Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
ELK 201
DEVRE TEORİSİ DERSİ LABORATUVARI
DENEY 1
DC GERİLİM, DC AKIM VE DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ
Hazırlayanlar:
B. Demir Öner Saime Akdemir Erdoğan Aydın
2014
DENEY 1
DC GERİLİM, DC AKIM VE DİRENÇ ÖLÇÜMLERİ
1. AMAÇ
KL-21001 Elektrik Devreleri Laboratuvarı Deney Seti Ana Biriminin kullanımını öğrenmek
Sayısal multimetre kullanarak DC gerilim, DC akım ve direnç ölçümleri yapmak.
2. KURAM
2.1 KL-21001 Elektrik Devreleri Laboratuvarı Deney Seti Ana Birimi
Üst görünümü Ek 1’de verilen KL-21001 Elektrik Devreleri Laboratuvarı Deney Seti Ana Birimi, üzerinde AC ve DC güç kaynakları, fonksiyon üreteci ve ölçü aletleri bulunan ve çeşitli modüllerle ya da delikli deney tahtası birlikte kullanıldığında çok sayıda deney yapma olanağı sağlayan bir laboratuvar aygıtıdır. ELK 201 Devre Teorisi ve ELK 202 Devre Analizi derslerinin laboratuvar deneylerinde KL-21001 Deney Seti Ana Birimi ile birlikte üst görünümü Ek 2’de verilen KL-13001 Temel Elektrik Deneyleri Modülü kullanılacaktır. KL-21001 Deney Seti Ana Birimi aşağıdaki işlevsel bloklardan oluşmaktadır:
(I) Güç Kaynağı (Power Supply)
A. DC Güç Kaynağı (DC Power Source)
(1) Ayarlanabilir Güç Kaynağı (Adjustable Power Supply) Çıkış gerilimi: ±3V ~ ±18 V, arasında sürekli ayarlanabilir.
(2) Maksimum Çıkış Akımı: 1 A.
B. Sabit DC Güç Kaynağı (Fixed DC Power Supply) Gerilim Çıkışları ve Akım Sınırları:
+5 V veya −5 V; 0,3 A +12 V veya −12V; 0,3 A
C. AC Güç Kaynağı (AC Power Supply)
(1) Çıkış Gerilimi (V rms): 9 V ~ 0 V ~ 9 V (2) Akımı Sınırı: 0,5 A
(3) Aşırı yük korumalı.
(II) Fonksiyon Üreteci (Function Generator) (1) Çıkış Dalga Şekli (Output Waveform):
Sinüzoidal (Sinusoidal)
Üçgen (Triangle)
Kare (Squarewave)
(2) Çıkış Frekansı (Output Frequency): 10Hz~100kHz, 4 kademeli, sürekli ayarlanabilir.
(3) Çıkış Genliği (Output Amplitude) : ≥18 Vp-p (peak-to-peak: tepeden tepeye) (III) Ölçü Aletleri (Measuring Instruments)
A. Anolog Ölçü Aletleri (Analog Meters) (1) DC Voltmetre: 0 ~ 20 V
(2) DC Ampermetre: 0 ~ 100 mA ve ~ 1 A (3) AC Voltmetre: 0 ~ 15 V rms
(4) AC Ampermetre: 0 ~ 100 mA ve ~ 1 A B. Sayısal Ölçü Aletleri (Digital Meters)
(1) 3-1/2 haneli gösterge
(2) DC Gerilim Erimi (DC Voltage Range): 2 V ; 200 V (3) DC Akım Erimi (DC Current Range): 200 μA; 2 A (IV) Giriş/Çıkış Aygıtları
A. Hoparlör: bir 8Ω, 0,25 W’lık hoparlör (sürücü devreli) B. Potansiyometre: 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ, 1 MΩ ve B tipi
C. Harici Bağlantılar: Delikli deney tahtası (breadboard or protoboard) 2.2 Voltmetre
Voltmetre, bir devrenin herhangi iki noktası arasındaki potansiyel farkını (gerilimi) ölçmek için kullanılan ölçü aletidir. Voltmetrelerin analog ve sayısal göstergeli türleri vardır. Voltmetre, gerilimi ölçülecek devre elemanı ile paralel bağlanır. Voltmetrelerin iç dirençleri genellikle çok büyük olduğundan (megaohm’lar mertebesinde), devreden çektikleri akım çok küçüktür. Voltmetrenin devreden akım çekmesi “yüklemesi etkisi (loading effect)” olarak tanımlanır. Voltmetrenin iç direnci ne kadar büyük olursa, yükleme etkisi ve dolayısıyla ölçüm hatası da o oranda az olur. Şekil 1(b)’de, R2 direnci üzerindeki V2 gerilimini ölçmek için voltmetrenin devreye nasıl bağlanacağı gösterilmiştir. Bazı analog DC voltmetrelerle ölçüm yaparken, voltmetrenin ölçüm uçları devreye ters bağlanırsa, ibre ters yönde sapmaya zorlanır, bunun sonucunda ibre eğrilebilir ya da ölçü aleti zarar görebilir. Örneğin, KL-21001 deney seti ana birimi üzerindeki DC voltmetre (DC VOLTAGE METER) ters bağlanırsa, ibresi ters yönde sapmaya zorlanır. Sayısal ölçü aletleriyle DC gerilim ölçümünde, ölçüm uçlarının ters bağlanması durumunda göstergedeki gerilim değerinin önünde eksi işareti okunur. AC gerilim ölçümlerinde AC voltmetrenin bağlanma yönü önemli değildir. Ölçüm yaparken dikkat etmemiz gereken diğer önemli konu da, ölçü aleti üzerindeki uygun test soketlerinin kullanılması, fonksiyon ve ölçüm aralığı (range: erim) seçme anahtarlarının uygun konumlarda olmasıdır. Bu ayarlamaların uygun yapılmaması durumunda ölçü aleti zarar görebilir.
