ASKERİ VE SİVİL SİSTEMLERDE CİHAZ TASARIMI İÇİN KULLANILAN BİLEŞENLERİN İNCELENMESİ:
Amaç
Giriş
Tüm Elektronik bileşenler, genel olarak Aktif Bileşenler ve Pasif bileşenler olmak üzere iki sınıfa ayrılabilir . Bu bileşenler, işlevsel özelliklerine ve işleyişine bağlı olarak birbirinden taban tabana farklıdır.
Bu yazıda, farklı aktif ve pasif bileşen türlerini öğreneceğiz ve ayrıca aktif ve pasif cihazlar arasındaki farkı inceleyeceğiz. Ancak birbirlerinden ne kadar farklı olduklarını anlamadan önce, her bir bileşenin ne anlama geldiğini ve nasıl çalıştığını anlamak önemlidir, bu yüzden aktif bileşenlerle başlayalım.
Aktif Bileşenler nelerdir?
Aktif bileşenler, bir elektrik sinyalini yükseltebilen ve güç üretebilen cihazlardır . Herhangi bir karakteristik aktif bileşen, bir osilatör, transistör veya bir entegre devre içerecektir . Aktif bir bileşen, cihazlarda alternatif akım devresi olarak işlev görür. Bu, cihazın güç ve voltajı artırmasına yardımcı olur. Bu bileşen, bir elektrik kaynağından güç aldığı için faaliyetlerini yürütebilir. Tüm aktif bileşenler, genellikle bir DC devresinden çıkarılan bir miktar enerji kaynağı gerektirir.
Aktif Bileşenlere Örnekler:
Aktif bileşenler, özellikleri gereği, çalışmaları için dış kaynaklara dayanır. Devreye daha fazla güç katma ve artırma gücüne sahipler. Aşağıda verilen farklı aktif bileşen türleridir .
Diyotlar
Diyotlar, devre sınırları içinde enerji akışını yönlendirmek için kullanılan küçük aktif bileşenlerdir.
İşlevi diyot enerji zayıf akışı nedeniyle neden olabilir hasar devre dışı bırakarak enerji akışını kontrol eder, çünkü son derece önemlidir.
En popüler ve yaygın olarak kullanılan Diyotlar 1N4007 Doğrultucu Diyot, 1N4732A 4.7V Zener Diyot ve 1N5817 Schottky diyottur.
Transistörler
Transistörler, küçük bir enerji voltajı alarak ve daha büyük bir enerji çıkışı vererek akımı yükseltmek için kullanılır. Bu yarı iletken cihaz, birçok devre tasarımında bulunabilecek en önemli bileşenlerden biridir.
En popüler ve yaygın olarak kullanılan transistörler vardır BC547 , 2N2222 ve BC557 . Cihazın planlamasına bağlı olarak bireysel veya birlikte paketlenebilirler.
En yaygın olarak kullanılan Transistörler Voltaj regülasyonu, amplifikasyon, sinyallerin ayarlanması vb. gibi birçok işlevselliğe sahiptirler.
Transistörler, elektrik sinyallerini anahtarlamak veya yükseltmek için kullanılan yarı iletken cihazlardır. Oldukça dayanıklıdırlar, boyutları daha küçüktür ve düşük voltaj kaynağı ile çalışırlar.
Bir Transistör, üç terminalli bir cihazdır:
-
Base : Transistörü etkinleştirmek için kullanılan bu pin (bir Transistörü AÇMAK için minimum 0,7V gerekir)
-
Kollektör : Bu terminal üzerinden akım akışı
-
Emitör : Normalde toprağa bağlı olan bu terminalden akım çıkışı
İki tip transistör vardır: NPN Transistör ve PNP Transistör .
Bildiğimiz gibi, bir transistör genellikle bir Anahtar olarak, bir amplifikatör olarak kullanılır.
Silikon Kontrollü Doğrultucular (SCR'ler)
Silikon Kontrollü Redresörler veya kısaca SCR'ler, bir tür güç elektroniği anahtarıdır. Anot, Katot ve Kapı olmak üzere üç terminali vardır. Varsayılan olarak anahtar açıktır ve SCR' nin Anot ve Katot terminalleri arasında akım akmaz. Gate pinine küçük bir akım uygulandığında, anahtar kapanır ve Anot ve Katot terminalleri arasında büyük miktarda akımın geçmesine izin verilebilir.
Tristör /SCR kullanmak, BJT'ye (Transistör) çok benzer. Anahtarlanacak yük anot ve katot arasına bağlanır ve Tristörlerin Gate pinine kapı akımı uygulanarak Tristör AÇIK veya KAPALI konuma getirilebilir.
