşük tam hataları ve daha yüksek işleme hızına neden olur.

Chebyshev II veya Ters Chebyshev Filtreleri

Chebyshev II , (ters Chebyshev veya II . tip Chebyshev filtreleri de denir ) Chebyshev filtrelerine benzerdir. Farkı ise , hatayı bant durduran üzerine dağıtır .

İstenilen filtre cevabı ve ideal filtre arasındaki farkın maksimum ters değerinin açıklanmasıyla ,Chebyshev II filtreleri bant durduranda pik hatasını minimize eder . Chebyshev II filtrelerinin frekans cevap karakteristikleri , bant durduranda eş dalgacık büyüklük cevabına , bant geçirende monotonik azalan büyüklük cevabına ve Butterworth filtrelerinden daha şiddetli bir rolloffa sahiptir.

Aşağıdaki grafik , bir alçak geçiren Chebyshev II filtresinin cevabını gösterir .Bant durdurandaki eş dalgacık cevabı , maksimum izin verilen hata tarafından ve bant durduranda meydana gelen düzgün monotonik rolloff tarafından zorlanır . Chebyshev II filtrelerinin , Butterworth filtrelerine göre avantajı , daha düşük derece filtreli bant durduran ve bant geçiren arasında daha sert bir geçiş (transition) vermesidir . Bu da , daha küçük , tam hata ve daha yüksek işleme hızı demektir.Chebyshev II filtrelerinin Chebyshev filtrelerine göre avantajı ,Chebyshev II filtrelerinin hatayı bant geçiren yerine bant durduranda dağıtmasıdır.

Eliptik (veya Cauer) Filtreleri

Eliptik filtreler , pik hatasını bant geçiren ve bant durduran üzerine dağıtarak , pik hatasını minimize eder.Bant durduran ve bant geçirendeki eşdalgacıklar ,Eliptik filtrelerin büyüklük cevabını tanımlar.Aynı dereceli Butterworth ve ya Chebyshev filtreleriyle kıyasla, eliptik dizayn , bant geçiren ve bant durduran arasındaki en sert geçişi sağlar.Bu nedenle , Eliptik filtreler çok yaygın olarak kullanılır.

Aşağıdaki grafik , bir alçak geçiren eliptik filtrenin cevabını gösterir . Hem bant geçiren hem de bant durdurandaki (küçük genlikli) dalgalanmanın , aynı maksimum izin verilen hata (dB cinsinden küçük genlikli dalgalanma miktarı ile belirtildiği gibi) tarafından zorlandığını gözönünde bulundurun.Ayrıca , düşük dereceli eliptik filtre için bile sert geçiş kenarlarını gözönünde bulundurun.

Bessel Filtreleri

Bessel filtreleri , bütün IIR filtrelerinde varolan nonlineer faz bozulumunu azaltmak için kullanılır.Daha yüksek derece filtrelerde ve daha dik rollofflularda , bu durum özellikle filtrelerin geçiş bölgelerinde daha belirgindir . Bessel filtreleri ,hem büyüklük hem de faz cevaplarında maksimumda düz cevaba sahiptir.Ayrıca , Bessel filtrelerin bant geçirende faz cevabı yaklaşık lineerdir . Butterworth filtreleri gibi , Bessel filtreleri , hatayı minimize etmek için yüksek derece filtrelere ihtiyaç duyar ve bu nedenle , geniş ölçüde kullanılmazlar . FIR filtre dizaynları kullanılarak lineer faz cevabı da elde edilebilir . Aşağıdaki grafil ,bir alçak geçiren Bessel filtrenin cevabını gösterir.Cevabın bütün frekanslarda düzgün olduğu ve hem faz hem de büyüklük olarak monotonik azaldığını dikkate alın. Ayrıca ,bant geçirende fazın yaklaşık lineer olduğunu gözönünde bulundurun.

SONLU İMPALS CEVAP FİLTRELERİ

Sonlu impals cevap (FIR) filtreleri , dijital filtrelerdir ve sonlu bir impals cevabına sahiptir. FIR filtrelerine , noniteratif filtreler , konvolüsyon filtreleri , veya MA filtreleri ( moving – average ) de denir çünkü bir FIR filtrenin çıkışı bir sonlu konvolüsyon olarak ifade edilebilir:

Burada , x , filtre edilecek giriş dizisini ; y , filtrelenmiş çıkış dizisini , ve h de , FIR filtre katsayılarını gösterir.

Aşağıda , FIR filtrelerinin en önemli karakteristikleri verilmiştir:

• Filtre katsayısı simetrisinden dolayı lineer faz meydana getirebilirler.
• Her zaman kararlıdırlar.
• Konvolüsyon kullanarak filtreleme fonksiyonu yerine getirilebilir.

Burada , n , FIR filtre katsayı sayısıdır.
Aşağıdaki grafik , normalize edilmiş frekansa karşı , FIR filtrelerinin tipik bir faz ve büyüklük cevabını gösterir.

Faz cevabındaki süreksizlikler , tam değeri kullanarak büyük cevabı hesaplandığında ortaya koyulan süreksizliklerden ortaya çıkar. Fazdaki süreksizliklerin pi derecesinde olduğunu dikkate alın. Faz , bununla beraber, net olarak lineerdir.

FIR filtreler , bir ayrık zaman sisteminin belirtilmiş , istenen frekans cevabının (yaklaşık) tahmini ile dizayn edilir . En genel teknikler , bir lineer-faz cevabını sürdürürken istenen büyüklük cevabını yaklaştırır.

Pencereleme İle FIR Filtrelerin Dizaynı

Lineer-faz FIR filtrelerinin dizaynında kullanılan en basit metot , pencere dizayn metodudur . Bir FIR filtresini pencerelemeyle dizayn etmek için , ideal bir frekans cevabıyla başlanır , onun impals cevabı hesaplanır ve daha sonra bir sonlu sayıda katsayı ortaya çıkarmak için impals cevabı kesilir . İdeal impals cevabının kesilmesi (Gibbs fenomeni olarak bilinen bir etki)-FIR filtre frekans cevabında ani geçişlerdeki (kesim frekanslarında) salınım davranışına neden olur.

Bir düzeltme pencere fonksiyonu kullanarak ideal impals cevabının kesilmesinin düzeltilmesiyle Gıbbs fenomesi etkileri azaltılabilir . Her iki uçta FIR katsayılarının azaltılmasıyla , frekans cevabında yanal parçaların (lob) yükseklikleri azaltılabilir . Bununla beraber , bu metodun dezavantajı , ana bölümün (lob) geçişlemesi , sonuç olarak kesim frekanslarında daha geniş bir geçiş bölgesinin oluşmasıdır . Bir pencere fonksiyonunun seçimi , Chebyshev ve Butterworth IIR filtreleri arasındaki seçime benzerdir .

Pencereleme ile FIR filtrelerinin dizayn edilmesi basittir ve hesap bakımından ucuzdur . Ayrıca FIR filtrelerinin dizaynında en hızlı yoldur . Bununla beraber , en iyi FIR filtre dizayn metodu değildir.

Parks-McClellan Algoritmasının Kullanılmasıyla Optimum Fır Filtrelerinin Dizaynı

Parks-McClellan algoritması , verilen bir sayıdaki katsayılar için en iyi filtreyi dizayn etmeye yarayan bir optimum FIR filtre dizayn tekniğini ortaya koyar. Böyle bir dizayn , kesim frekanslarındaki ters etkileri azaltır.Ayrıca farklı frekans bantlarında tahmin hatalarının daha kontrollü olmasını sağlar fakat bu kontrol , pencere metodu ile mümkün değildir.
Parks-McClellan algoritmasını kullanarak FIR filtrelerini dizayn etmek hesapsal olarak pahalıdır.

Dar Bant FIR Filtrelerinin Dizaynı

FIR filtrelerini özellikle dar bant genişlikleriyle , dizayn etmek için sıradan teknikleri kullanırken , sonuçlanan filtre süreleri çok uzun olabilir. Uzun filtre süreli FIR filtreleri uzun süren dizayn ve uygulamaya koyma süresi gerektirir ve sayısal hatalara karşı daha hassastır. Bazı durumlarda , Parks-McClellan algoritması gibi geleneksel filtre dizayn teknikleri , dizaynı tamamiyle başarısız kılabilir.

Dar bant FIR filtrelerini dizayn etmek için IFIR (Interpolated Finite Impulse Response ) filtre dizayn tekniği denen çok verimli bir algoritma kullanılabilir. Bu tekniğin kullanımı Parks-McClellan algoritmasının doğrudan uygulanmasıyla dizayn edilen filtrelerden daha az katsayıyı ( ve bu nedenle daha az katsayıyı ) gerektiren dar bant filtrelerini ortaya koyar. LabVIEW , geniş bant , yüksek geçiren ( 0 yakınlarındaki kesim frekansı ) ve alçak geçiren filtreleri ( Nyquist yakınlarındaki kesim frekansı ) üretmek için bu tekniği kullanır.

Pencerelenmiş FIR Filtreleri

İstenilen pencerelenmiş FIR filtre tiplerini seçmek için FIR sanal enstrumanlarının filtre tipi parametreleri kullanılır:alçak geçiren , yüksek geçiren , bant geçiren , veya bant durduran.

Aşağıda liste iki ilgili FIR sanal enstrumanını verir:

• FIR Pencerelenmiş Katsayılar – Pencerelenmiş (veya pencerelenmemiş )katsayıları üretir.

• FIR Pencerelenmiş Filtreler – Pencerelenmiş (veya pencerelenmemiş ) katsayıları kullanarak girişi filtreler .

FIR Dar Bant Filtreleri

Dar bant FIR filtreleri , FIR dar bant katsayı VI’sini kullanarak dizayn edilebilir ve daha sonra da FIR dar bant filtre VI’sini kullanarak filtreleme uygulamaya koyulabilir.Dizayn ve uygulamaya koyma , farklı çalışmalardır çünkü gerçek filtreleme işlemi çok hızlı ve verimli olmasına karşın birçok dar bant filtre , uzun süren dizayn süresi gerektirir.Dar bant filtreleme diyagramları yaratılırken bu durum gözönünde tutulmalıdır.

Dar bant filtre nitelikleri için gereken parametreler , filtre tipi , örnekleme oranı , bant geçiren ve bant durduran frekansları , bant geçiren küçük genlikli dalgalanması ( lineer ölçek ) , ve bant durduran zayıflamadır ( desibel ) . Dar bant filtre VI’lerini kullanılarak geniş bant alçak geçiren filtreler (Nyquist yakınındaki kesim frekansı) ve geniş bant yüksek geçiren filtreler dizayn edilebilir.

Aşağıdaki şekil , bir dar bant filtrenin bir impalsa cevabının tahmin edilmesi için FIR Dar Bant Katsayı Sanal Enstrumanı (VI) ve FIR Dar Bant Filtre Sanal Enstrumanının nasıl kullanıldığını gösterir.

NONLİNEER FİLTRELER

Düzeltme pencereleri , IIR filtreleri , ve FIR filtreleri lineerdir çünkü , süperpozisyon ve orantısallık prensiplerini yerine getirir

L{ax(t) + by(t) } = aL{ x(t) } + bL{ y(t) } ,

Burada , a ve b sabitlerdir ; x(t) ve y(t) işaretlerdir ; L{•} lineer filtreleme operasyonudur ve giriş ve çıkışları , konvolüsyon operasyonu ile ilgilidir.

Nonlineer filtre , önceki durumları yerine getiremez ve konvolüsyon operasyonu yoluyla onun çıkış işaretleri elde edilemez, çünkü bir dizi katsayı , filtrenin impals cevabını nitelendiremez. Nonlineer filtreler , lineer tekniklerin kullanılmasıyla elde edilmesi zor olan belirli filtreleme karakteristikleri sağlar.Orta (median) filtre , alçak geçiren filtre karakteristiklerini (yüksek frekans gürültüsünü ortadan kaldıran) ve yüksek frekans karakteristiklerini birleştiren bir nonlineer filtredir.

HANGİ FİLTRENİN KULLANILACAĞININ SEÇİMİ

Daha önceki konularda , farklı tipteki filtreler ve karakteristikleri hakkında bilgi verilmiştir . Hangi filtre dizaynının hangi uygulamaya en uygun düştüğünün bulunması aşağıda kısaca anlatılmıştır .Genelde , uygun bir filtrenin seçimini etkileyen etkenlerin bazıları , lineer faza ihtiyaç olup olmadığı , küçük genlikli dalgalanmaların izin verilip verilmeyeceği , ve bir dar geçiş bandının gerekip gerekmediğidir . Aşağıdaki akış diyagramı , doğru filtrenin seçimi için anahatlarıyla bilgi verir.Pratikte , son olarak en uygun olanı seçmeden önce birkaç farklı seçenekle deneme yapılmalıdır.

2.1.BİR SİNÜS DALGASINI ELDE ETME

Bu bölümdeki amaç , hem yüksek-frekans gürültüsü hem de bir sinüsoidal işaretten oluşan veri örneklerini filtrelemektir.

Bu bölümde , yüksek frekans gürültülü Sinüs Model VI tarafından üretilen bir sinüs dalgası birleştirilir.Birleştirilmiş işaret , sinüs dalgasını elde etmek için başka bir Butterworth filtresi tarafından alçak geçiren filtrelenmiştir.

Ön Panel

1.Yeni bir VI açın ve aşağıda gösterildiği gibi ön paneli ayarlayın .

a. Numeric»Controls paletinden bir dijital kontrol seçin ve onu frekans olarak adlandırın.

b. Numeric»Controls paletinden dikey kayma seçin ve onu kesim frekansı olarak adlandırın.

c. Numeric»Controls paletinden başka bir dikey kayma seçin ve onu filtre derecesi olarak adlandırın.

d. Numeric»Graph paletinden gürültülü işareti görüntülemek için bir dalga şekli grafiği seçin ve orijinal işareti görüntülemek için başka bir dalga şekli grafiği seçin.

Blok Diyagramı

2.Blok diyagramı aşağıdaki gibi ayarlayın.

Sinüs Model VI’si ,(Functions»Analysis»Signal Generation paleti) istenilen frekansların sinüs dalgasını üretir.

Üniform Beyaz Gürültü VI’si ,(Functions»Analysis»Signal Generation paleti) sinüsoidal işarete eklenen uniform beyaz gürültüyü üretir.

Butterworth Filtre VI’si , (Functions»Analysis»Filters paleti) gürültüyü yüksek geçiren filtre eder.

Sinüs dalgasının 10 devrini ürettiğimizi ve 1000 örnek olduğunu gözönüne alın . Ayrıca , sağ taraftaki Butterworth Filtre VI’si örnekleme frekansı 1000 Hz olarak belirtilmiştir. Böylece , aslında , 10 Hz’lik bir işaret üretiyorsunuz.

3. VI’yi Extract the Sine Wave.vi olarak LabVIEW /Activity klasörüne kaydedin.

4.Ön panele geri dönün .10Hz’lik bir frekans ve 25Hz’lik kesim frekansı ve 5 olarak filtre derecesini seçin.VI’yi çalıştırın.

5.Filtre derecesini 4,3 ve 2 olarak azaltın ve filtrelenmiş işaretteki farkı gözlemleyin.Filtre derecesini azaltmakla ne olduğunu açıklayın.

6.Bitirdiğinizde , VI’yi Extract the Sine Wave.vi olarak Dig.filt.llb.’ye kaydedin

7.VI’yi kapatın.

Özet

Frekans cevap karakteristiklerinden , pratik filtrelerin ideal filtrelerden farklı olduğu görülür . Pratikteki filtreler için , bant geçirendeki kazanç her zaman 1 olmayabilir , bant durdurandaki zayıflama her zaman - olmayabilir ve sonlu genişlikte bir geçiş bölgesi vardır . Geçiş bölgesinin genişliği filtre sırasına bağlıdır ve geçik derecenin artmasıyla azalır.

Ayrıca hem FIR hem de IIR digital filtreler hakkında da bilgi verilmiştir . FIR filtrelerin çıkışı ,sadece mevcut ve geçmiş giriş değerlerine bağlıdır.Oysa , IIR filtrelerin çıkışları şu anki ve geçmiş giriş değerlerine ve de geçmiş çıkış değerlerine bağlıdır . IIR filtrelerin farklı dizaynlarının frekans cevabı hakkında ve bant geçiren ve/veya bant durdurandaki küçük genlikli dalgalanmaların varlığına bağlı olarak onların sınıflandırılması hakkında bilgi verilmiştir . Çıkışının geçmiş çıkışlarına bağımlılığından dolayı , bir geçici hal , VI her çağırıldığında bir IIR filtrenin çıkışında ortaya çıkar . Bu geçici hal , VI’nın ilk çağrıldığından sonra , init/cont kontrolünü TRUE olarak ayarlanmasıyla ortadan kaldırılabilir.

Önsöz

Dijital işaretler , dünyada her yerde yaygın olarak bulunmaktadır . Radyo , televizyon ,ses sistemleri ,dijital domene doğru dönüşüm içindedir.Bunun nedeni , dijital işaret işlemenin , gürültüyü azaltması ve işaret işleme esnekliğine sahip olmasıdır.Veri , uydulardan yer istasyonlarına dijital formda iletilir. Dijital işaret işlemenin birçok avantajından dolayı , analog işaretler bir bilgisayar tarafından işlenmeden önce dijital forma dönüştürülür.

Bu projede LabVIEW ile gerçekleştirilen işaret işleme , ölçümler ve analizlerin incelenmesi ele alınmıştır.Bu incelemeler arasında , spektrum analizi , LabVIEW’da kullanılan bazı sanal enstrumanlar ve bunların kullanımı, analizörler ve bu analizör sanal enstrumanlarının kullanımı , işaret işleme çalışmalarında ölçü sanal enstrumanlarının nasıl kullanılacağı , bir zaman domeni işaretinin frekans spektrumunun nasıl hesaplanacağı , genlik faz spektrumlarının belirlenmesi , bir işaretin harmonikleri , harmonik bozulum ve toplam harmonik bozulum hesapları , filtreleme , filtre tipleri ve kullanımları , filtre dizayn teknikleri , ve bu uygulamaların LabVIEW kontrol panellerinde uygulamaya konulması gibi konular yer almaktadır.

Bu projeyi hazırlamamda bana yardımcı olan Sayın Yard.Doç.Dr.Şeref Naci ENGİN hocama teşekkürlerimi sunarım.

İÇİNDEKİLER

1.SPEKTRUM ANALİZİ VE ÖLÇÜMÜ
*Ölçü Sanal Enstrumanlarına Giriş……………………………………………………………………………..1
*Spektrum Analizi…………………………………………………………………………………………………….3
Bir İşaretin Genlik ve Faz Spektrumunun Hesaplanması………………………………………………3
Spektrum Analizörü…………………………………………………………………………………………………3
1.1.Genlik ve Faz Spektrum Sanal Enstrumanının Kullanımı………………………………………….3
Bir Sistemin Frekans Cevabının Hesaplanması……………………………………………………………4
1.2.Frekans ve İmpals Cevabının Hesabı………………………………………………………………………4
Harmonik Bozulumu………………………………………………………………………………………………..6
Toplam Harmonik Bozulumu…………………………………………………………………………………….7
*Harmonik Analizör Sanal Enstrumanının Kullanımı…………………………………………………….8
1.3.Harmonik Bozulumun Hesaplanması………………………………………………………………………9
Özet

2.FİLTRELEME
*Dijital Filtreleme Fonksiyonlarına Giriş……………………………………………………………………11
*İdeal Filtreler…………………………………………………………………………………………………………12
*İdeal Olmayan Filtreler……………………………………………………………………………………………13
Geçiş Bandı……………………………………………………………………………………………………………13
Bant Geçiren Küçük Genlikli Dalgalanması ve Bant Durduran Zayıflaması…………………..14
*IIR ve FIR Filtreleri…………………………………………………………………………………………………15
Filtre Katsayıları……………………………………………………………………………………………………..16
*Sonsuz İmpals Cevap Filtreleri………………………………………………………………………………….16
Kaskad Form IIR Filtreleme……………………………………………………………………………………..17
Butterworth Filtreleri……………………………………………………………………………………………….19
Chebyshev Filtreleri…………………………………………………………………………………………………19
Chebyshev II veya Ters Chebyshev Filtreleri………………………………………………………………20
Eliptik Filtreler………………………………………………………………………………………………………..21
Bessel Filtreleri……………………………………………………………………………………………………….21
*Sonlu İmpals Cevap Filtreleri……………………………………………………………………………………22
Pencereleme ile FIR Filtrelerinin Dizaynı…………………………………………………………………..23
Parks-McClellan Algoritmasının Kullanılmasıyla Optimum Fır Filtrelerinin Dizaynı………23
Dar Bant FIR Filtrelerinin Dizaynı…………………………………………………………………………….24
Pencerelenmiş FIR Filtreleri……………………………………………………………………………………..24
FIR Dar Bant Filtreleri……………………………………………………………………………………………..24
*Nonlineer Filtreler……………………………………………………………………………………………………25
*Hangi Filtrenin Kullanılacağının Seçimi……………………………………………………………………..25
2.1.Bir Sinüs Dalgasını Elde Etme……………………………………………………………………………….26
Özet

566 views

ÖZET
Yaptığım bu çalışma ile voltaj ölçümleri daha hassas bir şekilde ölçüle bilmekte ve dijital ekranda değer izlenebilmektedir.
AC kademesinde 0,1HZ – 0,3HZ – 0,5HZ – 1HZ – 3HZ – 5HZ – 10HZ – 20HZ – 50HZ gibi farklı frekanslarda ölçüm yapabilmektedir. Devrenin alçak frekanslarda da ölçüm yapabilmesi, elektronik ve elektrik devreleri dışında, alçak frekanslı çeşitli mühendislik alanlarında da hassas ölçüm yapabilme imkanı sağlar. AC kademelerde 0-500V arası AC gerilim ölçümü yapabilmektedir.
DC kademede ise ölçme uçlarına uygulanacak 0-200V arası DC gerilim değerlerinin ölçümü yapılıp dijital gösterge ile kullanıcı bilgilendirilmektedir.
Dijital AC-DC voltmetrenin 9V luk pil ile çalışması, boyutu ve kullanılabilirliği açısından önemli yararlara sahiptir. Laboratuar ortamları için besleme gerilimi 220V a çıkarılabilir.

TEŞEKKÜR
Bu çalışmanın gerçekleştirilmesinde, hoşgörü, sonsuz sabır ve katkılarından dolayı danışmanımız Öğr.Gör. Abdülkadir ÇAKIR’ a , Süleyman Demirel Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Bölüm Başkanı Yrd.Doç.Dr. Akif KUTLU’ya, hocalarımız Yrd.Doç.Dr. Hakan ÇALIŞ’a, Öğr.Gör. Tuncay AYDOĞAN’a , Öğr.Gör. Muammer İLKUÇAR’a, Öğr.Gör. Ecir KÜÇÜKSİLLE’ye, tezin hazırlanmasında ve yazılmasında gösterdikleri fedakarlık ve destek için aileme, teşekkür eder şükranımı sunarım.

429 views

3.1.1        SENKRON MOTORLAR İLE GÜÇ KOMPANZASYONU

Güç katsayısının düzeltilerek aktif gücün (gerçek güç) artmasını sağlamak için senkron motorlar kullanılır. Bu amaçla kullanılan senkron motorlara SENKRON KOMPANSATÖR veya SENKRON KONDANSATÖR adı verilir. Şekil.3.1.a de üç fazlı bir şebekeye bağlanmış geri güç katsayılı (endüktif) bir alıcı ile aynı şebekeye bağlanmış 3 fazlı bir senkron motor görülüyor. Senkron motorun boşta fazla uyartımlı çalıştğını ve kayıplarının olmadığını düşünelim. Bu durumda senkron motorun akımı gerilimden 90 ilerdedir. Şekil.3.2.b’ de yük akımı Iy , Şebeke gerilimi Uy den  den geride gösterilmiştir. Senkron motorun akımı Is ise, gerilimden 9Oo ilerdedir. Devreye senkron motor bağlanmadan önce şebekeden çekilen akım Iy kadar iken,senkron motor bağlandıktan sonraçekilen akım I kadar olmaktadır

Şekil 3.1 (a)  Senkron motor ile  güç katsayısının düzeltilmesi

(b)  Senkron  kompansatör

Iy akımının iki bileşeni Iya aktif Iyf ise reaktif bileşen olarak tanımlanır. I akımının aktif bileşeni I,  reaktif bileşeni ise Ir dir. Ia=Iya olduğuna göre, senkron motor bağlandıktan sonra da çekilen güç aynı kalmıştır. Çünkü sekron motorun gerçek gücü sıfırdır.

Iya=Iy.Cos                        Ia=I.Cos                  Iya=Ia

olduğundan,

Iy.Cos= I.Cosdir.      Iy>I olması bize senkron motor bağlandığından sonra şebekeden çekilen akımın azaldığını gösterir.

ÖRNEK1:

100 KVA, Cos=0,6 geri güç katsayılı ve 2300 V’luk 3fazlı bir yüke kayıpları olmayan fazla uyartımlı 35kVAlık bir senkron motor boşta paralel bağlandığında sistemin güç katsayısı ne olur?

Yükün çektiği akım I

Senkron motorun akımı I

I=25.0,6=15A

I=25.0,8=20A

=20-8,8=11,2A

I=

Cos

Görüldüğü gibi senkron motor bağlanmadan önce şebekeden 25 A, çekilirken senkron motor bağlandıktan sonra aynı güç için çekilen akım 18,72 Ampere düşmektedir. Böylece hatlarda düşen gerilim ve güç kaybı azalmaktadır. Sistemin daha önceden 0,6 olan güç katsayısı, senkron motor bağlandıktan sonra 0,8′e yükselmektedir.

Sistemin güç katsayısınin 1 olması için reaktif akımın sıfır olması gerekir. Bunun için yük akımının reaktif bileşeni Iyr nin, senkron motor akımı Ism’ ye eşit olması gerekir. Bu durumda yani Iyr = I, olduğunda sistemin güe katsayısı 1 olur. Sistem omik olarak çalışır.

Yükün reaktif bileşeninin, senkron motorun akımı Ism den büyük olduğu durumlarda (Iyr>Is) sistem endüktif, küçük olduğu durumlarda ise kapasitif çalışır.

ÖRNEK2:

Örnek 1 deki fabrikaya bir senkron motor bağlanarak sistemin güç katsayısının 1 olması isteniyor. Bunun için gerekli senkron motorun KVA. olarak görünür gücü ne kadar olmalıdır?

Yükün aktif bileşeni (gerçek gücü) Py ;

Py= Sy. Cos y =100. 0,6 = 60 kW.

Reaktif bileşeni (kör gücû)

Q=S . Sin= 100. 0,8= 80 KVAR bulunur.

Sistemin güç katsayısının 1 olması için Q = Qs olması gerekir. Buna göre şebekeye bağlanacak senkron motorun KVA. olarak görür gücü 80 KVA. olmalıdır. Sisteme 80 KVA. lık bir senkron motor bağlandığında, şebekeden çekilen reaktif güç sıfır olur. Reaktif gücün sıfır olması ise, sistemin omik (Cos  =1) olarak çalışması demektir.

3.2  STATİK  FAZ   KAYDIRICILAR

3.2.1        GİRİŞ

“Statik”adı; kullanılan techisatın döner sistemler yerine induktivite, kapasite ve tristör gibi elemanların kullanılmasından doğar. “Faz Kaydırma”deyimi ise yine bu elemanlarla gerilim ve güç faktörünün düzeltilmesinde kullanılmalarından dolayı verilmektedir.

3.2.2        KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖRLERİN HESABI

Reaktif güç üretiminde statik faz kaydırıcı adı verilen kondansatörlerin üstünlükleri sayılamayacak kadar çoktur. Bir kere kondansatörlerin kayıpları çok düşük olup nominal güçlerinin %0,5′inin altındadır; bakım masrafları yok denecek kadar küçüktür. Ayrıca kondansatörler ile istenen her güçte reaktif güç kaynağı teşkil edilebildiği gibi bunları tüketicilerin yanlarına kadar götürüp hemen bunların uçlarına bağlamak ve böylece orta ve alçak gerilim şebekelerini de reaktif gücün yükü altından kurtarmak mümkün olur. Onun için kondansatörler kompanzasyon için en uygun araçtır.

Kondansatörler bugün kuvvetli akım tesislerinde gittikçe artan bir önem kazanmıştır. Kondansatörlerin beher kvar başına maliyet bedelleri, orta büyüklükteki senkron kompanzatörlerinkinden daha düşük oldugu gibi, bu fiyatta büyük bir artış olmadan bunların her güçte imali mümkündür. Kondansatörlerin tesisi kolaydır ve  gerektiğinde kolaylıkla genişletilerek bunun gücü arttırılabilir. Ayrıca bunlarda tüketici ihtiyacına göre, rahat bir şekilde güç ayarı da yapılabilir. Kondansatörlerin işletme emniyeti çok büyüktür, ömürleri uzundur, bakımları kolay ve basittir. Bunların yerleştirilecekleri yerde hemen hemen hiçbir özellik aranmadıgından yer temini de bir sorun yaratmaz. Gerekli kapasiteyi temin maksadı birçok kondansatör elemanı bir araya getirilerek istenen değerde bir grup teşkil edilebilir. Bir arıza halinde zarar içeren bir eleman şayet kısa zamanda teşhis edilirse az bir masrafla yenisi ile degiştirilerek, işletmeye fazla ara vermeden tamir yapılmış olur.

Kondansatör tesisleri bir çok elemanlardan meydana geldiginden bunların nakli kolay, tesisi ve bağlanması rahat ve istenen kapasitenin elde edilmesi mümkündür Kondansatör birbirinden izole edilmiş iki metal elektroddan oluşur. Elektrodtara gerilim tatbik edilince elektrolide yüklenirler.Yüklenen elektrik miktarı Q (Q = C.U) gerilimle doğru orantılıdır. Orantı faktörü C, o kondansatörün kapasitesi olarak nitelendirilir. Bu faktör, gerilim değerine, yükleme veya boşaltma süresine bağlı değildir.

Iki düzey levha arasındaki kapasite degeri C:

= Dielektrik sabitesi

F = Elektrod yüzeyi  (m2)                                                  C=      (3.1)

d = Elektrodlar arasındaki mesafe (m)

Bu eşitlik hafif kıvrımlı düzeye yakın elektrodlu kondansatörler (örneğin kagıt sarımlı kondansatörler) için de yaklaşık olarak geçerlidir. Kapasite birimi “Farad’dır. Eğer bir kondansatörün elektrodları arasında 1 v.’luk bir gerilim varsa ve 1 A ile yüklenmiş ise o kondansatörün kapasitesi 1 F’dır denilir. Pratik kullanma için 1 Farad çok büyüktür. Bu nedenle kuvvetli akım tekniğinde kullanılan büyüklük

dır.

Kondansatörlerin Hesabı:

Kondansatörler alternatif akım şebekesinde bir reaktans gibi tesir ederler. Ohm cinsinden kapasitif reaktans

X                                                            (3.2)

olup, burada C, Farad cinsinden kondensatörün kapasitesi ve w=2fdairesel frekanstır. f=50 P/s olan şebekelerde w = 314 1/s alınır. Ohm kanununa göre U gerilimine bağlanan bir kondansatörün çektigi lc kapasitif akım

Ic=                                                     (3.3)

dir. Bu akım, U gerilimine göre 90^O önde gider. Şu halde şebekeye bağlı bir kondansatörün şebekeden kapasitif bir akım çekmesi, şebekeye endüktif akım vermesine eşdegerdir. Şekil’de bir fazlı bir kondansstörün baglanması gösterilmiştir.

Şekil .3.2-Bir fazlı kondansatörün bağlanması

a=Bağlama şeması

b=Fazör diagramı

U=Gerilim

Ic=Kapasitif akım

Qc=Kondansatör gücü

C= Kapasite

Kondansatörün gücü için

Qc=U.Ic.10          (Kvar)                                                                  (3.4)

Q=                                                              (3.5)

elde olunur.

