Konular Genel kavramlar Pasif devre elemanları Aktif devre elemanları Elektronik Mantık (lojik) Programlanabilir Birimler (mikroişlemciler)

Genel Kavramlar Elektronikte mutlaka öğrenilmesi gereken kavramlardan bazıları; Analog, Sayısal (dijital) nedir? Frekans nedir? İkili sayı sistemi

Analog, Sayısal nedir? -1 Doğada beş duyumuzla algıladığımız her türlü bilgi (ses, görüntü vbg.) grafiksel olarak süreklidir yani sonsuz sayıda örnek içermektedir. sonsuz bilginin saklanabilmesi mümkün olmadığı için belirli aralıklarla örneklenmesi, bu şekilde sayısal ortamda (bilgisayar, disket vbg.) saklanması gerekir. Altta analog bir ses işareti görülüyor.

Analog, Sayısal nedir? -2 Analog bilgideki sonsuz sayıdaki örnek (ardışıl değerler) belli zaman aralıklarıyla örneklenerek sayısal değerlere yani ikili tabanda 1 ve 0 ’lar ile ifade edebileceğimiz şekle dönüştürülür. Bu sayede bilgi sayısal ortama aktarılmış olur. Kısacası işaretteki sürekli değerler analog, bunların örneklenmesiyle oluşup ikili kodda “1-0 var-yok” şeklinde saklanan hali ise sayısaldır. Sayısal bilgi yeri geldiğinde monitörden görüntü, hoparlörden ses şeklinde yeniden sayısal ortamdan algılayabileceğimiz analog ortema aktarılır.

1 Hz sinüs gerilim işareti Frekans nedir? -1 1 Hz sinüs gerilim işareti

2 Hz sinüs gerilim işareti Frekans nedir? -2 2 Hz sinüs gerilim işareti

10 Hz kare dalga gerilim işareti Frekans nedir? –3 10 Hz kare dalga gerilim işareti

10 Hz kare dalga gerilim işareti -2 Frekans nedir? -4 10 Hz kare dalga gerilim işareti -2

10 Hz kare dalga gerilim işareti –3 (5 voltluk) Frekans nedir? -5 10 Hz kare dalga gerilim işareti –3 (5 voltluk)

Frekans nedir? -6 Uzaktan kumandalı oyuncak arabada kullanılan işaretleşmede frekans ve darbe-genlik modülasyonu kavramları

İkili sayı sistemi

Pasif devre elemanları Çoğunlukla analog devrelerde kullanılan pasif devre elemanları, sayısal devrelerde de birçok amaçla kullanılmaktadır. 1-) Direnç (R) 2-) Bobin (L) 3-) Sığaç (kondansatör - C)

Direnç - R Elektrik Akımına karşı gösterilen zorluğa direnç denir. Birimi = ohm Simgesi = Elektrik Akımına karşı gösterilen zorluğa direnç denir. En çok akım sınırlamak ile gerilim veya akım bölmek amacıyla kullanılır. Direnci incelemek için önce akım ve gerilim kavramlarını inceleyelim.

Gerilim–Akım ilişkisi-1 Elektrik, gerilim ve akımdan oluşur. Gerilim (Voltaj = V) Gerilim, Elektrik akımının şiddetinin ölçüsü olup, birimi Volt’tur. Akım (I) Akım ise gerilim kaynağından akan elektrik akısının (elektron) miktarı olup birimi Amper’dir. Elektriği şelaleden akan suya benzetirsek, gerilim şelalenin yüksekliği, akım ise düşen su miktarıdır. Yani biri küçük biri büyük değerde olabilir. Örnek: Yüksek gerilim, düşük akım : çakmak manyatası, buji Yüksek akım, düşük gerilim : robotik motor sürücüler

Gerilim–Akım ilişkisi-2 Güç (P), akım-gerilim çarpımıdır. P = I . V [watt] Bir gerilim kaynağından istenen akım çekilebilir. Çekilen akım arttıkça devre elemanları ısınmaya başlayacaktır. Devre beslemesinin fuzuli tüketilmemesi ve devre elemanlarını ısınmaya karşı korunması için dirençler kullanılır. Ohm kanununa göre; Akım = Gerilim/Direnç yani, I = V/R bağıntısı mevcuttur. Başka bir deyişle, direnç değeri arttıkça beslemeden çekilen akım düşecektir. Direnç sonsuza giderken (açık devre) akım sıfır, direnç sıfıra giderken akım sonsuz olacaktır.

