Bölüm 1: Endüstriyel elektronik elemanları Bölüm 1
Transkript
Bölüm 1: Endüstriyel elektronik elemanları Bölüm 1
Bölüm 1: Endüstriyel elektronik elemanlarý A- Endüstriyel elektroniðin tanýmý Elektronik devre elemanlarýný ana hatlarýyla sýralayacak olursak direnç, kondansatör, bobin, diyot, transistör, trafo, regülatör entegresi, mikrofon, hoparlör, kulaklýk, PTC, NTC, LDR, VDR, röle, tristör, triyak, diyak, UJT, PUT, opamp, lojik entegre vb. gibi kavramlar karþýmýza çýkar. Yukarýda sýralanan elemanlarýn bir kýsmýnýn yapýsý, çeþitleri, özellikleri ve saðlamlýk testi hakkýndaki bilgiler Temel Elektronik Bilgisi dersinde verilmiþtir. Endüstriyel elektronik dersinde ise sanayi tesislerinde karþýlaþýlan tristör, triyak, röle, diyak, opamp, termistör vb. gibi devre elemanlarý tanýtýlacak, ayrýca uygulama devrelerinin çalýþmasý hakkýnda bilgi verilecektir. Günümüzde her türlü cihazýn içinde basit ya da karmaþýk elektronik devreler bulunmaktadýr. Bu baðlamda teknik okul mezunlarýnýn da iyi derecede elektronik bilgisine sahip olmasý önemli bir avantaj haline gelmiþtir. B- Termistörler (ýsýya duyarlý elemanlar, ýsýl dirençler) Elektronik devrelerle sýcaklýk kontrolu (denetimi) yapabilmek, ortam sýcaklýðýný belirlemek, alýcýlarý yüksek sýcaklýktan korumak vb. gibi amaçlar için ýsý "sensör" ve "transduzer"leri kullanýlýr. 10 KW NTC -55 °C...+125°C Þekil 1.1: Çeþitli PTC ve NTC'ler Termistör çeþitleri I- PTC: Sýcaklýk arttýkça direnç deðeri artar ve üzerinden geçirdiði akýmý azalýr. II- NTC: Sýcaklýk arttýkça direnci azalýr ve üzerinden geçirdiði akým artar. Not: Uygulamada kullanýlan termistörler çeþitli direnç deðerlerinde üretilirler. Örneðin, 10 W , 100 W , 500 W , 1000 W , 3000 W , 5 KW 10 KW , 20 KW gibi. R (W ) NTC PTC T (°C) Þekil 1.2: PTC ve NTC sembolleri 1 Þekil 1.3: PTC ve NTC'lerin direnç deðerlerinin sýcaklýða göre deðiþim eðrileri Bölüm 1 http://www.muhendisiz.net R3 1K -T NTC 3,3 K 1-10 K R1 R2 1-10 K A P T1 +12 V T2 BC237 BC237 10-100 K Þekil 1.4: Ýki transistör ve NTC'li soðukta çalýþan devre C- Fotoelektronik elemanlar 1- Fototristörler (LASCR): G ucuna ýþýk geldiðinde A ucundan K ucuna doðru tek yönde akým geçiren devre Foto triyak Foto tristör e l e m a n ý d ý r. F o t o t r i s t ö r uygulamada çok az kullanýldýðýndan kýsaca anlatýlmýþtýr. Zira, ýþýða duyarlý devrelerin büyük bir bölümü LDR ya da foto transistör kullanýlarak üretilmektedir. Þekil 1.5: Foto tristör ve foto triyak sembolleri Þekil 1.6: Foto tristörlerin yapýsý 2- Fototriyaklar: G ucuna ýþýk geldiðinde A1-A2 uçlarý arasýndan her iki yönde de akým geçiren devre elemanýdýr. Fototriyak uygulamada çok az kullanýldýðýndan kýsaca anlatýlmýþtýr. 3- Optokuplörler (optik kuplaj, optoizolatör, opto switch): Iþýk yayan eleman ile ýþýk algýlayan elemanýn ayný gövde içinde birleþtirilmesiyle elde edilen elemanlara optokuplör denir. Bu elemanlarda ýþýk yayan eleman olarak "led", "enfraruj led" kullanýlýrken ýþýk algýlayýcý olarak "foto diyot", "foto transistör", "foto tristör", "foto triyak" vb. gibi elemanlar kullanýlýr. Optokuplörler daha çok, ýþýk yoluyla, iki ayrý özellikli devre arasýnda elektriksel (galvanik) baðlantý olmadan irtibat kurulmasýný saðlayan devrelerde kullanýlýrlar. Þöyle ki; düþük gerilimle çalýþan bir devreyle yüksek gerilimli bir güç devresine optokuplör aracýlýðýyla kumanda edilebilir. Optokuplörler 2000 ile 5000 Volt'luk gerilimlere dayanýklý olduðundan en hassas kontrol sistemlerinde güvenle kullanýlýr. 2 Bölüm 1 Termistörlü devre örneði I- NTC termistörlü soðukta çalýþan devre: Þekil 1.4'de verilen devrede ortam soðukken NTC'nin direnci yüksek olacaðýndan T1 transistörünün beyzine baðlý olan potta gerilim oluþmaz ve T1 kesimde kalýr. T1'in kesimde olmasý A noktasýndaki gerilimin yüksek olmasýna neden olur. A noktasýnýn geriliminin yükselmesi T 2 'yi iletime sokar ve led yanar. Ortam ýsýndýðýnda NTC'nin direnci azalýr ve pot üzerinde oluþan gerilim T1'i sürer. T1'in iletken olmasý A noktasýndaki gerilimin düþmesine neden olur. A noktasýnýn geriliminin düþmesi ise T2 transistörünü kesime sokar, led söner. Bölüm 1 Þekil 1.7: Uygulamada kullanýlan çeþitli optokuplörlerin iç yapýsý Burada verilen voltaj (gerilim) deðerleri iki ayrý özellikli devrenin birbiri arasýnda akým geçiþinin olabilmesi için uygulanmasý gereken deðeri belirtir. Þöyle ki; kumanda devresi 5 Volt ile çalýþsýn. Bu devrenin tetikleme akýmý göndermesiyle enfraruj led ýþýn yayarak karþýsýnda bulunan ýþýða duyarlý elemaný tetikler. Tetiklenen eleman ise iletime geçerek yüksek voltajlý devrenin çalýþmasýný saðlar. Optokuplörler, tv'lerde, bilgisayarlarda, PLC cihazlarýnda, otomasyon sistemlerinde yaygýn olarak karþýmýza çýkmaktadýr. Yarýk Foto diyot Foto transistör Enfraruj diyot Foto transistör Yüzeyden yansýyan sinyallerle çalýþan optointerraptýr Enfraruj diyot Iþýn Yansýtýcý yüzey Foto transistör Delikli diskin optointerraptýr yarýðýndaki hareketi Þekil 1.8: Optointerraptýrlarýn yapýsý 4- Optointerraptýrlar (optointerrupter, açýk tip optokuplör): Optokuplörlere çok benzeyen devre elemanlarýdýr. Tek fark, ýþýk yayan eleman ile ýþýðý algýlayan eleman arasýna bir cisim girmesi mümkün olacak þekilde (açýk gövdeli) dizayn edilmiþ olmalarýdýr. Bu elemanlarda ýþýk yayan elemana akým uygulandýðýnda oluþan ýþýk algýlayýcýya ulaþýr. 3 B C E Þekil 1.9: Yüzey temaslý transistörlerin yapýsýnýn basit olarak gösterilmesi NPN PNP Þekil 1.10: NPN ve PNP transistör sembolleri Þekil 1.11: Çeþitli transistörler D- Transistörler Üç yarý iletkenin birleþiminden oluþmuþ devre elemanýna transistör denir. Bu elemanýn, Beyz (B), emiter (E) ve kollektör (C) olmak üzere üç ayaðý vardýr. NPN ve PNP olmak üzere iki tipte yapýlan transistörler, küçük deðerli beyz akýmýna baðlý olarak C-E arasýndan büyük akým geçiþine izin verirler. Transistör kelimesi, transfer (aktarma) ve resistor (direnç) sözcüklerinin kýsaltýlmasýyla ortaya çýkmýþtýr. Transistörlerin ayak adlarýnýn anlamlarý: Emiter (emitter): Yayýcý. Kollektör (collector): Toplayýcý. Beyz (base): Taban, giriþ, kontrol. Beyz (B) Beyz (B) Kollektör (C) NPN tipi transistörlerin yapýsý: Kollektör (C) Þekil 1.12'de görüldüðü gibi NPN transistör yapýlýrken iki adet N tipi N özelliðe sahip yarý iletken malzemenin P arasýna ince bir katman halinde P tipi malzemeden beyz tabakasý P N yerleþtirilmiþtir. Araya yerleþtirilen beyz tabakasý iki büyük tabaka arasýndaki elektron-oyuk geçiþini N P kontrol etme bakýmýndan görev yapmaktadýr. Emiter (E) Emiter (E) Transistörleri musluða (vana) Þekil 1.12: NPN Þekil 1.13: PNP benzetmek mümkündür. Musluk, akan transistörlerin yarý transistörlerin yarý sývýyý denetler (ayarlar.) Transistör ise iletken yapýsý iletken yapýsý geçen akýmý denetler. Bu özelliði sayesinde küçük akýmlar ayný biçimde olmak kaydýyla büyütülebileceði gibi, küçük bir akým ile büyük bir alýcýnýn çalýþmasý da saðlanabilir. PNP tipi transistörlerin yapýsý: Þekil 1.13'de görüldüðü gibi PNP transistör yapýlýrken iki adet P tipi özelliðe sahip yarý iletken malzemenin arasýna ince bir katman halinde N tipi malzemeden beyz tabakasý yerleþtirilmiþtir. Araya yerleþtirilen beyz tabakasý iki büyük tabaka arasýndaki elektron-oyuk geçiþini kontrol etme bakýmýndan görev yapmaktadýr. 4 Bölüm 1 Algýlayýcýnýn çýkýþýnda maksimum deðerde akým oluþur. Araya bir cisim girdiðinde ýþýk geçiþi sona ereceðinden algýlayýcý elemanýn çýkýþ akýmý sýfýr olur. Optointerraptýrlar bilgisayar farelerinde (mouse), otomasyon sistemlerinde, robot kontrollarýnda, fotokopi makinalarýnda vb. kullanýlýrlar. Yük direnci 2- Anahtar (on-off elemaný) olarak kullanýlan transistörler: Transistörün kesim (yalýtým) ve doyum (tam iletim) durumunda olmasý, elemanýn "anahtarlama" yapýcý olarak çalýþtýrýlmasýdýr. Aktif bölgede çalýþma ise yükselteç devrelerinde geçerlidir. Anahtarlama elemaný olarak kullanýlacak transistörün açma kapama (on-off) zamanlarýnýn "çok kýsa" olmasý gerekir. Özellikle yüksek frekanslý devrelerde, zaman rölelerinde, peryodik çalýþan sistemlerde, dijital düzeneklerde açma-kapama sürelerinin kýsa olmasý çok önemlidir. Alýcýlarý mekanik anahtarlarla ve þalterlerle çalýþtýrýp durdururuz. Yük (Ry) büyüdükçe yüksek akýmlý anahtar (þalter) kullanmak gerekir. Bu ise devrede hem çok yer kaplar hem de maliyeti arttýrýr. Ýþte bu nedenle uygulamada, transistör, tristör, triyak + vb. gibi elemanlar kullanýlarak küçük bir anahtarla büyük 9-12 V S alýcýlara kumanda edilebilmektedir. Büyük akýmýn geçtiði þalterlerin olumsuz yönleri I- Þalter açýlýp kapatýlýrken büyük fiziksel kuvvet gerekir. II- Açýlýp kapanma esnasýnda gürültü, kývýlcým, ark olur. III- Kontaklar ark nedeniyle belli bir süre sonra geçirgenliðini kaybeder (bozulur.) 10 KW 10 KW 330 W L NPN BC237 - Þekil 1.15'de verilen devrede S mini anahtarýyla L alýcýsý (led, Þekil 1.15: Transistörlerin lamba, ýsýtýcý, motor vb.) çalýþtýrýlabilir. Þöyle ki; S kapatýlýnca anahtar olarak çalýþtýrýlmasý transistörün beyzine küçük bir akým gider. Bu akým transistörün C-E uçlarý arasýndan yüksek deðerli bir akým geçmesine neden olur. Bu sayede L alýcýsý çalýþmaya baþlar. Aslýnda anahtarlama iþlemi sadece alýcý çalýþtýrmayla sýnýrlý deðildir. Þöyle ki; Bazý devrelerde osilasyonlu (salýnýmlý) sinyaller elde edebilmek için transistörlü aç-kapa (on-off) yapýcý devreler kullanýlýr. Yani transistör, C-E arasýndan geçen akýmý sürekli verir-keser. Bu iþleme de anahtarlama denir. 