En popüler ve yaygın olarak kullanılan Tristörler 2N2324 ve 2N1595'tir .
Pasif bileşenler nelerdir?
Pasif bileşenler , ikinci bir elektrik sinyali kullanarak elektrik akımını kontrol edemez . Bazı önemli pasif bileşenler kapasitörler , dirençler , indüktörler ve transformatörlerdir . Pasif bileşenler, AC devresini engellemek için enerji gerektirmez. Aktif bileşenin aksine, sinyal gücünü artıramazlar ve ayrıca yükseltemezler. Esas olarak iki tür pasif bileşen vardır.
Kayıplı veya Tüketimli : Bunlar harici bir devreden güç ememezler. Dirençler, kayıplı pasif bileşenlerin bir örneğidir.
Kayıpsız : Bunlarda herhangi bir girdi veya çıktı net seviye akışı yoktur. Kayıpsız bileşenlerin birkaç örneği indüktörler, transformatörler ve jiratörlerdir.
Pasif bileşenlerin çoğu iki terminalden oluşur ve genellikle iki kapılı terminaller olarak adlandırılır . Genellikle karşılıklılık standartlarına uyarlar. İki kapılı ağa örnek olarak transistörler ve elektronik filtreler verilebilir. Bazı pasif bileşenler ayrıca dirençler, indüktörler, voltaj ve akım kaynakları gibi devre mimarisini kullanır.
Pasif Bileşenlere Örnekler:
Pasif bileşenler ise çalışmak için herhangi bir harici enerji kaynağı gerektirmez. Enerjiyi devre içinde dağıtırlar. En yaygın pasif bileşenler aşağıda verilmiştir.
Kapasitörler
Kondansatörler, plakalar arasında bulunan elektrik alanında enerji depolayabilir. Genellikle elektronik devrelerde depolama için kullanılırlar.
Yüksek ve düşük frekanslı sinyalleri ayırt etmek için filtre devrelerinde de kullanılabilirler.
Kondansatörler (kapasitörler) büyük ölçüde;
Seramik Kondansatörler , Elektrolitik Kondansatörler, Mylar kapasitörler ve X, Y dereceli kondansatörler olarak sınıflandırılabilir.
Kondansatörler, elektronik devrelerde ve uygulamalarda bolca kullanılan filtreleme cihazlarıdır. Birçok farklı kapasitör türü vardır . Bu yazıda bunlardan bazılarını tartışacağız.
Tasarıma bağlı olarak, kapasitörler şu farklı tiplerde sınıflandırılır:
-
Elektrolitik tip.
-
Polyester tipi.
-
Tantal türü.
-
Seramik tipi.
Uygulamaların çoğu için Elektrolitik tip Kapasitörler kullanıyoruz. Elde edilmesi ve kullanılması kolay ve ucuz oldukları için bir elektronik öğrencisi için çok önemlidirler.
Bir elektrolitik kapasitör genellikle şu şeylerle etiketlenir:
1. Kapasitans değeri.
2. Maksimum voltaj.
3. Maksimum sıcaklık.
4. Polarite.
Bir elektrolitik kapasitör için kapasitans mikro Farad cinsinden ölçülür. İhtiyaca göre uygun kapasitör seçilir. Daha yüksek kapasitans ile kapasitörün boyutu da artar.
Bir elektrolitik kapasitör, içinde bir dielektrik malzeme içerir; bu malzeme bir arıza gerilimine sahiptir. Bu voltaj etikette belirtilmiştir. Bu, o kapasitör için maksimum çalışma voltajıdır. Bu kapasitöre uygulanan etiketli voltajdan daha yüksek herhangi bir voltaj varsa, kalıcı olarak hasar görür. Daha yüksek bir voltaj için dielektrik malzeme bozulur.
Elektrolitik kapasitörün çevre sıcaklığı için bir sınırı vardır. Bu, etiketlenenden daha yüksek sıcaklıklarda çalıştırılamayacağı veya saklanamayacağı anlamına gelir. Olursa, cihaz kalıcı olarak hasar görür.
Elektrolitik kondansatör polariteye sahiptir. Şekilde gösterildiği gibi, bir elektrolitik kapasitörün negatif terminali işaretlenmiştir. Bu polariteye uyulmalı ve buna göre kondansatör bağlanmalıdır. Aksi takdirde kondansatör kalıcı olarak hasar görecektir. Bu polarite ile, elektrolitik kapasitörlerin yalnızca DC gücü için olduğu sonucuna varılabilir. Bunlar AC güç uygulamalarında kullanılmamalıdır.
