Temel Elektronik - I PDF

BÖLÜM 1 ÖL B MÜ TEMEL ELEKTRONİK - I 1 Elektronik, elektronik aygıtları çalıştırmak amacıyla küçük elektrik akımlarının nasıl kontrol edilmesi gerektiğini araştıran bilim dalına denir. Elektronik bilim dalı, çok genç bir bilim olsa da, günlük hay...

BÖLÜM 1 ÖL B MÜ TEMEL ELEKTRONİK - I 1 Elektronik, elektronik aygıtları çalıştırmak amacıyla küçük elektrik akımlarının nasıl kontrol edilmesi gerektiğini araştıran bilim dalına denir. Elektronik bilim dalı, çok genç bir bilim olsa da, günlük hayata en çok adapte olmuş bilim dalı olduğu söylenebilir. Çünkü hemen hemen evde, ulaşımda, işte vb. her yerde elektronik aletleri kullanırız. Bu bilim dalı hayatımızın vazgeçilmez unsurları arasına girmiştir. Elektronik cihazların olmadığı bir ortam yok denecek kadar azdır. Elektronik bilim dalı fizik, matematik ve kimya dallarıyla birebir ilişkilidir. Şimdiden elektronik bilimi tüm dünyayı değiştiren çıktılar üretmiştir. Bu bölümde iletkenlik, yalıtkanlık, elektriksel terimler, temel elektronik devre elemanları ve kullanılan sensörlere detaylı bir şekilde değinilmiştir. 1.1. İletkenlik ve Yalıtkanlık Maddeler, elektrik yükünü iletme yeteneklerine göre sınıflandırılır. Buna göre elektrik yüklerini iletebilen maddeler iletken, iletmeyen maddelere de yalıtkan madde adı verilir. İletkenlerin Başlıca Özellikleri: Atomların dış yörüngede bulunan elektronları atoma zayıf şekilde bağlıdır. Isıda, ışıkta ve elektriksel etki olduğunda, kolay bir şekilde atomdan ayrılır. Dış yörüngede bulanan elektronlar valans elektron diye adlandırılır. Sıvı ve gazlardan bazılarının metallerin iletkenlik özelliği vardır. Metallerin sıvı ve gazlara göre daha iyi iletkenliği bulunmaktadır. Metaller iletkenlik durumuna göre iyi iletken ve kötü iletken diye ayrılmaktadır. Atomlarında bir valans elektron bulunduran metaller iyi iletken özelliğine sahiptir. Saf madde olarak elde edilemeyen bakır, altın ve gümüşe nispeten biraz daha kötü iletkendir. Ama maliyetinin ucuz ve bol olmasından dolayı çokça kullanılmaktadır. 1  BÖLÜM 1 Örnek: Bakır, altın, gümüş, alüminyum, demir, çinko, çivi, alüminyum folyo, tuzlu su, asitli su, sirke iletken maddelerdir. Yalıtkanların Başlıca Özellikleri: Elektrik akımını iletmezler. Sahip olduğu elektronlar atomlarına sıkı bir şekilde bağlıdır. Yalıtkanların dış yörüngede bulunan elektron sayıları 8 ve 8’e yakındır. Bundan dolayı atomun dış yörüngesinden uzaklaştırılmaları zor olmaktadır. Örnek: Cam, tahta, kâğıt, porselen, kauçuk, lastik, plastik, seramik, yağmur suyu, saf su yalıtkan maddelerdir. Yarı İletkenlerin Başlıca Özellikleri: İletkenlik özelliği olarak iletken ve yalıtkanlar arasında bulunur. Normal hâlde yalıtkanlık özelliğine sahiptirler. Isı, ışık ve manyetik etkisi altına bırakıldığı zaman veya gerilim uygulanırsa valans elektronu serbest hâle geçerek, iletkenlik özelliği kazanır. Bu durumdaki iletkenlik özelliği kazanımı geçicidir. Dış etki kalktığı zaman elektronlar tekrar atomlarına dönüş yaparlar. Tabiatta yarı iletkenler basit eleman hâlinde bulunur. Laboratuvarda ise bileşik eleman hâlinde elde edilirler. Yarı iletken maddeler kristal yapıdadır. Bu durumdan dolayı atomları kübik kafes sistemi adı verilen belirli bir düzende sıralanır. Yarı iletkenler yukarıda belirtilen maddelerde olduğu gibi ısı, ışık etkisi ve gerilim uygulanması ile birlikte