2.3 Avometre ve Multimetre
Akım, gerilim ve direnç ölçümü aynı ölçü aleti tarafından yapılabiliyorsa, bu ölçü aletine avometre (avometer) adı verilir; bu üç ölçüme ek olarak başka özellikleri de olan (kapasitans, endüktans, diyot, transistör, frekans ve iletkenlik ölçümleri gibi) ölçü aletlerine multimetre denir.
Multimetreler, analog ve sayısal olmak üzere iki tip olabilirler. Ölçülen değeri bir ölçek üzerinde sapabilen ibre (ya da benzeri bir mekanik hareket) ile gösteren ölçü aletlerine analog ölçü aletleri denir. Ölçülen değeri sayısal bir gösterge üzerinde sayısal olarak gösteren ölçü aletlerine ise sayısal ölçü aletleri adı verilir (sayısal multimetre gibi).
2.4 DC Gerilim Ölçümü
Gerilim ölçmek için voltmetre, avometre, sayısal multimetre ya da osiloskop kullanabiliriz. DC gerilim ölçmek için bu ölçü aletlerinden herhangi biri, DC VOLT konumunda ve uygun ölçüm aralığında kullanılabilir. KL–21001 deney seti ana birimi üzerinde DC gerilim ölçümü yapabilen iki ölçü aleti bulunmaktadır; bunlardan bir analog DC voltmetredir (20 V erimli); diğeri DC
Şekil 1. Devredeki V2geriliminin ölçümü V R1
Vs +
R2 Voltmetre
+ V2
−
Artı ölçüm ucu (V, kırmızı)
Eksi ölçüm ucu (0 ya da COM, siyah) +
− R1
(a) Elektrik devresi R2
Vs +
+ V2
−
(b) Voltmetrenin devreye bağlanması
2.5 Ampermetre
Ampermetre, bir iletkenden ya da bir devre elemanının içinden geçen akımı ölçmek için kullanılan ölçü aletidir; akımı ölçülecek devre elemanına seri bağlanmalıdır. Ampermetrenin devreye paralel olarak bağlanması durumunda, ya ampermetrenin sigortası atar ya da bununla kalmayıp ampermetre hasar görebilir. Şekil 2(b)’de, R1 direnci üzerindeki I akımını ölçmek için ampermetrenin devreye nasıl bağlanacağı gösterilmiştir. Ampermetre devreye seri bağlandığında, ampermetrenin iç direnci seri bağlı olduğu devrenin direncine eklenir. Bunun sonucunda, ölçülecek olan akım azalır. Bu etkiyi azaltmak için ampermetreler iç dirençleri çok küçük olacak şekilde tasarımlanırlar.
Ampermetrenin iç direncinin devreye seri olarak eklenmesi sonucunda oluşacak ölçüm hatası
“araya girme hatası (insertion error)” olarak da bilinir. Analog DC ampermetreler, genellikle akım yönüne duyarlıdırlar. DC akım ölçümlerinde, akım DC ampermetrenin her zaman artı ucundan (kırmızı ölçüm ucu) girip eksi ucundan (siyah ölçüm ucu) çıkmalıdır. KL-21001 deney seti ana birimi üzerindeki analog DC ampermetre de akım yönüne duyarlıdır; ters bağlantı yapıldığında ibre ters yöne sapar. Sayısal ampermetrelerde, ters bağlantı durumunda göstergede akım değerinin başında eksi işareti okunur; ölçü aleti hasar görmez.
2.6 DC Akım Ölçümü
Akım ölçmek için ampermetre, avometre ya da sayısal multimetre kullanabiliriz. DC akım ölçmek için bu ölçü aletlerinden herhangi biri, DC amper konumunda ve uygun ölçüm aralığında kullanılabilir. KL–21001 deney seti ana birimi üzerinde DC akım ölçümü yapabilen iki ölçü aleti bulunmaktadır; bunlardan bir analog DC ampermetredir (100 mA ve 1 A erimli DC CURRENT METER); diğeri DC gerilim/DC akım ölçümü yapabilen sayısal bir ölçü aletidir (200 µA ve 1 A erimli).
Bir voltmetre ya da osiloskop kullanarak da akım ölçümü yapılabilir. Değeri bilinen bir direnç üzerindeki gerilimi ölçüp, Ohm yasasından (I=V/R) yararlanarak devreden geçen akımı bulabiliriz.
2.7 Direnç Ölçümü
Elektriksel direnç ölçen ölçü aletlerine ohmmetre denir. Ohmmetre (ya da ohm konumuna ayarlanmış bir multimetre) kullanarak direnç ölçümünde uygulanacak adımlar şunlardır:
Direnci ölçülecek olan elemanın devre ile bağlantısının olmaması gerekir; en azından bir ucunun boşta olması gerekir.
Analog Ohmmetre ile ölçüm yapılacak ise, önce ohmmetrenin ölçüm uçları birbirlerine değdirilerek ibrenin sıfır ohm gösterecek şekilde sapıp sapmadığı kontrol edilir. Ohmmetre pilinin kuvvetli ya da zayıf olmasına göre ibre sıfır ohm’un biraz sağında veya solunda olabilir. İbre tam sıfır ohm çizgisi üzerinde değilse, ibreyi sıfır ohm çizgisi üzerine getirmek için sıfır ayar vidası ile ayar yapılır.