5 Bölüm 1 1- Yükselteç olarak kullanýlan transistörler: Transistörler kullanýlarak teyplerin "okuyucu kafasý", "mikrofon" vb. gibi düzeneklerin ürettiði zayýf elektrik sinyalleri güçlendirilebilir. Örneðin mikrofon, DC ses dalgalarýný, içindeki Cçýkýþ RB polarma C T giriþ mini bobin sayesinde direnci elektrik sinyallerine çeviririr. Bu sinyaller NPN TR çok küçük deðerli Yükseltilecek olduðundan hoparlörü sinyal buradan besleyemez (süremez.) uygulanýr Yükseltilmiþ Ýþte bu nedenle araya Ugiriþ sinyal buradan transistörlü (ya da alýnýr entegreli) yükselteç Þekil 1.14: Transistörlerin yükselteç olarak kullanýlýþýnýn basitçe gösterilmesi devresi konulur. Transistörlü yükselteç devreleri hakkýnda geniþ bilgi alabilmek için Temel Elektronik Bilgisi kitaplarýna bakýnýz. + - NPN BC237 Þekil 1.16: Transistörlerle rölenin çalýþtýrýlmasý L R1 3.3KW + - P 10-50 KW T BC237 R2 1 KW S 5- Transistörlü elektronik ateþleme devreleri I- Benzinli motorlarda yakýt ateþleme sistemleri Þekil 1.17: Transistörlerin ayarlý direnç olarak kullanýlmasý Giriþ: Motorun silindirleri içindeki yakýt sýkýþtýrýldýktan sonra bujiler kývýlcým oluþturarak benzini yakar. Yanan benzinin oluþturduðu ýsý ile ortaya çýkan "basýnç", pistonu iter. Böylece "mekanik enerji" elde edilir. Benzinin yanmasýyla ortaya Kondansatör (meksefe) çýkan basýnçtan elde edilen + doðrusal hareket diþli sistemleriyle dairesel harekete 12 V 60 Ah dönüþtürülür. Kam Kam Ateþleme iþlemini yapan Kontaklar bujilerdeki kývýlcým yüksek Þekil 1.18: Akümülatör Þekil 1.19: Platin voltajlý elektrik akýmýyla oluþturulur. Motorlu taþýtlarda bulunan 6 ile 48 Volt arasý DC gerilim üreten akümülatörlerden alýnan doðru akým, sürekli açýlýp kapanan bir anahtar olan platin aracýlýðýyla "endüksiyon bobinine" uygulanýr. Endüksiyon bobini týpký gerilimi yükselten bir transformatör gibi olduðundan, primerine gelen akýmý sekonderden 5000 ile 20.000 Volt olarak verir. Benzinli motorlu taþýtlarýn ateþleme sisteminde bulunan platin adlý anahtarlama düzeneði ilk ayarlandýðýnda çok düzgün çalýþýr. Ancak zamanla platinin birbirine deðen kontaklarý oksitlenerek geçen akýmýn azalmasýna neden olur. Platinin bozulmasý endüksiyon bobininin primerine giden akýmý azalttýðýndan, sekonderdeki gerilimde de düþme olur. Sekonderin geriliminin düþmesi ise bujilerde oluþan kývýlcýmýn azalmasýna yol açarak, silindirlere giren yakýtýn tam olarak yanmamasýna neden olur. Tam yanmayan yakýt ise motorun çekme gücünü azaltýr ve eksozdan "yanmamýþ" karbonmonoksit ve kurþun çýkýþýný arttýrýr. Yâni ateþleme sisteminin verimi düþünce motorun gücü azalýr. Yakýt tüketimi artar. 6 Bölüm 1 10 KW 9-12 V 9-12 V 4- Transistörlerin ayarlý direnç (reosta) olarak kullanýlmasý: Büyük güçlü alýcýlarýn akým ayarý, yüksek akýmlý ve büyük gövdeli reostalarla yapýlabilir. Fakat reostalar hem çok yer kaplar, hem de ek bir enerji tüketirler. Ancak, pot ve transistör temeli üzerine kurulu devrelerle daha "iyi" akým kontrolu yapýlabilir. Þekil 1.17'de verilen devrede Pnin deðeri deðiþtirildikçe beyze giden tetikleme akýmý deðiþir ve buna baðlý olarak Cden Eye geçen akým ayarlanarak Lnin gücü kontrol edilmiþ olur. 9-12 V röle S 9-12 V 3- Transistörlü röle ve kontaktör kumandasý: Transistörlerle sadece DC ile çalýþan alýcýlarý besleyebiliriz. Yâni, AC ile çalýþan bir motoru transistöre baðlamak mümkün deðildir. Ancak, araya þekil 1.16'da görüldüðü gibi bir röle baðlanýrsa, transistör ile her türlü alýcýya kumanda edilebilir. Þekil 1.20: Aküden gelen düþük deðerli gerilimi yükselten endüksiyon bobini Bölüm 1 Ýþte, platin eskimesi nedeniyle ortaya çýkan sorunlarý gidermek için elektronik ateþleme devreleri geliþtirilmiþtir. Sekonder Kondansatör Primer II- Endüksiyon (ateþleme) bobininin yapýsý Primeri kalýn telden (0,60 ila 0,90 mm) az sarýmlý, sekonderi ince telden (0,10 mm) çok sarýmlý olarak yapýlmýþ transformatördür. Ýki sargý, silisyum katkýlý ince çelik saclardan yapýlmýþ nüve üzerine sarýlmýþtýr. Nüve, primerin oluþturduðu manyetik alanýn en az kayýpla sekonder sargýlarýna ulaþmasýný saðlamaktadýr. Motor çalýþmaya baþladýðýnda "eksantrik mili" döneceðinden, "kam" da dönmeye baþlar. Kamýn köþeleri platin kontaklarýnýn açýlmasýný, düz kýsýmlarý ise kapanmasýný saðlar. (Þekil 1.19 ve 1.21'e bakýnýz.) Kamýn kontaklarý açýp kapatmasý endüksiyon bobininin sekonderinde yüksek deðerli (5000 - 20.000 V gerilimlerin Primer devre oluþmasýný (Kalýn sargýlar) saðlar. Kontak anahtarý Ateþleme bobininin oluþturduðu yüksek gerilimli akým, Buji kablolarý distribitör (daðýtýcý) adý verilen mekanik yapýlý eleman tarafýndan Kývýlcým sýrayla Þase silindirlerdeki Þekil 1.21: Benzinli motorlarda kullanýlan klasik ateþleme sisteminin yapýsý bujilere daðýtýlýr. Þekil 1.21'e bakýnýz. Endüksiyon bobininin çalýþma ilkesi: Akümülatörden elde edilen enerji zamana göre yön ve þiddet deðiþtirmez. Yâni sabittir. Sürekli ayný deðerde akan bu tip akýmlara doðru akým diyoruz. Endüksiyon bobinlerinin çalýþabilmesi için ise "sürekli deðiþen" akýma gerek vardýr. Aküden alýnan akýmýn sürekli azalýp çoðalmasýný saðlamak için platin adý verilen düzenek kullanýlýr. En basit açýklamasýyla platin, endüksiyon bobininin primer sarýmýndan geçen akýmýn kesik-kesik akmasýný saðlamaktadýr. Ýþte bu sayede elde edilen deðiþken akým endüksiyon bobininin sekonder sarýmýnda yüksek deðerli gerilim oluþturmaktadýr. 7 Distribütör Buji Buji Endüksiyon bobini Endüksiyon bobini + Kývýlcým Kývýlcým - + RB - RB Mýknatýs Mini bobin Þekil 1.23: Transistör ve mini bobin sensörlü elektronik ateþleme sisteminin yapýsýnýn basit olarak gösterilmesi Þekil 1.22: Transistörlü elektronik ateþleme sisteminin yapýsýnýn basit olarak gösterilmesi III- Benzinli motorlarda "elektronik devreli" yakýt ateþleme sistemleri Bir motordan her hýzda (devirde) maksimum güç alabilmek için ateþleme ayarlarýnýn çok iyi olmasý gerekir. Yâni, silindir içinde sýkýþmýþ olan "yakýt+hava" karýþýmýnýn tamamen tutuþabilmesi için buji týrnaklarý arasýnda oluþan kývýlcýmýn meydana gelme anýnýn çok iyi belirlenmesi gerekir. Silindir içindeki piston tam üst ölü noktadayken buji kývýlcýmý baþlarsa, alev, karýþým içinde ilerlerken, piston da hareketine devam edeceðinden, tam tutuþma anýnda piston üst ölü noktadan geri dönmüþ olur. Bu ise motor gücünü azaltýcý etki yapar. Güç kaybýný önlemek için silindir içindeki yanmanýn tam üst ölü noktada baþlamasýný saðlamak gerekir. Bunun için, piston üst ölü noktaya varmadan çok az bir süre önce ateþlemenin olmasý gerekir. Böylece yakýtýn tamamý yanacaðýndan büyük bir "basýnç" (kuvvet) oluþur. Klasik yakýt ateþleme sistemlerinde "akü + platin + endüksiyon bobini + distribütör + bujiler"den oluþan düzenek vardýr. Klasik tip ateþleme devrelerinde aküden gelen yüksek deðerli akým platin kontaklarýndan geçtiðinden, bu elemandaki eskime çok çabuk olmaktadýr. Ýþte bu sakýncayý ortadan kaldýrabilmek için elektronik ateþleme devreleri geliþtirilmiþtir. Þekil 1.22'de verilen devrede platin kontaklarýndan çok küçük bir akým geçer. Çünkü, transistörün beyzi küçük bir akým ile tetiklenebilir. Bu sayede platin kontaklarý az aþýnýr. Þekil 1.23'de verilen devre ise daha iyi bir yöntemi göstermektedir. Bu usülde platin sistemi tamamen deðiþtirilmiþtir. Motor döndükçe mýknatýs da dönmektedir. Mýknatýsýn yakýnýnda bulunan mini bobin kendisine yaklaþan mýknatýslardan etkilenerek bir elektrik akýmý oluþturur. Bu akým transistörün beyzinden geçen akýmýn kontrol edilmesini saðlar. Mýknatýs ve bobin düzeneði sayesinde kontak aþýnmasý söz konusu olmaz. Benzinli motorlarda elektronik ateþleme sistemlerine iliþkin devre örnekleri I- Platinli elektronik ateþleme sistemleri Þekil 1.24'de verilen devrede platinin açýlýp kapanmasý transistörlü elektronik devreyi çalýþtýrýr. Þöyleki: Platin kontaðý kapandýðýnda PNP transistörünün beyz ucuna eksi (-) sinyal gideceðinden bu eleman iletime geçer. T1 iletime geçtiðinde R3 üzerinde oluþan gerilim ise NPN transistörü sürer. T2 transistörün iletime geçmesiyle endüksiyon bobininin primer sargýsýndan bir akým geçiþi olur. Platin kontaðý açýldýðýnda PNP ve NPN kesime 8 Bölüm 1 Distribütör (Daðýtýcý) R1 Primer R4 Sekonder 2x150 V Distribütöre Zener diyot R5 220 nF/600 V T1 T2 R2 R3 Platin Verilen devrede platinden çok küçük bir beyz akýmý geçiþi olduðundan bu eleman çok uzun süre bozulmadan çalýþabilir. +12 V Þekil 1.24: Transistörlü elektronik ateþleme devresi Bobin Bobin Þekil 1.25: Deðiþken manyetik alanýn bobinde gerilim oluþturmasý Þekil 1.26: Dönen diskdeki mýknatýslarýn bobinde gerilim oluþturmasý Disk Foto transistör Foto diyot Mýknatýs Enfraruj led II- Platinsiz elektronik ateþleme sistemleri Þekil 1.24'de verilen elektronik ateþleme sistemindeki platinden az akým geçmesine raðmen bu eleman yine de zaman içinde özelliðini kaybeder. Ýþte bu nedenle platinsiz elektronik ateþleme sistemleri geliþtirilmiþtir. Þekil 1.27: Optik ateþleme sisteminin prensibi III- Bobinli elektronik ateþleme sistemi Bilindiði gibi, bir bobin manyetik alan içinde döndürülürse ya da bobin sabit tutulup manyetik alan kutuplarý hareket ettirilirse, bobinin içindeki elektronlar kuvvet çizgilerinin "etkisi" sonucu hareket ederler. Bu durumu bobin uçlarýna baðlanacak bir voltmetre ya da ampermetreyle görmek mümkündür. Þekil 1.25'e bakýnýz. Ýþte bu prensipten yola çýkýlarak þekil 1.26'da verilen "bobinli" elektronik ateþleme sistemleri geliþtirilmiþtir. Bu sistemde, motorun ateþleme düzeneðinde bulunan dairesel hareketli diske mýknatýslar yerleþtirilmekte, mýknatýslarýn yakýnýna ise bir bobin (pick-up, manyetik sensör) konmaktadýr. Dairesel olarak dönen mýknatýslarýn manyetik alaný sonucu bobinde oluþan gerilim transistörlü elektronik devreleri tetikleyerek endüksiyon bobinine kumanda edilmesini saðlamaktadýr. IV- Optoelektronik ateþleme sistemi Þekil 1.27'de verilen prensip þemada görüldüðü gibi bu yöntemde motorun ateþleme sisteminde bir ýþýk vericisi (enfraruj led), kenarlarý oyulmuþ döner disk ve ýþýk algýlayýcý 9 Bölüm 1 gideceðinden, endüksiyon bobininden geçen akým maksimum deðerden sýfýr deðerine iner. Bu iþlem sürekli olarak devam ederek endüksiyon bobininin çok sipirli sekonder sarýmýnda yüksek gerilim oluþturur. E- UJT'ler (unijonksiyon transistör, tek eklemli transistör) 10 P 100-500 K U (V) + 2N2646 C 1 mF R3 100-220 W t (Sn) I- UJT'li pals üreteci (gevþemeli osilatör) Þekil 1.32'de verilen devreye DC uygulanýnca pot ve R1'den geçen geçen akým kondansatörü doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi 6-9 V arasý bir deðere ulaþýnca UJT aniden iletken olur. B2'den B1'e doðru geçen akým R3 üzerinde gerilim oluþmasýný saðlar. Emitere baðlý olan C çok küçük kapasiteli olduðundan hemen deþarj olarak devrenin baþlangýç noktasýna dönmesine neden olur. R1 22-100 K Çýkýþ UJT'ler, dimmerlerde, zamanlayýcýlarda, osilatörlerde vb. kullanýlmaktadýr. R2 100-220 W +12 V B2 UJT, þekil 1.29'da B2 görüldüðü gibi iki yarý RB2 iletkenin birleþiminden E D UBB oluþmuþ tetikleme elemanýdýr. B 1 UJT'lerin ayaklarý E-B1-B2 Þekil 1.28: þeklinde adlandýrýlmýþtýr. RB1 UE UJT sembolü UJT'lerde E ucuna uygulanan pozitif gerilimin B1 B2 deðeri 6-9 V olduðunda Þekil 1.30: UJT'lerin diyot-direnç eþdeðeri B2'den B1'e doðru akým E geçiþi olur. B2 P E E N Baþka bir deyiþle UJT'nin B 1 E ucundaki gerilim E-B1 B2 B1 eklem bölgesinde düþen 2N2646 2N2647 B1 gerilimden 0,2-0,7 V fazla 2N4870 2N4871 olduðunda B2'den B1'e doðru Þekil 1.31: Bazý UJT'lerin Þekil 1.29: UJT'nin akým geçiþi olur. ayaklarýnýn diziliþi yarý iletken yapýsý UJT'lerin iç yapýsý, kolay anlaþýlmasý için þekil 1.30'da görüldüðü gibi "diyot ve dirençlerle" ifade edilebilir. Bu yaklaþýma göre RB1 ve RB2 ilk anda akýma yüksek direnç gösterir. E ucunun gerilimi RB1 üzerinde oluþan gerilimden 0,2-0,7 V fazla olunca E ucundaki diyot iletime geçer. Bunun sonucunda da RB2, RB1 dirençlerinin deðeri hemen en düþük seviyeye iner. Þekil 1.32: UJT'li pals osilatörü devresi Bölüm 1 (foto transistör, foto diyot ) ve elektronik devre mevcuttur. Motor çalýþýrken kenarlarý oyulmuþ disk de döndüðünden ýþýk yayan eleman ile ýþýk algýlayan eleman arasýndaki iletiþim "kesik-kesik" olmaktadýr. Iþýðý algýlayan elemanýn devamlý olarak iletim-kesim olmasý diðer elektronik devrelerin tetiklenmesine yol açmakta ve bu sayede endüksiyon bobinine kumanda edilebilmektedir. Hatýrlatma: Gerilim bölme nedir? Kirchoff'un gerilim yasasýna göre "seri baðlý dirençler üzerine düþen gerilimlerin toplamý devreye uygulanan gerilime eþittir". Örneðin 1 KW 'luk üç adet direnci seri olarak baðlayýp 12 V uygulayalým. Bu durumda dirençlerin üzerindeki gerilimler voltmetre ile ölçülecek olursa her bir direnç üzerinde 4 Volt'luk gerilim düþümü olduðu görülür. Buna göre UT=UR1+UR2+UR3 denklemi söz konusudur. Ayný þekilde birbirine seri baðlý iki direncin üzerinde düþen gerilimlerin toplamý da besleme gerilimine eþittir. Ýþte bu özellikten yararlanýlarak yüksek deðerli gerilimler seri dirençlerle küçük parçalara ayrýlabilmektedir. 10-100 K 10-100 K I- PUTlu pals üreteci devresi R4 Þekil 5.20'de verilen devre þemasýnda R1 ve R2 gerilim bölücü dirençleri aracýlýðýyla PUTun G 2N6027 A G ucuna sabit bir polarma gerilimi uygulanýr. 100 KW 'luk direnç (R4) üzerinden geçen akým ise Uçýkýþ K kondansatörü þarj etmeye baþlar. C üzerinde biriken R3 yükün gerilim deðeri G ucundaki gerilimden 0,6 C 100 nF Volt fazla olduðu anda PUT iletime geçer. R3 üzerinde testere diþine benzeyen gerilimler oluþur. G ucuna polarma gerilimi saðlayan R1 ve R2nin Þekil 1.34: PUT'lu pals (darbe) üreteci deðeri deðiþtirilirse PUTun iletime geçme düzeyi ayarlanabilir (programlanabilir). Örneðin PUTlu darbe üreteci devresi 12 Volt ile çalýþsýn. Gerilim bölücü dirençler ise, R1 = R2 = 10 KW olsun. Bu durumda PUTun G ucundaki polarma gerilimi UG = 6 V olur. Dolayýsýyla, kondansatörün gerilimi 6,6 Volt'u aþtýðý anda PUT iletime geçerek R3 üzerinde palsler oluþturmaya baþlar. G- Silisyum anahtarlar (çeþitli tetikleme elemanlarý) 1-SUSlar (silicon unidirectional switch, silikon tek yönlü anahtar): Tek yönde akým geçiren tetikleme elemanlarýna SUS denir. SUS'larýn ayaklarý A-K-G þeklinde adlandýrýlmýþtýr. G ucu anoda yakýn olan yarý iletkenden çýkarýldýðý için bu elemanlar anot kapýlý tristörlere benzerler. 11 Bölüm 1 F- PUTlar (programlanabilen UJT'ler) Dört yarý iletkenin birleþiminden oluþmuþ, yapý olarak SCR'ye benzeyen, tek yönde akým geçiren tetikleme elemanlarýna PUT denir. PUT'larýn ayaklarý A-K-G þeklinde adlandýrýlmýþtýr. Bu elemanlarýn iletime geçme geriliminin deðeri G ayaðýna baðlanan iki adet gerilim bölücü polarma direnciyle deðiþtirilebilir. PUT'larýn iletken olabilmesi için A-K arasýna uygulanan gerilim G ucunun geriliminden 0,6 Volt fazla olmalýdýr. Þekil 1.33: PUT sembolü Yâni, UAK > UG + 0,6 Volt. Ýletime geçme noktasý deðiþtirilebilen (programlanabilen) PUTlar, UJTlerden daha üstündür. Besleme gerilimleri DC 40 Volt'a kadar yükseltilebilir. Ayrýca PUTlarýn ürettiði palslerin genlik deðeri de UJT'lere oranla daha yüksektir. Anot (A) Gate (G) R 15 KW Þekil 1.35: SUS sembolü Gate (G) 6,8 V Katot (K) Þekil 1.36: SUS'larýn transistör eþdeðeri Katot (K) Þekil 1.37: SUS'un tetiklenme gerilimi deðerinin zener diyot ile deðiþtirilmesi SUSun iletime geçirilme þekilleri I- G ucuna eksi (-) +12 V tetikleme uygulayarak. I (mA) II- SUSun anoduna R1 10 K þaseye göre 7,4-7,5 V gerilim uygulayarak. SUSun daha düþük Uters P 100 K Uileri g e r i l i m l e r d e G 2N4987 tetiklenmesi istenirse GA K K arasýna þekil 1.37'de I (mA) görüldüðü gibi dýþardan 100 nF Ry C zener diyot ya da direnç eklenir. Þekil 1.38: SUS'larýn Þekil 1.39: SUS'lu pals elektriksel karakteristik eðrisi G-K arasýna baðlanan üreteci devresi 3 Volt'luk bir zener diyot SUSun iletime geçme geriliminin yaklaþýk 3,7 Volt'a inmesine neden olur. G-A ve G-K uçlarý arasýna eþit deðerli iki direnç eklenirse (örneðin 33 K,100 K) SUSun tetiklenme gerilimi yaklaþýk 4 Volt olur. SUSlu pals üreteci devresi: Þekil 1.39'da verilen devrede R1 ve P'den geçen akým C'yi doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi 7,4-7,5 V olunca SUS iletime geçerek Ry üzerinde gerilim oluþturur. C küçük kapasiteli olduðundan Þekil 1.40: hemen boþalýr, SUS kesime gider. Ardýndan C tekrar dolmaya baþlar... SBS sembolü 2- SBSler (silicon bidirectional switch, silikon iki yönlü anahtar): Ýki yönde akým geçirebilen tetikleme elemanýdýr. Birbirine ters paralel baðlý iki SUStan oluþmuþtur. G ucu hem (+) hem de (-) polarma ile tetiklenebilir. Tetiklenme gerilimi 6-10 Volt arasýnda deðiþir. Darbe üreteci olarak, triyaklarýn tetiklenmesinde vb. kullanýlýr. Idoðru (mA) Udoðru (V) Uters (V) (mA) IIters (mA) 2N4991 tip SBSnin özellikleri: Tetikleme gerilimi yaklaþýk: 6-10 V. Tetikleme akýmý: 0,5 mA. 12 Þekil 1.41: SBS'lerin elektriksel karakteristik eðrisi Bölüm 1 Anot (A) Bölüm 1 A G A Yalýtkan G K K Þekil 1.42: Tristör sembolleri Þekil 1.43: Çeþitli tristörler H- Tristörler (thyristör, SCR, silicon controlled rectefier) 1- Tristörlerin yapýsý ve çalýþma karakteristiði: Ýki yarý iletken ile diyotlar, üç yarý iletken ile transistörler, dört yarý iletkenin birleþtirilmesiyle ise tristörler yapýlmýþtýr. Tristör kavramý, thyratron (gazlý triyod) ve transistör sözcüklerinin birleþiminden ortaya çýkmýþtýr. PNPN þeklinde birleþtirilmiþ olan dört yarý iletkenden çýkarýlan anot (A), katot (K) ve gate (G) uçlarý olan tristör, doðru ve alternatif akýmda çalýþabilen, bir güç kontrol elemanýdýr. A Þekil 1.44: Tristörlerin G yarý iletken iç yapýsý K Tristörlerin iletime geçirilebilmesi için G ucuna kýsa süreli olarak akým (sinyal) uygulamak yeterlidir. Tetikleme akýmý uygulandýðýnda tristör saniyenin 1/1000'i kadarlýk kýsa bir sürede iletime geçer. Tristör kesimdeyken A-K uçlarýnýn direnci çok yüksektir. Ýletim anýnda ise A-K arasý direnç 0,2 W gibi çok düþük bir düzeye iner. Tristör iletimdeyken A-K arasýndan geçen akýmýn maksimum deðere çýkmamasý için devreye mutlaka yük baðlanmasý gerekir. Yüksüz çalýþtýrma yapýlýrsa aþýrý akým geçiþi olur ve eleman bozulur. Uygulamada kullanýlan tristörlerin akýmlarý 0,1-3000 A, gerilimleri 10-5000 V arasýnda deðiþmektedir. AC gerilim ile çalýþtýrýlan tristörlü devrelerde, G ucuna gelen tetikleme akýmýna baðlý olarak Adan Kya geçen akým deðiþir. (Diyotlar ise Adan Kya doðru geçen akýmý denetleyemezler.) Herhangi bir alýcýya uygulanan enerji ayarlý bir transformatörle (varyak) ya da yük devresine seri olarak baðlanan bir reosta (ayarlý direnç) ile kontrol edildiðinde büyük bir güç kaybý ortaya çýkar. Ayný zamanda bu elemanlar hem fazla yer kaplar, hem de pahalýya mal olurlar. Güç kontrolunda tristör kullanýldýðýnda ise, hem güç kaybý azalýr, hem de maliyet düþer. Tristörler, demir çelik endüstrisinde, kaynak makinalarýnda, yüksek güçlü redresörlerde, motorlarýn devir kontrollarýnda, akü þarj cihazlarýnda, aydýnlatma ve ýsýtma donanýmlarýnda vb. kullanýlýr. Tristörlerin "doðru" ve "ters" polarma durumundaki elektriksel karakteristik eðrileri Endüstriyel donanýmlarda yaygýn olarak kullanýlan elemanlardan biri olan tristörlerin doðru ve ters yönlü gerilimlere karþý davranýþýný anlayabilmek için þekil 1.45'deki eðrileri inceleyelim. 13 Ters polarmada bozulma (kýrýlma, delinme) gerilimi: Tristörün ters yönlü olarak uygulanan gerilime dayanabildiði son noktadýr. Ters polarmada kesim bölgesi: Tristörün ters yönlü polarmada kesimde olduðu gerilim aralýðý. Doðru polarmada kesim bölgesi: Tristörün doðru polarma altýnda kesimde kaldýðý bölge. +I (A) Doðru polarmada iletim bölgesi Doðru polarmada iletime geçme noktasý Tutma akýmý Ters polarmada bozulma (kýrýlma) gerilimi -U (V) Ters polarmada kesim bölgesi Doðru polarmada kesim bölgesi -I (A) +U (V) Þekil 1.45: Tristörlerin iletim ve kesim durumundaki davranýþlarýný gösteren karakteristik eðriler Doðru polarmada iletime geçme noktasý: Tristörün iletime geçtiði deðer. Tutma akýmý: Tristörün iletime geçtikten sonra "iletimde" kalmasýný saðlayan anot-katot arasý akým deðeri. Tristörlerin iletime geçebilmesi için gereken koþullar I- Anot ucuna artý (+), katot ucuna eksi (-) gerilim uygulanmalýdýr. II- Tristörün A-K uçlarý arasýndan geçen akým en az "tutma akýmý" kadar olmalýdýr. III- G ucuna uygulanan polarmanýn gerilim ve akým deðeri tristörün kataloðunda verilen deðerde olmalýdýr. Yani G ucuna uygulanan tetikleme akýmý çok küçük olursa eleman çalýþmaz. Tetikleme akýmý büyük olduðunda ise tristör bozulur. 