belirli oranda iletken hâle geçirilmektedir. İçlerine ise bazı özel maddeler katılması ile iletkenlik özellikleri artırılır. Bilgisayarlarda bilginin hafızada tutulmasında kullanılan transistörlerin imalatında bu maddelerin önemi büyüktür. Transistörlerin ana maddesi budur. Belirli bir voltajın üstüne çıktığında iletim hâline geçtikleri için 1 bilgisini, belirli bir voltajın altında kalınca yalıtımda olduklarında 0 bilgisini barındırırlar. Örnek: Silisyum ve Germanyum 2  BÖLÜM 1 1.2. Elektriksel Terimler Voltaj: Gerilimin veya voltaj elektronlarının maruz kaldıkları elektrostatik alan kuvvetine karşı hareket ettiren kuvvete denir. Bir elektrik alanı içinde bulunan iki nokta arasındaki potansiyel fark olarak da bilinmektedir. Birimi Volt olarak geçer ve elektrik devrelerinde ise V ile gösterilir. Akım: Elektriksel yük taşıyan parçacıkların hareketine akım denir. Bir kesit üzerinde birim zamanda geçen yük miktarı ise elektrik akımını vermektedir. Birimi Amper olarak yazılır. I harfi ile gösterilir. I = V/R formülü kullanılır. Şekil 1.1’de elektrik akımının devreyi tamamlarken yönünü gösteren devre şeması gösterilmektedir. Şekil 1.1. Elektrik akımı Güç: Elektrik devresi ile taşınan güce elektriksel güç adı verilir. Birimi watt’tır. Elektrikle çalışan cihazların birim zamanda harcanan enerji miktarı da güç olarak tanımlanmaktadır. Bir watt güç için elektrikli cihaz, saniyede bir joule enerji harcamaktadır. Kısa Devre: Herhangi bir devrede bir hata sonucunda meydana gelmesiyle, yüke paralel olan düşük dirençli hattır. Şekil 1.2’deki kısa devrede elektrik akımı K ampulünün bulunduğu hat yerine direnci düşük olan iletken tel üzerinden geçmektedir. Şekil 1.2. Kısa devrenin meydana gelişi 3  BÖLÜM 1 K ampulünün bulunduğu hattan akım geçmediğinden dolayı ampul yanmaz. Ampul ya da ampulün hattında bulunan diğer devre elemanları da çalışmaz. İletken olan kablo ısınır. Kısa devre de pil veya batarya kısa zamanda biter. Kablonun ısınmasından dolayı yangın çıkabilir. Açık Devre: Devrede devamlı akım geçmeyecek şekilde bir yalıtkan sayesinde kesilmiş olan elektrik devresidir. Bu elektrik devresinde anahtarın açık olmasından dolayı devredeki akım devreyi tamamlayamadığı için, bundan dolayı açık devreyi oluşturur. Kapalı Devre: Anahtarın kapalı olduğu devre kapalı devredir ve bu devrede akım devreyi tamamlayarak, ampul ışık vermektedir. Şekil 1.3. Açık ve kapalı devre örneği (Özkaşıkcı, 2013) Şekil 1.3’te açık ve kapalı devre şemaları verilmektedir. Kapalı devrede elektrik akımının devreyi tamamlaması ile ampulün yandığı görülmektedir. Elektrik akımı Doğru Akım ve Alternatif Akım olarak ikiye ayrılır. Doğru Akım: Devredeki elektrik yükünün tek yönlü akışına veya hareketine verilen isimdir. Doğru akım devrede yüksek gerilim seviyesinden alçak gerilim seviyesine doğru akış göstermektedir. Burada akımın yönü değişim olmasa bile şiddeti değişebilir. Doğru akım kısaca DC olarak kısaltılmaktadır. Çoğu elektronik ve bilgisayar donanımlarının çalışmasında DC gereklidir. Alternatif Akım: Zamana bağlı bir şekilde genliği ve yönü periyodik ölçüde değişen elektriksel akım olarak tanımlanır. 