Uygun bir ohm erimi seçilir. Eğer direnç değeri bilinmiyorsa, en yüksek erimden başlanarak uygun erim konumuna gelinceye kadar erim azaltılır.
Ohmmetrenin ölçüm uçları direncin iki ucuna sıkıca temas ettirilir. Ölçüm sırasında, ölçüm yapan kişi direncin bir ucundan tutabilir, fakat direncin iki ucundan da tutması durumunda kendi vücut direnci de ölçülen direnç ile paralel bağlı olacağından hatalı ölçüm yapılmış olur.
R1
A
Ammeter
I
(a) Elektrik devresi R2
R1 I
R2
(b) Ampermetrenin devreye bağlanması Şekil 2. Devredeki I akımının ölçümü
Vs +
Vs +
Ölçek (scale) üzerinde ibrenin gösterdiği değer seçilen erime karşı gelen bir çarpan ile çarpılarak direnç değeri bulunur. Örneğin, laboratuarda kullanılacak SEW marka ST-3502 model multimetre için bu değerler Çizelge 1’de verilmiştir.
Çizelge 1: SEW marka ST-3502 model multimetre için çarpan değerler ve Sekil 3’deki ölçüm örneği
Erim (Range)
Çarpan * (Multiplier)
Maksimum Ölçüm (Maxsimum Measurement)
Çeşitli Erimler için Şekil 3’deki Örneğe ait Ölçüm Sonuçları
200 Ω × 10 Ω 5 kΩ 11 × 10 Ω = 110 Ω
2000 Ω × 100 Ω 50 kΩ 11 × 100 Ω = 1100 Ω
20 kΩ × 1 k 500 kΩ 11 × 1 kΩ = 11 kΩ
200 kΩ × 10 k 5 MΩ 11 × 10 kΩ = 110 kΩ
2000 kΩ × 100 k 50 MΩ 11 × 100 kΩ = 1100 kΩ
20 MΩ × 1 M 500 MΩ 11 × 1 MΩ = 11 MΩ
* Çarpan = Erim/20
Bazı analog ohmmetrelerde erimler çarpan değerleri olarak verilir (R×1, R×10, R×100, R×1k, R×10k erimleri gibi). Bu tür ohmmetrelerle yapılan direnç ölçümlerinde, örneğin, R×10 eriminde ölçüm yapıldıysa ve Şekil 3’deki ibre sapması elde edildiyse, ölçülen direncin değeri 11× 10 = 110 Ω’dur.
Şekil 3. Analog ohmmetre göstergesi 2.8 Direnç Kodları
Karbon Dirençler
Karbon dirençlerde direnç değeri ve tolerans dört renk bandı ile gösterilir. Karbo dirençler üzerindeki renk bantları Şekil 4’de gösterilmiş, renk kodları Çizelge 2’de verilmiştir. Şekil 4’den görüldüğü gibi, dört renk bandından üçü (A, B ve C) birbirine yakın, dördüncüsü (T) bu gruptan biraz uzaktır. A, B ve C renk bantları direncin değerini tanımlar, T renk bandı ise direncin toleransını tanımlar. Direncin toleransı değeri, üretimi hataları nedeniyle direnç değerinin üzerinde yazılı olan değerden yüzde kaç farklı olabileceğini gösterir. Örneğin, 100’luk bir direncin toleransı
±%5 ise, direncin değeri büyük bir olasılıkla 95 ile 105 Ω arasındır.
Renk bantlarından direnç değerinin bulunması: Direnç Değeri = A B × 10Cohm
Direnç, tolerans renk bandı (T) sağ tarafa gelecek şekilde tutulur.
Soldan birinci ve ikinci renk bantlarının (A ve B) tanımladıkları sayılar yan yana sırasıyla yazılır;
A ve B bantlarının tanımladığı iki rakamın yanına üçüncü renk bandı (C) ile tanımlanan sayı kadar sıfır yazılır (ya da A ve B den elde edilen sayı 10C ile çarpılır). Elde edilen sayı ohm türünden direnç değerini verir: R=AB×10Cohm.
Sıfır ayar vidası
Karbon dirençlerin tolerans değerleri Çizelge 2’de verilmiştir. Tolerans renk bandı altın rengi ise tolerans %5, gümüş rengi ise tolerans %10, tolerans renk bandı yoksa tolerans %20 demektir.
Çizelge 2 : Direnç Renk Kodları
Renk Pratik * Sayı Çarpan Tolerans
Siyah SO 0 100= 1 Ω
Kahverengi KA 1 101= 10 Ω
Kırmızı K 2 102= 100 Ω
Turuncu TA 3 103= 1000 Ω= 1 kΩ
Sarı SA 4 104= 10000 Ω = 10 kΩ
Yeşil YA 5 105= 100000 Ω = 100 kΩ
Mavi MA 6 106= 1000000 Ω = 1 MΩ
Mor M 7 107= 10000000 Ω = 10 MΩ
Gri Gİ 8 108= 100000000 Ω = 100 MΩ
Beyaz Bİ 9 109= 1000000000 Ω = 1 GΩ
Bant yok %20
Gümüş %10
Altın %5
* Renk kodlarının hatırlanmasında “SOKAKTA SAYAMAM GİBİ” ifadesindeki sessiz harfler yardımcı olabilir. Ayrıca, sözlükte kahverenginin kırmızıdan, mavi mordan önce yer aldığını da dikkate almak gerekir.