Qc kapasitif reaktif güç, endüktif reaktif güce göre 180″ ileridedir, yani her iki reaktif güç aynı doğrultuda ve ters yöndedirler. Böylece kapasitif gücün endüktif gücü götürerek kompanzasyon tesiri yaptıgı kolayca anlaşılır.

Üç fazlı alternatif akım tesislerinde kondansatörler şebekeye veya tüketici uçlarına üçgen veya yıldız olarak bağlanabilirler. Üçgen bağlamada her iki hat arasındaki kondansatörün kapasitesi C ile ve yıldız baglamada her faza bağlanan kondansatörün kapasitesi Cy, ile gösterilirse, üçgen bağlama için

Q(kvar)            (3.6)

yıldız bağlama için ise

Q(kvar)                (3.7)

yazılabilirler. Burada Un volt cinsinden iki hat arası gerilimi, Ic amper cinsinden kapasitif hat akımını gösterir. Şekilde üçgen ve yıldız bağlamalar gösterilmiştir.

Şekil.3.3-Üç fazlı alternatif akım şebekesinde kondensatörlerin  bağlanması

a=Üçgen bağlama

b=Yıldız bağlama

Uh=İki hat arası gerilim

Ic=Kapasitif hat akımı

C=Üçgen bağlamada her bir kondansatörün kapasitesi

C=Yıldız bağlamada her bir kondansatörün kapasitesi

Her iki sistemde de Qc gücünün eşit oldugu kabul edilirse

C                                                   (3.8)

bulunur. Bundan çıkarılan sonuç şudur: Yıldız bağlamada her bir faza bağlanan kondansatörün kapasitesi, üçgen bağlamadaki kondansatör kapasitesinin üç katına eşittir.

Yıldız bağlamada C  kondansatörünün uçlarına faz nötr gerilimi uygulandıgı halde üçgen bağlamada C kondansatörünün uçlarına kadar daha büyük olan hat gerilimi uygulanır. Faz ve hat gerilimleri arasında farkın izolasyon bakımından çok önemli olmadığı alçak gerilim tesislerinde üçgen baglama, yıldız bağlamaya göre 1/3 oranında daha ucuzdur. Onun için ekonomik sebeplerden dolayı kondansatörlerin üçgen bağlamaları tercih edilir.

309 views

2.1.1 KONDANSATÖRLERİN YAPILIŞI

Bugün şebekelerde güç katsayısının düzeltilmesi için kullanılan kuv¬vetli akım güç kondansatörleri, dielektriği kağıt veya polipropilen film yahut da bunların karışığı olan kondansatörlerdir. Burada kullamlan kağıt üstün kaliteli selülozdan özel olarak imal edilir. Kondonsatör imali için gayet ince dielektrik şeritler kullanılırlar ve emniyeti arttırmak maksa¬dıyla işletme gerilimine göre bunlardan birkaç kat üstüste sarılırlar. Bu şeritlerin her iki tarafı aliminyum folye ile kaplanırlar. Bunlardan son¬ra şeritler bir çekirdek veya mekik üzerine sarılırlar ve çekirdek çekil¬dikten sonra sargı sıklaştırılır. Bu şekilde elde edilen sargılardan bir kaçı saçtan yapılmış bir muhafaza içine yerleştirilir ve aralarında para¬lel bağlanırlar. Dielektriğin yüksek elektriksel dayanımını korumak için, buna bir sıvı emdirilir. Bu maksatla bütün muhafaza nebati veya madeni yağ yahut kVAr bazında sentetik yanmaz yağ ile doldurulur.

Yaklaşık olarak 400 V’ a kadar olan gerilim bölgesinde kondansatör¬ler gayet ekonomik bir şekilde yapılabilirler. Bu bölge içinde kVAr başı¬na gerekli olan hacim sabittir. Daha yüksek gerilimlerde bu hacim değeri daha büyüktür; Zira dielektrik tabakanın kalınlığı, belirli bir değerin altına düşürülemez. Daha yüksek gerilimlerde de hacim değeri daha büyük¬tür. Yüksek gerilimlerde ekseriye 1.15 kV’luk kondansatörlerden birkaçı seri bağlanır. Bu takdirde kondasatör levhaları ile madeni muhafaza arasında yüksek gerilimlerin meydana gelmemesi için muhafazalar, birbiri¬ne ve toprağa karşı izalatörler yardımıyla yalıtılırlar. Böylece 100 kV’ dan daha yüksek gerilimler için kondansatör bataryaları teşkil olunabi¬lir.

Şekil 2.1 Alüminyum gövdeli üç fazlı güç kondansatörü

Ekseriye kaynakla imal edilen saç muhafazalar, havanın ve gazların giremeyeceği bir şekilde kapatılırlar.Bu demir muhafazaları bir toprak¬lama klemensi ile donatılırlar ve buradan topraklanırlar. Bugünkü imalata göre kondonsatörlerin geçiş izalatörleri sıvı ve hava sızdırmaz bir şe¬kilde tesbit edilirler.

Kondansatörler, imal edici fabrikalara göre çeşit¬li güç ve gerilim kadamelerine göre yapıldıklarından, arzu edilen kapasi¬teyi elde etmek için bunlardan belirli bir sayıda eleman biraraya geti¬rilerek batarya teşkil edilir. Normalize gerilim kadameleri, alçak gerilim¬de 230,240,525,600 V’dur. Yüksek gerilim 3.3, 6.6, 10.5, 15.75, 20, 31.5 kV’dur. Kondansatörleri devamlı olarak bu gerilmelerin %10 fazlasına ve bir günde 6 saat süre ile %15 fazlasına bağlanabilirler. Bu takdirde güçleri, normal güce göre %21 veya %32 arttırılmış olur. Kondansatörler ekseriye bina içi¬ne yerleştirilirler; bu gibi kondonsatörlere dahili tip kondansatörler denir. Yüksek gerilim tesislerinde bunlar, açık havaya tesis edilebilirler.

Kondansatörlerin ömürleri sıcaklık derecesine bağlıdır. İç tesisler¬de kııllanılan kondansatörler, normal olarak -10°C ile +35oC arasında ol¬makla beraber -40°C/+50°C sıcaklık sınıfına sahip olacak şekilde de yapı¬lırlar. Eğer kendi kendine soğuma şartları gerçekleşmez ise ve kondansatör¬lerin yerleştirildikleri yerde sıcaklık derecesi çok yükselir ise bu du¬rumda özel havalandırma yapılır.

Şekil 2.2 Kondansatör Kayıplarının Sıcaklık İle Değişimi

2.1.2 KONDANSATÖR ÇEŞİTLERİ

Sanayide kullanılan kondansatörlerin doğru akım ve alternatif akım kondansatörleri olarak 2 gruba ayırmak mümkündür. Doğru akımda kullanılan¬larda kendi aralarında; aliminyum elektrolitik, mayler film, tantal elektro¬litik, seramik ve mik v.s. kondonsatörler olarak sınıflandırılabilir. Alternatif akımda kullanılan kondansatörlerin tümü yurdumuzda, üretilmektedir. Kondonsatörler kullanım amacına göre;
-Güç Kondansatörleri,
-Daimi devre kondonsatörleri,
-Parazit giderici kondansatörler,
-Demaraj kondansatörleri olarak gruplandırılırlar.

-Güç Kondansatörleri,

Düşük gerilim güç kondansatörleri (400-525-600 V-50 Hz), orta geri¬lim güç kondansatörleri (3.3.kV-34,5kV) ve endüksiyon ocak kondansatör¬leri olarak üç grupturlar. Bu güç kondonsatörlerinden beklenen özellikler şunlardır:
• Uzun ömürlü olması ,
• Elektrik şebekesinde meydana gelen anormal akım, gerilim ve harmo¬nik gibi asgari şekilde etkilenmesi,
• Geçici rejimlerde akım, gerilim darbelerinden, dengelenme akımların¬dan etkilenmemesi,
• Aktif kayıplarının en az olması ve bu kayıpları absorbe etmesi,
• Projelendirildiği asgari ve azami ortam sıcaklığında performans¬larını yitirmemesi,
• Elektroteknik boyutlarının yani anma değerlerinin zamanla değiş¬memesi,
• Can ve mal emniyeti yönünden bir tehlike kaynağı oluşturmaması,
• Kalıcı kısa devreye girme olasılığının en az olması,
• Bakımı kolay, arızası az, tamiri mümkün ve asgari bir maliyet oluş¬turması,
• Montajı kolay olması ve boyut yönünden herhangi bir yere monte edilebilecek bir modüler fireksibilite göstermesi,
• Teknik ve iktisadi bir optimizasyon ürünü olması,
Günümüzde dört ayrı yapıda güç kondansatöru üretilmektedir;
Kağıt yalıtkanlı yağlı tip: En eski ve ilk uygulanan sistem olup, kayıpların yüksekliği ve büyük hacim gerektirmesi nedeniyle bugün artık kullanım alanını yitirmiştir.
Polipropilen yalıtkanlı tip: Gerilim dalgalanmalarına dayanıksız¬lığı ve emprenye zorlukları nedeniyle fazla tercih edilmeyen özelliklere sahiptir.
Metalize Polipropilen kuru tipi: Ülkemizde son yıllarda içerisinde oldukça geniş kullanım alanı bulan bu tip kondonsatörler “kendi kendini onaran” olarak da adlandırılırlar.

Polipropilen film üzerine aliminyum püskürtülmek suretiyle tek katta hem iletken, hemde yalıtkan elemanların elde edilmesi sonucu oldukça küçük öl¬çülere sığdırılabilmiştir. Kaybı düşüktür. Gerilim dalgalanmalarından etki¬lenen aliminyum yoğunlaşması ilkesine dayanan, kendini onarma özelliği avantajlı yanı olmakla birlikte, giderek kapasite değerinin düşmesi dez avantajını da barındırmaktadır. Kondonsatörün gücü, kapasitesi ile doğru orantılı olduğundan bu tip kondonsatörlerin zamanla kVAr gücü de zayıf¬lar.

Karma yalıtkanlı, yağlı tip: Bu sistem ile, hava kapasitesi kaybı önlenmiş, hem de kayıplar düşürü¬lerek daha küçük hacimlere sığabilme özelliği kazanılmıştır. Bu sayede, gerek görülen reaktif gücün stabil olarak uzun yıllar aynı değerde tutulması gerçekleştirilmiştir. Karmıa yalıtkanlı, yağlı kondonsatörler gerilim dalgalanmalarından etkilenmezler.

-Daimi Devre Kondansatörleri Trifaze ve monofaze motorların, floresan, civa ve sodyum buharlı ay¬dınlatma balanslarının komponzasyonu ve regülatör ile trifaze motorların monofaze şebekeden çalıştırılabilmeleri amacı ile kullanılırlar.

-Parazit Giderici Kondonsatörler Genellikle kollektörlü motorlarda kullanılırlar. Fırça kollektör sis¬teminin, eş zamanlı çalışmada iletişim cihazlarında oluşturduğu parazit¬leri süzer, aynı zamanda bu tip motorların kullanıldığı araçların toprak¬lamasını da sağlar. Taşıt araçlarında kullanılan meksefe olarak da adlan¬dırılan tipleri de birer parazit giderici kondansatördür.

-Demaraj (İlk Hareket) KondonsatörleriMonofaze motorların yükte kalkış yapabilmeleri için, gerekli olan moment değerini sağlayan, yüksek kapasiteli kondonsatörlerdir. Küçük hacim¬lerde büyük kapasite gerektiği için özel tipte elektrolitik olarak yapıl¬mıştır. En büyük özelliği, belirli bir süre için gerilim altında bulunma süresinin kısıtlı olmasıdır. Motorun nominal devrine ulaş¬ması, ile seri bağlı olduğu, merkezkaç anahtarının yardımcı sargı devresini açması sonucu bu kondonsatörde devreden çıkar. Dolayısıyla, tüm bu işlem¬ler 1-3 sn arasında olduğundan çalışma süreleri de bu değerlerdir.

2.2 KONTAKTÖRLER

Şekil 2.3 de yapısı verilen büyük güçteki elektromanyetik anahtarlara kontaktör adı verilir. Kontaktörler elektromıknatıs, palet ve kontaklar olmak üzere üç kısımdan oluşurlar. Elektromıknatıs şekil 2.3 de görüldüğü gibi demir nüve ve üzerine sarılmış bobinden meydana gelir. Bobini alternatif akımda çalışan kontaktörlerin demir nüveleri, silisli sacların paketlenmesiyle yapılır. Demir nüvede dış bacakların ön yüzlerinde açılan oyuklara bakır halkalar takılır. Bakır halkalar, yön ve değer değiştiren akım nedeniyle kontaktörün titreşim ve dolayısıyla gürültü yapmasına engel olurlar. Bobini doğru akıma bağlanan kontaktörlerin demir nüveleri, yumuşak demirden ve bir parça olarak yapılir. Bobin akımı kesildiğinde, demir nüvede kalan küçük artık mıknatısıyet, paletin demir nüveye yapışık kalmasına neden olabilir. Bu sakınca demir nüvenin palete bakan yüzlerine konan plastik pullarla önlenir.

Şekil 2.3 Kontaktörltin yapısı ve görünüşleri

Doğru akım kontaktörlerinde palet, yumuşak demirden ve bir parça olarak yapılır. Alternatif akım kontaktörlerinde ise palet, silisli sacların paketlenmesinden meydana gelir. Palet, kontaktörde bulunan kontakların açılıp kapanmasını sağlar. Yay veya yerçekimi kuvveti, paleti demir nüveden uzakta tutar. Bobin enerjilendiğinde, demir nüve paleti çeker ve kontaklar durum değiştirir. Kontaktörlcrde normalde açık ve normalde kapalı olmak üzere iki çeşit kontak vardır. Kontakların yapımında gümüş, bakır, nikel, kadmiyum, demir, karbon, tungsten ve molibdenden yapılmış alaşımlan kullanılır

2.3 RÖLELER

2.3.1 RÖLELERİN YAPISI

Şekil 2.4 Röle kontakları üzerinde magnetik alanın etkisi

Elektromagnetik rölede bobin içinden akan, magnetik alanın sebep olduğu alan kontaklara şekil 2.4 de görüldüğü üzere ya doğrudan doğruya veya dolaylı olarak etki eder.
Doğrudan doğruya etki : Bir bobin içersinden bir akım aksın. Böylece bobinde bir magnetik akı meydana gelir. Bu sırada birbiri arkasına bulunan demir parçalar çekilir ve bunlar mıknatıslanır.
Dolaylı etki : Bir elektromıknatısta demir parçalar çekilmiş durumdadır. Uygun bir mekanik düzen tarafından kontaklar açılır veya kapatılırlar.

Kontak şekilleri : Bütün elektromagnetik röleler uyarma akımı tarafından kapayıcı veya açıcı olarak çalışacak şekilde yapılırlar. Kapatıcılar uyarma sırasında bir akım devresini kapatırlar, açıcılar ise bu akım devresini açarlar. Açıcılar ve kapatıcılar bir araya getirilirlerse, bir değiştirici ortaya çıkar.Kapayıcı, açıcı ve değiştiriciler temel kontaklama metodları veya temel kontak şekilleridirler.

Değiştirici : Kısa bir anlık ters anahtarlama sırasında üç kontak birden birbiri ile bağlanırsa buna sıralı (seri) değiştirici denir.Şekil 2.4 den görüleceği üzere, kontaklar üzerine magnetik alanın dolaylı etkisi olan rölelerde, üzerinde birçok kontak bulunan, birbiri üzerinde birçok röle çubuğu bulunacak şekilde düzenlenebilir. Bundan başka aynı , şekilde kontak çubuk takımlan da yan yana düzenlenebilir.

Elektromagnetik rölelerin teknik özellikleri: Teknik karakteristiklerden bir kısmı kontaklan, bir kısmı uyarıcı sargıyı ve bir kısmı kontaklar ve uyarıcı sargının birlikte çalışmasını anlatır.

Kontakların teknik karakteristikleri: Anahtarlama tarafından ortaya çıkan endüktif gerilim tepe değerleri ortadan kalktıktan sonra kapadıktan veya açtıktan sonra kontaktaki geçerli gerilime anahtarlama gerilimi denir. Anahtar kapasitesi tarafından belirlenen anahtarlama tepe değeri ortadan kalktıktan sonra, açmadan önce veya kapattıktan sonra geçerli akıma anahtarlama akımı denir.

Uyancı bobin tanıtma değerleri: İstenen akım, röle paletini çeken en küçük uyancı akım değeridir. İstenen güç, istenen akımın karesi ile uyarıcı bobin sargıları direncinin çarpımına eşittir.

Rölelerin çok çeşitli tipleri mevcuttur.Röleler şu şekilde sıralanabilir:
• Zaman röleleri
• Empedans röleleri
• Aşırı Akım röleleri(MANYETİK-TERMİK)
• Diferansiel röleler
• Reaktif güç röleleri

2.3.2 REAKTİF GÜÇ RÖLELERİ VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

Reaktif Güç Kontrol Rölesi, şönt kapasitörlerle yapılan otomatik reaktif güç kompanzasyon sistemlerinde, çeşitli yük durumlarında gerekli sayıda kondansatör grubunu devrede bulundurarak, güç katsayısını ayar edilen değerde tutmaktadır.
IEC standartlarına uygun olarak imal edilen reaktif güç kontrol rölesinin üzerinde dijital Cos metre bulunmaktadır. Bu sayede röle üzerinden kompanze edilen sistemin güç katsayısı izlenebilmektedir.Röle 7 kademeli olup, aynı röle herhangi bir değişiklik yapılmadan gerek 1:1:1:….. gerekse 1:2:2: ….. sisteminde kullanılabilir.1:1:1:….. sisteminde 7, 1:2:2:… . sisteminde I3 kombinasyon elde edilir. Rölenin anahtarlama mantığı kondansatörlerin gereksiz yere devreye girip çıkmasını minimuma indirecek şekilde geliştirilmiştir.Röle Cos ayarlı olup, rölenin çalışması için gerekli olan akım ve gerilim aynı fazdan alınmaktadır. Sahip olduğu aşırı gerilim ve düşük gerilim koruma üniteleri sayesinde, kompanzasyon sistemini anormal işletme koşullarına karşı korumaktadır.
Çalışma İlkesi :

Şekil 2.5 Rölenin blok diyagramı

Röle şekil.2.5deki blok şemadan da anlaşılacağı gibi :
• Ölçme ve karşılaştırma,
• Anahtarlama,
• Aşırı ve düşük gerilim koruması,
• Cos metre olmak üzere dört ana bölümden oluşur.

A-Ölçme ve karşılaştırma ünitesi

Bu ünite tesisin reaktif gücünü sürekli olarak ölçmekte ve rölenin ayar değerleri ile kıyaslamaktadır. Rölenin ön panelinde bulunan “C/k” ve “Cos ” ayar Düğmeleri bu üniteye aittir.
a) C/k Ayarı
“C/k’ ayarı i1e kompanze edilmemiş bölgenin (yanİ kondansatör devreye sokma değeri ile kondansatör devreden çıkarma değeri arasında kalan bölge) genişliği ayarlanmaktadır. Bu nedenle ayarın çok iyi yapılması gerekmektedir.
“C/k” değeri gerekenden büyük bir değere ayarlanırsa röle sağırlaşacağından iyi bir kompanzasyon sağlanamayacaktır. Tersi durumda ise röle çok fazla hassaslaşacağından kondansatör grupları gereksiz yere devreye girip çıkacak, sistem salınıma geçecektir.
Uygun ‘C/k’ değeri, kopyası cihaz üzerinde de verilen çizelgeden seçilerek ayarlanabilir. Bu durumda herhangi bir salınım tehlikesi olmaksızın en uygun kompanzasyonu yapma olanağı doğar.
“C/k” ayarı 0,05 ile 1,2 arasında kesintisiz olarak ayarlanabilmekte olup, bu değerler her rölede imalat sırasında büyük bir titizlikle kalibre edilmektedir.
Bu orantıda “C’ birinci kademedeki kondansatöıün kVAR cinsinden değeri,’k” ise akım trafosunun dönüştürme oranıdır.
Örneğin sistemin I.kademesindeki kondansatör gücü 10 kVAR, akım trafo oranı ise I100/5 olsun. C=10, k=100/5=20 olduğundan C/k=100/20=0.5 konumuna alınmalıdır.

C/k AYARI İÇİN SEÇİM TABLOSU
AKIM TRAFOSU SİSTEMİN 1.NCİ KADEMESİNDEKİ KONDANSATÖR GÜCÜ kVAr
5 10 12,5 15 20 25 30 40 50 60 100
30/5 0,83
50/5 0,50 1
75/5 0,33 0,67 0,83 1
100/5 0,25 0,50 0,63 0,75 1
190/5 0,17 0,33 0,42 0,50 0,67 0,83 1
200/5 0,13 0,25 0,31 0,34 0,50 0,63 0,75 1
300/5 0,08 0,17 0,21 0,25 0,33 0,42 0,50 0,67 0,83 1
400/5 0,06 0,13 0,16 0,19 0,25 0,31 0,36 0,50 0,63 0,75
600/5 0,08 0,10 0,13 0,17 0,21 0,25 0,33 0,42 0,50 0,83
800/5 0,06 0,08 0,08 0,13 0,16 0,18 0,25 0,31 0,36 0,63
1000/5 0,05 0,06 0,06 0,10 0,13 0,15 0,20 0,25 0,30 0,50
1500/5 0,05 0,07 0,08 0,10 0,13 0,17 0,20 0,33
2000/5 0,05 0,06 0,08 0,10 0,13 0,15 0,25
3000/5 0,05 0,07 0,08 0,10 0,17
4000/5 0,05 0,06 0,08 0,13

Tablo 2.1 c/k ayarı seçim tablosu

Şebeke gerilimine bağlı olarak, kompanze edilmemiş bölgenin genişliği kendiliğinden genişlemekte veya daralmaktadır.
b)Cos ayarı:
Cos ayarı 0,80 ile 1,00 arasında kesintisiz olarak ayarlanabilmektedir.Bu ayarla, ‘C/k’ ayarı ile seçilen kompanze edilmemiş bölgenin orta noktasının hangi Cos değerine karşılık olacağı ayarlanmaktadır.
c)Sinyaller :
Tesisin çektiği reaktif güç ayar edilen değerden fazla olduğunda rölenin ön panelindeki “kompanzasyon düşük” sinyali yanar. Bu durumda anahtarlama ünitesine kondansatörü devreye sokma kumandası gider. Röle gerekli sayıda kandansatör gıubunu devreye aldığında ise “kompanzasyon normal sinyali’ yanar.

Tesisin çektiği reaktif enerji azalıpda kondansatör grubu sayısı gerekenden fazla olduğunda da ‘kompanzasyon aşırı sinyali yanacaktır. Bu durumda 12-16 sn. aralıklarla devreden kondansatör çıkaracak ve tekrar kompanzasyon normal sinyali yanacaktır.
B-Anahtarlama Ünitesi:

Tesisin çektiği reaktif enerji sıfırdan başlayarak artmaya başladığında öncelikle l.grup devreye girecektir. Yeterli kompanzasyon sağlandıysa ön paneldeki yeşil renkli ‘kompanzasyon normal’ sinyali yanacak, sağlanmadıysa 12-l6 saniye sonra ikinci grup kondansatör devreye sokulacaktır. Ancak piyasadaki diğer bazı rölelerde olduğu gibi ikinci gıup devreye girerken I. grup devreden çıkmayacaktır. 2.grup yeterli kompanzasyon sağladıysa başka anahtarlama olmayacak ve ‘kompanzasyon normal” sinyali alınacaktır. Kompanzasyonun az olması durumunda yeni gıuplar devreye girmeye devam edecek, aşırı kompanzasyon durumunda ise ön panelde” kompanzasyon aşırı’ sinyali alınacak ve l. grup devreden çıkartılacaktır.

C-Aşırı ve Düşük Gerilim Koruması:

a)Aşırı Gerilim Koruması:

Şebeke geriliminin çok yükselmesi halinde kondansatörlerin aşırı gerilim nedeni ile arızalanma ya da ömürlerinin kısalmasını önlemek için kompanzasyon sistemlerinde aşırı gerilim koruması gereklidir.

b) Düşük gerilim Koruması:

Genellikle reaktif güç kontrol röleleri herhangi bir önlem alınmazsa, 1-2snlik ve daha kısa süıeli gerilim kesilmelerinde veya çok büyük gerilim düşmelerinde, kontaktörler sükünete dönüp kondansatörler’i devre dışı yaptığı halde,röle içindeki filtre kondansatörlerinin henüz boşalmaması nedeni ile reset olmamakta, 1-2 sn. sonra gerilim tekrar geldiğinde, gerilim kesilmeden önce kaç grup devrede ise tekrar aynı grupları devreye almaktadır.

Kapasitör gıupları henüz 1-2 sn önce devre dışı olduğundan deşarj olamadan tekrar gerilim uygulandığı için bir anda kondansatöılerin uçlarında nominal gerilimin iki katına varabilecek değerde biı gerilim oluşabilmektedir Bu durum gerek kapasitörlerin, gerek tesisi besleyen trafonun, gerekse tesisin beslediği teçhizatın hasarlanmasına neden olacaktır.

Böyle bir duıumu önlemek için geıekli olan bir düşük gerilim koruması rölenin içinde bulunmaktadır. Şebeke geriliminin 30 ms.lik kesilmelerinde bile röle reset olmakta ve 12-16 sn.den önce hiç bir grubu kesinlikle devreye sokmamaktadır. Herhangi bir nedenle düşük gerilim koruması çalıştığında mevcut bütün gruplar devre dışı olacak (sabit grup hariç) tekrar enerji geldiğinde röle 12-16 sn. sonra l.grubu ve gerekli ise diğer grupları sırasıyla devreye sokacaktır.

D-Cos Metre :

Blok şemadan da görüldüğü üzere, reaktif güç kontrol rölesinin çalışılabilmesi için gerekli olan, akım ve gerilim bilgileri, aynı zamanda Cos transdüserine ve yön belirleyiciye de gelmektedir. Cos transdüseri akım ve gerilim arasındaki faz açısının Cos’ü ile orantılı bir dc. gerilim üretmektedir.Bu dc gerilim bir analoq/dijital çevirici yardımı ile göstergede o andaki Cos değerini sayısal olarak bize göstermektedir.

Yön belirleyici ise bu Cos değerinin endüktif ya da kapasitif olduğuna karar verip, ön paneldeki ‘end’ ya da “kap’ sinyallerini yakmaktadır ‘end’ ve ‘kap” sinyalleri birlikte yanıyorlarsa yük saf omik demektir. Akımın sıfır, ya da sıfır’a yakın değerlerinde yön belirıleme olanağı olmadığından “end” ve ‘kap’ sinyallerinin ikisi birden görülecektir. Bu durum kullanıcıyı yanıltmamalıdır.
Bağlantı:
Bir kopyası röle üzerinde de bulunan bağlantı şeması şekil 2.6′de verilmiştir. Bağlantı sırasında şu noktalara dikkat edilmelidir.
i) Ana akım trafosu tesisin girişinde ve kondansatör gruplarından önce olmalıdır.
ii)Akım bilgisi hangi fazdan alınıyorsa, gerilim bilgisi de aynı fazdan alınmalıdır.
iii) Akım bilgisi doğru polarite ile alınmalıdır. Rölenin polaritesi imalat esnasında tek tek titizlikle kontrol edilmektedir.

Akım trafosunun uçlarını sırasıyla rölenin 1 ve 2 numaralı terminallerine, gerilimin faz’ı O, nötrü 6 numaralı terminallere bağlanmalıdır 5 numaralı terminal kontaktör bobinlerini eneıjileyen röle kontaklarının ortak ucudur. (IV) Güvenlik açısından rölenin topraklanması unutulmamalıdır.

Şekil 2.6
Şekil 2.7 ve 2.8 ‘de Reaktif güç rölelerinin faz-nötr ve faz-faz gerilimleri ile beslenmesi durumunda otomatik kompanzasyon panosu 3 kutup prensip bağlantı seması örnek olarak gösterilmiştir.

Teknik özellikler işletme değerleri :

- Çalışma gerilimi 220V AC-%20+%10
- Çalışma akımı ……/5A
- Çalışma frekansı 50Hz
- Çevre sıcaklığı -10 C— 60 C
- Akım devresinden çekilen qüç 1VA(5A).
- Gerllim devresinden çekilen qüç 8VA(220V AC)
- Termik dayanım 10A Sürekli,100A 1Sn
- Aşırı qerilim koruması 250v A.C.5Sn
- Cos metre ölçme sahası –0.1,1.00,+0.1
-Cos metre hata sınıfı %2=1 Count

Şekil.2.7. Reaktif güç rölesinin faz-nötr gerilimle beslenmesi halinde otomatik kompanzasyon panosu

Şekil.2.8 Reaktif güç rölesinin fazlar arası gerilimle beslenmesi halinde otomatik kompanzasyon panosu

2. 4 BOŞALMA DİRENCİ

Kondansatörlerin devre dışı bırakılmasından sonra üzerinde bir elektrik yükü kalacaktır. Bu yüzden işletme personelinin can emniyeti yönünden kısa zamanda boşaltılması lazımdır. Ayrıca merkez kompanzasyonda dolu bir kondansatör üzerine ilave bir kondansatör devreye sokulmasında aşırı dengeleme akımları olacaktır. Dolu kondansatörlerin kendi başına bırakılmasında boşalma, günler ve haftalar alabilir. Bu sebeple kondansatör boşalma dirençleri üzerinden boşalacaktır.
Tablo2.2’de muhtelif güç ve gerilimlerdeki kondansatör boşalma dirençlerinin güçleri ve ohm değerleri belirtilmektedir.

Qn
KVAR R 220V PR
Kohm Watt R 400V PR
Kohm Watt R 525V PR
Kohm Watt
5
10
15
20
25
30
40
50
60
75
100
120 291
145
97
73
58
40
41
29
24
19
14
- 0,2
0,4
1
1
1
1,5
1,5
2,5
2,5
3
4
- 677
338
225
169
135
112
84
67
56
45
33
28 0,5
0,5
1
1
1,5
1,5
2
3
3
4
5
6 1050
525
350
262
210
175
131
105
87
70
52
43 0,5
1
1
1,5
1,5
2
2,5
3
4
4
6
7

Tablo 2.2 Muhtelif güç ve gerilimdeki boşalma dirençlerinin güçleri ve değerleri

Bir dolu kondansatöre bir direnç bağlandığı zaman kondansatör bir üstel fonksiyonuna göre t zamanında boşalacaktır. Kondansatör uçlarında t saniye’den sonra, kalan gerilim UC2, kondansatör gerilimi UC1 ve zaman sabiti T=RC olmak üzere ;

UC2=UC1. ( 2 .1 )

pratikte kontansatör t=5T zamanında boşalır.

Boşalma direnci ;

( 2. 2 )
ile hesaplanır. Alçak gerilim kondansatörlerinin gerilimleri devreden çıkarıldıktan sonra 1 dakika içinde 50 V ‘a düşürülmelidir.

353 views

sağlanmış olur.

1.2 KOMPANZASYON

Tüketicilerin şebekeden çektikleri alternatif akım, biri aktif akım ve diğeri reaktif akım olmak üzere iki bileşenden oluşur. Aktif akımın meydana getirdiği aktif güç, tüketici tarafından faydalı hale getirilir; örneğin motorlarda mekanik güce, ısı tüketicilerinde termik güce ve aydın¬latma tüketicilerinde aydınlatma gücüne dönüşür. Reaktif akımın meydana getirdiği reaktif güç ise faydalı güce çevrilemez. Reaktif güç, yalnız alternatif akıma bağlı bir özellik olup, elektrik tesislerine istenmeyen bir şekilde tesir eder; jeneratörlerin, transfornıatörlerin, hatların, bobin¬leri fuzuli olarak işgal ederler ve lüzumsuz yere yüklerler, ayrıca bunların üzerinde ilave ısı kayıplarına ve gerilim düşümlerine rol açarlar. Aktif güç enerjisi normal sayaçlarla tesbit edildiği halde, reaktif enerji böyle bir sayaç ile kontrol ve tesbit edilemez. Bunu kaydetmek için ayrı bir reaktif güç sayacına ihtiyaç vardır.

