1. BÖLÜM: MADDE YAPISI 1.3 Kristal ve Amorf...

1

1. BÖLÜM: MADDE YAPISI

1.1 Atom, Çekirdek, Elektron

1.2 İletken, Yalıtkan, Yarı İletken

1.3 Kristal ve Amorf Yapı

1.1 Atom, Çekirdek, Elektron Madde: Atom veya Moleküllerden oluşmuş, belirli bir kütle ve hacme sahip fiziksel

varlıklardır. Maddelerin biçimlendirilmiş şekline cisim denir.

Maddenin birçok özellikleri vardır; erime noktası, kaynama noktası, sertliği, ısı ve elektrik

iletkenliği, ses ve ışık geçirgenliği, rengi, kokusu, başka maddeler ile verdiği reaksiyonlar v.b.

gibi. Bunlardan renk, sertlik, ısı ve elektrik iletkenliği, ses ve ışık geçirgenliği gibi

özelliklerine maddenin fiziksel özellikleri denir.

Atom; Maddenin tüm özelliklerini üzerinde barındıran en küçük parçasıdır.

Atomlar merkezinde toplanmış proton ( pozitif yüklü parçacıklar) ve nötron (yüksüz

parçacıklar) oluşturduğu çekirdek ile bunun etrafındaki enerji yörüngelerinde depolanan

elektronlardan meydana gelir.

Çekirdek etrafında sıralanan yörüngeler(kabuklar) merkezden dışarıya doğru K, L, M, N gibi

harfler ile tanımlanır. Bu yörüngeler belirli enerji değerlerine sahiptir ve ancak belirli sayıda

elektronları bulundurabilirler. Bir elektron yörüngesinin bulundurabileceği en fazla elektron

sayısı = 2n2 ile bulunur. n merkezden dışarıya doğru yörüngelerin sıra sayısıdır.

n=1, K: 2e

n=2, L: 8e

n=3, M: 18e

n=4, N: 32e

Şekil 1. 1 Elektronların yörüngelere yerleşimi

P n e

K

L

P n e

K

L

M

2

2reekFe

2rmm

kF pem

Yörüngelerdeki elektronlar bir taraftan dışarıya doğru yönelmiş merkezkaç kuvveti ile diğer

taraftan içeriye doğru yönelmiş elektrostatik çekim kuvvetinin etkisinde hareket ederler.

Şekil 1.2 Atomik yapıdaki kuvvetler

1.2 İletken, Yalıtkan, Yarı İletken

İletken;

Atomik yapıda merkeze yakın olan elektronlar daha kuvvetli çekilirken merkezden

uzaklaştıkça dolu olan yörüngelerin perdeleme etkisinden dolayı çekim etkisi düşer. Bu

durum en dış yörüngedeki elektronların kolayca yörünge dışına kaçarak serbest kalmasına

veya daha esnek hareket kabiliyeti kazanmasına neden olur. Bu durumdaki elektronların

konumlandığı bant aralığına veya enerji seviyesine valans(değerlik) bandı denir. Genellikle

metalik maddeler bu yapıdadır.

Değerlik bandında bulunan elektronlar, herhangi bir dış fiziksel etki (örneğin potansiyel

farkının etkisi ) ile iletim bandına geçerek iletkenliği oluştururlar. Bu yapıdaki maddelere

iletken denir.

Yalıtkan;

Valans bantları tamamen boş olan veya içinde serbest elektron bulunmayan maddelerin

atomları ya tamamen dolu yörüngelere sahiptir yada ortak elektron kullanımını tercih ederek

kovalent bağ yapısındadırlar. Bu maddeler dışarından yapılan etki ile iletim bandına serbest

elektron aktaramazlar ve yalıtkan olarak adlandırılırlar.

Fm

Fe p

e r

r : atom yarıçapı =2,8177x10-15m mp : protonun kütlesi =1,6725x10-27kg me : elektronun kütlesi =9,109x10-31kg e : elektronun yükü =1,602x10-19coulomb

3

Yarı iletken;

Kovalent bağ yapısındaki bazı maddelerin( Ge32 ve Si 14) içine son atom yörüngelerinde 3

elektron bulunan (B5, Al13, Ga31 gibi) veya 5 elektron bulunan (P15, As33, Sb gibi) madde

atomları katılarak, yapıda elektron fazlalığı( N tipi) veya elektron eksikliği( P tipi) olan

maddeler oluşturulur. Bu N tipi ve P tipi maddeler çeşitli uygulamalar altında kontrollü

iletkenliğe neden oldukları için yarı iletken maddeler olarak tanımlanır.

1.3 Kristal ve Amorf Yapı

İletken katıların atomları maddeyi oluştururken düzgün geometrik yapıda yerleşim

gösterirler. Atomlar küp, altıgen, düzgün dört yüzlü, kare ve dikdörtgen prizma gibi

geometrik cisimlerin yapısını görüntüleyecek şekilde köşelere ve yüzey merkezlerine

yerleşmiştir. Bu tür görünüşe sahip maddelere kristal yapılı maddeler denir. İletken maddeler

genellikle kristal yapıdadır.

Yalıtkanlar ise genellikle şekilsiz (amorf) bir yapıdadır. Bunların ısı ve elektrik iletimine

sahip değillerdir.

Bazı maddeler aşırı düşük sıcaklıkta elektron iletimine hiçbir reaksiyon göstermezler. Böyle

kayıpsız iletimin sağlandığı iletkenlere süper iletken denir. Süper iletkenlik üzerine çalışmalar

devam etmekte olup, henüz laboratuar çerçevesindeki çalışmalar ile sınırlıdır.

Şekil .1.3 Kristal yapı

4

2. BÖLÜM: YARI İLETKENLER

2.1 Kovalent Bağ Yapısı

2.2 N Tipi Yarı İletken

2.3 P Tipi Yarı İletken

2.4 NP Birleşimi

2.1 Kovalent Bağ Yapısı

Bazı maddeler iletkenlik ile yalıtkanlık arasında bir yapı sergiler. Bunların en dış

yörüngelerinde 4 elektron vardır. Kristal yapı içindeki her atom 4 er elektronunu ortak

kullanarak kovalent bir bağ oluşturur. Dışarıdan kristale uygulanan ısı, ışık, elektrik alanı gibi

etkenler ile bu bağ kolaylıkla koparılarak ortamda serbest elektron ve bu serbest elektronun

boşalttığı deşikler(holler) oluşturulur. Bu tip iletkenlere yarı iletken denir.

Yarı iletkenler elektronik malzemelerin yapımında kullanılır. En çok kullanılan Germanyum

Ge(32p,32e) ve Silisyum Si(14p,14e) atomu kristalleridir. İletkenlik, yalıtkanlık ve yarı

iletkenlik enerji bantları ile de açıklanabilir. Kristal yapı içindeki enerji bantları valans, iletim

ve yasak bantlardan oluşur. Valans bandından bir elektron yeterli enerjiyi alarak iletim

bandına geçince yerinde bir boşluk bırakır. Deşik adı verilen bu boşluklar sürekli yer

değiştirerek bir elektron hareketini dolayısıyla bir akımı meydana getirirler

Şekil 2.1 Kovalent bağ ve bant yapısı

Kovalent bağ

Ge Ge

Ge Ge

Ge

Ge

Ge Ge Ge Valans band

Yasak band

İletim bandı

5

2.2 N Tipi yarı iletken Germanyum(Ge32) veya Silisyum(Si14) gibi son yörüngelerinde dört elektron (4e)

bulunan maddelerin içine son yörüngelerinde beş elektron (5e) bulunan Antimuan(Sb51) ,

Azot(N7), Fosfor(P15), Arsenik(As33) gibi maddelerden belirli oranlarda katılmasıyla oluşan

yarı iletken tipidir. Si atomları, Sb atomlarının 4’er elektronunu kullanarak kararlı bir yapı

oluştururken artan birer elektronları ortama negatif yük olarak dağılır. İçinde negatif yük

fazlalığı bulunan bu tip yarı iletkenlere N tipi yarı iletken denir.

Şekil 2.2 N Tipi yarı iletken yapısı

2.3 P Tipi yarı iletken

Germanyum(Ge32) veya Silisyum(Si14) gibi son yörüngelerinde dört elektron (4e)

bulunan maddelerin içine son yörüngelerinde üç elektron(3e) bulunan İndium(In49), Bor(B5),

Galyum(Ga31), Alüminyum(Al13) gibi maddelerin belirli oranlarda katılması ile ortamda

oyuk veya deşik fazlalığı oluşturulmuş yarı iletken tipine P tipi yarı iletken denir.

Şekil 2.3 P Tipi yarı iletken madde yapısı

N

Si + Sb = N tipi (4e + 4e) + 1e

P

Si + B = P tipi (4e + 3e) +

6

2.4 NP Birleşimi

N ve P tipi iki yarı iletkenin birleştirilmesi ile Diyot olarak adlandırılan elektronik devre

elemanı oluşur. N tipi ve P tipi yarı iletkenlerin birleşme (temas) yüzeyinin her iki tarafındaki

– ve + yükler küçük bir gerilim seti (eşik voltajı) meydana getirir. Doğru iletim modunda(ileri

polarizasyonunda) diyotun çalıştırılması için bu eşik voltajının aşılması gerekir. Diyota

uygulanan voltajın küçük bir kısmı(Ge için 0.2-0.3V ve Si için 0.6-0.7V) bu eşik voltajını

aşmak için kullanılır. Ters besleme(bağlama) modunda bu eşik voltajı(u) daha da artar ve

büyük bir direnç halini alarak diyotun iletimini keser.

Şekil 2.4a N ve P tipi iki yarı iletkenden oluşmuş diyot.

Şekil 2.4b İleri polarizasyonu(Doğru bağlama modu)

Şekil 2.4c Ters polarizasyonu(Ters bağlama modu)

N P N

P N P

A

K

u

N

P

V

I=0

V

I VB

VB : Bozulma voltajı

N P

A

K

N

P

u

V

e

V

I

VGE =0,2V VSİ = 0,7V

7

2.5 Bölüm Çalışma Soruları

Soru.1 Yarı iletken ile iletken arasındaki temel fark nedir?

a) yarı iletken de akım elektron-hol etkileşimi ile, iletkende ise elektron hareketi ile sağlanır

b) akım iletkende holler ile, yarı iletkende elektronlar ile sağlanır

c) iletkenlerin iç direnci yüksek, yarı iletkenlerin düşüktür

d) yarı iletkenler ile iletkenlerin her ikisi de iletim hatlarında kullanılır

Soru.2 32elektronu bulunan bir atomun elektron dağılımını çizerek, hangi yörüngede kaç

elektronu olduğunu belirtiniz.

Soru.3 P tipi yarı iletken nedir? Nasıl elde edilir? Kısaca anlatınız.

Soru.4 Bir yarı iletken malzeme için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

a) akım elektron-hol etkileşimi ile oluşur c)İç dirençleri yüksektir.

b) akım elektronlar ile sağlanır. d)İletim hatlarında kullanılır.