4  BÖLÜM 1 Alternatif akımda en çok sinüs dalgası kullanılmaktadır. AC ile gösterilir. Şekil 1.4’te AC ve DC devrelerine örnek devre şemaları gösterilmektedir. Şekil 1.4. DC ve AC devre örneği 1.3. Temel Elektronik Devre Elemanları Direnç: Direnç kelime manası olarak, bir şeye karşı gösterilen zorluk anlamı taşımaktadır. Teknik anlamda potansiyel enerji bakımından yüksek olan elektronların iletken üzerinden bir ortamdan farklı bir ortama hareketi esnasında iletkenin bu kuvvete karşı koyduğu duruma direnç denir. Birimi ise Ohm’dur. R harfi ile gösterilmektedir. Şekil 1.5. Direncin çalışma prensibi Direnç değerleri üzerindeki renkler sayesinde okunabilir. Bu renkler, direncin değerini ve toleransını belirlemektedir. Dirençlerin üretiminde renk kodları kullanılarak, dört, beş veya altı renkli olacak şekilde imal edilirler. Tablo 1.1’de dirençler üzerinde renklere karşılık gelen sayısal değerler verilmiştir. 5  BÖLÜM 1 RENK SAYI ÇARPAN TOLERANS Siyah 0 10 = 1 0 – Kahverengi 1 101 = 10 %1 Kırmızı 2 102 = 100 %2 Turuncu 3 103 = 1000 – Sarı 4 10 = 10.000 4 – Yeşil 5 105 = 100.000 %0,5 Mavi 6 106 = 1.000.000 %0,25 Mor 7 107 = 10.000.000 %0,1 Gri 8 10 = 100.000.000 8 – Beyaz 9 10 = 1.000.000.000 9 – Altın – 0,1 %5 Gümüş – 0,01 %10 Tablo 1.1. Renklerin Sayısal Karşılıkları Bu tabloyu akılda daha kolay tutabilmek için bir tekerleme kullanılmaktadır. Renk isimlerinin baş harfleri tekerlemede sırasıyla büyük harfle yazılmıştır. “SoKaKTaSaYaMaMGiBi” “SoKaKTaSaYaMaMGiBi” Örnek 1 Şekil 1.6’da verilen dirençlerin üzerindeki renklere göre değerleri gösterilmektedir. Şekil 1.6. Renk kodlarına göre direnç örnekleri 6  BÖLÜM 1 İlk direncin renkleri kırmızı-kırmızı-kahverengi ve altın rengidir. Şekil 1.6’da örnek dört adet direnç verilmiş ve değerleri yanına yazılmıştır. Bu dirençlerin değerleri okunurken; Birinci Direnç : 22x101 %5 = 220 Ohm İkinci Direnç : 47 x 102 %1 = 4.7 Kohm Üçüncü Direnç : 10x103 %10 = 10 Kohm Dördüncü Direnç : 12 x 105 %2 = 1.2 Mohm Örnek 2 5 bantlı direncin üzerindeki renklere göre değerinin gösterilmesi. 1. Renk: Basamak değeri Kahverengi: 1 2. Renk: Basamak değeri Siyah: 0 3. Renk: Basamak değeri Siyah: 0 4. Renk: Çarpan değeri Kahverengi: 101 5. Renk: Tolerans değeri Kahverengi: %1 Yukarıdaki tabloya göre 100 * 10 = 1000 ohm = 1 Kilo ohm. %1 tolerans ile 990 ohm ile 1010 ohm arasındadır. Örnek 3 6 bantlı direncin üzerindeki renklere göre değerinin gösterilmesi. 1. Renk: Basamak değeri Kahverengi: 1 2. Renk: Basamak değeri Siyah: 0 3. Renk: Basamak değeri Siyah: 0 4. Renk: Çarpan değeri Gümüş: 0.01 7  BÖLÜM 1 5. Renk: Tolerans değeri Kırmızı: %2 6. Renk: Sıcaklık katsayısı Kahverengi: 100 ppm/Santigrat derece. Yukarıdaki tabloya göre 100 * 0.01 = 1 ohm. %2 tolerans ile 0.98 ile 1.02 ohm arasında değişim gösterir. Bu direnç 1 Santigrat derece sıcaklık değişiminde direnç değerinde 0.0001 ohm değişim gösterir. LED: “Light Emitting Diode”, Işık Yayan Diyot, Yarı iletken, diyot temelli ve ışık yayan bir elektronik devre elemanı olarak tanımlanır. Şekil 1.7’de led’in görseli ve sembolü gösterilmektedir. Şekil 1.7. Led devre elemanı Özellikleri: Ledler özellik bakımından yarı iletkendir. Temel ana maddesi silisyumdur. Üzerinden akım geçtiği zaman fotonun açığa çıkması ile ışık verirler. Farklı açılara göre ışık verecek şekilde üretilir. Ledlerin akım gerilim grafikleri üsteldir. Uygun çalışma noktasında ledin üzerinde olan az gerilim değişimi büyük bir akım değişimine sebep olmaktadır. Yüksek akımdan dolayı ledlerin bozulmaması amacıyla ledlere seri bir akım sınırlama direnci bağlanmaktadır. Böylelikle hassas olmayan gerilim aralığında ledlerin bozulması engellenmektedir. Ledler çalışma prensibi olarak Zener diyot benzer üzerinde sabit bir gerilim düşürmektedir. 