tc erciyes üniversitesi mühendislik fakültesi elektrik
Transkript
tc erciyes üniversitesi mühendislik fakültesi elektrik
T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ 2013 ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ İÇİNDEKİLER İÇİNDEKİLER DENEY-1 ............................................................................................ 1 DENEY-6 ........................................................................................... 46 DENEY-1.1: PNPN DİYOT .............................................................. 1 DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 ........................................................ 46 DENEY-1.2: DİYAK ......................................................................... 5 DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 ........................................................ 54 DENEY-2 .......................................................................................... 11 DENEY-7 ........................................................................................... 61 DENEY-2.1: SCR .......................................................................... 11 DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ ................................... 61 DENEY-2.2: TRİYAK ..................................................................... 19 DENEY-7.2: MOTOR HIZ KONTROL DENEYİ ............................. 65 DENEY-3 SCR’Lİ KONTROL DENEYİ ............................................ 25 DENEY-8 AC GÜÇ KONTROL DENEYİ .......................................... 68 DENEY-4 .......................................................................................... 30 DENEY-9 DOĞRULTUCULAR ......................................................... 73 DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 ......... 30 DENEY-10 AC/DC KONVERTÖR DENEYİ ...................................... 81 DENEY-4.2: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-2 ......... 34 DENEY-11 DC/AC İNVERTÖR DENEYİ .......................................... 84 DENEY-5 .......................................................................................... 38 DENEY-12 ......................................................................................... 87 DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ .......................... 38 DENEY-12.1: SABİT ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ ...... 87 DENEY-5.2: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ ........................ 42 DENEY-12.2: AYARLI ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ ... 90 DENEY-13 SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ .. 93 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.1: PNPN DİYOT Giriş: Shockley diyot yada 4 tabaka diyot olarak da bilinen PNPN DİYOT, tek yönlü çalışan yarıiletken anahtar elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 1.1’ de ve karakteristik eğrisi şekil 1.2’ de görülmektedir. DENEY-1.1: PNPN DİYOT ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLER (TA = 25°C) K a ra k te ri s t ik F o rwa rd Sw i tc hi n g Vo l ta g e Anot GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ Katot F o rwa rd Sw i tc hi n g C u rre n t Sembol Min 1N5158, 1N5782, 1N5788 1N 5 15 9, 1N 57 83, 1N 5 78 9 1N 51 60, 1N 5 78 4, 1N 5 79 0 1N 5 77 9, 1N 57 85, 1N 5 79 1 1N 57 80, 9.0 11 12 11 12 13 Is thru 1N5781 — 1N5782 thru 1N5793 F o rwa rd O f f - S ta t e C ur re n t (VF = 0. 75 x Vs) Şekil 1.1: PNPN DİYOT’ un sembolü ve görünüşü IFM Reverse Current (VR = VRm) Holding C urre nt IRM 1N5158 thru 1N5160, 1N5779 IH 10 0.1 Forwa rd On Volta ge ( I F = 1 50 m A d c ) 13 — VF Birim Volts 14 15 5.0 50 10 100 1.0 5.0 µA 2.0 10 µA µA 20 1.0 thru 1N5781 1N5782 thru 1N5787 1N5788 thru 1N5793 IF Max 10 10 VS 1N5158 thru 1N5160, 1N5779 Typ 8.0 4.0 50 mA 2.0 1.0 1.5 Volts Şekil 1.3: 1N5158’ e ait karakteristik değerler 1 IH VR VR 2 Deney şeması: +12V IS VS VF R1 470 IR Şekil 1.2: PNPN DİYOT’ un karakteristik eğrisi PNPN P1 47k PNPN DİYOT’ un iletken olabilmesi için anot-katot uçları doğru polarmalandırılmalıdır. Doğru polarma gerilimi elemanı iletken yapan anahtarlama gerilimi (Switching voltage, VS) seviyesini aştığında eleman iletime geçerek akım geçirmeye başlar. İletime geçen PNPN diyot uçlarındaki gerilim birkaç volt seviyesine düşer. İletime geçen PNPN DİYOT’ un tekrar yalıtkan olabilmesi için, içinden geçen akımın tutma akımı (Holding current, IH) seviyesinin altına düşmesi gerekir. 1N5158 +88.8 mA +88.8 Volts R2 100 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.1: PNPN DİYOT DENEY MODÜLÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.1: PNPN DİYOT İŞLEM BASAMAKLARI ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 5.2-5.3 pinlerini kısa devre edin. mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayın. 5) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 6) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 7) P1 trimpotu yardımıyla PNPN diyot anot gerilimini (VA) birer volt aralıklarla artırıp, bu gerilimlere karşılık gelen anot akımını (IA) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin. 8) Anot gerilimi, PNPN diyotun tetikleme seviyesine ulaştığında hızla düşecektir. Bu andan sonra da P1 trimpotu yardımıyla SUS’ un anot gerilimini artırmaya ve ölçümlerinize devam edin. 9) Ölçüm sonuçlarını kullanarak SUS’ un karakteristik eğrisini çizin. 10) Devrenin enerjisini kesin. 1) 2) 3) 4) ÖLÇÜM SONUÇLARI VA (Volt) 3 DENEY BAĞLANTI PLANI 0 1 2 ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. ….. 4 IA (mA) IA VA ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.2: DİYAK GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.2: DİYAK Diyaklı osilatör devresi şekil 1.7’ de görülmektedir. Giriş: DİYAK, iki yönlü çalışabilen yarıiletken tetikleme elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 1.4’ de ve karakteristik eğrisi şekil 1.5’ de görülmektedir. +Vcc R1 Şekil 1.4: Diyak’ ın sembolü ve görünüşü P1 DİYAK V1 V2 C1 R2 Şekil 1.7: Diyaklı osilatör 5 Şekil 1.5: Diyak’ ın karakteristik eğrisi DİYAK’ iki yönlü çalışabilme özelliği nedeniyle uçlarına isim verilmemiştir. DİYAK uçlarına uygulanan gerilim kırılma gerilimi (Breakover voltage, V(BO)) seviyesini aştığında eleman iletime geçerek akım geçirmeye başlar. İletime geçen DİYAK çıkışında yaklaşık 5 volt değerinde bir gerilim oluşur. İletime geçen DİYAK’ ın tekrar yalıtkan olabilmesi için, elemanın uçlarındaki gerilimin kırılma geriliminin %75-%80 seviyesinin altına düşmesi gerekir. Karakteristik Sembol Breakover voltage* V BO Koşullar C=22nF** Değer Birim MIN. 28 V TYP. 32 MAX. 36 C=22nF** MAX. ± 3 V Breakover voltage symmetry |V BO1-VBO2| Dynamic breakover voltage* ∆V V BO and VF at 10mA MIN. 5 V Output voltage* VO see diagram 2(R=20 O ) MIN. 5 V Breakover current* IBO C=22nF** MAX. 50 µ A Rise time* tr see diagram 3 MAX. 2 µ s Leakage current* IR V R =0.5V BO max MAX. 10 µ A Şekil 1.6: DB3’ e ait karakteristik değerler Devreye besleme gerilimi uygulandığında diyak yalıtkandır. C1 kondansatörü, R1 direnci ve P1 trimpotu üzerinden kaynak gerilimine (VCC) şarj olmaya başlar. C1 kondansatörü üzerindeki şarj gerilimi diyak’ ın kırılma gerilimi seviyesine (VBO) ulaşana dek bu durum devam eder (şekil 1.8). C1 kondansatörü üzerindeki gerilim VC1 Kaynak gerilimi VCC Diyak kırılma gerilimi VBO Şekil 1.8: C1 kondansatörünün şarjı C1 kondansatörü üzerindeki şarj gerilimi diyak’ ın kırılma gerilimi seviyesine ulaştığında, diyak iletime geçer. C1 kondanstörü, diyak ve R2 direnci üzerinden deşarj olmaya başlar. C1 kondansatörü üzerindeki gerilim azalmaya başlar ve bir süre sonra diyak yalıtkan olur (şekil 1.9). 6 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.2: DİYAK C1 kondansatörü üzerindeki gerilim VC1 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.2: DİYAK V1 Kaynak gerilimi VCC Diyak kırılma gerilimi VBO V2 Şekil 1.9: C1 kondansatörünün deşarjı Diyak’ ın yalıtkan olmasıyla deşarj yolu kapanan C1 kondansatörü başlangıçta olduğu gibi yeniden şarj olmaya başlar ve aynı olaylar tekrarlanarak devam eder (şekil 1.9). C1 kondansatörü üzerindeki gerilim VC1 Şekil 1.11: Diyak uçlarındaki dalga şekilleri 7 Diyak’ lı osilatör devresi triyağın tetiklenmesi amacıyla kullanılmaktadır. P1 trimpotu, osilatör frekansını kontrol etmektedir. Deney şeması: Kaynak gerilimi VCC R1 Diyak kırılma gerilimi VBO 4.7k P1 Şekil 1.10: C1 kondansatörü uçlarındaki sinyal 24V AC 50Hz 100k DIYAK V1 C1 kondansatörü uçlarında testere dişi bir sinyal meydana gelmektedir (şekil 1.10). Bu testere dişi dalganın yükselen bölümlerinde diyak kesimdedir. İçinden akım geçmeyen R2 direncinde gerilim düşümü olmaz. Testere dişi dalganın düşen bölümlerinde ise diyak iletimdedir. R2 direnci üzerinden deşarj olan C1 kondansatörü, bu direnç uçlarında pozitif pals oluşmasına neden olur (şekil 1.11). V2 DB3 C1 100nF R2 390 Şekil 1.12: Diyak Deneyi Devre Şeması 8 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.2: DİYAK GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-1.2: DİYAK İŞLEM BASAMAKLARI 11) ES05-09 modülünü ana üniteye bağlayın. 