2- Tristörlerin saðlamlýk testi: Avometre ohm kademesine getirilerek (X1K konumu) yapýlan ölçümde, A-K: KW -KW (büyük ohm-büyük ohm), A-G: W -KW (küçük ohmbüyük ohm), K-G: W -KW (küçük ohm-büyük ohm) olacak þekilde deðerler okunuyorsa eleman saðlamdýr. S2 Tetikleme sinyali ise: I- Baðýmsýz DC üretecinden saðlanabilir: Þekil 1.46'da verilen bu yöntemde S1 anahtarý kapatýldýðýnda lamba yanmaz. S2 anahtarý kýsa süreli olarak kapatýlýp açýlýrsa 14 R U UG Þekil 1.46: Tristörlerin DC üreteç ile tetiklenmesi AC ya da DC 3- Tristör tetikleme devreleri ve kapý (G) kontrolu (Tristörleri tetikleme yöntemleri) a- G ucuna kýsa süreli akým (pals) uygulayarak tetikleme: Bu yöntemde G ucuna kýsa süreli olarak S1 tetikleme akýmý uygulanarak A-K arasýnýn iletken olmasý saðlanýr. L Bölüm 1 Verilen karakteristik eðrilerdeki kavramlarýn açýklanmasý: II- Ana besleme kaynaðýndan saðlanabilir: Þekil 1.47'de verilen devrede S anahtarý kapatýldýðý anda direnç üzerinden geçen küçük deðerli akým tristörü sürer. Devre DC ile besleniyorsa S anahtarý açýlsa bile tristör iletimde kalýr. Devre AC ile besleniyorsa S anahtarý açýldýðýnda tristör kesime gider. Devrede kullanýlan diyot, tristörün G ucundan ters yönde akým dolaþmasýný önler. Yani bu eleman tristörü koruma amacýyla baðlanmýþtýr. AC ya da DC UG gerilimi DC ise S2 açýlsa bile tristör sürekli olarak iletimde kalýr. L Þekil 1.47: Tristörlerin ana besleme kaynaðýndan tetiklenmesi G ucuna uygulanan akýmýn minimum deðeri önemli bir husustur. Yâni G ucuna rastgele akým uygulanýrsa eleman bozulur. Teknik bilgi kataloglarýnda her tristörün geyt ucuna uygulanacak akým (IGmin) belirtilir. Örneðin iletime geçebilmesi için G ucuna 10 mA uygulanmasý gereken bir tristöre 5 mA uygulanýrsa A-K arasý iletken olmaz. Ya da G akýmý 10 mA'in çok üzerinde olursa eleman bozulabilir. Tristörün G ucuna uygulanacak tetikleme akýmýnýn katalogda verilmiþ olan sýnýrýn üzerine çýkmamasý için tetikleme ucuna seri olarak direnç baðlanýr. Direncin kaç ohm olmasý gerektiðini bir örnekle açýklayalým. Örnek: Bir tristörün G tetikleme akýmý katalogdan bakýlarak 10 mA olarak belirlenmiþir. Tristör DC 12 Volt'luk bir devrede kullanýldýðýna göre G ucuna seri baðlanmasý gereken direncin deðerini hesaplayýnýz. (Ugeyt = 1 V) Çözüm: IG = 10 mA = 0,01 A R = (Uþebeke - Ugeyt) /IG = (12-1)/0,01 = 1100 W . AC ya da DC b- Tristörlerin izolasyon (pals, darbe) transformatörleriyle tetiklenmesi Birbirinden yalýtýlarak (baðýmsýz) olarak çalýþmasý istenen devrelerde tetikleme palsi ile tristör arasýna þekil R 1.48'de görüldüðü gibi dönüþtürme oraný 1:1 olan minik boyutlu bir pals transformatörü baðlanýr. Pals devresinin Pals primerden dolaþtýrdýðý akýmýn yarattýðý manyetik alan trafosu sekonder sargýlarýnda U2 gerilimi oluþturur. U2 gerilimi U2 U1 tristörün G ucunu tetikleyerek tristörü sürer. Bu yönteme manyetik kuplajlý tetikleme de denir. Pals üreteci Þekil 1.48: Tristörlerin pals trafosuyla tetiklenmesi c- Tristörlerin optokuplör ile tetiklenmesi Þekil 1.49'da görülen devrede S anahtarý kapatýldýðýnda enfraruj diyot ýþýk yayarak foto transistörü sürer. Ýletime geçen foto transistör ise tristörü tetikleyerek röleyi çalýþtýrýr. Görüldüðü üzere kumanda devresiyle güç devresi optokuplör sayesinde birbirinden yalýtýlmýþtýr. 15 Bölüm 1 tristörün davranýþý þöyle olur: UG gerilimi AC ise S2 açýldýðý anda tristör tekrar kesime gider ve lamba söner. 220 W e- Yüksek sýcaklýk ile tetikleme SCRnin sýcaklýðý arttýrýlýrsa P-N eklemlerinden geçen sýzýntý akýmlarý yükselir. Bu da elemanýn A-K arasýnýn iletken olmasýna yol açar. Uygulamada tercih edilen bir yöntem deðildir. 4- Tristörün DC'de kullanýmý: Tristörlerin iç yapýsýndaki 4 yarý iletken ard arda baðlý iki transistör gibi davranýr. Bunlarý þekil 1.50 ve 1.51'de görüldüðü gibi T1 ve T2 olarak A A A + A adlandýrýrsak, T2nin tetikleme ucuna (G ucu) PNP T1 küçük deðerli bir pozitif (+) akým G G G uygulandýðýnda C-E arasý iletken olur ve G T2 + T 1in beyz ucuna eksi (-) ulaþýr. T 1 in NPN beyzinin eksi almasý bu transistörün de - K K K K iletken olmasýna yol açar. T1 iletken olunca Þekil 1.51: Tristörlerin Þekil 1.50: Tristörlerin transistör eþdeðeri ve emiterinden kollektörüne doðru akan akým yarýiletken iç yapýsý tristörü DC ile çalýþtýrma T2nin B ucuna tetikleme akýmý gelmesine yol açar. Bunun sonucunda dýþardan uygulanan IG tetikleme akýmý kesilse bile T2 iletimde kalýr. T2nin iletimde kalmasý ise T1in iletimde olmasýný saðlar. Özetlersek: G ucuna gelen kýsa süreli polarma (tetikleme, uyartým) akýmý tristörün sürekli olarak Adan Kya doðru akým geçirmesine yol açar. Tristörün DC ile bir kez tetiklendikten sonra sürekli olarak çalýþýyor vaziyette kalabilmesi için bir koþul vardýr. O da, elemandan geçen akýmýn "tutma akýmý"ndan fazla olmasýdýr. Uygulamada kullanýlan tristörlerde tutma akýmý modele göre 2 mA200 mA arasýnda deðiþebilmektedir. ~ ~ A PNP 5- Tristörün AC'de kullanýmý: Þekil 1.52'de verilen devrede T2nin tetikleme ucuna (G) uygulanan küçük deðerli akým bu elemanýn C-E uçlarý arasýndan akým geçmesini saðlar. T2nin C'den E'ye akým geçirmesi üzerine T1in B ucu eksi (-) polarma alýr ve iletime geçerek T2yi tetiklemeye baþlar. Pozitif yönlü alternans maksimum deðere yükselir ve tekrar sýfýr (0) deðerine iner. Ýþte tam 16 T1 G ~ L T2 NPN ~ K ~~ Þekil 1.52: Tristörlerin AC'de çalýþmasý Bölüm 1 d- A-K uçlarý arasýna yüksek gerilim S uygulayarak tetikleme +12 V G ucu boþtayken A-K arasýna L R1 uygulanan gerilim arttýrýlýrsa Optokuplör tristörün içindeki transistörlerden akan sýzýntý R2 akýmlarýnýn deðerleri BRX49 yükselerek A-K arasýnýn iletken 1 KW 4N25 hale gelmesine yol açabilir. Pratikte tercih edilen bir yöntem Þekil 1.49: Tristörlerin optokuplörle tetiklenmesi deðildir. Zira, tristöre kataloglarda belirtilen dayanma gerilimlerinden yüksek gerilim uygulamak sakýncalýdýr. +5-12 V Görüldüðü üzere pozitif alternansýn her "0 Volt" deðerine iniþinde tristör kesime girmektedir. Ýþte bu nedenle AC ile çalýþan devrelerde kullanýlan tristörün G ucuna sürekli olarak tetikleme sinyali uygulamak gerekir. AC220 V T2 transistörünün G ucuna negatif sinyal geldiðinde bu transistör iletime geçemez. T2 kesimde kalýnca T1'de kesimde kalýr. T1 ve T2'nin kesim olmasý alýcý üzerinden akým geçmemesine neden olur. Yani negatif alternansta L çalýþmaz. 6- Tristörlü faz kontrol devreleri TIC106 Tristörler kullanýlarak endüstriyel amaçlý bir 1K 1N4001 çok devre yapýlabilmektedir. S Yüksek akým çeken, endüstriyel amaçlý 1 mF R y 1K AC 12 V sistemlerin doðru akým gereksinimi diyotlarla Þekil 1.53: Tristörlü bir fazlý yarým deðil tristörlerle karþýlanýr. Çünkü diyotlar, alýcýya dalga doðrultmaç devresi giden akýmý ayarlayamazlar. Tristörler ise G ucuna uygulanan tetikleme sinyalinin þekline göre Adan Trafonun U, I sekonderindeki Kya geçen akýmý kolayca ayarlayabilirler. Ayrýca AC sinyal tristörlerin harcadýðý özgüç (disipasyon gücü) t (Sn) diyot ve transistörlere nazaran daha az olmaktadýr. Tristörlü doðrultmaç devrelerinde çýkýþýn düzgün DC olmasý için, alýcý akýmýnýn düþük olduðu devrelerde filtre olarak "kondansatör" kullanýlýrken, büyük akýmlý devrelerde ise "sac nüveli þok bobinler"inden yararlanýlýr. U, I + + t (Sn) I- SCRli yarým dalga doðrultmaç devresi Tristörün çýkýþýndaki DC sinyal Þekil 1.54'de verilen devrede potun direnç Þekil 1.54: Tristörlü bir fazlý yarým dalga deðerini deðiþtirmek suretiyle Cnin dolma zamaný doðrultmaç devresinde giriþ ve çýkýþ sinyalleri ayarlanýr. Bu da SCRnin tetiklenme açýsýný (zamanýný) kontrol ederek alýcýya giden gerilim ve akýmýn deðerini kontrol eder. Tristörün G ucuna giden akýmýn deðerine baðlý olarak alýcýya giden sinyallerin kýrpýlma durumu deðiþir. G akýmý pot, direnç ya da kondansatörün deðeri deðiþtirilerek ayarlanabilir. SCR1 A TIC106 U, I AC220 V 1K AC 12 V 1K 1N4001 1K t (Sn) Ry U, I AC 12 V 1K B Trafonun sekonderindeki AC sinyal 1N4001 SCR2 TIC106 Þekil 1.55: Tristörlü orta uçlu trafolu bir fazlý tam dalga doðrultmaç devresi + + + t (Sn) Tristörlerin çýkýþýndaki DC sinyal Þekil 1.56: Tristörlü orta uçlu trafolu bir fazlý tam dalga doðrultmaç devresinde giriþ- çýkýþ sinyalleri II- Orta uçlu trafolu, tam dalga kontrollu doðrultmaç devresi Þekil 1.55'de verilen devrede iki adet tristör kullanýlmaktadýr. Trafonun sekonder sarýmýnýn 17 Endüstriyel Elektronik - F: 2 Bölüm 1 bu esnada tristörün anot (A) ucuna gelen akým 0 deðerine indiði için T1 ve T2 kesime girer. Alýcý çalýþmaz olur. Gye pozitif tetikleme sinyali verilince tristör yeniden iletime geçer. Tristörler R + S T Mp Üç fazlý trafo Tetikleme devresi Þekil 1.57: Tristörlü üç fazlý yarým dalga doðrultmaç devresi III- Üç fazlý doðrultmaçlar 3 fazlý ACnin doðrultulmasýnda ve çýkýþ akýmýnýn kolayca kontrol edilmesinde kullanýlan devrelerdir. 3 fazlý doðrultmaçlarda SCRleri tetiklemede kullanýlan devreler, þekli fazla karýþýk göstermemek için genelde blok þema olarak ifade edilir. Böyle bir þema ile karþýlaþýldýðýnda kutu biçiminde çizilmiþ kýsýmda, UJT, PUT, SUS, diyak vb. gibi elemanlarla yapýlmýþ tetikleme devrelerinin bulunduðu bilinmelidir. + 3x1N4007 R4 100 K R5 3x1N4007 Þekil 1.58: UJT tetiklemeli üç fazlý tam dalga doðrultmaç devresi 10 K P1 0-220 V SCRli üç fazlý yarým dalga doðrultmaç devresi: Üç fazlý ACnin sadece pozitif alternanslarý alýcý üzerinden geçer. (Þekil 1.57'ye bakýnýz.) 