8. Hafta Ölçme Bilgisi PDF

2019 Ölçme Bilgisi VIII. HAFTA DERS NOTU ÖĞR. GÖR. SEVDA GÜL SAKARYA ÜNİVERSİTESİ | ADAMYO ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta Hedef:  Ohmmetrelerin yapısı ve devreye bağlanışları hakkında bilgi sahibi olmak,  Ohmmetre...

2019 Ölçme Bilgisi VIII. HAFTA DERS NOTU ÖĞR. GÖR. SEVDA GÜL SAKARYA ÜNİVERSİTESİ | ADAMYO ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta Hedef:  Ohmmetrelerin yapısı ve devreye bağlanışları hakkında bilgi sahibi olmak,  Ohmmetre ile ölçme yaparken nelere dikkat edilmesi gerektiği hakkında bilgilendirmek,  Direnç değerini etkileyen etkenleri kavratmak,  Direnç renk kodları ve bu renk kodları yardımı ile direnç okuma hakkında bilgi vermek. 1 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta İçindekiler 8.1. Direnç ve İletken…….…..………..……………………………………………… 3 8.2. İletken Direncini Etkileyen Faktörler ……………………...…………………….. 4 8.3. Direnç Değerinin Ölçülmesi.……………..……………………………………… 7 2 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta 8. Ohmmetreler ve Direnç Ölçümü 8.1. Direnç ve İletken En basit ifade ile direnç elektrik akımına karşı gösterilen zorluk olarak ifade edilebilir. Direncin birimi ohm (Ω, omega) ve sembolü (R)’ dir. 𝐺𝑒𝑟𝑖𝑙𝑖𝑚 1 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝐷𝑖𝑟𝑒𝑛ç = 𝑣𝑒𝑦𝑎 1 𝑜ℎ𝑚 = 𝐴𝑘𝚤𝑚 1 𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟 Bir elektrik devresine gerilim uygulandığında, alıcıdan akım geçmektedir. Geçen akımı sınırlayan etken ise alıcının direncidir. Eğer iletkenin direnci fazla ise geçen akım miktarı az, iletkenin direnci az ise geçen akım miktarı fazladır. Direncin ast ve üst katları Tablo 8.1’de yer almaktadır. Üst Katı Birimi Ast Katları Mega ohm (MΩ) Kilo ohm (kΩ) Ohm (Ω) Mili ohm (mΩ) 1.106 1.103 1 1.10-3 Tablo 8. 1: Direncin Üst ve Ast katları Ölçülen Değer Ölçü Birimi Üst ve Ast Katları Kullanılacak Aletin ismi Elektrik Direnci Ohm (Ω) Mega ohm (MΩ) Megaohmmetre Kilo ohm (kΩ) Kiloohmmetre Ohmmetre Lcrmetre Tablo 8. 2: Direnç Değerini Ölçen Ölçü Aletleri Ohmmetre, ölçüm yapılacak devre elemanına Şekil 8. 1’deki gibi paralel olarak bağlanmaktadır. Şekil 8. 1: Ohmmetre Bağlantı Şekli 3 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta 8.2. İletken Direncini Etkileyen Faktörler Elektrik iletim ve dağıtım hatlarında, elektrik tesislerinde ve elektronik devrelerde kullanılan her bir iletken bir dirence sahiptir. İletkenlerin direnci:  Bir iletkenin direnci (R) boyu (uzunluğu, L) ile doğru orantılıdır ( R ∝ L).  İletkenin direnci kesiti (Alanı, A) ile ters orantılıdır (R ∝ 1 / A).  İletkenin direnci yapıldığı maddeye göre değişir. Bu değerlerin değişmesi ile iletkenin direnci değişir. İletkenin direncinin yükselmesiyle iletken üzerindeki gerilim düşümü de artar. Bundan dolayı iletkenin direncinin belirlenmesi ve belirli sınırlar içinde tutulması önemlidir. Bir iletkenin direnci ‘R’ (ohm), iletkenin boyu ‘l’ (metre), kesiti ‘S’ (mm2) ve iletkenin yapıldığı malzemenin öz direnci olan ‘ρ’ (Ωmm2/m) ya bağlıdır. Direncin boy, kesit ve öz dirençle arasındaki bağıntıyı veren formül: ρ. l 𝑙 𝑙 𝑅= 𝑑𝑖𝑟. 𝐵𝑢𝑟𝑎𝑑𝑎 𝐾 = 𝑜𝑙𝑑𝑢ğ𝑢𝑛𝑑𝑎𝑛 𝑅 = 𝑜ℎ𝑚(Ω)𝑜𝑙𝑢𝑟. 𝑆 ρ 𝐾. 𝑆 R: İletken direnci (ohm, Ω) l: İletkenin boyu (metre, m) S: İletken kesiti (mm2) ρ: İletkenin yapıldığı malzemenin öz direnci (Ωmm2/m) K: İletkenin yapıldığı malzemenin öz iletkenliği (m/ Ωmm2) Özdirenç: Birim uzunluk ve kesitteki bir iletkenin direnci olarak tanımlanır (ρ). Öziletkenlik: Özdirencin tersine denir (K). 