8  BÖLÜM 1 RGB LED: Kırmızı, yeşil, mavi (Red, Green, Blue) renklerindeki 3 adet ledi içerisinde barındıran Ledlere RGB led denir. Bu üç rengin farklı oranlarda karıştırılması ile her rengi elde edebiliriz. Şekil 1.8. RGB LED bacak bağlantıları Breadboard: Devre tahtası kullanılarak projeler lehim yapılmadan kolayca hazırlanabilir. Genelde devre tahtasına elektronik bileşenlerin yerleştirilmesiyle elektronik devreler çalışır duruma getirilir. Devre tahtasının üzerinde birbirine bağlantılı olan paralel hatlar bulunur. Sol ve sağ yanlarda bulunan ve dikey olarak uzanan kırmızı ve mavi hatlar genelde gerilim bağlantıları için kullanılmaktadır. Kırmızı hatta volt (+), mavi hatta ise toprak hattını (–) bağlayıp daha sonra devrenizin diğer bölümlerinde bu hatlar üzerinden gerilimlere ulaşabilirsiniz. Devre tahtaları değişik boyutta olsa da temel özellikleri aynıdır. İhtiyacınıza ve kurmak istediğiniz devrelerin boyutlarına göre değişik tipte devre tahtaları mevcuttur. Şekil 1.9’da boylarına göre devre tahtaları verilmiştir. Bu devre tahtalarını projelere göre uygun olarak kullanma imkânı sağlamaktadır. a) Mini boy b) Orta boy Şekil 1.9. Boylarına göre devre tahtaları 9  BÖLÜM 1 Jumper (Atlama) Kabloları: Devre tahtası ile yapılan farklı uygulamalarda kullanabilecek kablolardır. Kablo çeşitleri bakımından, iki ucu erkek, iki ucu dişi ve bir ucu dişi bir ucu erkek olan jumper kablolardır. Uygulamadaki kullanıma göre devreyi tasarlarken hepsinden de faydalanılabilir. Şekil 1.10’da jumper kablolar ve devre tahtasında kullanımı verilmektedir. Çalışmalara göre 3 farklı kablodan uygun olan kablolar kullanılmaktadır. Şekil 1.10. Jumper kablolar ve devre tahtasında kullanımı Kondansatör: Elektronların kutuplanmasıyla elektriksel yükü elektrik alanın içerisinde depolayabilmektedir. Bu özelliklerinden yararlanılarak, bir yalıtkan malzemenin iki metal tabaka arasına yerleştirilmesiyle oluşturulan temel elektrik ve elektronik devre elemanlarıdır. Daha çok kapasite, kapasitör, sığaç gibi isimlerle bilinmektedir. Şekil 1.11’de farklı özeliklerde kondansatörler görülmektedir. Şekil 1.11. Çeşitli kondansatör devre elemanları Diyot: Sadece bir yönde akım geçirmektedir. Bir yönde bulunan dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan devre elemanlarıdır. Şekil 1.12’de diyot devre elemanları gösterilmiştir. 10  BÖLÜM 1 Şekil 1.12. Çeşitli diyot devre elemanları Transistor: Transistor yan yana birleştirilmiş şekilde iki PN yada NP diyotundan oluşmaktadır. Akım ve gerilim kazancı girişine uygulanan sinyalin yükseltilmesiyle akım ve gerilim kazancı sağlayarak ve gerekli olduğunda anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken devre elemanıdır. Şekil 1.13’te BD135 transistörün bacak bağlantıları görülmektedir. Transistörlerin bacak bağlantıları ile ilgili katologlar yayınlanmıştır. Şekil 1.13. BD135 transistör ve bacak bağlantıları Role: Düşük akımların kullanılmasıyla yüksek akımla çalışan cihazları anahtarlama görevi olarak kullanılan temel devre elemanıdır. Temel çalışma prensibi olarak roleden bobinine enerji verilmesiyle mıknatıslanan bobin ise bir armatürü hareket ettirmesiyle kontakların birbirine temas