390 W R6 470 W P2 Ry TIC106D R1 R2 R3 R7 - UJT tetiklemeli üç fazlý tam dalga doðrultmaç devresi: Þekil 1.58'de verilen devrede P2 üzerinden geçen akým C'yi doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi 6-9 V olduðunda UJT iletime geçer. R7 üzerinde oluþan gerilim tristörleri iletime sokar. P 2 potuyla çýkýþ geriliminin deðeri ayarlanabilir. 7- Tristörleri durdurma devreleri (yalýtma, kesime sokma) yöntemleri a- Seri anahtarla durdurma: DC ya da AC ile çalýþan küçük akýmlý devrelerde kullanýlan tristörleri durdurmak için kullanýlan yöntemdir. Þekil 1.59'da verilen þemada S1 anahtarý açýldýðý anda alýcýnýn akýmý kesilir. 18 Bölüm 1 A noktasýnýn polaritesi pozitif olduðunda SCR 1 , B noktasýnýn polaritesi pozitif olduðunda ise SCR2 iletime geçer. Tristörün G ucuna giden akýmýn deðerine baðlý olarak alýcýya giden sinyallerin kýrpýlma durumu deðiþir. G akýmý dirençlerin deðeri deðiþtirilerek ayarlanabilir. 1K S2 BRX49 Þekil 1.59: Tristörlerin seri anahtarla durdurulmasý BRX49 - Þekil 1.60: Tristörlerin paralel anahtarla durdurulmasý +12 V II- Ýki tristörlü otomatik kapasitif durdurma DC ile çalýþan tristörlü devrelerin durdurulmasýnda kullanýlan yöntemdir. Þekil 1.62'de verilen devrede S1e basýlýnca SCR1 iletime geçer. SCR1'in iletken olmasýyla C kondansatörü R2 üzerinden yavaþ-yavaþ dolmaya baþlar. Bir süre sonra S2 butonuna basýlýnca SCR2 iletime geçer. SCR2'nin iletime geçmesiyle C üzerinde biriken elektrik yükü SCR2 üzerinden geçip SCR1i ters yönlü olarak polarize eder. Ters polarma ise SCR1i kesime sokarak lambayý söndürür. +12 V c- Kondansatör ile kapasitif durdurma I- Buton kumandalý (manuel) kapasitif durdurma DC ile çalýþan tristörlü devrelerin durdurulmasýnda kullanýlan yöntemdir. Þekil 4.14'de verilen devrede S1e basýlýnca tristör (SCR) iletime geçer. A-K arasýnýn iletken olmasýyla birlikte C kondansatörü R2 üzerinden (+), SCR üzerinden (-) alarak yavaþyavaþ dolmaya baþlar. S2 butonuna basýldýðý anda C üzerinde biriken elektrik yükü tristörün katoduna uygulanmýþ olur. Tristör tam iletimdeyken A-K uçlarý arasýnda düþen gerilimin deðeri çok az olduðu için (0,6-2,4 V), kondansatörden gelen ters yönlü polarma gerilimi, A-K uçlarý arasýndan akým geçiþini durdurur. S1 R2 1K - + R1 C 1K S2 BRX49 Þekil 1.61: Tristörlerin kapasitif (buton kumandalý) durdurulmasý S1 L - R1 1K SCR1 C R3 + BRX49 1K S2 SCR2 Þekil 1.62: Ýki tristörlü otomatik kapasitif durdurma +12 V 8- Tristörlü uygulama devreleri a- Tristörlerin anahtar (þalter) olarak kullanýlmasý: Þekil 1.63'de verilen devrede S anahtarý bir kez kapatýlýp açýlýrsa tristör iletme geçerek L'nin sürekli olarak yanmasýný saðlar. Devrenin besleme gerilimi AC olursa alýcý S "kapalý" olduðu sürece çalýþýr. Devrede kullanýlan tristörün gücü arttýrýlarak çok yüksek akým çeken alýcýlar minik bir anahtarla çalýþtýrýlabilir. 19 L S R 1K L BRX49 R 10 mF R 1K Þekil 1.63: Tristörün anahtar olarak kullanýlmasý Bölüm 1 L R2 1K L S1 b- Paralel anahtarla (buton) durdurma DC ile çalýþan tristörlü devrelerin durdurulmasýnda kullanýlýr. Þekil 1.60'da verilen þemada S2 anahtarý kapatýlýnca tristörden geçen akým anahtar üzerinden geçmeye baþlar. Bu da tristörün içinde bulunan T1 ve T2 transistörlerini kesime sokar. S 2 anahtarýný eski konumuna getirsek bile tristör iletime geçemez. 10 mF - S2 +12 V +12 V S1 motorlarda devir yönünün deðiþmesi için besleme uçlarýnýn yer deðiþtirmesi yeterli olmaktadýr. Bu kuraldan hareketle DC motora seri olarak "birbirine ters paralel" iki tristör baðlanýp devir yönü kontrolu yapýlabilir. R SCR1 Mp S1 S 2 Þekil 1.64'de verilen devrede besleme gerilimi AC'dir. Bu gerilim direkt olarak SCR2 motora uygulanýrsa, alýcý çalýþmaz. Devrede bulunan tristörler tek yönde akým geçirdiðinden, AC besleme gerilimi DC'ye Þekil 1.64: Tristörlerle DC motorun devir çevrilir. Ýlk önce S1 anahtarýný kapatarak yönünün deðiþtirilmesine iliþkin devre örneði SCR 1 'in G ucunun tetiklenmesini saðlayalým. Bu durumda motor üzerinden saðdan sola doðru bir akým geçiþi olur ve DC motor belli bir yönde dönmeye baþlar. Daha sonra S1 anahtarýný açýp S2 anahtarýný kapatalým. S2'nin kapanmasýyla SCR2 iletime geçer. SCR2'nin iletken olmasýyla DC motor üzerinden soldan saða doðru bir akým geçiþi olur. Ve motor önceki dönüþ yönünün zýttý yönde dönmeye baþlar. c- Tristörlerle motorlarýn devir sayýsýný deðiþtirme (Tristörlerle yapýlan AC faz kontrol devreleri): AC özellikli sinyaller sürekli olarak yön deðiþtirirler. Yâni akým pozitif tepe ile negatif tepe arasýnda deðiþim gösterir. Akýmýn sýfýr deðerinden geçtiði anlarda tristör kesime girer. Ayrýca bir tristör sadece pozitif alternanslarý geçirdiðinden bir peryodun sadece 180°'lik kýsmý alýcý üzerinden dolaþýr. Ýþte 180°'lik pozitif alternansýn baþlangýcý ile bitiþi arasýnda tristörün hangi açýda (anda) iletime geçeceðinin tetikleme devresi yardýmýyla belirlenmesine "faz kontrolu" denir. Faz kontrolu yapýlýrken G ucuna baðlanan direnç fazla azaltýlýrsa aþýrý akým geçiþi olacaðýndan tristör bozulur. Bu durumu önlemek için G ucuna gitmesi gereken akým hesap yoluyla belirlenir. Geyt direncinin minimum deðerini bulmada kullanýlan denklem: Rgeyt = (Uþebeke-Ugeyt)/Igeyt [W ]. Denklem þöyle de yazýlabilir: Rg = (Uþ-UG)/IG Örnek: Besleme gerilimi Uþebeke = 12 V olan bir tristörün tetiklenme gerilimi UG = 2 V, tetiklenme akýmý ise IG = 20 mA = 0,02 A'dir. G ucuna baðlanmasý gereken direncin (RG) deðerini bulunuz. Çözüm: Rg = (12-2)/0,02 = 500 W. Tristörlerle yapýlan yarým ve tam dalga faz kontrol devreleri I- Tristörlü yarým dalga kontrollu dimmer devresi Devre, ACnin pozitif sinyallerini kontrol ettiði için yarým dalga dimmer olarak anýlmaktadýr. Þekil 1.65'de verilen devreye AC uygulandýðýnda pot ve R üzerinden geçen akým Cyi 20 Bölüm 1 b- Tristörlerle motorlarýn dönüþ yönünün deðiþtirilmesi: Sabit kutuplu DC P 10-100 K C 1 mF Þekil 1.67: Tristörlü tam dalga kontrollu dimmer devresi L 12 V B BRX49 R1K Yarým dalga kontrollu dimmer uygulamada pek kullanýlmaz. Çünkü bu devre ile alýcýyý tam güçte çalýþtýrmak mümkün deðildir. Çünkü, tristör AC'nin sadece pozitif alternansýnýn geçmesine izin vermektedir. AC 12 V AC 12 V - + + + t (Sn) Alýcý üzerindeki kýrpýlmýþ gerilim Þekil 1.68: Tam dalga kontrollu dimmerde giriþ çýkýþ sinyalleri II- Tristörlü tam dalga kontrollu dimmer devresi Devre, ACnin pozitif ve negatif sinyallerini kontrol ettiði için tam dalga dimmer olarak anýlmaktadýr. Þekil 1.67'de verilen devreye AC uygulandýðýnda pot ve direnç üzerinden geçen akým Cyi þarj etmeye baþlar. Cnin gerilimi yaklaþýk 0,6-2 Volt'luk deðeri aþýnca tristör iletime geçer, L yanar. Potun direnç deðeri büyütülürse C geç dolacaðýndan, tristör geç iletime geçer. Lnin üzerinden geçen akým azalýr. Potun direnç deðeri küçültülürse C çabuk dolacaðýndan tristör çabuk iletime geçer. Lnin üzerinden geçen akým çoðalýr. Bu devreyle DC ya da AC ile çalýþmasý gereken alýcýlarýn gücü kontrol edilebilir. Eðer "alýcý" DC ile çalýþýyorsa, köprü diyotlarýn çýkýþýna (tristörün anotuna, A-B arasý) baðlanýr. Alýcý AC ile çalýþýyorsa köprü diyotlardan önce (devrenin giriþine, C-D arasý) baðlanýr. Þekil 1.68'de görüldüðü gibi tam dalga dimmer devresi negatif alternanslarý diyotlar aracýlýðýyla doðrultarak tristöre vermektedir. Tristör ise G ucuna gelen polarma gerilimine göre pozitif yönlü alternanslarý kýrpmaktadýr. 21 Bölüm 1 þarj etmeye baþlar. Cnin U (V) P 10-100 K gerilimi yaklaþýk 0,6- 2 AC giriþ sinyali Volt'luk deðeri aþýnca tristör L 12 V + t (Sn) iletime geçer, L yanar. R1K BRX49 Potun direnç deðeri büyütülürse C geç dolacaðýndan tristör geç 1N4001 t (Sn) + iletime geçer. Lnin üzerinden C 1 mF Alýcý üzerindeki geçen akým azalýr. Potun kýrpýlmýþ gerilim deðeri çok fazla arttýrýlýrsa C Þekil 1.65: Tristörlü yarým Þekil 1.66: Yarým dalga kontrollu dalga kontrollu dimmer devresi dimmerde giriþ-çýkýþ sinyalleri hiç dolamadan alternans biteceðinden L hiç yanmaz. Potun direnç deðeri küçültülürse C çabuk dolacaðýndan tristör hemen iletime geçer. Lnin üzerinden geçen akým çoðalýr. Þekil 1.66'da görüldüðü gibi yarým dalga dimmer devresi negatif alternanslarý tamamen kýrpmakta, pozitif alternanslarý ise istenilen miktarda kýrparak alýcýya vermektedir. Tristörlerin G ucu sadece pozitif polariteli akýmlarda tetiklenir. Negatif polariteli sinyaller G ucunu ters polarize edeceðinden tristör yalýtkan kalýr. Negatif polariteli sinyallerin tristörün G-K arasý eklemini zorlamamasý (bozmamasý) C D için G'ye seri olarak koruma U (V) AC giriþ sinyali amaçlý diyot (1N4001A 4x1N4001 1N4007 vb.) baðlanýr. + t (Sn) + d- Tristörlü inverter (konvertisör) devreleri I- Ýki tristörlü DC-AC konvertisör devresi: Þekil 1.69'da verilen devrede, SCR'leri tetiklemede kullanýlan pals üreteci, UJT'li, 555'li, transistörlü astable multivibratörlü vb. olabilir, DC besleme ile çalýþan devrede tristörler C kondansatörüyle durdurulmaktadýr (kesime sokulmaktadýr.) Pals devresi tristörleri sýrayla iletime geçirir. SCR1 iletime geçince C üzerinde birikmiþ olan elektrik yükü SCR2'yi kesime sokar. C boþaldýktan sonra bu kez diðer yönde þarj olur. SCR2'ye tetikleme gelince bu eleman iletime geçer. SCR2 iletime geçince C üzerindeki elektrik yükü SCR1'i kesime sokar. Devre bu þekilde çalýþmasýný sürdürür. Orta uçlu olarak sarýlmýþ olan primerden geçen akýmlarýn iki yönlü olarak akmasý sekonderde AC gerilim oluþturur. +12 V Tetikleme palslerini veren devre SCR1 C N1 + 1 MW N3 BRX49 TIC106D AC 220 V N2 SCR2 U,I 220 V/15 W lamba AC Çýkýþ sinyali + t (Sn) + - - Þekil 1.69: Ýki tristörlü DC-AC konvertisör Þekil 1.70: LDR ve tristörlü karanlýkta çalýþan devre (Gece lambasý) e- Iþýk kuplajlý tristör kontrol devreleri I- LDR ve tristörlü karanlýkta çalýþan devre: Þekil 1.70'de verilen devrede ortam karardýðýnda LDR'nin direnci artar ve üzerinde düþen gerilim büyür. LDR üzerinde oluþan gerilim tristörü sürerek lambayý çalýþtýrýr. f- UJT ve tristörlü yük kontrol devreleri I- UJT ve tristörlü tam dalga kontrollu dimmer devresi: Þekil 1.71'de verilen devre AC sinyallerin pozitif ve negatif alternanslarýný kontrol eder. Devrede: Köprü baðlý diyotlar AC'yi DC'ye çevirir. Fakat bu tam DC deðildir. Sürekli olarak sýfýr ile tepe deðer arasýnda deðiþmektedir. Ön dirençle korunmakta olan zener diyot UJT için gereken sabit besleme gerilimini saðlar. UJT'li pals üreteci ise tristörü tetikler. 