Gerilim–Akım ilişkisi-3 Devrelerde (+) besleme genelde Vcc veya Vdd simgesi ile gösterilirken (-) toprak ucu Top veya Gnd ile gösterilir. Gerilim farkı akım doğurur. Yani bir direncin iki ucunda aynı gerilim var ise dirençten akım akmaz. Devrede akım yüksek gerilim seviyesinden düşük gerilim seviyesine aradaki potansiyel farkla orantılı olarak akar. Örneğin 1000 ohm = 1K’lık direncin bir ucu +4 V diğer ucu +10 V ise sanki bir ucu toprak (0 V) diğer ucu 10-4=6 V muş gibi ; I = (10-4)/1000 = 6/1000 = 6 mA akım akar. Dirençlerin seri, paralel ve karışık bağlantı eşdeğerleri ;

Dirençlerin gerilim-akım bölücü olarak kullanılması Seri bağlı dirençler üzerinden aynı akım geçer ve bu akım V/Reş ifadesiyle bulunur. Ohm kanunu gereği ; V = I . R olduğundan, her direnç üzerinde direncin değeriyle doğru orantılı bir gerilim düşümü olacaktır. Yani bütün dirençlerden geçen akım, toplam gerilimi dirençlere paylaştıracaktır. Büyük dirençte büyük gerilim düşümü olacaktır. Paralel bağlı dirençler ise gerilimi değil akımı böleceklerdir. Yine ohm kanunu gereği ; I = V / R olduğundan küçük dirençten büyük, büyük dirençten küçük akım geçecektir. Akım, sürekli kolay yoldan gitmek ister.

Ayarlı Direnç (potansiyometre) Gerilim veya akım bölücü devrelerde ortam şartlarına göre (sıcaklık) direnç değerleri değişebilir, bu noktada devreden ilgili direncin sökülüp yerine yenisini lehimlemek yerine döndürülerek değeri değiştirilebilen ayarlı dirençler kullanılır. Kullanım alanları çok geniştir, misal : ses şiddet ayarı, ışık şiddet ayarı,... Bu devreler akımın değişik direnç değerleriyle ayarlanması ile gerçekleşir. Bunlar haricinde dış ortamdan analog bilgilerin okunmasını sağlayan, sıcaklık, ışık basınç gibi etkilerle değeri değişen değişken değerli direnç değerleri mevcuttur.

Sığaç (C) ve Bobin (L) Sığaç, iki iletken tabakanın belli mesafe uzaklıkta yerleştirilmesiyle oluşur. Birimi Farad’tır. Tabakalar arasında elektriksel yük şeklinde erke (enerji) depolar. Bobin ise bir iletkenin manyetik nüve etrafında sarılması ile oluşur. Birimi Henri’dir. Sargı içinde manyetik alan şeklinde enerji depolar. Sığaç (kondansatör) ve bobin elemanları asıl olarak analog devrelerde kullanılmaktadır. Doğru akımda (DC) sığaç açık devre, bobin ise kısa devre özelliği gösterir. Değişken akımda ise (AC) sığaç ve bobin üzerinde işaretin frekansına bağlı bir gerilim düşümü olur. AC işaretin frekansı sığacın gösterdiği dirençle ters, bobinin gösterdiği dirençle doğru orantılıdır.

Aktif devre elemanları Aktif devre elemanları yarıiletken teknolojisiyle üretilmiş olup, hem analog hem de sayısal devrelerde kullanılmaktadırlar 1-) Diyot (D), (ışık saçan diyot – LED) 2-) Tranzistör 3-) Çeşitli işlevlere sahip tümleşik devreler (entegreler) Mantıksal kapılar Hafıza Elemanları Kuvvetlendiriciler, Zamanlayıcılar, Sayıcılar vbg. Programlanabilir mantıksal devreler

Diyot (D) -1 Diyot, sadece bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Ters yönde gerilim uygulandığında kesimdedir (iletmez). İletim yönünde kutuplandığında üzerinde ortalama 0.7 voltluk gerilim düşer. Ters yöndeki kutuplamada da belirli bir gerilim seviyesinin aşılması diyodun dayanamamasına yani yanmasına sebep olur. Çizge incelendiğinde, iletim yönünde kutuplanmış olsa bile, diyodun Veşik=0.7 volttan önce iletime geçmediği görülebilir.

Diyot (D) -2 Diyot üzerine uygulanan + ve – kutuplar içeren 5 hertzlik Vtt (tepeden tepeye) gerilimi 20 volt olan bir işaret uygulanmakta ve diyot bu işaretin sadece + yarı çevrimini geçirirken tepe gerilimini, üzerinde düşen eşik gerilimi sebebiyle 0,7 volt düşürdüğü gözleniyor.