etmesini sağlamaktadır. Devredeki iletim bu sayede sağlanmış olur (Semiz, 2016). Role üzerinde giriş olarak VCC (Besleme 11  BÖLÜM 1 gerilimi), GND (Topraklama) ve IN (giriş pini) girişi bulunmaktadır. Çıkış olarak hangi elektronik devre elemanına bağlı ise o devre elemanının VCC ve GND ve güç bağlantısı yerleri bulunmaktadır. Şekil 1.14’te röle çeşitleri görülmektedir. Şekil 1.14. Farklı röle çeşitleri Buton: Basılı olmadıkları sürece devrenin açık kalmasını sağlamasıyla akım geçişini engelleyen devre elemanlarıdır. İtme şeklinde üzerine basılmasıyla makine veya yazılımlardaki bir göreve ait süreci başlatır. Arduino, kumanda vb. devrelerde, devrenin çalışmasında ve kontrolünü sağlamada temel bir geçiş mekanizmasıdır. Butonların pek çok çeşidi bulunsa da itme şeklinde ve uygulanan kuvvet karşı koyarak tepki veren yay sistemini oluşturur. Şekil 1.15’te farklı buton çeşitleri verilmiştir. Bazı butonların kullanımında atlama olmaması için 10K’lık direnç kullanılmaktadır (Şeremet, 2019). Şekil 1.15. Dört bacaklı buton 12  BÖLÜM 1 Potansiyometre: Değeri elle ayarlanabilen dirençlerdendir. Direnç ile ayar yapılabilen birçok devrede kullanılmaktadır. Pot olarak da adlandırılmaktadır. Pot devrede akımı sınırlanması veya gerilimi bölmesi için kullanılır. Potansiyometrede 3 adet bacak bulunmaktadır. En dışta bulunan terminaller potansiyometre içindeki direnç elemanına ait uç noktaları gösterir. Ortada bulunan bacak ise içerideki hareketli kontağı gösterir. Genellikle potansiyometrede ortada dönmek üzere olan bir düzenek bulunur. Bazı potansiyometrede ise kayan kızağı anımsatan bir hareketli düzenek bulunmaktadır. Potansiyometrenin dıştaki bacaklarına DC gerilim uygulanmaktadır. Ortada bulunan uç (bacak) ve negatif uçtan ise çıkış alınmaktadır. Şekil 1.16’da GND (toprak), Data (veri ) ve VCC (besleme gerilimi) bacaklarından oluşan potansiyometre resmi ve farklı potansiyometre çeşitleri verilmiştir. Şekil 1.16. Potansiyometre ve bacaklarının gösterimi ve çeşitleri Uygulama 1 Basit Elektrik Devresi Basit bir elektrik devresi için pil, ampul, anahtar ve bakır tel malzemeleri kullanılmaktadır. Şekil 1.17’de devrede anahtar basılı olduğunda elektriğin devreyi tamamladığı için LED veya ampul yanar, bu devrelere kapalı devre denilmektedir. Anahtarın açık olduğu durumda devre kendini tamamlayamayarak, ampul yanmamaktadır. Bu devrelere ise açık devre denilir. 13  BÖLÜM 1 Şekil 1.17. Anahtarlı led devre görüntüsü ve şeması (Soruyurdu, 2019) Şekil 1.18’de devrelerde en çok kullanılan devre elemanları, görseli, görevi ve devredeki sembolleri verilmektedir. Şekil 1.18. Devre elemanları, sembollerle gösterimi ve görevleri (eokultv.com, 2020 ) 14  BÖLÜM 1 Uygulama 2 Led Devresi Şekil 1.19’daki devrede, kare olan yerleri hamur ile sabitlenir. Bu uygulama A4 kâğıdı üzerine yapılmaktadır. Turuncu olan yerleri ise ya bakır bant ile ya da siyah kurşun kalem ucu ile karartılır. Gri yuvarlak olan yerlere ise 2 adet 3 volt lityum pil yerleştirilir. Lityum pilin artısını eksinin üzerine ortadaki çizgiden katladığımız zaman paralel devrenin 3 tane ledin yandığını görülecektir. Şekil 1.19. Oyun hamuru ve bakır bant ile paralel devre şeması 15  BÖLÜM 1 Uygulama 3 Kağıt Üzerine Led Devresi Kullanılacak malzemeler; 3 volt 2 adet lipo pil LED Kağıt Bakır bant (oyun hamuru) Şekil 1.20. Kağıt üzerine led devresi Şekil 1.20’de görüldüğü gibi kağıt üzerinde lipo pilin artı kısmı ile diğer lipo pilin eksi kısmı birleştirilerek LED devresi çalıştırılmaktadır. Bakır bant ile yapılan devre oyun hamuru ile de yapılabilir. 