22 Bölüm 1 Not: Tam dalga kontrollu dimmer devresinde diyotlardan sonra "tam doðru akým" yoktur. Çünkü filtre kondansatörü kullanýlmamýþtýr. Buna göre diyotlarýn çýkýþýndaki gerilim sýfýr ile pozitif maksimum arasýnda deðiþmektedir. Tam dalga dimmer iþte bu sayede çalýþabilmektedir. Bölüm 1 2N2646 + 47 W BRX49 TIC106D 4x1N4001 AC 12-15 V R4 9,1 V Zener diyot 12 V flamanlý lamba UJT Þekil 1.71 UJT ve tristörlü tam dalga dimmer devresi BRX49 TIC106 +12 V II- UJT ve tristörlü gecikmeyle çalýþan (turn-on tipi) zaman rölesi devresi: Þekil L S R1 100 KW 1.72'de verilen devrede S anahtarý kapatýlýnca C 47 W dolmaya baþlar. Cnin gerilimi 6-9 V düzeyine 12 V R2 1MW flamanlý ulaþýnca UJT aniden iletime geçer. R3 üzerinde lamba P 2N2646 oluþan gerilim tristörü tetikler, lamba yanar. Pot ile Lnin çalýþmaya baþlama zamaný ayarlanabilir. g- Tristörlerin korunmasý UJT Her tristörün çalýþma gerilim ve akýmýyla 47 W ilgili karakteristik deðeri kataloglarda bildirilir. C 1 mF R3 Teknik verilere bakmadan yapýlan devrelerin düzgün çalýþmasý mümkün deðildir. Þekil 1.72 UJT ve tristörlü turn-on Bir tristör, "aþýrý akým", "yüksek tetikleme zaman rölesi devresi akýmý", "yüksek ters A-K gerilimi" gibi nedenlerle bozulur. Kataloglarda U R Tristör kataloglarýnda bulunan (Ureverse) olarak verilen deðer, tristöre ters kýsaltmalarýn anlamlarý olarak uygulanabilecek maksimum deðeri ITM: Tam iletim durumunda maksimum A-K akýmý. IH: Tutma akýmý. belirtir. UF, (U forward) ise ileri yönde IG: Tetikleme akýmý. uygulanabilecek maksimum gerilimi IR: Ters yönlü sýzýntý akýmý. bildirir. Ters dayanma gerilimi aþýlacak IRM: Maksimum ters sýzýntý akýmý. IT(RMS): AC'de iletken durumdaki A-K akýmý. olursa elemandan geçen sýzýntý akýmlarý UDWM: Tristörün yalýtkan kalabileceði doðru yön tepe aniden yükselerek arýzaya neden olur. gerilimi. Sonuç olarak, tristörlerin devrede uzun URWM: Tristörün dayanabileceði ters tepe gerilimi. UTM: Tam iletim durumunda A-K arasýnda düþen süre görev yapabilmesi için "karakteristik maksimum gerilim. deðerleri"nin uygun olup olmadýðýna çok UG: G ucuna uygulanabilecek tetikleme gerilimi. dikkat edilmelidir. Uygulamada kullanýlan bazý tristörlerin özellikleri *TIC106M: 600 V/3,2 A. Ýletimde tutma akýmý: 8 mA. Tetiklenme akýmý: 0,2 mA. *TIC126D: 400 V/7,5 A. Ýletimde tutma akýmý: 40 mA. Tetiklenme akýmý: 20 mA. Ýletimdeyken A-K arasýnda düþen gerilimin deðeri: 1,4 V. *BRX49 (1): 400 V/0,8 A. Kýsa süreli olarak geçirebileceði akým: 6 A. Tetiklenme akýmý: 20 mA. *TIC106D (2): 400 V/3,2 A. *TIC116E: 500 V/5 A. *BRX46: 100 V/0,8 A. *BRX49: 400 V/0,8 A. 23 1 2 Þekil 1.73'de diyak sembolleri, þekil 1.74'de diyaklarýn yarý iletken iç yapýsý, þekil 1.75'de diyak resmi ve þekil 1.76'da diyaklarýn iki yönlü elektriksel (U-I) karakteristik eðrisi verilmiþtir. R 100-470 KW P 100-500 KW Uygulamada kullanýlan bazý diyaklarýn iletime geçme deðerleri: BR100: 28..36 V. / DB4: 35...45 V. / DB6: 56...70 V. / KIV6: 55...65 V. / DA3: 28...36 V. / DA4: 35...45 V / DC34: 30...38 V. / DC38: 34...42 V. AC 220 V U (V) Çýkýþ sinyali t (Sn) BR100 100 nF/400 V Ry 100 W AC 220 V I- Diyaklý pals üreteci (pals osilatörü) Þekil 1.77: Diyaklý pals üreteci devresi Þekil 1.77'de verilen devreye DC ya da AC uygulandýðýnda R ve Pden geçen akým Cyi doldurmaya baþlar. Cnin gerilimi yaklaþýk olarak 20-50 V olduðunda diyak iletkenleþir. Ry üzerinde bir gerilim oluþur. Küçük kapasiteli olan C hemen R2 220-470 KW boþalacaðýndan diyak tekrar kesime gider ve 100BR100 R1 820 W devre baþa döner. Pot ile Cnin dolma zamaný 1-100 mF C ayarlanabilir. Potun deðerine baðlý olarak 1N4007 Led çýkýþtan alýnan palslerin frekansý deðiþir. Devrenin çýkýþýndan alýnan sinyaller osilaskopla incelenecek olursa testere diþine Þekil 1.78: Diyaklý flaþör devresi benzer palslerin oluþtuðu görülür. II- 220 Volt'ta çalýþan diyaklý flaþör devresi Þekil 1.78'de verilen devreye AC 220 V uygulandýðýnda R1 direnci üzerinden yavaþ 24 Bölüm 1 K- Diyaklar (diak, diac) Ýki yönde de akým geçirebilen tetikleme I (A) elemanýna diyak denir. Ýletime Þekil 1.73: Diyak Diyak sözcüðü geçme sembolleri deðeri "alternatif akýmda U (V) kullanýlan diyot" anlamýna gelmektedir. Ýletime U (V) Diyaklar aslýnda geçme tetikleme ucu (G) deðeri Þekil 1.74: Diyaklarýn olmayan iki tristörün yarý iletken yapýsý I (A) birleþiminden oluþmuþtur. Þekil 1.76: Diyaklarýn elektriksel Diyaklar, bir sinyali karakteristik eðrisi Þekil 1.75: Diyak örneði (akýmý) belli bir seviyeye kadar bloke ederler (geçirmezler). Baþka bir deyiþle diyaklar, herhangi bir uçlarýna uygulanan gerilim 20-50 V arasýna ulaþtýðýnda, aniden iletkenleþen elemanlardýr. Diyaklar, SCR ve triyaklý devrelerde en çok kullanýlan tetikleme elemanýdýr. Devrede kullanýlan 1N4007 diyotu, ledi negatif alternanslara karþý korur. Diyaklarýn saðlamlýk testi: Ohmmetreyle yapýlan ölçümde her iki yönde de yüksek direnç (200-500 KW ) göstermelidir. A2 G A2 A1 A1 A2 G A1 Þekil 1.79: Triyak sembolleri G Þekil 1.80: Triyaklarýn yarý iletken yapýsý Þekil 1.81: Çeþitli triyaklar L- Triyaklar (triac, triak, çift yönlü tristör) 1- Triyaklarýn yapýsý ve çalýþmasý A2 Þekil 1.80'de görüldüðü gibi sekiz yarý iletkenin birleþiminden oluþmuþ, iki yönde de akým geçirebilen güç kontrol elemanlarýna triyak denir. Triyaklarýn ayaklarý A1-A2-G (T1-T2-G ya da MT1-MT2-G) þeklinde kodlanmýþtýr. G ucu A1-A2 arasýndan geçen akýmý denetler. A2 ucu ise yükün baðlandýðý uçtur. Triyaklar þekil 1.82'de görüldüðü gibi iki adet tristörün ters paralel baðlanmýþ haline benzetilebilir. Triyaklar DCde çalýþýrken G ucu bir kez tetiklendiðinde A2-A1 arasý sürekli, ACde çalýþýrken ise G ucu tetiklendiði sürece A2-A1 arasý iletken kalýr. Triyaklar AC beslemeli devrelerde kullanýlýrken G ucuna baðlanan "diyak, UJT, PUT, SUS, SBS, neon lamba" gibi elemanlarla tetiklenme açýsý (âný) daha iyi ayarlanabilir. Bu sayede A2-A 1 arasýndan geçen akým kontrol edilerek alýcýnýn istenilen güç deðerinde çalýþmasý saðlanýr. +I (A) G A1 Þekil 1.82: Triyaklarýn tristör eþdeðeri Ýletim bölgesi Ýletime geçme noktasý -U (V) Kesim bölgesi +U (V) Kesim bölgesi Tutma akýmý Ýletime geçme noktasý Ýletim bölgesi -I (A) Þekil 1.83: Triyaklarýn elektriksel karakteristik eðrisi Triyaklarýn tetiklenmesi Triyaklarýn alýcýyý çalýþtýrabilmesi için G ucuna belli bir tetikleme akýmý vermek gerekir. Tetikleme akýmý ise (IG) çeþitli þekillerde saðlanabilir. I- DC üreteç ile tetikleme: Þekil 1.84'de verilen devrede görüldüðü gibi bu yöntemde 25 Bölüm 1 yavaþ þarj olan Cnin gerilimi 20-50 V olduðunda diyak iletime geçerek ledi çalýþtýrýr. C'nin led üzerinden boþalmasýyla diyak tekrar kesim durumuna geçer ve devre baþa döner. II- Mod II (-): Triyakýn G ucu (-), A2 ucu (+), A1 ucu (-) gerilimle tetiklenir. Bu durumda A2den A1e doðru akým geçiþi olur. Mod II (-) tipi çalýþmada mod I (+)'ya oranla daha yüksek tetikleme gerilimine ihtiyaç vardýr. BT136 Uþebeke A1 UG 1-2 V Þekil 1.84: Triyaklarýn DC üreteç ile tetiklenmesi Alýcý R 33-82 K Uþebeke G A2 A1 Þekil 1.85: Triyaklarýn ana besleme kaynaðýndan tetiklenmesi + Alýcý A2 - G BT136 Triyaklarýn çalýþma modlarý (durumlarý) I- Mod I (+): Þekil 1.86'da görüldüðü gibi triyakýn G ucu (+), A2 ucu (+), A1 ucu (-) gerilimle tetiklenir. Bu durumda A2den A1e akým geçiþi olur. Mod I (+) çalýþma biçimi tristörün çalýþmasýnýn aynýsýdýr. Bu modda triyak tam iletimdedir. A2 BT136 Örnek: Besleme gerilimi (Uþebeke) 12 Volt olan bir devrede kullanýlan triyakýn G ucunun iletime geçme gerilimi (UG) 1 Volt'tur. G ucunun çektiði akým (IG) 1 mA (0,001 A) olduðuna göre, G ucunu aþýrý akýma karþý korumak için kullanýlmasý gereken direncin deðerini bulunuz. Çözüm: R = (12-1)/0,001 = 11/0,001 = 11000 W . Alýcý DC 12 V II- Triyaklarýn "G" ucunun ana besleme kaynaðýna baðlý direnç üzerinden tetiklenmesi: Þekil 1.85'de verilen þemada görüldüðü gibi geyt ucu küçük akýmlarla çalýþtýðýndan akým sýnýrlayýcý R direnci üzerinden tetikleme yapýlýr. R direncinin tam doðru olarak seçilebilmesi için, R = (Uþebeke-UG)/IG denklemi kullanýlýr. G ucuna baðlanan R direncinin deðeri büyütüldükçe tetikleme akýmý küçüleceðinden triyak, daha geç iletime geçecek, bu ise alýcýnýn gücünü azaltmamýzý saðlayacaktýr. A1 DC 1-2 V Þekil 1.86: Triyaklarýn mod I (+) olarak çalýþtýrýlmasý III- Mod III (+): Triyakýn G ucu (+), A2 ucu (-), A1 ucu (+) gerilimle tetiklenir. Bu durumda A1den A2ye doðru akým geçiþi olur. Mod III (+) modunda G ucuna uygulanan polarma akýmý Mod I (+)dan daha yüksek olmalýdýr. IV- Mod III (-): Triyakýn G ucu (-), A2 ucu (-), A1 ucu (+) gerilimle tetiklenir. Bu durumda A1den A2ye doðru akým geçiþi olur. Yukarýda açýklanan çalýþma þekilleri içinde I (+) ve III (-) modlarýnda çalýþma çok iyi olup, alçak güçlü devrelerde tercih edilir. Bu modlarda tetiklenen triyakýn iletime geçmesi için G ucuna verilmesi gereken akýmlar küçüktür. I (-) ve III (+) modlarýnda çalýþtýrýlan triyaklarda tetikleme akýmý ile A1-A2 arasýndan geçen akýmlarýn yönleri birbirine zýttýr. Bu da verimi düþürür. O nedenle pek kullanýlmaz. 26 Bölüm 1 triyakýn geyt akýmý bir DC üretecinden saðlanýr. Ek bilgi: Tutma akýmý kavramý Her triyakýn taþýyabileceði maksimum akým deðeri bellidir. Bunun yanýnda triyaklarýn üzerinden geçen akým belli bir alt deðere indirilirse eleman birden kesime gider. Örneðin 10 Amper taþýmakta olan bir triyaktan geçen akýmý sýfýra doðru azaltýrken akým mA seviyesine indiðinde aniden sýfýr olur. Ýþte triyakýn kesime girdiði bu âna tutma akýmý denir. 