-
0.01uF'den 10000uF'ye kadar yüksek bir kapasitans değeri aralığına sahiptir
-
5V'dan 450V'a kadar yüksek voltaj değerine sahiptir
-
Maksimum 125 °C sıcaklığa dayanabilir
Seramik kapasitörler esas olarak gürültü bastırma ve filtreleme amaçları için kullanılır. Bu kapasitörlerin kapasitans değeri kodla etiketlenir ve her zaman pico Farad'da belirtilir. Seramik tip kondansatörlerin polaritesi yoktur ve bu nedenle herhangi bir şekilde bağlanabilirler. Bunlar hem AC devresinde hem de DC devrelerinde çalıştırılabilir.
-
10pF'den 100uF'ye kadar yüksek bir kapasitans değeri aralığına sahiptir
-
5V'dan 2kV'a kadar yüksek voltaj değerine sahiptir
-
Maksimum 105 °C sıcaklığa dayanabilir
Uygulamaları:
-
Yüksek/Alçak geçiren filtre vb. filtre devreleri.
-
Bir devreden gürültüyü kaldırmak için
-
Dönüştürücülerdeki dalgalanmaları yumuşatma
-
Sönümlü LED devreleri için
-
Rezonans devreleri.
-
Dekuplaj ve by pass devreleri
Polyester tipi kapasitör; sadece düşük kapasitanslarda mevcutturlar. Ancak bu kapasitörlerin çalışma voltajları yüksektir. Bu kapasitörlerin kapasitansları seramik tip kapasitörlerle aynı şekilde bulunur. Ve bunlardan pico Farad'da da bahsedilir. Polyester tipi kapasitörlerin polaritesi yoktur ve bu nedenle herhangi bir şekilde bağlanabilirler. Bunlar hem AC devresinde hem de DC devrelerinde çalıştırılabilir.
Yüksek voltajlı polyester tipi kapasitörleri göstermektedir . Düşük kapasitansa sahiptirler ancak çok yüksek arıza gerilimine sahiptirler. Bu kapasitörlerin polaritesi yoktur ve herhangi bir şekilde çalıştırılabilirler.
Tantal kapasitörler düşük kapasitanslı uygulamalarda kullanılır.
Genellikle şu şeylerle etiketlenir:
1. Kapasitans değeri.
2. Maksimum voltaj.
3. Maksimum sıcaklık.
4. Polarite.
Elektrolitikten farklı olarak, tantal kondansatörün pozitif terminali, negatif yerine işaretlenmiştir.
SMD tipi kapasitörler; 100µF'ye kadar değerlere sahiptirler. Bazıları polarize. Polarize olanlar için pozitif terminal işaretlenmiştir. Bunlar gömülü devrelerde görülür. SMD kapasitörler şekilde gösterildiği gibi şeritler halinde üretilmektedir. Bunlar, alma ve yerleştirme makinesi ile PCB'ye yerleştirilir.
Dirençler
Adından da anlaşılacağı gibi, işleri akımın akışına direnmek veya karşı çıkmaktır. Cihazdaki voltajı otomatik olarak düşürerek elektrik akımının devreye akışını kontrol etmek içindir.
Dirençler, elektronik devrelerde ve ürünlerde bolca kullanılan akım sınırlayıcı cihazlardır . Çeşitli direnç türleri vardır . Bunlardan bazılarını aşağıda tartışacağız. Dirençler güç dağılımına, uygulamaya ve tasarıma göre farklılık gösterir.
Güç dağılımına dayalı direnç türleri:
-
1/16 watt dirençler
-
1/8 watt dirençler
-
1/4 watt dirençler
-
1/2 watt dirençler
-
1 watt dirençler
-
2 watt dirençler
Uygulamaya göre direnç türleri:
-
SMD (Yüzeye Monte) tip
-
Through hole tipi
-
High power tip
Tasarıma göre direnç çeşitleri:
-
Karbon kaplama (Carbon coating) tipi.
-
Wire wound tipi.
Uygulamaların çoğu için ¼ watt- pinli Karbon kaplama tipi dirençler kullanıyoruz. Bunlar, elde edilmesi ve kullanılması kolay olduğu için elektronik öğrencileri ve hobileri için çok önemlidir. Ve ucuzlar.
Karbon tipi dirençler ucuz oldukları için bolca kullanılmaktadır. Bunlar breadboard dostu dirençlerdir ve bu nedenle bir elektronik öğrencisi ve hobisi, bu dirençlerle devre tasarlamada kolaylık bulur. Direnç, dirençlerdeki renk bantlarına göre ölçülür.