16  BÖLÜM 1 Uygulama 4 Potansiyometre ile LED Kontrolü Potansiyometre ile LED’in parlaklığının azaltılıp artırılması devresinde kullanılacak malzemeler; Potansiyometre 9 volt pil 10K direnç LED Şekil 1.21. Potansyometre ile LED kontrolü ve potansiyometrenin çalışma prensibi Şekil 1.21’e bakıldığında potansiyometre kontrol edilebilir direnç olduğu için çalışma prensibine göre potansiyometreyi A konumundan B konumuna çevrildiği zaman A-C arasındaki direnç artar, C-B arasındaki direnç azalır. Böylelikle ledin parlaklığı artar. Eğer potansiyometre A yönüne doğru çevrilirse C-B arasındaki direnç artıp A-C arasındaki direnç de azalır ve LED’in parlaklığı da azalacaktır. Burada C bacağı ise kontrolü sağlayan bacaktır (Semiz, 2018). 17  BÖLÜM 1 Uygulama 5 Işığa Duyarlı DC Motorun Hareketi Kullanılacak malzemeler; 1,5 AA 2 adet pil LDR fotodirenç DC motor a. Işık yok b. Işık var Şekil 1.22. Işığa duyarlı DC motorun çalışması Şekil 1.22’deki soldaki resimde fotodirençten alınan değere göre DC motorun çarkı dönmemektedir. Görüldüğü üzere 2 rpm hızını göstermektedir. Sağdaki resimde ise fotodirencin ibresi havanın gündüz olmasına çekilerek, DC motorun çarkının 658 rpm hızında döndüğü görülmektedir. Fotodirenç sensörü kullanılarak gündüz vaktinde herhangi bir projenin çalışması ve gece vaktinde ise durması bu şekilde sağlanabilir. Örnek verecek olursak, bahçenin sadece gündüz sulanmasını ve gece olunca da sulamanın durmasını istiyoruz. Şekil 1.22’deki gibi bir uygulama ile DC motor yerine su pompasını çalıştırarak, devre günlük hayattaki ihtiyaçlara göre kullanılmış olur. 18  BÖLÜM 1 Uygulama 6 Butonla RGB Ledin Renklerinin Değişimi Malzemeler; 3 adet buton 450 ohm direnç RGB led Breadboard Şekil 1.23’teki gibi breadboard üzerine devre yerleştirilir. 3 ayrı butona basıldığında RGB ledin kırmızı, mavi ve yeşil renkte yandığı görülecektir. Şekil 1.23. Buton ile RGB ledin renklerinin değişimi devresi 19  BÖLÜM 1 Uygulama 7 Seri ve Paralel Direnç Değerlerinin Hesaplanması Kullanılacak Malzemeler; 7 adet 220 ohm direnç Multimetre a. Seri Devre b. Paralel devre Şekil 1.24. Multimetre ile direnç değerlerinin ölçülmesi Şekil 1.24.a’daki devrede 3 adet 220 ohm dirençler seri kullanılmıştır. Eşdeğer Direnç Değeri = 220*3 = 660 ohm’dur. Şekil 1.24.b’deki devrede 4 adet 220 ohm direnç paralel kullanılmıştır. Eş Değer Direnç Değeri = 220/4 = 55 ohm’dur. 20  BÖLÜM 1 Uygulama 8 Devre Üzerinde Geçen Akımın Hesaplanması Kullanılacak Malzemeler; 3 volt lipo pil Multimetre 2 adet 220 ohm direnç Şekil 1.25. Multimetre ile akımın hesaplanması Şekil 1.25‘e bakıldığı zaman 2 adet 220 ohm direnç seri bağlanmıştır. Gerilim değeri ise 3 volttur. V=I*R formülünden 3 =(220+220)*I ‘dır. Buradan formüle göre I=0,00681 Amper’dir. Buradan I=6,81 mA çıkmaktadır. Simülatörde ise bu değer I=6,67’dir. Kullanılan malzeme, çalışılan ortam vb. hususlardan dolayı küçük hata sapmaları olabilmektedir. 