DENEY 5: PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

A. DENEYİN AMACI :

PSPICE programı ile devre analizi yapmayı öğrenmek. Hesap ve ölçüm ile elde edilen sonuçları simülasyonla doğrulamak.

B. KULLANILACAK ARAÇ VE MALZEMELER :

C. DENEY İLE İLGİLİ ÖN BİLGİ:

―

PSPICE PAKET PROGRAMI:

Günlük hayatın her alanında kullanılan bilgisayarlar, Elektrik-Elektronik Mühendisliği alanında da en çok kullanılan yardımcı araçlardan birisidir. Elektrik-Elektronik Mühendisliği alanında çalışanlar için birçok yardımcı program kullanılmaktadır. Bunlardan birisi olan PSPICE paket programı gerek profesyonel gerekse amatör olarak en çok kullanılan programlardan biridir.

SPICE (Simulation Program for Integrated Circuits Emphasis), elektronik devreleri bilgisayar ortamında simüle etmek için yazılmış bir programdır. PSPICE ise Cadence/Orcad firmasının Windows tabanında çalışan, bilgisayar destekli tasarım ve simülasyon programıdır.

Bilgisayar destekli tasarımın veya elektronik devrelerin bilgisayar ile simüle edilmesinin sağladığı en büyük yarar, tasarımcının laboratuvar ortamında elde etmesinin zor veya imkansız olduğu sonuçların simülasyon ile kolayca görülebilmesidir. PSPICE‘ ın en önemli avantajları şöyle sıralanabilir:

1. Geniş bir kütüphane arşivine sahip olması, 2. İyi tasarlanmış olan arayüzü

3. Değişik birçok analiz türünü simule etme imkanı sağlaması.

Aşağıda PSPICE kullanımı için hazırlanmış genel bilgiler ayrıntılı olarak

verilmektedir.

1. Progr PSPICE Orcad F çalıştıra

PSPICE CIS Lit oluştura

ramın Çalış E programın

Family Re abilirsiniz.

E’ta yapılan te Edition’

acağınız yen

PSP

ştırılması:

nı bilgisaya lease 9.2 L

her bir dev u çalıştırdı ni projenize

D PICE İLE

arınıza kur Lite Edition

vre çalışma ıktan heme e isim verm

DENEY E DEVR

2

rduktan so n - Captur

asına proje en sonra so melisiniz.

5:

RE ANA

İn. Ü., onra, Başlat re CIS Lite

(project) ad onra File-N

ALİZİ

, Elektrik-Ele t menüsün e Edition’u

dı verilir. Bu New-Project

ektronik Müh nden Progr u seçerek p

u nedenle, t seçimini

h. Bölümü amlar – programı

Capture yaparak

Name k OK tuşu kullanm

Daha so işaretley daha ön

Bütün ş

kısmındaki una tıklayın mayınız)

onra karşım yiniz. Böyle nce yaptığın

şematik diza

PSP

boşluğa pr nız. (Projeni

mıza gelecek elikle SCHE nız bir çalışm

ayn ve işlem

D PICE İLE

roje ismini izin ismind

k olan küçü EMATICS a

maya devam

mler, açılan

DENEY E DEVR

yazdıktan de ve kaydet

ük pencered dlı boş bir t m etmek ist

bu “Schem

5:

RE ANA

sonra, aşağ ttiğiniz klas

den “Creat tasarım pen tiyorsanız, d

matic” sayfas

ALİZİ

ğıdaki kısım sörün ismin

e a Blank P nceresi açm diğer seçim

sında yapıla

mları değişti nde Türkçe

Project” se mış olacaksın

işaretlenme

acaktır:

irmeden karakter

çeneğini nız. Eğer

elidir.

Üstteki olarak a devre ç ekleyeb palet gö paletini Tasarım Size‘ da 2. PSPIC Bu kısım bilgiler

şekilden d adlandırılır çizimi için bilmemizi s

örünmediys i açabilirsini m sayfanızın an veya klav

CE Menüle mda PSPIC verilecektir

PSP

de görülebil r ve arzu ed

lüzumlu o ağlayan To se ana men

iz.

n boyutların vyeden I ve erinin Tanıt CE program

r.