2- Triyaklarýn saðlamlýk testi: Ohmmetre uçlarý A2 - A1 arasýna baðlanýr. 100 W - 10 KW arasý deðere sahip direncin bir ucu G ucuna, diðer ucu ölçü aletinin proplarýndan herhangi birine deðdirilir. Bu durumda triyakýn A2 - A1 arasý gösterdiði yüksek direnç sýfýra doðru azalýrsa eleman saðlamdýr. Ohmmetre ile yapýlan ölçüm her zaman doðru sonuç vermeyebilir. Bundan dolayý basit devreler kurularak saðlamlýk testi yapmak daha doðrudur. 3- Triyaklý faz kontrol devreleri: Triyaklar kullanýlarak "lamba, AC seri motor", "ýsýtýcý" vb. gibi alýcýlarýn üzerinden geçen akýmýn miktarý kolayca ayarlanabilmektedir. Bilindiði gibi triyaklar G uçlarý tetiklendiðinde her iki yönde de akým geçirebilirler. Bunun yanýnda G uçlarýna uygulanan tetikleme sinyalinin zamaný deðiþtirilerek A1 - A2 uçlarý arasýndan geçen akýmýn deðeri kontrol edilebilmektedir. Alýcý BT136 I- Triyaklý basit dimmer devresi: Þekil 15-100 W 1.87'de verilen dimmer devresinde kullanýlan pot 22-56 K A2 ile Cnin dolma zamaný ayarlanabilmektedir. Buna 100-500 K baðlý olarak da C'nin üzerinde oluþan gerilim AC 220 V BR100 A1 sonucunda iletime geçen diyak triyaký sürmektedir. G Devrede potun deðeri küçültülürse, C hemen dolar, diyak çabuk iletime geçerek triyaký tetikler 100 nF/400 V ve alýcýdan yüksek deðerli akým geçer. Þekil 1.87: Triyaklý basit dimmer Potun deðeri büyültülürse C geç dolar, diyak gecikmeli olarak iletime geçip triyaký geç tetikleyeceðinden alýcýdan düþük deðerli akým geçer. Verilen dimmer devresinde alýcý eðer omik özellikli ise (akkor lamba, halojen lamba, ýsýtýcý vb.) çalýþma gayet düzgün olur. Alýcý eðer endüktif özellikli ise (bobin, trafo, motor vb.) triyaktan geçen akým ile gerilim arasýnda bir miktar faz farký olacaðýndan, triyak iletime geçtiði anda 27 Bölüm 1 Triyaklarýn kesime sokulmasý Çalýþmakta olan bir triyaký durdurabilmek için çeþitli yöntemler kullanýlýr. Triyak DC ile çalýþýyorsa kesime sokma I- Seri anahtarla (devre akýmý kesilerek.) II- Paralel anahtarla. III- Kapasite ile durdurulabilir. (Buradaki üç yöntem tristörler kýsmýnda anlatýlmýþtýr.) Triyak AC ile çalýþýyorsa kesime sokma I- Seri anahtarla. II- G'nin tetikleme akýmý kesilerek. III- Triyakýn A2-A1 uçlarý arasýndan geçen yük akýmýný tutma akýmýnýn altýna indirerek. 100 W 100 nF 400 V C1 1-22 K R2 22-100 nF/400 V C2 G A1 BR100 BT136 P Þekil 1.88: Triyaka R-C filtrenin baðlanýþý t (Sn) 2 100-500 K Þekil 1.89: Triyaklý geri uç etkili iyi kalite dimmer devresi Þekil 1.90: Triyaklý dimmer devrelerinde alýcý üzerinden geçen kýrpýlmýþ sinyalin þekli 22-56 K 100-500 K 1-22 K C1 22-100 nF/400 V BR100 C2 100 W L 100 nF/400 V 100 mH BT136 BT138 S AC seri motor Parazit önleyici R-C filtre Parazit önleyici bobin AC 220 V III- Triyaklý "üniversal motor" hýz kontrol devresi Þekil 1.91'de verilen devre ile AC seri motorlarýn (üniversal motor) hýz (devir) ayarý yapýlabilir. Potun deðeri deðiþtirildikçe kondansatörlerin dolma zamaný deðiþtiðinden triyakýn tetiklenme âný da deðiþir. Bu ise motordan geçen akýmý ayarlayarak hýzý deðiþtirir. AC 220 V II- Triyaklý "geri uç etkili" iyi kalite dimmer devresi: Þekil 1.89'da verilen dimmer devresinde iki adet kondansatör kullanýldýðýndan pot az çevrilmesine raðmen lambanýn ýþýðýnýn aniden azalmasý ya da çoðalmasý sorunu ortadan 15-100 W kalkar. Yâni ýþýðýn þiddeti U,I düzgün bir biçimde 22-56 K Alýcý R1 azalýp-çoðalýr. A Þekil 1.91: Triyaklý AC seri motor hýz kontrol (dimmer) devresi Devrede triyakýn düzgün olarak çalýþabilmesi ve yakýnda bulunan radyo, tv gibi cihazlarýn parazitik sinyallerden etkilenmemesi için iki adet filtre kullanýlmýþtýr. S R 1K L BT136 Triyaka paralel baðlanan R-C filtre ise yüksek frekanslý sinyalleri kendi üzerinden geçirerek triyakýn yüksek frekanslý sinyallerden olumsuz etkilenmesini önler. +12 V Motora seri baðlanan bobin yüksek frekanslý sinyalleri üzerinden geçirmeyerek bastýrýr. 4- Triyaklý uygulama devreleri Þekil 1.92: Tristörün a- Triyaklarý anahtar ya da þalter olarak kullanma anahtar olarak I- Triyaklarýn basit anahtar olarak kullanýlmasý: Þekil kullanýlmasý 1.92'de verilen devrede S anahtarý bir kez kapatýlýp açýlýrsa triyak iletme geçerek L'nin sürekli olarak yanmasýný saðlar. Devrenin besleme gerilimi AC olursa 28 Bölüm 1 üzerinde yüksek gerilim oluþturabilir. Bu yüksek gerilim ise triyaký tekrar iletken durumuna geçirir. Ýþte bu sakýncayý ortadan kaldýrmak için triyakýn A2- A1 uçlarý arasýna paralel olarak þekil 1.88'de görüldüðü gibi R ve C baðlanýr. Bölüm 1 BT136 2 1 1N4004 1N4007 22-56 K Þekil 1.93: Triyakýn iki kademeli anahtar (þalter) olarak kullanýlmasý L 33-100 K BT136 b- Triyak ile ýþýk kontrol devreleri I- Triyaklý karanlýkta çalýþan devre: Þekil 1.94'de verilen devrede ortam karardýðýnda LDRnin direnci artar. Üzerinde düþen gerilim yükselir. Diyak iletime geçerek triyaký tetikler ve lamba yanar. L AC 220 V II- Triyakýn iki kademeli anahtar olarak kullanýlmasý: Þekil 1.93'de verilen devrede S anahtarý, "1" konumundayken alýcý tam güçte çalýþýr. Anahtar 2 konumuna alýndýðýnda G ucuna sadece pozitif alternanslar gittiðinden triyak tek yönde akým geçirir. Alýcý üzerinden besleme geriliminin yarýsý geçtiðinden alýcý yarým güçte çalýþýr. S AC 220 V alýcý S "kapalý" olduðu sürece çalýþýr. Devrede kullanýlan triyakýn gücü arttýrýlarak çok yüksek akým çeken alýcýlar minik bir anahtarla çalýþtýrýlabilir. Diyak BT138 LDR c- Triyak ile motor çalýþtýrma devreleri: Þekil 1.95'de verilen triyaklý motor hýz kontrol devresi 5002000 Watt arasý güce sahip üniversal (seri) motorlarýn Þekil 1.94: Triyaklý karanlýkta çalýþan devre devir sayýsýný istenilen þekilde ayarlayabilir. Devrede potun direnç deðeri düþürülürse C daha çabuk dolar ve diyaký iletime sokar. Ýletime 500-2000 W M geçen diyak triyaký tetikleyerek motor üzerinden 10-33 K yüksek deðerli bir akým dolaþtýrýr. Bu sayede A2 100-500 K AC 220 V motor hýzlý döner. Pot BR100 A1 Potun deðeri büyütüldüðünde ise motorun devir sayýsý azalýr. G 100 nF/400 V Þekil 1.95: Triyaklý AC motor hýz kontrol devresi 5- Triyak ve tristörlerin karþýlaþtýrýlmasý: Endüstriyel sistemlerde ve çeþitli elektronik cihazlarda sýkça karþýmýza çýkan tristör ve triyakýn birbirinden en önemli farký, tristörün tek yönde, triyakýn ise iki yönde akým geçirebiliyor olmasýdýr. Tristörler, yüksek güçlü doðrultmaçlarda, kaynak makinalarýnda, vinçlerdeki DC ile çalýþan motorlarýn hýzýnýn kontrolunda vb. karþýmýza çýkar. Triyaklar ise ýþýk þiddetini kontrol eden devrelerde, merdiven ýþýk otomatiklerinde, AC motor kontrol devrelerinde, ýþýk-ýsý kontrol devrelerinde vb. kullanýlýr. Tristör kullanýlarak triyak yapmak mümkündür. Þöyleki, iki adet tristörün A-K uçlarýný þekil 1.82'de verildiði gibi birbirine ters paralel olarak baðladýðýmýzda iki yönde de akým geçirebilen bir triyak elde ederiz. 29 b- Aþýrý geyt akýmýna karþý koruma: Tristör ve triyaklarýn geyt akýmlarýnýn hangi düzeyde olmasý gerektiði kataloglarda belirtilmiþtir. Devre üretimi yapýlýrken katalog verileri göz önüne alýnarak Gye uygun deðerli direnç baðlantýsý yapýlýr. c- Aþýrý sýcaða karþý koruma: Tristör ve triyaklar çalýþýrken ýsýnýr. Elemanýn gövde sýcaklýðý 130°C'ýn üzerine çýktýðýnda bozulma söz konusu olabilir. Devre çalýþýrken ýsý ortadan kaldýrýlmazsa gövde sýcaklýðý daha da artarak elemanlarý çabucak tahrip edebilir. O nedenle adý geçen elemanlar gövdelerine baðlanan alüminyum soðutucularla korunurlar. Eðer soðutucu, devrenin þasesine baðlý olma durumundaysa eleman ile soðutucu arasýna amyanttan yapýlmýþ yalýtkan plakanýn konulmasý gerekir. Tristör ve triyaklarýn gövdelerindeki ýsýyý daðýtmak için kullanýlan alüminyum plakalar ýsýnýn iyi emilebilmesi için elektroliz yöntemiyle siyahlaþtýrýlýr. (Siyah eloksal yapýlýr). Alüminyum plakanýn et (cidar) kalýnlýðý soðutulacak elemanýn özelliðine göre 3-10 mm arasýnda deðiþir. Plakanýn yeterli olmadýðý durumda ise üfleyici mini fanlar kullanýlýr. Not: Aþýrý ýsýnýn oluþmamasý için yapýlmasý gereken ilk iþ, elemandan katalogta verilen deðerin üzerinde akým geçirmemektir. 7- Tristör ve triyak seçimi: Herhangi bir devrede kullanýlan tristör ya da triyak DC ile çalýþacaksa: Elemanýn maksimum dayanma gerilimi ile devrenin besleme gerilimi birbirine yakýn deðerde olabilir. Örneðin BT136 triyaký DC 400 Volt'luk gerilimlere kadar dayanabilir. Tristör ya da triyak AC ile beslenen bir devrede çalýþacaksa: Bu elemanýn maksimum dayanma gerilimi AC besleme geriliminden % 40-45 fazla olmalýdýr. Çünkü AC'de tepe deðer (maksimum deðer) gerilimi söz konusudur. Þöyleki, voltmetreyle 220 V olarak ölçtüðümüz AC deðer aslýnda etkin deðerdir. Bu deðerin bir de maksimum deðeri vardýr. Elektroteknik II dersinde geniþ olarak açýklandýðý gibi 220 Volt'luk AC gerilimin maksimum deðeri: Umax = Uetkin.1,41 = 220.1,41 = 310,2 Volt olarak karþýmýza çýkar. Buna göre 220 Volt'luk bir devrede kullanýlacak tristör ya da triyak gibi elemanlarýn maksimum dayanma gerilimleri 310,2 V olmalýdýr. Piyasada ise yaygýn olarak 30-50-100-200-300-400-500-60030 Bölüm 1 6- Tristör ve triyaklarýn korunmasý a- Parazitik gerilimlerin oluþmasýna karþý yapýlan koruma: Tristör ve triyaklar endüktif özellikli alýcýlarý kontrol etmede kullanýldýklarýnda, iletim ve kesime gittikleri anlarda yük olarak kullanýlan "bobinlerin" uçlarýnda besleme geriliminin yaklaþýk "üç katý genliðe" sahip, yüksek frekanslý gerilim oluþur. Bobinin etrafýnda oluþan manyetik alanýn yarattýðý yüksek endüksiyon gerilimi kýsa bir süre içinde oluþmasýna raðmen tristörün bozulmasýna yol açabilir. Öte yandan bobinin oluþturduðu gerilim radyo frekans (RF) paraziti olarak þebekeye baðlý diðer alýcýlarý (radyo, tv vb.) olumsuz