Soru.5 N tipi yarı iletken nedir, ne işe yarar?

8

3. BÖLÜM :PASİF DEVRE ELEMANLARI

3.1 Dirençler

3.2 Kondansatörler

3.3 Bobinler

3.4 Transformatörler

3.1 Dirençler Elektronik devrelerde akım kontrol elamanı, gerilim düşürücü ve gerilim bölücü olarak

kullanılır. Kullanım amaçlarına göre sabit dirençler, ayarlanabilir dirençler, ısıya ve ışığa

duyarlı dirençler olarak sınıflandırılabilir.

Sabit dirençler: metal oksit, karbon, porselen, tel ve film dirençlerdir. Bu dirençler 1/2W,

1W, 5W, 10W vb. güçlerde bulunur.

(a)

(b) (c)

Şekil 3.1 a) Metal oksit, b) film ve c) porselen direnç örnekleri

1W 1/2W 1/4W

metal oksit dirençler

Dirençlerin güçleri boyutları ile orantılıdır

Tel uçlar Film direnç

Metal kapaklar

Sipirial şekilli film

Seramik destek

Film dirençler:Bir yalıtkan üzerine solüsyon halinde sürülen karbon veya metal oksitlerden yapılır.

Porselen dirençler: Siprial veya burgu şeklinde telden hazırlanan dirençlerin üzeri seramik veya porselen ile kaplanır.

9

Şekil 3.2 Telli dirençlerin yapısı

3.1.2 Ayarlanabilir(variable) Dirençler

Ayarlanabilir dirençler kullanım amacına göre trimpot(küçük ayarlanabilir veya çok

dönüşlü dirençler), potansiyometre(dışarıdan kontrol edilebilir tekli veya çoklu, doğrusal ya

da logaritmik olarak ayarlanabilir dirençler) ve sürgülü reostalar olarak gruplandırılabilir.

Bu dirençler yalıtkan bir madde üzerine sürülen karbon solüsyon, metal oksit eriyikleri ve

sarmal direnç teli üzerinde gezdirilen hareketli ortak uç ve bu uçun her iki tarafında bulunan

sabit ayaklardan meydana gelir. Ortak uç sabit ayaklar arasında gezdirilirken, hareket

istikametinde direnç azalırken diğer yönde ise direnç artar.

(a)

(b)

Şekil 3.2 a ve b Ayarlanabilir(değişken) dirençlerin yapısı

Telli dirençler: Porselen üzerine direnç teli sarılarak yapılır. Seramik destek

Metal kapaklar

Kaplama malzemesi

Sabit uçlar

Ortak uç

Ortak uç B

Sabit uç A1

Sabit uç A2

Sürgülü Potansiyometre Değişken direnç sembolü

A1 A2 B

İkili potansiyometre

Trimpot yapısı

10

3.1.3 Bazı Direnç Sembolleri ve Anlamları

3.1.4 Dirençlerin Renk Kodları ve Çözüm Yöntemi

Direnç Birimi ohm() dur. 1=1V/1A dır. 1K=1000=103 1M=103K=103.103 = 106 R=23x105 =2,3x106 ΔR=23x 105 .10/100 =23x104 R ΔR=(2,3x1060,23x106)

Renkler Kodlar

Siyah 0

Kahve 1

Kırmızı 2

Turuncu 3

Sarı 4

Yeşil 5

Mavi 6

Mor 7

Gri 8

Beyaz 9

Hata Yüzdesi

Gümüş %10

Altın %5

R=? R=? R=? R=?

I

V

T(Cº)

R R

Sabit

Değeri sıcaklık değişimine bağlı olmayan direnç

T(Cº)

R()

+T PTC Termistör

Sıcaklık artışına göre değeri artan direnç

Foto direnç

Üzerine düşen ışık şiddetine göre değeri azalan direnç

R()

T(Cº) -T NTC Termistör

Sıcaklık artışına göre değeri düşen direnç

11

3.2 Kondansatörler

Kondansatörler elektrik yükü depo eden devre elemanlarıdır. Yapılarına göre sabit

kapasiteli(düzlemsel levhalı, silindirik, seramik, plastik) ve değişken(variable) kapasiteli

olmak üzere iki grupta incelenebilir. Değişken kapasiteli kondansatörler levhaları arasında

kullanılan yalıtkan malzemenin cinsine göre sıvılı, havalı ve polimer yapılı olarak adlandırılır.

Kondansatörler kullanım amaçlarına göre elektrolitik(kutuplu) ve kutupsuz(polimer veya

seramikten yapılmış mercimek tipi) kondansatörler olarak sınıflandırılır. Kutuplu

kondansatörlerin DC uygulamalarında negatif ve pozitif uçlar potansiyel kaynağının mutlaka

aynı isimli uçlarına bağlanmalıdır.

Şekil 3.3 a)Tekli, b) ikili, c)çoklu değişken kondansatörler.

Elektrolitik kondansatörlerin çalışma voltajları, kapasiteleri ve kutupları üzerlerinde belirtilir.

Kutupsuz(mercimek tipi) kondansatörler polimer veya seramikten malzemeden yapılır. Değerleri Üzerindeki renk kodları ile veya doğrudan yazı ile belirtilir.

12

3.2.1 Kondansatörün Kapasitesi

3.2.2 Bir kondansatörün DC Şarj ve Deşarjı

Kondansatörler DC ve AC potansiyel farkı altında yüklenebilir. Elektrolitik kondansatörler

DC potansiyel altında belirli bir t süresi içerisinde eksponansiyel şekilde dolmaya başlar ve

tam dolduktan sonra akım iletimini keser. Tekrar akım akışına izin vermek için deşarj

edilmesi gerekir. Deşarj edilirken ani yük boşalmasına izin verilirse patlamaya neden olabilir.

AC potansiyel farkı altında yüklenen kondansatör bir periyotta dolma eğilimi gösterirken,

diğer periyotta boşalma eğilimine girer. Bu dolma ve boşalma süreleri birbirine eşittir.

Şekil 3.4 Kondansatörün DC potansiyelde şarj ve deşarjı

)()()( faradCvoltVcoulombq

dAC

mdmAfaradC

00

2

)()()(

Boşlukta ölçülen kapasite değeri

Arada yalıtkan varken ölçülen kapasite değeri

2C2s1kg3mε

2_11210859,80 mNC

0 r oransal yalıtkanlık sabiti

Bir kondansatörün depolayacağı elektrik yükü kapasitesi(C); plakalar arasındaki mesafe(d), plakaların yüzey alanı(A), ve kullanılan yalıtkanın yalıtkanlık sabiti( ) ile belirlenir.

anot katot

Yalıtkan(ε)

d

A

V

I

+q -q

C

anahtar

)1( /0

RCteqq

q

t

Şarj eğrisi

Deşarj eğrisi

Bir kondansatörün depolayacağı elektrik yükü(q); plakalara uygulanan potansiyel farkı(V) ile kapasitesinin(C) çarpımı ile verilir.

MKS biriminde A : m2 d : m C : farad

13

3.3 Bobinler

3.3.2 Akım Bobininin Çalışma Prensibi Şekil 3.6(a) da verilen bobin devresinden akım geçişine izin verildikten itibaren, bobinin orta

kısmında şekil 3.6(b) deki gibi bir magnetik akı değişimi yaratılır. Yaratılan bu magnetik akı

değişimi bobin telinin içinde ters yönde bir akım(indüksiyon akımı) doğurur ve belirli bir süre

sonra devre akımını(I) sabitler.

Bobinin VL potansiyel farkı; ile verilir ve akımın değişim hızına bağlıdır.

Depolan enerji ise; dir.

(a) (b)

Bobin;Sarmal telden yapılmış akım taşıyan bir devre elemanıdır. Bobinler içlerinden akan akıma ters yönde çalışır. Besleme akımı artarken, magnetik indüklenmeden dolayı bobin içinde ters yönde ve geçen akımı azaltmaya çalışan bir İndüksiyon akımı yaratılır.

Şekil 3.5 Akım bobini

Bobinler bir yalıtkan malzeme üzerine sarılarak içleri boş olarak kullanıldığı gibi akım kazancını artırmak için içlerine grafit(kömür) veya bir demir çekirdek(Nüve) de konabilir. Bobinler genellikle elektronikte osilasyon üretmek amacılı olmak üzere Zil, Röle, çeşitli Trafoların yapımında, Anten, Mikrofon ve Hoparlör yapımı gibi bir çok alanda kullanılır. L harfi ile sembolize edilir, Birimi Henry(H) dir. 1H = 1volt.saniye/amper (Bobinde akımın 1 Amper.saniyelik Amper.saniyelik değişimi sonunda 1 voltluk potansiyel yaratması sonucu oluşan indüktansa karşı gelir.)

Ferit göbek Sarılmış

izoleli tel

L

dtdILVL

2

21

..

ILdIILW

dtdtdIILdW

dtIVdW

t

I

I

Magnetik akı Tek bir akım ilmeğinin meydana getirdiği magnetik alan

I B

Ampermetre

I

V i

VL

14

Şekil 3.6 Akım bobininde indüksiyon akımının(i) oluşumu

3.4 Transformatörler

3.4.2 Voltaj Düşürücü Trafo

Örnek Soru ve Çözümleri

Transformatör; Bir demir çekirdek veya ferit üzerine sarılmış primer(giriş) ile sekonder(çıkış) sargılarından oluşmuş devre elemanıdır. Primer sarım sayısı yüksek, sekonder sarım sayısı düşük olanlar trafolar voltaj düşürücü olarak adlandırılır. Bu trafoların primeri ince telden ve yüksek sarımlı, sekonderi kalın telden ve az sarımlıdır. Primer sarım sayısı düşük, sekonderi yüksek olanlar trafolar voltaj yükseltici olarak adlandırılır. Primeri ve sekonderi eşit sarımlı olanlar 1/1 dönüştürücü olarak adlandırılır.

Trafolar verilen güç = alınan güç prensibine göre tasarlanır.

.,

alve

dirII

VV

IVIVPP

p

s

s

p

sspp

p

s

s

p

s

p

II

NN

VV

Sarım sayıları voltaj ile doğru, akımla ters orantılıdır.

Ip Is

Np Ns

Vp Vs

15

Örnek:2 Şekildeki trafonun primeri kaç A dir?

Ip=?A Is=2A

Vp=150V Vs=15 AI

I

VIV

III

VV

p

p

p

ssp

p

s

s

p

2.051

15030

150215

,

Çözüm;

Çözüm;

?10

1200

240

s

s

p

p

NVV

NVV

5024

1200240

12000240

101200

,

s

s

p

sps

s

p

s

p

N

N

VVN

NNN

VV

Örnek:1 Primer sarımı 1200 olan bir trafonun primerine 240V uygulanırsa sekonderinden 10V elde etmek için sekonder sarım sayısı kaç olmalıdır?