Örnek: Renk bantları soldan sağa doğru sırasıyla, kırmızı, siyah, sarı ve gümüş renklerinde olan ve Şekil 5’de gösterilen karbon direncin değerini bulunuz.
Direnç değeri: R = A B × 10C= Kırmızı Siyah × 10sarı= 2 0 × 104= 200000 Ω = 200 kΩ Direncin Toleransı: T = Gümüş = ± %10
Metal Film Dirençler
Metal film dirençlerde beş renk bandı bulunur. Soldan sağa ilk üç renk bandı sayı tanımlar (A, B ve C), dördüncü bant (D) çarpanı tanımlar (10D), beşinci bant (T) toleransı tanımlar. Metal film dirençlerin toleransları ± %0,05’den ± %10’a kadar değişen değerlerde olabilir. Bu toleranslar çeşitli renklerle tanımlanır.
Değeri Üzerine Yazılı Dirençler
Bazı üreticiler direncin değerini ve toleransını direncin üzerine doğrudan ya da harf kodlu olarak yazarlar.
A 1. sayı Kırmızı
2
B 2. sayı
Siyah 0
C Çarpan
Sarı 104
T Tolerans
Gümüş
%10 A B C T
Şekil 5. Örnekte kullanılan 200 k Ω’luk karbon direnç Şekil 4. Karbon direnç renk bantları
A 1. sayı
B 2. sayı
C Çarpan
T Tolerans A B C T
Direnç Değeri = A B × 10Cohm Tolerans = % T
Direncin değerini tanımlayan harfler: R = Ohm (Ω), K = kilo Ohm (kΩ), M = Mega Ohm (MΩ) Toleransı tanımlayan harfler: F = ± %1, G = ± %2, J = ± %5, K = ± %10, M = ± %20
1000 Ω’a kadar olan dirençler için “R” harfi kullanılır:
o R’den önce gelen sayı “Ohm” olarak direncin değerini gösterir o R’den sonra gelen sayı direncin ondalık değerini gösterir o En sondaki harf toleransı gösterir
o Örneğin, 5R6F = 5.6 ± %1 Ω; R25K = 0.25 ± %10 Ω.
1 kΩ’dan 1 MΩ’a kadar olan dirençler için “K” harfi kullanılır (Örneğin, 2K0G=2.0±%2 kΩ;
3K9J = 3.9±%5 kΩ)
1 MΩ’dan büyük değerdeki dirençlerde “M” harfi kullanılır (Örneğin, 5M0M=5.0±%20 MΩ)
Dirençler, Çizelge 3’de verilen standart değerlerde ve bu değerlerin 10, 100, 1000 katı değerlerde üretilirler. Tolerans yüzdeleri “E” seri numarasından anlaşılır.
Çizelge 3: Standart direnç değerleri
E6 serisi
%20
E12 serisi
%10
E24
%5 E96 ±%1-2
1.0 1.0 1.0 100
1.1 102
1.2 1.2 105
1.3 107
1.5 1.5 1.5 110
1.6 113
1.8 1.8 115
2.0 118
2.2 2.2 2.2 120
2.4 123
2.7 2.7 125
3.0 128
3.3 3.3 3.3 130
3.6 133
3.9 3.9 135
4.3 138
4.7 4.7 4.7 140
5.1 143
5.6 5.6 145
6.2 148
6.8 6.8 6.8 150
7.5 155
8.2 8.2 160
3. ÖN ÇALIŞMA 3.1 Şekil 6’daki devrede,
a) i4, i5ve i6akımlarını ve v4, v5ve v6gerilimini hesaplayınız.
b) i6 akımını ölçmek için ampermetrenin devreye ne şekilde ve hangi yönde bağlanacağını devre şeması çizerek gösteriniz.
c) v6 gerilimini ölçmek için voltmetrenin devreye ne şekilde ve hangi yönde bağlanacağını devre şeması çizerek gösteriniz.
3.2 Çizelge 4’de renk bantları verilen karbon dirençlerin değerlerini bulunuz; birimleri ile birlikte yazınız.
Çizelge 4: Ön çalışma olarak değerleri bulunacak dirençler
Direnç 1. Bant 2. Bant 3. Bant 4. Bant Direnç Değeri ve Birimi
Toleransı (%)
R1 Kahverengi Siyah Siyah Altın
R2 Kahverengi Siyah Kahverengi Altın
R3 Kahverengi Siyah Kırmızı Altın
R4 Kahverengi Siyah Turuncu Gümüş
R5 Kahverengi Siyah Sarı Gümüş
R6 Kahverengi Siyah Yeşil Gümüş
R7 Kırmızı Mor Kahverengi Gümüş
R8 Kırmızı Mor Kırmızı Yok
R9 Kırmızı Mor Turuncu Yok
R10 Kırmızı Mor Sarı Yok
3.3 Aşağıda verilen dirençlerin değerlerini, birimlerini ve toleranslarını yazınız.
a) 5R6F b) 6K8G c) R45K d) 1K5M e) 1M5K
4. DENEYDE KULLANILACAK CİHAZLAR VE MALZEMELER
KL-21001 deney seti ana birimi (bkz. Ek 1)
KL-13001 modülü ve bağlantı kabloları (bkz. Ek 2)
SEW marka ST-3500 model sayısal multimetre (bkz. Ek 3)
Şekil 6. Paragraf 3.1 ve Pragraf 5.2.2’de kullanılan devre i4
1 kΩ R4
Vs=12V
1 kΩ R5
i6
+
− 1 kΩ
R6
i5
+ v4 − + v5 −
+ v6
−
+ −
V Voltmetre + A −
Ampermetre Kırmızı
uç
Kırmızı uç Siyah
uç
Siyah uç
5. DENEY
5.1 DC Gerilim Ölçümü
5.1.1 DC Gerilim Ölçümünde Kullanılacak Ölçü Aletlerinin Tanıtımı ve Ayarlanmaları Bu bölümde, KL-21001 deney seti ana birimi üzerindeki DC gerilim kaynaklarının çıkış gerilimleri aşağıda tanımlanan üç ayrı ölçü aleti sıra ile kullanılarak ölçülecek. Aşağıdaki altı çizili olarak tanımlanan ayarları yapınız.