D PICE İLE

leceği üzere dilen devre olan devre ool Palette nüde buluna

nı, ana men e O tuşları i

tımı:

mında bulun

Tasarı

DENEY E DEVR

4

e, Schemati enin çizdiri

elemanlar (malzeme p an View - T

nüdeki Opti ile ayarlayab

nan menüle

m Sayfa

5:

RE ANA

İn. Ü., ics pencere ldiği kısım rına kolayc paleti) bulu Tool Palett

ions - Sche bilirsiniz.

erden en sık

ası

ALİZİ

, Elektrik-Ele esinin iç kıs

dır. Pencer a ulaşarak unmaktadır

te seçeneğin

ematic Page

k kullanılan

ektronik Müh smı tasarım renin sağ ta tasarım s . Eğer ekra ni kullanara

e Properties

nları hakkın

h. Bölümü m sayfası arafında, ayfasına anınızda ak parça

s – Page

nda kısa

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

2. 1. FILE Menüsü:

2. 2. EDIT Menüsü:

New: Bu seçenek yeni bir proje başlatmak için kullanılır; Open: Bu seçenek daha önceden kayıtlı olan bir projenin yeniden açılmasını sağlar.

Close: Bu seçenek ile açık olan şematik editör penceresinin kapatılması sağlanır.

Save: Projenin son hali ile kaydedilmesini sağlar. Import/Export Design: Başka bir program kullanarak oluşturulmuş devreyi ORCAD programına ya da ORCAD programında dizayn edilmiş devreyi başka bir programa aktarmaya yarar. Exit: Bu seçenekle Capture Programından çıkılır.

Undo Bu seçenek ile daha önce yapılan işlemlere geri dönülür. Redo: Undo kullanılarak yapılmış işlem bir ileri alınır. Repeat: İşleminizi tekrarlar. Cut:

Seçtiğiniz kısmı keser. Copy: Seçtiğiniz kısmı kopyalar. Paste: Hafızada bulunan şekli belirlenen başka bir yere yapıştırır.

Delete: Seçtiğiniz kısmı siler. Select All:

Bütün çalışmanızı seçer. Properties:

Seçtiğiniz elemanın elektriksel özelliklerini değiştirebilirsiniz. Part:

Seçtiğiniz elemanın çizim özelliklerini değiştirebilirsiniz. Mirror: Seçtiğiniz kısmı ayna görünümüne çevirir. Rotate:

Seçtiğiniz kısmı saat yönünde çevirir.

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü

6

2. 3. VIEW Menüsü:

2. 4. PLACE Menüsü:

Tool Palette: Pencerenin sağında bulunan malzeme paleti ikon grubunun gösterilmesi veya kaldırılmasını sağlar..

Toolbar: Menünün altında bulunan kısayol ikon grubunun gösterilmesini veya kaldırılmasını sağlar. Status Bar:

Mouse’un bulunduğu yeri (x,y) konumu olarak göstermeyi ve ayrıca zoom (büyütme/küçültme) durumunu belirtir.

Grid: Elemanları yerleştirmede kolaylık sağlamak amacıyla ekranda noktalardan oluşan ızgara görünümü sağlar.

PSPICE’ın en önemli menüsüdür.

Devrenizi oluştururken lüzumlu olan elektronik elemanları, birleştirme telleri, topraklama elemanı vb sağlamak için hazırlanmış bir menüdür.

Part: Bu seçenek oluşturacağımız devreye ait elemanları bize sağlar. Wire:

Elemanları birbirine bağlamak için kullanılır. Pratikte kullanılan iletken tellerin PSPICE’daki karşılığıdır.

Ground: Devre simulasyonu için gerekli olan toprak elemanıdır.

PSPICE’da en çok kullanılan bu menü, kullanıcıya kolaylık olması bakımından

“malzeme paleti” şeklinde SCHEMATICS penceresinin sağ tarafında bulunmaktadır. Böylece menüye girmek yerine, hızlıca malzeme paletinden eleman seçimi yapılabilir.