21  BÖLÜM 1 1.4. Sensörler Çevrede bulunan fiziksel ortam değişikliklerini algılayan sisteme veya cihazlara sensör adı verilir. Bir diğer adı da algılayıcı yani duyargalar olarak bilinir. Algılayıcılar ya da sensörler görev olarak fiziksel ortam ile elektronik cihazları birbirine bağlayarak bir köprü vazifesi görürler. İlk sensör 1987 yılında “Steinel” tarafından aydınlatma amacıyla üretilerek kullanılmıştır. Sensörler daha çok kurulan sistem içerisinde hangi değişkene duyarlılığı var ise sistem dışında bulunan değişkeni algılayarak elde edilen değerleri sistemin karar verme ünitesine gönderir. Sensörler tarafından elde edilen bu verilerin anlamlandırılarak, kişiler tarafından anlaşılması gereklidir. Bundan dolayı sensörler yapı olarak çeşitli değişkenlere göre çalışmaktadır. Kullanılan alana en uygun sensör veya sensör gruplarının seçilmesi gerekmektedir. Değişkenler sistemde çeşitli birimlerle ifade edilir. Bu birimler sistemde sensörün ne amaçla kullanıldığını göstermektedir. Sensörler giriş büyüklüklerine göre altı kısma ayrılmaktadır. Bunlar; a) Mekanik Sensörler: Uzunluk, miktar, tork, alan, kütlesel akış, hız, ivme, kuvvet, pozisyon, basınç, ses dalga boyu ve yoğunluğu vb. mekaniksel değişken değerleri ölçülebilir. b) Termal Sensörler: Ortamdaki sıcaklığın ve ısı akısının vb. değişkenlerin ölçülmesi için kullanılır. c) Elektriksel Sensörler: Akım, voltaj, elektrik katsayısı, direnç, endüktans, kapasitans, elektrik alanı , polarizasyon ve frekans gibi elektriksel değerler ölçümü için kullanılır. d) Manyetik Sensörler: Alan yoğunluğunu, akı yoğunluğunu, manyetik momenti ve geçirgenlik gibi manyetik alana bağlı değişkenlerin değerleri ölçülebilmektedir. e) Işıma Sensörleri: Yoğunluk, faz, polarizasyon, dalga boyu, yansıtma, gönderme gibi ışık etkili sensör çeşididir. f) Kimyasal Sensörler: Ortamdaki yoğunlaşmayı, reaksiyon hızını, oksidasyonu/redaksiyonu ve pH miktarı gibi kimyasal değerleri ölçen sensör türüdür. 1.4.1. Sensör Çeşitleri Kullanıcılar değişik alanlardaki farklı değerleri kontrol etmek için pek çok sensör çeşitleri bulunur. Sensörler dokunmatik, ışığa duyarlı, kızılötesi, ultrasonik ve dinamik olmak üzere çeşitlerine ayrılmaktadır. 22  BÖLÜM 1 HC-04 Mesafe Sensörü: Ultrasonik ses olarak tanımlanmaktadır. Ses dalgalarının sınıflandırmasında 20KHz – 1GHz arasındaki ses sinyalleridir. Mesafe sensörü mesafe veya seviye ölçümü gerektiren durumlarda kullanılmaktadır. Ultrasonik sensörün 4 adet pini bulunmaktadır. Bunlar Vcc (besleme gerilimi), Trig, Echo ve Gnd (toprak) pinleridir. Trig pini devrede çıkış yüzeyinden dalganın salınmasını sağlar. Echo pini ise giriş yüzeyine yansıyan dalganın ulaştığını mikrodenetleyici karta haber vermektedir. Trig ve Echo pinleri ile ses sinyali gönderip alma işlemi yapılarak aradaki mesafeyi hesaplar (Barman, 2014). LDR (Işığa Duyarlı Direnç): Işığın rengine ve şiddetine duyarlı dirençler olarak tanımlanmaktadır. Üzerinde pek çok tipte ışık algılayıcısı bulunmaktadır. LDR ışığa duyarlı direnç olarak tanımlanır. Ortam veya üzerine düşen ışığı algılayan ve ışığın şiddetine göre direnç değerlerinde değişiklik meydana gelen pasif devre tanımlanır. DHT 11: Ortamdaki sıcaklık ve nem değerlerini algılayarak, sinyal çıkışı veren sensördür. DHT11 sekiz bit mikroişlemci içerir. Ortamdaki havayı ölçmek amacıyla bir kapasitif nem sensörü ve bir termistör kullanmaktadır. 0 ile 50 °C arasında 2 °C hata payı ile sıcaklık ölçer ve 20-90% RH arasında 5% RH hata payı ile nemi de ölçebilmektedir. MQ-2 Gaz Sensörü: 300 – 10.000 ppm aralığında LPG, propan, bütan, metan, alkol, hidrojen ve sigara dumanını algılar. 