Her ne kadar reaktif güç faydalı güce çevrilemez ise de bundan tamamen vazgeçilemez. Zira elektrodinamik prensibine göre çalışan jenera¬tör, transformatör, bobin ve motor gibi bütün işletme araçlarının normal çalışmaları için gerekli olan manyetik alan reaktif akım tarafından mey¬dana getirilir. Bilindiği gibi, endüksiyon prensibine göre çalışan bütün makinalar ve cihazlar, manyetik alanın meydana getirilmesi için bir mık¬natıslanma akımı çekerler; işte bu mıknatıslanma akımı, reaktif akımdır. Onun için faydalı reaktif gücün yanında mutlaka reaktif güce de ihtiyaç vardır.Bu sebeple bütün alternatif akım tesisleri, aktif gücün yanında reaktif gücün de çekileceğini gözönünde bulundurularak boyutlandırılırlar.

Mıknatıslanma akımı aşağıda açıklanacağı gibi, endüktif karakterli bir akım olup, magnetik alanın teşkili esnasında şebekeden çekilir ve alan ortadan kalkerken bu akım tekrar şebekeye geri verilir. Bu sebeple reaktif güç, üretici ile tüketici arasında sürekli olarak şebeke frekan¬sının iki katı bir frekansla salınır. Bir üreticinin şebekeden çektiği görünen güç;
S= 3Uf..I = UhI (1.1)
dır.

Burada Uf faz gerilimi, Uh hat gerilimi, yani iki faz arası gerilim¬dir ve I hat akımıdır. Aktif güçle aktif akım, gerilim ile aynı fazda oldukları halde, çekilen gücün endüktif olması halinde S zahiri gücü ve I hat akımı , gerilimden açısı kadar geride kalırlar. Buna göre

Aktif akım; Ip= I.Cos  (1.2)
Aktif güç ; P= S.Cos  (1.3)
Reaktif akım; Iq= I.Sin  (1.4)
Reaktif güç; Q= S.Sin  (1.5)

olup, ayrıca hat akımı ve görüne güç ile bunların bileşenleri arasında şu bağıntı vardır;

I= (1.6)

S= (1.7)

Şekil 1.1 ‘de yukarıda sözü geçen akım ve güç fazörlerinin birbirine göre durumları gösterilmiştir. Burada raktif akımın ve reaktif gücün saf endüktif karakterde olduğu kabul edilmiştir ve gerilime göre 90o geri fazda çizilmiştir.

Uf
S
P

IP I


Iq Q

Şekil .1.1 Tesis elemanlarının çektikleri akım ve güç bileşenleri

Faz gerilimi doğrultusundaki Ip akımı veya P aktif gücü ile I hat akımı veya S görünen gücü arasındaki  açısına faz açısı ve bunun cosinüsüne güç katsayısı denir. Yukarıda verilen ifadelerden ve şekil.1.1’den anlaşılacağı üzere veya cos , çekilen reaktif güç için bir kriterdir.

Reaktif güç sarfiyatı bakımından tüketicileri iki ana gruba ayırmak mümkündür. Bunlardan birincisi, elektrik enerjisinden yararlanarak saf ısı enerjisi üreten tüketiciler ile akkor flamanlı lambalar, elektroliz ve galvanoplasti tesisleridir. Bunlar sadece aktif güç tüketirler, reaktif güç çekmezler. İkinci gruba ise, elektrik tesislerinde kullanılan ve magnetik veya statik alan ile çalışan bütün işletme araçları girerler; bunlar aktif güç yanında reaktif güç de çekerler. En önemlileri şunlardır:
-Düşük uyarmalı senkron makinalar,
-Tranformatörler,
-Bobinler,
-Hava hatları,
-Senkron motorlar,
-Redresörler,
-Endüstri fırınlara ,ark fırınları,
-Kaynak makinaları,
-Florasan lamba, sodyum ve civa buharlı lamba balastları ile neon lamba transformatörleri.

Her ne kadar aydınlatma cihazları aktif güç çekerlerse de, bunlara ait balast ve transformatörler reaktif güç çektiklerinden ,bu tip aydın¬latma düzenleri bu ikinci sınıfa girerler.

Yukarıdaki tüketicilerde sözkonusu olan reaktif akım, endüktif karak¬terde olup, erilime göre 90° geridedir. Bazı özel hallerde, işletme araçları bir kondansatör gibi tesir eder¬ler ve kapasitif reaktif güç çekerler. Örneğin; boşta çalışan havai hatlar ve kablolar.

Yukarıda açıklandığı gibi, elektrik tesislerinin en önemli işletme araçları olan jeneratörler transformatörler ve hatlar, sanayi işletmele¬rindeki her nevi motorlar, fırınlar ve kaynak makinaları ve bir balast yardımı ile çalışan florasan lambalar civa ve sodyum buharlı lambalar gibi deşarj lambaları çektikleri aktif güçlerin yanında oldukça önemli miktarda reaktif güçler de çekerler. Reaktif güç üretiminin santralde bir ham enerji maddesi sarfiyatına bağlı olmadığı gerekçesinden hareket edi¬lerek reaktif güç sarfiyatı kontrolsüz ve başıboş bırakılır ise, güç kat sayısı o kadar düşebilir ki, nihayet bütün üretici, iletici ve dağıtıcı tesisler, aktif güç bakımından normal kapasitelerinin çok daha altında çalışmak zorunda kalırlar.

Türkiye Elektrik Kurumu aşırı miktarda tüketilen reaktif enerjiyi müşterilerin kendi olanakları ile karşılamalarını zorunlu kılmak için enerji tarifesine ayrıca bir reaktif enerji bedeli koymuştur. Buna göre cos’nin 0.9 ve 1 arasındaki değerler için müşterilerden reaktif enerji bedeli alınmamaktadır. Bu değer düştüğünde ise çeşitli oranlarda fiyatlandırma yapılmaktadır.

Tüketicilerin, normal olarak şebekeden çektikleri endüktif gücün, kapasitif yük çekmek suretiyle özel bir reaktif güç üreticisi tarafından dengelenmesine “KOMPANZASYON” denir. Böylece tüketicinin şebekeden çektiği güç çok azalır.

1.2.1 DÜŞÜK GÜÇ KATSAYISININ SAKINCALARI

1) Düşük güç katsayılı olarak çalışan Alternatör ile transformatörlerin güçleri ve verimleri düşer. 22 kVA’lık ve 220 V luk bir fazlı alternatörü ele alalım. Alternatörün akımı I = 22000/220 = l00 A. dır. Değişik güç katsayılı yükler bağlayarak alternatörden çekilen aktif güçleri hesaplayalım.

a) Güç katsayısı,1 olan omik bir yük bağlandığında alternatör en büyük aktif gücünü verir.
P = U. I. Cos = 220 .100 .1. l0 = 22 kw

b) Güç katsayısı 0,80 olan bir motor bağlandığında alternatörden çekilen aktif güç,
P = U. I. cos = 220.100. 0,8 =17,6 kw.

Görülüyorki, düşük güç katsayılı bir yük bağlandığı zaman, alternatör normal akımını, (100 A.) verdiği halde,normal gücünü verememektedir. Dolayısıyla, düşük güçte çalıştığı için verimi düşer.

2.) Güç katsayısının düşmesi oranında, şebekeyi besleyen alternatör ve transformatörlerin görünür güçlerinin (zahiri güçlerinin) büyümesi gerekir. Örneğin, bir fabrikadaki motorların toplam gücü 160 kw. ve güç katsayısı 0,8 olsun. Bu motorları besleyecek olan trafonun görünür gücü,

Sı = P/cos =160/0,80 = 200 kVA olmalıdır.

Güç katsayısı 0,6 ya düşerse, aynı 160 kw’ı besleyecek olan trafonun görünür gücü,

S =160/0,60 = 266,6 kVA olmalıdır.

Şu halde, güç katsayısı düşünce, aynı aktif gücü, gürünür gücü (zahiri gücü) daha büyük olan bir trafo ile beslemek gerekecektir.

3.) Düşük güç katsayısında, besleme hatlarındaki güç kayıpları ve gerilim düşümleri artar. Örneğin, gücü 10 kw ve gerilimi 220 V olan bir fazlı alternatöre güç katsayısı 0,90 olan bir yük bağlanırsa çekilen akım,

I =P/(U. Cos ) = 10000/(220. 0,9) = 50,5 A. olur

Aynı alternatöre güç katsayısı 0,60 olan tam yük (10 kw. lık yük) bağlandığında çekilen akım,

I = P/(U. cos ) = l00U0/(220. 0,60) = 75,75 A. olur

Görülüyor ki, her iki durumda da gerilim ve harcanan güç (çekilen güç) aynı oldubu halde, güç katsayısının küçülmesi nedeniyle çekilen akım artmaktadır. Dolayısıyla, yükü besliyen hattaki (R.I ) ısı kaybı daha büyük olacak ve hattaki gerilim düşümü de artacaktır. Besleme hatlarında düşen gerilimi ve güç kaybını azaltmak için daha büyük kesitli iletken kullanmak gerekecektir. Aynı zamanda, sigorta ve şalter akımları da yükseleceği içi tesisatın maliyeti artar.

1.2.2. GÜÇ KOMPANZASYONUNUN SİSTEME GETİRDİĞİ YARARLAR

a-)Sistem kapasitesinin artırılması:

Reaktif güç kompanıasyonu yapıldığında, reaktif akım kompansatörce karşılanacağından, sistemden daha düşük değerde bir akım çekilecektir. Bu ise transformatörlerin ve ana ile tali fiderlerin daha düşük seviyede yüklenmelerini sağlayacaktır. Dolayısıyla kompansatörler, mevcut sistemlerdeki aşırı yüklenmeleri önleyecekler veya bu durum yoksa, ilâve sistem kapasitesi yaratılmasını sağlayacaklardır.Termik sınırına dayanmış bir elamanda güç faktörünün düzeltilmesi ile ortaya çıkan sistem kapasitesi Şekil .1.2 ‘in yardımı ile bulunabilir.

Şekil 1.2 Güç faktörünün düzeltilmesi ile sistem kapasitesindeki artış

Bu şeklin çiziminde ilâve yük kapasitesinin, T, kompanzasyon yapılmadan önceki güç faktöründe kullanılacağı varsayılmıştır. Burada,

Cos = Orjinal güç faktörü,
Cos = Orjinal yükün BC = OF kapasitif reaktif güç ilâvesi i1e düzeltilmiş yük faktörü,
Cos = Toplam yükün güç faktörü.

Toplam kVA yük başlangıçdaki OB yükünü geçemiyeceğinden, BB’ dairesi sınırı belirlemektedir. Bunu sağlamak için:

OB = OB
OC • T = OE = OB

Bu durumda sistem kapasitesindeki artış T, sisteınin ternıik sınırı kVA ve ilâve edilen kvar reaktif güç ckvar’ın bir fonksiyonu olarak ifade edildiğinde:

( 1.8)

olarak bulunmaktadır.

Eğer güç faktöründe fazla bir değişiklik yok ve Cos Cos ise, bu durumda yukarıdaki denklem sadeleşmekte ve:

T(k VA) = ckvar x sin ( 1.9 )

olmaktadır.

b-)Sistem kayıplarının azaltılması:

Her ne kadar yalnız sistem enerji kayıplarının azaltılması kompansatör tesisi kurmak için yeterli bir neden değilse de, bu da önemli bir avantaj sağlamaktadır.

Genellikle endüstriyel ve domestik dağıtım sistemlerinde, I2Rı enerji kayıpları puant ve minimum yük saatlerine, iletken kesitlerine ve uzunluklarma bağımlı olarak toplam kullanılan enerjinin % 2.5 – 7.5 arasında bir değeri oluşturmaktadır. Kayıplar akımın karesine akım da güç faktöründeki düzeltmeye doğrudan bağımlı olduğundan, kayıplar dolayısıyle güç faktörünün karesinin tersi ile orantılıdır.

kW kayıplar (1.10)

(Kayıplardaki azalma oranı) =1- (1.11)

Eğer güç faktörü düzeltilerek sistem kapasitesinde bir artış getirilip kullanılmışsa, kVA değeri her iki durumda da aynı kalacağından sistemdeki kayıplarda bir değişiklik olmayacak, fakat kilowatt yükün büyümesi ile % kayıplar azalacaktır.

c-) Gerilim Düzenlemelerinin Sağlanması:

Şekil 1.3′de T eşdeğer devresi verilen ve üzerinden aktif güç P ve reaktif güç Q iletilen devrede, direnç ihmal edildiğinde ve yollayıcı uçdaki gerilim 1.0 pu kabul edildiğinde, alıcı uçdaki gerilim

Şekil 1.3 İletim hattının tek kutuplu gösterilişi
V = (1.12)
olarak bulunur.

Bu denklem incelendiğinde V2 geriliminin tayininde en büyük etkenin reaktif güç farkı (Q – Q2) olduğu, taşınan aktif gücün ise ikinci derecede önemli olduğu görülmektedir. Güç kompanzasyonu yapılmadığı takdirde, P ve Q’deki değişimler güç sistemi işletmesinde büyük boyutlara ulaşabılen gerilim değişikliklerine neden olabilmektedir. (Q – Q2) ifadesi eksi olduğu durumlarda sistemde gerilim yükselmekte, aksi takdirde gerilim düşmektedir.

Denklem aynı zamanda gerilim kontrolü için kullanılabilecek iki yöntemi de belirlemektedir:

a) Şönt kompanzasyon: kompansatörce sistemden reaktif güç emilmesi veya reaktif güç basılması, dolayısıyle (Q – Q ) faktörünün en düşük değere indirgenmesi.

b) Seri kompanzasyon: hatta seri kompansatörler ilâve edilerek X değerinin küçültülmesi.

Bu gerilim kontrol yöntemlerinde genellikle şönt kompanzasyon tercih edilmekte, seri kompanzasyon geçici durumlarda kararlılığın artırılması için kullanılmaktadır.

Orta ve alçak gerilim dağıtım sistemlerinde gerek hatlann büyük bir kısmının doğal güçden fazla yüklendiklerinden, gerekse kapasitif üretimden dolayı meydana gelen aşırı gerilimlerin düşük olması nedenleriyle, yalnız kapasitif şönt kompanzasyon yapılmaktadır. Endüktif şönt kompanzasyon ülkemlzde 154 ve 380 kV’luk sistemlerde kullanılmaktadır.

Burada bir ana noktanın gözden kaçırılmaması gerekmektedir. Bu da güç sistemlerinde gerilim kontrolünün ilk etapta generatörler ve transformatör kademeleri ile yapılması gerektiğidir. Bunlar yeterli olmadığı takdirde güç faktörü kompanzasyonuna gidilmelidir.

d-) Geçici durumlarda kararlılığın artırılması:

Yollayıcı ve alıcı uçlardaki gerilimlerin V1 ve V ve bunların urasındaki faz açısı olan bir iletim hattından çekilen aktif güç, yaklaşık olarak aşağıdaki ifade ile verilir.
P = (1.13)

Bu denklemde X hattın endüktif empedansı olup kapasitif empedans ve direnç ihmal edilmişlerdir.

Görüldüğü gibi, VI ve V gerilimleri genellikle sabit olduğundan, aktif güç P’deki artış ya ’nın büyümesi ile ya da X’ın azalması ile sağlanabilecektir. Genelde sistemin büyük yük darbelerinde tekrar kararlı rejime dönebilmesi için değerinin mümkün olduğu kadar küçük değerlerde, örneğin 30o civarında tutulması gerekmektedir. Dolayısıyle daha fazla aktif güç taşıyabilmek için sınır O değerine ulaşılmış durumlarda tek alternatif seri kapasitörlerle X değerinin azaltılmasıdır.

Arızalardan dolayı meydana gelen darbelerde gerilimin de düşeceği göz önüne alınırsa, çok hızla devreye girip çıkan (tristör kontrollu) şönt reaktif kompanzasyonu da bu durumlarda gerilimleri artırarak sistem kararlılığını artırıcı yönde olacaktır.

469 views

Adım 5:Yaklaşık 10nm’lik oksit tabaka oluşturmak için elimizdeki madde oksitlenir. Bu sayede CVD yolu ile 0.1m’ lik silikon-nitrit tabaka meydana getirilir. Oluşturulan bu yapı belirleyici oksidasyon maskesi olarak bombar-dıman esnasında etkilenecek bölgenin seçimi için gereklidir.
Adım 6 :[Şekil b,c] Maske 2 Transistörün çalışan kısımları belirlenir. Yaklaşık olarak epitaxial silikon tabakanın yarısına kadar, maskeleme pencerelerinin dışında kalan nitrit ve oksit katmanların tümü sökülür. Pencereler, emitör, baz ve kollektör bağlantılarının wafer yüzeyinde nerede olacağını belirler.

Adım 7 :Bir önceki adımda kazınan bölgeleri p+tabakasına dönüştürmek için bor atomları ile iyon bombardımanı yapılır. Bu p+katmanı izolasyon bölgesi olarak aynı waferdaki komşu transistörlerle arada, durdurucu kanal olma işini görür. Bu kanal şekil-d de görülebilir.

Adım 8 :Direnç soyulur ve tekrar oksitleme yapılır. Dışarıda kalan epitaxial tabaka oksit tabakaya dönüştürülür. Böylelikle 6.adımda kazınmamış bölgelerde izole adalar yaratılır. Transistörün çalışma bölgeleri bu izole edilmiş adaları kullanacaktır.

Adım 9 :Gösterilen adaların tepesindeki nitrit ve tampon oksit katmanlar kazınır ve ince bir oksit tabaka oluşturulur.

Adım 10 :[Şekil d] Maske 3 Baz bölgesi belirlenir. P-tipi baz implantasyonunun gerçekleştirileceği bölge dışındaki kısımlar korunur. Daha önceki gibi maske kesikli çizgi tarafından çevrelenen bölge dışındaki her yerde opaktır. N-tipi epitaxial katmanın kalan alt yarısı aktif kollektör bölgesi olacaktır. Doz, difüzyondan sonraki boron konsantrasyonu, bağlantının gerçekleştirileceği yüzeyde 1018/cm3’ten büyük;emitör ile kollektör arasındaki bölgede yaklaşık 2×1017/cm3 olacak şekilde seçilir. İşlemin bu noktasında, çipin diğer alanlarında transistör bazları ile aynı implantasyonu almış p-tipi madde kullanılarak dirençler yapılır.

Adım 11 :[Şekil e] Maske 4 Bağlantı bölgeleri belirlenir. 9.adımda oluşturulan oksit tabakası emitör, baz ve kollektör bağlantılarının yapılacağı alanlardan uzaklaştırılır.

Adım 12 :[Şekil f] Maske 5 Emitör ve kollektör bölgeleri tanımlanır. Ve tanımlanan bu bölgeler ayrılır; epitaxial katman yüzeyinin hemen altında n+ katmanları oluşturmak için yüksek dozda ve düşük enerjide arsenik implantasyonuna tutulur. Kollektör ohmik bağlantı yüzeyi hazırlamak için bu n+ konsantrasyonu ile katkılandırılır.
Adım 13 : Emitör hareketsiz bir atmosferde istenilen derinliğe gömülür. Derinlik çok fazla olursa, emitör bazın altındaki n-tipi kollektör bölgesinin her tarafına dağılacaktır. Emitör yüzeye çok yakın olursa , baz genişliği azalacak ve transistör küçük bir betaya sahip olacaktır.
Adım 14 : Tüm çip üzerine alüminyum saçılarak örtülür.

Adım 15 :[Şekil g] Maske 6 Alüminyum tabakanın detayları belirlenir. Plazma, bağlantı yüzeyleri ve iç bağlantı çizgileri oluşturmak için alüminyumu kazır.
Şekil-g tamamlanmış npn transistörü gösterir.

58 views

CS A1 A0 Seçilen
0 0 0 Port A
0 0 1 Port B
0 1 0 Port C
0 1 1 Kontrol Saklayıcısı
1 X X 8255 seçilmez….

Aşağıdaki şekilde 8255 in kontrol saklayıcısına yazılan kontrol kelimesindeki D7 bitine göre belirlenen BSR veya I/O modunda ki bir 8255 in bütün çalışma durumlarını gösterir.

Buradaki şekilde de 8255 in tüm fonksiyonları gözükmektedir. Bu fonksiyonlar iki moda göre sınıflandırılmıştır: Bit Set/Reset (BSR) modu ve I/O modu. BSR modu C portundaki bitleri 1’lemek veya 0’lamak için kullanılır. I/O modu ise Mod 0, Mod 1 ve Mod 2 olarak üçe ayrılır.
Mod 0 da bütün portlar basit I/O portları olarak kullanılır. Mod 1 el sıkışmalı (Handshake) I/O modudur. Bu mod da Port A ve Port B, Port C’ nin bitlerini karşılıklı haberleşme sinyalleri olarak kullanır. Handshake I/O modunda iki çeşit veri transferi gerçekleştirilebilir: durum kontrolü ve kesmeli. Mod 2 de Port A, Port C den karşılıklı haberleşme sinyalleri kullanarak iki yönlü veri transferi yapacak şekilde ve Port B de Mod 0 veya Mod 1 de çalışmaya programlanabilir.
Aşağıda ise 8255 in kontrol saklayıcısı görülmektedir. Bu saklayıcının içeriği kontrol kelimesi (control word) olarak adlandırılır ve her port için bir I/O fonksiyonu belirler. CS hattı lojik 0 olup 8255 seçildikten sonra A0 ve A1 lojik 1 iken bir kontrol kelimesi yazmak için bu saklayıcı erişilebilir. Bu saklayıcı okuma işlemi için erişilemez.
Kontrol saklayıcısının D7 biti hem I/O hem de BSR fonksiyonlarını belirler. D7=1 ise D6–D0 bitleri çeşitli modlardaki I/O işlemlerini belirler. D7=0 ise Port C BSR modunda çalışır. Bir BSR kontrol kelimesi Port A ve Port B yi etkilemez.
Bir mikroişlemcinin 8255 üzerinden harici birimlerle haberleşmesinde aşağıdaki üç adım uygulanır.
Entegre seçme lojiği ve A0—A1 adres hatlarına göre A,B,C portlarının ve kontrol saklayıcısının adresleri belirlenir.
Kontrol saklayıcısına bir kontrol kelimesi yazılır.
A,B,C portları üzerinden çevre birimlerle haberleşme için I/O komutları yazılır.
Sonuç olarak burada devrede kullanılan programlanabilir bir çevre birimi olan 8255 hakkında gerekli bilgiler sunulmuştur. Bu bilgiler ışığında herhangi bir port çoğullama ihtiyacını 8255 aracılığı ile rahatlıkla gerçekleştirebiliriz.
Aşağıdaki blok diyagramında görüldüğü gibi 8255 ile port oluşturmak için 8255 ile ISA yuvası arasında çeşitli arabirim kullanmak gerekir.

adet Malzemenin ismi
1 8255
2 74LS154
2 74LS244
1 74LS688
1 74LS04
1 74LS08
1 74LS32
1 74LS245

74LS154 (4×16 DECODER/DEMULTPLEXER ):

74LS154 entegresi G1 ve G2 uçları lojik 0 olduğunda aktif olur. Ayrıca bu entegrenin çıkışları invörslüdür. Çıkışlar invörslü olduğu için girişe uygulanan her binary sayı değerine karşılık çıkışta sadece bir tane uç lojik0 diğerleri lojik1 durumunu alır. Çıkıştaki bacakların her biri tek bir giriş değerinde lojik0 olurlar.

74LS244 ( TREE STATE BUFFER):

8 adet giriş ve 8 adet çıkış bacakları vardır. G1 ve G2 olmak üzere iki adet enble bacakları vardır. G1 ve G2 lojik0 olduğunda entegre aktif durumdadır. Bu entegrede bilgi akış yönü sadece bir yönde olur. Diğer yönde entegre yüksek empedans gösterir.

74LS245( ÇİFT YÖNLÜ BUFFER ):

Bu entegrede çift yönlü bilgi akışı olabilir. Bilginin akış yönünün belirlenmesi DIR ucuna uygulanan lojik seviyeye bağlı olarak ayarlana bilir. 8 adet giriş ve 8adet çıkış uçları vardır.

74LS688 ( 8 BIT MAGNITUDE COMPARATOR ):

Bu entegere 8 bitlik iki sayıyı karşılaştırmaya yarar.
P=Q ise çıkış LOW
P P>Q ise çıkış HİGH

74LS04 (İNVERTER);
Grişine uygulanan lojik seviyenin tersini çıkışta gösterir yani giriş sinyalini terslendirir.

74LS08 (İKİ GİRİŞLİ AND);
Bu entegrenin içinde 4 adet iki girişli and kapısı bulunmaktadır. And kapılarında çıkış, giriş uçları sadece lojik1 olduğunda lojik1 olur. Diğer durumlarda lojik 0 olur.

74LS32 (İKİ GİRİŞLİ OR)
Bu entegrenin içinde 4 adet iki girişli OR kapısı bulunmaktadır. OR kapılarında çıkış, giriş uçları sadece lojik0 olduğunda lojik0 olur. Diğer durumlarda lojik1 olur.

8255 İLE YAPACAĞIMIZ KARTIN DEVRESİ:

ISA SLOTUNUN YAPISI:

A1 /I/O CH CK
I/O channel check; active low=parity error
A2 D7
Data bit 7
A3 D6
Data bit 6
A4 D5
Data bit 5
A5 D4
Data bit 4
A6 D3
Data bit 3
A7 D2
Data bit 2
A8 D1
Data bit 1
A9 D0
Data bit 0
A10 I/O CH RDY
I/O Channel ready, pulled low to lengthen memory cycles
A11 AEN
Address enable; active high when DMA controls bus
A12 A19
Address bit 19
A13 A18
Address bit 18
A14 A17
Address bit 17
A15 A16
Address bit 16
A16 A15
Address bit 15
A17 A14
Address bit 14
A18 A13
Address bit 13
A19 A12
Address bit 12
A20 A11
Address bit 11
A21 A10
Address bit 10
A22 A9
Address bit 9
A23 A8
Address bit 8
A24 A7
Address bit 7
A25 A6
Address bit 6
A26 A5
Address bit 5
A27 A4
Address bit 4
A28 A3
Address bit 3
A29 A2
Address bit 2
A30 A1
Address bit 1
A31 A0
Address bit 0
B1 GND Ground
B2 RESET
Active high to reset or initialize system logic
B3 +5V +5 VDC
B4 IRQ2
Interrupt Request 2
B5 -5VDC -5 VDC
B6 DRQ2
DMA Request 2
B7 -12VDC -12 VDC
B8 /NOWS
No WaitState
B9 +12VDC +12 VDC
B10 GND Ground
B11 /SMEMW
System Memory Write
B12 /SMEMR
System Memory Read
B13 /IOW
I/O Write
B14 /IOR
I/O Read
B15 /DACK3
DMA Acknowledge 3
B16 DRQ3
DMA Request 3
B17 /DACK1
DMA Acknowledge 1
B18 DRQ1
DMA Request 1
B19 /REFRESH
Refresh
B20 CLOCK
System Clock (67 ns, 8-8.33 MHz, 50% duty cycle)
B21 IRQ7
Interrupt Request 7
B22 IRQ6
Interrupt Request 6
B23 IRQ5
Interrupt Request 5
B24 IRQ4
Interrupt Request 4
B25 IRQ3
Interrupt Request 3
B26 /DACK2
DMA Acknowledge 2
B27 T/C
Terminal count; pulses high when DMA term. count reached
B28 ALE
Address Latch Enable
B29 +5V +5 VDC
B30 OSC
High-speed Clock (70 ns, 14.31818 MHz, 50% duty cycle)
B31 GND Ground
C1 SBHE
System bus high enable (data available on SD8-15)
C2 LA23
Address bit 23
C3 LA22
Address bit 22
C4 LA21
Address bit 21
C5 LA20
Address bit 20
C6 LA18
Address bit 19
C7 LA17
Address bit 18
C8 LA16
Address bit 17
C9 /MEMR
Memory Read (Active on all memory read cycles)
C10 /MEMW
Memory Write (Active on all memory write cycles)
C11 SD08
Data bit 8
C12 SD09
Data bit 9
C13 SD10
Data bit 10
C14 SD11
Data bit 11
C15 SD12
Data bit 12
C16 SD13
Data bit 13
C17 SD14
Data bit 14
C18 SD15
Data bit 15
D1 /MEMCS16
Memory 16-bit chip select (1 wait, 16-bit memory cycle)
D2 /IOCS16
I/O 16-bit chip select (1 wait, 16-bit I/O cycle)
D3 IRQ10
Interrupt Request 10
D4 IRQ11
Interrupt Request 11
D5 IRQ12
Interrupt Request 12
D6 IRQ15
Interrupt Request 15
D7 IRQ14
Interrupt Request 14
D8 /DACK0
DMA Acknowledge 0
D9 DRQ0
DMA Request 0
D10 /DACK5
DMA Acknowledge 5
D11 DRQ5
DMA Request 5
D12 /DACK6
DMA Acknowledge 6
D13 DRQ6
DMA Request 6
D14 /DACK7
DMA Acknowledge 7
D15 DRQ7
DMA Request 7
D16 +5 V
D17 /MASTER
Used with DRQ to gain control of system
D18 GND Ground

BİLGİSAYARDAKİ I/O PORT ADRESLERİ:

Port (hex) Port Assignments
000-00F DMA Controller
010-01F DMA Controller (PS/2)
020-02F Master Programmable Interrupt Controller (PIC)
030-03F Slave PIC
040-05F Programmable Interval Timer (PIT)
060-06F Keyboard Controller
070-071 Real Time Clock
080-083 DMA Page Register
090-097 Programmable Option Select (PS/2)
0A0-0AF PIC #2
0C0-0CF DMAC #2
0E0-0EF Reserved
0F0-0FF Math coprocessor, PCJr Disk Controller
100-10F Programmable Option Select (PS/2)
110-16F AVAILABLE
170-17F Hard Drive 1 (AT)
180-1EF AVAILABLE
1F0-1FF Hard Drive 0 (AT)
200-20F Game Adapter
210-217 Expansion Card Ports
220-26F AVAILABLE
278-27F Parallel Port 3
280-2A1 AVAILABLE
2A2-2A3 Clock
2B0-2DF EGA/Video
2E2-2E3 Data Acquisition Adapter (AT)
2E8-2EF Serial Port COM4
2F0-2F7 Reserved
2F8-2FF Serial Port COM2
300-31F Prototype Adapter, Periscope Hardware Debugger
320-32F AVAILABLE
330-33F Reserved for XT/370
340-35F AVAILABLE
360-36F Network
370-377 Floppy Disk Controller
378-37F Parallel Port 2
380-38F SDLC Adapter
390-39F Cluster Adapter
3A0-3AF Reserved
3B0-3BF Monochrome Adapter
3BC-3BF Parallel Port 1
3C0-3CF EGA/VGA
3D0-3DF Color Graphics Adapter
3E0-3EF Serial Port COM3
3F0-3F7 Floppy Disk Controller
3F8-3FF Serial Port COM1

290 views

DESIGN AND MANUFACTURE PROCESS
When we started working on the personal computer oscilloscope we first needed an excellent A/D converter. The first one we tried was a complete mistake. The problem with this integrating converter was that its sampling frequency was really slow (4Hz), which only allowed us to look at frequencies under 2Hz, and even those waveforms were ugly. Then we decided to put in a really fast 250Mhz, but we could not get that converter to work. The 250Mhz converter was very difficult to work with, for it required a lot of precision biasing. So, we installed the final converter (70kHz) which isn’t the greatest converter, yet it was easier to work with and sampled at a high enough rate for this particular project.
While working on the proper A/D converter, we began the computer interfacing process. This process required a good I/O card and Visual Basic programming to read the card. This process was ever building in the project designing, we simply kept including extras in the program for ease in operating. The I/O card was easy to decide on because it provided us with the ability to upgrade and it was programmable for; read, write, or bi-directional. Also, the I/O card had the necessary amount of bit locations to be used in our bi-directional interface programming.
One problem that we found with this system was that we could only input data with maximum voltage of 3V, otherwise the A/D chip would burn up. So, in order to save the chip we put in 2.7V zener clipping diodes and built a D/A conditioner. This D/A stage circuit divides the voltage down immediately from the input signal, runs it through the A/D converter, which sends it to the computer. The program then realizes how much it needs to scale the signal such that the A/D converter gives the best resolution.
And the last thing we did was the aliasing detection circuit. This circuit’s purpose was to recognize that the input frequency was to large for the sampling rate. Once this system recognized aliasing, it would send a high signal to the port and the window would display ALIAS on the graph. The circuit consisted of a frequency to DC voltage converter and a comparator.
The system was surprisingly cooperative and we ran into little complications, which allowed us to have a successful working model, and a system that basically simulates the market pc oscilloscope.
• FINAL HARDWARE PRODUCT
________________________________________
Analog to Digital Stage:
To display analog signal onto a digital computer, such as your PC, the continuous analog voltage needs to be converted into a discrete digital number that the computer can then take and manipulate. The conversion between analog to digital is done using an A/D converter chip. The fact that we are changing continuous signal into discrete implies that the faster of an A/D converter we have, the better we will represent the continuous analog signal into discrete digital as well as the fact that we will be able to accurately reproduce higher frequency waves. Today, two methods in A/D technologies seem to give the best speed performance.
One, is sequential approximation, in which the analog voltage is approximated by sequentially moving from the most significant bit to least significant bit and comparing the digital voltage to the analog voltage. The method works similarly to a binary search in which we do a binary search for the digital number that best represents the analog voltage. One drawback to this method is the fact that the chip must also contain a digital to analog stage to transform the digital voltage into analog and compare it with the analog input.
The second, and by far the most popular method for use in high speed electronics, is a flash A/D converter. Suppose that one uses an 8 bit converter. Then, 256 (2^8) comparators are stacked one on top of each other and the input voltage is passed through a 256 resistor network ladder. Without going into too much detail, the resistor network will distribute the input voltage evenly on each resistor and the comparators compare each node signal against a fixed reference voltage. Based on how many comparators are “on” at one time, a digital number representing the input voltage can be obtained.
In our design, we decided to use Motorola’s triple 8-Bit Video ADC (MC44250).
This flash A/D converter has the following feature which made it extremely well suited for our project:
• 15MHz Sampling Rate.
• Single 5Volt Power Supply.
• 3 Flash A/D converters on one chip. (Very well suited for future upgrades where we would like our digital scope to have two or three input channels).
Click here for schematic.