Çözüm;

Örnek:3 100 V altında 1200C yük depolayan bir kondansatörün kapasitesi kaç mikro farattır? FC

FVqC

61012

12100

1200

+ -

14

=60V

I=?A r=1

5

AI

I

32060

)5141(60

Çözüm;

Örnek:4

21 RIRIrI

16

4. AKTİF DEVRE ELEMANLARI

4.1 Diyot

4.2 Transistörler

4.3 FET

4.4 UJT

4.5 Tristör

4.6 Triak

4.1 Diyotlar Diyotlar N tipi ve P tipi iki yarı iletkenin birleştirilmesi ile oluşturulmuş temel aktif devre

elemanıdır. N ve P tipi yarı iletkenlerin birleştirilmesi esnasında yapıya değişik özellikler

katılarak çeşitli amaçlara uygun diyotlar üretilir. Sadece AC/DC doğrultucu(NORMAL

DİYOT), voltaj sabitleyici(ZENER), ışık yayıcı(LED), ışığa duyarlı(FOTO DİYOT),

osilasyon üretici(TUNEL) gibi tipleri mevcuttur.

+

Şekil 4.1 N ve P tipi iki yarı iletkenden oluşmuş normal diyot.

Normal diyotlar, özel amaçlı üretilenlerin dışında, 1N serisi olarak adlandırılırlar ve bunlar

çeşitli güç ve voltajda üretilirler. AC uygulamalarda doğrultucu görevi yaparlar. DC

uygulamalarda, Şekil 4.2 de görüldüğü gibi, bir yönde iletime geçerken, diğer yönde iletime

izin vermez.

Şekil 4.2 a) Doğru yönde polarizasyon b) Ters yönde polarizasyon

N P

u

N P N P

A K

N P

e

e

I

N P

e

I=0

e

e

17

Normal bir diyotun akım-voltaj karakteristiği ve çalışma şartı Şekil 4.3 de verilmiştir. Bu

şartların dışındaki uygulamalar diyotun yanma veya bozulmasına neden olur.

Şekil 4.3 Normal bir diyotun akım-voltaj karakteristiği ve çalışma şartı

4.1.2 Diyot ile AC Akımın DC Akıma Çevrilmesi

Zaman ekseni boyunca pozitif ve negatif genliklere sahip olarak sinüs fonksiyonuna uygun

olarak ilerleyen AC voltajı, diyotlar vasıtasıyla, pozitif veya negatif yarım dalga DC voltaj ile

tam dalga DC voltaja dönüştürülebilir.

a) Negatif ve Pozitif yarım dalga AC/ DC doğrultma

Şekil 4.4 deki gibi normal bir diyotun Katotundan giren bir AC sinyal veya voltajın sadece

negatif kısmı geçerken, Anodundan giren AC sinyal veya voltajın sadece pozitif kısmı geçer.

(a) (b)

Şekil 4.4 a)Negatif yarım dalga AC/DC doğrultma, b)Pozitif yarım dalga AC/DC doğrultma

A K A K

İletimin sağlanması için gerekli min eşik gerilimi

Bozulma sınır bölgesi

Doğru çalışma bölgesi

V

I

0.2V(Ge) 0.6V(Si)

18

b) Köprü diyotlu tam dalga DC doğrultma

Hazır köprü diyotun veya Şekil 4.4 deki gibi aynı cins dört diyot diyottan oluşturulmuş

köprü diyotun AC girişlerine trafo veya herhangi bir AC kaynağın çıkışları bağlandığında

ortak anot ile katot noktaları arasında doğrultulmuş bir potansiyel farkı görülür. Şekil 4.4a da

elde edilen parazitli doğrultma, çıkışa uygun bir C kondansatörü bağlanarak filtre edilir ve

tam doğrultma sağlanır.

(a) (b)

Şekil 4.5 Köprü diyotlu doğrultma a) Filtresiz doğrultma, b) Filtreli doğrultma

4.1.3 Zener Diyot Zener diyotlar belirli bir voltajı sabitlemek, potansiyel kaynaklarının çıkışlarındaki

dalgalanmayı önlemek ve devre elemanlarının karalı halde çalışmasını sağlamak için

kullanılır. İhtiyaç duyulan çeşitli güç ve voltajlarda üretilir. Uygulamalarda normal diyotların

tersine, katodu + voltaja veya toprağa, anodu ise – voltaja bağlanır. Bağlandığı noktada Ge

veya Si tabanlı olmasına göre, sırasıyla 0,2V veya 0,6V civarındaki potansiyeli üzerinde

depoladığı için regüle edilecek voltajın miktarını belirlerken mutlaka bu durum göz önüne

alınmalıdır. Örneğin 9V luk bir regüle için Ge tabanlı bir zener kullanılacaksa 9,2V zener

gerekir.

Şekil 4.6 Zener diyotlu voltaj sabitleme(regülasyon) devresi

C

V

RL Yük üzerindeki voltaj zener voltajına eşittir. (VL=VZ)

R içinden akan akım ne olursa olsun, zener RL üzerindeki voltajı sabitlemeye çalışır.

Yük üzerindeki fazla voltaj R üzerinde kalır. VR=VÇ-VL , VZ=VL

RegülesizGüç

Kaynağı VÇ

19

4.1.4 Işık Yayan Diyot(LED) LED’ler Ga tabanlı yarı iletkenlerin oluşturulması esnasında, Ga içine katılan (enjekte

edilen) bazı maddelerin elektronları, dışarıdan yapılan uyarımlar sonucu, bulundukları enerji

seviyelerinden bir başka enerji seviyesine geçiş yaparlar. Bu geçişler esnasında aldıkları

enerjiye uygun olan dalga boyundaki bir ışığı yayarak tekrar karalı hale geçerler. Yayılan

ışığın dalga boyunu katılan maddenin tipi belirler. Buna göre kırmızı ışığı Ga içine katılan P

(fosfor) belirler. Diğer katkı maddeleri ile sarı, yeşil, turuncu, mor ve renksiz(Kızılötesi)

renklere karşı gelen gagla boyunda ışık elde edilir.

Elektronik devrelerde ikaz amaçlı ve gösterge lambası olarak kullanılmasının yanında,

Şekil 4.6 da görüldüğü gibi rakam, harf ve çeşitli sembollerin ifadesinde display olarak

kullanılır. Çalışma gerilimleri 2V-3V, maksimum akımları ise 20mA civarındadır.

Şekil 4.7 LED sembolü ve uygulaması

4.1.5 Foto Diyot Işık foton olarak adlandırılan küçük enerji taneciklerinden oluşmuştur. İçine çok miktarda

yabancı madde katılmış P tipi yarı iletkenden oluşan P-N birleşimli bir diyotun ara bölgesine

düşen fotonlar bu bölgedeki elektronlara enerjilerini aktararak akıma neden olurlar. Bu olaya

foto elektrik olayı denir. Bu etkiden faydalanılarak da foto diyot yapılmıştır.

Şekil 4.8 Foto diyot

LED sembolü

Ters akım

Ters akım (ma)

Işık şiddeti

20

4.2 Transistörler (Genel amaçlı) N tipi ve P tipi yarı iletkenlerin değişik kombinezonları şeklinde birleştirilmesinden

oluşturulmuş elektronik devre elemanlarıdır. Genel olarak Kolektör(C), Baz(B) ve Emiter(E)

olarak üç bacağı bulunur. Bazen üçüncü bacak aynı zamanda şase(dış kılıf) ile ilintilidir.

4.2.2 Transistörlerin Çalıştırılması NPN ve PNP tipi Transistörler işlevsel açıdan benzer amaçlar için kullanılmalarına rağmen,

elektriksel karakteristikleri açısından birbirinden farklıdır. NPN tipi transistörü iletime

geçirmek için kolektör ve bazına (+)pozitif voltaj uygularken, emiterine (-)negatif voltaj

uygulanmalıdır. PNP tipi transistörü iletime geçirmek için kolektör ve bazına (-)negatif voltaj

uygulanırken, emiterine (+)pozitif voltaj uygulanmalıdır.

Şekil 4.9 NPN ve PNP tipi transistörün iletim voltajları, NPN tipi transistörün çalışması

• NPN tipi transistör; İki N tipi yarı iletken arasına bir P tipi yarı iletkenin yerleştirilmesi ile oluşturulan transistör tipidir. P

N

N

C

B

E

C B E

N P

P

C

B

E

C B E

• PNP tipi transistör; İki P tipi yarı iletken arasına bir N tipi yarı iletkenin yerleştirilmesi ile oluşan transistör tipidir.

IE= IC+ IB

21

4.2.3 Transistörlerin Akım Kazancı

Transistörler bazlarına uygulanan çok düşük bir tetikleme geriliminin neden olduğu IB baz

akımı oranında iletime geçerek, kolektörlerinden geçen IC akımını emiterlerinden yayarlar.

Bundan dolayı;

IE = IB+ IC dır.

Kolektör akımının baz akımına oranı transistörün kazanç faktörü olarak adlandırılır.

Transistörlerin güçlerine göre plastik ve metal tipleri mevcuttur. Kullanım amaçlarına göre

çıkış katı(güç transistörü), ara frekans katı(RF transistörü), darlington(akım kazançlı

transistör), sürücü(low power transistör) , yüksek kazançlı (yükseltici transistörler) ve foto

transistörleri olarak adlandırılır. Transistörlerin Kolektör akımının Emiter akımına oranına

alfa akım kazancı denir.

Örnek-1 Çözüm-1

B

Cfe I

Ih Akım kazancı;

1

,E

C

II

Alfa akım kazancı;

10

1000 Anahtar

VCC =20V

C

E

B

Şekildeki devrede;

VCC =20V , RC=10

VBE=5V , RB=1000

VCE=8V ise

IC=?mA ,

IB=?mA,

=?

mAAI

RVIRIV

VVVVV

C

C

CCCCC

C

CECCC

12002,11012

,.

12820

mAAI

RVIRIV

VVVV

B

B

BBBBB

BECCB

15015,01000

15

,.

15520

8015

1200

B

C

II

22

Örnek-2

Çözüm-2

Örnek-3 Çözüm-3

Şekildeki transistör için

anahtar kapatıldığında

VBE=0.6V,

VCE=0,2V olarak ölçülmüştür.

RB=1KΩ ve,

=100 olduğuna göre;

a) lambadan kaç mA akım geçer?

b) lambanın direnci kaç Ω dur?

Lamba üzerinde 10V-0.2V= 9.8V kalır.

Transistör iletimde olduğunda VCE =VC = 0.2V olarak ölçülmüştür.

.4.910001

0094,01000

4,9

,

4,96,010

olurmAIisemAA

AVI

RVIRIV

VVVVV

B

B

B

RBBBBRB

RB

BCRB

mAIII

C

BC

9404,9100

Emiteri topraklanmış NPN tipi

bir transistörün;

VCE=60V ,

VCC=100V, ve

IC=10mA ise

RC direnci kaç ohm dur?