etkileyebilir. Bobinli alýcýlardan kaynaklanan parazitik (istenmeyen) sinyaller tristör, triyak gibi elemanlarýn istenildiði anda "durdurulmasýna" da engel olur. Parazitik sinyalleri yok etmek için: I- Tristör ve triyakýn iki ana ucu (A-K ve A2-A1) arasýna R-C (direnç-kondansatör) baðlanýr. (Þekil 1.88'e bakýnýz.) II- Yüke seri olarak bobin (endüktans) baðlanýr. (Þekil 1.91'e bakýnýz.) III- Tristörlü devrelerde endüktif yüke (röle, motor vb.) ters paralel olarak "diyot" baðlanýr. Uygulamada kullanýlan bazý triyaklarýn özellikleri -BT136: 400 V/4 A. -BT137: 400 V/6 A. Kýsa süreli olarak geçirebileceði maksimum akým: 55 A. Ýletimde tutma akýmý: 20 mA. Çalýþma modlarýna göre triyakýn tetiklenmesi için uygulanmasý gereken akým deðerleri: 25 mA60 mA-25 mA-60 mA. -TIC206D: 400 V/4 A. Kýsa süreli olarak geçirebileceði maksimum akým: 30 A. Ýletimde tutma akýmý: 30 mA. Çalýþma modlarýna göre triyakýn tetiklenmesi için uygulanmasý gereken akým deðerleri: 5 mA5 mA-5 mA-10 mA. -TIC226D: Çalýþma gerilimi (maksimum): 400 V AC. Akýmý: 12 A. Kýsa süreli olarak geçirilebilecek maksimum akým deðeri: 80 A. Ýletimde tutma akýmý (Ih): 60 mA. Tetiklenme akýmý: 50 mA. Ýletimdeyken A1 -A2 arasýnda düþen gerilim: 2,1 V. -TIC236D: 400 V/12 A. -TIC253D: 400V/20 A. -BTA06-200: 200 V/6 A. -BTA06-400: 400V/6A. -BTA13-400: 400V/13A. M- Dört tabaka (shockley, PNPN, 4D) diyotlar Dört tabaka diyotlar þekil 1.97'de görüldüðü gibi dört yarý iletkenin birleþmesinden oluþmuþ elemanlardýr. Bu diyotlar doðru A K polarma altýnda çalýþýrken uçlarýna Þekil 1.97: Dört tabaka Þekil 1.96: Dört uygulanan gerilim iletim seviyesine (4D) diyotlarýn yarý tabaka (4D) ulaþýncaya kadar, ters polarize iletken iç yapýsý diyotlarýn sembolü edilmiþ normal diyot gibi çalýþýr. Uygulanan gerilim yükselerek, iletim Þekil 1.98: I (A) Imaks gerilimi seviyesine ulaþtýðýnda ise, diyot Ýletkenlik Dört tabaka (50mA/5A) bölgesi aniden iletime geçerken, eleman üzerinde diyotlarýn düþen gerilim de azalmaya baþlar. elektriksel karakteristik Tutma Gerilim, belirli bir deðere azaldýktan Itutma eðrisi noktasý Negatif sonra, tekrar yükselmeye baþlar. Bu (1mA/50mA) direnç noktadaki gerilime "tutma gerilimi" denir. bölgesi Dört tabaka diyot, "tutma gerilimi"nden sonra, gerilimini ve Kesim bölgesi akýmýný arttýrarak düz polarmalý normal 15 mA/35 mA U (V) diyot gibi çalýþýr. Baþka bir anlatýmla, Ututma Uçalýþma dört tabaka diyotlar, baþlangýçta ters 0,5 V/1,2 V 20 V/200 V polarmalý normal diyotlar gibi, tutma geriliminden sonra düz polarmalý normal diyotlar gibi çalýþýr. Bu iki çalýþma noktasý arasýnda 31 Bölüm 1 700-800...V gibi sýnýflandýrmalar söz konusu olduðundan kullanacaðýmýz elemanýn dayanma gerilimi 400 Volt olmalýdýr. Kaç Amper'lik eleman seçeceðiz sorusuna gelince: Bu deðer tamamen kullanacaðýmýz alýcýnýn çektiði akýma baðlýdýr. Örneðin 220 Volt'luk tristörlü devrede 100 Watt gücünde bir lambayý alýcý olarak seçelim. Bu eleman 220 V altýnda yaklaþýk olarak P = U.I denkleminden, I=P/U = 100/220 = 0,45 A çeker. Buna göre doðru olan BRX49 (400 V/0,8 A) adlý elemaný seçmektir. Devrede TIC106D (400 V/3,2 A) adlý tristörü de seçebiliriz. Ancak bu durumda maliyet artar. Zira, yüksek akýmlý elemanlar düþük akýmlý olanlardan daha pahalýdýr. AC ya DC Katot gate Anot gate Þekil 1.100: SCS sembolü Þekil 1.101: SCS'nin yarý iletken yapýsý Þekil 1.102: SCS'nin transistör eþdeðeri Þekil 1.103: SCS örneði N- SCS'ler (iki kapýlý tristör) P ve N tipi dört yarý iletken maddenin birleþtirilmesiyle elde edilmiþ, iki tetikleme ucu olan elemanlara SCS denir. SCS'de G1 kapýsý artý (+) polariteli akýmla, G2 kapýsý ise eksi (-) polariteli akýmla tetiklenir. SCSyi yalýtým durumuna sokmak için ise G1 kapýsýna eksi (-) ya da G2 kapýsýna artý (+) yönlü akým uygulamak yeterli olmaktadýr. Baþka bir deyiþle SCS, kapýlarýndan herhangi birine doðru polarmalý gerilim uygulanarak iletime, ters polarmalý gerilim uygulanarak ise kesime sokulabilmektedir. SCS'li sýcaklýk alarm devresi Þekil 5.18'de verilen devrede ortam sýcaklýðý artýnca NTC'nin direnci azalýr. Pot üzerinde oluþan gerilim SCS'yi sürer. Rölenin kontaklarý konum deðiþtirir. Ortam sýcaklýðý azalsa bile röle çalýþmaya devam eder. B butonuna basýldýðýnda ise SCS kesime giderek röleyi ilk konumuna getirir. 32 Þekil 1.104: SCS'li sýcaklýk alarm devresi Bölüm 1 gerilim düþerken akýmýn arttýðý bir karakteristik gösterirler. Þekil 5.3'de 4D diyotlarýn elektriksel karakteristik eðrisi verilmiþtir. Dört tabaka diyotlarýn iletim gerilimleri 10-100 V arasýnda, iletim akýmlarý ise 1-50 mAdir. Bu tip diyotlar, tristör, triyak gibi elemanlarýn tetiklenmesinde, pals jeneratörlerinde, rölesiz telefon sistemlerinde, AC sinyalleri kýrpma devrelerinde vb. kullanýlýr. Dört tabakalý diyot örnekleri: 1N5159, 1N5160, 1N5779, 1N5780, 1N5793... Dört tabaka diyotla yapýlan pals osilatörü Þekil 1.99: Þekil 1.99'da verilen devreye akým uygulandýðýnda Dört tabaka kondansatör R1 direnci üzerinden þarj olmaya baþlar. R1 diyotlu pals Cnin gerilimi PNPN diyotun tetiklenme gerilimi üreteci devresi seviyesine ulaþtýðýnda eleman iletime geçerek Ry PNPN üzerinde gerilim oluþturur. Devrede kullanýlan diyot kondansatör küçük deðerli olduðundan çabucak deþarj C U (V) Çýkýþ olarak PNPN diyotun kesime gitmesine sebep olur. sinyali PNPN diyot kesime gittiðinde C "yeniden" dolmaya Ry t (Sn) baþlar. Devre bu þekilde çalýþmasýný sürdürerek Ry üzerinde palsler oluþturur. Palslerin frekansý R 1 direncinin deðeri deðiþtirilerek ayarlanabilir. Bölüm 1 Þekil 1.105: Neon lamba sembolü Þekil 1.106: Çeþitli neon lambalar O- Neon lambalar Flamansýz, soðuk katotlu gazlý lambalara neon lamba denir. Neon lambalar cam gövde içindeki gazýn özelliðine göre kýrmýzý, yeþil, sarý, turuncu vb. renklerde ýþýk yayarlar. Bu lambalarý çalýþtýrmak için uygulanmasý gereken gerilim cam gövde içindeki gazýn (argon, helyum, merküri, sodyum vb.) cinsine ve elektrotlar arasýndaki mesafeye baðlýdýr. Örneðin lamba içinde neon gazý varsa, 21,5 V uygulandýðýnda gaz iyonize olarak turuncu ýþýk verir. Neon lambalarýn ateþleme gerilimleri modeline göre 90 Volt'a kadar çýkar. 220 V ile neon lamba çalýþtýrýlacaðý zaman 1/4 W gücünde 100-150 KW 'luk dirençler lambaya seri baðlanýr. Neon lambalar, karakteristik olarak diyaklara benzediklerinden, Þekil 1.107: 1N4007 tristör ve triyaklarýn tetiklenmesinde, elektrik Neon lambalý enerjisinin olup olmadýðýný gösteren pano tipi pals üreteci göz lambalarýnda, kontrol kalemlerinde, gece lambalarýnda, ýþýklý anahtarlarda vb. kullanýlýr. R1 22-100 K AC Küçük boyutlu tip neon lambalarýn akýmý U (V) Çýkýþ 0,6 mA iken, duya monte edilerek kullanýlan 220 V sinyali P 500 K neon lambalarýn akýmý 1,9-2,5 mA t (Sn) dolayýndadýr. Neon lambalý pals üreteci devresi R2 C Þekil 1.107'de verilen devreye AC Neon lamba 220 W 100 nF/400 V uygulandýðýnda diyot, R1 ve P üzerinden geçen akým C'yi doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi neon lambanýn iletime geçme gerilimi seviyesine ulaþýnca bu eleman iletime geçer ve çýkýþtaki direnç üzerinde gerilim oluþur. Küçük kapasiteli olan C hemen boþalacaðýndan neon lamba kesime gider ve devre baþlangýç noktasýndaki durumuna dönmüþ olur. Sonuçta çýkýþdaki direnç (R 2) üzerinde testere 12 V flamanlý lamba Þekil 1.108: SUS ve tristörlü diþine benzer palsler oluþur. tam dalga dimmer devresi Ö- Tetikleme elemanlarýyla yapýlmýþ dimmer devreleri I- SUS ve tristörlü tam dalga kontrollu dimmer Þekil 1.108'de verilen devrede R1 ve P üzerinden þarj olan kondansatörün gerilimi yaklaþýk 7,4-7,5 V olunca SUS iletime geçerek tristörü sürer. Endüstriyel Elektronik - F: 3 AC 12 V 4x1N4001 R1 1-10 K TIC106D P 10-100 K G 2N4987 100 nF 33 A K 1-10 K AC 220 V Bölüm 1 P 500 K C 100 nF 400 V SBS Þekil 1.109: SBS ve triyaklý dimmer A2 Q4003LT G A1 Þekil 1.110: Kuadrak sembolü A1 A2 G Þekil 1.111: Kuadrak örneði 22-56 K 100-500 K L AC 220 V P- Kuadraklar (quadrac, ditriac) Diyak ve triyakýn bir gövde içerisinde birleþtirilmesiyle yapýlmýþ elemanlara kuadrak denir. Bu elemanlar geyt tetikleme gerilim seviyesi yüksek olan triyak gibi düþünülebilir. Devre üretiminde kuadrak kullanýmý montaj kolaylýðý saðlar ve cihazda kullanýlan eleman sayýsý daha az olur. a- Kuadraklý karanlýkta çalýþan devre Þekil 1.112'de verilen devrede ortam karardýðýnda LDR'nin direnci artar ve üzerinde düþen gerilim büyür. LDR üzerinde düþen gerilim 20-50 Volt arasý deðere ulaþtýðýna kuadrak iletime geçerek lambayý yakar. Ortam aydýnlandýðýnda LDR'nin direnci azalýr ve üzerinde düþen gerilim düþer. Bu ise kuadraký kesime sokar. b- Kuadraklarýn saðlamlýk testi Avometre ile yapýlan ölçümde elemanýn üç ucu arasýnda yapýlacak altý ölçümün sonuçlarý da yüksek ohm (100 KW -500 KW ) çýkmalýdýr. c- Bazý kuadraklarýn akým-gerilim deðerleri Q4003LT: 400 V/3 A. Q4004LT: 400 V/4 A. R 22-100 K L BT136 Tristörün iletime geçme "aný" potun deðerine baðlý olarak deðiþir ve lambanýn verdiði ýþýk pot ile ayarlanmýþ olur. SBS ve triyaklý dimmer devresi Þekil 1.109'da verilen devrede R ve P'den geçen akým C'yi doldurmaya baþlar. C'nin gerilimi SBS'nin iletime geçme deðerine yükseldiðinde bu eleman akým geçirerek triyaký sürer. LDR Kuadrak Þekil 1.112: Kuadraklý karanlýkta çalýþan devre Sorular 1- Tristörün yapýsýný transistör eþdeðerini çizerek anlatýnýz. 2- Triyaklý dimmer devresini çizerek anlatýnýz. 3- Tristörlü bir fazlý, ayarlý çýkýþlý yarým dalga doðrultmaç devresini çizerek çalýþmasýný anlatýnýz. 5- UJT'li pals osilatörü devresini çizerek anlatýnýz. 6- Triyak ve LDR kullanarak aydýnlýk ortamda çalýþan devre çiziniz. 7- Optokuplörün yapýsý ve görevi hakkýnda bilgi veriniz. 8- SUS nedir? Anlatýnýz. 9- Diyaklý pals üreteci devresini çizerek çalýþmasýný anlatýnýz. 10- Triyak ve LDR'li karanlýkta çalýþan devreyi çizerek çalýþmasýný anlatýnýz. 34