If one is to use the chip at its full speed then the ground layer should be separated into an analog and a digital ground, with enough space in between them to minimize coupling (in the above drawing the triangle represents analog ground, while the 3 line triangle represents digital ground). When running at speeds around 70KHz we did not find it necessary to worry about coupling. We were able to get away with using the same power supply and same ground for both the analog and digital part of our design. Each power supply pin should be decoupled to ground as close to the package as possible (see reference 1).
Depending on the environment in which the circuit is being built, a large coupling capacitors might be necessary in order to remove any excessive noise around the components (one environment in which this applies is when the circuit is built using a breadboard).
R1 is used for current biasing, and 5.1K is recommended for optimal performance.
________________________________________

Clock Circuit:
Our A/D converter requires a clock running at speeds up to 15MHz. In our project our speed was not limited by the external hardware, but rather by the programming language we decided to use. Hence, using a very high speed clock would not have been of much help. Instead, for our clock we used the basic astable circuit described below (see reference 2). With R1 equal R2 and C1 = 0.01u we obtained extremely good (50 % duty cycle) square waves in the range of about 100KHz.
Again, caution should be taken on where and how the clock is mounted in the circuit. On a breadboard, the high clock frequencies will cause excessive noise causing certain components to malfunction. In our setup we had to mount the clock on a circuit away from the breadboard.
Click here for schematic.

Digital to Analog Scalar Stage:
Click here for schematic

We decided that it would be nice to have the ability to measure a 100V peak to peak wave. However the D/A converter is rated for only 25V. By using the 3K and 1K resistors we made sure that we have a 25V input to the DAC when the original wave is 100V. The rest of the circuit acts just like an inverting amlifier where we are using the DAC as the feedback voltage. Using this setup we are able to divide the input signal by a factor ranging from 4 to 1024. (By the fact that we always divide the input signal one must realize that this is not the optimal configuration for a scalar. Ideally one would like the scalar to have the ability to both amplify and attenuate the input signal)
________________________________________

Analog to Digital Conditioning Stage:
Our A/D converter requires the input voltage for Vin to range from around 1.7 volts to about 4.9 volts, with an average range of about 3 volts. Moreover, since the A/D data specs did not contain any information on the input impedance it would be nice to have something that would provide high impedance to the analog input as well as shift the voltage in the +2V to +5V range.
The below circuit provides us with exactly what we need. The two zener diodes will clamp the input voltage to plus or minus 3.4V (0.7 + 2.7). Adjusting the gain on the amplifier, via R2, we can obtain a translation in the range +2.5V, -2.5V to a range of +2.0V, +5.0V. with no input wave distortion.
Click here for schematic

________________________________________
Aliasing Detection Circuit:
When sampling continuous signals caution should be taken to prevent aliasing. By definition alias is a false signal caused from beats between signal frequency and sampling frequency (see Window Display for Oscilloscope(below) : in this picture a very high frequency sine wave is sampled at a frequency lower than 1/2 its own and we see something that is perceived to be a slower frequency sine wave). In 1928 Nyquist discovered that in order to prevent aliasing the signal must be sampled at a frequency twice its own. Hence, we thought that it is only appropriate to incorporate an alias detection circuit in our PC Oscilloscope.
Click here for Window Display for Oscilloscope

The circuit below converts frequency to voltage and then using the LM339 comparator we compare this voltage with a preset voltage adjusted by R13. The voltage at R13 is adjusted to be equal to the voltage from the frequency to voltage stage when the input frequency is at the aliasing point. The comparator will be low when we are operating in the good frequency range, and high when we are aliasing.
Click here for Schematic
• C1 will filter out the DC voltage component, allowing only the frequency to go through.
• Q1 and Q2 act as two open collector high gain amplifiers.
• R1, R2, R4 and R5 are biasing transistors Q1 and Q2
• Without emitter resistors Q1 and Q2 have extremely high gain and will transform any shape ac input into a square wave of frequency equal with that of the input signal.
• C3 and R7 are used as a high pass filter to shape the square wave into spikes (still of equal frequency with the original input signal) necessary to properly trigger the 555 timer.
• On pin 3 of the 555 timer we will have a monostable positive pulse of time equal with R11 times C4 (see reference 3). As the input frequency changes so does the distance between the positive pulses (as in diagram)
Click here for Diagram

• R12 and C5 convert the output wave from pin 3 into DC voltage proportional with the initial input frequency (see diagram).
• R14 is required for the comparator to work.

________________________________________
FINAL SOFTWARE PROGRAMMING:
________________________________________
Visual Basic and Flow Chart
The Visual Basic program must accomplish the following tasks:
• Collect digital data from the A/D converter and properly display it.
• Decide if the input needs to be scaled and if so by how much?
• Write to the D/A converter a number that will properly scale the input.
• Handle the rest of the miscellaneous tasks such as:
• Provide time base control and amplitude scaling.
• Provide the ability to programmably control triggering.
• Provide support for printing the scope output
The first three tasks are tightly binded together and the correlation between them can be described by the following flow chart.
Click here for Flow Chart

Click here for Visual Basic Program

The program works as follows. Originally the attenuator divides the input signal by 256. If our input is a large voltage then the A/D converter will be able to display a clean wave, and the program follows path “a”. However, if the input signal was small to begin with, then the A/D converter will not be able to read a correct representation of the input signal. We will then see a mere “0″. The program will then find the maximum number coming from the A/D. This number will be much smaller than our threshold value and number 2 from the decision box turns out true. Therefore the program will tell the hardware to divide the input by a number twice as small as by what we were previously attenuating, and the program follows path “b” until the decision box turns 1 to be true and the program changes to path “a”.
Now suppose the we are at a nice voltage, we see a clean wave on the scope and everything is adjusted just right (we are following path “a”) when all of a sudden the input voltage either drops or increases dramatically. How will the program behave?
Well, let’s take each case one at a time. If the voltage drops bellow the threshold voltage then the collected digital data will have a number below the threshold number and the decision box turns number 2 as true and we will follow path “b” until the collected digital data is above the threshold number. Once that happens the program switches back to running path “a”.
Next, if the program is going along path “a” and all of a sudden a high voltage comes at the input, the D/A converter will read a number very close to FF-hex (please note that the D/A converter will not damage because of the zener diodes on the analog to digital conditioning stage). The number read by the A/D converter will be larger than the ceiling number and the decision box will turn out number 3 as true. The program tells the attenuator to attenuate to the maximum (we are now following path “c”). As soon as this happens the next stage the program will follow path “b” (can you tell why?).
If we were to watch the program for a while one would note that path “a” is the equilibrium path. Anything that happens our software will try to bring the state of the machine in the state described by path “a”.
________________________________________
Decision Box:
The A/D converter will always give a number between FF and 00 with 7F at equal distance between the two. Anything above 7F is positive and below 7F is negative.
By taking the absolute value we can deal only with the positive part. We divide the upper range as in the following picture
Click here for Picture

Our ADC will give the best resolution when the amplitude of the signal is between 2 and 4. (See software program on how this is solved scope55() and scal() are the functions doing this)

________________________________________
Software Triggering:
The idea behind triggering is best explained by the following picture:
Click here for Picture

• Because the time to sample the digital data and the time to display it are not equal we need to add a time delay to synchronize the graphed, otherwise the graphed data will be jumping around the screen as the screen is updated.

________________________________________
BACKGROUND INFORMATION
Marketing Personal Computer Digital Oscilloscopes
Rapid Systems, Incorporated
R2 Universal Digital Oscilloscopes
A very interesting aspect of this project was talking with engineers that build these PC oscilloscopes for actual consumers. One particular place we were able to talk with was Rapid Systems. Rapid Systems was very helpful in answering all of our questions. They even provided us with a manual on the three systems, Analog to Digital Converter Chip names, and a demo disk pertaining to the actual operating window.
When talking with Rapid System we learned that their system was quite similar in block diagram layout that we designed. Due to lack of necessary time and money we were unable to meet the specifications that the marketing PC oscilloscope are running at.
The three PC oscilloscopes that Rapid Systems provides for the consumer are:
• R1000 Digital Oscilloscope (click for details)
R1000 Digital Oscilloscope
Retail Price: $1495.00
Hardware:
• R1000 outboard digital scope peripheral
Micro Linear 2261BCP (8-bit 500KHz A/D converter)
• R300 digital signal processing (DSP) interface card or
RI-12 standard interface card (both a 20MHz)
Software:
• C Assembler (I/O controlling)
• Matrix Layout (signal viewing)
Features:
• 500KHz maximum sample rate per channel
• 32k data buffer for each channel
• From 100% pre-trigger to 100% post-trigger capability
• 1 Meg ohm 30pF input impedance
• AC to DC coupling of the signal input protection to +/- 300 volts
• Software selectable gain range from 0.256V to 512V peak-to-peak
• Full analog triggering with external analog trigger input
• Trigger adjust potentiometer
• Small size case with power supply by computer
• Connect four units together for 16 channels
• Digital triggering
Data Referenced from “Rapid Systems, Inc. R2 Universal Digital Oscilloscope Manual”

• R1200 Digital Oscilloscope (click for details)
R1200 Digital Oscilloscope
Retail Price: $2695.00
Hardware:
• R1200 outboard digital scope peripheral
Own Design Successful Approximation (12-bit 1MHz A/D converter)
• R300 digital signal processing (DSP) interface card or
RI-12 standard interface card (both at 20MHz)
Software:
• C Assembler (I/O controlling)
• Matrix Layout (signal viewing)
Features:
• 1MHz maximum sample rate per channel
• EMI protected double-shielded metal case
• Self contained linear power supply
• From 100% pre-trigger to 100% post-trigger capability
• 1 Meg ohm 30pF input impedance
• AC to DC coupling of the signal input protection to +/- 300 volts
• Programmable gain range from 0.4096V to 409.6V peak-to-peak
• Full analog triggering with external analog trigger input
• Trigger adjust potentiometer
• Digital triggering on two input channels
Data Referenced from “Rapid Systems, Inc. R2 Universal Digital Oscilloscope Manual”

• R2000 Digital Oscilloscope (click for details)

R2000 Digital Oscilloscope
Retail Price: $2695.00
Hardware:
• R2000 outboard digital scope peripheral
Motorola MC10319 (8-bit 20MHz A/D converter)
• R300 digital signal processing (DSP) interface card or
RI-12 standard interface card (both at 20MHz)
Software:
• C Assembler (I/O controlling)
• Matrix Layout (signal viewing)
Features:
• 20MHz maximum sample rate per channel
• 64k expandable to 128k data buffer for each buffer
• From 100% pre-trigger to 100% post-trigger capability
• 1 Meg ohm 30pF input impedance
• AC to DC coupling of the signal
• input protection to +/- 300 volts
• Software selectable gain range from 0.256V to 1280V peak-to-peak
• Full analog triggering with external analog trigger input
• Trigger adjust potentiometer
• Outboard peripheral with a full EMI protected double shielded metal case for signal integrity
• Self contained linear power supply
• Switchable 50 Ohm input termination with warning light
• Digital triggering
Data Referenced from “Rapid Systems, Inc. R2 Universal Digital Oscilloscope Manual”

These three oscilloscopes all use C assembler for programming the I/O port described in the details. They also use Matrix Layout as the software program that allows them to design a well detailed window for viewing purposes.
Noticing the abilities of these three well thought out oscilloscopes for the PC, we now can determine what to do differently in the future. For one thing, we would like to use an I/O card that samples in the MHz range (Rapid Systems developed their own I/O card). We felt our major set back, was the Visual Basic software we used to program the I/O card and viewing window. Visual Basic is really excellent in monitoring systems or running visual programs at lower sample rates, but is absolutely terrible in running sample rates in the KHz range. The limitations of the two (interface card and software) were the main contributors to the 500Hz maximum sampling rate. Although, we were able to observe very interesting aliasing wave forms over the 500Hz range.
Although we obtained detailed information regarding material used on marketing oscilloscopes, we were unable to convince them of giving out design information. This information would have been extremely helpful in answering the more specific questions, regarding the circuit design and software interfacing. One way of us obtaining this information would be to go out and purchase one of these systems, taking it apart and analyzing it.
________________________________________
REFERENCES
(1) Motorola Semiconductor Technical Data MC44250
(2) Radio Shack, Engineer’s Mini – Notebook 555 Timer
(3) Rapid Systems, Inc. “R2 Digital Oscilloscope Manual” (R1000, R1200 & R2000)

77 views

Anahtar : İstenildiğinde akım geçişini sağlayan veya kesen elemanlardır.

Şeklinde gösterilir.

Direnç : Elektrik devresinde akımın geçişine karşı koyan elemanlardır.

Şeklinde gösterilir

Reosta : Elektrik akımının şiddetini değiştirmek için kullanılır.

Şekillerinden biriyle gösterilir.

Elektrik Tüketiciler ( Almaç ) : Elektrik enerjisini değişik enerjilere dönüştürür.
AmpermetreS. AKÇAY : Akım şiddetini ölçer. Devreye seri bağlanır.

Şeklinde gösterilir

VoltmetreS. AKÇAY : Potansiyel Farkını ölçer devreye paralel bağlanır.

Şeklinde gösterilir

b) Potansiyel Farkının ölçülmesi
iki nokta arasındaki potansiyel farkı ( gerilim ) voltmetre ile ölçülür. Potansiyel farkı V ile gösterilir. Birimi Volt tur.
NOT: Seri bir devrede bütün noktalardaki akım şiddetleri eşittir. Paralel devrede bütün kollardaki potansiyel farkları eşittir.
c ) Direnç ve Ölçülmesi
Elektrik devrelerinde akımın geçişini zorlaştıran etkiye direnç denir. Direnç R ile gösterilir. Birimi Ohm () dir. Direnç Ohmmetre ile de ölçülebilir.

Akım , Potansiyel Farkı ve Direnç Arasındaki Bağıntı ( OHM Kanunu )
Bir iletkenin potansiyel farkını akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit oran dirence eşittir. Potansiyel farkını akım şiddetine oranına OHM kanunu denir.
Potansiyel Farkı / Akım Şiddeti = Direnç V / İ = R
Örnek : Direnci 50 ohm olan bir iletkenin üzerinden 5 Amperlik akım geçerse potansiyel farkı ne olur.
Çözüm :
R = 50 i = 5 V =? V = R. i = 50. 5= 250 volt
Örnek : İki ucu arasındaki potansiyel farkı 220 Volt olan bir iletkenden 4 amperlik akım geçerse
a) Direnç ne kadar olur.
b) Güç ne kadar olur.
Çözüm :
a) R= V / i = 220 / 4 =55 
b) P = V. i = 220. 4 = 880 Watt

Dirençlerin Renk Kodları

Dirençlerin üzerinde renk bantları bulunur. Direnç üzerindeki renkler yada bantlar direncin değerini gösterir. Soldan sağa doğru birinci renk sayının birinci rakamını ikinci renk ikinci rakamı üçüncü renk çarpan yada üslü sayıyı veriri. Dördüncü renk ise tolerans yada hata yüzdesini verir.

Renkler 1.Bant
(1.Rakam) 2.Bant
(2.Rakam) 3.Bant
(Çarpan değeri) 4.bant
(Hata Yüzdesi Tolerans )
Siyah 0 0 10o
Kahverengi 1 1 101
Kırmızı 2 2 102
Turuncu 3 3 103
Sarı 4 4 104
Yeşil 5 5 105
Mavi 6 6 106
Mor 7 7 107
Gri 8 8 108
Beyaz 9 9 109
Altın - - -  % 5
Gümüş - - -  % 10
Tabloda bazı renklerin kodları görülmektedir.

Örnek : Bir direncin üzerindeki bantlar soldan sağa doğru sırasıyla mavi , sarı , kırmızı ve Gümüş renklerinden oluşmaktadır. Buna göre direncin değeri ne kadardır.
Çözüm :
R = 64. 102  %10  = 6400  640
R = ( 5760 ile 7040 ) ohm arasında değişebilir.

İletkenin Direncinin Bağlı Olduğu Faktörler ve Öz Direnç
1- Bir iletkenin direnci boyu( uzunluğu ) ile doğru orantılıdır. R  L
2- İletkenin direnci kesiti (Alanı ) ile ters orantılıdır. R  1 / A
3- İletkenin direnci yapıldığı maddeye göre değişir.

Öz direnç (  ) : Bir iletkenin birim uzunluk ve birim kesitinin direncine öz direnç denir.

Direnç = Özdirenç . Uzunluk R = . L
Alan A

ÖRNEKLER S. AKÇAY

Örnek1 : Uzunluğu 200 metre olan bakırdan yapılmış bir iletkenin kesiti 3,4.10-10m2 ise direnci ne kadardır. ( bakır = 1,7.10-8 ohm.m )
Çözüm :
L = 200m A= 3,4.10-10 m2 bakır = 1,7.10-8 ohm.m R = ?

R = . L = 1,7.10-8 . 200 = 104 ohm
A 3,4.10-10
Örnek2 : 500 metre uzunluğunda 1 milimetre yarıçapında demirden yapılmış bir iletkenin direnci ne kadardır. (  = 3 Demir = 9,7.10-8 ohm.m )
Çözüm :
L=500 m r=1mm =0,001 m Demir = 9,7.10-8 ohm.m  = 3 r = ?

A =  . r2 = 3. (0,001 )2 = 3. 0,000001 = 3. 10-6
R = . L = 9,7.10-8 . 500 = 16,1.10-6 . 106 = 16,1 Ohm
A 3. 10-6
Örnek3S. AKÇAY : Aynı maddeden yapılmış bir iletkenin uzunluğu 8 katına alanı 2 katına çıkarılırsa direnci ilk direncinin kaç katına çıkar.
Çözüm :
L2 = 8L1 A2 = 2A1 R2 = ? R1 2 = 1 =

R1 = 1. L1 = . L1
A1 A1

R2 = 2. L2 = . 8L1 = 4. . L1 = 4 .R1 R2 = 4 .R1
A1 A1 A1

Örnek4 : 0,5 metre uzunluğunda 0,01 m yarıçapındaki bir iletken telden 3 amperlik akım geçiyor. İletken telin uçları arasındaki potansiyel farkı 300 Volt olduğuna göre telin öz direnci ne kadardır. (  = 3 )
Çözüm :
R = V / i = 300 / 3 =100 Ohm
A =  . r2 = 3. ( 0,01)2 = 3. 0,0001 = 3. 10-4 m2

 = R . A = 100. 3. 10-4 = 6.10-2 ohm. m
L 0,5

Örnek5 : Aynı maddeden yapılmış bir iletkenin uzunluğu 12 katına yarıçapı 2 katına çıkarılırsa direnci ilk direncinin kaç katına çıkar.
Çözüm :
1 = 2 = r1 = r r2 =2r L2 = 12 L1 R2 = ? R1
A1 =  . r2 A2 =  . (2 r)2 = 4 . r2

R1 = 1 . L1 =  . L1
A1  . r2

R2 = 2 . L2 =  . 12L1 = 3. . L1 = 3.R1 R2 = 3. R1
A2 4. . r2  . r2

Örnek6 : Direnci 70 ohm olan bir iletkenden 5 dakikada 1800 C yük geçerse potansiyel arkı ne kadar olur.
Çözüm : 5 dakika = 300 saniye
İ = q / t = 1800 / 300 = 6 A
V = R. İ = 70. 6 = 420 Volt

Elektrik Devrelerinde Akım

1-Seri Devrede Akım
Devre elemanlarının aynı sırada ard arda bağlanarak oluşturulan devreye seri devre adı verilir. Seri bir devrede tüm noktalardan geçen akım şiddetleri birbirine eşittir. Potansiyel farkları değişebilir.

i = i1 = i2 =i3

V= V1 + V2 + V3

Seri bir devrede eşdeğer veya toplam direnç şu şekilde bulunur.

RT = R1 + R2 + R3

2- Paralel Devrede Akım
Paralel bir devrede bütün kollardaki potansiyel farkları birbirine eşittir. Akım şiddetleri değişebilir.

i = i1 + i2 + i3

V = V1 = V2 = V3

Paralel devrede eşdeğer direnç veya toplam direnç şu yolla bulunur.

1 = 1 + 1 + 1
Reş R1 R2 R3

3- Ana Kol ve Paralel Kollardan Geçen Akım
Ana koldan geçen akım paralel kollardan geçen akımların toplamına eşittir.

Dirençlerin Bağlanması
Dirençler seri , paralel ve karışık diye üç şekilde bağlanır.

1- Seri Bağlamada Toplam ( Eşdeğer )Direnç

Seri bağlı dirençlerin toplamı şöyle bulunur.
R = R1 + R2 + R3

Örnek : Şekildeki devrede eşdeğer direnç kaç Ohm dur.

Çözüm :
RT = R1 + R2 + R3 = 5 + 10 +15 = 30 Ohm

2- Paralel Bağlamada Toplam ( Eşdeğer ) Direnç

Paralel bağlamda eşdeğer veya toplam direnç şöyle bulunur.

1 = 1 + 1
Reş R1 R2

Örnek : Şekildeki devrede eşdeğer direnç kaç Ohm dur.

Çözüm : 1 = 1 + 1 = 1 = 1 + 1 = 3 + 1 = 4 /60
Reş R1 R2 Reş 20/3 60 60
1 / Reş = 4 / 60 ise Reş = 60/ 4 Reş = 15 

3- Karışık Bağlamada toplam Direnç
Bir devrede dirençlerin hem seri hem de paralel olarak bağlanmasıdır.

ÖRNEKLER

Örnek1 : Devrenin toplam direncini bulun.
Çözüm : : 1 = 1 + 1 1 = 1 + 1 = 3 + 1 = 4 /60
RT1 R1 R2 RT1 20/3 60 60
1 / RT1 = 4 / 60 ise RT1 = 60/ 4 RT1 = 15 

RT = RT1 + R3 = 15 + 50 = 65 

Örnek2 : Şekildeki devrenin toplam direncini bulun.

Çözüm :
RT1 = R1 + R2 = 6 + 14 = 20 
RT2 = R3 + R4 = 40 + 20 = 60 

Devre şu hale gelmiş oldu bunu yeniden çizersek

1 = 1 + 1 = 1 + 1 = 4
RT RT1 RT2 20/3 60 60

RT = 60 / 4 = 15 

Örnek3 : Şekildeki devrenin toplam yada eşdeğer direncini bulun ?

Çözüm :
1 = 1 + 1 = 1 + 1 = 5 / 40 RT1 = 40 / 5 = 8 
RT1 R1 R2 10/4 40

1 = 1 + 1 = 1 + 1 = 4 / 24 RT2 = 24 / 4 = 6 
RT2 R3 R4 8/3 24

RT =RT1 + RT2 = 8 + 6 = 14 
Örnek4 :

Şekildeki devrede
a) RT = ?
b) i = ?
c) i1 = ?
d) i2 = ?

Çözüm :

a) 1 = 1 + 1 = 1 + 1 = 3 + 1 = 4 /60
RT R1 R2 20/3 60 60
1 / RT = 4 / 60 ise RT = 60/ 4 RT = 15 

b) i = V / RT = 300 / 15 = 20 Amper
c) i1 = V / R1 = 300 / 20 = 15 Amper
d) i2 = V / R2 = 300 / 60 = 5 Amper

Örnek5 : Şekildeki devrede
a) RT = ?
b) i = ?
c) V1 = ?
d) V2 = ?
e) i1 = ?
f) i2 = ?

Çözüm :
a) 1 = 1 + 1 1 = 1 + 1 = 3 + 1 = 4 / 60
RT1 R2 R3 RT1 20/3 60 60
1 / RT1 = 4 / 60 ise RT1 = 60/ 4 RT1 = 15 

RT = RT1 + R1 = 15 + 5 = 20 

b ) i = V / RT = 400 / 20 = 20 Amper
c) V1 = R1 . i = 5 . 20 = 100 Volt
d) V2 = RT1 . i = 15. 20 = 300 Volt veya V = V1 + V2 den V2 = V- V1 =400 – 100 = 300 Volt
e) i1 = V2 / R2 = 300 / 20 = 15 Amper
f) i2 = V2 / R3 = 300 / 60 = 5 Amper

Örnek6 :
Şekildeki devrede R3 direnci üzerinden 4 Amperlik akım geçtiğine göre R1 direncinin iki ucu arasındaki potansiyel farkı ne kadardır.

Çözüm :
RT1 = R2 + R3 = 15 + 10 = 25 
V2 = RT1. i1 = 25.4 =100 Volt
paralel kollarda potansiyel farkları eşit olduğundan V3 = V2 = 100 Volt dir.
i2 = V2 / R4 = 100 / 20 = 5 A
i = i1 + i2 =4 + 5 = 9A

V1 = R1. i = 5. 9 = 45 Volt olur.

İletkenin Direncinin Sıcaklıkla Değişmesi

Bakır, alüminyum gibi bazı maddelerin sıcaklık arışıyla direnci artar. Karbon , porselen gibi bazı maddelerin sıcaklık artışıyla direnci azalır. Konstantan , manganin gibi alaşımların sıcaklıkla direnci değişmez.

R = R0. ( 1 + α . t )

R = toC deki direnç Ro = 0oC deki direnç α = direncin sıcaklık katsayısı t = sıcaklık

Örnek : 0oC deki direnci 100  olan alüminyum telin 50oC deki direnci kaç  olur. (α = 4. 10-3 )
Çözüm :
R = R0. ( 1 + α . t ) = 100. ( 1 + 4. 10-3 . 50 ) = 120 

Elektrik Devrelerinin Emniyeti
Elektriği kullanırken gerekli şartlar sağlanmazsa insanlar ve araçlar zarar görebilir. Yangınlar çıkabilir. İnsanların yaralanmasına veya ölümüne yol açabilir. elektrikli aletlerin bozulmaması için üzerinde belirtilen akım ve gerilim değerine göre kullanılmalıdır.
Elektrik Sigortası
Akımın istenilen sınırın üstüne çıkmasını önlemek için kullanılan araçlara sigorta denir. Sigorta seri olarak bağlanır. Sigortalar eriyen ve otomatik olmak üzere iki çeşittir.
Kısa Devre : Bir elektrik devresinden geçen akım devre elemanlarını dolaşmak yerine kısa yoldan geçmesine kısa devre denir.

153 views

SINIFLANDIRILMASI:
Transformatörler çeşitli özellikleri dikkate sınıflandırılır:
1-Manyetik nüvenin yapılışı şekilnde:
a-Çekirdek tipi
b-Mantel tipi
c-Dağıtılmış nüve tipi
2-Faz sayısımna göre
a-Primer ve sekonder akımı aynı sayıda faza sahip olanlar
b-;Primer ve sekonder farklı sayıda faza sahip olanlar
3-Soğutma şekline göre
a-Kuru transformatörler
b-Yağlı transformatörler
4-Kuruluş yerlerine göre
a-İç tipi
b-Açık hava tipi
5-Sargı tiplerine göre
a-Silindirik sargı
b-Dilimli sargı
6-Çalışma prensibine göre
a-Sabit akımlı
b-Sabit gerilimli
7-Sargı durumlarına göre
a-Yalıtılmış sargılı
b-Oto transformatörler
8-Soğutucu cinsine göre
a-Hava ile soğutma
b-Yağ ile soğutma
c-Su ile soğutm
9-Kullanış amaçlarına göre
a-Güç transformatörleri
b-Ölçü transformatörleri
c-Çeşitli aygıt ve makinalarda kullanılan transformatörler
YAPILARI:
Transformatörler ince,özel silisli saçalardan oluşan kapalı bir manyetik gövde ile bunun üzerine,yalıtılmış iletkenlerle sarılan sargılardan oluşur.En basit şekilde iki sargı bulunur.Bu sargılardan birine PRİMER veya birinci devre diğerine ise SEKONDER veya ikinci devre adı verilir. Primer ve sekonder sargılarının birbirlerine elektriksel bir bağlantısı yoktur.