KRA

VR

IVRIRV

VVVVVV

C

C

C

CCCCC

C

CECCC

44000

100.4001,0

40

,

4060100

23

4.3 FET Tipi Transistörler FET (Field Effect Transistors) transistörlerde akım pn eklem yerlerinde oluşan elektrik

alanı ile kontrol edilir. Bu transistörlerde Collector(Drain), Emiter(Source) ve Base(Gate)

olarak adlandırılır. Empedansları çok yüksektir(1010 Ω dır. Çalışma prensipleri aynı olmasına

rağmen uygulanan polarma gerilimine göre iki gruba ayrılırlar.

a)N Kanal FET: N tipi madde içine iki tane P tipi madenin yerleştirilmesi ile oluşur.

b)

Şekil 4.10 a)Yüzeye dik kesit, b)yüzeyin üstten görünüşü

N kanal FET’in p tipli kısımları birleştirilerek(Gate), - voltaj ile polarize edilir. Bu

polarizasyon kaynaktan(Source) Dirain’e giden elektronları kontrol eder. Gate gerilimi

yükseldikçe dirain akımı sabit kalır.

Sembolü;

b) P Kanal FET; P tipi yarı iletkenin içine iki tane N tipi maddenin katılması ile meydana

gelir. N tipli maddeden oluşan iki kısım birleştirilerek + voltaj uygulanır.

Sembolü;

Örnek 4 N kanallı bir yükselteç

D

S G

D

S G

D S

G

R2

R3 R1

C1

C2

+VDS

Vçıkış Vgiriş

Source

Drain Gate

P

N N

a)

P

N

Source Drain

Gate

P

24

4.4 UJT (Uni Junction Transistor) Transistörler

Tek birleşimli transistörler(UJT) küp yada çubuk şeklindeki N tipi silisyum parçanın

üzerinde açılan oyuğun içine belirli oranda P tipi maddenin enjekte edilmesi ile yapılır. Bu

enjekte edilen P maddesi emiter girişini oluşturur.

a) b) Şekil 4.11 a) UJT’nin yapısı, b) UJT’nin sembolü

Örnek 5 UJT ile yapılmış bir osilatör devresi

Emiter

B1

B2

B2

B1

E

B2

B1

RB2

RB1

R1

C1

+V

Vçıkış

25

4.5 Tristörler(SCR)

Tristörler P ve N tipi yarı iletkenlerin PNPN şeklinde istiflenmesi ile oluşmuş kazançları

çok yüksek ve çok hızlı iletime geçebilen devre elemanlarıdır.

Şekil 4.12 Tristörün yapısı ve sembolü

Tristörler Gate lerine küçük bir sinyal uygulanmadan iletime geçmezler.1/1000 s de

iletime geçebilen tristörlerin iç dirençleri 0,2 kadar düşebilir. Bu yüzden mutlaka anoduna

bir koruyucu direnç bağlanmalıdır.

Tristörler dc çalışırken birkere tetiklenmesinin ardından anot akımı kesilene kadar

çalışmaya devam eder. Çalışması için Gate akımının devamlı akması şart değildir.Bu özelliği

ile otomatik kontrol ve alarm devrelerinde yoğun olarak kullanılır.

Örnek 6 Tristör kontrol ve alarm devresi

A

K

G S1

S2

R

12V

Bazır

Tristorlu alarm kontrol devresi

A

K

G S1

S2

R2 220V AC

Lamba

R1

Tristorlu lamba devresi

P

N

P

A

N

K

G

A

K

G

P

N

P

A

N

K

G A

K

G

a) negatif voltaj tetiklemeli a) pozitif voltaj tetiklemeli

26

4.6 Triac(Triaklar)

Triak iki tristörün birleştirilmesi ile meydana gelen bir alternatifakım anahtarıdır.Alter

natif akımda her iki yönde akım geçirir. Gate uygulanan +dc, -dc ve ac ile tetiklenebilir.

Triaklar yüksek akımlı güç kontrol devrelerinde kullanılır.

Örnek 7. Triakın tam ve yarım dalga çalıştırılması

P

N

P

A2

N

G P

N

P

A1

N A2

G A1

220V AC

A2

G A1

S2

R1

M

Tam ve yarım dalga Triak kontrollü motor

27

5. BÖLÜM: MİKRO İŞLEMCİLER

5.1 Yükselteçler

5.2 İşlemciler

5.3 Karşılaştırıcılar

5.1 Yükselteçler Yükselteçler giriş empedansı yüksek, çıkış empedansı küçük devre elemanlarıdır. Bu

özelliklerinden dolayı giriş sinyalini bozmadan ve kazançları oranında yükselterek çıkışa

verirler. Yükselteçler amaçlanan hedefler doğrultusunda ve Şekil 5.1 de görüldüğü gibi,

içlerinde değişik miktarda transistör, direnç, kondansatör, diyot ve bobin bulunan çok küçük

hacimlerde tasarlanıp üretilmektedir.

(a) (b)

Şekil 5.1 Genel amaçlı dual(çift) MC1458 yükseltici(amplifier) entegre devresinin

a)Paket yapısı ve tekli gösterim sembolü b)Tek yükseltecin içyapısı

Bu ve benzeri devre elemanlarına dışardan yapılan az sayıdaki elektronik devre elemanları

ilavesi ile çok sayıda elektronik devre basitçe tasarlanabilmektedir.

Genel olarak tasarlanan yükselticiler, entegral alıcılar, toplayıcılar, diferansiyel(türev)

alıcılar ve fark alıcılardır.

28

5.1.2 Eviren Yükselteçler(İnverting amplifier) Eviren yükselteçler giriş sinyali voltajını yükseltir ve tersine çevirerek çıkışa aktarırlar.

Çıkış sinyali genliğinin( Vç ) giriş sinyali genliğine(Vg) oranı yükselteçlerin kazanç faktörü

veya katsayısı olarak tanımlanır. Buna göre kazancı yüksek olan yükselteçler tercih edilir.

Giriş empedansı çok yüksek ve her frekans aralığında maksimum kazancı sağlayan

yükselteçler ideal olarak nitelenir.

(a) (b)

Şekil 5.2 a)Eviren yükselteç b)Eviren yükselteç eşdeğeri ve devre analizi

a)da verilen yükseltici devrenin eşdeğer devre çözümü b)de verilmiştir. Yükseltecin Z ile

tanımlanan iç direnci(empedansı) çok yüksek ve üzerinden geçen Iz empedans akımı çok

küçüktür. Eşdeğer devrenin 1 ve 2 nolu akım halkalarına ait kapalı devre denklemi yazılırsa;

olur. Her iki denklemde Iz çok küçük olduğundan;

elde edilir. Iz, I1 ve I2 ile karşılaştırıldığında çok küçük olduğundan I1 = I2 olarak yazılabilir

ve bu durumda (3) ve (4) denklemlerinden;

elde edilir. Bu durumda yükseltecin kazancı

-V

+V

R2

R1

Vg Vç

I1 IZ

I2

IZ

R2 R1

+ Vg

I1 I2

1 2 Vç

+ Z

)4(,

)3(,

2222

1111

RV

IdenRIV

RV

IdenRIV

çç

gg

)2(0)1(0

0

22

11

RIZIVZIRIV

denRIE

zç

zg

1

2

21 RR

VV

veyaRV

RV

g

çÇg

29

ile ifade edilir.

5.1.3 Evirmeyen Yükselteç(Non inverting amplifier)

Evirmeyen yükselteçler giriş sinyalinin görünümünü değiştirmeden ve yükselterek çıkışa

aktarırlar. Yükseltecin giriş empedansı çok yüksek(sonsuz) olduğundan içinden akım akmaz

Bu durumda devrenin eşdeğeri şekildeki gibi düşünülebilir. 1 ve 2 numaralı akım halkalarına

kapalı devre kuralı uygulanırsa;

Şekil 5.3 Evirmeyen yükselteç ve devre analizi

(2) ve (3) denklemlerinden;

)5(1

2

RR

VV

Ag

ç

-V

+V

R2

R1

Vg Vç

I1

I2

)3(0)2(0

00)1(0

0)(

2211

11

11

1

RIRIVRIV

olurZIVdanIZIRIV

danRIE

ç

g

zzz

zg

n

İii

R2

I1

I2

2 Vç

+

- 1

R1 + Vg _

Z

Iz

.111

2

1

2

11

2211

11

2211

bulunurRRAve

RR

VV

RIRIRI

VV

RIVRIRIV

g

ç

g

ç

g

ç

30

5.2. İşlemciler

5.2.1 Fark(Subtracting) Alma İşlemcisi

Fark alma yükselteçleri negatif(-) ve pozitif(+) girişlere uygulanan potansiyel veya sinyallerin

farkını alarak kazanç oranında yükselterek çıkışa verir.

Şekil 5.4 Fark alma işlemcisi

5.2.2 Toplayıcılar(Summing Amplifeir)

Toplayıcı yükselteçler arklı noktalardan gelen potansiyel farklarını veya sinyallerini

toplayarak çıkışa verir.

Şekil 5.5 Toplayıcı işlemci

R3 V3

-V

+V

R2

R1

Vg Vç )(

)(

31

2

3

1

2

VVRRV

VVAVRRA

gç

gç

)( 31

31

2

VVAVRR

RA

ç

R2

R3 -V

+V R1 V1

Vç V3

31

5.2.3. Türev Alıcılar(Differantional Amplifeir)

C kondansatörü dolmasının ardından R direnci üzerinden boşalarak çıkış sinyalinin

dikleştirir. Bu durumda C kondansatörünün depoladığı yük miktarı

q= C.V dir. I(akım) birim zamandaki yük değişimi olduğuna göre;

Şeikil 5.6 Türev alma işlemcisi

Elde edilen bu ifade çıkış sinyalinin giriş sinyalinin diferansiyeli(türevi) olduğunu

göstermektedir.

-V

+V

R

C I

I Vg Vç

.)(

.

.

)(1;,

)cos(

)sin(

.

.

0

0

olurdt

dVCRwVCRV

bulunurVCRwVZRAVV

olurZIV

empedanswC

ZwCIV

CIwV

wVwtwVdt

dVdenwtVV

olurCI

dtdV

veyaolurC

dtİV

vedtIq

ggç

gggç

g

gg

gg

g

g

32

5.3 Karşılaştırıcılar(Comparator)

Karşılaştırıcı işlemciler fark alma yükselticilerine benzer olarak pozitif ve negatif girişlere

uygulanan sinyal genliklerine göre çıkışa işaret gönderirler.

Şayet ;

;

Şekil 5.7 Karşılaştırıcı işlemci

Örnek.5.1 Sıcaklık sensörlu otomatik fan devresi

LM310 karşılaşıcı entegre devre elemanı, istenilen sıcaklığa karşılık gelecek şekilde önceden

belirlenmiş R2 direncinin üzerindeki potansiyel farkını, sensorun algıladığı sıcaklığa eşdeğer

potansiyel farkı ile karşılaştırır. Fark pozitif ise 2N3055 transistoru, bazına yapılan tetikleme

ile, iletime geçir ve fanı çalıştıracak akım akışına izin verir. Fark negatif ise transistor iletime

geçmez ve fanın çalışması durur.