(1) Analog DC Voltmetre: KL-21001 deney seti ana birimi üzerindeki “DC VOLTAGE METER”dir. Bu voltmetre 20 V’a kadar DC gerilimlerin ölçümünde kullanılabilir.
Voltmetrenin +20 V ucu ölçülecek gerilimin artı (+) ucuna, sıfır (0) ucu ise ölçülecek olan gerilimin diğer ucuna (GND ucuna ya da eksi ucuna) bağlanır. Ölçüm uçları ters bağlandığında, ibre ters yönde sapar, ölçüm yapılamaz ve ölçü aleti hasar görebilir.
(2) Sayısal DC Voltmetre: KL-21001 deney seti ana birimi üzerindeki sayısal göstergeli DC voltmetredir. Bu voltmetre 0 – 2 V ve 0 – 200 V olmak üzere iki ayrı erimde (ölçüm aralığı) ölçüm yapabilir. 0 – 200 V eriminde ölçüm yapmak için sayısal göstergenin sol tarafındaki iki beyaz Fonksiyon/Erim düğmesinden soldakini basılı konuma, sağdakini basılı olmayan konuma getiriniz. Ölçüm için ölçü aletinin “DC VOLTAGE” ucu ölçülecek olan gerilimin artı (+) ya da eksi (–) ucuna, “COM” ucu ise ölçülecek olan gerilimin diğer ucuna bağlanır. Ölçüm uçları ters bağlandığında, göstergedeki gerilim değerinin başında eksi (–) işareti okunur. Ters bağlantı durumunda ölçü aleti zarar görmez.
(3) Sayısal Multimetre: Sayısal multimetre olarak SEW marka ST-3502 model Analog/Sayısal Multimetre kullanılacaktır. Aşağıdaki işlemleri yaparak sayısal multimetreyi DC gerilim ölçme konumuna getiriniz:
DC/AC anahtarını DC konumuna getiriniz.
Sağ üst köşedeki “meter/galvo” anahtarını “meter” konumuna getiriniz. “Meter”
konumunda ibre sol baştan sağ başa kadar sapma yapabilir. “Galvo” konumunda ise ibre sıfır volt için ölçeğin ortasında durur, artı değerler için sağa, eksi değerler için sola sapar.
Fonksiyon/Erim anahtarını 20 V’a kadar ölçümler için 20 V konumuna, 20 V ile 200 V arasındaki gerilimler için 200 V konumuna getiriniz.
Kırmızı ölçüm kablosunun fişli ucunu “VΩHz” soketine, siyah ölçüm kablosunun fişli ucunu “COM” soketine takınız.
Ölçü aletini çalıştırmak için ON/OFF anahtarını ON konumuna getiriniz.
(Multimetreyi kullanmadığınız sürelerde pilinin çabuk bitmemesi için ON/OFF anahtarını OFF konumunda tutunuz).
Ölçüm yaparken, kırmızı ölçüm ucunu ölçülecek olan DC gerilimin artı (+) ucuna, siyah ölçüm ucunu ise ölçülecek DC gerilimin diğer ucuna sıkıca temas ettiriniz.
Ölçüm uçları ters bağlandığında, ST-3502’nin ibresi yine sağa doğru sapar, fakat sayısal göstergesinde ölçülen gerilim değerinin başında eksi (–) işareti okunur. Ters bağlantı durumunda ölçü aleti zarar görmez.
Bir ölçü aletinin erimi (range), ölçülecek nicelikten büyük olmak koşulu ile, ölçülecek niceliğe ne kadar yakın değerde seçilirse, ölçü aletinin duyarlılığı (sensitivity) o derece artar, ölçme hatası o derece azalır.
5.1.2 KL-21001 deney set ana biriminin güç anahtarını açınız.
5.1.3 DC Gerilim Ölçümü Uygulaması
(1) Bölüm 6’daki Çizelge 5’de belirtilen DC gerilim kaynağı çıkışlarını, Paragraf 5.1.1’de tanımlanan üç farklı ölçü aletini sıra ile kullanarak ölçünüz. Ölçüm sonuçlarını işaretleri ve birimleri ile aynı çizelgedeki ilgili yerlere kaydediniz.
(2) Sayısal DC voltmetrelerle yapılan ölçümlerde ölçü aletinin ters bağlanması durumunda, göstergeden okunan değerin başına eksi (–) işareti geldiğini gözlemleyiniz.
(3) Multimetre ile yapılan ölçümlerde, 200 V eriminde 20 V’dan küçük gerilimler ölçerek ölçü aletinin duyarlılığının azaldığını ve bunun sonucu olarak ölçme yanılgısının arttığını gözlemleyiniz [İbrenin daha az saptığını ve sayısal göstergenin, örneğin, 11,85 V (4 anlamlı rakam) yerine 11,9 V (3 anlamlı rakam) gösterdiğini izleyiniz].