ÇALIŞMA PRENSİBİ:
Transformatörün primer sargısına alternatif bir gerilim uygulandığında,bu sargı değişken bir manyetik alan oluşturur.Bu alan,üzerinde sekonder sargısınında bulunduğu manyetik demir nüve üzerinde devresini tamamlar.Primere uygulana alternatif gerilimin zamana bağlı olarak her an yön ve şiddeti değiştiğinden oluşturduğu manyetik alanında her an yönü ve şiddeti değişir.Bu alanın sekonder sargılarını kesmesi ile sargılarda alternatif bir gerilim endüklenir.
Transformatörlerin primer sargılarına doğru gerilim uygulandığında gene bir manyetik alan meydana gelir.Ancak bu manyetik alan,sabit bir alandır.Bu alanın yönü ve şiddeti değişmeyeceğinden sekonder sargılarında bir (elektro motor kuvveti) emk indüklemesi söz konusu olmaz.
TRANSFORMATÖR SARGILARI
Transformatör primer ve sekonder sargıları sarılışlarına göre ikiye ayrılırlar:
1-Silindirik şekildeki sargılar
2-Dilimli sargılardır.
Transformatör nüvesi hangi tipte olursa olsun sargı şekli bu iki sargı şeklinden birisidir.Hangi sargı tipinin uygun olacağı transformatörlerin tipine,gerilimine,akım şiddetine,yalıtma ve soğutma durumlarına göre değişir.Sargıların sipir sayıları,iletken kesitleri ve yalıtkanları belirlendikten sonra,sargıların nüveden yalıtılmaları belirlendikten sonra,sargıların nüveden yalıtılmaları için ya makaralar veya başka yalıtma yöntemleri kullanılır.
SİLİNDİRİK SARGILAR:
Silindirik sargılar nüve üzerine makara şeklinde sarılan sargılardır.Küçük güçlü transformatörlerde alçak gerilim ve yüksek gerilim için hazırlanan makara şeklindeki sargılar,alçak gerilim sargısı altta olacak şekilde yerleştirilir.
DİLİMLİ SARGILAR:
Büyük akımlı transformatörlerde silindirik sargılar kullanılarak akıımın dinamik etkileri ve soğutma zorlukları bakımından sakıncalıdır.Dilimli sargı tipinde
Primer ve sekonder sargıları bölümlere ayrılarak sarılır.Her bir sargı dilimi,alt ve üst sargı dilimlerinden yalıtılır.Bu sargı dilimleri bir primer sargı dilimi bir sekonder sargı dilimini izleyecek şekilde sıralanır.Yalıtkanlığı sağlamak bakımından alçak gerilim sargısı bir dilimi ikiye ayrılıp bacanın en alt ve en üst kısmına yerleştirilir.
SARGILARIN YALITILMASI:
Transformatörlerin primer ve sekonder sargılar değişik gerilimlerdir.Bu sargılar birbirlerinden yalıtıldıkları gibi,nüveye karşıda yalıtılırlar.Sargılar yalıtılmış iletkenlerden sarılmış olsa da sarım katları arasına ayrıca yalıtkanlar koyularak yalıtılırlar.Yalıtkan olarak presbant,kağıt,mika,bazı plastik maddeler,çeşitli yağlar,pamuk reçine,ağaç takozlar ve pertinaks gibi bazı maddeler konularak yalıtılmaktadır.8Havanın delinme gerilimi 20 kV/cm. presbantın 30 kV/cm. yağların ise 100 kV/cm. ile 200 kV/cm, arasındadır.
Küçük güçlü transformatörlerde alçak gerilim sargısı ile nüve arasında presbanttan yapılan makaralar bulunur.Buna karşılık büyük güçlü transformatörlerde yalnız gövde presbantı kullanılmaktadır.Sarım katları arasında ve alçak alçak gerilim sargısında nüveden yalıtılmasında,presbant kullanılmasına karşılık,yüksek gerilim sargılarında havalandırma kanalları oluşturmak ve sargı silindirlerinin baş taraflarını nüveden yalıtmak için pertinaks levhalar kullanılır.
KÜÇÜK TAROFOLAR:

TRANSFORMATÖRLERİN DÖNÜŞTÜRME ORANLARI
Bir iletkende emk. indüklenebilmesi o iletkenin sabit bir manyetik alan içerisinde hareket ettirilmesi veya değişen bir manyetik alan içine bulundurulması gerekir.Bir transformatörün birinci devre sargılarına alternatif bir gerilim uygulandığında ikinci devre uçlarına bir yük bağlanmasa yani ikinci devre uçları açık olsa da,birinci devre sargılarında çok küçük bir boş çalışma akımı geçer.Geçen bu akımın oluşturduğu değişken (alternatif) akı,sekonder sargılarını keserek bu sargılar etrafında alternatif bir emk. endüklenir.
Transformatör boştaki akımın oluşturduğu manyetik akının sekonder sargılarını kestiği ve boştaki nüve kayıplarının sıfır olduğu var sayılırsa böyle bir transformatör ideal bir transformatördür.İdeal bir transformatörde sekonder sargısın kesen kuvvet çizgilerinin tamamı primer sargısında keser.Bu durumda transformatörün her iki sargısında da sipir başına aynı gerilim indüklenir.Primer ve sekonder sargılarda indüklenen bu gerilimler aynı Q akısı tarafından oluşturulduğundan aralarında bir faz farkı yoktur.
Transformatörün primerinde oluşan E1 emk. Lenz kanuna göre kendisini oluşturan U1 gerilimine ters yönde olup yaklaşık olarak eşit değerdedir.(Gerçekte E1 emk.U1 den %1 ila %2 oranında küçüktür.)
Transformatörün dönüştürme oranlarının ve diğer bilgileri şu şekilde bulabiliriz:
E1:Primerde indüklenen emk.
E2:Sekonderde indüklenen emk.
U1:Primer gerilimi
U2:Sekonder gerilimi
N1:Primer sipir sayısı
N2:Sekonder sipir sayısı
I1:Primer akımı
I2:Sekonder akımı
US:Sipir başına indüklenen gerilim
a,K:Dönüştürme oranı
f:frekans
4.44:Sabit sayı
10(-8):İndüklenen E.M.K.’nin Volt cinsinden çıkması için kullanılan sabit sayıyı ifade eder.
Q:Manyetik akı
Bir fazlı transformatörde indüklenen e.m.k. değeri genel olarak şu formülle yazılır;
E=4,44 . f . Q . N . 10(-8)
Bu formülden yararlanarak primer ve sekonder için;
U1=4,4 . f . Q . N1 . 10(-8) …Volt
U2=4,44 . f . Q . N2 . 10(-8) …Volt bulunur.
Sipir başına indüklenen gerilim ise
Us=U1 / N1 veya Us=U2 / N2 (Volt/sipir)’dir.
K=U1 / U2=N1 / N2=I2 / I1 Bu orana dönüştürme oranı denir.
PROBLEMLER:
1-Dönüştürme oranı 10 olan bir transformatörün sekonder gerilimi 150 Volttur.bu transformatörün primer gerilimi hesaplayınız.
a=U1 / U2 =U1= a . U2 =U1 =10 . 150 =750 Volt
2-Bir fazlı transformatörün primer sargılarında N1 =500 sipir bulunmaktadır.Bu transformatörün primerine 220 V uygulandığında,sekonderde 110 V okunmaktadır.
a-Bu transformatörün dönüştürme oranını
b-2. devredeki sipir sayısını
c-Sipir başına indüklenen gerilimi hesaplayınız.
U1:220 V N1:500 US: ?
U2:110 V N2: ?
a- K=U1 / U2 olduğundan K=220/110 =2 bulunur.
b- U1 / U2 =N2 / N2 eşitliğinden 220/110 = 500 / N2
N2=500 . 110 / 220 = 250 sipir sekonder sargısıdır.
c-US=U1 / N1 =220 / 500=0,44 volt/sipir
3-Primer gerilimi U1220 volt,sekonder gerilimi ise U2=55 volt olan bir transformatörün primer sargılarından I1=4 Amper akım geçmektedir.Bu transformatörde sipir başına indüklenen gerilim US=0,5 volt olduğuna göre istenenleri bulunuz.
a-Sekonder akımı I2 yi,
b-Primer ve sekonder sipir sayılarını N1 ve N2 yi,
U1220 I1=4
U2=55 US=0,5
a- U1 / U2 =I2 / I1 I2=U1 . I1 /U2 =220 . 4 / 55 =16 Amper.
b- US = U1 / N1 N1=220 / 0,55 = 440 sipir primer sargısı
US= U2 / N2 N2=55 / 0,5 = 110 sipir primer sargısı
SARIM SAYILARININ BULUNMASI:
Transformatörde sipir sayıları gerilimlerle doğru orantılıdır.Bir transformatörün sipir sasyılarını bulabilmek için,dönüştürme oranından faydanıldığı gibi,indüklenen emk. formülündende faydanalınır.Bunun için çalışma gerilimi,frekans,nüve kesiti ve manyetik endüksiyonun bilinmesi gerekir.Bu değerler yardımıyla sipir sayıları bulunur.
TRANSFORMATÖRLERDE KAÇAK AKILAR
Bir transformatörün primerine alternatif bir gerilim uygulandığında,bu sargıdan geçen akımın oluşturduğu manyetik akının oluşturduğu manyetik akınını tamamı ikinci devre iletkenlerini kesmez.Akımın küçük bir kısmı devresini havadan tamamlar. Devresini havadan tamamlayan bu akıların tamamına KAÇAK AKILAR denir.Kaçak akı ne kadar çok olursa Faydalı akı o kadar azalır.bunun sonucunda ikinci devrede sipir başına indüklenen gerilim birinci devrede indüklenen gerilimden çok daha az olur.bunun sonucunda sekonderde emk. azalır.
Boş çalıma durumunda kaçak akı faydalı akının % 5’i kadardır.
Kaçak akıyı azaltıcı önlemler:
1-primer ve sekonder sargılarının uygun bir şekilde sarılmış olmaları
2-Nüve için kullanılan saçların manyetik gerginliğe ve havaya göre çok yüksek olması
3-Transformatör primer ve sekonder sargılarının üst üste ve aynı ayağa sarılması kaçak akıyı azaltır.
Primer ve sekonder sargılardan geçen akımların oluşturdukları kaçak akılar, faydalı akıyı azalttıklarından, primer ve sekonder iç gerilimlerinin düşmelerine neden olmaktadırlar.Bunun sonucunda sekonder çıkışında gerilim azalması görülür.kaçak akıların oluşturdukları gerilim düşümleri tam indüktif özellikte olup,akımdan 900 ileridedir.Kaçak akıları transformatör devresine seri bağlanmış reaktanslar şeklinde gösterebiliriz.Bu reaktansalar primer ve sekonder için ayrı ayrı gösterilir ve KAÇAK AKI REAKTANSI adını alırlar.
Bazı özel transformatörlerde kaçak akılar istenir.
Kaynak makinelerinde,kısa devre akımlarının azaltmada,paralel çalışmayı kolaylaştırmada ve ark fırınlarının güç devrelerinde kullanılan transformatörün kaçak rektansı büyük istenmektedir.
TRANSFORMATÖRLERDE REGÜLASYON
Bir transformatörde primer gerilimi anma akımı değerinde sabit tutulup,sekonderden anma yük akımı çekilirse sekonder geriliminin boştaki değerine göre değişme görülür.Sekonderin boş ve tam yüklü durumdaki gerilimleri arasındaki farka,transformatörün GERİLİM DEĞİŞMESİ veya GERİLİM REGÜLASYONU denir.Bu farkın tam yüklü durumdaki sekonder gerilimine oranına GERİLİM REGÜLASYONU YÜZDESİ denir.
TRANSFORMATÖRLERİN KAYIPLARI
KAYIPLAR:
Bütün elektrik makinelerinde olduğu gibi transformatörlerinde kayıpları vardır.Bu kayıplar ikiye ayrılırlar:
1-Demir Kayıpları
2-Bakır Kayıpları
Transformatörlerin döner parçaları olmadığından sürtünme ve rüzgar kayıpları gibi bir takım kayıpları yoktur.bu nedenle verimleri diğer elektrik makinalarına göre daha yüksektir.Demir kayıpları boş çalışma deneyi ile bakır kayıpları ise kısa devre deneyi ile bulunur.
DEMİR KAYIPLARI:
Transformatörde boş çalışmada oluşan kayıplara,DEMİR KAYIPLARI denir.Çok küçük olan boştaki akımın oluşturduğu bakır kayıpları dikkate alınmazsa boş çalışmada yalnız demir kayıpları söz konusu olur.demir kayıpların nüve veya çekirdek kayıplarıda denilmektedir.demir kayıpları HİSTERİSİZ ve FUKO (FUKOLT) kayıpları olmak üzere ikiye ayrılır.
a)Histerisiz Kayıpları:Nüve moleküllerinin frekansa bağlı olarak yön değiştirmesi sırasında birbirleri ile sürtünmeleri sonucu isi şeklinde ortaya çıkar.
b)Fuko Kayıpları:Nüve üzerine indüklenen akımların neden olduğu kayıplar ısı şeklinde ortaya çıkan kayıplardır.
BAKIR KAYIPLARI:
Bakır kayıplarını sargılar oluşturmaktadır.bakır kayıpları kısa devre deneyi ile bulunur.transformatörün sekonderine bir yük bağlandığı zaman hem primerden hem sekonderden bir akım geçer.Geçen akımlar primerde I12 . R1 ve sekonderde I22 . R2 şeklinde bakır kayıpları oluşur.
Bakır kayıpları 1000kVA’nin altındaki güçlerde transformatörün görünür gücünün % 3 ile % 4’ü kadardır.
TRANSFORMATÖRLERDE VERİM
Transformatörlerde verim,diğer elektrik makinalarında olduğu gibi,alınan gücün verilen güce oranı şeklinde bulur.Buna göre verim:Palınan / Pverilen =PA/PV’dir.
Kayıpları nedeni ile PA Transformatörlerde verimi açıklayabiliriz:
a-Demir kaybı transformatörün anma yükünde,bakır kaybına eşit olursa, transformatörün verimi anma yükünde en büyük olur.
b-Demir kaybı anma yükünde bakır kaybından daha küçük ise transformatörün verimi, anma yükünün altındaki bir yükte en büyük değerindedir.
c-Demir kaybı anma yükünde bakır kaybından büyük ise, transformatörün verimi anma yükünün üzerinde bir yükte en büyük değerdedir.
VERİMİN BULUNMASI:
Transformatörlerde verim iki şekilde bulunur:
a-Direkt metotla verimin bulunması;
Bu metotla daha çok küçük güçlü transformatörlerde uygulanır.Sekonder yükü sıfırdan başlanarak tam yüke kadar yavaş yavaş arttırılır.Her yükte primer ve sekonderdeki wattmetreden okunan değerler alınarak n=P2 / P1 şeklinde verimi bulunuz.
b-Endirekt metotla verimin bulunması;
Endirekt metotla verimin bulunması büyük güçlü transformatörlerde uygulanır.Bunun için boş çalışma deneyi ile, transformatörün demir kayıpları;kısa devre deneyi ile bakır kayıpları bulunur.
Bundan sonrada n=PA / PA + Ptk şeklinde verim bulunur.
TRANSFORMATÖRLERDE POLARİTE VE PARALEL ÇALIŞMASI
Polaritenin Önemi:Transformatörlerin primer ve sekonder sargılarının her iki uçları,alternatif gerilim frekansına bağlı olarak zaman zaman işaretleri değişir.Bunu için transformatörlerin hangi uçlarının hangi işareti taşıdığı bilinmesi gerekir.Yani polaritenin bilinmesi çok önemlidir.
Sargıların polaritelerinin bilinmeleri,Transformatörlerin birbiri ile paralel bağlanmalarında büyük kolaylıklar sağlar.
Polaritenin Tanımı:Transformatör sargılarının indüklenen gerilimlerinin ani yönlerini veya sargı uçlarını işaretlenmesinin belirlenmesine POLARİTE denir.
PARALEL ÇALIŞMASI:
ÖNEMİ:Elektrik enerjisinin beslenmesinden sürekliliğini sağlamak,transformatörlerin bakımı veya arıza hallerinde yedekte bulunan transformatörleri devreye alabilmek için transformatörler kendi aralarında paralel bağlanırlar.
Transformatörlerin besledikleri yüklerde artma olursa ikinci veya çok sayıda transformatör birinciye paralel bağlanırlar.
Ayın yerde bulunan transformatörler ortak bir bara sistemi,uzak mesafede bulunan transformatörler ise enterkonnekte sistemi ile paralel bağlanırlar.
Paralel Bağlama Şartları:
1-Transformatörlerin primer ve sekonder gerilimleri birbirine eşit olmalıdırlar.
2-Transformatör normal yükündeki kısa devre gerilimleri birbirine eşit ve ya birbirine yakın olmalıdırlar.
3-Transformatörlerin güçleri birbirine eşit veya yakın olmalıdırlar.
4-Transformatörlerin sekonder sargılarının aynı adlı ve aynı polariteli uçlarını birbirine bağlanmalıdır.
OTO TRANSFORMATÖR
TANIMI:Primer sargısının bir kısmı veya tamamının sekonder sargı olarakta kullanıldığı ve aynı manyetik alanın etkisinde kalan tip transformatörlere OTO TRANSFORMATÖR denir.
YAPISI:Normal transformatörlerde primer ve sekonder olmak üzere iki ayrı sargı bulunur.Oto transformatörlerde ise tek bir sargı bulunur.Primer ve sekonder sargı görevini yaparlar.Sargı sayısı bire düşürüldüğünde kaçak reaktansları azalmıştır.
Oto transformatör lerinde çok sayıda dışarıya uç cıkartılarak değişik değerlerde gerilim elde edilir. Bu bakımdan oto transformatörleri potansiyometre gibi kullanılır.
KAYNAK TRANSFORMATÖRLERİ
TANIMI:Kaynak makinelerinde kullanılan transformatörlerin normal iki sargılı transformatör ile oto transformatörlerinden bazı farklı özellikleri vardır.
Kaynak transformatörlerinde aranan özellikler şunlardır:
1-Kaynak akımının mümkün olduğu kadar sabit olması,
2-İlk ateşlemenin yapılması için yeterli gerimin bulunması
Kaynak ve Elektrikli Kaynak Makineleri:
Metallerin ve alaşımların ayrıca bir metal kullanılarak ve ya kullanmadan sıcaklık ve basınç etkileri ile birleştirilmelerine KAYNAK adı verilir.
Ark kaynağı ve Direnç kaynağı olmak üzere ikiye ayrılır.
AKIM TRANSFORMATÖRLERİ
Akım transformatörü,sekonder akımı primer akımı ile orantılı olan ve bu akımlar arsında yaklaşık 00 faz farkı bulunan bir transformatördür.Akım transformatörünün primer sargısından ölçülmesi istenen yük akımı,sekonderden ise ölçü aletleri, röle benzeri aygıtların akımları geçer.
Akım transformatörleri gerilimin yüksek veya alçak olmasına bakılmaksızın büyük akımların ölçülmesinde kullanılır.Buna göre;
1-Alçak gerilim şebekelerinde ölçü aletleri ile ölçülemiyecek kadar büyük akımların ölçülmesi
için,
2-Yüksek gerilim şebekelerinde de akımın güvenlik içinde ölçülmesi için yani ölçü aletini
yüksek gerilimden yalıtmak için akım transformatörleri kullanılır.
Akım transformatörleri primer sargıları kalın telden az sipirli,sekonder sargıları ise ince telden
Çok sipirli olarak sarılır.Nüveleri mantel ve çekirdek tipinde olabilir.Bu ölçme yanlışlıklarını azaltmak için önemlidir.Primer akımları 10-12,5-15-20-25-30-40-50-60-75-100-150-200-300-500-600-1000-2000 amper ve daha yüksek olabilirler.Sekonder akımları ise daha 5 amper olabilir.Ancak 1 ve 2 amper bulunabilirler.
GERİLİM TRANSFORMATÖRLERİ
Genel olarak 600 volttan daha büyük gerilimlerin doğrudan doğruya ölçü aletleri ile ölçülmesi tehlikelidir.Çünkü ölçü aletlerini yüksek gerilimden yalıtması çok zordur.bu nedenle yüksek gerilimin ölçülmesinde gerilim transformatörleri kullanılır.
Gerilim transformatörleri yapılışı,normal iki sargılı gerilim düşürücü transformatörlere benzer.Primer ölçülmek istenen yüksek gerilim şebekesine bağlanır.Bunun için primerin çok iyi yalıtılması gerekir.Sekonder ise ölçü aletine bağlanır.
Ölçü transformatörlerine gerektiğinde sekondere birden fazla ölçü aleti bağlanır.Ancak bunların güçleri toplamı,transformatörün anma gücünden büyük olamaz.Gerilim transformatörlerinin anma güçleri 10-15-25-30-50-75-100-150-200-300-400 ve 500 VA dir.Duyarlılık sınıfları ise 0,1-0,2-0,5-1-3 ve 5 dir.Gerilim transformatörlerinde sekondere bağlanan ölçü aletlerinin dirençleri çok fazladır.
ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERİNİN DEVREYE BAĞLANIŞI VE KONTROLU
Ölçü transformatörlerinde,iki sargılı transformatörde olduğu gibi çeşitli deneyler yapılabilir.Bunlardan biride dönüştürme oranlarının kontrolüdür.
Akım Transformatörlerinin Kontrolü:Primer akımı,ayarlı direnç ile yavaş yavaş arttırılır.Her durumda primer ve sekonder akımları ölçülür ve birbirlerine bölünür,dönüştürme oranı bulunur.Çıkan sonuç her yükte aynı olması gerekir.
Gerilim Transformatörlerinin Kontrolü:Oto transformatörü ile primer gerilimi değiştirilir.Her durumda primer ve sekonder gerilimleri ölçülür.Dönüştürme oranları hesaplanıp kontrol edilir.Sonuçlar duyarlı şekilde kontrol edilmelidir.
BİR FAZLI TRANSFORMATÖR YAPIM HESABI
Yapılacak bir fazlı transformatörlerde şu ön bilgiler verilmelidir.
Transformatörün sekonder gücü,(Çıkış gücü) ;
S2:500 VA
Verim:% 92
Primer gerilimi:220 V
Sekonder gerilimi:110 V
Manyetik akı yoğunluğu:12000 Gaus
Frekans:50 Hz.
1-Manyetik Nüve Kesitinin Bulunması:
Sn…Manyetik nüve kesiti (cm2)
S1…Sekonder devre gücü (VA)
C… Nüve kesiti ve transformatör gücü arasındaki ilişkiyi veren bir katsayısı olup 0,7 ila 1 arasında alınabilir
Nüve kesitini bulmak için S=C. S2
2-Primer ve Sekonder Sipir Sayılarının Bulunması:
E=4,44.f.Q.N.10-8 formülünden faydalanılarak;
Primer sipir sayısı: N1=U1 / 4,44.f.Q.10-8
Sekonder sipir sayısı: N2=U2 / 4,44.f.Q.10-8
3-Primer ve Sekonder İletken Kesitleri:
Kullanılacak iletken çapı:S=¶.d2/4 = d=4.Sa /¶ formülü ile bulunur.
ÜÇ FAZLI TRANSFORMATÖRLERİN GENEL YAPISI
YAPISI:
Üç fazlı alternatif akım sistemi aralarında 1200 faz farkı bulunan üç ayrı fazdan oluşur.Bu sistem üç adet ayrı bir fazlı transformatörlerin yıldız veya üçgen bağlanarak oluşmasıdır.Bunun için primer ve sekonder sargıları aynı ayakta olan çekirdek tipi transformatörlerden üçünün sargısız ayakları yan yana getirir.Sargısız üç ayağın oluşturduğu orta ayak her üç transformatörün manyetik akılarını bir araya getirir.Bilindiği üç fazlı yıldız bağlı sistemlerde faz akımlarının yıldız noktasındaki toplamları her an için sıfır olmaktaydı.Bu düzenlemede orta ayaktaki manyetik akı har an için sıfır olduğundan bu ayaklar kaldırılabilir.Böylece üç adet bir fazlı transformatörden oluşan bir adet üç fazlı transformatör elde edilir.BU düzenlemede transformatör özellikleri aynı olmalıdır.
NÜVE YAPILIŞI:
Transformatörlerin nüveleri,silisyum alaşımlı özel transformatörlerden saçlarından yapılır.Kayıplar,işçilik ve ekonomik nedenlerden dolayı nüve 0,35 mm kalınlıktaki saçlardan yapılır.
Bu saçların birer yüzleri yalıtkan tabaka (lak,kağıt,karlit vb.)ile kaplanmıştır.Nüve kesiti transformatörün gücüne göre yapılır.
Büyük güçlü transformatörler için soğutma kanalları açılır.Nüveyi oluşturan saç paketi,kayıpları azaltmak amacıyla saf selülozdan yapılmış ince kağıt levhalarla,küçük paketlere ayrılmıştır.Nüve sıkıştırma plakaları ile sıkıştırıldıktan sonra,epoksit yatay reçine ile emdirilmiş cam elyaflı bantlarla iyice sarılır.Daha sonra bu bantlar civatalı kilitlerle gerdirilir.
SARGILAR:
Sargı iletkenleri elektrolitik bakır ve alüminyumdan yapılırlar.Kesitleri dikdörtgen ve yuvarlak şeklindedir.Yağlı transformatörlerde sargı izolasyonu kağıtlarla yapılır.Saf selülozdan ince kağıt şeritler,sargı gerilimine göre iletkenlerin üzeri birkaç kat sarılır.Kuru transformatörlerde kullanılan iletkenlerin yalıtılmaları için,iletkenlerin üzerleri,pamuk veya cam elyaflı ipliklerle sarılır,daha sonra lak emdirilir.
SARGI ÇEŞİTLERİ:
Üç fazlı transformatörlerde 3 çeşit sargı vardır:
1-Basit bobin sargılar,
2-Dilimli sargılar,
3-Silindirik sargılar şeklindedir.
BASİT BOBİN SARGILAR:
Basit bobin sargılarda yalıtkan makara üstüne ikinci kat,daha sonra üçüncü kat ve öteki katlar atılır.Bu tür sarımda her defasında,bir katın başlangıcı ile öteki katın bitimi üstüste gelir.Bu iki kat arasında yüksek gerilim meydana geldiğinden aralara presbant koyulur.Basit bobinli sargılar daha çok küçük güçlü transformatörlerde kullanılır.
DİLİMLİ SARGILAR:
Dilimli sargılarda önce çift bobinli dilimler sarılır.Her dilim için çok katlı iki ayrı bobin bulunur.Bu bobinler içeride birbirleri ile bağlantılıdır.Bu yüzden dilim dışında yalnız iki uç bulunur.Her iki bobinin sarım yönleri manyetik alana aynı olacak yönde olmalıdır.Hazırlanan dilimler transformatör ayağı üzerine yerleştirilen yalıtkan silindirin üzerine geçirilir.
SİLİNDİRİK SARGILAR:
Silindirik boru sargılar dikdörtgen şeklinde büyük kesitli iletkenlerle yapılır.bunlar tek katlı veya çok katlı olmak üzere transformatör ayağı boyunca sarılır.Boru sargılar,alt gerilim sargısı olarak,sipir az olan büyük akımlı transformatörlerde kullanılır.
TRANSFORMATÖRLERİN ETİKETLERİ VE TEKNİK ŞARTNAMELERİ
ETİKETLERİ:
Her transformatörün atmosferik koşullara dayanıklı bir maddeden yapılmış ve aşağıdaki bilgileri içeren bir etiketi plakaları vardır.Transformatörün etiket plakalası üzerinde bulunan bilgiler,birçok konunun aydınlanmasına yardımcı olur.Kuruluş,işletme,bakım ve laboratuvar deneyleri sırasında bu bilgilere başvurulur.
PLAKA ÜZERİNDEKİ GEREKLİ BİLGİLER:
Transformatör plakası üzerinde bulunması gereken bilgiler neler olduğu,TÜRK STANDARTLARI’nın Mart-1978 tarihli 267. sayısında belirtmiştir.Buna göre etiket üzerinde bulunması gereken bilgiler şunlardır:
Transformatörün tipi
Standartın işaret ne numarası
Yapımcının ticaret ünvanı veya kısa adı
Yapımcının verdiği seri numarası
Yapım yılı
Faz sayısı
Anma gücü
Anma frekansı
Anma akımları
Bağlantı simgesi
Anma akımının kısa devre gerilimi
Soğutma türü
Toplam ağırlık
Yalıtkan yağın ağırlığı
STANDART DONANIMLARI:
Transformatörlerde standart donanım elemanları belirlenmiştir.Aynı şekilde eleman yerleride belirtilmiştir.Bu şekil elemanların nerede olduğunu belirtmek suretiyle açıklanmıştır.
1-Üç adet yüksek gerilim çıkış ucu
2-Dört adet alçak gerilim çıkış ucu
3-500 KVA ve yukarı güçler için 4 adet alçak gerilim bara bağlantı pabuçları
4-.Yağ genleşme deposu
a-Yağ doldurma ağzı ve kapağı
b-Yağ seviye göstergesi
c-Yağ cinsini gösteren etiket
5-Termometre cebi (315 kVA ya kadar 1 adet,315 kVA ve daha büyük güçler için iki adet)
6-315 kVA ve üstü için Buchholz rölesi takılmasına uygun sökülüp takılabilen flanşlı ara parçası
7-Aktif kısmı kapakla kaldırabilmek için 2 adet kaldırma halkası
8-Boşta gerilim ayar komitatörüne ait kumanda kolu ve pozisyon göstergesi
9-Topraklama ucu
10-Yağ boşaltma ve örnek alma vanası
11-900 dönebilen tekerlekler (160 kVA ya kadar istenirse konur.)
12-Soğutucu radyatörler
13-İsim plakası
14-315 kVA ve üstü için Buchholz rölesi ek donanımı
15-Alkollü termometre
16-Kadranlı kontaklı termometre (0-1200 C,çift kapama kontaklıdır.)
17-Hava kurutucusu (630 kVA ve altı için ½ kg üstü içinde 1 kg dır.)

279 views

Diyodlar imal şekline bağlı olarak nokta temaslı diyodlar ve PN yüzey birleşmeli diyodlar olmak üzere iki ana grupta toplanırlar.
İlk olarak nokta temaslı diyod üretimi ile yarı iletken diyodlar ve ardından transistörler elektronik alanında kullanılmaya başlamış ve bu andan itibaren elektronik dalı çok kısa zamanda çok hızlı gelişmeler yapmıştır.
Teknolojinin gelişmesiyle PN yüzey birleşmeli (jonksiyonlu) diyodlar, ardından aynı teknikle transistörler, entegreler, çipler imal edilerek elektronik dalı akıllara durgunluk verecek derecede çok kısa zamanda çok hızlı gelişmeler yapmıştır.
Nokta temaslı diyodlar; düşük akım, düşük sıcaklık ve güçlerle çalıştıklarından yerlerini daha iyi özellikleri olan PN yüzey birleşmeli diyodlara bırakmışlardır.

A. POLARMASIZ PN BİRLEŞMESİ
Bünyesinde fazla sayıda serbest elektronlar bulunan N tipi madde ile, fazla sayıda oluk bulunan P tipi madde birleştirildiğinde PN diyod elde edilmiş olur. Aşağıdaki şekilde PN birleşmesi görülmektedir.

P ve N maddeleri birleştirildiğinde, N maddesindeki elektronlar ve P maddesindeki oyuklar, birleşim yüzeyine (jonksiyon) doğru hareket ederler. P maddesinden gelen oyuklarla, N maddesinden gelen elektronlar birleşme yüzeyi civarında birleşirler ve nötr atomlar oluştururlar. Bunun sonucu olarak birleşme yüzeyi çevresinde bir nötr bölge (depletion layer) oluşur. Bu bölge bir bariyer gibi davranarak, elektron ve oyukların karşı bölgelere gitmesini önler. Aşağıdaki şekilde, PN birleşmesinde oluşan nötr bölge (depletion layer) görülmektedir.

Yukarıda anlatılan olay, PN birleşmesi ilk defa gerçekleştirildiği zaman olmaktadır. Böylece bütün PN diyodlarda bu nötr bölge bulunmaktadır. Bu nötr bölge, elektron ve oyukların akışına engel olan bir gerilim seddi durumundadır. PN birleşmesinden akım geçebilmesi için, gerilim seddinin aşılması gerekir. PN birleşmesinde oluşan nötr bölge, iki iletken (P ve N maddeleri) arasında bir yalıtkan bölgedir.
P ve N maddeleri arasında elektron-oyuk hareketinin devamı için PN birleşimine dışarıdan oluşan potansiyel farkı ortadan kaldıracak kadar gerilim uygulanması gerekir. Uygulanacak bu gerilim miktarı ortam sıcaklığına göre ters orantılı olarak değişir.