C

E

B

+12V

_V

+V

R2

2N3055

LM310

R1 Sensör

.00,

olurViseVVveViseVV

ç

ç

+V -V Vç -VCC

+VCC

33

6. BÖLÜM: SENSÖRLER

6.1 Termik(sıcaklık) direnç sensörleri

6.2 Mekanik ısı sensörleri

6.3 Isıl çiftler(termocouple)

6.4 Optik sensörler

6.5 Basınç sensörleri

6.6 Otomotivde kullanılan diğer sensörler

Sensorlar bulundukları ve kontrol altında tuttukları çevrelerindeki birtakım fiziksel veya

mekaniksel bir değişimi analog olarak elektriksel işaretlere dönüştürerek mikro işlemcilere

veya merkezi işlem ünitelerine iletirler. Sensorların gönderdiği bu analog işaretler voltaj,

frekans veya direnç gibi değişiklikler olabilir.

6.1 Termik(Sıcaklık) Direnç Sensörleri Direnç değerleri sıcaklık değişimine göre değişen elektronik pasif devre elemanlarıdır.

İstenen amaçlar doğrultusunda, NTC (negatif termik iletken)ve PTC (pozitif termik iletken)

olarak üretilmektedir. Bunlar sıcaklık değişimine karşı doğrusal ve logaritmik direnç değişimi

gösterecek yapıda üretilirler(Şekil 6.1).

Şekil 6.1 Termistörler

R()

T(Cº) -T NTC Termistör

Sıcaklık arttıkça direnç değeri düşer

T(Cº)

R()

+T PTC Termistör

Sıcaklık arttıkça direnç değeri de artar

34

6.2 Mekanik Isı Sensörleri Isıya karşı duyarlı farklı uzama katsayılarına sahip iki metal parçalarının birer veya ikişer

uçları puntolanarak, daha çok elektrik devrelerinde ve ısıtıcılarda kullanılan, mekanik sıcaklık

sensorları yapılmaktadır.

Şekil 6.2 Mekanik sıcaklık algılayıcı

6.3 Isıl Çiftler(Termocouple)

Farklı elektron dağılımına ve elektronik yapıya sahip iki iletken tel (bakır –konstant veya

krom-nikel gibi) yüksek gerilim altında ark kaynağı ile birleştirilerek ısıl çift(Termocouple)

olarak adlandırılan, yüksek sıcaklıklara kadar çıkılabilen ve yüksek duyarlığın olan ısıl

sensörler elde edilmektedir. Özellikle araçların motor hararetlerinin ve klima sistemlerinin

sıcaklık kontrolü bu sensörler ile sağlanmaktadır.

Yüksek gerilim altında meydana gelen birleşme(Junction) bölgesinde küçük bir elektron

dengesizliği meydana gelir. Bu bölgenin ısıtılması ile bölgenin elektron fazlalığı olan

tarafından eksik olan tarafına bir elektron hareketi, dolayısı ile bir akım akışı, meydana gelir.

Sıcaklığa bağlı olarak akımda doğrusal bir oranda değişir. Bu değişim işlemciler vasıtasıyla

değerlendirilir.

Şekil 6.3 Cr-Ni ısıl çift yapısı

Cr Ni Yüksek voltaj ark kaynağı

λB > λA ve T =23°C

B metali

A metali λB > λA ve T > 23°C

35

6.4 Optik sensörler

N ve P tipi yarı iletkenlerin birleştirilmesi esnasında birleşim bölgesine çeşitli katkı

maddeleri ilave edilir. Birleşme bölgesinde yerleşmiş bulunan elektronlar eşik gerilimini

aşacak düzeyde, bir enerji uyarımına maruz kaldıklarında harekete geçer. Elektronların

aktivitesi veya hareketliliği, eşik geriliminin üzerinde olan her uyarım voltajı ile orantılı

olarak artar. Bu tip sensörlerin uyarım voltajları çeşitli dalga boylarındaki ışık veya foton ile

karşılanır.

Foto diyotlar, foto transistorlar ve foto dirençler bu tip sensörlerdendir. Bu sensörler görünür

ışık bölgesinden kızıl ötesi dalga boyuna kadar bir enerji seviyesinde algılama yapabilirler.

Güneş pilleri(solarcell) de bazı önemli devre uygulamalarında algılayıcı olarak

kullanılmaktadır. Özellikle far kontrol, hız ve devir sayısı, yakıt kontrol gibi amaçlar için

kullanılır.

6.5 Basınç sensörleri

Basınç sensörleri piezoelektrik maddelerden yapılır. Bazı kristal yapıya sahip dielektrik

maddelerin örgü noktalarına yerleşmiş bulunan atomların elektronları, belirli yönlerden

sıkıştırmaya maruz kaldığında, yapı içindeki yük dağılımı dengesizliği yaratılır. Yük

dağılımındaki bu dengesizlik iki elektrot arasına sıkıştırılmış piezoelektrik kristalinin

elektrotları arasında bir potansiyel farkının oluşmasına neden olur. Meydana gelen bu

potansiyel farkı piezoelektrik maddenin etkisinde kaldığı basınç ile doğru orantılıdır.

Basınç sensorları genel olarak, mümkün olan en yüksek sıkıştırma oranının kullanılarak

ideal yanmanın oluşması amacı ile, motorların silindir kapağına, blok veya emme

manifolduna yerleştirilir.

36

6.6 Otomotivde kullanılan diğer sensörler

1) Oksijen(Lambda) sensörü;

İyi bir yanmanın sağlanması için hava ve yakıt miktarı oranının (hava/yakıt=14,6) tespiti için

kullanılır. Motor ile konvektör arasındaki egzoz borusuna veya doğrudan konvektör üzerine

takılır. Sadece kurşunsuz yakıt kullanan araçlarda kullanılan Oksijen sensörü galvanik bir

pildir. İç kısımda bulunan çinko oksit(ZnO2)dışarıdan ince delikli platin elektrot tabaka ile

kaplıdır. İç kısım temiz hava ile temasta ve dış kısım egzoz gazına açıktır. Sensor içindeki

ısıtıcı ile 300 dereceye kadar ısıtılır ve çinko oksidin iletken hale gelmesi sağlanır. Bu

iletkenlik negatif oksijen iyonlarını çekmeye ve platin elektrotlar üzerinde toplanmasına

neden olur. İç ve diş elektrotlar üzerinde toplanan oksijen miktarındaki farklılık elektrotlar

üzerindeki potansiyelin farklı olmasına neden olur. Bu fark algılanarak işlemcilere iletilir.

2) Krank mili ve eksantrik sensörü;

Krank üzerinde bulunan diskin çıkıntılarını izleyerek ECU ya ateşleme sistemini nezaman

harekete geçirmesi gerektiğini iletir. Eksantrik sensörü; 1 nolu silindirin bilgisini ECU ya

göndererek ateşleme ve sıralı yakıt püskürtme sisteminin çalışmasını denetler.

3) Gaz kelebeği sensörü; Gaz kelebeği pozisyonunu ve sürücünün gaz pedalını nasıl

kullandığı konusunda ECU ya bilgi iletir.

4) Hız sensörü; ECU ya aracın hızı hakkında gerekli işaretleri verir.

5) Manifold basınç sensörü;

Bu sensör motorun ürettiği vakum miktarına göre ECU ya bilgiler gönderir. Sensorun

gönderdiği yükseklik ve hava koşulları ile değişen atmosferik basınca ilişkin veriler

ateşleme/yakıt sisteminin bulunulan yüksekliğe adaptasyonunu sağlar.

37

7. BÖLÜM: ELEKTRONİK KONTROL ÜNİTESİ(ECU veya CPU)

7.1 Giriş

Teknolojinin gelişim sürecine paralel olarak insanlar daha konforlu ve daha ekonomik yaşam

koşullarına sahip olabilmenin arayışı içine girmiştir. İnsanların sadece mekanik ve elektrik

donanımlara sahip araçlar ile yapmak zorunda oldukları seyahatlerde karşılaştıkları eziyetler,

otomotiv üreticilerini arayış içine sokmuştur.

İklimsel değişimlerin araç sürüşünde yarattığı olumsuzluklar, kontrol edilemeyen

performans değerleri sonucundaki verim düşüklüğü ve sürüş emniyetsizlikleri, önceden

kestirilemeyen teknik arıza ve sebepleri, kullanılan yakıt türlerindeki azalmaya karşılık artan

yakıt maliyetleri ile her geçen gün çeşitlenerek artan konforlu sürüş isteği bu durumu zorunlu

kılmaktadır.

Otomotiv üreticileri bu maksatla elektroniği, araçların mümkün olan her sisteminde,

kullanmayı hedefleyerek buna uygun donanımlar ve yazılımlar üretmeye ve bu konudaki yan

sanayinin gelişmesine neden olmuşlar ve olmaya da devam etmektedirler.

7.2 ECU’nün Yapısı ve Görevleri

Elektronik kontrol ünitesi, aracın muhtelif yerlerine ve kullanım amaçlarına göre

yerleştirilmiş sensorlar ile toplanan bilgileri, hafızaya önceden kaydedilmiş veya son işlem

basamağında kayıtlı kalmış bilgiler ile derleyerek uygun komutlar halinde çıkışa sunar.

Temel olarak Şekil 7.1 deki gibi giriş çıkış üniteleri ve bunlar arasındaki işlemciden oluşur.

Daha ayrıntılı örnek bir yapı Şekil 7.2 gösterilmektedir.

Araç ile ilgili bilgiler sensorlar aracılığı ile analog veriler halinde toplanır. Bunlar A/D

dönüştürücüler ile sayısal verilere dönüştürülür ve derlenmek üzere mikro işlemcilere iletilir.

Derlenen veriler hafıza ciplerinde kayıtlı bilgiler ile karşılaştırılır. Düzeltilmesi gerekli bilgiler

varsa düzeltilerek, yoksa olduğu gibi uygulanmak üzere ilgili sistemlere aktarılır.