5.1.4 KL-21001 deney seti ana biriminin güç anahtarını kapatınız.
5.2 DC Akım Ölçümü
5.2.1 KL-13001 modülünü KL-21001 deney seti ana birimi üzerine yerleştiriniz ve modül üzerinde blok-c’yi bulunuz.
5.2.2 Şekil 7(a)’daki devreyi, Şekil 7(b)’de gösterildiği gibi, b-c, c-d ve f-g soket çiftlerine kısa devre fişleri takarak ve e-g soketleri arasını bağlantı kablosu ile kısa devre yaparak, KL- 13001 modülü blok-c üzerinde kurunuz.
Şekil 7. DC akım ölçümü için kullanılan devre.
5.2.3 Deney seti ana biriminin güç anahtarını açınız.
5.2.4 Ayarlı DC güç kaynağının +V ve GND uçları arasındaki gerilimi 12 V’a ayarlayınız ve güç kaynağının çıkışını (+ ve −) yönlerine dikkat ederek Şekil 7(b)’deki devrenin a-g uçlarına bağlayınız.
5.2.5 DC Akım Ölçümünde Kullanılacak Ölçü Aletlerinin Ayarlanmaları
Bu bölümde, Şekil 7(b)’deki devre üzerindeki i4, i5ve i6akımları aşağıda tanımlanan üç ayrı ölçü aleti ile ölçülecek. Aşağıda altı çizili olarak tanımlanan ayarları yapınız.
Dikkat! Ampermetre devreye paralel olarak bağlanırsa, ölçü aletinin sigortası atabilir veya ölçü aleti hasar görebilir.
(1) Analog DC ampermetre: KL-21001 deney seti ana birimi üzerindeki “DC CURRENT METER”dir. Bu ampermetre 100 mA’e kadar ve 1A’e kadar DC akım ölçümü yapabilen iki ayrı ölçüm ucuna sahiptir. Bu deneyde, 100 mA’e kadar akım ölçümleri için ampermetrenin +100 mA ucu ile sıfır (0) ucunu kullanılacaktır. Ampermetre devreye seri olarak ve ölçülecek akım ampermetrenin +100 mA ucundan girecek ve sıfır (0) ucundan çıkacak şekilde
f i4
(b) Blok c üzerinde kurulacak devre
1 kΩ
R4
Vs=12V
a
(a) Devre şeması
1 kΩ
R5
i6 +
− R6 1 kΩ
1 kΩ
Vs=12V
1 kΩ +
−
Bağlantı kablosu
R6
R5
R4 b d e
g
1 kΩ
i4 i5
i6 i5 c
bağlanmalıdır. Ölçüm uçları ters bağlandığında, ibre ters yönde sapmaya zorlanır, ölçüm yapılamaz ve ölçü aleti hasar görebilir.
(2) Sayısal Ampermetre: KL-21001 deney seti ana birimi üzerindeki sayısal göstergeli DC ampermetredir. Bu ampermetre 200 µA ve 2 A olmak üzere iki ayrı erimde (ölçüm aralığı) ölçüm yapabilir. Deneydeki akımlar 10 mA mertebesinde olacağından, bu deneyde 2A’lık erim kullanılacaktır. 2 A eriminde ölçüm yapmak için sayısal göstergenin sol tarafındaki iki beyaz Fonksiyon/Erim düğmesin ikisini de basılı konuma getiriniz. Göstergenin artı (+) değerli ölçüm sonucu vermesi için, ölçülecek olan akım ampermetrenin “DC CURRENT”
ucundan girecek ve COM ucundan çıkacak şekilde ampermetre devreye seri bağlanmalıdır.
Ölçüm uçları ters bağlandığında, göstergedeki akım değerinin başında eksi (–) işareti okunur. Ters bağlantı durumunda ölçü aleti zarar görmez.
(3) Sayısal Multimetre: Sayısal multimetre olarak SEW marka ST-3502 model Analog/Sayısal Multimetre kullanılacaktır. Aşağıdaki işlemleri yaparak sayısal multimetreyi DC akım ölçme konumuna getiriniz:
DC/AC anahtarını DC konumuna getiriniz.
Sağ üst köşedeki “meter/galvo” anahtarını “meter” konumuna getiriniz.
Fonksiyon/Erim anahtarını 20 mA konumuna getiriniz.
Kırmızı ölçüm kablosunun fişli ucunu “mA” soketine, siyah ölçüm kablosunun fişli ucunu “COM” soketine takınız.
Ölçü aletini çalıştırmak için ON/OFF anahtarını ON konumuna getiriniz.
Ölçüm yaparken, kırmızı ölçüm ucunu (+ ölçüm ucu) ölçülecek olan DC akımın gireceği uç, siyah ölçüm ucunu (− ölçüm ucu) ise akımın çıkacağı uç olarak seçerek ampermetreyi devreye seri olarak bağlayınız. Ölçüm uçları ters bağlandığında, ibre yine sağa doğru sapar, sayısal göstergedeki gerilim değerinin başında eksi (–) işareti okunur.
Ters bağlantı durumunda ölçü aleti zarar görmez.
5.2.6 DC Akım Ölçümü Uygulaması
(1) Paragraf 5.2.5’de tanımlanan üç ampermetreyi sıra ile kullanarak, Şekil 7(b)’deki devrenin i4, i5 ve i6 akımlarını bağlantı biçimi Şekil 8’de gösterildiği gibi ölçünüz. Ölçüm sonuçlarını Bölüm 6’daki Çizelge 6’ya birimleri ile birlikte kaydediniz.