B. POLARMALI PN BİRLEŞMESİ
P ve N maddeleri yüzey birleşmesi yapılır ve bu maddelerden birer uç çıkarılırsa, elde edilen elektronik devre elemanına DİYOD adı verilir. P maddesinden çıkan uca anot(+), N maddesinden çıkan uca katot(-) denir.
Uçlarına gerilim uygulanmış diyoda “polarmalı diyod” denir. Yapılan işleme de “diyodun polarılması” denir. Diyodun polarılması demek, diyodun istenilen durumda çalışması için sabit DC gerilimle beslenmesi demektir.
Gerilim kaynağının diyod uçlarına bağlanış şekline göre polarma;
 Doğru polarma,
 Ters polarma olmak üzere iki çeşittir.

1. Doğru Polarma
PN birleşmesindeki P maddesine, DC gerilim kaynağının pozitif kutbu bağlanırsa, PN birleşmesine doğru polarma uygulanmış olur. Aşağıdaki şekilde PN birleşmesine, doğru polarma uygulanması görülmektedir.

++ -
O O
VE S

Devrede S anahtarı kapatıldığında bataryanın negatif terminali N maddesindeki serbest elektronları birleşim yüzeyine doğru iterken, pozitif terminali de P maddesindeki oyukları birleşme yüzeyine doğru iter. N maddesinin elektronları geçiş bölgesinin aşıp P maddesindeki oyuklarla birleşirler. N maddesinden P maddesine geçen elektronlar, N maddesinde elektron eksikliği yaratırken, P maddesinde elektron fazlalığına neden olurlar. N maddesinde de kaç elektron eksilmişse bataryanın negatif ucundan o kadar elektron N maddesine geçerek bu eksikliği kapatırlar. P maddesindeki fazla elektronlar da bataryanın pozitif ucu tarafından çekilerek bataryanın pozitif ucunda hareketlerini tamamlarlar.
Doğru polarma bağlantısında akım akışını sağlamak için geçiş bölgesi gerilim seddinin aşılması gerekir. Bu gerilim seddi miktarı; germanyum PN birleşiminde 0,3 V, silisyum PN birleşiminde ise 0,7 V kadardır. PN birleşimine uygulanacak doğru polarma gerilimi belirtilen değerleri aşmalıdır ki gerilim seddi aşılıp devreden akım akışı sağlansın.

2. Ters Polarma
PN birleşmesindeki P tipi yarı iletkene gerilim kaynağının negatif(-) kutbu, N tipi yarı iletkene de pozitif(+) kutbu bağlanırsa, bu durumda PN birleşmesine ters polarma uygulanmış olur. Aşağıdaki şekillerde PN birleşmesine ters polarma uygulanması görülmektedir.

- +
O O
VE S
Polarılmamış PN Birleşimi

- +
O O
VE S
Ters Polarılmış PN Birleşimi

PN birleşimine ters polarma uygulandığında (P maddesine negatif, N maddesine ise pozitif gerilim), P maddesindeki oyuklar, bataryanın negatif kutbu tarafından çekilirler. Bu durumda, birleşme yüzeyindeki yalıtkan (nötr) bölge genişler. PN birleşmesinden ileri yönde herhangi bir akım geçmez.
Yarı iletkenlerin yapımında kullanılan germanyum veya silisyum maddeleri tam saf olarak elde edilemezler. Bu nedenle P ve N tipi maddelerde azınlık taşıyıcılar, PN birleşmesinden çok küçük bir akım geçmesine sebep olurlar. Bu akıma “sızıntı akımı” denir. Sızıntı akımı, normal mili ampermetrelerle bile ölçülemeyecek kadar küçüktür.

DİYODUN SAĞLAMLIK KONTROLÜ
Bunun için ilk önce ölçü aleti (avometre) ohm kademesine alınır ve propları sırayla diyodun her iki ucuna temas ettirilir. Eğer avometremiz bir yönde değer gösteriyor, diğer yönde değer göstermiyorsa diyod sağlamdır. Bunun dışındaki hallerde diyod arızalıdır.

DİYOD ÇEŞİTLERİ VE YAPILARI
Yapım tekniğine bağlı olarak;
 Nokta temaslı diyodlar,
 Yüzey birleşmeli diyodlar olmak üzere iki gruba ayrılır.

Yapımlarında kullanılan malzemeye göre;
 Germanyum diyodlar,
 Silisyum diyodlar olmak üzere iki gruba ayrılır.

Kullanım alanlarına göre;
 Kristal diyodlar (Doğrultmaç, dedektör ve anahtar diyodları),
 Zener diyodlar,
 Tunnel diyodlar,
 Varikap diyodlar,
 LED diyodlar,
 Foto diyodlar,
 Gunn diyodlar,
 Impatt diyodlar,
 Schottky diyodlar,
 PIN diyodlar gibi çok çeşitli şekilde isimlendirilirler.

1. KRİSTAL DİYOD VE KARAKTERİSTİĞİ
Kristal diyodlar kullanım alanlarına göre 3’e ayrılır. Bunlar:
 Doğrultmaç diyodları,
 Dedektör diyodları,
 Anahtar diyodları dır.

Doğrultmaç diyodları; diyodların tek yönde akım geçirme özelliğinden yararlanılarak DC güç kaynağı devrelerinde AC gerilimi DC gerilime çevirmede kullanılırlar. Çeşitli gerilim ve akımlarda çalışmak üzere çok değişik fiziki görünüşlerde üretilirler. Yapımlarında; yüksek akım ve gerilime dayanıklı olduğu için silisyum malzeme kullanılır.

Doğrultmaç diyodlarının üzerinde bir bant bulunmaktadır. Bu bandın bulunduğu taraf diyodun katodudur.

Günümüzde, doğrultma devrelerinde, 1N 4000 serisi diyodlar kullanılmaktadır. Aşağıdaki tabloda, 1N 4000 serisi diyodların çeşitli katalog değerleri görülüyor.

DİYOD İleri yön akımı
(Amper) Ters kıvrılma gerilimi
(Volt)
1N4001 1 50
1N4002 1 100
1N4003 1 200
1N4004 1 400
1N4005 1 600
1N4006 1 800
1N4007 1 1000

Diyod, doğru polarma edildiğinde, iletime geçme anı ancak belli bir gerilim değerinden sonra gerçekleşmektedir. Bu gerilim değerine eşik gerilimi denir.
Güç kaynağı devrelerinde AC gerilimi DC’ ye çevirmek amacıyla genelde iki veya dört adet diyod kullanılır. Kullanıldıkları yerde fazla yer kaplamamaları ve kolay montaj imkanı yaratmak için bu diyodlar tek gövdede üretilirler. Dört diyodlu bağlantı kısaca “köprü diyod” olarak isimlendirilir.

2. ZENER DİYOD VE KARAKTERİSTİĞİ
Zener diyod ters polarma altında çalışan ve gerilim regülasyonunda kullanılan diyod çeşididir. PN birleşiminin ters polarma altındaki devrilme noktasından yararlanılarak geliştirilmiş özel diyodlardır.

Zener diyodun uçlarına ters polarma uygulandığında, belli bir gerilim değerine kadar diyod yalıtkan, bu gerilim değeri aşıldıktan sonra ise diyod iletken olur.

Zener Diyod Karakteristik Eğrisi

Zener Diyodun Ters Polarması Zener Diyodun Doğru Polarması
Zener diyodlar, uçlarındaki gerilimi sabit tutma özelliklerinden dolayı güç kaynaklarının regülatör devrelerinde, regüle elemanı olarak kullanılırlar.

3. TUNNEL DİYOD VE KARAKTERİSTİĞİ
Tunnel diyod, doğru polarma altında çalışan; genelde germanyum malzemeye katkı maddesi fazlaca katılarak üretilen, özellikle mikro dalga alanında yükselteç ve osilatör devrelerinde kullanılan bir yarı iletken türüdür.

Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi tunnel diyoda doğru polarma verildiğinde; üzerinden akım akmaya başlar. VP gerilim değerinde akım IP maksimum değerine ulaşır. Vf gerilimi arttırılmaya devam edilirse, VP değerinden sonra akımın azalmağa başladığı görülür. Gerilim VV değerine ulaştığında akım minimum olur, yani IV değerine düşer.
Tunnel diyodlar, osilatör devrelerinde kullanılırlar.

4. VARİKAP DİYOD (VARAKTÖR)
Varikap diyod, değişken kondansatör görevi yapan PN birleşmeli diyod olarak çalışır. Değişken kondansatörler, genel olarak çok yer kaplayan, pahalı ve hassas elemanlardır. Bu bakımdan varikap diyodlar, mekanik değişken kondansatörlere iyi bir alternatif oluştururlar. Varikap diyodların kapasitesi, hiçbir mekanik eleman olmaksızın, elektronik olarak değişir. Varikap diyodlar oldukça ucuz ve küçüktür. Uçlarına uygulanan gerilim değiştirildiğinde, varikap diyodun kapasitesi değişir. Aşağıdaki şekilde varikap diyodun sembolü ve yapısı görülmektedir.

– +
Sembol
VR
Varikap diyodun yapısı

Varikap diyodlar, günümüzde, radyo ve televizyonların kanal seçici devrelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

5. IŞIK VEREN DİYOD (LED – LIGHT EMITING DIODE)
LED diyodlar doğru polarma altında çalışan ve uçlarına uygulanan doğru polarma gerilimi miktarı ile doğru orantılı olarak ışık veren yarı iletken elemanlardır.
Uçlarına doğru yönde polarma uygulandığında, P maddesindeki oyuklar ve N maddesindeki elektronlar birleşim yüzeyine doğru hareket ederler ve burada oyuklarla elektronlar birleşir. Bu birleşme sırasında meydana gelen enerji ışık olarak açığa çıkar. Bu ışığın gözle görülebilmesi için LED diyodun birleşme yüzeyine galyum arsenid maddesi katılmıştır.
LED diyodun bir ucu uzun diğer ucu ise kısadır. Uzun olan uç anot, kısa olan uç ise katottur.
Genel olarak kırmızı, sarı, yeşil olmak üzere üç değişik renkte yapılırlar. Çalışma akımları 5mA ile 50mA arasındadır. Çalışma gerilimleri; kırmızının 1,5 V, sarının 1,8 V, yeşilin 2,2 V civarındadır.

RS

LED diyodun iç yapısı LED diyodun bağlantı şekli

LED diyodlar, bir elektronik devrede çok değişik amaçlarla kullanılabilir. Kullanım alanlarını iki grupta toplayabiliriz:
1. Bir elektronik devrede gerilimin varlığını, polaritesini ve seviyesini göstermek için kullanılırlar.
2. Dijital sistemlerde harf ve rakamları göstermek için kullanılırlar.

6. FOTO DİYODLAR
Foto diyod, ters polarma altında çalışan, ters polarma akımı, üzerine gelen ışık şiddeti ile doğru orantılı olarak artan bir yarı iletken elemandır. Foto diyod üzerine ışık gelmezse yalıtkandır ve ters polarma akımı akmaz. Üzerine ışık geldiği zaman uçlarında DC gerilim oluşur.
Foto diyodun sembolü;

şeklindedir.

7. GUNN DİYODLAR
Çok yüksek frekanslarda çalışan, mikrodalga uygulamalarında kullanılan, negatif direnç bölgesine sahip bir yarı iletken elemandır.
Gunn diyodun sembolü;

şeklindedir.

8. IMPATT (AVALANS) DİYODLAR
Ters polarma altında çalışan, mikrodalga uygulamalarında çok yüksek frekanslarda kullanılan diyod türüdür. Gunn diyoda göre daha yüksek akım ve gerilimlerde kullanılırlar. Negatif direnç bölgesine sahiptir.

9. ŞOTKİ (SCHOTTKY) DİYODLAR
Normal diyodlar, alçak frekanslarda, uçlarına uygulanan gerilimin yönü değiştiğinde, bu değişime uygun olarak hemen iletken veya yalıtkan duruma geçebilirler. Ancak, yüksek frekanslarda (özellikle 10 Mhz ve daha üstü), diyod uçlarına gelen gerilimin yönü değiştiği halde, diyod bir durumdan ötekine hemen geçemeyebilir. Bu problemin önüne geçmek için şotki diyodlar geliştirilmiştir. Aşağıdaki şekilde, şotki diyod sembolü görülmektedir.

10. PIN DİYODLAR
PIN diyodu; katkılı P ve N maddeleri arasında ince bir yalıtkan tabaka olan; doğru polarmada ayarlı bir direnç ters polarmada ise sabit değerli bir kondansatör gibi çalışan diyod türüdür.
PIN diyodlar, AF’lı ses sinyalleri ile doğru polarmaları değiştirilerek HF’li radyo sinyallerinin modülasyonunda, doğru polarma gerilimi değiştirilerek elektronik zayıflatıcı eleman olarak kullanılırlar.

O O CI

O O
Saf malzeme LS RS

68 views

ŞEKİL 2 – Devre şeması.
Detektörün çıkışlarında sıfırdan geçiş sırasında kısa kare dalga darbeleri meydana gelmektedir. Negatif darbeler ölçme kuvvetlendiricisini, pozitif darbeler de triyak’ın ateşleme katını kısa bir süre açar. Ama ancak ölçme kuvvetlendiricisinin ardından gelen karşılaştırıcı, havya sıcaklığının düşük olduğunu bildirdiği zaman karşılaştırıcı, triyak katını açan 18V’luk bir gerilim sağlar. Havyanın beklenen sıcaklığına erişilir. Erişilmez karşılaştırıcının çıkışı –12V’a sıçrar ve ateşleme katı kapatılır.
Blok şemada önemli eğrilerde görülmektedir. Blok şemada görülen bir şey daha var: sıcaklık ayarı ve 100K‘luk bir direnç; yarı iletkenlerin statik bir elektrik yüzünde tehlikeye girmemesi için bu direnç üzerinden havyanın toprağı elemanınkine bağlanır. Öte yandan kontrol devresinin besleme geriliminin nasıl üretildiği de görülmektedir. Ancak şebeke trafosu şemada yoktur. Tam devre şeması, devrenin devre’nin blok şemada görüldüğünden daha karmaşık olduğunu kanıtlamaktadır. Bu devre OP1 işlemsel kuvvetlendiricisinin sıradan bir temel devresidir ve OP2’nin ne yazık ki yalnızca bir tane çıkışı vardır. Bu nedenle OP2’nin çıkışına T1 ve C8 üzerinden T2 ( ikisi de PNP transistoru ) bağlanmıştır. C8 kondansatörü, darbelerin türevini alıp triyak için gereken kısa ateşleme darbeleri haline getirir, T1 ise kısaltılmamış kesim darbelerini OP3 ölçme ölçme kuvvetlendiricine iletir. Blok şemada her iki darbe şekli de gösterilmektedir.
Ateşleme darbeleri D13 üzerinden kesilmediği sürece triyak, her yarım dalganın başında yeniden ateşlenir ve ardından havyanın ısıtma akımını açar. Böylece triyak’ın A1 anodundaki gerilim neredeyse 24V’a kadar çıkar ve D18 diyodu yanar. R17 üzerinden OP3’e sıcaklığa uygun bir direnç değeri verir. Dolayısıyla OP3 elemanının çıkışında, pozitif bileşeni ısıtma direnciyle eş orantılı olan bir kare dalga gerilimi meydana gelir. Bu gerilim C9’la tümlevlenir ve histerezisli bir karşılaştırıcı olan OP4’te P3 ile ayarlanan kontrol kontrol gerilimi ile karşılaştırılır ve duruma göre ısıtıcı ya açılır yada kapatılır.

ŞEKİL 3 – Baskı devre üzerinde elemanların dizilişi.

24V’luk değişken gerilim ısıtıcıya varmadan ve stabilize edilmiş bir doğru gerilim haline getirilmeden önce sekonder taraftaki güç kaynağında bir sigortayla korunur. +18V’luk doğru gerilimi 7818 gerilim regülatörü, – 12V’luk gerilimi de Z diyodu sağlamaktadır. Hem pozitif hem de negatif bir besleme gerilimi elde etmek amacı ile iki dalda da yalnız tek yollu bir doğrultma yapılır.d17 LED’i kontrol devresinin açılmış olduğunu gösterir. 220V’luk şebeke gerilimi nedeniyle bir kutu kullanmak şarttır. Fişli şebeke kablosu kutunun arkasındaki kablo deliğinden sokulur. Şebeke trafosu, lehim bağlantıları aşağıya bakacak şekilde monte edilirse dokunma olasılığı yüzde doksan azalır. Şebeke anahtarına giden kablolar büzülen lastikle yalıtılır, koruyucu hat da ön pano ve plaket toprağına bağlanır. Açıp kapama LED’i ön panoya yerleştirilebilir. P3 düğmesi de ön panoda yer almalıdır.

ŞEKİL 4 – Devre elemanlarının üstten görünüşü.

ŞEKİL 5 – Baskı devre şeması.

PARÇA LİSTESİ

Yarı İletkenler Kondansatörler

1 7818, IC1 2 22nF, C7,C8
1 LM 324, IC2 2 220nF, C2, C4
1 BC 558B, T1 1 330nF, C10
1 BC 557B, T2
1 TIC 236 ,TY1
1 1N4001, D1
14 1N4148, D3…..D16
1 ZPD 12, D2
2 LED, D17, D18
Dirençler Elektrolitik kondansatörler

1 47  , R21 1 4,7 μF/16V , C9
1 330 , R15 1 10 μ F/16V, C6
1 1K , R19 2 10 μ F/ 50V, C3, C5
2 1K/0.5W, R16 1 100 μ F/40V, C1
3 1,5K, R26, R29
1 2K, R27 Diğerleri
4 2,2K, R3, R10, R31
1 3,6K, R25 1 Havya Ersa TE 40 veya benzeri
1 3,9K, R1 1 Plaket
1 4,7K, R14 1 Kutu
1 6,8K, R2 1 Trafo 220V/24V,60W
5 10K, R5, R17, R18, R28 1 Jak priz
2 18K, R6, R11 1 4mm’likgiriş jakı
2 22K, R4, R9 2 Sigorta tutucusu
1 33K, R13 6 Bağlantı ucu
4 47K, R8, R20, R23, R30 1 soğutucu
2 100K, R12, R32
1 1M, R22
2 1K, Trimpot,yatık, P1, P2
1 22K, Potansiyometre , P3
( R32 ve R33 plakette değildir. )

76 views

I . 4 – PIC MİKROKONTROLÖRLERİNİN ÖZELLİKLERİ

I. 4. 1 – Güvenirlik: PIC komutları bellekte çok az yer kaplarlar. Dolayısıyla bu komutlar 12 veya 14 bitlik bir program bellek sözcüğüne sığarlar. Harward mimarisi teknolojisi kullanılmayan mikrokontrollörler de yazılım programının veri kısmına atlama yaparak bu verilerin komut gibi çalıştırılmasını sağlamaktadır. Bu da büyük hatalara yol açmaktadır. PIC’ ler de bu durum engellenmiştir.
I. 4. 2 – Hız : PIC oldukça hızlı bir mikrokontrolör’ dür. Her bir komut döngüsü 1µsn’ dir. Örneğin 5 milyon komutluk bir programın 20Mhz’ lik bir kristalle işletilmesi yalnız 1sn sürer. Bu süre 386SX33 hızının yaklaşık 2 katıdır. Ayrıca RISC mimarisi işlemcisi olmasının hıza etkisi oldukça büyüktür.
I. 4. 3 – Komut seti : PIC’ in 16C5X ailesinde bir yazılım yapmak için 33 komuta ihtiyaç duyarken 16CXX araçları için bu sayı 35’ tir. PIC tarafından kullanılan komutların hepsi yazmaç (register) temellidir. Komutlar 16C5X ailesinde 12 bit, 16CXX ailesindeyse 14 bit uzunluğundadır. PIC’ te CALL, GOTO ve bit test eden BTFSS ve INCFSZ gibi komutlar dışında diğer komutlar 1 saykıl çeker. Belirtilen komutlar ise 2 saykıl çeker.
I. 4. 4 – Statik İşlem : PIC tamamıyla statik bir işlemcidir. Yani saat durdurulduğunda da tüm yazmaç içeriği korunur. Pratikte bunu tam olarak gerçekleştirebilmek mümkün değildir. PIC mikrosu programı işletilmediği zaman uyuma (sleep) moduna geçirilerek micronun çok düşük akım çekmesi sağlanır. PIC uyuma moduna geçirildiğinde , saat durur ve
PIC uyuma işleminden önce hangi durumda olduğunu çeşitli bayraklarla ifade eder. (elde bayrağı, 0 (zero) bayrağı … vb.) PIC uyuma modunda 1µA’den küçük değerlerde akım
çeker. (Standby akımı).
I. 4. 5 – Sürme özelliği (Sürücü kapasitesi): PIC yüksek bir çıktı kapasitesine sahiptir. Tek bacaktan 40mA akım çekebilmekte ve entegre toplamı olarak 150mA akım akıtma kapasitesine sahiptir. Entegrenin 4mHz osilatör frekansında çektiği akım
çalışırken 2mA, stand-by durumunda ise 2µA kadardır.
I. 4. 6 – Seçenekler : PIC ailesinde her türlü ihtiyaçların karşılanacağı çeşitli hız, sıcaklık, kılıf, I/O hatları, zamanlama (Timer) fonksiyonları, seri iletişim portları, A/D ve bellek kapasite seçenekleri bulunur.
I. 4. 7 – Çok yönlülük : PIC çok yönlü bir mikrodur ve ürünün içinde, yer darlığı durumunda birkaç mantık kapısının yerini değiştirmek için düşük maliyetli bir çözüm bulunur.
I. 4. 8 – Güvenlik : PIC endüstride en üstünler arasında yer alan bir kod koruma özelliğine sahiptir. Koruma bitinin proglamlanmasından itibaren, program belleğinin içeriği, program kodunun yeniden yapılandırılmasına olanak verecek şekilde okunmaz.
I. 4. 9 – Geliştirme: PIC program geliştirme amacıyla proglamlanabilip tekrar silinebilme özelliğine sahiptir. (EPROM, EEPROM) Aynı zamanda seri üretim amacıyla bir kere programlanabilir (OTP) özelliğine sahiptir.
I. 4. 10 – Liste dosyası : Assembler tarafından yaratılan ve kaynak dosyadaki tüm komutları hexadecimal sistemdeki değerleri ve tasarımcının yazmış olduğu yorumlarıyla birlikte içeren bir dosyadır. Bir programı bug’lar dan arındırırken araştırılacak en yararlı dosya budur. Çünkü bu dosyayı izleyerek yazılımlarda neler olup bittiğini anlama şansı kaynak dosyasından daha fazladır. Dosya uzantısı .LST dir.
I. 4. 11 – Diğer dosyalar : Hata dosyası ( Error file: uzantısı .ERR) hataların bir listesini içerir ancak bunların kaynağı hakkında hiç bir bilgi vermez. Uzantısı .COD olan dosyalar emülatör tarafından kullanılırlar.
I. 4. 12 – Bug ‘ lar : Tasarımcının farkında olmadan yaptığı hatalardır. Bu hatalar, basit yazılım hatalarından, yazılım dilinin yanlış kullanımına kadar uzanır. Hataların çoğu derleyici tarafından bulunur ve bir .LST dosyasında görüntülenir. Kalan hataları bulmak ve düzeltmek te geliştiriciye düşer.

II. PIC MİKROKONTROLÖRLERİNİN DONANIMSAL İNCELENMESİ
II. 1 – PIC MİKROKONTROLÖRLERİNİN İÇ YAPISI
CPU bölgesinin kalbi ALU dur. (Aritmetic Logic Unit-Aritmetik mantık birimi) ALU, W (Working-Çalışan) adında bir yazmaç içerir. PIC, diğer mikroişlemcilerden, aritmetik ve mantık işlemleri için bir tek ana yazmaca sahip oluşuyla farklılaşır. W yazmacı 8 bit genişliğindedir ve CPU’da ki herhangi bir veriyi transfer etmek üzere kullanılır.
CPU alanında ayrıca iki katagoriye ayırabileceğimiz Veri Yazmaç dosyaları (Data Regıster Files) bulunur. Bu veri yazmaç dosyalarından biri, I/O ve kontrol işlemlerinde kullanılırken, diğeri RAM olarak kullanılır.
PIC’ ler de Harward Mimarisi kullanılır. Harward mimarisi mikrokontrolcülerde
veri akış miktarını hızlandırmak ve yazılım güvenliğini arttırmak amacıyla
kullanılır. Ayrı bus’ ların kullanımıyla veri ve program belleğinde hızlı bir
şekilde erişim sağlanır.
Şekil 2.1: Temel PIC blok diyagramı
PIC mikrokontrolör’ lerini donanımsal olarak incelerken PIC 16C84 veya yeni adıyla PIC 16F84 üzerinde durarak bu PIC’ i temel alıp donanım incelenecektir. Bellek ve bazı küçük farklılıklar dışında burada anlatılanlar bütün PIC’ ler için geçerlidir.
II. 2 – GENEL TANIMLAMA
PIC 16C84 veya F84 düşük maliyetli, yüksek performanslı, CMOS, full-statik, 8 bit mikrodenetleyicidir. Tüm PIC 16/17 mikrodenetleyiciler RISC mimarisini kullanmaktadır. PIC16CXX mikroları birçok esas özelliklere sahiptir. 8 seviyeli, derin küme ve çoklu iç ve dış kesme kaynaklarına sahiptir. Harward Mimarisinin ayrı komut ve veri taşıyıcısıyla ayrı 8 bitlik geniş veri taşıyıcılı, 14 bitlik geniş komut kelimesine imkan vermektedir. 2 aşamalı komut hattı tüm komutların tek bir saykıl’ la (çevrimle) işlenmesini sağlamaktadır. Yalnızca bazı
özel komutlar 2 saykıl çekerler. Bu komutlar dallanma komutlarıdır. PIC16CXX Mikrodenetleyicileri tipik olarak 2:1 oranında kod sıkıştırmasına erişmektedir ve sınıflarındaki 8 bit mikrodenetleyicilerden 2:1 oranında hız arttırılmasına olanak sağlanmaktadır. (10MHZ) PIC16C84 microchip’ i 36 bitlik RAM belleğine, 64 bayt EEPROM belleğine ve 13 I/O pin’ ine sahiptir. Bunun yanı sıra, timer ve sayaç ta mevcuttur.
PIC16CXX ailesi dış elemanları azaltacak spesifik özelliklere sahiptir ve böylece maliyet minimuma inmekte, sistemin güvenirliği artmakta, enerji sarfiyatı azalmaktadır. Bunun yanı sıra tüm PIC ler de 4 adet osilatör seçeneği mevcuttur. Bunlarda tek pin li RC osilatör, düşük maliyet çözümünü sağlamakta (4 MHZ) , LP osilatör (Kristal veya seramik rezonatör) , enerji sarfiyatını minimize etmekte (asgari akım) (40 KHZ), XT kristal veya seramik rezonatör osilatörü standart hızlı ve HS kristal veya seramik rezonatörlü osilatör çok yüksek hıza sahiptir (20 MHZ). PIC mikrokontrolörlerinin en büyüközelliği sleep modu özelliğidir..
Bu mod ile PIC işlem yapılmadığı durumlarda uyuma moduna geçerek çok düşük akım çeker. (5m A). Kullanıcı bir kaç iç ve dış kesmelerle PIC’ i uyuma modundan çıkarabilmektedir. Yüksek güvenilirlikli Watchdog Timer kendi bünyesindeki chip üstü RC osilatörü ile yazılımı kilitlemeye karşı korumaktadır. PIC16C84 (16F84) EEPROM program belleği , aynı aygıt paketinin orjinali ve üretimi için kullanılmasına olanak vermektedir. Yeniden programlanabilirliği mikroyu uygulamanın sonundan kaldırmadan kodu güncelleştirmeye izin vermektedir. Bu aygıtın kolayca erişilemediği, fakat prototipinin kod güncelleştirmesi gerekli olduğu durumlarda, bir çok uygulamanın geliştirilmesinde yararlıdır. Bunun yanı sıra bu kodun güncelleştirilmesi diğer ayrı uygulamalarda da yararlıdır. Aşağıda tablo 2.1 de PIC16C8X’ ailesinin özellikleri ve şekil 2.1’ de de basitleştirilmiş iç yapısı gösterilmektedir.

Tablo 2.1 : PIC16C8X ailesi özellikleri

Daha ayrıntılı görmek için mouse un sağ tuşundan “view image” i seçin.

Şekil 2.2 : PIC 16C84’ ün basitleştirilmiş iç yapısı
PIC’ ler özellikle de PIC16C84 yüksek hızlı otomobillerden, motor kontrolü uygulamaları, düşük enerji sarfiyatlı uzaktan çalışan sensörler, elektronik kilitler, güvenlik aygıtları ve akıllı kartlara kadar bir çok uygulamalarda kullanılırlar. EEPROM teknolojisi uygulama programların
(Transmitter kodları, motor hızları, alıcı frekansları, güvenlik kodları vb.) uygulamasını son derece hızlı ve uygun hale getirmektedir. Küçük boyutlarıyla bu mikrodenetleyiciler alan sınırlaması bulunan uygulamalarda kusursuzdur. Düşük maliyet, düşük enerji sarfiyatı,
yüksek performans, kullanım kolaylığı ve I/O esnekliği özellikle de PIC 16C84 mikrosunun daha önce kullanılması hiç düşünülmeyen alanlarda kullanılmasını sağlamaktadır. (Bunlar ; timer fonksiyonları, seri kominikasyon, PWM fonksiyonları ve birlikte işlemci uygulamaları) Seri sistem içi programlama özelliği (iki pinin üzerinden) ürünün tamamen toplanması ve test edilmesinden sonra ürünün alıştırılmasının esnekliğine olanak vermektedir. Bu özellik sayesinde ürün serileştirilebilmekte ve veriler saklanabilmektedir.
II. 3 – GELİŞME DESTEĞİ
PIC16CXX sınıfı tam özellikli mikrobirleştirici, yazılım simülatörü, devre içi emülatör, düşük maliyetli program geliştirme ve tam özellikli programlayıcı ile desteklenmiştir. PIC 16F84 PIC16C5X mikrokontrolerlerinin geliştirilmiş halidir. PIC16C5X için yapılan devrelerde kolaylıkla PIC16C84 (16F84) kullanılabilir.
II. 4 – ELEKTRİKLE SİLİNEBİLEN MİKROKONTROLÖRLER
Bu mikrolar, programının silinip yeniden yazılabilme özelliğine sahiptir ve oldukça düşük maliyetli plastik ambalajlar halinde bulunmaktadır. Aynı zamanda bu tip mikroların üretimi kadar prototipinin geliştirilmesi ve pilot programlar için kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Bunun daha ötesindeki avantajlarından biri, bunların devre içi veya Microchip’s PICSTARTÒ plus veya PROMATE II programlayıcıları tarafından silinebilmesi ve yeniden programlanabilmesidir.
II. 5 – MİMARİ OLARAK İNCELENMESİ
PIC16CXX sınıfının üstün performansı genellikle RISC mikroçiplerinde bulunan birçok mimari özelliklere sahiptir. Başlangıç olarak PIC16CXX Harward mimarisini kullanmaktadır. Bu mimari ayrı belleklerden erişilen program ve verilere sahiptir. Böylece PIC mikrosu program belleği ve veri belleği taşıyıcılarına sahipken programların ve verilerin aynı bellekten getirilen geleneksel Von Neuman mimarisi üzerinde bant genişliği iyileştirilmektedir. Programların ve veri belleklerinin ayrılması komutların 8 bitlik geniş veri kelimesinden farklı boyutlandırılmasına olanak vermektedir. PIC16CXX mikroları tekli kelimeye imkan veren 14 bit taşıyıcı üzerinden 14 bit komutu tek bir süreçte uygulamaktadır. İki aşamalı hat komut sürecini ve yürütülmesini biraraya getirmektir. (örnek 3-1). Bunun sonucu olarak, program bölünmeleri dışında tüm komutlar tek bir süreçle yürütülmektedir (400ns @ 10MHZ).
PIC 16CXX aygıtları,kayıt dosyalarına ve veri belleğine doğrudan veya dolaylı olarak yönlenebilmektedir. Program Sayacı dahil bütün özel fonksiyon kayıtları veri belleğine yerleştirilmiştir. Adres modunu kullanarak herhangi bir kaydın üstüne herhangi bir işlemin gerçekleşmesini mümkün kılan Ortogonal (simetrik) komutlarda kurulmuştur. Simetrik özelliği ve “özel optimal durumların”eksikliği PIC 16CXX ile programlamayı daha da etkin kılmaktadır.
İlaveten enformasyon eğrisi önemli ölçüde azaltılmıştır. PIC16CXX mikroları 8 bitlik ALU ya ve W(working) registerine sahiptir. W registerindeki veri ile herhangi bir kayıt dosyası arasında aritmetik ve boolean fonksiyonları uygulanmaktadır. ALU 8 bit enindedir ve toplama, çıkarma , değiştirme ve çeşitli lojik işlemleri içerir. İki bilgili komutlarda bir bilgi tipik olarak W registeridir diğer bilgi ise dosya kaydı veya hazır sabit değerdir. Tekli komutlarda bilgi ya W kaydı ya da dosya kaydıdır. Yürütülen komutlara dayanarak ALU, STATUS kaydındaki Caryy(C), Digit Caryy(DC) ve Zero(Z) bitlerini etkileyebilmektedir. C ve DC bitleri, çıkarmalarda, nispeten çıkarma işleminde ödünç alan ve sayısal ödünç alan bit olarak işlemektedir.
II. 6 – SAAT ÖLÇÜM ŞEMASI / KOMUT SÜRECİ
Saat girişi (OSC1 den) içten dörde bölünmüştür ve Q1, Q2, Q3 ve Q4 olarak gelmeyen 4 kare dalga sinyali ortaya çıkar. İçten olarak, program sayacı (PC) her Q1 de bir arttırılmakta ve komutlar program belliğinde sürece sokularak Q4 sürecinde komut kaydına katılmaktadır.
Komutlar Q1 ve Q4 aralığı boyunca decode edilir ve yürütülür. Saat palsi ve komut yürütme akımı şekil 2.3 de görülmektedir.