12) Deney bağlantı planını ES05-09 modülü üzerinde gerçekleştirin. 13) Devreler üzerindeki 11.4-12.1, 11.6-12.4, 12.5-13.1 ve12.6-13.2 pinlerini kısa devre yapın. 14) Devrenin besleme gerilimi ana ünite üzerinden doğrudan gelmektedir. 15) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 16) Osilaskop probunu 12.3-12.4 veya 12.5-12.6 pinlerine bağlayın. PT12 trimpotunu osilaskop ekranında düzgün bir sinyal görene dek çevirin. 17) Osilaskopla 12.3-12.4 ve 12.5-12.6 pinlerinden osilatörün çıkış sinyallerini ölçüp kaydedin. 18) Devrenin enerjisini kesin. DENEY MODÜLÜ ÖLÇÜM SONUÇLARI V1 9 10 DENEY BAĞLANTI PLANI V2 V1 V2 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.1: SCR GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.1: SCR gerilimi kesilse dahi SCR iletimde kalmaya devam eder. Bunun sebebi, SCR içinden geçen tutma akımıdır. SCR akımı tutma akımı (Holding current, IH) altına düşmediği sürece eleman mühürlü olarak çalışmaya devam edecektir. Giriş: SCR ya da diğer adıyla tristör, tek yönlü çalışabilen yarıiletken anahtarlama elemanıdır. Sembolü ve görünüşü şekil 2.1’ de ve karakteristik eğrisi şekil 2.2’ de görülmektedir. PARAMETRE Anot IDRM IRRM IGT Repetitive peak off-state current Repetitive peak reverse current Gate trigger current Geyt Katot VGT Gate trigger voltage Şekil 2.1: SCR’ nin sembolü ve görünüşü IH +I Holding current VTM VTM on state dv/dt IH 11 +V Reverse Blocking Region (off state ) Reverse Avalanche Region TC = 110°C VR = rated V RRM IG = 0 TC = 110°C VAA = 6 V VAA = 6 V tp(g) ≥ 20 µs RL = 100 RL = 100 tp(g) ≥ 20 µs TC = - 40°C RGK = 1 k RL = 100 VAA = 6 V tp(g) ≥ 20 µs VAA = 6 V tp(g) ≥ 20 µs VAA = 6 V Initiating I T = 10 mA VAA = 6 V TC = 110°C RGK = 1 k RGK = 1 k TC = - 40°C TYP 60 IDRM at VDRM Forward Blocking Region (off state ) Peak on-state voltage Critical rate of rise of off-state voltage 0.6 1 mA 200 µA 1 V mA 5 1.7 RGK = 1 k TC = 110°C 10 V V/µs Şekil 2.3: TIC106’ ya ait karakteristik değerler SCR her zaman bir yük ile birlikte kullanılmalıdır. Aksi durumda anot-katot arasından geçen akım sınırlanmadığı için eleman bozulacaktır. Diğer taraftan SCR hem dc hem de ac gerilim altında çalışabilmektedir. Ancak bu iki çalışma şekli arasında belirgin farklılıklar vardır. +Vcc B1 LAMBA R1 SCR Şekil 2.2: SCR’ nin karakteristik eğrisi R2 SCR anot, katot ve geyt olmak üzere üç terminale sahiptir. Anot ve katot yük akımının geçtiği main terminaller, geyt ise elemanın tetiklendiği kontrol ucudur. SCR’ nin iletken olabilmesi için, öncelikle main terminaller yani anot-katot doğru polarma edilmelidir. Bunun ardından geyt ucuna katottan daha pozitif bir gerilim uygulanmalıdır. Bu iki şart sağlandığında, SCR hızla iletken olur ve akım geçirmeye başlar. Bu andan itibaren anot-katot gerilimi değişmediği sürece geyt µA 8 ITM = 5 A VD = rated V D BİRİM 400 0.2 RGK = 1 k S1 PARAMETRE Peak Repetitive Off Stat Forward Voltage Peak Forward Blocking Current Peak Repetitive Off State Reverse Voltage Peak Reverse Blocking Current Peak On State Voltage Holding Current MAX 1.2 0.4 R =1k RL = 100 Anot - SEMBOL VDRM IDRM VRRM IRRM VTM IH MIN RGK = 1 k Initiating I T = 10 mA Anot + IRRM at VRRM KOŞULLAR VD = rated V DRM Şekil 2.4:SCR’ nin dc gerilimde çalışması 12 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.1: SCR Şekil 2.4’ deki devre SCR’ nin dc gerilimde çalışmasına örnek olarak verilmiştir. Devrede SCR’ nin yükü olarak lamba kullanılmıştır. S1 anahtarı kapatılarak devreye enerji verilir. Bu durumda SCR’ nin main terminalleri doğru polarma olmasına rağmen geyt tetiklemesi almadığından henüz yalıtkandır. SCR yalıtkan olduğu için lamba da sönüktür. B1butonu SCR’ ye geyt tetikleme gerilimi uygulamak için kullanılmıştır. B1 butonuna kısa süreli basıldığında, gerilim bölücü R1 ve R2 dirençleri üzerinden SCR’ nin geyt ucu katota göre daha pozitif bir gerilim alır. Böylece SCR iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. B1 butonu bırakılsa dahi SCR iletimde kalmaya ve lamba yanmaya devam eder. Ancak burada dikkat edilmesi gereken iki nokta vardır. Birincisi, R1 ve R2 dirençlerinin SCR’ yi tetikleyecek geyt gerilimi ve akımını sağlayacak değerde seçilmiş olmasıdır. İkinci önemli nokta ise, yük akımı yani lambadan geçen akımın SCR tutma akımı seviyesinin üzerinde bir değere sahip olmasıdır. GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.1: SCR SCR’ nin giriş geriliminin hangi değerinde iletime geçeceğinin R1 ve R2 gerilim bölücü dirençlerinin değerleri belirleyecektir. Görüldüğü gibi SCR ac gerilim altında geyt ucundan kontrol edilen bir doğrultucu gibi çalışmaktadır. Deney şeması: SCR’ nin dc gerilimde çalışması +12V SCR ac gerilim altında çalışırken sadece pozitif alternanslarda iletken olabilir. Yani anot ucu katottan daha pozitif gerilim aldığında ve uygun geyt tetiklemesi yapıldığında iletime geçer. Negatif alternanslarda ise yalıtkan durumdadır ve akım geçirmez. Şekil 2.5’ de SCR’ nin ac gerilimde çalışmasına örnek bir devre görülmektedir. +88.8 R1 1k mA P1 +88.8 mA 4.7k LAMBA SCR TIC106 +88.8 Volts S1 +88.8 Volts 13 14 AC R1 SCR SCR’ nin ac gerilimde çalışması SCOP R2 Şekil 2.5:SCR’ nin ac gerilimde çalışması Devreye ac gerilim uygulandığında SCR kesimde ve lamba sönüktür. S1 anahtarı SCR’ nin geyt tetiklemesini kontrol etmektedir. S1 anahtarı kapatıldığında ac giriş geriliminin pozitif alternansında, hem SCR’ nin anot-katot uçları doğru polarma alacak hem de geyt ucuna katottan daha pozitif bir gerilim gelecektir. Pozitif alternans gerilimi SCR’ yi iletime götürecek kadar yükseldiğinde, SCR iletime geçerek lambanın yanmasını sağlar. SCR’ nin iletkenliği bu pozitif alternansın sonuna kadar devam eder. Çünkü takip eden negatif alternansta hem SCR’ nin main terminalleri ters polarma olur hem de pozitif geyt tetiklemesi oluşmaz. Sonuç olarak SCR ac besleme geriliminin pozitif alternanslarında iletken ve negatif alternanslarında yalıtkan olur. S1 anahtarı açıldığında ise geyt tetiklemesi kesilen SCR sürekli yalıtkandır. Pozitif alternanslarda R1 1k AC 12V SCR P1 4.7k TIC106 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.1: SCR DENEY MODÜLÜ DENEY-2.1: SCR SCR’ nin ac gerilimde çalışması 15 DENEY BAĞLANTI PLANLARI SCR’ nin dc gerilimde çalışması GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ İŞLEM BASAMAKLARI 19) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. SCR’ nin dc gerilimde çalışması 20) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 21) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 22) mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayın. 23) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 24) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 25) Lamba sönük durumda iken SCR kesimdedir. Kesim durumundaki SCR’ nin geyt gerilimini (VG), geyt akımını (IG), anot-katot gerilimini (VA-K) ve anot akımını (IA) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin. 26) P1 trimpotu yardımıyla SCR geyt gerilimini lamba yanıncaya dek artırın. Lamba yandığı anda P1 trimpotunu çevirme işlemini bırakın. Bu durumda SCR iletimdedir. 27) SCR’ yi iletime götüren geyt gerilimini (VG), geyt akımını (IG), anot-katot gerilimini (VA-K) ve anot akımını (IA) ölçün. Ölçüm sonuçlarını kaydedin. 28) P1 trimpotunu ters yönde çevirerek lambanın durumunu ve SCR’ nin iletkenliğini gözlemleyin. 29) Devrenin enerjisini kesin. SCR’ nin ac gerilimde çalışması 30) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 31) Eğe varsa, devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pini arasındaki bağlantıyı kesin. 16 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.1: SCR GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.1: SCR 32) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 33) Devre üzerinde bulunan A1 ve A2 pinlerini modül üzerindeki A1 ve A2 pinlerine bağlayın. 34) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 35) P1 trimpotunu lamba yanıncaya dek çevirin. Lamba yandığı anda P1 trimpotunu çevirme işlemini bırakın. Bu durumda SCR iletimdedir. Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp kaydedin. 36) P1 trimpotunu ters yönde çevirerek SCR’ nin kesime giderek lambanın sönmesini sağlayın. Osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali ölçüp kaydedin. 37) Devrenin enerjisini kesin. ÖLÇÜM SONUÇLARI SCR’ nin dc gerilimde çalışması ölçümleri SCR kesimde SCR iletimde SCR kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal VG (Volt) IG (mA) VA-K (Volt) 17 IA (mA) SCR’ nin ac gerilimde çalışması ölçümleri SCR iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal 18 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.2: TRİYAK GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.2: TRİYAK tetiklenip iletime götürülebilir. Bununla birlikte tıpkı SCR’ de olduğu gibi dc gerilim altında tetiklendiğinde mühürlenme özelliği bulunmaktadır. Ac gerilimde ise herhangi bir alternansta tetiklendiğinde o alternansın sonuna kadar iletimde kalmaya devam eder. Takip eden alternanslarda yeniden tetikleme gerekmektedir. Giriş: Triyak, iki yönlü çalışabilen yarıiletken anahtarlama elemanıdır. Sembolü ve görünüşü Şekil 2.6’ de ve karakteristik eğrisi Şekil 2.7’ de görülmektedir. ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLER (Tj=25°C, aksi belirtilmedikçe) A2 PARAMETRE SEMBOL Gate trigger current IGT Geyt A1 Latching current IL Şekil 2.6: Triyak’ ın sembolü ve görünüşü Holding current On-state voltage Gate trigger voltage +I IH VT A2 (+) VGT VTM Off-state leakage current on state IH +V IH MIN TYP MAX 5 8 11 30 35 35 35 70 7 16 5 7 5 1.4 0.7 20 30 20 30 15 1.7 1.5 mA V V 0.5 mA VD = 12 V; IT = 0.1 A A2+G+ A2+GA2-GA2-G+ VD = 12 V; IGT = 0.1 A A2+G+ A2+GA2-GA2-G+ VD = 12 V; IGT = 0.1 A IT = 5 A VD = 12 V; IT = 0.1 A VD = 400V ; IT = 0.1 A; Tj=125°C VD = VDRM(max) ; Tj = 125 °C 0.25 BİRİM mA mA 0.4 0.1 V Şekil 2.8: BT136’ ya ait karakteristik değerler IRRM at VRRM off state ID KOŞULLAR IDRM at VDRM 19 20 Deney şeması: VTM Sembol Parametre VDRM Peak Repetitive Forward Off−State Voltage IDRM Peak Forward Blocking Current VRRM Peak Repetitive Reverse Off−State Voltage IRRM Peak Reverse Blocking Current VTM Maximum On−State Voltage IH Holding Current SCOP A2 (-) +12V Şekil 2.7: Triyak’ ın karakteristik eğrisi P1 R1 4.7k 390 TRIYAK TIC206 +88.8 mA +88.8 Volts TRİYAK Anot1 (A1), Anot2 (A2) ve geyt olmak üzere üç terminale sahiptir. A1ve A2 yük akımının geçtiği main terminaller, geyt ise elemanın tetiklendiği kontrol ucudur. Triyak’ ın çalışma şekli SCR ile kıyaslandığında bazı farklılıklar göstermektedir. İlk olarak main terminaller ve geyt ucuna uygulanan gerilimlerin polaritesi önemli değildir. Yani uçlarına uygulanan her gerilim altında iletken olabilir. İkinci olarak da ac gerilim altında hem pozitif hem de negatif alternenslarda -12V AC 12V ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.2: TRİYAK DENEY MODÜLÜ 21 DENEY BAĞLANTI PLANI GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.2: TRİYAK İŞLEM BASAMAKLARI 38) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. 39) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 40) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 41) mA sembolü görülen pinler arasına dc ampermetre ve V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayın. 42) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 43) Circuit1 devresindeki PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim sıfır olacak şekilde çevirip, lambanın durumunu gözlemleyin. 44) Ampermetreden triyakın geyt akımını (IG), voltmetreden triyakın geyt gerilimini (VG) ve osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali (10.1-10.3 pinlerinden) ölçün. 45) PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim pozitif yönde artacak şekilde çevirin. Lamba yeterince parlak yandığı anda PT1’ i çevirme işlemini bitirin. 46) Ampermetreden triyakı tetikleyen geyt akımını (IG), voltmetreden triyakı tetikleyen geyt gerilimini (VG) ve osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali (10.1-10.3 pinlerinden) ölçün. 47) PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim sıfır olacak şekilde çevirip, lambanın durumunu gözlemleyin. 48) PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim negatif yönde artacak şekilde çevirin. 49) Lamba yeterince parlak yandığı anda PT1’ i çevirme işlemini bitirin. 50) Ampermetreden triyakı tetikleyen geyt akımını (IG), voltmetreden triyakı tetikleyen geyt gerilimini (VG) ve osilaskopla lamba uçlarındaki sinyali (10.1-10.3 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 51) PT1 trimpotunu, triyak geytine uygulanan gerilim sıfır olacak şekilde çevirip, lambanın durumunu gözlemleyin. 52) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 53) Ölçüm sonuçlarını kaydedin. ÖLÇÜM SONUÇLARI mA Triyakı tetikleyen Pozitif yöndeki Geyt gerilimi V Geyt akımı Negatif yöndeki Geyt gerilimi Geyt akımı 22 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.2: TRİYAK GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-2.2: TRİYAK Triyak iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal (Geyt gerilimi negatif) Triyak kesimde iken lamba uçlarındaki sinyal 23 Triyak iletimde iken lamba uçlarındaki sinyal (Geyt gerilimi pozitif) 24 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-3: SCR’Lİ KONTROL DENEYİ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-3: SCR’Lİ KONTROL DENEYİ Giriş: S1 Dc gerilim altında çalışan SCR’ nin iletime geçmesinden sonra tekrar kesime gidebilmesi için durdurma yöntemlerinden birisinin uygulanması gerekir. Bu yöntemler: +Vcc B1 LAMBA 1. Seri anahtarla durdurma yöntemi: Bu yöntemde SCR’ nin main terminalleri üzerinde bulunan bir anahtar yardımıyla yük akımı kesilir. Bunun neticesinde tutma akımı da ortadan kalkacağından SCR durmuş olur. Bu anahtar tekrar kapatılsa bile SCR iletken olmayacaktır. Konrol artık geyte geçmiştir ve SCR’ nin tekrar tetiklenmesi gerekir. R1 SCR B2 butonuna kısa süreli basılarak SCR kesime götürülür. B2 S1 +Vcc R2 B1 LAMBA Şekil 3.2:SCR’ nin paralel anahtarla durdurulması S1 anahtarı kısa süreli açılarak SCR kesime götürülür. R1 SCR 25 3. Kapasitif anahtarla durdurma yöntemi: Durdurma yöntemleri arasında en etkili olan yöntemdir. Main terminaller olan anot-katot uçlarını ters polarma etmek, bu yöntemin prensibini oluşturmaktadır. Kapasitif anahtarla durdurma yöntemi şekil 3.3’ de görülmektedir. S1 R2 B1 +Vcc R3 Şekil 3.1:SCR’ nin seri anahtarla durdurulması C1 R1 2. Paralel anahtarla durdurma yöntemi: Seri anahtarla durdurma, devre enerjisi de kesildiğinden pek tercih edilmeyen bir yöntemdir. Paralel anahtarla durdurma yöntemi şekil 3.1’ de verilmiştir. Paralel anahtarla durdurma yönteminin ana prensibi de SCR’ nin tutma akımını sona erdirmektir. Tutma akımı sona erdiğinde eğer tetikleme almıyorsa SCR kesime gidecektir. Şekil 3.1’ deki devrede S1 anahtarı kapatılarak devreye enerji uygulanır. B1 butonuna kısa süreli basılarak SCR tetiklenir ve lamba sürekli yanmaya başlar. Bu andan sonra B1 butonu kontrolü kaybettiğinden açılsa dahi SCR iletimde kalmaya devam edecektir. SCR’ yi kesime götürmek için B2 butonuna kısa süreli basılmalıdır. B2 butonuna basıldığında, yük akımı SCR yerine iç direnci daha küçük olan buton üzerinden devresini tamamlayacaktır. Böylece SCR içinden geçen akım sıfıra yakın bir değere düşer. Bunun sonucu olarak, SCR akımı tutma akımı seviyesinin altına düşer ve eleman kesime gider. - + SCR B2 R2 B2 butonuna kısa süreli basılıp anot-katot uçlarına ters gerilim uygulanarak SCR kesime götürülür. Şekil 3.3:SCR’ nin kapasitif anahtarla durdurulması Şekil 3.3’ de verilen devrede S1 anahtarı kapatılıp B1 butonuna kısa süreli basılarak SCR iletime götürülür. B1 açılsa bile SCR iletimde kalmaya ve lamba yanmaya devam eder. Bu arada 26 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-3: SCR’Lİ KONTROL DENEYİ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-3: SCR’Lİ KONTROL DENEYİ DENEY MODÜLÜ C1 kondansatörü, R1 direnci ve iletimdeki SCR üzerinden şekilde görülen polaritede şarj olur. B2 butonuna kısa süreli basıldığında, C1 üzerindeki şarj gerilimi SCR’ nin anot-katot uçlarına uygulanır. Polariteye dikkat edilecek olursa, anot ucuna negatif ve katot ucuna pozitif gerilim gelecektir. Main terminalleri ters polarma alan SCR hemen yalıtkan olur ve yükün çalışması sona erer. Deney şeması: +12V R4 1k B1 R1 2.2k C1 SCR TIC106 1u B2 R2 10k 27 28 DENEY BAĞLANTI PLANI ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-3: SCR’Lİ KONTROL DENEYİ İŞLEM BASAMAKLARI 54) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. 55) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 56) Deney bağlantı planında görülen pinleri kısa devre edin. 57) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 58) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 59) B1 ve B3 butonlarına basmadan LED’ in durumunu gözlemleyin. 60) B1 butonuna kısa süreli basarak LED’ in durumunu gözlemleyin. 61) B3 butonuna kısa süreli basarak LED’ in durumunu gözlemleyin. 62) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 63) Ölçüm sonuçlarını kaydedin. GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 Giriş: Alternatif bir otomatik kontrollü lamba devresi de şekil 4.1’ de görülmektedir. R1 P1 AC BESLEME TRIYAK ÖLÇÜM SONUÇLARI LDR B1 butonu B3 butonu Açık Açık Kısa süreli basılıyor Açık Açık Kısa süreli basılıyor LED’ in durumu C1 29 30 Şekil 4.1: Otomatik kontrollü lamba devresi Devrede ışık algılama işlemi, bir önceki devrede olduğu gibi LDR ile yapılmaktadır. Lamba ise OP-AMP yerine bir triyak tarafından kontrol edilmektedir. Triyak ise bir RC faz kaydırma devresi ile kumanda edilmektedir. Aydınlıkta, LDR’ nin içdirenci ve buna bağlı olarak üzerindeki gerilim azdır. C1 kondansatörü, triyağı tetiklemek için gerekli olan geyt gerilimine şarj olamaz. Yeterli geyt tetiklemesi alamayan triyak kesimde ve lamba sönüktür. Karanlıkta LDR’ nin içdirenci artar. LDR üzerindeki gerilim artacağından, C1 kondansatörü triyağı tetiklemek için gerekli olan geyt gerilimine şarj olur. Tetiklenen triyak iletime geçer ve lambayı yakar. Devredeki P1 trimpotu, RC faz kaydırma devresinin zaman sabitesini ayarlamaktadır. Yani kondansatörün şarj süresi, dolayısıyla lambanın hangi ışık seviyesinde yanacağı bu trimpot tarafından belirlenir. ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 Deney şeması: GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 DENEY BAĞLANTI PLANI Osilaskop R1 470 P1 100k AC 24V TRIYAK TIC206 LDR C4 220nF DENEY MODÜLÜ 31 İŞLEM BASAMAKLARI 64) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 65) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 66) Devrenin AC 24V ve 0 pinlerini modül üzerindeki A3 ve A1 pinlerine bağlayın. 67) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 68) Karanlık ortamı oluşturmak üzere LDR’ nin üzerini kapatarak ışık almasını engelleyin. P1 trimpotunu ayarlayarak karanlıkta lambanın yanmasını sağlayın. 69) LDR’ nin üzerini açarak lambanın söndüğünü gözlemleyin. Eğer lamba sönmüyor ise P1 trimpotunu lamba sönene kadar hassas bir şekilde ayarlayın. 70) Devrede OSCILLOSCOPE yazan pinler arasına osilaskopu bağlayarak aydınlık ve karanlık durumları için lamba uçlarındaki sinyalleri ölçüp sonuçları kaydedin. 71) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 32 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-4.1: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-1 ÖLÇÜM SONUÇLARI GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-4.2: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-2 Giriş: Otomatik kontrollü lamba devresi şekil 4.2’ de görülmektedir. +Vcc D2 R1 7 P1 3 6 2 4 LDR D1 Q1 R2 R3 P2 -Vcc Aydınlıkta lamba uçlarındaki sinyal Şekil 4.2: Otomatik kontrollü lamba devresi 33 Devrede ışık algılama işlemi LDR tarafından yapılmaktadır. OP-AMP ise karşılaştırıcı olarak kullanılmıştır. OP-AMP, LDR üzerindeki gerilimle P2 trimpotu üzerindeki gerilimi karşılaştırmakta ve buna göre çıkış gerilimi üretmektedir. P2 trimpotu, karşılaştırma için kullanılacak referans gerilimi ayarlamaktadır. Diğer bir ifade ile lambanın yanacağı karanlık seviyesini ayarlar. P2’ nin değeri büyüdükçe, lambanın yanması için gerekli olan karanlık seviyesi artar. P1 trimpotunun görevi ise, LDR’ nin hassasiyetini ayarlamaktır. Aydınlıkta, LDR’ nin içdirenci ve buna bağlı olarak üzerinde düşen gerilim azdır. P2 üzerinde düşen gerilim LDR üzerine düşen gerilimden büyük olur. OP-AMP’ ın (-) girişindeki gerilim (+) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında –VCC değerine yakın bir gerilim olur. Ters polarma alan D1 diyotu kesimde olacağından, Q1 transistörü de kesimde olacak ve röle çekmeyeceğinden lamba yanmayacaktır. Ortam yeterince karanlık olduğunda, LDR’ nin içdirenci ve buna bağlı olarak üzerinde düşen gerilim artarak, P2 tarafından belirlenen referans gerilimi aşar. OP-AMP’ ın (+) girişindeki gerilim (-) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında +VCC değerine yakın bir gerilim oluşur. Doğru polarma olan D1 iletime geçerek, Q1 transistörünü de iletken yapar. Q1 transistörünün iletime geçmesiyle röle enerjilenir ve paleti çekerek lambayı yakar. Karanlıkta lamba uçlarındaki sinyal Bir lambanın otomatik olarak kontrol edilmesinde LDR dışında farklı algılayıcılar kullanılabilir. Bunun yanı sıra kontrol elemanı olarak OP-AMP yerine farklı bir elemandan da faydalanabilir. Ya da kontrol edilecek lamba doğrudan ac gerilimde çalıştırılabilir. 34 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-4.2: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-2 Deney şeması: GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-4.2: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-2 DENEY BAĞLANTI PLANI +12V D1 1N4001 R1 10k 7 P1 1M LM741 6 3 2 LDR D1 1N4001 4 +88.8 Volts +88.8 Volts +88.8 P2 100k Volts Q1 BC237 R3 47k R4 22k -12V DENEY MODÜLÜ 35 İŞLEM BASAMAKLARI 72) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 73) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 74) 2.4-2.5 pinlerini kısa devre edin. 75) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine ve devrenin -12V pinini modül üzerindeki -12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 76) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 77) LAMP CONTROL trimpotu ışık kaynağı olarak kullanılan lambanın (devrenin sol tarafındaki lamba) parlaklığını kontrol etmektedir. 78) P1 trimpotu LDR’ nin hassasiyetini kontrol etmektedir. 79) P2 trimpotu aydınlık-karanlık seviyesini kontrol etmektedir. 80) Öncelikle LAMP CONTROL trimpotu ile ışık kaynağı olarak kullanılan lambanın maksimum parlaklıkta yanmasını sağlayın. 81) P2 trimpotu ile devrenin yükü olan lambanın sönmesini sağlayın. 82) LAMP CONTROL trimpotu ile ışık kaynağı olarak kullanılan parlaklığını sizin belirleyeceğiniz karanlık seviyesine kadar kısın. 83) Eğer belirlediğiniz karanlık seviyesi için devrenin yükü olan lamba hala sönmedi ise, P1 trimpotunu lamba sönene kadar hassas bir şekilde ayarlayın. 84) LAMP CONTROL trimpotu ile ışık kaynağı olarak kullanılan lambanın parlaklığını bir miktar artırıp yük olarak kullanılan lambanın sönmesini sağlayın. 85) Devrede V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayarak aydınlık ve karanlık durumları için OP-AMP’ ın giriş ve çıkış gerilimlerini ölçüp sonuçları kaydedin. 86) Aynı işlemler ışık kaynağı olarak kullanılan lamba söndürülüp devre dışı bırakılarak, ortam ışığı için de denenebilir. 87) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 36 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-4.2: OTOMATİK KONTROLLÜ LAMBA DENEYİ-2 ÖLÇÜM SONUÇLARI OP-AMP’ ın evirmeyen girişindeki gerilim GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ Giriş: Turn-on tipi zamanlayıcı devresi şekil 5.1’ de görülmektedir. OP-AMP’ ın eviren girişindeki gerilim OP-AMP’ın çıkış gerilimi Lambanın durumu +Vcc Aydınlık D2 Karanlık R1 7 P1 3 6 2 C1 4 B D2 Q1 R2 R3 P2 -Vcc Şekil 5.1: Turn-on tipi zamanlayıcı devresi 37 Turn-on tipi zamanlayıcı, zamanlama işlemi başladıktan bir süre sonra yükü çalıştıran devredir. Devredeki zamanlama süresi kondansatör ve ona seri durumdaki direnç tarafından belirlenir. Süreyi uzatmak için bu elemanlardan birinin veya her ikisinin değerini büyütmek gerekir. Şekil 5.1’ de OP-AMP’ la düzenlenmiş turn-on tipi bir zamanlayıcı devresi görülmektedir. OP-AMP yerine BJT veya FET gibi başka aktif elemanlar kullanmak da mümkündür. P1 trimpotu C1 kondansatörünün şarj süresini, bu da devrenin zamanlama süresini belirler. P2 trimpotu ise karşılaştırıcı olarak kullanılan OP-AMP’ ın referans gerilimini belirler. OP-AMP, C1 ve P2 elemanları üzerindeki gerilimleri karşılaştır ve karşılaştırma sonucuna göre çıkış gerilimi verir. P2’ nin değeri karşılaştırmada kullanılan referans gerilimi belirlediğine göre, aynı zamanda zamanlama süresini de etkileyecektir. Dolayısıyla P1 ve P2 trimpotlarından birinin yada her ikisinin değerinin büyümesi devrenin zamanlama süresini büyütecektir. Devreye enerji uygulandığında, C1 kondansatörü P1 üzerinden şarj olmaya başlar. C1 üzerindeki gerilim P2 tarafından belirlenen referans gerilimi seviyesine ulaşana dek, OP-AMP’ ın (-) girişindeki gerilim (+) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında –VCC değerine yakın bir gerilim olur. Ters polarma alan D1 diyotu kesimde olacağından, Q1 transistörü de kesimde olacak ve röle çekmeyeceğinden lamba yanmayacaktır. P1 üzerinden şarj olan C1 üzerindeki gerilim bir süre sonra referans gerilimi aşar. OP-AMP’ ın (+) girişindeki gerilim (-) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında +VCC değerine yakın bir gerilim oluşur. Doğru polarma olan D1 iletime geçerek, Q1 transistörünü de iletken yapar. Q1 transistörünün iletime geçmesiyle röle enerjilenir ve paleti çekerek lambayı yakar. Herhangi bir işlem yapılmadığı sürece lamba yanmaya devam edecektir. Zamanlama işlemini yeniden başlatmak üzere, kısa bir süre için B butonuna basılır. Butona basıldığında C1 kondansatörü deşarj olacağından, zamanlama işlemi yeniden başlamış olacaktır. 38 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ Deney şeması: GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ DENEY BAĞLANTI PLANI +12V D2 1N4001 R1 10k P1 7 1M LM741 6 3 2 D2 Volts B C1 1000u 4 1N4001 +88.8 +88.8 Volts +88.8 Volts P2 Q1 BC237 R2 47k R3 22k 100k -12V DENEY MODÜLÜ 39 İŞLEM BASAMAKLARI 88) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 89) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 90) 1.2-1.7, 1.3-1.4 ve 1.4-1.8 pinlerini kısa devre edin. 91) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine ve devrenin -12V pinini modül üzerindeki -12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 92) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 93) P1 trimpotu zaman sabitesini dolayısıyla kondansatörün şarj süresini kontrol etmektedir. 