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

3. PSPICE ile Devre Kurma:

PSPICE ile devre kurma işleminde uyulması gereken adımlar şöyle sıralanabilir:

1. Malzeme paletinde bulunan üstten ikinci ikona ( ) tıkladığımızda “Place Part penceresi“ karşımıza çıkar. Bu pencere ayrıca, klavyeden P tuşuna basarak veya Place Menüsünden Part… menüsüne girerek de açılabilir. (Not:

PSPICE’da devre elemanları kütüphaneler halinde sınıflan- dırılmışlardır. Bir elemanı kullanabilmek için önce o elemanın ait olduğu kütüpha- nenin çalışma ortamına eklenmesi gerekir. Bu nedenle programı ilk kurduğunuzda, Place Part penceresini açarak Add Library tuşundan bütün kütüphaneleri eklemeniz tavsi- ye edilir.)

2. Place Part penceresinde bulunan Part List kısmında, mevcut olan bütün devre elemanların listesi vardır.

İstediğiniz devre elemanı üzerine tıklayarak elemanı tasarım sayfasına yerleştiriniz.

Eleman listesi çok kalabalık olduğundan, bildiğiniz ele- manların İngilizce baş harflerini kullanarak arama işlemi hızlandırılabilir. Örne- ğin direnç elemanını bulmak için penceredeki Part kısmına

“Resistor” kelimesinin baş harfi olan R yazdığınızda, malzeme listesi R harfi ile

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü

8

başlayan devre elemanlarına bizi yönlendirecektir. Buradan en üstte bulunan “R/ANALOG”

elemanına tıklayınız. Bazen eleman isminden parçayı bulmak zor olabilir. Bu durumda Place Part penceresinin sağ alt köşesinde seçtiğiniz elemanların sembollerine bakarak da aradığınız elemanı bulabilirsiniz. Benzer şekilde en çok kullanılan elemanlardan olan kondansatör için “C/ANALOG” ve bobin için “L/ANALOG” parça isimlerini kullanacağız.

Parçaların isimleri “parça ismi/bulunduğu kütüphane ismi” şeklindedir.

3. Part List’te bulunan bir elemana tıkladıktan sonra, Part penceresi kaybo- lur ve tasarım sayfa- sına dönülür. Bu durumda farenin u- cunda seçilen elema- nın sembolü görülür ve fare ile nereye tıklanırsa oraya bir tane eleman bırakır.

Bırakma işlemi, ESC tuşuna basılana ka- dar veya farenizin sağ tuş menüsünden End Mode seçilene kadar devam eder.

Eleman değerlerini belirlemek için üze- rinde görülen değer kısmına tıklayınız.

Ayrıca elemanı dön- dürmek isterseniz elemanı seçip R

tuşuna basarak Rotate işlemini gerçekleştirebilirsiniz.

Not: Elemanların birimlerini ve değerini belirlerken PSPICE’ta kullanılan bazı standart harfler şunlardır:

V : Volt, Ohm : Ohm, F : Farad, A : Amper, H : Henry, Hz : Hertz T : tera (= E12); G : giga (= E9); M : mega (= E6); k : kilo (= E3) m : mili (= E-3); u : mikro (= E-6); n : nano (= E-9); p : piko (= E-12)

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

4. Tasarım sayfasında elemanları doğru bir şekilde yerleştirdikten sonra W tuşuna basarak ya da malzeme paletinde bulunan ( ) ikonuna tıklayarak elemanlar arasında kablo bağlantısı yapabilirsiniz.

5. Devreyi tamamlayabilmemiz için topraklamasının yani referans geriliminin olması gerekmektedir. Bunun için malzeme paletinden Ground ( ) ikonuna tıklayarak, açılan pencerede SOURCE kütüphane-sinden “0/SOURCE” parçasını seçmeliyiz. Dikkat!!! Ground parçasının yanında her zaman “0” olmalıdır.

4. Kurulan Devrenin Simülayonu

Kurulan devrenin simülasyonu için PSpice menüsünden New Simulation Profile kısmı seçilir. Seçim işlemi ile karşımıza çıkan pencerede simülasyonunuz için Türkçe karakter içermeyen bir isim belirleyiniz ve Create tuşuna basınız. Açılacak Simulation Settings penceresinde simülasyon ayarlarınızı yapabilirsiniz. Pek çok farklı ayarın bulunduğu bu diyalog kutusu vasıtasıyla devremiz hakkında pek çok bilgiyi devre kurmadan elde edebiliriz. Bu ayarlardan ilk etapta yalnızca bize lazım olan Time Domain (Transient) analiz tipinden bahsedeceğiz.