Şekil 7.1 ECU Temel yapısı

Giriş

Mikro işlemci

Çıkış

Sensorlar

Kontrolör

38

Şekil 7.2 Örnek bir elektronik kontrol ünitesi blok yapısı(ECU)

Sıcaklık Sensörü

Kelebek Pozisyon

Sensörü

Hava Akış Hızı Sensörü

Oksijen Sensörü

Devir Sensörü

Eksoz Pozisyon

Sensörü

AKÜ Kontrol Sensörü

Ateşleme Kontrol

Yakıt Püskürtme

H- Köprü Sürücü

Yakıt Pompası

Sürücüsü

CAN Bus Sürücü

Güç Çıkış Kontrolü



DSP İşlemcisi

A/D Çevirici

39

7.3 ECU Kontrollündeki Sistemler

1.Ateşleme sistemleri

a) Analog ateşleme sistemleri

b) Dijital elektronik ateşleme sistemleri

2. Yakıt püskürtme sistemleri

3. Vites kutuları

Elektronik kontrollü Otomatik vites kutuları

4. Aktarma organları sistemleri

5. Elektronik kontrollü diferansiyel kontrol sistemleri

6.Elektronik kontrollü direksiyon sistemleri

7. Kilitlemesiz fren sitemleri(Antilog Break System; ABS)

8. Taşıt denge programı(ESP)

9. Çekiş kontrol sistemi(ASR)

10.Patinaj kontrol sistemleri(TCS)

11.Elektronik kontrollü süspansiyonlar(Elektronik Suspension System(ESS), Active

supension sistemleri(ASS)

12. Elektronik hız sabitleme sistemi(Cruise Control)

13.Elektronik sürücü-yolcu güvenlik sistemler

a) Sürücü yol ve bilgi sistemleri

b) Sayısal hız ölçer

c) Yol bilgisayarı

d)Taşıt denetim sistemi

e)Elektronik motor kilidi(İmmmobiliser-yol vermez)

d) Emniyet kemeri

e)Hava yastığı

f)Araçlar arası mesafe kontrolü

g)Elektronik kontrollü havalandırma/klima

h)Elektronik ayarlı koltuk sistemleri

40

7.3.1 Analog Ateşleme Sistemleri

a) Klasik tip ateşleme sistemi

Klasik tip ateşleme sistemlerinde kontak anahtarının çevrilmesi ile Bobinin girişine(primer

sarımına)verilen 12V luk gerilim, bobin çıkışında(sekonderde)18–25 KV(kilo volt) değerine

yükselir ve distribütör vasıtasıyla bujilere gönderilerek deşarjı sağlanır. Kam miline bağlı

olarak dönen platin kesicisi platinler arasında açılma meydana getirir.

Bu esnasında oluşacak kıvılcım atlamalarını önlemek için platin uçları arasına paralel bir

kondansatör(meksefe) bağlanır. Ancak zamanla platinler üzerinde oluşan oksitlenme(meme)

ateşlemede sıkıntılar yaratması sonucu zamanla bu ateşleme sistemi terkedilmiş ve yerini

çeşitli firmalar tarafından geliştirilen elektronik ateşleme sistemleri almıştır. .

Şekil 7.3 Klasik tip(Kettering) ateşleme sistemi

Ngiriş Nçıkış

+12V

Vçıkış Vgiriş

18-25 KV

°

°

Bujiler

Distribütör

Pilatin

Bobin

Kondansatör Pilatin kesici

41

b) Mekanik kesicili, transistorlu ateşleme sistemi

Kontağın açılması ile birlikte R direnci ile sınırlanan çok küçük bir baz akımı platinler

üzerinden akarak, transistorun bazını tetikler ve transistorun iletime geçmesini sağlar. İletim

geçen transistor bobinin primer akımını emiter üzerinden toprağa verir. Sürekli ardışık olarak

tetiklenen transistor sekonder bobininde yüksek bir indüksiyon akımının doğmasına neden

olur. Meydana gelen bu akım distribütör üzerinden bujilere aktarılarak ateşlemeyi sağlar.

Şekil 7.4 Mekanik kesicili ve transistorlu ateşleme sistemi

c) Kapasitif deşarjlı ateşleme sistemleri(CDI)

Bu ateşleme sisteminde yüksek gerilim farklı bir yöntem ile meydana gelir. Aküden sağlanan

12 V gerilimi yüksek frekanslı DC/AC dönüştürücü ve ön yükselteç vasıtası ile önce 350-

400V DC değerine yükseltilir. Bu gerilim kondansatör üzerinden bobinin primer sargısına

verilerek bobinin sekonder ucundan 40000V ateşleme voltajının elde edilmesine neden olur.

Şekil 7.5 SCR tetikleme kontrol sinyalinin üretilmesinde, magnetik alanın belirli aralıklarla

önünden geçen bir demir metal tarafından kesintiye uğratılması prensibinden faydalanılır. Bu

alan değişimi hall sensorundaki hall akımının veya indüktif sensordaki bobinin indüksiyon

akımının değişmesine neden olur( Şekil 7.6). Bu ateşleme sisteminin avantajı yüksek hızlarda

daha çabuk ateşleme imkanı vermesi ve yüksek performans sağlamasıdır.

Ngiriş Nçıkış

+12V

Vçıkış Vgiriş

18-25 KV

Platin

Bobin

°

Bujiler

Distribütör

°

Platin kesici

R

C

E

B

Akü

Kontak

42

Şekil 7.5 Kapasitif deşarj ateşleme sistemi(CDI)

a)

b)

Şekil 7.6 Tetikleme sinyalinin oluşumu; a)Hall sensörü b) İndüksiyon sensör yapısı

Kondansatör

°

Bujiler

Distribütör

Kontak

Tristör (SCR)

Akü

DC Yüksek voltaj üreteci

Tetikleme kontrol ünitesi

43

7.3.2 Sayısal Ateşleme Sistemleri Sayısal elektronik ateşleme sistemleri tamamen mikro işlemci kontrolünde ateşleme

sağlayan sistemlerdir. Bu sistemde en ideal ateşlemenin olabilmesi için gerekli şartlar üretim

esnasında mikro işlemciye yüklenir. Aracın çalışması esnasında ateşleme sistemi ile ilgili

birimlerinde oluşan şartlar çeşitli sensorlar ile algılanır ve mikro işlemcide kayıtlı bilgiler ile

karşılaştırılır. Bu işlem sonucunda meydana gelen sapmalara ait gerekli düzeltme komutları

belirlenerek ilgili birimlere uygulanmak üzere gönderilir.

Sayısal elektronik ateşleme sistemleri kapasitif(CDI) veya indüktif(IDI) deşarj prensibine

göre ateşleme yapan sistemleri kullanılır.

Motor yönetimi sistemlerinde elektronik olarak kontrol edilen temel unsurlar;

1.yakıt sistemi, 2.bujilerin ateşlenme sırası, 3.ateşleme zamanıdır.

Motor üzerindeki en önemli sensörler; (krank veya üst ölü nokta pozisyonunu belirleyen)

açı sensoru, motora giren havayı kontrol eden hava akış sensoru ve gaz kelebeği

sensoru, motor sıcaklık sensörü, oksijen sensörü ve vuruntu sensörü.

Motor yönetim sistemleri silindirin ihtiyacı olan yakıt miktarını belirler. Belirlenen yakıt

miktarının girebileceği kadar süre enjektörü açık tutar ve tam yanmanın oluşma zamanında

bujilerin kıvılcım oluşturmasına sebep olur.

Bazı motor yönetim sistemleri orijinal bobin ve buji yapılanmasını kullanılırken, bazıları da

bobin ile bujinin aynı çatı altında tasarlandığı ve her silindir için ayrı ayrı monte edilen

distribütörsüz ateşleme sistemini kullanmaktadır(Şekil 7.7).

Daha önceleri analog bilgisayarlar ile yapılan bu kontrol işlemleri, gelişen yarı iletken ve

yüzey montaj teknolojileri sonunda birçok farklı işlemi aynı anda ve bir çatı altında yapabilen

çiplerin(yongaların) üretilmesi sonucu sayısal olarak yapılabilir hale gelmiştir.

+CE

B +CE

B +CE

B +CE

B

12V Akü Kontrol sinyalleri

KONTROL MODÜLÜ

44

Şekil 7.8 Distribütörsüz dijital elektronik ateşleme sistemi

7.3.3 Yakıt Püskürtme Sistemleri

İçten yanmalı motorlarda motorun verimli çalışabilmesi için homojenliği sağlanmış ve en

üst düzeyde atomize olmuş yakıt /hava karışımına ihtiyaç vardır. Araçlarda bu durum

karbüratör veya yakıt püskürtme sistemleri ile sağlanır. 1970 li yıllardan itibaren karbüratör

sistemi terk edilmeye başlanmış yerini püskürtmeli enjeksiyon sistemleri almaya başlamıştır.

Püskürtme işlemi modern bir motorun performansını, yakıt ekonomisini ve düşük emisyon

seviyesine belirleyen en önemli faktördür. Bundan dolayı çeşitli yakıt püskürtme teknikleri

geliştirilmiştir.

Yakıt püskürtme işlemi doğrudan yanma odasına(emme mani foldun önüne) yapıldığı gibi

emme manifoldunun arkasına da yapılabilir.

Doğrudan yakıt odasına yapılan püskürtme işlemi(DI), yüksek basınç atındaki motorun

karmaşık senkronizasyon işleminde yaşanan zorluk, tehlike ve pahalı olmasından dolayı

benzinli motorlarda tercih edilmemektedir.

Yakıtın alınan havanın içine püskürtüldüğü Endirekt püskürtme(ID) sistemlerinde

enjektörler motorun zamanla faaliyetine ihtiyaç duymazlar ve kontrolü kolaydır.

Yakıt miktarının emilen hava basıncına göre düzenlendiği sistemlerde enjektörler motor

çalıştığı sürece devamlı püskürtme yaparlar( K-Jetronik). Elektronik enjeksiyon sistemleri,

tek noktalı püskürtme(SPI) ve çok noktalı püskürtme(MFI) olarak iki tip dir.

a) tek noktalı püskürtme(SPI);Emme manifolduna yakıt gönderen tek bir magnetik enjektör

bulunmaktadır. Yasalar ile belirlenen emisyon değerlerine daha kolay ulaşılması, katilik

konverter ile uyumlu çalışması ve yakıt tasarrufu sağlaması bu sistemi tercih edilebilir kılar.

Kontrol sinyali

+12V

C

E

B

45

Enjektörler ECU ile kontrol edilen elektromekanik bir mekanizma olup enerjilendirildiğinde

içerisindeki bobin memeyi yerinden kaldırarak basınç altındaki yakıtın püskürtülmesini

sağlar.

b) çok noktalı püskürtme(MFI); Çok noktalı enjeksiyon sistemlerinde her silindire bir

enjektör hizmet etmekte ve bunlar emme manifoldunun içerisine portlara yakın

yerleştirilmiştir. En çok kullanılan tipi aralıklı yakıt püskürten ve elektronik kontrol

modülü(ECU) tarafından yönetilen enjeksiyondur. Bu sistemler basit ve ucuzdur.

.

Şekil 7.8 Elektronik kontrollü yakıt sistemi şeması

Yakıt Geri Besleme Borusu

Yakıt Filtresi Yakıt Borusu

Yakıt Basınç Regülâtörü

Yakıt Tankı

Yakıt Pompası

Enjektör

Hava Akış Hızı Ölçer

Hava Filtresi

ECU

Sinyal Kaynağı

Anahtar

O2 Sıcaklık

Kelek Açısı Hava Akış Hızı

Hız

Sensor Girişleri

Enjektör Sürücü

Ateşleme

Bobin

46

Şekil 7.9 Elektronik kontrollü yakıt sistemi blok şeması

a) b)

Şekil 7.10 a)Elektronik yakıt enjektörü b) Elektronik yakıt enjektörü kesiti

47

7.3.4. Aktarma Organları Kontrol Sistemleri Aktarma organları bünyesinde yer alan elektronik kontrollü sistemler, motor ile vites kutusu

arasındaki bağlantıyı sağlayan Şanzıman ve kavrama, motor ile tekerlekler arasındaki ilişkiyi

kuran defransiyel ve bunların yanı sıra şaft ile ilgili bilgilerin toplanarak derlenmesi,

emniyetli olduğu kadar konforlu ve ekonomik bir sürüş için önemlidir. Elektronik alandaki

gelişmelere paralel olarak aktarma organlarının işlevlerini tam ve doğru olarak yerine

getirmesi için her geçen gün yeni uygulamalar hayata geçmektedir. Özellikle otomatik vites

veya şanzımanlı araçlar önemli ölçüde talep edilmeye başlanmış, neredeyse opsiyon olmaktan

çıkmaya başlamıştır.