94) P2 trimpotu referans gerilimi seviyesini kontrol etmektedir. Referans gerilimin büyüklüğü ise zamanlama süresini belirler. 95) B butonuna kısa süreli basarak zamanlama işlemini başlatın. Butona basıldıktan bir süre sonra rölenin çekerek lambayı yaktığını gözlemleyin. 96) P1 ve P2 trimpotlarının zamanlama süresine etkisini gözlemleyin. 97) Devrede V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayarak butona basıldığı ve lambanın yandığı anlar için OP-AMP’ ın giriş ve çıkış gerilimlerini ölçüp sonuçları kaydedin. 98) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 40 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-5.1: TURN ON ZAMANLAYICI DENEYİ ÖLÇÜM SONUÇLARI GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-5.2: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ Giriş: Turn-off tipi zamanlayıcı devresi şekil 5.2’ de görülmektedir. OP-AMP’ ın evirmeyen girişindeki gerilim OP-AMP’ ın eviren girişindeki gerilim OP-AMP’ın çıkış gerilimi +Vcc Butona basıldığında D2 R1 Lamba yandığında 7 P1 3 6 P1 trimpotu P2 trimpotu Orta konumda Orta konumda Maksimumda Orta konumda Orta konumda Maksimumda Maksimumda Maksimumda Zamanlayıcı süresi B 4 2 C1 D1 Q1 R2 R3 P2 -Vcc Şekil 5.2: Turn-off tipi zamanlayıcı devresi 41 Turn-off tipi zamanlayıcı, zamanlama işlemi başladıktan bir süre sonra yükün çalışmasını durduran devredir. Devredeki zamanlama süresi kondansatör ve ona seri durumdaki direnç tarafından belirlenir. Süreyi uzatmak için bu elemanlardan birinin veya her ikisinin değerini büyütmek gerekir. Şekil 5.2’ de OP-AMP’ la düzenlenmiş turn-off tipi bir zamanlayıcı devresi görülmektedir. OP-AMP yerine BJT veya FET gibi başka aktif elemanlar kullanmak da mümkündür. P1 trimpotu C1 kondansatörünün şarj süresini, bu da devrenin zamanlama süresini belirler. P2 trimpotu ise karşılaştırıcı olarak kullanılan OP-AMP’ ın referans gerilimini belirler. OP-AMP, C1 ve P2 elemanları üzerindeki gerilimleri karşılaştır ve karşılaştırma sonucuna göre çıkış gerilimi verir. P2’ nin değeri karşılaştırmada kullanılan referans gerilimi belirlediğine göre, aynı zamanda zamanlama süresini de etkileyecektir. Dolayısıyla P1 ve P2 trimpotlarından birinin yada her ikisinin değerinin büyümesi devrenin zamanlama süresini büyütecektir. Devreye enerji uygulandığında, C1 kondansatörü P1 üzerinden şarj olmaya başlar. C1 üzerindeki gerilim P2 tarafından belirlenen referans gerilimi seviyesine ulaşana dek, OP-AMP’ ın (+) girişindeki gerilim (-) girişindeki gerilimden büyük olacağı için, OP-AMP çıkışında +VCC değerine yakın bir gerilim oluşur. Doğru polarma olan D1 iletime geçerek, Q1 transistörünü de iletken yapar. Q1 transistörünün iletime geçmesiyle röle enerjilenir ve paleti çekerek lambayı yakar. P1 üzerinden şarj olan C1 üzerindeki gerilim bir süre sonra referans gerilimi aşar. OP-AMP’ ın (-) girişindeki gerilim (+) girişindeki gerilimden büyük olur ve OP-AMP çıkışında –VCC değerine yakın bir gerilim olur. Ters polarma alan D1 diyotu kesime gider. Q1 transistörü de yalıtkan olacağından röle enerjisi kesilir ve lamba söner. Herhangi bir işlem yapılmadığı sürece lamba sönük kalmaya devam edecektir. Zamanlama işlemini yeniden başlatmak üzere, kısa bir süre için B butonuna basılır. Butona basıldığında C1 kondansatörü deşarj olacağından, zamanlama işlemi yeniden başlamış olacaktır. 42 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-5.2: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ Deney şeması: GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-5.2: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ DENEY BAĞLANTI PLANI +12V D2 R1 1N4001 10k P1 7 1M LM741 6 3 2 D1 +88.8 Volts B C1 1000u 4 1N4001 +88.8 +88.8 Volts Volts Q1 R2 BC237 47k R3 22k P2 100k -12V DENEY MODÜLÜ 43 İŞLEM BASAMAKLARI 99) ES05-09-04 modülünü ana üniteye bağlayın. 100) Deney bağlantı planını ES05-09-04 modülü üzerinde gerçekleştirin. 101) 1.2-1.8, 1.3-1.4 ve 1.3-1.7 pinlerini kısa devre edin. 102) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine ve devrenin -12V pinini modül üzerindeki -12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 103) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 104) P1 trimpotu zaman sabitesini dolayısıyla kondansatörün şarj süresini kontrol etmektedir. 105) P2 trimpotu referans gerilimi seviyesini kontrol etmektedir. Referans gerilimin büyüklüğü ise zamanlama süresini belirler. 106) B butonuna kısa süreli basarak zamanlama işlemini başlatın. Butona basıldıktan bir süre sonra rölenin bırakarak lambanın söndüğünü gözlemleyin. 107) P1 ve P2 trimpotlarının zamanlama süresine etkisini gözlemleyin. 108) Devrede V sembolü görülen pinler arasına dc voltmetre bağlayarak butona basıldığı ve lambanın yandığı anlar için OP-AMP’ ın giriş ve çıkış gerilimlerini ölçüp sonuçları kaydedin. 109) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 44 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-5.2: TURN OFF ZAMANLAYICI DENEYİ ÖLÇÜM SONUÇLARI OP-AMP’ ın evirmeyen girişindeki gerilim OP-AMP’ ın eviren girişindeki gerilim OP-AMP’ın çıkış gerilimi Lamba söndüğünde P2 trimpotu Orta konumda Orta konumda Maksimumda Orta konumda Orta konumda Maksimumda Maksimumda Maksimumda DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 Giriş: PWM (Pulse Width Modulation-Pals Genişlik Modülasyonu), dc yük kontrolünde ve özellikle de dc motor hız kontrolünde çok yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. PWM kontrolündeki temel prensip, kare dalga sinyalin duty cycle oranını değiştirmektir. Duty cycle oranı, kare dalga sinyalin bir periyotluk süresinin ne kadarının iş yaptığını ifade eder. Duty cycle, devreye dışarıdan uygulanan bir kontrol sinyali ile ya da devrede bulunan trimpot veya potansiyometre gibi bir elemanla ayarlanabilir. Şekil 6.1’ de frekans ve periyot değerleri aynı ancak duty cycle oranları farklı kare dalga sinyaller görülmektedir. Burada pozitif mantık göz önünde bulundurularak, kare dalga sinyalin lojik H durumları duty cycle olarak düşünülmüştür. Butona basıldığında P1 trimpotu GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ Kare dalga sinyalin iş yapan kısımları Zamanlayıcı süresi Duty cycle= %20 Duty cycle= %80 45 46 1 periyot Şekil 6.1: Farklı duty cycle oranlarının gösterimi CLOCK R1 1 14 13 2 4584 C1 15 S CLK E Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 4017 Q6 Q7 Q8 Q9 MR CO 3 2 4 7 10 1 5 6 9 11 12 1 2 5 4 4001 3 6 S 3 2 1 5 6 R R2 Şekil 6.2: PWM devresi 4001 4 OUT R3 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 Şekil 6.2’ de örnek bir PWM devresi görülmektedir. Devre, osilatör, Johnson sayıcı ve RS flip-flop’ tan meydana gelmiştir. 4584 entegresi ile yapılan osilatör, 4017 entegresine clock sinyali uygulamaktadır. Johnson sayıcı entegresi olan 4017’ ye ait zaman diyagramı ise şekil 6.3’ de verilmiştir. Zaman diyagramından anlaşılacağı gibi, herhangi bir anda 4017 entegresine ait 10 adet çıkıştan sadece birisi aktiftir. Her yeni clock girişinde entegrenin bir sonraki çıkışı aktif olur. 4001 entegresi içinde bulunan iki girişli NOR kapıları ise RS flip-flop oluşturmak için kullanılmıştır. Şekil 6.4’ de RS flip-flop’ un doğruluk tablosu görülmektedir S Q Q R S R Q (OUT) 0 0 Değişim yok 0 1 0 1 0 1 1 1 Yasak durum Şekil 6.4: RS flip-flop doğruluk tablosu 47 Devredeki çeşitli noktalara ait sinyaller şekil 6.5 ve şekil 6.6’ da verilmiştir. Bu şekillerde verilen sinyaller arasındaki fark, devrede bulunan S anahtarının konumudur. Şekil 6.5, anahtarın 6 nolu konumu için geçerlidir. Çıkış sinyali (OUT) incelendiğinde duty cycle oranının oldukça küçük olduğu görülmektedir. Anahtarın konumu sırayla değiştirilip 1 nolu konuma alındığında OUT ucundaki çıkış sinyalinin duty cycle oranı artmaktadır. CLOCK S R OUT Şekil 6.5: Devredeki S anahtarının 6 nolu konumu için zaman diyagramı CLOCK S R Şekil 6.3: 4017 entegresi zaman diyagramı OUT Şekil 6.6: Devredeki S anahtarının 1 nolu konumu için zaman diyagramı 48 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 Deney şeması: CLOCK R1 14 13 47k 1 2 4584 15 DENEY BAĞLANTI PLANI S CLK E Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 4017 Q6 Q7 Q8 Q9 MR CO 3 2 4 7 10 1 5 6 9 11 12 1 2 5 4 4001 3 6 S 3 2 1 5 6 R R2 4.7k 4001 4 OUT R3 4.7k DENEY MODÜLÜ 49 50 İŞLEM BASAMAKLARI 110) ES05-09-02 modülünü ana üniteye bağlayın. 111) Deney bağlantı planını ES05-09-02 modülü üzerinde gerçekleştirin. 112) 1.2-1.4 ve 1.3-1.5 pinlerini kısa devre edin. 113) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 114) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 115) A pinini 6 nolu pine bağlayın. 116) Osilaskopla 1.6 pinindeki çıkış sinyalini gözlemleyin. 117) A pini ile 6 nolu pin arasındaki bağlantıyı sökün. 118) A pinini sırasıyla 5, 4, 3, 2 ve 1 nolu pinlere de bağlayarak, 7 nolu işlem basamağını tekrarlayın. 119) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 ÖLÇÜM SONUÇLARI Çıkış sinyali (A pini 4 nolu pine bağlı) Çıkış sinyali (A pini 6 nolu pine bağlı) 51 Çıkış sinyali (A pini 5 nolu pine bağlı) 52 Çıkış sinyali (A pini 3 nolu pine bağlı) ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.1: PWM DENEYİ-1 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 Giriş: PWM sinyali elde etmek için kullanılan en sık yöntemlerden biri de NE555 zamanlayıcı entegresi kullanmaktadır. NE555, astable ve monostable multivibratör devreleri düzenlemek amacıyla üretimiş bir entegredir. +VC C 8 R THRESHOLD 6 CONTRO L VOLTAGE 5 COMPARATOR COMPARATOR R COMPARATOR COMPARATOR TRIGGER R Çıkış sinyali (A pini 2 nolu pine bağlı) GND TRIG OUT RESET 53 1 8 2 7 3 6 4 5 VCC DISCH THRES CONT 2 FLIP FLOP DIS CHARG E 7 RESET 4 OUTPUT OUTPUT STAGE STAGE 3 1 Şekil 6.7: NE555 entegresinin görünüşü, ayak yapısı ve blok yapısı +VCC (5 V to 15 V) 0.01 µF RA 4 7 RB 6 2 Çıkış sinyali (A pini 1 nolu pine bağlı) 8 VCC 5 CONT DISCH OUT THRES 3 Output Çıkış gerilimi-VOUT TRIG GND C RL RESET 1 Kondansatör gerilimi-VC Şekil 6.8: NE555 entegresi ile astable multivibratör uygulaması 54 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 +Vcc +Vcc R1 4 8 R1 4 7 D1 8 7 D2 NE555 D1 3 D2 OUT 6 P1 NE555 2 P1 5 C1 1 3 OUT 6 2 R2 5 C2 R2 1 C1 C2 Şekil 6.9: PWM devresi NE555 entegresi ile yapılan PWM devresi şekil 6.9’ de verilmiştir. Devre temel olarak şekil 6.8’ de verilmiş olan astable multivibratördür. Farklı olarak, RB direnci yerine ayarlı direnç P1 kullanılmış ve iki adet diyot ilave edilmiştir. C1 kondansatörü, D1 diyotu ve P1 trimpotunun D1’ e bağlı ucu ile orta ucu arasındaki direnç değeri üzerinden şarj olur. Deşarj anında ise, D2 diyotu ve P1 trimpotunun D2’ ye bağlı ucu ile orta ucu arasındaki direnç değeri üzerinden deşarj olur (şekil 6.9). P1 trimpotunun ayarlandığı konuma bağlı olarak, C1 kondansatörünün şarj ve deşarj zaman sabiteleri farklı değerler alacaktır. Buna bağlı olarak da entegre çıkışındaki kare dalga sinyalin H ve L’ da kalma süreleri değişecektir. Böylece devre, çıkışında duty cycle oranı P1 ile ayarlanan PWM sinyali oluşur. Şekil 6.10, 6.11 ve 6.12’ da P1’ in farklı konumları için çıkıştan alınacak sinyallerin dalga şekilleri görülmektedir. Şekil 6.11: Duty cycle oranı %50 55 56 +Vcc R1 4 D1 D2 +Vcc NE555 R1 4 P1 8 OUT 2 D2 5 NE555 3 6 7 D1 8 7 3 OUT C1 1 R2 C2 6 P1 2 5 C1 1 R2 C2 Şekil 6.10: Duty cycle oranı küçük Şekil 6.12: Duty cycle oranı büyük ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 Deney şeması: GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 DENEY BAĞLANTI PLANI +12V R1 4 1k 8 7 D1 D2 1N4001 1N4001 NE555 P1 100k 3 SCOP CH1 6 2 SCOP CH2 5 C1 100nF 1 R2 1k C2 10nF DENEY MODÜLÜ 57 58 İŞLEM BASAMAKLARI 120) ES05-09-02 modülünü ana üniteye bağlayın. 121) Deney bağlantı planını ES05-09-02 modülü üzerinde gerçekleştirin. 122) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 123) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 124) Osilaskopla CH1 pinindeki çıkış sinyalini gözlemleyin. 125) P1 potansiyometresinin çıkış sinyaline etkisini gözlemleyin. 126) P1 potansiyometresinin minimum, orta ve maksimum konumları için ölçtüğünüz çıkış sinyallerini çizin. 127) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-6.2: PWM DENEYİ-2 ÖLÇÜM SONUÇLARI Çıkış sinyali (P1 maksimumda) Çıkış sinyali (P1 minimumda) 59 Çıkış sinyali (P1 ortada) 60 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ DENEY MODÜLÜ Giriş: DC güç kontrol devrelerinde en çok kullanılan yöntem PWM tekniğidir. PWM sinyali bir güç elemanı ile (BJT, MOSFET vs.) sürülerek dc yükün kontrolü sağlanır. Yük üzerinde harcanan güç, PWM sinyalinin duty cycle oranı değiştirilerek ayarlanır. Duty cycle oranının değiştirilmesi, aslında kare dalga sinyalin ortalama değerini değiştirmektedir. Yüke aktarılan güç, küçük duty cycle oranlarında düşük, büyük duty cycle oranlarında ise fazla olacaktır. Şekil 7.1’ de PWM sinyali ile kontrol edilen bir lambanın parlaklık seviyesinin alacağı durumlar görülmektedir. Lamba parlaklığı çok az Lamba parlaklığı orta düzede Lamba parlaklığı maksimum 61 62 Şekil 7.1: Farklı duty cycle oranları için lambanın parlaklığı DENEY BAĞLANTI PLANI Deney şeması: +12V R1 4 1k 8 7 D1 D2 1N4001 1N4001 NE555 RV6 100k Q1 3 TIP41 6 2 5 1 C1 C2 100nF 10nF R2 1k ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-7.1: DC GÜÇ KONTROL DENEYİ İŞLEM BASAMAKLARI 128) ES05-09-02 modülünü ana üniteye bağlayın. 129) Deney bağlantı planını ES05-09-02 modülü üzerinde gerçekleştirin. 130) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 131) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 132) P1 potansiyometresini çevirerek lambanın parlaklığını gözlemleyin. 133) Lamba uçlarındaki sinyali osilaskopla ölçüp kaydedin. 134) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. ÖLÇÜM SONUÇLARI P1 trimpotu Lambanın parlaklığı Lamba uçlarındaki sinyal (P1 ortada) Minimumda Orta konumda Maksimumda 63 64 Lamba uçlarındaki sinyal (P1 maksimumda) Lamba uçlarındaki sinyal (P1 minimumda) ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-7.2: MOTOR HIZ KONTROL DENEYİ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-7.2: MOTOR HIZ KONTROL DENEYİ DENEY MODÜLÜ Giriş: DC güç kontrol devresindeki lambanın yerine bir dc motor kullanıldığında, PWM sinyali ile motorun devir hızı kontrol edilebilir. Motor üzerinde harcanan güç, PWM sinyalinin duty cycle oranı değiştirilerek ayarlanır. Motorun devir hızı, küçük duty cycle oranlarında düşük, büyük duty cycle oranlarında ise fazla olacaktır. Şekil 7.2’ de PWM sinyali ile kontrol edilen bir motorun devir hızı seviyesinin alacağı durumlar görülmektedir. Motor yavaş dönüyor Motor devir hızı orta düzede Motor hızlı dönüyor 65 66 Şekil 7.2: Farklı duty cycle oranları için motorun devir hızı DENEY BAĞLANTI PLANI Deney şeması: +12V R1 1k 4 8 7 D1 1N4001 D2 1N4001 NE555 RV1 100k Q1 TIP41 3 6 2 5 C1 100nF 1 C2 10nF R2 1k D3 1N4001 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-7.2: MOTOR HIZ KONTROL DENEYİ İŞLEM BASAMAKLARI 135) ES05-09-02 modülünü ana üniteye bağlayın. 136) Deney bağlantı planını ES05-09-02 modülü üzerinde gerçekleştirin. 137) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 138) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 139) P1 potansiyometresini çevirerek motorun dönüş hızını gözlemleyin. 140) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-8: AC GÜÇ KONTROL DENEYİ Giriş: AC güç kontrol devresi şekil 8.1’ de görülmektedir. R1 ÖLÇÜM SONUÇLARI AC BESLEME P1 P1 trimpotu TRIYAK Motor dönüş hızı R2 Minimumda C1 Orta konumda Maksimumda 67 Şekil 8.1: AC güç kontrol devresi Devre, ac gerilim altında çalışan bir lamba üzerinde harcanan gücü kontrol etmektedir. Bu nedenle, ac gerilim altında iki yönlü çalışma özelliğine sahip olan triyak kullanılmıştır. Triyağı tetiklemek üzere R1, P1 ve C1 elemanlarından oluşan bir RC faz kaydırma bölümü bulunmaktadır. Triyak C1 üzerindeki gerilimle tetiklenmekte ve C1’ in şarj süresi P1 tarafından ayarlanmaktadır. P1’ in minimum değeri için C1 hızlı şarj olacağından, triyak alternansların başına yakın bir bölgede tetiklenir. Alternansların büyük bir bölümünde iletimde olan triyak lambanın parlak yanmasını sağlayacaktır. P1’ in değeri büyüdükçe, C1’ in şarj süresi de büyüyecektir. Bu durumda triyak alternansların sonuna yakın bir bölgede tetiklenir. Alternansların büyük bir bölümünde kesimde olan triyak lambanın sönük yanmasına neden olur. P1’ in değeri yeteri kadar büyütüldüğünde ise triyak tetikleme alamaz. Tetikleme almayan triyak yalıtkan olur ve lamba söner. 68 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-8: AC GÜÇ KONTROL DENEYİ Deney şeması: GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-8: AC GÜÇ KONTROL DENEYİ DENEY BAĞLANTI PLANI SCOP R1 470 AC 24V P1 100k TRIYAK R2 100 TIC206 C1 100nF DENEY MODÜLÜ 69 İŞLEM BASAMAKLARI 141) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. 142) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 143) 8.1-8.2, 8.3-8.4 ve 8.5-8.6 pinlerini kısa devre edin. 144) Devrenin A1 ve A3 pinlerini modül üzerindeki A1 ve A3 pinlerine bağlayın. 145) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 146) P1 potansiyometresini çevirerek lambanın parlaklığını gözlemleyin. 147) Lamba uçlarındaki sinyali (8.7-8.8 pinlerinden) osilaskopla ölçüp kaydedin. 148) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. ÖLÇÜM SONUÇLARI P1 trimpotu Minimumda Orta konumda Maksimumda Lambanın parlaklığı 70 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-8: AC GÜÇ KONTROL DENEYİ Lamba uçlarındaki sinyal (P1 minimumda) DENEY-8: AC GÜÇ KONTROL DENEYİ Lamba uçlarındaki sinyal (P1 maksimumda) 71 Lamba uçlarındaki sinyal (P1 ortada) GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ 72 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-9: DOĞRULTUCULAR Giriş: Alternatif gerilimin doğru gerilime dönüştürülmesi işlemine doğrultma ve bu işlemi yapan devrelere de doğrultucu adı verilmektedir. Doğrultma işlemi için diyotlardan faydalanılmaktadır. Doğrultma işlemi yarım dalga veya tam dalga olarak gerçekleştirilebilmektedir. GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-9: DOĞRULTUCULAR İki Diyotlu Tam Dalga Doğrultucu D1 +Vo Yarım Dalga Doğrultucu AC giriş R D +Vo AC giriş AC giriş Doğrultucu çıkışı Vp VDC R VDC D2 2V p Şekil 9.3: İki diyotlu tam dalga doğrultucu İki diyotlu tam dalga doğrultucu devresi şekil 9.3’ de görülmektedir. İki diyotlu tam dalga doğrultucu devresinin simetrik ac giriş gerilimine ihtiyacı vardır. Bu amaçla devre, orta uçlu bir transformatör üzerinden beslenir. Devre girişine uygulanan ac gerilimin pozitif alternanslarında D1 diyotu ve negatif alternansında D2 iletime geçerek çıkışta sürekli pozitif alternans oluşmasını sağlarlar. Doğrultucuya ait giriş ve çıkış sinyalleri şekil 9.4’ de verilmiştir. Şekil 9.1: Yarım dalga doğrultucu Yarım dalga doğrultucu devresi şekil 9.1’ de görülmektedir. Devre girişine uygulanan ac gerilimin pozitif alternanslarında diyot iletken olacağından pozitif alternanslar çıkışta aynen görünecektir (diyot üzerinde düşen gerilim ihmal edilmiştir). Giriş geriliminin negatif alternaslarında diyot yalıtkan olur ve çıkış gerilimi sıfırdır. Bu durum şekil 9.2’ de görülmektedir. Doğrultucu çıkışı 73 74 Doğrultucu girişi Vp + + Doğrultucu girişi Vp - - + + - - Doğrultucu çıkışı + + + + Doğrultucu çıkışı - - + + - Şekil 9.4: İki diyotlu tam dalga doğrultucu giriş ve çıkış sinyalleri Şekil 9.2: Yarım dalga doğrultucu giriş ve çıkış sinyalleri ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-9: DOĞRULTUCULAR GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-9: DOĞRULTUCULAR Köprü Tipi Tam Dalga Doğrultucu DENEY MODÜLÜ D3 D1 AC giriş +Vo D2 D4 R Doğrultucu çıkışı 2V p VDC Şekil 9.5: Köprü tipi tam dalga doğrultucu Köprü tipi tam dalga doğrultucu devresi şekil 9.5’ de görülmektedir. Devre girişine uygulanan ac gerilimin pozitif alternanslarında D1 ve D2 diyotları ve negatif alternansında D3 ve D4 diyotları iletime geçerek çıkışta sürekli pozitif alternans oluşmasını sağlarlar. Doğrultucuya ait giriş ve çıkış sinyalleri şekil 9.6’ da verilmiştir. 75 Doğrultucu girişi Vp 76 + + - - DENEY BAĞLANTI PLANLARI Filtresiz yarım dalga doğrultucu Doğrultucu çıkışı + + - + + - Şekil 9.6: Köprü tipi tam dalga doğrultucu giriş ve çıkış sinyalleri ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-9: DOĞRULTUCULAR GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-9: DOĞRULTUCULAR Filtreli tam dalga doğrultucu Filtreli yarım dalga doğrultucu İŞLEM BASAMAKLARI 149) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. Filtresiz tam dalga doğrultucu 77 Yarım dalga doğrultucu 150) Filtresiz yarım dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. Kalın çizgi ile gösterilen yerleri bağlantı kablolarını kullanarak kısa devre edin. 151) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 152) Osilaskopla giriş gerilimini (1.1-1.3 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 153) Osilaskopla çıkış gerilimini (LD6-LD8 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 154) LOAD devresindeki potansiyometre yük akımını kontrol etmektedir. Yük akımının çıkış gerilimine etkisini gözlemleyin. 155) Multimetre ile çıkış geriliminin dc değerini ölçüp kaydedin. 156) Devrenin enerjisini kesin. 157) Filtreli yarım dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirip aynı ölçümleri tekrarlayın. 158) Ölçüm sonuçlarını kaydedin. Tam dalga doğrultucu 159) Filtresiz tam dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. Kalın çizgi ile gösterilen yerleri bağlantı kablolarını kullanarak kısa devre edin. 160) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 161) Osilaskopla giriş gerilimini (1.1-1.3 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 162) Osilaskopla çıkış gerilimini (LD6-LD8 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 163) LOAD devresindeki potansiyometre yük akımını kontrol etmektedir. Yük akımının çıkış gerilimine etkisini gözlemleyin. 164) Multimetre ile çıkış geriliminin dc değerini ölçüp kaydedin. 165) Devrenin enerjisini kesin. 78 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-9: DOĞRULTUCULAR 166) Filtreli yarım dalga doğrultucu deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirip aynı ölçümleri tekrarlayın. 167) Ölçüm sonuçlarını kaydedin. GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-9: DOĞRULTUCULAR Tam Dalga Doğrultucu Ölçümleri Giriş gerilimi ÖLÇÜM SONUÇLARI Yarım Dalga Doğrultucu Ölçümleri Giriş gerilimi Filtresiz çıkış gerilimi Filtreli çıkış gerilimi 79 Filtresiz çıkış gerilimi 80 Filtreli çıkış gerilimi Multimetre ile ölçülen çıkış geriliminin DC değeri (Volt) Filtresiz Multimetre ile ölçülen çıkış geriliminin DC değeri (Volt) Filtresiz Filtreli Filtreli ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-10: AC/DC KONVERTÖR DENEYİ DENEY-10: AC/DC KONVERTÖR DENEYİ DENEY MODÜLÜ Giriş: AC/DC konvertör devresi şekil 10.1’ de görülmektedir. D3 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ D1 +Vo AC giriş D2 D4 C1 DC çıkış Şekil 10.1: AC/DC konvertör devresi Devre, ac gerilimi dc gerilime dönüştürmektedir. Temelde bir tam dalga doğrultucu devresidir. Transformatörün sekonder sargısındaki ac gerilim, köprü diyot tarafından tam dalga doğrultulur. Köprü diyot çıkışındaki kondansatör ise çıkış gerilimin filtre ederek ideal dc gerilime yaklaştırmaktadır. 81 82 DENEY BAĞLANTI PLANI Deney şeması: 4X1N4001 D3 D1 +Vo AC giriş D2 D4 C1 1000uF DC çıkış ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-10: AC/DC KONVERTÖR DENEYİ İŞLEM BASAMAKLARI 168) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. 169) Deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. 170) 1.2-3.1, 1.4-3.2, 3.4-4.1 ve 3.6-4.3 pinlerini kısa devre edin. 171) Transformatör primer sargı gerilimini ana üniteden aldığı için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 172) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 173) Osilaskopla giriş gerilimini (1.1-1.3 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 174) Osilaskopla çıkış gerilimini (4.2-4.4 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 175) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-11: DC/AC İNVERTÖR DENEYİ Giriş: DC/AC invertör devresi şekil 11.1’ de görülmektedir. +Vcc R1 4 8 Q1 7 P1 NE555 3 C3 R2 L1 TR1 6 ÖLÇÜM SONUÇLARI 2 Q2 5 C1 C4 Çıkış 1 C2 Şekil 11.1: DC/AC konvertör devresi 83 84 Devre, dc gerilimi ac gerilime dönüştürmektedir. Temelde NE555 entegresi ile düzenlenmiş bir karasız multivibratörden oluşmaktadır. Kararsız multivibratör devresi kare dalga sinyal üreten bir osilatör olup, frekansı P1 trimpotu ile ayarlanabilmektedir. Giriş gerilimi Kararsız multivibratör çıkışındaki kare dalga sinyal Q1 ve Q2 transistörleri ile sürülerek transformatörün düşük gerilim sargısına uygulanır. Bilindiği gibi transformatörler ac gerilimi düşürdüğü gibi, yükseltme özelliğine de sahiptir. Dolayısıyla alçak gerilim sargısına kare dalga formunda ac gerilim uygulanan TR1 transformatörünün yüksek gerilim sargısından daha büyük bir gerilim alınır. Çıkıştan alınacak ac gerilimin büyüklüğü transformatörün dönüştürme oranı tarafından belirlenir. C4 kondansatörü transformatörün çıkış sargısı ile birlikte bir paralel rezonans devresi oluşturur. Bu iki elemanın değerlerinin belirlediği rezonans frekansı için devrenin çıkışından düzgün bir sinüs dalga sinyal elde edilir. Çıkış sinyalinin düzgün formda elde edilebilmesi için, kararsız multivibratörün frekansını belirleyen P1 trimpotu ile ayar yapılmalıdır. Çıkış gerilimi ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-11: DC/AC İNVERTÖR DENEYİ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-11: DC/AC İNVERTÖR DENEYİ DENEY BAĞLANTI PLANI Deney şeması: +12V R1 4 1k 8 Q1 TIP41 7 P1 100k NE555 6 2 3 C3 R2 100 2200u L1 TR1 1uH Q2 C4 10nF SCOP TIP42 5 C1 100nF 1 C2 10nF 12V/220V DENEY MODÜLÜ 85 İŞLEM BASAMAKLARI 176) ES05-09-03 modülünü ana üniteye bağlayın. 177) Deney bağlantı planını ES05-09-03 modülü üzerinde gerçekleştirin. 178) Devrenin +12V pinini modül üzerindeki +12V pinine bağlayın. GND devreye doğrudan geldiği için herhangi bir bağlantıya gerek yoktur. 179) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 180) Osilaskopla devrenin çıkış uçlarındaki sinyali ölçün. P1 trimpotunu osilaskop ekranında düzgün bir sinyal görene dek çevirin. Ölçüm sonucunu kaydedin. 181) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. ÖLÇÜM SONUÇLARI Çıkış gerilimi 86 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-12.1: SABİT ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-12.1: SABİT ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ Deney şeması: Giriş: DC/DC sabit çıkışlı konvertör devresi şekil 12.1’ de görülmektedir. DC giriş C1 VO 1 +Vo DC giriş C2 DC çıkış C1 470uF VI 2 VI GND +Vi 3 2 1 +12V GND 7805 7805 VO 3 +5V C2 10uF DC çıkış Şekil 12.1: DC/DC sabit çıkışlı konvertör devresi Devre, dc gerilimi dc gerilime dönüştürmektedir. Temelde bir gerilim regülatörü devresidir. 