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü

10

Time Domain analizinde simülasyonun yapılacağı maksimum zaman miktarı (Run to time), bilginin saklama süresinin başlangıç anı (Start saving data after), maksimum izin verilebilir simülasyon zaman basamak büyüklüğü (Maximum step size) ve birkaç tane daha seçenek vardır. Ayarlamaları yaptıktan sonra Tamam tuşuna tıklayarak bu pencereyi kapatınız. Daha sonra SCHEMATICS penceresinde F11 tuşuna basarak simülasyonu başlatınız. Karşımıza çıkan boş siyah pencereyi kapattıktan sonra SCHEMATICS penceresine geri dönünüz.

Menünün altında bulunan simülasyon toolbarındaki voltmetre, ampermetre ve wattmetre ikonlarından istediğinize tıklayarak, gerekli olan analiz bilgilerini elde edebilirsiniz.

Örneğin voltmetre ikonuna tıklandığında, devredeki her bir nokta üzerindeki voltaj değerlerini kolayca görebilirsiniz.

Voltmetre

Ampermetre Wattmetre

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

Analiz sonuçlarını grafik şeklinde de görmek mümkündür. Bunun için F11’e bastıktan sonra karşımıza çıkan boş siyah sayfayı kapatmıyoruz.

Menünün altında bulunan simülasyon toolbarındaki voltaj, akım ve güç prob’larını kullanınız.

Voltaj

probu Akım

probu Voltaj farkı

probu

Güç probu

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü

12

Örneğin voltaj probuna tıkladığınızda farenin ucunda prob görülür. Bu probu devrenin istediğiniz noktasına tıkladığınızda, o nokta ile toprak arasındaki voltajın değeri boş siyah sayfada grafik olarak görünür. Eğer bir direncin iki ucu arasındaki voltajı görmek isterseniz voltaj farkı probunu kullanmalısınız.

Not: Akım probunu kullanırken, probu direncin hangi ucuna yerleştirdiğiniz önemlidir. Bunun için, devreden akan akımın yönü göz önüne alınır. Akım direncin hangi ucundan giriyorsa, akım probunuda o uca yerleştirmek gerekir. Eğer tersi yapılırsa sonuç negatif olarak gösterilir.

Doğru bağlanmış bir akım probu ve analiz sonucu

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

* KAYNAK: Hümeyra ÜRÜN, PSPICE Kullanım Kılavuzu, Pamukkale Üniversitesi, Denizli.

D. DENEY BASAMAKLARI:

Aşağıda verilen devreleri göz önüne alınız. Simülasyon sonucu her bir devre için elde ettiğiniz analiz sonuçlarını altlarındaki tablolara kaydediniz. (Not: Akım yönlerini ve voltaj polaritelerini belirtmeyi unutmayınız.)

1.

Gerilim Akım Güç

R1 100Ω R2 200Ω R3 300Ω Yanlış bağlanmış bir akım probu

ve analiz sonucu

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü

14

2.

Gerilim Akım Güç

R1 100Ω R2 200Ω R3 300Ω R4 400Ω

3.

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

Gerilim Akım Güç

R1 100Ω R2 200Ω R3 300Ω R4 400Ω R5 200Ω R6 300Ω R7 400Ω 4.

Gerilim Akım Güç

R1 100Ω R2 200Ω R3 300Ω R4 400Ω R5 200Ω R6 300Ω

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü

16

5.

Gerilim Akım Güç

R1 100Ω R2 200Ω R3 300Ω R4 400Ω R5 200Ω

DENEY 5:

PSPICE İLE DEVRE ANALİZİ

E. DENEY SONRASI ÖDEV:

1. Simülasyon programı nedir? Ne işe yarar? Araştırınız.

2. Devre çizimi ve analizi için başka hangi programlar bulunduğunu araştırınız.

3. PSPICE programının son versiyonu ve özellikleri hakkında araştırma yapınız.