Şekil 2.3: Saat palsi ve komut yürütme akımı

II. 7 – KOMUT AKIMI / BİLGİ İLETİMİ
‘Komut süreci’ dört Q sürecinden oluşmaktadır. (Q1, Q2, Q3 ve Q4). Komut devri ve yürütülmesi şöyle iletilmektedir. Devir bir komut sürecini üstlenirken decode ve yürütme diğer komut sürecini üstlenmektedir. Bununla birlikte bilgi iletim nedeniyle , her bir komut etkin olarak bir süreçte yürütülür. Eğer komut program sayacının değişmesine neden olmuşsa ( örn. GOTO komutu) o zaman komutun tamamlanması için iki süreç gereklidir. Devir süreci her Q1 e değeri bir artan program sayacı (PC) ile başlar. Yürütme sürecinde işleyen komut Q1 sürecindeki
‘Komut kaydı’na gönderilir. Daha sonra bu komut Q2, Q3 ve Q4 süreçleri boyunca decode edilir ve yürütülür. Veri belleği Q2 boyunca okunur (Bilgi okunması) ve Q4 boyunca yazılır ( Yazım hedefi).

II. 8 – BELLEK ORGANİZASYONU
PIC16C84` de 2 bellek bloğu mevcuttur. Bunlar program belleği ve veri belleğidir. Her bir bellek kendi taşıyıcısına sahiptir; böylece her bir bloğa erişim aynı osilatör süreci boyunca meydana gelebilmektedir. Bunun ötesinde, veri belleği genel amaçlı RAM ve özel fonksiyon kayıtları (SFRS) olmak üzere ikiye bölünür. . SFR`ler her bir bireysel özelleşmiş modülü ele alan bölümde açıklanan özel modülleri kontrol etmek için kullanılmaktadır. Veri belleği EEPROM veri belleğini de içermektedir. Bu bellek, direkt veri belleğine planlanmamış, fakat indirekt olarak planlanmıştır; ve indirekt adres göstergeleri okumak/yazmak için EEPROM belleğinin adresini belirlemektedir. EEPROM belleği 64 bayt ve 10h-3Fh. adres enine sahiptir.

Şekil 2.4: Program hafızası ve küme(Yığın)

II. 9 – VERİ BELLEK ORGANİZASYONU
Veri belleği ikiye ayrılır. Birincisi özel fonksiyon kayıt alanı (SFR), diğeri ise genel amaçlı kayıt alanıdır. SFR’ ler aygıtın işlemini kontrol eder. Veri belleğinin bölümleri kümelenmiştir. Bu kümeler BANK adını alırlar. Bu hem SFR alanı hem de GPR alanı içinde geçerlidir. GPR alanı genel amaçlı RAM`in 16 bayt` ından daha fazlasına olanak sağlanabilmesi için kümelenmiştir. SFR` nin kümelenmiş alanı özel fonksiyonları kontrol eden kayıtlara aittir. Kümeleme küme seçimi için kontrol bitleri gerektirmektedir. Bu kontrol bitleri STATUS kaydında yer almaktadır. Şekil 2.4 veri belleği haritası organizasyonunu göstermektedir. Veri belleğin tümüne ya direkt her kayıt dosyasının mutlak adreslerini kullanarak, yada, dolaylı yoldan dosya seçim kaydı (FSR) üzerinden erişilebilir. Dolaylı adresleme, veri belleğinin kümelenmiş alanına
erişmek için RP1: RPO` un şimdiki değerlerini kullanmaktadır. Veri belleği genel amaçlı kayıt ve özel fonksiyon kaydını içeren iki kümeye bölünmektedir. RPO bitinin (STATUS <5>) (Yani 5. Bit RPO bitidir.) silinmesiyle BANK 0 seçilir. RPO` in kurulması BANK 1`i seçer.
Her bir BANK (küme) 7Fh (128 bytes) kadar uzanır (genişler). Her bir kümenin ilk on iki yerleşimi özel fonksiyon kaydı için rezerve edilmiştir. Kalanı ise statik RAM olarak genel amaçlı kayıt yürütebilmektedir.
II. 9. 1 – GENEL AMAÇLI KAYIT DOSYASI
Bütün aygıtlar belirli bir miktarda genel amaçlı kayıt (GPR) alanına sahiptir. Her bir GPR 8 bit enindedir ve dolaylı yada doğrudan FSR üzerinden erişilmektedir. BANK 1` deki GPR adresleri BANK 0`daki adreslere planlanır. Örnek olarak, 0Ch veya 8Ch adresleme yerleşimi aynı GPR` ye erişecektir
II. 9. 2 – ÖZEL FONKSİYON KAYITLARI
Özel fonksiyon (Şek 2.5 ve Tablo2.1) kayıtları, aygıtın işlemini kontrol etmek için CPU ve özel fonksiyonlar tarafından kullanılmaktadır. Bu kayıtlar statik RAM`lerdir.

II. 10. – PORTB ve TRISB KAYITLARI
PortB 8 bit eninde iki yönlü porttur. Buna uygun veri yönlendirici kaydı TRISB`dir. TRISB kaydındaki herhangi bir bit “1” ise, buna uygun çıkış sürücüsü yüksek direnç moduna getirilecektir. TRISB kaydındaki herhangi bir bitin “0” olması, çıkış mandalının
içeriğini seçilen pinin üzerine getirir. Her bir PORTB pini iç direnç düşürücü engellere sahiptir.
Tekli kontrol biti tüm engelleri devreye sokabilir. Bu RBPU(OPTION – REG<7) bitinin silinmesiyle yapılır. Düşürücü engeller, port pini çıkış olarak konfigüre edildiği
zaman otomatik olarak kapanmaktadır. Engeller güç reset üzerinde etkinsizleştirilmektedir. Dört PORTB pini, RB7: RB4 değişim özelliklerinde kesmelere sahiptir. Yalnızca giriş olarak konfigüre edilen pinler kesmenin meydana gelmesine sebep olabilirler. (yani, herhangi bir çıkış
olarak şekillendirilen RB7:RB4 pini değişim ilişkisi üzerindeki kesmeden hariç tutulmuştur. ) Giriş modundaki pinlerin değeri PORTB` nin önceki okunmasındaki eski değeri ile karşılaştırılır.
Pinlerin “uyuşmayan” kısımları RB port değişim kesmesini üretmek için birlikte OR’lanır.
Bu kesme aygıtı SLEEP` ten çıkarabilir. Kullanıcı, kesme servis programında, kesmeyi aşağıdaki metotlarla temizleyebilir. a PORTB`yi okuma (veya yazma). Bu uyuşmazlık durumuna son verir. b RBIF bayrak bitini temizler. Uyuşmazlık durumu RBIF bitini kurmaya devam edecektir. PORTB'nin okunması bu uyuşmazlık durumuna son verecek ve RBIF bitinin temizlenmesine olanak verecektir. Bu uyuşmazlık özelliğindeki kesme bu pindeki şekillendirilebilir yazılı
engelleri ile birlikte anahtar depresyonundan çıkmaya olanak sağlamaktadır. Not 1: Eğer I/O pininde, PORT B` nin okuma işlemi yürütüldükten sonra (Q2 sürecinin başlaması ile) değişme meydana geliyorsa, RBIF kesme bayrak biti kurulmayabilir.
Şekil 2.11 : RB3:RBO Pinlerinin Blok Diyagramı
Değişme özelliklerindeki kesmeler anahtar depresyon işlemlerinde kalkma ve PROTB` nin yalnızca değişim özelliklerinde kesmeler için kullanıldığında tavsiye edilmektedir. Değişim özelliklerinde kesmeler kullanılırken, PORTB` nin ayrılması tavsiye edilmemektedir.

Tablo 2.4 : PortB kaydedicileri
II. 10. 1- I/O PROGRAMLAMA DEĞERLERİ
Herhangi bir okuduğu gibi yazan ve içten çalışan komutun arkasından yazma işlemi gelmektedir. Örneğin BCF ve BSF komutları CPU için kayıtları okumakta, bit işlemini yürütmekte ve sonuçları tekrar kayda yazmaktadır. Bu önlem, komutların hem girişi hem de çıkışı tanımlanan portlara uygulandığından kullanılmalıdır. Örneğin, PORTB` nin 5. bitindeki BSF işlemi PORTB'nin tüm sekiz bitinin CPU içine yönelik okunmasına neden olur.
Daha sonra, BSF işlemi bit 5 üzerinde yer alır ve PORT B çıkış mandallarına yazılır. Eğer diğer bir PORT B` nin biti iki yönlü I/O pini olarak kullanıldıysa ve bu zamanda giriş olarak tanımlandıysa, pindeki giriş sinyali CPU` yu okuyacaktır ve daha önceki içeriğin üzerine yazılmak suretiyle belirli pinlerin veri mandallarına yeniden yazacaktır. Pin, giriş modunda olduğu sürece hiçbir problem çıkmayacaktır. Bununla birlikte eğer o pin çıkış modunda açıldıysa, veri mandalının içeriği bilinmeyen olacaktır. Port kaydının okunmasıyla port pinlerinin değerleride okunur. Port kaydına yazmada ise port mandalına yazılır. Eğer portla bu düzenle yaz komutu kullanıldıysa (yani BCF, BSF) port pinlerinin değerleri okunur, istenen işlem port pinlerinin değerine kadar yerine getirilecek ve ondan sonra bu değer port mandalına yazılacaktır.
Aktif olarak yüksek ve düşük çıkış yapılan pinler aynı zamanda dış aygıtlarından çıkarılmamalıdır. Sonuçta yüksek çıkış akımı çipe zarar verebilir.
II. 10. 2 - I/O PORTLARINDAKİ ARDIŞIL İŞLEMLER
I/O portuna fiili yazımı, komut sürecinin sonunda geçerli olurken, okuma da komut sürecinin başında geçerli olması gerekmektedir. (şek 2.12) Böylelikle, okuma tarafından takip edilen yazma aynı I/O portunda yürütüldüyse, tedbirleri mutlaka alınmalıdır. Komutların ardışıklığı öyle olmalıdır ki, pin voltajları, sıradaki komuttan daha erken stabilize olmalıdır.(yükleme bağımlılığı) Bunun yanı sıra bu pinin daha önceki hali, yeni haline nispeten CPU'ya okunabilir. Örnek 2.1 I/O portundaki iki ardışık oku-düzenle-yaz komutunun etkileri gösterilmektedir.
Örnek 2.1: OKU-DÜZENLE-YAZ KOMUTLARI (I/O Portu üzerinde)
; Başlangıç Port Ayarları : PORT B<7:4> girişler
PORT B<3:0> çıkışlar

; PORT<7;6> dış engellere sahiptir ve diğer devrelere bağlı değildir. ; Kullanıcı pin değerini 00pp ppp olarak da bekleyebilir. 2.nci BSF RB7` nin pin değeri (yüksek) olarak gönderilmesine
sebep olmaktadır.
II. 11 TİMER0 MODÜLÜ VE TMR0 KAYDI
Timer0 modül, timer/sayaç aşağıdaki özelliklere sahiptir.
• 8 bitlik timer/sayaç Okunabilir ve yazılabilir
• 8 bitlik programlanabilir prescaler.
• İçten veya dıştan saat ayarı
• FFh` tan 00h` ye taşma üzeri kesme
• Dış saatin sınır seçimi

Timer modu, TOCS bitinin (OPTION<5>) temizlenmesiyle seçilir. Timer modunda Timer0 modülü her bir komut sürecini uzatır. (Prescaler olmaksızın) (Şek 2.11) Eğer TMR0 kaydı yazılıysa, uzama takip eden 2 süreci engeller. (şek 2.12 ) Kullanıcı ayarlanan değeri TMR0 kaydına yazarak, bunun etrafından çalışabilir. Sayaç modu TOCS bitinin (OPTION<5>) ayarlanmasıyla seçilir. Bu modda, TMR0, RA4/TOCK1 pininin sınırlarının herbir artışında ya da düşüşünde artacaktır. Genişleyen sınır, TO kaynak sınır seçim biti tarafından, TOSE (OPTION<4>) tarafından belirlenmektedir. TOSE bitinin temizlenmesi artan sınırları seçecektir.
Prescaler, Timer0 modülü ile Watchdog Timer arasında paylaşmaktadır. Prescaler ataması, yazılımda PSA biti kontrolü tarafından denetlenmektedir. (OPTION<3>) PSA
bitinin temizlenmesi, prescaler’ ı Timer0 modülüne atayacaktır. Prescaler okunabilir veya yazılabilir değildir. Prescaler Timer0 modülüne atandığında prescaler değeri (1:2, 1:4 …; 1:256) yazılım tarafından seçilebilirdir.
Şekil 2.13 :TMR0 blok diyagramı

II. 11. 1 – TMR0 KESMESİ
TMR0 kesmesi, TMR0 kaydı FFH`dan 00h`ye akışında üretilmektedir. Bu fazla akım TOIF bitini ( INTCON<2>) kurar (ayarlar). Kesme, aktif TOIE bitinin (INTCON<5>) temizlenmesi ile gizlenebilir. (INTCON<5>) TOIF biti, Timer0 modülü tarafından, bu kesmenin yeniden aktifleştirilmesinden önce yazılımdan silinmelidir. TMR0 kesmesi (şek.2.13) işlemciyi SLEEP` ten çıkaramaz, çünkü, SLEEP boyunca timer kapalıdır.
II. 11. 2 – TMR0’ NUN DIŞTAN SAAT İLE KULLANIMI
Dıştan saat girişleri TMR0 için kullanıldığında, bazı ön şartların gerçekleştirilmesi gerekir. Dıştan saat gereksinimi , içten faz saati senkronizasyonundan kaynaklanmaktadır. Bunun yanısıra, TMR0 kaydının senkronize edilmesinden sonra, fiili artmada gecikme mevcuttur.
II. 11. 2. 1 – Dıştan saat senkronizasyonu Hiç bir prescaler kullanılmadığı taktirde , dıştan saat girişi prescaler çıkışındaki gibidir. RA4/TOCKI pininin içten faz saati ile senkronize edilmesi iç faz saatlerinin Q2 ve Q4 süreçlerindeki prescaler çıkışını örneklemek yoluyla yerine getirilir. (Şekil 2.13) . Bunun için , TOCKI’ nin düşük değerinin en azından 2TOSC (artı ufak RC gecikmesi) olması gerekir. Prescaler kullanıldığında, dış saat girişi asenkron sayıcı tipi prescaler’ a bölünür ve böylece prescaler çıkışı simetrik olur. Dış saatin örnekleme gereksinmelerini karşılamak için sayaç(counter) dikkate alınmalıdır. Böylece prescaler değerine bölünen en azından 4 TOSC peryot uzunluğuna sahip olmalıdır.
II. 11. 2. 2 – TMR0 gecikme uzatılması
Prescaler çıkışı , iç saat ile senkronize edildiği için, dış saat sınırlarının meydana gelmesindeki zamandan TMR0 modülünün fiili olarak uzatılması zamanına kadar küçük bir gecikme vardır.
Şekil 2.14 dış saat sınırından Timer uzamasına kadar gecikmeyi göstermektedir.
II. 12 – PRESCALER( BÖLÜCÜ)
8 Bitlik sayaç Timer0 modülünde veya Watchdog timer’ında bulunur. Prescaler dışarıdan verilen sinyali 256 ya kadar bölmeye yarar. Timer0 modülü ile Watchdog timer’ı arasında
karşılıklı istisna tutulan yalnızca birtek prescaler mevcuttur. Böylece Timer0 modülüne prescaler ataması, watchdog timer’ın prescaleri olmadığı anlamına gelmektedir.
PSA ve PS2 : PSO bitleri (option <3:0>) prescaler atamasını ve prescaler oranını belirlemektedir.
Timer0 modülüne yazılan bütün komutlar, timer0 modülüne atandığında prescaler’i ölçecektir. WDT ye atandığında , CLRWDT komutu Watchdog Timer boyunca prescaler’ i temizleyecektir. Prescaler yazılabilir veya okunabilir değildir.

II. 13. – EEPROM VERİ BELLEĞİ
EEPROM veri belleği normal işlem boyunca okunabilir ve yazılabilirdir. Bu bellek direkt olarak kayıt dosya boşluğuna planlanmamıştır. Bunun yerine bu bellek, özel fonksiyon kaydı üzerinden dolaylı olarak adreslenir. Burada bu belleği okuyan ve yazan 4 özel kaydedici (SFR) mevcuttur.
Bu kayıtlar : EECON1 EECON2 EEDATA EEADR EEDATA yazma/okuma için 8 bitlik veri tutar ve EEADR erişilen EEPROM adreslerini saklar. PIC16C84 aygıtı 0H ile 3FH
genişliğindeki adresli EEPROM belleğinin 64 bitine sahiptir. EEPROM veri belleği byte’ ları okuma ve yazmaya olanak verir. Byte’lar otomatik olarak veri siler ve yeni veri yazar.
(yazmadan önce siler). EEPROM veri belleği yüksek silme/yazma süreçlerine oranlanmıştır. Yazma zamanı chip üzeri timer tarafından denetlenmektedir. Yazma zamanı chipten chipe
göre değiştiği gibi, voltaj ve ısı değerlerine görede değişebilir. Aygıt kod korumalı olduğu zaman , CPU EEPROM belleğini okumaya ve yazmaya devam edebilir. PIC programlayıcısı
artık bu belleğe erişemeyebilir.
II. 13. 1 – EEADR EEADR kaydı EEPROM verisinin maximum 256 byte’ ını adresleyebilir. Üstteki iki bit adresi decode edilmiştir. Bu şu anlama gelmektedir ki , 64 bitin bellek boşluğunda olduğundan emin olmak için bu iki bit her zaman 0 olmalıdır.

R = Okunabilir. W = Yazılabilir. S = Kurulabilir bit
U = Kullanılmayan bit, ‘0’ olarak okunur. ^n = POR resetindeki değer.
Bit 7 : 5 : Kullanılmayan : ‘0’ olarak okunur.
Bit 4 EEIF : EEPROM Yazma işlemi kesme bayrak biti.
1 = Yazma işlemi tamamlanmıştır.
0 = Yazma işlemi tamamlanmamıştır veya başlamamıştır.
Bit 3 WRERR : EEPROM hata bayrak biti
1 : Yazma işlemi erkenden sona ermiştir. (MCLR veya WDT normal işlem boyunca resetlenir.)
0 : Yazma işlemi tamamlanmıştır. Bit 2 WREN : EEPROM yazma aktifleştirme biti
1 : Yazma sürecine olanak verir. 0 : EEPROM verisine yazmayı engeller.
Bit 1 WR : Yazım kontrol biti 1 : Yazım sürecini başlatır. (Yazım bitirildikten sonra bit donanım
tarafından silinir. WR biti yalnızca yazılıma kurulabilir.(silinmez) ) 0 : EEPROM a veri yazım süreci tamamlanmıştır. Bit 0 RD : Okuma kontrol biti. 1 : EEPROM’ un okunmasını başlatır. (okuma yalnızca bir devirde yer alır. RD donanımda silinir. RD biti yalnızca yazılıma
kurulabilir. ( silinmez) ) 0 : EEPROM okumasını başlatmaz.
II. 13. 2 – EECON1 ve EECON2 kayıtları (registerleri)
EECON1 , fiziksel olarak yerine getirilen 5 düşük sıralı bitli kontrol kaydıdır. Üst üç biti mevcut değildir ve ‘ 0 ‘ olarak okunur. RD ve WR kontrol bitleri okuma ve yazmayı başlatırlar. Bu bitler silinemezler, yalnızca yazılıma kurulabilirler. Bu bitler, okuma ve yazım işlemlerinin tamamlanması olarak donanımdan silinirler. WR’nin yazılımdan silinmesinin olanaksızlığı , yazım işleminin tesadüfi vaktinden evvel sona erdirilmesini önler. WREN biti, kurulduğunda lazım işlemine başlamaya izin verilir. Yüksek güçte, WREN biti temizlenir. Yazım işlemi normal işlem süresinde MCLR, RESET veya WDT- zaman aralığı reset tarafından kesildiğinde WRERR biti kurulur. Bu durumlarda, resetin ardından kullanıcı WRERR bitini kontrol edebilir ve yerleşimi yeniden yazabilir. EEDATA ve EEADR kayıtlarındaki veri ve adresler değişmeyecektir. Yazım tamamlandığında EEIF bayrak biti kesmesi kurulur. Bu kesme yazılımdan silinmelidir. EECON2 fiziksel kayıt değildir. EECON2 okuması tüm ‘0’ ları
okuyacaktır. EECON2 kaydı harici olarak data EEPROM yaz serisinde kullanılır.
II. 13. 3 – EEPROM VERİ BELLEĞİNİN OKUNMASI
Veri bellek yerleşimini okumak için , kullanıcı, adresi EEADR kaydına yazmalıdır ve RD kontrol bitini kurmalıdır. (EECON1<0>). Veri sıradaki devirde, EEDATA kaydında mevcuttur , bunun için bu sıradaki komutta okunabilmektedir. EEDATA bu değerleri diğerleri okununcaya kadar veya kullanıcı tarafından yazılıncaya kadar tutmaktadır. (yazım işlemi boyunca)
II. 13. 4 – EEPROM VERİ BELLEĞİNE YAZIM
EEPROM veri yerleşimini yazmak için kullanıcı ilkin adresleri EEADR kaydına, verileri EEDATA kaydına yazmalıdır. Daha sonra kullanıcı her bit’ e yazımın başlatması için spesifik ardışıkları takip etmelidir.

Örnek 2.3 : EEPROM’ a veri yazımı Yukarıdaki seri her bir bit için tam tamına takip edilmediği sürece (55h yi EECON2 ye yaz, Aah yi EECON2 ye yaz ve WR bitini kur) yazım başlatılmayacaktır. Bu kod segmenti boyunca kesmelerin etkinsizleştirilmesi yerinde olur.
İlaveten EECON1 deki WREN biti aktif yazıma kurulmalıdır. Bu mekanizma beklenmeyen kod yürütülmesinden kaynaklanan tesadüfi EEPROM verilerin üzerine yazımı önler. Kullanıcı, EEPROM un güncelleştirilmesi hariç her zaman WREN bitini temiz tutmalıdır. WREN biti donanım tarafından silinmektedir. Yazım serisi başlatıldıktan,WREN bitinin temizlenmesi bu yazım şeklini etkilemektedir. WREN biti kurulmadıkça, WR bitinin kurulması engellenir.
Yazım şeklinin tamamlanmasından sonra, donanımdaki WR biti temizlenir ve EE yazım bitini bayrak biti (EEIF) kurulur. Kullanıcı bu kesmeyi aktifleştirebilir yada etkinleştirebilir.
EEIF yazılım tarafından silinmelidir.
NOT: EEPROM veri bellek E/W cycle zamanı 10ms aşabilmektedir. (tipik) Yazım şeklinin bitiminden emin olmak için EE kesmesi kullanılmalı veya WR biti seçilmelidir. (EECON<1>).
Her iki durum şeklinin tamamlandığını ifade eder.
II. 13. 5 – YAZIM DOĞRULANMASI
EEPROM verisine yazılan değerlerin yazılması istenen değerlerle doğrulanması gerekmektedir. Bu EEPROM birirnin spesifikasyon limitine yakın uygulamalarda kullanılmalıdır. Toplam kaldırma diski , uygunluk (rahatlık) derecesini belirlemeye yardımcı olacaktır. Genel olarak EEPROM lazım başarısızlığı ”1” olarak yazılan, fakat geriye “0” olarak okunan bitten kaynaklanmaktadır.

II. 13. 6 – TAKLİT YAZILIMLARA KARŞI KORUMA
Şöyle durumlar olabilir ki , aygıt EEPROM veri belleğine yazmak istemeyebilir. Taklit yazılımlara karşı korunmak için, değişik mekanizmalar monte edilmiş, kurulmuştur. Yüksek güçte WREN temizlenir. Bunun yanı sıra , yüksek güç timer’ i (72 msn süreli) EEPROM yazımını önler. Yazılımı başlatan ardışık ve WREN biti ikisi birlikte ‘Brown-Out’, güç arızası veya yazılım aksamasında tesadüfi yazılımları önlemeye devam eder.
II. 13. 7 – KOD KORUMA SÜRESİNCE EEPROM VERİ İŞLEMİ
Micro, kod korumalı durumdayken düzene sokulan verileri okuyabilir ve EEPROM verisine yazabilir. ROM aygıtlarında iki koruma biti mevcuttur. Birisi ROM program
II. 14 – GÜÇ SARFİYAT BİLGİLERİ
Not: EADRR <7:6> biti temizlenmelidir. Bu bitlerden herhangi birisi kurulduğunda micronun maximum IDD si her iki bitin de temizlenmiş olması halindekinden daha yüksektir. Spesifikasyon 400mA’ dir. Silinen EADRR<7:6> ile maximum 150mA civarındadır.
İşaretler: x =bilinmeyen, u = değişmeyen, —– = ‘0’ olarak tamamlanmamış okuma
Q = Şartlara bağımlı değer. Bölgelendirilen hücreler EEPROM tarafından kullanılmamaktadır.
II. 15 – CPU’ NUN SPESİFİK ÖZELLİKLERİ : Mikrokontrolör’ ü diğer işlemcilerden ayıran şey , gerçek zaman uygulamalarının gereksinmeleri ile ilgili özel devrelerdir. PIC16C84’ te sistem güvenliğini maximize eden, dış elemanları ayırarak maliyeti minimize eden , güç tasarrufu, çalışma modu ve kod koruma gibi özellikleri taşımaktadır. Bu özellikler;
 OSC seçimi
 Reset
 Güç kaynağı reseti (POR)
 Yüksek güç timerı (PWRT)
 Osilatör başlangıç Timer ı (OST)
 Kesmeler
 Watchdog Timer
 Sleep
 Kod koruma
 ID yerleşimleri

III. PIC 16F84 İLE TASARLANMIŞ TIMER DEVRESİ

Zamanlayıcı devreleri bir sistemi önceden belirlenmiş bir zaman sonunda aktive etmek için kullanılan, zamana bağlı fonksiyonları yerine getiren devrelerdir.
Bu tip zaman bazlı devrelere evlerimizde, fırın, çamaşır makinesi, bulaşık makinesi gibi ev aletlerinde, fabrikalarda, otomobillerde sıkça rastlarız.
En basit zaman kontrolü iki transistörlü bir multivibratörle yapılabilir. Zaman ayarı bir potansiyometre yani değişken dirençle sağlanır. Bu tip zamanlayıcılar yaygın olarak apartman merdiven ışıklarının yanık kalma süresini ayarlamakta kullanılır.Bu tip bir multivibratörün en büyük dezavantajı hassas zaman tutmanın imkansız olmasıdır. Zaman katsayısı bir RC-direnç, kondansatör çiftinin üzerinden boşalan akıma bağlıdır ki her iki eleman da ısıyla karakteristiklerini değiştirirler bu da ön görülen zamanın ortam ısısıyla değişmesi anlamına gelir. Bir başka dezavantaj da sürenin uzaması için yüksek değerli kondansatör veya direnç kullanmakla toleransların kötü yönde zorlanmasıdır.
Biraz daha kararlı ve basit ama aynı zamanda modern bir zamanlayıcı
için bir entegre olan 555’i kullanmamız gerekir.
555, içinde opamp ve zamanlayıcı için gerekli elemanları barındıran 8 bacaklı bir entegredir. Çok küçük zaman birimlerinden dakika ölçekli zaman aralıklarına kadar transistörlü multivibratorden daha güvenle kullanılabilir. Ama hassasiyet konusunda
gene RC devresinin ısıl kararlılığı kadar güvenilirdir. Kararlılıktan anlamamız gereken her çalıştığında, 1 dakikalık tasarlanmış bir zamanlayıcının hep bir dakika sonunda işlevini yerine getirmesidir. Transistörlü devrelerde ve 555‘de bu zaman RC ısıl kararlılığına göre her aktivasyonda ileri gitmesi veya geri kalmasıdır.
Kesin bir hassasiyet gerektiren işlerde, örneğin film tab etme sırasındaki banyo işlemleri süreleri için tasarlanmış zamanlayıcılarda quartz kristalli osilatörler kullanılır. Quartz kristaller rezonans frekansına göre kesilmiş ve iki metal plaka arasına hapsedilmiş titreşim cambazlarıdır. Bir kristal ile kurulmuş osilatörün ısıl kararlılığı bir RC osilatarüne göre çok daha fazladır, neredeyse ısı etkisini sıfır kabul edebiliriz; gerçekte kristal osilatörlerde ısı değişimlerinden etkilenirler. Böyle bir kristal kullanmak maliyeti ve karmaşıklığı da peşinden sürükler.
Transistörlü multivibratör ve 555 osilatörlerinin salınımının frekansını bir potansiyometre yardımıyla yani R değeriyle oynayarak değiştirebiliriz fakat bir quartz kristalli osilatör söz konusu olunca frekansı kristalin kesildiği değer dışında bir salınıma ayarlamak pek mümkün değildir, pratik olarak istediğimiz zaman gecikmelerini sağlayacak değerlerde, örneğin bir dakikada bir titreşecek bir kristal teorik olarak mümkünse de pratikte bulunması mümkün değildir.
Hemen hemen tüm mikroişlemciler, pic de dahil, programlarını ilerletmek için kristal bir osilatör kullanırlar. Dolayısıyla zamanlayıcı tasarımında mikroişlemci kullanmak ilk etapta osilatör sorununu halletmek açısından oldukça caziptir, iyi ama bölücü sorununu nasıl halledeceğiz ve bu bölücüleri nasıl yaratıp programlayacağız? Gene her mikroişlemcinin bir saat çevriminde işleyebileceği komut miktarı bellidir yani kristalin her vuruşunda mikroişlemçi belli sayıda komut işler. Örneğin pic 16F84 4 mhzlik bir kristalle çalıştırılırsa bu kristalin ürettiği salınımlar önce pic’in içinde dörde bölünür -ki bu tüm picler için geçerlidir- daha sonra programı ilerletmek için kullanılır. Pic bir RISC tabanlı işlemci olduğundan kristalin her vuruşunda bir komut işler. 4 mhz / 4 = 1mhzlik gerçek osilatör frekansında 1 mikrosaniyede 1 komut işlenir. Bunu bilmek bize müthiş bir avantaj sağlar, artık yazacağımız programda baz alacağımız bir zaman sabiti vardır. Programlanabilir bir zamanlama maddeleri kapsamalıdır:
1. Bölme değerini pic portları aracılığıyla pic’e okut
2. 1 saniyelik bir çevrimi bir komutun bir mikrosaniyede
işlendiğini göz önüne alarak yarat.
3. Bir saniyelik çevrimi pic portundan okuduğun bölme
yani tekrar değeri kadar çevir .
4. Tekrar değerine ulaşıldığında çıkışı (örneğin bir röleyi) aktif hale getir.
5. Programı bitir.