7805 entegresi pozitif giriş pozitif çıkışlı gerilim regülatörüdür. Girişine çıkış gerilimi olan +5V’ tan en az 2V daha büyük bir gerilim uygulanmalıdır. Bu şart altında, çıkıştan sabit +5V gerilim alınır. 7805 kısa devre akım sınırlamasına ve yüksek sıcaklıklara karşı ısı korumasına sahiptir. Bunun dışında ilave olarak birleştirilmiş bir koruma devresi daha vardır. Bu devre “second perforation” denilen bir güç transistörünü korur. Bu yolla en zor şartlar altında bile regülatörün kendi kendini tahrip etmesi önlenmiş olur. Input Series Pass Element 1 Current Generator Starting Circuit Reference Voltage Output 3 SOA Protection Error Amplifier Thermal Protection GND 2 Şekil 12.2: 7805 entegresinin görünüşü ve blok yapısı DENEY MODÜLÜ 87 88 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-12.1: SABİT ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ DENEY BAĞLANTI PLANI GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-12.2: AYARLI ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ Giriş: DC/DC ayarlanabilir çıkışlı konvertör devresi şekil 12.3’ de görülmektedir. GND +12V LM317 3 VO 2 +Vo R1 1 ADJ +Vi VI C1 DC giriş DC çıkış P1 Şekil 12.3: DC/DC ayarlanabilir çıkışlı konvertör devresi İŞLEM BASAMAKLARI 182) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. 183) Deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. 184) Devrenin 9.1 nolu pinini modülün sağ üst bölümünde bulunan +12V pinine ve devrenin 9.2 nolu pinini yine modülün sağ üst bölümünde bulunan GND pinine bağlayın. 185) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 186) DC voltmetre ile giriş gerilimini (9.1-9.2 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 187) DC voltmetre ile çıkış gerilimini (9.6-9.7 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 188) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. 89 Devre, dc gerilimi ayarlanabilir dc gerilime dönüştürmektedir. Temelde bir gerilim regülatörü devresidir. LM317 1,25 − 37 V ayarlanabilir voltaj aralığında 1,5 ampere kadar akım verebilen pozitif gerilim regülatörüdür. Çıkış geriliminin değeri, P VO 1, 25. 1 1 R 1 formülü ile hesaplanır ve P1 trimpotu ile ayarlanabilmektedir. INPUT IO A ÖLÇÜM SONUÇLARI Giriş gerilimi Çıkış gerilimi OUTPUT ADJUST Şekil 12.4: LM 317 entegresinin görünüşü ve iç yapısı 90 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-12.2: AYARLI ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ Deney şeması: GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-12.2: AYARLI ÇIKIŞLI DC/DC KONVERTÖR DENEYİ DENEY BAĞLANTI PLANI LM317 VI VO ADJ 3 1 +Vi 2 +Vo C1 10uF DC giriş +12V R1 560 DC çıkış P1 GND 5k DENEY MODÜLÜ 91 İŞLEM BASAMAKLARI 189) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. 190) Deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. 191) Devrenin 10.1 nolu pinini modülün sağ üst bölümünde bulunan +12V pinine ve devrenin 10.2 nolu pinini yine modülün sağ üst bölümünde bulunan GND pinine bağlayın. 192) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 193) DC voltmetre ile giriş gerilimini (10.1-10.2 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 194) DC voltmetre ile çıkış gerilimini (10.3-10.4 pinlerinden) ölçüp kaydedin. PT10.1 trimpotunun çıkış gerilimine etkisini inceleyin. 195) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. ÖLÇÜM SONUÇLARI PT10.1 trimpotu Minimumda Orta konumda Maksimumda Giriş gerilimi Çıkış gerilimi 92 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DENEY-13: SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ Giriş: Bir çok ihtiyaca cevap verebilen seri bağlanmış regülatörler çok popülerdir. Ancak ana sorunları, geçirme transistörü (pass transistor) katındaki güç harcamasıdır. Akım arttıkça transistörün daha çok güç harcaması gerekir. Bu durum daha fazla güç yitimi anlamına gelir. Bundan dolayı seri regülatörler daha büyük hacimlidir. Bazı durumlarda geçirme transistörünün soğutulması için fan gerekir. Bu sorunu çözmenin bir yolu anahtarlamalı regülatör kullanmaktır. Bunlar büyük yüklere akım ürettiğinden geçirme transistöründe daha az güç harcanır. Diğer yandan anahtarlamalı güç kaynakları özerk veya bağımsız (off-line) cihazlardır. Bundan kasıt, A.A güç kaynağının voltajını 50/60 Hz transformatörden geçirmeden doğrultup filtre etmeleridir. Bundan sonra filtre edilmiş voltaj bir güç anahtarı ve yüksek frekans transformatöründen geçerek denkleştirilir; sonra bir daha doğrultulup filtre edilir. Doğrusal güç kaynakları basitlik, çıkışta az gürültü (veya salınım), girişin ve yükün mükemmel regüle edilmesi ve çok hızlı toparlanma gibi özelliklere sahip olsalar da verimleri çok iyi değildir. Anahtarlamalı güç kaynakları yüksek verimleri ve güç yoğunlukları nedeniyle popüler olmaktadırlar. Genel olarak doğrusal güç kaynakları giriş voltajı ve yükün regüle edilmesi (bazen yüksek değerlerde bile) yönünden daha iyidirler. Anahtarlamalı kaynakta çıkış voltajındaki salınım uçlar arası 25 ila 100 mV arasında olup, doğrusal olanlardakinden daha büyüktür. Her ne kadar salınımın rms (etkin) değeri daha az olsa da anahtarlamalı kaynaklarda geçerli olan uçlar arası değerdir. Anahtarlamalı kaynaklar doğrusal olanlara göre geçici durumlarından daha yavaş normale dönerler. Ancak bu, alıkonma süresinin daha uzun olması demektir ki, bu özellik bilgisayarların beslenmesinde çok yararlıdır. Son olarak, anahtarlamalı kaynaklar doğrusal olanlara göre giriş voltajında daha büyük değişimleri kabul ederler. Buradaki ± %10 marj kaynağın verimini direkt olarak etkileyen bir faktördür. Diğer taraftan anahtarlamalı bir kaynakta giriş voltajındaki değişimlerin cihazın performansı üzerindeki etkisi sıfırdır veya en azından çok azdır. Kullanıcı tarafından programlanabilen modellerde bu marj % 20 ye kadar çıkabilir ki, bu uç şartlarda çok faydalı bir özelliktir. Anahtarlamalı güç kaynakları regülasyon işlemini, çıkış geriliminden yapılan geri beslemeye bağlı olarak, dahili osilatörün çıkışındaki anahtarlama sinyalinin duty cycle’ ını ayarlayarak yaparlar. Unregulated DC Input ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ +Vin 3.1 V Internal Regulator 1 GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-13: SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ Şekil 13.1’ de anahtarlamalı güç kaynağı uygulamaları için üretilmiş olan LM2575 entegresinin blok yapısı verilmiştir. LM2575 ile düzenlenmiş örnek anahtarlamalı güç kaynağı devresi ise şekil 13.2’ de görülmektedir. 4 1 LM2575 Adjustable 3 VIN D1 R2 R1 1.0 k Fixed Gain Error Amplifier Comparator 94 4 1 LM2575 Adjustable 3 1.235 V Band−Gap Reference Output 52 kHz Oscillator Reset Thermal Shutdown Load Devredeki R1 direncinin yerine trimpot konularak çıkış gerilimi ayarlanabilir hale getirilebilmektedir (şekil 13.3) VIN .0 Amp Swch R2 93 Current Limit Latch Freq Shift 18 kHz C 1000uF Şekil 13.2: Örnek anahtarlamalı güç kaynağı devresi 5 Driver VOUT R1 4 Feedback L1 100uH 5 C 100uF ON/OFF ON/OFF 2 R VOUT 1, 23. 1 2 R1 C 100uF 2 R VOUT 1, 23. 1 1 P1 L1 100uH VOUT 5 D1 C 1000uF R1 Load P1 2 GND 3 Şekil 13.3: Ayarlanabilir çıkışlı anahtarlamalı güç kaynağı devresi Şekil 13.1: LM2575 SMPS entegresinin görünüşü ve blok yapısı ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-13: SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ Deney şeması: DENEY-13: SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ DENEY BAĞLANTI PLANI FEEDBACK 1 IN LM2575-ADJ 4 OUT GND 3 ON/OFF 5 2 L1 100µH R1 C1 1000u C2 D1 1N5819 LOAD 100k 4x1N4001 AC 12V GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ P1 500k DENEY MODÜLÜ 95 İŞLEM BASAMAKLARI 196) ES05-05 modülünü ana üniteye bağlayın. 197) Deney bağlantı planını ES05-05 modülü üzerinde gerçekleştirin. 198) 1.2-3.1, 1.4-3.2, 3.4-4.1, 3.6-4.3, 4.2-13.1, 4.4-13.2, 13.4-LD1, 13.5-LD3, LD2-LD5 ve LD4-LD7 pinlerini kısa devre yapın. 199) Tüm bağlantıları yaptıktan ve kontrol ettikten sonra ana ünite üzerindeki güç anahtarını ON konumuna alın. 200) LOAD devresindeki trimpotu orta konuma alın. 201) DC voltmetre ile giriş gerilimini (13.1-13.2 pinlerinden) ölçüp kaydedin. 202) Osilaskolpla 13.3 nolu pinden SMPS entegresinin çıkış sinyalini ölçün. 203) DC voltmetre ile devrenin çıkış gerilimini (LD6-LD8 pinlerinden) ölçün. 204) PT13.1 trimpotunun SMPS entegresinin ve devrenin çıkış gerilimlerine etkisini inceleyin. 205) Devrenin enerjisini kesip, bağlantı kablolarını sökün. ÖLÇÜM SONUÇLARI PT13.1 trimpotu Minimumda Orta konumda Maksimumda Giriş gerilimi Çıkış gerilimi 96 ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİKELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ DENEY-13: SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ DENEY-13: SMPS (ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI) DENEYİ SMPS entegresinin çıkış sinyali (PT13.1 maksimumda) SMPS entegresinin çıkış sinyali (PT13.1 minimumda) 97 SMPS entegresinin çıkış sinyali (PT13.1 ortada) GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ 98