5V DC (besleme) ile çalışır ve 800 mW civarında bir değere sahiptir. Sensörün direnci gazın türüne bağlı olarak değişir. Üzerinde 4 adet pin bulunmaktadır. Bunlar; A0/AOUT: Arduino mikrodentleyici kartta bulunan analog pinlerden herhangi birine bağlanır. Analog çıkış üretir. D0/DOUT: Arduino’da bulunan dijital pinlerden herhangi birine bağlanır. Dijital çıkış üretir. VCC: +5V GND: Ground yani topraklama  Q-135 Gaz Sensörü: Yüksek hassasiyetli olan bu sensör, NH3, NOx, alkol M buharı, benzen, duman ve CO2 gazlarını konsantrasyonunu hassas bir şekilde ölçer. Analog çıkış, çıkış voltajı, havadaki gaz konsantrasyonuna orantısal olarak değişmektedir. 23  BÖLÜM 1 Ateş Algılayıcı Sensör: Sensör kartı 760 nm - 1100 nm arasındaki dalga boyuna sahip ateşi tespit etmek amacıyla kullanılmaktadır. Üzerinde bir adet IR alıcı barındırır. Üzerinde 4 adet pin bulunmaktadır. Bunlar D0 (dijital), A0 (analog), VCC (besleme), GND (toprak)’dır. Oramdaki verileri D0 veya A0 pinleri aracılığıyla alabilmektedir. Hareket Algılama Sensörü: Cisim hareketi algılamak amacıyla kullanılan bir modüldür. İçerisinde IR sensör bulunmaktadır. Yapılan çalışmaya göre üzerinde bulunan potansiyometreleri bir tornavida aracılığıyla ayarlayarak hassasiyeti ve ölçüm mesafesi ayarlanabilir. Dijital çıkış veren bir sensördür. Üzerinde 3 adet pin ve 2 adet ayar fonksiyonu bulunmaktadır. CNY70 Kızılötesi Sensör: Fiziksel dünyada bulunan renkleri okumak için geliştirilmiş bu sensör 2-3 cm uzaktaki siyah ve beyaz renkleri ayırt etmek için kullanılır. Bu sensör genellikle çizgi takibi yapan robotlarda kullanılır. Giriş gerilimi olarak 5V uygulanarak çalışır. LM35 Sıcaklık Sensörü: Ortamdaki sıcaklığı ölçmek için analog çıkışlı bir devre elamanıdır. Sıcaklık ölçümü ise -55 ile 150 derece aralığındadır. 4-30 volt arasında bir gerilim değeri ile çalıştırıldığında ve 60 mikro amperden az akım ile 0.5 derece hassasiyetle ölçüm yapabilmektedir. Kalp Hızı Nabız Sensörü: Kalp atış hızını belirlemek için kullanılır. Parmağa ya da kulak memesine takılarak veri alınması sağlanır. Pulse sensör olarak bilinir ve 3 adet üzerinde pin bulunmaktadır. Bunlar GND (toprak), Vcc (besleme gerilimi) ve veridir. Sensörün ön tarafındaki LED, insan vücudundaki bir damarın üzerine yerleştirilerek, LED doğrudan damara düşen ışığı yayar. Damarların içlerinde sadece kalp pompalandığında kan akışı olur, bu nedenle kan akışıyla birlikte kalp atışları da izlenebilir. 24  BÖLÜM 1 Ses Sensörü: Ses dalgalarını elektrik sinyallerine dönüştürmek amacıyla bir kapasitif mikrofonu (50Hz-10kHz) ve bazı işlem devrelerini birleştiren bir devre elemanıdır. Hava basıncında bulunan farklılıkları saptar ve bunları elektrik sinyallerine dönüştürerek çalıştırır. Su Seviye Sensörü: Suyun seviyesini ölçmek amacıyla kullanılır. Analog veri üretir ve 3-5V arasında besleme ile çalışabilmektedir. Üzerinde GND (toprak), VCC (besleme) ve S (sinyal) pini bulunmaktadır. Analog pinden gelen değerlere göre su seviyesinin miktarı belirlenmektedir. MZ80 Mesafe Sensörü: Dijital mesafe sensörüdür. Ayarlanabilir kızılötesi sensör 3-80 cm arasında ölçüm yapabilen dijital sinyal çıkışlı ve arkasındaki pot ile ayarlanabilme özelliğine sahiptir. 5V ile çalışır, tepki süresi oldukça düşüktür (2 ms). Üzerinde 5V (besleme), GND (toprak), veri kablosu bulunmaktadır. 25