Genellikle 4 bantlı, 5 bantlı ve 6 bantlı dirençler mevcuttur. Bu direnç renk kodu hesaplayıcıyı kullanarak bu dirençlerin direncini hesaplayabilirsiniz .
Bunlar çeyrek watt'lık bir dirençtir, yani bu tip dirençler normal oda koşullarında vücuttan çeyrek watt'tan fazlasını dağıtamazlar. Böylece bunlar 0.25 watt güce dayanabilir. Bu sınır aşılırsa direnç hasar görür.
SMD (Surface Mount Device) tipi dirençler, PC ana kartlarında, cep telefonunda veya herhangi bir gömülü devrede bulunabilir. Bunlar, sürücü akımları 1-2 mA ile sınırlandırıldığında, bundan daha yüksek herhangi bir akımın örneğin bir MCU portuna zarar vereceği durumlarda kullanılır. Veya bir mosfetin Gate'ini sürmek için kullanılabilir.Bir çok uygulama alanı vardır.
Bunlar seri üretim devreleri yapılırken kullanılır. Bunlar breadboard dostu değildir. Her türden en ucuzudur. SMD direnci farklı boyutlarda mevcuttur, 0805 tipi en çok kullanılan tiptir. Bunlar; şerit olarak üretilmektedir ve PCB kartı üzerine pick and place makinesi ile yerleştirilir ve dalga lehim veya fırın yöntemiyle karta lehimlenirler.
İndüktörler
Ayrıca enerji depolamak ve bir şarj sağlamak için de kullanılabilirler. Bir devrenin parametreleri içinde, indüktörler AC'de çok yüksek empedansa ve DC'de çok az empedansa sahiptir.
İndüktörler, AC/DC dönüştürücüler, SMPS devreleri vb. gibi Güç kaynağı devrelerinde çok yaygın olarak bulunur.
Aktif ve pasif bileşenler arasındaki farklar
Artık Aktif ve Pasif cihazları ve çeşitlerini anladığımıza göre, aşağıda tanımlandığı gibi belirli parametrelere dayalı olarak aktif ve pasif bileşenler arasında bir karşılaştırma yapalım;
1) Enerji kaynağı: Aktif bileşenler ekstra bir enerji kaynağı gerektirir. Pasif bileşenler söz konusu olduğunda, çalışmaları için ekstra bir enerji kaynağı gerekli değildir. Bir direnç, belirli bir voltaja ihtiyaç duymadan kendi başına çalışır.
2) Enerji: Aktif bileşenler, voltaj veya akım şeklinde enerji üretir, ancak pasif bileşenler, bir kapasitör gibi enerjiyi depolayan, enerjisini elektrik alanı şeklinde depolayan ve bir indüktör, enerjisini manyetik alan şeklinde depolayan cihazlardır.
3) Doğrusallık : Pasif bileşenler doğrusaldır ve aktif bileşenler doğrusal değildir. Direnç gibi pasif bir bileşende, voltaj düşüşü Ohm Yasasına göre direnç değeri doğrusal olacaktır. Bir transistörde veya diğer aktif bileşenlerdeyken, çıkış lineer olmayacak bir amplifikasyon faktörüne sahip olacaktır.
4) Güç kazancı: Aktif bileşenler güç kazancı sağlayabilirken, pasif bileşenler durumunda gücü yükseltme yeteneği mevcut değildir.
5) Akımı Kontrol Etme : Aktif bileşen adından da anlaşılacağı gibi akımın akışını kolaylıkla kontrol edebilir. Aynı görev pasif bir bileşen tarafından yapılamaz.
6) Harici kaynak : Daha önce görüldüğü gibi aktif bileşenler, çalışmalarını kontrol etmek ve sürdürmek için ekstra bir kaynağa ihtiyaç duyar, ancak pasif bileşenler durumunda harici bir kaynağa ihtiyaç yoktur.
Binlerce kişinin ziyaret ettiği; ülkemizdeki en ayrıntılı "Türkçe" kaynak olma niteliğindeki, askeri ve sivil sistemlerle ilgili tüm donanım deneyimlerimi paylaştığım web siteme hoş geldiniz.
Ana başlıklar altında ve BLOG’ umda yer alan, artmaya devam edecek olan, 100' den fazla makaleme BLOG' a üye olarak tam erişim sağlayabilirsiniz.
FORUM kısmından, üyelerin sorduğu sorulara verdiğim ayrıntılı cevaplara ulaşabilirsiniz.