Araçların elektronik olarak kontrol edilmesi, motordan alınan hareketi aktarma organlarına

kontrollü olarak aktaran şanzımanın çeşitli hidrolik devrelerin kontrolünü sağlayan elektrikli

selenoid valfların kontrol edilmesi prensibine dayanır. Bu prensip hareket aktarma ve kontrolü

üzerine çok daha ileri seviyede uygulama yapmayı kolaylaştırmaktadır.

İlgili sensorlar vasıtasıyla alınan vites kolunun ve gaz pedalının pozisyonu ile motorun

durumu ve aracın hız bilgileri elektronik kontrol ünitesi tarafından derlenir. Bu işlemin

ardından ECU, şanzıman içindeki Planeter dişliler üzerinde bulunan değiştirme elemanlarının

hareketlerini kontrol etmek üzere yağ pompası tarafından yaratılması gereken hidrolik basınç

değerini sağlayacak şekilde elektrikli selenoid valfları uygun hale getirir.

Şekil 7.11 Otomatik kontrollü şanzıman blok devresi

P R N D 3 2 1

Yağ Pompası

Gaz Kelebeği

Devir Sensörü

Selenoid Valf

Hız Sensörü

TCU (Transmiyon Kontrol Ünitesi)

Basınç Sensörü

Tork Sensörü

Otomatik Vites Kolu

Şanzıman

48

Otomatik elektronik kontrollü vites kutuları(şanzımanları) yukarıda hidrolik(yağ) basınç

prensibine ile kavrama yaratırken, bunun yanında elektromagnetik kavramalı, standart

otomatik vitesli ve sürekli değişken oransal dişli vites kutuları vardır.

7.3.5 Elektronik Diferansiyel Kilidi (EDL)

İstavroz dişlilerinin farklı hızlarda dönmesinden ileri gelen patinajı önlemek, elektronik hız

kontrol sistemi ile sürücünün müdahalesi olmaksızın mümkün olmaktadır. EDL sensörleri

sağ-sol ve ön-arka tekerlekler arasındaki hız farklarını belirler gerekli düzeltmeleri yapmak

üzere elektro hidrolik sistemleri devreye sokarak diferansiyel kilidi işleme sokar.

7.3.6 Dört Tekerlek Yön Kontrol Sistemleri(4WS)

Taşıtlar yön kontrolünü ön tekerlekler vasıtası ile yapar. Özellikle viraj alırken ve süratli

dönüşlerde oluşan savrulma olayını ortadan kaldırılmak için araca yanlardan gelen etkileri

tespit ederek gerekli işlemi yapan sistemler geliştirilmiştir.

4WS Elektronik kontrol sistemi taşıt hız sensörü, direksiyon açı sensörü, araç tekerlek hız

sensörleri ile topladığı bilgileri derleyerek direksiyon dönüş hızını hesaplar ve arka tekerlek

dönüş açısını hesaplar. Bu uygulamayı yapan genelde elektrikli bir motordur. ECU elektrikli

motora komut vererek, kramiyer dişliyi olması gereken ölçüde ileri sürer ve tekerlekleri

yönlendirir.

7.3.7 Elektronik Kontrollü Direksiyon Sistemleri

Direksiyonu döndürmek için gerekli güç, araç dururken fazla, araç hareket halinde iken

düşüktür. Soğuk mevsimlerde bu durum daha da güçleşmektedir. Bu durumu ortadan

kaldırmak için elektro hidrolik direksiyon sistemleri, elektronik kontrollü direksiyon

sistemleri ve Lövye kontrol sistemleri geliştirilmiştir.

49

7.3.8 Kilitlemesiz Fren Sistemi (ABS)

Hareket halindeki araçların tekerleklerinden bir veya daha fazlasının dönmemesi fren

kilitleme olayı olarak adlandırılır. Bu durumda araçların kontrolsüz kayması ve savrulması

riski ortaya çıkar. Söz konusu durumun ortadan kalkması için tekerleklerin dönmesi gerekir.

Bu durumu ortadan kaldırmak için tekerleklere farkı basınç uygulamak gerekir. Dört

tekerleğin hızı ayrı ayrı hız sensörleri vasıtasıyla ölçülür ve ECU ünitesi tarafından

değerlendirilerek, klasik fren sisteminden bağımsız çalışan, hidrolik modülatördeki basınç

dengeleme selenoidlerine gerekli sinyali verir. Bu olay saniyede 5–10 kez tekrarlanır ve

tekerlekler darbeli ivmelenmeler ile uygun hız değerine kısa sürede iner veya durur.

7.3.9 Elektronik Fren Kuvveti Dağılımı(EBD)

Araçların ön ve arka tekerlekleri farklı yük altında bulunabilir veya yol ile lastikler

arasındaki yol tutuş değerleri(sürtünme) farklı olabilir. Bu durum frenleme esnasında

kilitlemeye neden olur. Aracın kaymasına ve yanlara çekmesine neden olur.

EBD sisteminde her tekerleğin devir sayısı sensörler ile kontrol edilir ve ECU tarafından

değerlendirilerek tekerleklerde uygun basınç değerlerinin oluşması için selenoid valflara

gerekli emirler verilir.

7.3.10 Elektronik Denge Sistemi(ESP)

Araçlar ağırlık merkezlerinin kayması, şerit değiştirme işlemleri ve dış fiziksel etkiler nedeni

ile savrulmaya uğrayabilir veya frenleri kilitlenebilir. Böyle durumlarda ESP işlemcisi

devreye girerek tekerlek devir sensörü, direksiyon açı sensörü, yanal açı sensörü ve fren

basınç sensörü vasıtası ile alınan bilgileri derler ve gerekirse ABS yi devre sokar. Ayrıca hızın

azaltılması için ECU ya gerekli bilgiyi gönderir.

7.3.11 Patinaj Önleme Sistemi(ASR)

Araçların ön ve arka tekerleklerinin farklı devirlerde olmaları sonucunda yaşanan olay patinaj

olarak tanımlanır. Eğimli yol güzergahlarında, kaygan veya yumuşak zeminlerde gaza fazla

yüklenmek ile meydana gelir. Araçların önden veya arkadan çekişli olmasına göre ön veya

50

arka tekerleklerde meydana gelebilir. Patinajın ortadan kaldırılması için tekerlek devir

sayıları, sürücü ve gaz kelebeği pozisyon sensörleri tarafından yapılan algılamalar ECU

tarafından değerlendirilir ve gerekli düzetmeler yapılarak uygulayıcılara komut gönderilir.

7.3.12 Sürücü - Yolcu Güvenlik ve Konfor Sistemleri

Araçların düzgün, ekonomik ve emniyetli çalışması için araç ile ilgili önemli bilgiler

sürücünün göz önünde sergilenir. Genel olarak bu bilgiler, motor devir sayısı, taşıt hızı, yağ

basıncı, hararet, yakıt durumu, iç ve dış hava sıcaklığı, arıza, emniyet kemeri ve açık kapı

uyarısı gibi bilgilerdir. Bu bilgiler ECU tarafından sensörlerden veya doğrudan alınarak

display üzerinde sergilenir. Bunların bir kısmı YOL bilgisayarında sunulmaktadır.

Son dönemdeki teknolojik gelişmeler, tüm sensörler verilerinin kablosuz(Wi-LAN) hatlar

üzerinden ECU’ ya doğrudan aktarılmasına olanak sağlamıştır. Bunun durum meydana

gelebilecek problemlere daha çabuk ve güvenli müdahale imkanı doğurmuştur. CAN kontrol

adı verilen bu sistem uygulamaları gittikçe yayılmaktadır. İmmobiliser(Yolver) ECU ile

doğrudan çalışan araç koruma sistemidir. ECU anahtar üzerindeki İmmobiliser kodunu

okumadan motora yol vermez.

51

8. ÇALIŞMA SORULARI

8.1 Çalışma Soruları 1 1. Aşağıdaki diyotlardan hangisi ikaz amaçlı kullanılır?

a) normal diyot b) led c) tünel d) zener

2. NPN tipi transistörü çalıştırmak için sırası ile C, B, ve E uçlarına hangi gerilim

uygulanmalıdır?

a) +,-,- b) -,+,- c) +,-,+ d) +,+,-

3. Kollektör akımı 40mA ve baz akımı 8mA olan bir transistörün akım kazancı kaç dır?

a) 5 b) 160 c) 320 d) 32

4. Bir otomobilde hararet sensörü olarak kullanılabilecek devre elemanı aşağıdakilerden

hangisidir?

a) trimer b) değişken kondansatör c)trimpot d)termik

5. Bir devre elemanına seri bağlı ampermetre 2A ve paralel bağlı voltmetre

30V gösteriyor ise bu eleman üzerinde depolanan güç kaç wattır?

a) 0.15 b) 15 c) 60 d) 120

6. 13 elektrona sahip bir element atomunun elektron dağılımı nasıldır?

a) K2eL8eM3e b) K5eL8e c)L2eM8e d)M2eK8e

7. Şarj sisteminde kullanılan bir kondansatörün üzerinde 0,1 F (farad), 500V

yazmaktadır. Bu kondansatörün depoladığı elektrik yükü kaç coulomb( C ) dur?

a) 5x102 b) 5x10-2 c) 5 d) 50

8. 200V girişli bir trafonun çıkış voltajı 10V ve sekonder sarımı 50 ise primer sayısı kaçtır?

a) 1000 b) 500 c)5000 d)10000

9. Aşağıdakilerden hangisi elektrik yükü depo eden devre elemanıdır?

a) Direnç b) Tristör c) Kondansatör d)Transistör

10. Triac lar genellikle hangi tip devrelerde kullanılır?

a) ac/dc ceviricilerde b)çıkış katlarında c)alarm devrelerinde d) güç kontrol devrelerinde

52

8.2 Çalışma Soruları 2

1. Aşağıdaki devre elemanlarından hangisi yarı iletken yapısına sahiptir?

a) Direnç b) Kondansatör c) Bobin d) Tristör 2. PNP tipi transistörü çalıştırmak için sırası ile C, B, ve E uçlarına hangi gerilim

uygulanmalıdır?

a) +,-,- b) -,+,- c) +,-,+ d) +,+,-

3. Kollektör akımı 400mA ve baz akımı 25mA olan bir transistörün akım kazancı kaç dır?

a) 5 b) 16 c) 32 d) 320

4. Otomobillerde merkezi control sistemine (CPU) bilgileri aktaran devre elemanı

aşağıdakilerden hangisidir?