4 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta 8.2.1. Direnç Değerinin İletkenin Boyu ile Değişimi Direncin iletken boyuna göre değiştiğini, boy arttıkça direncin değerinin artığını, boy azaldıkça direncin küçüldüğünü anlamak için kesitleri aynı olan aynı cins iletkenleri ele alalım: Kesitleri 1 mm2 olan ve boyları sırasıyla 50cm, 100cm ve 150cm olan bakır iletkenin direnç değerlerini hesaplayalım (ρ=0.0178). ρ1.𝑙1 0.0178 𝑥 1.5 𝑅1 = = ≅ 0.03 Ω 𝑆1 1 ρ2.𝑙2 0.0178 𝑥 1 𝑅2 = = ≅ 0.02 Ω 𝑆2 1 ρ3.𝑙3 0.0178 𝑥 0.5 𝑅3 = = ≅ 0.01 Ω 𝑆3 1 8.2.2. Direnç Değerinin İletkenin Kesiti ile Değişimi Direncin, iletkenin kesiti ile olan değişimini açıklamak için boyları eşit, madde cisimleri aynı ancak kesitleri farklı iletkenler ele alalım: Boyları 100cm olan, kesitleri 1 mm2, 2 mm2 ve 3 mm2 olan bakır iletkenin direnç değerlerini hesaplayalım (ρ=0.0039). ρ1.𝑙1 0.0178 𝑥 1 𝑅1 = = ≅ 0.006 Ω 𝑆1 3 ρ2.𝑙2 0.0178 𝑥 1 𝑅2 = = ≅ 0.001 Ω 𝑆2 2 ρ3.𝑙3 0.0178 𝑥 1 𝑅3 = = ≅ 0.02 Ω 𝑆3 1 5 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta İletkenlerin kesiti küçüldüğü zaman dirençleri büyümekte, kesitleri büyüdüğü zaman ise dirençleri küçülmektedir. O halde, bir iletkenin direnci kesiti ile ters orantılıdır. 8.2.3. Direnç Değerinin İletkenin Cinsi ile Değişimi Elektronikte kullanılan iletkenler yerine göre çeşitli madenlerden yapılmaktadır. Elektrik enerjisinin iletiminde ve elektrik makinelerinin sarımların da bakır ve alüminyum iletkenler kullanılmaktadır. Ayrıca ısı cihazlarında konstantan, krom-nikel gibi maden ve maden alaşımları kullanılmaktadır. Direnç değerinin iletkenin cinsiyle değişimini anlamak için kesit ve boyları aynı ancak farklı tür madde içeren bir örnek ele alalım: Cinsi Boyu Kesiti Öz direnci Direnci Bakır 100cm 1 mm2 0.0178 0.0178 Ω Alüminyum 100cm 1 mm2 0.0258 0.0258 Ω Krom-nikel 100cm 1 mm2 1.1 1.1 Ω 8.2.4. Direncin Sıcaklıkla Değişimi Tüm iletkenlerin dirençleri sıcaklık ile belirli bir miktar değişir. Bu değişim bazı metallerde direncin artması yönünde olurken bazı iletkenlerde de direnç değerinin azalması yönünde olur. Direncin, sıcaklık faktöründen dolayı değişmesi büyük akım değeri ile çalışan devrelerde çok önemli değildir. Ancak özellikle elektronik devrelerde dikkate alınmalı ve dirençlerin sıcaklıktan dolayı değerindeki değişmeye bağlı olarak akımda da belirli bir miktar değişiklik olduğu unutulmamalıdır. Bakır, alüminyum gibi bazı maddelerin sıcaklık artışıyla direnci artar. Karbon, porselen gibi bazı maddelerin sıcaklık artışıyla direnci azalır. Konstantan (bakır-nikel), manganin gibi alaşımların sıcaklıkla direnci değişmez. 𝑅 = 𝑅0. (1 + 𝛼. 𝑡) R: t 0C deki direnç R0: 0 0C deki direnç α: Direncin sıcaklık katsayısı t: Sıcaklık Örnek: 0 0C deki direnci 100Ω olan alüminyum telin 500C deki direnci kaç ohmdur? (α=4.103) 𝑅 = 𝑅0. (1 + 𝛼. 𝑡) = 100. (1 + 4. 10−3. 50) = 120 Ω 6 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta 8.3. Direnç Değerinin Ölçülmesi 8.3.1. Ohmmetre ile Direnç Ölçme Her elektrik, elektronik devrenin, devre elemanının, yükün, iletkenin az ya da çok bir direnci vardır. Bu direnç değerini ölçen ölçü aletlerine ohmmetre denir. Not: Ohmmetre enerji olan devrede kullanılmaz. Ohmmetre kullanmadan önce enerjiyi kesilmelidir! Şekil 8.2: Analog ohmmetre Analog ohmmetre ile ölçme, ilk önce sıfır ayarı yapılmalıdır. Kademe anahtarının bulunduğu konum ile skaladan okunan değer çarpılarak ölçülen büyüklüğün değeri tespit edilir. Örneğin, kademe anahtarı X100 kademesinde iken skalada okunan değer 100 ile çarpılarak ölçülen büyüklüğün değeri bulunur. Tablo 8.3: Skalada okunan değer ve kademe anahtarının konumuna göre ölçülen büyüklüğün değeri 7 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta Şekil 8.3: Dijital ohmmetre Dijital ohmmetre ile ölçme, paralel olarak bağlanan direnç değeri kademe ayarı (200, 2K, 20K, … 2M) yapıldıktan sonra dijital ekrandan direk okunabilmektedir. Ancak kademe seçimi gerektiren ohmmetre veya avometrelerde doğru kademe seçimi yapmak önemlidir. Örneğin, 630 Ω’luk bir direnç için uygun kademeyi deneyerek tespit edelim. Burada dikkat edilmesi gereken nokta direnç değerine en yakın ve kesinlikle direnç değerinden küçük olmayan kademeyi seçmektir. Bu direnç ölçümü yapılırken uyulması gereken bir kuraldır. 630 Ω’luk direnç değeri ohmmetre veya avometrede ölçülürken seçilmesi gereken kademe 2K kademesidir. Eğer direnç ölçümü için seçilen kademe, direnç değeri için küçükse değer ekranında 1 ifadesi (Şekil 8.3.a), seçilen kademe çok büyükse 0 ifadesi okunacaktır (Şekil 8.3.b). Değer ekranında 0 ifadesi gördüğünüzde kademe anahtarını küçültmeniz, 1 ifadesi gördüğünüzde büyütmeniz gerektiğini unutmayın. Direnç ölçümünde, okunan değerde hassasiyet arttırılmak isteniyorsa (0,190 KΩ yerine, 199 Ω gibi) kademe küçültülerek bu hassasiyet arttırılabilir. 8 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta 8.3.2. Ampermetre-Voltmetre Yardımı ile Direnç Ölçme Ohmmetre ile direnç direkt olarak ölçülebildiği gibi ohmmetrenin bulunmaması ya da ohmmetre ile ölçme yapılabilmesi için devrenin enerjisiz olma şartının yerine getirilmemesi gibi durumlarda, devre üzerinde bulunan ampermetre – voltmetreler yardımı ile direnç tespit edilir. Burada direnci direkt okuma değil, elde edilen diğer verilerle hesap yöntemi kullanıldığı için endirekt ölçme olarak isimlendirilir. Ohm kanunundan yararlanarak direnç değeri bulunabilmektedir. 𝑈 𝑅= 𝑜ℎ𝑚(Ω) 𝑓𝑜𝑟𝑚ü𝑙ü𝑛𝑑𝑒𝑛 𝑏𝑢𝑙𝑢𝑛𝑚𝑎𝑘𝑡𝑎𝑑𝚤𝑟. 𝐼 Ampermetre –Voltmetre yardımı ile direnç ölçme işleminde ampermetrenin önce ya da sonra bağlanma şekline göre iki yöntem vardır. Küçük değerli dirençlerin ölçümünde ampermetre önce, büyük değerli dirençlerin ölçümünde ise ampermetre sonra (voltmetre önce) bağlantısı daha doğru sonuçlar verir. Şekil 8.4: (a) Ampermetre önce bağlı (b) Ampermetre sonra bağlı ampermetre- voltmetre yardımı ile direnç ölçme 9 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta 8.3.3. Direnç Kodları 8.3.3.1. Karbon Dirençler Karbon dirençlerde direnç değeri ve tolerans dört renk bandı ile gösterilir. Karbon 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 × 10C ohm  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 × 10C ohm. Karbon dirençlerin tolerans değerleri Şekil 8.6’da verilmiştir. Tolerans renk bandı altın rengi ise tolerans % 5, gümüş rengi ise tolerans % 10, tolerans renk bandı yoksa tolerans % 20 demektir. Şekil 8.5: Karbon direnç renk bantları 10 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta Şekil 8.6: Direnç Renk Kodları 11 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta 8.3.3.2. 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. Şekil 8.7: Direnç renk kodları 12 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta 8.3.3.3. Diğer Üzerine Yazılı Dirençler Bazı üreticiler direncin değerini ve toleransını direncin üzerine doğrudan ya da harf kodlu olarak yazarlar. 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  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) Örnek: 13 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta Örnek: 14 ADA 113- Ölçme Bilgisi VIII. Hafta Referanslar Ö. Mert, “Ölçme Bilgisi Ders Notları”, 2015, Sakarya Üniversitesi. M. Üstünel, “1. Sınıf Elektrik Tesisatçılığı Elektrik Makinaları ve Laboratuvarı Ders Notu”, 2012, Milli Eğitim Bakanlığı. 15