Böyle bir algoritmanın oluşturacağı bir şekildeki gibi olmalıdır.

Bu şekilde gösterilen dip switchler(anahtarlar) ikili (binary) sayı düzeninde
bölme oranını girmemizi sağlar. Çıkışta bulunan yeşil ve kırmızı led’ler devrenin çalışması hakkında bize fikir vermesi için konmuştur.
Yeşil led devre çalışırken her bir saniyede bir yarım saniye ışıldayarak
bize devrenin çalıştığını ve herşeyin yolunda olduğunu belirtir.
Kırmızı led ise istenilen zaman gecikmesine erişildiğinde yanıp bize
programın sonuna gelindiğini ve rölenin aktif olduğunu gösterir. Bu esnada yeşil led sönerek sayma işleminin bittiğini belirtir.
Pic çok küçük REED röleleri transistör kullanmaksızın tek başına sürebilir ama genel maksatlı röleleri sürebilmek için bir transistör eklenmiştir. Vcc voltajı rölenin voltajıyla aynı olmalıdır eğer 12 voltluk röle kullanıyorsak Vcc = 12 V olmalıdır. Bu rölenin ucuna aklınıza gelen herşeyi bağlayabilirsiniz.
Bölme oranlarının hesaplanmasında dikkat etmemiz gereken bir, iki noktaya bakalım. Bölme oranı dip switchleri, pic 16f84’ün 8 bitlik RB portunu kullanır. 8 bitlik bir seçme şansına sahip olduğumuza göre verebileceğimiz bölme oranı aralığı 0 ile 255 dir.
Pic için üç adet program bulunmaktadır,
saniye.hex,
dakika.hex,
saat.hex,
Eğer zaman ayarını saniye aralıkla yapmak istiyorsanız o halde saniye.hex dosyası ile pic’i programlamanız gerekir. Dakika aralığı sizin için yeterli ise dakika.hex kullanılmalıdır. Saat bazında bir hassasiyet içinse saat.hex kullanılır. Saniye bazında bir ayarla 255 saniyeye kadar bir saniye aralıkla zaman ayarı yapmak mümkündür. Bu da yaklaşık olarak 4.30 dakikalık maksimum zaman ayarı sağlar. Dakika bazında bir ayarla 255 dakikaya kadar bir dakika aralıkla zaman ayarı yapmak mümkündür. Bu da yaklaşık olarak 4.30 saatlik maksimum zaman ayarı sağlar. Saat bazında bir ayarla 255 saate kadar bir saat aralıkla zaman ayarı yapmak mümkündür. Bu da yaklaşık olarak 10 günlük maksimum zaman ayarı sağlar. Pic üzerinde RB portu bacakları 4k7 ohmluk dirençlerle +5 voltabağlanmıştır, bunun nedeni boşta kalan bacağın salınım yapıp iki değer arasında gidip gelmesini önlemektir fakat bu bize hesapladığımız zaman bölme değerini switchlere girerken dikkatli olmamızı söyler. Artık low yani 0 değeri açık anahtara karşılık gelmez çünkü açık anahtar o hattın +5volta çekilmesi demektir yani High – 1 – dır. Örneğin 40 saniyelik bir zaman gecikmesi için switchleri programlayalım, 40 = 00101000 dir. Burada en soldaki sayı RB7 portundaki switchdir,aynı mantıkla en sağdaki ise RB0 portuna karşılık gelen switchdir. KAPALI anahtar = 0, AÇIK anahtar = 1 kuralını uygularsak 40 sayısı kapalı, kapalı, açık, kapalı, açık, kapalı, kapalı, kapalı olarak RB7 den RB0 ‘ a doğru girilmelidir.
Önemli bir nokta önce switchleri programlamamız daha sonra devreye voltaj
uygulamamız gerekir. Çünkü pic voltaj uygulandığı andan itibaren zamanı geriye saymaya başlar.

FİAT LİSTESİ

TIMER HEX. KODLARI

Saniye.hex
:1000000021288001840AFF3E031D01281C288D0140
:10001000E83E8C008D09FC30031C11288C07031866
:100020000E288C0764008D0F0E280C1817288C1CC6
:100030001B2800001B28080083130313831264008D
:10004000080083168501831285018316FF30860020
:10005000831286010C308400443001200608A80079
:100060002808FF3CA800A901640029082802031CF5
:100070004528051001308D00F430082005140130AA
:100080008D00F4300820A90F3428051085140515BB
:040090006300482899
:084000007F007F007F007F00BC
:04400E00F53F010079
:00000001FF

Dakika.hex
:1000000021288001840AFF3E031D01281C288D0140
:10001000E83E8C008D09FC30031C11288C07031866
:100020000E288C0764008D0F0E280C1817288C1CC6
:100030001B2800001B28080083130313831264008D
:10004000080083168501831285018316FF30860020
:10005000831286010C308400443001200608A80079
:100060002808FF3CA800AA0164002A082802031CF3
:100070004D28A90164003C30290203184B280510C3
:1000800001308D00F4300820051401308D00F4306B
:100090000820A90F3A28AA0F342805108514051541
:0400A0006300502881
:084000007F007F007F007F00BC
:04400E00F53F010079
:00000001FF
Saat.hex
:1000000021288001840AFF3E031D01281C288D0140
:10001000E83E8C008D09FC30031C11288C07031866
:100020000E288C0764008D0F0E280C1817288C1CC6
:100030001B2800001B28080083130313831264008D
:10004000080083168501831285018316FF30860020
:10005000831286010C308400443001200608A80079
:100060002808FF3CA800AB0164002B082802031CF1
:100070005528AA0164003C302A0203185328A9011C
:1000800064003C30290203185128051001308D000E
:10009000F4300820051401308D00F4300820A90F39
:1000A0004028AA0F3A28AB0F3428051085140515EF
:0400B0006300582869
:084000007F007F007F007F00BC
:04400E00F53F010079

45 views

Pg = |Cn|^2 (0 < n < sonsuz)

Enerjisi böyle ifade edilebilen bir enerjinin %95'inin karşı tarafa ulaşması alçak geçirgen bir filtre gibi davranan bir iletim ortamı ile sağlanabilir. Bu ortam işareti fo gibi belli bir frekans değerine kadar geçirip geri kalan kısmını yutar, böylece işaretin enerjisi azalmış olur. Filtreden geçen işaretin enerjisi de:

Pç =  |Cn|^2 (0 < n < k)

olarak yazılabilir. Burada filtreyi ayarlarken dikkat edilecek nokta fo parametresi (dolayısıyla k parametresi) öyle ayarlanmalıdır ki, Pç/Pg > 95/100 olarak kalsın. Böyle bir alçak geçiren filtrenin frekans spektrumu sinc fonksiyonu ile ifade edilebilir.

2-) Haberleşme sistemleri, herhangi bir biçimdeki bilginin, zaman ve uzay içinde kaynak adı verilen bir noktadan kullanıcı adı verilen diğer bir noktaya aktarılmasında rol oynayan aygıt ve etkenlerin tümüne verilen addır.
Tipik bir haberleşme sisteminde mesaj aktarımı sırasında geçirilen aşamalar şöyle sıralanabilir : Haber kaynağı – Giriş Dönüştürücü – Kodlama ve Modülasyon – Vericinin Kuvvetlendiricisi – İletim Ortamı – Alıcının Kuvvetlendiricisi – Demodülasyon, Kod Çözücü – Çıkış Dönüştürücüsü – Haber Değerlendiricisi.
Bütün bu aşamaları basit bir örnekte anlatalım. Haberleşme sistemimiz iki insan
arasında geçen konuşma olsun. Öncelikle konuşacak kişinin ileteceği bilgi o kişinin beyninin ilgili bölümünde hazırlanır (haber kaynağı) ve buradan elektriksel bir işarete dönüştürülerek nöronlar aracılığında gerekli kaslara yollanır. İlgili kaslar elektriksel işaretlere yanıt vererek göğüs kafesinin yarattığı basıncı (sesin genliğini etkiler), gırtlaktaki ses tellerinin gerilimini ve gırtlak ve yutaktaki ses boşluklarını (frekans ayarı) ayarlarlar. Kodlama, modülasyon ve kuvvetlendirme işlemleri basınç etkisiyle akciğerden çıkan havanın gırtlak ve yutaktan geçerken biçimlendirilmesine karşılık düşer. Bu aşamadan sonra ses iletim ortamına ulaşır ve ses dalgaları halinde sistemin alıcısına yani dinleyicinin kulak kepçesine ulaşır. Kulak kepçesi gelen ses dalgalarını uygun şekilde kulak zarına odaklayarak adeta bir kuvvetlendirici işlemi görür. Kulak zarı, örs, çekiç ve üzengi kemiklerinden oluşan düzenek titreşerek salyangoz ismi verilen kısımdaki sıvıda dalgalanmalar oluşturur (Bu sistemimizin demodülasyon ve kod çözme işlemine karşılık gelir.). Bu dalgalanmalar korti organı (çıkış dönüştürücüsü) denen bir organı uyarır ve burdan çıkan elektriksel işaretler sinir hücreleri tarafından beyne, yani haber değerlendiricisine, ulaşırlar.

3-) Modülasyon : İletilecek işaretin, taşıyıcı bir dalga -ki bu dalga genelde yüksek frekanslı sinüzoidal bir dalga ya da dikdörtgen darbe katarı biçimindedir- yardımı ile iletim işlemine modülasyon adı verilir.

Haberleşme sistemi üzerindeki yeri : Modülasyon bilginin iletiminde önemli bir yer tutar. Modülasyon yapılmasının başlıca sebepleri şöyle sıralanabilir:
I- Birden fazla işareti aynı anda, birbirlerine karıştırmadan aktarmak için II- Aktarılacak işareti iletişim ortamının özeliklerine göre ayarlamak için (örnek: yüksek geçiren filtre gibi davranan bir ortamda alçak frekanslı bir işaret modüle edilerek daha yüksek frekanslara çıkarılıp en az kayıpla aktarılabilir.)
III- Dalga boyuyla anten uzunluğuyla uyumlu hale getirme

Modülasyon tipleri :

I- Eğer işaretin genliği f(t) mesaj işaretinin lineer bir fonksiyonu olarak değiştirilirse bu olaya genlik modülasyonu (GM)denir.
II- Taşıyıcı dalganın ani frekansı, mesaj işaretinin lineer bir fonksiyonu olarak değişebilir. buna da frekans modülasyonu (FM) denir.
III- Taşıyıcının fazı, mesaj işaretinin lineer bir fonksiyonu olarak değiştirilirse bu da faz modülasyonudur (PM).

96 views

S = 1600 KVA Sk = 1000 MVA L = 65 metre

% Uk = %6 x = 0,1 ohm/km 3×70+35mm2

Po = 2800 watt Dyn5 (Bağlantı Şekli)

Pcu = 17000 watt Us = 34,5 KV

A

TR1

B

A Noktası İçin

B Noktası İçin

B noktasına ait kısa devre hesabını yaparken trafonun en yakınındaki adaya ait kesit ve mesafe değerleri aldım.

Primer tarafta;

Seçilecek olan sigorta değeri 3×25 A

Seçilecek olan akım trafosu değeri 25/5 A

Sekonder tarafta;

Seçilecek olan akım trafosu değeri 2500/5 A

173 views

YÜKSELTEÇ DEVRESİ

TRANSİSTÖRÜN ANAHTAR OLARAK KULLANILMASI

FLAŞÖR

KARE DALGA ÜRETECİ

9 views

OTOMATİK KADEMELERİ : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
GRUPLAR (KVAr) : 10 20 20 20 20 20 20 20 yd. yd. Olmak üzere TOPLAM 160 KVAr 8 Kademeli otomatik kompanzasyon tesis edilecektir.
Kompanzasyon sisteminde; kondansatör bağlama sistemleri için imal edilmiş ; Ön şarj dirençli veya Endüktividite dönüş kablo sistemi olan özel kontaktörler kullanılması tavsiye edilir.
STANDART KOMPANZASYON KURULUMU : a+2a+……+2a ŞEKLİNDEDİR.

Not: Enerji trafonun sekonder tarafından ölçüleceği için Sabit gurup mühürlü bölüme konulacak ve ölçü akım trafolarından önce AG.barasına projesindeki gibi bağlanacaktır. Sabit gurup ana şalterden önce bağlanması nedeni ile Kondansatörde sürekli enerji olduğunu belirten dikkat çekecek biçimde uyarıcı bir işaret, sabit etiket veya levha konulacaktır.
uzman
Mukerrem Aslan
Elektrik müh.

1.839 views

movf OffsetL,W
call DoTable

movlw High(here)
movwf PCLATH ; reset PCLATH

here goto here

org 0x????

DoTable addwf PCL
TStart Retlw d’0′
etc
As an example of how to use it, say you want to output speech data at 5K samples per second. A simple R2R ladder is on PortB. The speech table has 3000 data points
Start clrf OffsetH
clrf OffsetL

SoundLoop ; 200uS loop time = 5000 samples per second

movlw High(Table)
movwf PCLATH
call Table ; get sound data
movwf PORTB

movlw High(here)
movwf PCLATH ; reset PCLATH

here incf OffsetL ; add 1 to data pointer
btfsc STATUS,C
incf OffsetH

NoUp movlw Low(d’3000′)
xorwf OffsetL,W
btfss STATUS,Z
goto SoundLoop

movlw High(d’3000′)
xorwf OffsetH,W
btfss STATUS,Z
goto SoundLoop
goto Start
;
; SOUND DATA TABLE 3000 ELEMENTS
;
Table movlw High(TStart)
movwf PCLATH
movf OffsetH,W
addwf PCLATH
movlw Low(TStart)
addwf OffsetL,W
btfsc STATUS,C
incf PCLATH

movf OffsetL,W
DoTable addwf PCL
TStart DT “Hello. I’m Mr Ed”

; plus another 2984 data points

end
PS: the text won’t sound like that coming from PORTB ;-)
PPS :if you want an easy way to create a 3000 point data table ready for MPASM see

http://www.bubblesoftonline.com/demo/dtimg.html

Dmitry Kiryashov [zews at AHA.RU] says:
AFAIK it can be done in more straight way.
call Dispatcher
; will be returned here

Dispatcher:
movlw High TStart
addwf OffsetH,W
movwf PCLATH

movlw Low TStart
addwf OffsetL,W
skpnc
incf PCLATH,F

movwf PCL ;computed goto with right PCLATH

TStart:
dt data0,data1,data2,… ;retlw’s

Scott Dattalo says:
;*******************************************************************
;write_string
;
; The purpose of this routine is to display a string on the LCD module.
;On entry, W contains the string number to be displayed. The current cursor
;location is the destination of the output.
; This routine can be located anywhere in the code space and may be
;larger than 256 bytes.
;
; psuedo code:
:
; char *string0 = “foo”;
; char *string1 = “bar”;
;
; char *strings[] = { string0, string1};
; char num_strings = sizeof(strings)/sizeof(char *);
;
; void write_string(char string_num)
; {
; char *str;
;
; str = strings[string_num % num_strings];
;
; for( ; *str; str++)
; LCD_WRITE_DATA(*str);
;
; }
;
; Memory used
; buffer2, buffer3
; Calls
; LCD_WRITE_DATA
; Inputs
; W = String Number
;
write_string

andlw WS_TABLE_MASK ;Make sure the string is in range
movwf buffer3 ;Used as an index into the string table
addwf buffer3,w ;to get the string offset
;
addlw LOW(ws_table) ;First, get a pointer to the string
movwf buffer3 ;
;
movlw HIGH(ws_table) ;
skpnc ;
movlw HIGH(ws_table)+1 ;

movwf PCLATH

movf buffer3,w
call ws2 ;First call is to get string offset in
table
movwf buffer2

incf PCLATH,f
incfsz buffer3,w
decf PCLATH,f

call ws2 ;get the high word (of the offset)

movwf PCLATH ;
ws1: ;Now loop through the string
movf buffer2,w
call ws2

andlw 0xff
skpnz ;If the returned byte is zero,
return ; we’ve reached the end

call LCD_WRITE_DATA

incf PCLATH,f ;Point to the next character in the
string
incfsz buffer2,f
decf PCLATH,f

goto ws1

ws2
movwf PCL

#define WS_TABLE_MASK 1 ; This should equal 2^number of strings

; The first part of the table contains pointers to the start of the
; strings. Note that each string has a two word pointer for the low
; and high bytes.

ws_table:
retlw LOW(string0)
retlw HIGH(string0)

retlw LOW(string1)
retlw HIGH(string1)

string0: dt “GPSIM WROTE THIS”,0
string1: dt “A STRING ON ROW 2″,0

also:
• Wave to data table converter
• PIC DSP / filters
• PIC Microcontoller Audio Input / Output
David A Cary of Motorguide Pinpoint Says:
Someone mentioned SoundLoop: … incf OffsetL ; add 1 to data pointer btfsc STATUS,C incf OffsetH
but my little cheat sheet claims that `incf’ only affects the Z bit, not the C bit. Is my cheat sheet leaving something out ? Or is there a bug in this code ? Or am I missing something ? SoundLoop: … incf OffsetL ; add 1 to data pointer btfsc STATUS,Z incf OffsetH
The heavy use of btfsc STATUS,C ; also known as skpnc elsewhere on this page looks OK, because they follow the “addwf” or “addlw” instructions, which do affect the carry bit. — David Cary
Comments:
• The “write_string” subroutine wouldn’t even compile until I made this little tweak:
• write_string:
• ….
• movlw HIGH(ws_table) ;
• skpnc ;
• addlw 1 ; because my assembler choked on “movlw HIGH(ws_table)+1”
Interested:
•

45 views

Diyotlar Germanyum ve Silisyum tipi maddelerden yapılmıştır.Germanyum tipi diyotlar anahtarlama ve
dedektör olarak kullanılırlar.İletime geçme gerilimleri 0,2-0,3 V arasıdır.Silisyum tipi diyotlar ise doğrulma devrelerinde ( AC’yi DC’ye çevirmek için ) kullanılır.İletime geçme gerilimleri 0,6-0,7 V arasıdır.Diyoda ters polarizasyonda zamanla artan bir gerilim verilirse belli bir zaman sonra diyot ya-
nar ,delinir veya kısa devre olur.Bundan sonra diyottan çok büyük akım geçmeye başlar.

Yukardaki grafikte ise diyodun iletime geçmesi ve delinme gerilimi görülmektedir.
Diyot Çeşitleri

1-Zener Diyotlar :Zener diyot normal doğrultma diyotlarının ters delinme gerilimi esasıyla çalışırlar. Regüle devrelerinde çıkış gerilimini sabit tutmak için kullanılırlar.Ters polarizasyon altında çalışırlar.
Zener diyodların gerilimleri üzerinde yazar veya verilen bir kod numarasıyla ELEKTRONİK KATOLOG ‘dan( Kitap karıştırmaya uğraşmadan ) bakılarak öğrenilebilir.

RS = Zenere Seri Direnç Vz = Zener Diyot Gerilimi Rs = VT-VZ
VT = Trafo Gerilimi Iz = Zener Diyot Akımı ( Yaklaşık 10-30 mA arası ) IZ
Yukarıdaki devrede bir Zener Diyot uygulaması görülmektedir.Bu devrede yaklaşık 18 V olan DC çıkış gerilimi 12 V sabit olarak dış devreye verilmektedir.Burada gerilimin sabit olmasını Zener Diyot sağlar.
Zener diyoda yardımcı olmak için seri bir direnç bağlanmıştır.Bu dirence sadece büyük güçlü devrelerde
çok fazla akım çekildiğinde kullanılır.Yük akımı bu direnç üzerinden geçer.
2-Köprü Diyotlar :Aslında bu diyotlar özel bir çeşit değildir.4 tane normal diyodun uygun bağlanmasıyla
oluşturulur.Fakat piyasada artık hazır olarak ( paketlemiş ) 4 ucu dışarıya çıkmış köprü diyotlar bulun- maktadır.Bu 4 uçtan ikisi alternatif akım girişi ,bir ucu + çıkış ,son ucu ise – çıkıştır.Sadece doğrulma devrelerinde kullanılır.
Bu elemanın uygulaması konunun sonuna doğru gösterilecektir.
3-Led Diyotlar :Led diyodlar doğru polarizasyonda çevresine ışık veren devre elemanıdır.3 renkte imal edilirler.Bunlar Kırmızı; 1,5 Volt ,Sarı; 1,8 Volt ,Yeşil; 2,2 Volt şeklindedir.
Led diyotlar iki ve üç renkli olarakta yapılırlar.İki renkliler ters paralel bağlı kırmızı ve yeşil ledler- den ,Üç renkli de kırmızı ,yeşil ledlerden oluşur,iki led birden yakıldığında ise sarı renk elde edilir.

Led diyotların devrede koyulağı yerde eğer gerilim değeri yüksek ise bir direnç yardımıyla istenen değere indirilir.
4-Foto Diyotlar :Foto diyotlarda zener diyotlar gibi ters polarizasyonda çalışırlar.Üzerinden geçen akım ışık şiddetiyle doğru orantılı olarak artan bir elemandır.Foto diyotlar ayrıca kızıl ötesi ışınlara duyarlı olarakta imal edilirler.Bunlar hem ışını alan hem de ışını gönderen olarak iki çeşittir.Daha çok
el kumandalarında kullanılırlar
Alternatif Akım niçin Doğru Akıma çevrilir?
Elektrik enerjisinin üretildiği yerden tüketilecek yerlere ekonomoik olarak iletmek için yüksek gerilim halinde verilmesi gerekmektedir.Yüksek gerilimi doğru akım makinelerinde belirli bir değerden sonra
üretemeyiz.Alternatif akımın generatörlerde üretilmesi ,trafolar ile yükseltilip-alçaltılması DC ye göre kat kat daha kolay ve ucuzdur.Bunun için alternatif akım kullanılacak yere kadar getirilir ve orada doğrultmaçlar veya generatörler aracılığıyla Doğru akıma çevrilip kullanılır.

Alternatif Akım zamanla yönü ve şiddeti değişen bir akımdır.Bir an artı olan uç diğer anda eksi olabilir,
buna bağlı olarak devamlı olarak akımın yönüde değişir.
Alternatif akımın yönünün değişmesi gelişi güzel olan birşey değildir.Alternatif akım bir saniyede 50 saykıllık hareket yapar.Bir saniyede oluşan saykıl sayısınada frekans denir. ” f ” ile sembollendirilir.
Birimi ise saykıl/saniye veya Hertz’dir.
Aşağıdaki şekil bir saykıllık hareketi gösterir.Diğerinde ise hareketin devamı görülmektedir.

Diyotlarla İlgili AC – DC Devreleri
1- Yarım Dalga Doğrultmaç: Bu devrede 9 V çıkış veren bir Transformatör ,bir diyot ,bir adet kondansatör bulunur.

Yarım dalga doğrultmaçta 9 V’a indirilen alternatif akım pozitif alternansta diyot üzerinden geçerek aşağıdaki hali alır.Yani negatif alternansları yok edilerek yerine sıfır değeri konmuş olur.

Daha Sonra Elektronlitik Kondansatör aracılığıyla aşağıdaki DC’ye daha yakın değere gelir ve oradan da
yük tarafından kullanılır.

Yarım Dalga Doğrultmaçlar bazı dezavantajları sebebiyle pek kullanılmazlar.
a-Büyük Dalgalanma Gerilimleri oluşur.
b-Trafo gereksiz yere ısınır ,zorlanır.
c-Çok büyük değerde kondansatör gerektirir.
2-Tam Dalga Doğrulmaçlar :Bu devrede 9 V çıkış veren üç uçlu bir Transformatör ,iki diyot ,bir adet kondansatör bulunur.

Tam dalga doğrultmaçta ,yarım dalgada olduğu gibi 9 V’a indirilen alternatif akım iki alternanstada mut-
laka bir diyodun üzerinden geçerek aşağıdaki hali alır.Yani negatif alternansları yok edilerek yerine de yine pozitif alternans konmuş olur.

Daha Sonra Elektronlitik Kondansatör aracılığıyla aşağıdaki DC’ye daha yakın değere gelir ve oradan da
yük tarafından kullanılır.

Tam Dalga Doğrultmaçlar daha çok küçük güçlü adaptörlerde kullanılır.
3-Köprü Tipi Doğrultmaçlar :Bu devrede 9 V çıkış veren bir Transformatör ,dört diyot ,bir adet kondansatör bulunur.

Şekilde görüldüğü gibi trafo çıkışlarının herbirine bir anod bir katod ucu olmak üzere ikişer diyot bağlanmıştır.Bu 4 diyodun boşta kalan anod uçları birleştirilerek artı ,kalan katot uçları da birleşti- rilerek eksi uç çıkarılır.Burada alternatif akımın hangi alternansı gelirse gelsin diyotlardan geçebi- lecektir.Yani eksi alternans gelirse katotlardan girecek ,artı alternans gelirse anodlardan girecektir.
Gerilim bu işlemler sonucunda aşağıdaki hali alır.

Daha Sonra Elektronlitik Kondansatör aracılığıyla aşağıdaki DC’ye daha yakın değere gelir ve oradan da
yük tarafından kullanılır.

Diyot Anahtarlama Sureleri
İleri öngerilimleme durumunda n-tipi malzemeden p-tipi malzemeye doğru ilerleyen çok sayıda elektron olur ve n-tipi malzemede çok sayıda ( + ) yük bulunur. Bu iletkenlik için bir gerekliliktir. p-tipi malzemedeki elektronlar ile n-tipi malzemede ilerleyen ( + ) yükler herbir tarafta çok sayıda azınlık taşıyıcısı oluşturur. Uygulanan gerilim tersine öngerilimleme durumu yaratmak üzere ters çevrildiğinde, ideal olarak diyotun, iletme durumundan iletmeme durumuna anında geçtiğini görmeyi bekleriz. Ancak her iki malzemedeki çok sayıda azınlık taşıyıcısı nedeniyle diyot, şekil 3 deki gibi ters dönecek ve azınlık taşıyıcıların karşı malzemede çoğunluk taşıyıcısı durumuna dönmeleri için gereken Ts zamanı kadar ( saklama süresi ) bir süreyle bu ölçülebilir düzeyde kalacaklardır. Özünde diyot, devre parametreleri ile belirlenen bir I_ters ters akımı ile kısa devre durumunda kalacaktır. Bu saklama süresi geçtikten sonra akım, iletmeme durumu düzeyine inecektir. Bu ikinci süre Tt ( geçiş aralığı ) ile gösterilir. Tıkanma süresi Trr bu iki sürenin toplamıdır. Trr = Ts + Tt Doğal olarak bu parametre yüksek hızlı switching ve rectifier uygulamalarında önemlidir.

Şekil 1 : Anahtarlama süresinin tanımlanması

Diyotlarda Geçiş ve Difüzyon Kapasitansi
Elektronik devre elemanları yapısal olarak çok yüksek frekanslara karşı duyarlıdır. Xc=1/(2.f.C) reaktansının çok yüksek olması dolayısıyla ( açık devre eşdeğeri ) alçak frekanslarda gözardı edilebilen şönt ( paralel ) kapasitif etkilerin bir çoğu, çok yüksek frekanslarda gözardı edilemeyecek düzeylere çıkar. Bu durumda Xc, yüksek f değeri nedeniyle düşük reaktanslı bir ” kısa devre ” yolu açmaya yetecek kadar küçük olacaktır.
P-N yarıiletken diyodunda gözönünde bulundurulması gereken iki kapasitif etki vardır. Her iki tip kapasitans hem ileri hem de ters öngerilimleme bölgesinde görülmekle beraber biri diğerine göre daha baskındır. Ters öngerilimleme bölgesinde geçiş veya boşaltılmış bölge ( CT ) kapasitansı mevcutken, ileri öngerilimleme bölgesinde difüzyon ( CD ) veya saklama kapasitansı ağır basar.
Paralel plakalı bir kondansatörün kapasitansı için temel denklem C = A/d dir. Burada C aralarında d mesafesi bulunan A alanlı iki plakanın arasındaki dielektriğin permitivitesidir. Ters öngerilimleme bölgesinde ters yükle yüklü iki plaka arasında , bir yalıtkan olarak işlev gören, boşaltılmış (yüksüz) bir bölge vardır. Şekil 1 de gösterildiği gibi, boşaltılmış bölge, geri öngerilim potansiyelinin artması ile birlikte büyüyeceğinden bunun sonucunda ortaya çıkan geçiş kapasitansı azalacaktır. Kapasitansın, uygulanan ters öngerilimleme potansiyeline bağlı olması bazı elektronik sistemlerde uygulama alanı bulmaktadır. Örneğin, bazı TV şaselerinde Teletext senkronizasyon devresinde BB405B ve benzeri diyotların bu özelliğinden faydalanılır. Bahsedilen etki, ileri öngerilimleme bölgesinde de mevcutdur. Boşaltılmış bölgenin hemen dışındaki bölgeler, elektron akış hızına bağımlı bir kapasitans etkisinin gölgesinde kalmaktadır. Başka bir deyişle bu, doğrudan doğruya diyottan geçen akıma bağlıdır. Akım şiddetinin artması, difüzyon kapasitans düzeylerinin artmasına neden olacaktır. Ancak, akım şiddetinin artması, ilgili direnç düzeylerinin azalmasına yol açar ve sonuçta yüksek hız uygulamalarında çok önemli olan zaman sabiti (= R.C ) aşırı artmaz.

Şekil 1 : Uygulanan öngerilimin fonksiyonu olarak geçiş ve difüzyon kapasitansı
Yukarıda bahsedilen kapasitif etkiler, ideal bir diyota paralel bağlı bir kondansatörle gösterilebilir.( Şekil2 ) Bu etkiler alçak ve orta düzeyli frekans uygulamalarında ( güç alanı hariç ) ihmal edilebilir. Ancak özellikle SMPS devresi çıkışındaki rectifier noktalarında ve Horizontal devrelerinde bu parametreye dikkat edilmelidir. Ayrıca uygulamada diyotlara paralel olarak kullanılan kondansatörler, diyot üzerindeki voltajı daha da eğimli hale getirir ve anahtarlama hızı iyice düşer. Yüksek frekanslarda, diyodun kapasitif etkisi bu diyoda paralel bağlanacağından bu etki artar ve diyot üzerinde harcanan güç çoğalır, ısı olarak ortaya çıkar.

Şekil 2 : Geçiş veya difüzyon kapasitansının diyot üzerindeki etkisinin gösterilmesi

274 views