1 kΩ
R5 e
(d) Ampermetrenin mA konumundaki devre sembolü ve ölçüm uçları
c −
f a
1 kΩ
Vs=12V +
−
R6
R4 b d
g
1 kΩ
i4 i5
i6
+ mA
R5
R4
1 kΩ
e d i5
c
f a
1 kΩ
Vs=12V +
−
R6
b
g
1 kΩ i4
i6
− + mA
−c
f a
1 kΩ
Vs=12V +
−
R6
R4 b
g
1 kΩ i4
i6
+ mA
1 kΩ
R5 e d i5
(a) i4akımının ölçümü (b) i5akımının ölçümü
(c) i6akımının ölçümü
+ mA −
Kırmızı ölçüm ucu (mA soketi)
Siyah ölçüm ucu (COM soketi)
(2) Sayısal DC ampermetrelerle yapılan ölçümlerde ölçü aletinin ters bağlanması durumunda, göstergeden okunan değerin başında eksi (–) işareti geldiğini gözlemleyiniz.
(3) Multimetre ile yapılan ölçümlerde, 200 mA eriminde 20 mA’den küçük değerde akımları ölçerken ölçü aletinin duyarlılığının azaldığını ve bunun sonucu olarak ölçme yanılgısının arttığını gözlemleyiniz [İbrenin daha az saptığını ve sayısal göstergenin, örneğin, 4,09 mA (3 anlamlı rakam) yerine 4,1 mA (2 anlamlı rakam) gösterdiğini izleyiniz].
5.3 Direnç Ölçümü
5.3.1 Direnç Ölçümünde Kullanılacak Ölçü Aletinin Ayarlanması
Direnç ölçümü için ST-3502 sayısal mutimetresi üzerinde aşağıdaki ayarlamaları yapınız:
DC/AC anahtarının konumu önemli değildir.
Sağ üst köşedeki “meter/galvo” anahtarını “meter” konumuna getiriniz
Fonksiyon/Erim anahtarını 2000 Ω konumuna getiriniz.
Kırmızı ölçüm kablosunun fişli ucunu “VΩHz” soketine, siyah ölçüm kablosunun fişli ucunu “COM” soketine takınız.
Ölçü aletini çalıştırmak için ON/OFF anahtarını ON konumuna getiriniz.
5.3.2 Direnç Ölçümü Uygulaması
(1) Multimetrenin ölçüm uçlarını birbirlerine değdirerek ölçü aletinin sıfır ohm gösterdiğini görünüz. Analog göstergenin ibresi tam sıfır üzerinde değilse, sıfır ayar vidasını ayarlayarak ibreyi sıfırın üzerine getiriniz.
(2) Ohm durumuna ayarladığınız multimetreyi kullanarak, KL-13001 modülü üzerinde bulunan ve numaraları Bölüm 6’daki Çizelge 7’de verilen dirençlerin değerlerini 2000 Ω eriminde ölçünüz. Ölçüm sonuçlarını renk bantları ve tolerans değerleri ile Çizelge 7’ye kaydediniz. Erimi değiştirerek göstergedeki değişikliği izleyiniz.
(3) KL-13001 modülü üzerinde bulunan R1 direncini 20k, 2000Ω ve 200Ω erimlerinde ölçünüz. Analog ve sayısal ölçüm sonuçlarını Bölüm 6’daki Çizelge 8’e kaydediniz. Direnç değerinin analog gösterge üzerindeki ibrenin gösterdiği değerin ERİM/20 ile çarparak elde edildiğine dikkat ediniz (bkz. Çizelge 1).
6. Elde Edilen Sonuçlar
Deneyde elde ettiğiniz ölçüm sonuçlarını cebirsel işaretleri ve birimleri ile aşağıdaki ilgili çizelgeye kaydediniz.
Çizelge 5: Paragraf 5.1.3’de tanımlanan DC gerilim ölçümü sonuçları KL-21001 Deney Seti Ana Birimi Üzerinde
Ölçülecek DC Gerilim Kaynağı Çıkışı
Erim (range)
Ölçüm Sonuçları (işaret, değer, birim) (1) Analog
DC Voltmetre
(2) Sayısal DC Voltmetre
(3) Sayısal Multimetre
FIXED POWER (Sabit DC Gerilim)
+5 V ~ GND 20 V
−5 V ~ GND 20 V +12 V ~ GND 20 V
−12 V ~ GND 20 V
ADJUST POWER (Ayarlanabilir DC Gerilim Kaynağı)
±3 V ~ ±18 V
+V ~ GND Minimum 20 V
Maksimum 20 V
−V ~ GND Minimum 20 V
Maksimum 20 V +V ~ −V Minimum 200 V
Maksimum 200V
Çizelge 6: Paragraf 5.2.6’da tanımlanan DC akım ölçümü sonuçları Şekil 8’deki Devredeki
Ölçülecek i4, i5ve i6Akımları
Ölçüm Sonuçları (işaret, değer, birim) (1) Analog DC
Ampermetre
(2) Sayısal DC
Ampermetre (3) Sayısal Multimetre i4
i5
i6
Çizelge 7: Paragraf 5.3.2 (2)’de tanımlanan direnç ölçümü sonuçları Direnç 1. Bant 2. Bant 3. Bant 4. Bant Okunan
değer
Tolerans (%)
Ölçülen değer
Tolerans içinde mi?