a) trimer b) değişken kondansatör c)trimpot d)termik

5. Bir devre elemanına seri bağlı ampermetre 2A ve paralel bağlı voltmetre

30V gösteriyor ise bu eleman üzerinde depolanan güç kaç wattır?

a) 0.15 b) 15 c) 60 d) 120

6. 13 elektrona sahip bir element atomunun elektron dağılımı nasıldır?

a) K2eL8eM3e b) K5eL8e c)L2eM8e d)M2eK8e

7. Şarj sisteminde kullanılan bir kondansatörün üzerinde 0,1 F (farad), 500V


a) 5x102 b) 5x10-2 c) 5 d) 50

8. 200V girişli bir trafonun çıkış voltajı 10V ve sekonder sarımı 50 ise primer sayısı kaçtır?

a) 1000 b) 500 c)5000 d)10000

9. Aşağıdakilerden hangisi elektrik yükü depo eden devre elemanıdır?

a) Direnç b) Tristör c) Kondansatör d)Transistör

10. Triac lar genellikle hangi tip devrelerde kullanılır?

a) ac/dc ceviricilerde b)çıkış katlarında c)alarm devrelerinde d) güç kontrol devrelerinde

53


1. Frekans ölçümü yapılan bir kare dalga sinyali için bir periyotluk zaman 50 ms(mili

saniye) olarak ölçülmüştür.Bu kare dalganın frekansı kaç Hz dir?

a) 20 b) 10 c) 0.5 d) 0.2

2. NPN ve PNP tipi Transistör için aşağıda yazılanlardan hangisi doğrudur?

a) ikisi de AC ile beslenir. b) ikisi de DC ile beslenir.

c) NPN – ile tetiklenir. d)PNP + ile tetiklenir.

3. Bir transformatörün primer sarımı 1000, sekonder sarımı 40 ve primer voltajı100 ise

sekonder çıkışından kaç volt elde edilir?

a) 2 b) 4 c) 6 d) 8

4. ampermetre ile voltmetrenin için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

a) her ikisi de voltaj ölçer b) ampermetre devreye seri bağlanır

c) her ikisi de akım ölçer d) voltmetre devreye seri , ampermetre ise paralel bağlanır

5. Şarj sisteminde kullanılan bir kondansatörün üzerinde 1000 mf(mikrofarad) 24V


a) 24x10-6 b) 24x10-5 c) 24x10-4 d) 24x10-3

6. Zener diyot hangi amaç için kullanılır?

a) doğrultma b) ikaz c) osilasyon d) regüle

7. Oto camlarında kullanılan direnç tipi hangisidir?

a) termik b) film c) metal oksit d) porselen

8. 1000 sarımlı, 200V girişli bir trafonun çıkış voltajı 20V ise çıkış sarım sayısı kaçtır?

a) 10 b) 100 c)200 d)40

9. Emiteri topraklanmış bir transistörün VCE voltajı 60 volt ve besleme(VCC) voltajı ise 100V

dur. Kollektörden geçen akım 2A olduğuna göre RC koruma direnci kaç ohmdur?

a) 50 b)40 c)30 d)20

10. akım kazancı 50 olan bir transistörün baz akımı 5 mA ise kollektör akımı kaç mA dir?

54


1. Emiteri topraklanmış bir transistörün VCE voltajı 40 volt ve besleme(VCC) voltajı ise 100V

dur. Kollektörden geçen akım 2A olduğuna göre RC koruma direnci kaç ohmdur?

a) 50 b)40 c)30 d)20

2. Tunel diyot genellikle .............devrelerinde kullanılan devre elemanıdır.

a) osilatör b) ac/dc doğrultma c) algılama d) ikaz

3. 60 ohm luk dirençler kullanarak 20 ohm luk bir direnç elde etmek için ne yapılmalıdır?

a) 1 tane seri, 2 tane paralel bağlanmalı b) 2 tane seri, 1 tane paralel

c) 3 tanesi paralel d) 2 tanesi seri, 2 tanesi paralel

4. Üzerinde soldan itibaren sıralanmış; kırmızı, siyah, kahve ve gumuş renkleri bulunan

bir direncin değeri kaç ohm dur?

a) 20020 b)10010 c)2000.1 d)200.2

5. Sıcaklık sensörü olarak kullanılan direnç tipi hangisidir?

a) porselen b) film c) metal oksit d) termik

6.Trimpot için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

a) aktif devre elamanıdır b) sabit değerlidir c) sensor olarak kullanılır d) ayarlanabilir

7. Bir transformatörün primer sarımı 600, sekonder sarımı 40 ve primer voltajı 150 ise

sekonder çıkışından kaç volt elde edilir?

a) 15 b) 10 c) 5 d) 25

8.120 ohm luk bir direnci 0.05 tolerans ile nasıl kodlarsınız?

a) kahve,siyah ,kahve ve altın b) kahve, kahve, siyah ve gümüş

c) siyah, kahve, siyah ve gümüş d) kahve, kırmızı, kahve ve altın

9. Bir iletkenden 10 saniyede 20 amper akım geçerse toplam yük kaç C (coulomb) olur?

a)200 b)20 c)0.2 d)0.5

10. Adaptörlerde kullanılan köprü diyodun amacı nedir?

a) voltaj yükseltmek b) verimi artırmak

c) voltajı sabitlemek. d) tam dalga dc elde etmek

55

8.5 Çalışma Soruları 5 1)

a) X ve Y noktaları arasında seri bağlı iki kondansatörün Cxy eşdeğer sığasının

10F(farad) olması için C kaç farad olmalıdır?

b) X ve Y noktaları arasında 150 C (coulon) elektrik yükü depolayabilmek için bu iki

nokta arasına uygulanacak potansiyel farkı kaç volt olmalıdır?

2) N tipi ve P tipi yarı iletken nasıl elde edilir, şekil çizerek anlatınız?

3)

a) Şekildeki trafonun pirimer sarımı 400, sekonder sarımı 50 ve pirimer voltajı 200 V

ise sekonder çıkış voltajı kaç volt dur?

b) Bu trafodan 2A akım çekebilmek için gücü kaç wat olmalıdır?

4) Şekildeki tek transistörlü basit yükselteç için;

Giriş voltajı Vgiriş = 4V,

Transistörün akım kazancı = 40 ,

Base akımı IB=0.05A,

Besleme voltajı +VCC=20V ise

a) IC= ? A,

b) RB=? Ohm.

5) Kesit alanı 4mm2 , özdirenci r=2 .mm ve uzunluğu 2m olan bir telin direnci

kaç dur?

3C 6C

X Y

Vp Vs

Np Ns

Vgiriş Vçıkış

RB RC

+Vcc

56


1) Otomobillerde kullanılan sensörlerden(algılayıcılardan) bildiklerinizi ve nerelerde

kullanıldıklarını yazınız.

2) Araçlarda kullanılan ECU(elektronik kontrol ünitesi) ne işe yarar?Kısaca yazınız.

3) Aktif ve Pasif devre elemanlarından bildiğiniz üçer tanesinin adlarını yazınız.

4) Şekildeki trafonun sekonder voltajı kaç volttur?

5) a- Üzerinde soldan itibaren sıralanmış; Kırmızı, Siyah, Kırmızı ve gümüş

renkleri bulunan bir direncin değeri toleransı ile birlikte kaç ohm () dur?

b- 47 K lık (kilo ohm ) bir direnci %5 toleranslı olarak renk kodları ile kodlayınız.

6) P tipi yarı iletken nedir? Nasıl elde edilir? Kısaca anlatınız.

7) 32 elektronu bulunan bir atomun elektron dağılımını çizerek, hangi yörüngede kaç

elektronu olduğunu belirtiniz.

8)

9)

Vp=100V Vs=?

Np=500 Ns=25

Vp=200V Vs=?V

Np=1000 Ns=50 Şekildeki trafonun çıkış voltajı kaç volttur?

12

4

6

I=?A

E=60V r=1

Şekildeki devre I akımı kaç amperdir?

57


1) Şekildeki devrede depolanan toplam yük kaç kulondur?

Çözüm:

2) Şekildeki 9V ve 1A ile çalışan cihazın 18 voltluk bir kaynaktan sağlıklı beslenebilmesi için

R direnci kaç ohm olmalıdır?

3) Şekildeki devrenin V potansiyeli kaç volttur?

4) Tek birleşimli transistorün( UJT) yapısını ve kullanımını şekil çizerek anlatınız

5) Anahtar kapatıldığında ölçülen değerler şekildeki gibidir. Buna göre IC ve IB ile

değerlerini bulunuz.

5F

15F

20F

E=60V

18VDC

R=?

Vz=9.6V 9V,1A cihaz

R2=3

R3=3

R1=6

I=3A

V=?

=36V

C

EB

100

1000 VCE=16V

VCB=25V

Anahtar

58

9. KAYNAKLAR

1. SÜRMEN, A. , ASLAN, R. ; Otomotiv Elektroniği, AKTÜEL

Yayınları 2004

2. PEYNİRCİ, R. , ÖZATA, H. ; Temel Elektronik,

3. SALMAN, M. S. , KOCA, A. ;

Oto Elektrik Elektroniği,

4. YÜCE, A. ; Günümüzde Otomotiv Teknolojisi, SHELL 1997

5. Temel Elektrik ; TOFAŞ Teknik Eğitim Merkezi Notları

6. Bayazıt, H. ; Analog Elektrik, 2003

7. Motor-Elektronik : BOSCH, 1983

8. Borat, O. ; Karbüratörler ve Benzin Püskürtme ile ilgili Ders notları, İ.T.Ü, İsatanbul

9. Rıbbens W. B. ; Understanding Automotive Electronic, Sams, 1992

10. Öz, İ. H. ; Motorlar, Cilt II, Birsen Kitapevi Yayınları

11. ÖVEÇ, F. ; Otomotiv Elektroniği Ders Notları, GÖLCÜK 2006

12. http://auto.howstuffworks.com/

13. http://www.bcae1.com/

14. http://en.wikipedia.org/wiki/Ignition_system

15. http://www.araba.com.tr/service/sozlug-741.html

16. http://www.fortunecity.com/silverstone/fiat/10/ign2.gif

17. http://www.latticesemi.com/documents/DS1018.pdf

18. http://www.bosch-diagnostik.com/UserFiles/File/2007_Servis%20egitim_rehberi.pdf

19. http://www.sensorland.com/HowPage010.html

20. http://shopping.erol.co.uk/product/Audi-100200-1.8i-K-Jetronik-85.html

21. http://www.obitet.gazi.edu.tr/obitet/yakit_sistemi/k_jetronik.htm

22. http://www.motorola.com

23. http://www.hitachi.com

24. http://arsiv.mmo.org.tr/pdf/0000033A.pdf

25. http://www.famousparts.com/10igconmod.html

1. BÖLÜM: MADDE YAPISI 1.3 Kristal ve Amorf...

Documents

Transcript of 1. BÖLÜM: MADDE YAPISI 1.3 Kristal ve Amorf...