R2 R4 R6 R8 R12 R13 R14 R16
Çizelge 8: R1 direncinin çeşitli erimlerdeki ölçüm sonuçları Erim
Analog Gösterge Değeri
Sayısal Gösterge Değeri ve Birimi
İbrenin Gösterdiği Değerin (D)
Çarpan=ERİM/20 (Ç)
Direnç Değeri (R) ve Birimi (R = D × Ç)
20k 1 k Ω
2000Ω 100 Ω
200Ω 10 Ω
7. SONUÇLARIN İRDELENMESİ
7.1 Çizelge 5’deki ölçüm sonuçlara göre, deneyde kullanılan üç farklı DC voltmetre ile yapılan ölçümlerde ölçüm sonuçları arasında farklılıklar olup olmadığını belirtiniz; farklılıklar varsa, bunların nedenlerinin neler olabileceğini kısaca açıklayınız.
7.2 Çizelge 6’daki ölçüm sonuçlara göre, deneyde kullanılan üç farklı DC ampermetre ile yapılan ölçümlerde ölçüm sonuçları arasında farklılıklar olup olmadığını belirtiniz; farklılıklar varsa, bunların nedenlerinin neler olabileceğini kısaca açıklayınız.
7.3 Çizelge 7’deki ölçüm sonuçlara göre, dirençlerin üzerlerinde belirtilen değerleri ile ölçülen değerlerini kıyaslayınız. Bu değerler arasında farklılıklar varsa, farkın tolerans içinde olup olmadığını belirtiniz.
7.4 Çizelge 8’deki sonuçlara göre, ohmmetrenin farklı erimlerinde yapılan ölçüm sonuçları arasında farklılıklar varsa, bunun nedenini kısaca açıklayınız.1 kΩ’luk bir direnin ölçümü için en uygun erim bu üç erimden (20 Ωk, 2000 Ω, 200 Ω) hangisidir? Nedenini kısaca belirtiniz.
Ek 1
KL-21001 Elektrik Devreleri Laboratuvarı Deney Seti Ana Birimi
Üst Görünümü
Ek-2
KL-13001 Temel Elektrik Deneyleri Modülü
Üst Görünümü
Ek-3
SEW Marka ST-3502 Model Analog/Sayısal Metre Üst Görünümü
(1) LCD (Liquid Cyrstal Display): LCD gösterge (2) Movement pointer: Hareketli ibre
(3) Ω scale: Ω ölçeği
(4) Meter/Galvo switch (V, A, Ω, Hz, Cx, hFE): İbrenin sol başta durduğu
“metre”konumu
(5) Galvo: İbrenin ortada durduğu “galvonometre”konumu
(6) Taut band meter movement assembly: Gergin şerit metre hareket takımı (7) Movement pointer zero adjust: Hareketli ibre ayar vidası
(8) Transistor test socket: Transistor test soketi
(9) Power ON/OFF switch: Güç açma/kapama anahtarı
(10) Function/Range selection switch: Fonksiyon/İşlev seçme anahtarı (11) Test sockets: Ölçüm soketleri
(12) Capacitance test socket: Kapasitans ölçüm soketleri
(13) Meter/Galvo mode selection switch: Metre/Galvo mode seçme anahtarı (14) AC/DC selection switch: AC/DC seçme anahtarı
(15) Mirror scale: Aynalı ölçek
DENEY SONUÇLARI ÇİZELGESİ
(Bu çizelgeyi deney bitiminde laboratuvar sorumlusuna onaylatılıp teslim ediniz)
Deney 1: DC Gerilim, DC Akım ve Direnç Ölçümleri
Lab. Grup No.:
Hazırlayanlar : . . . ; . . . ; . . . . Çizelge 5: Paragraf 5.1.3’de tanımlanan DC gerilim ölçümü sonuçları
KL-21001 Deney Seti Ana Birimi Üzerinde Ölçülecek DC Gerilim Kaynağı Çıkışı
Erim (range)
Ölçüm Sonuçları (işaret, değer, birim) (1) Analog
DC Voltmetre
(2) Sayısal DC Voltmetre
(3) Sayısal Multimetre
FIXED POWER (Sabit DC Gerilim)
+5 V ~ GND 20 V
−5 V ~ GND 20 V +12 V ~ GND 20 V
−12 V ~ GND 20 V
ADJUST POWER (Ayarlanabilir DC Gerilim Kaynağı)
±3 V ~ ±18 V
+V ~ GND Minimum 20 V
Maksimum 20 V
−V ~ GND Minimum 20 V
Maksimum 20 V +V ~ −V Minimum 200 V
Maksimum 200V
Çizelge 6: Paragraf 5.2.6’da tanımlanan DC akım ölçümü sonuçları Şekil 8’deki Devredeki
Ölçülecek i4, i5ve i6Akımları
Ölçüm Sonuçları (işaret, değer, birim) (1) Analog DC
Ampermetre
(2) Sayısal DC
Ampermetre (3) Sayısal Multimetre i4
i5
i6
Çizelge 7: Paragraf 5.3.2 (2)’de tanımlanan direnç ölçümü sonuçları Direnç 1. Bant 2. Bant 3. Bant 4. Bant Okunan
değer
Tolerans (%)
Ölçülen değer
Tolerans içinde mi?
R2 R4 R6 R8 R12 R13 R14 R16
Çizelge 8: R1 direncinin çeşitli erimlerdeki ölçüm sonuçları Erim
Analog Gösterge Değeri
Sayısal Gösterge Değeri ve Birimi
İbrenin Gösterdiği Değerin (D)
Çarpan=ERİM/20 (Ç)
Direnç Değeri (R) ve Birimi (R = D × Ç)
20k 1 k Ω
2000Ω 100 Ω
200Ω 10 Ω
Laboratuvar Sorumlusu Onayı:
