Fotodirençler (Light Dependent resistor), Aydınlıkta az direnç, karanlıkta yüksek direnç gösteren devre elemanlarına LDR denir. Başka bir deyişle LDR’nin üzerine düşen ışık değerine göre gösterdiği direnç değişimi ters orantılıdır.

LDR’ler, CdS (kadmiyum sülfür), CdSe (kadmiyum selinür), selenyum, germanyum ve silisyum vb. gibi ışığa karşı çok duyarlı maddelerden üretilmektedir

LDR yapımında kullanılan madde, algılayıcının hassasiyetini ve algılama süresinibelirlemekte, oluşturulan tabakanın şekli de algılayıcının duyarlılığını etkilemektedir. LDR’ye gelen ışığın odaklaşmasını sağlamak için üst kısım cam ya da şeffaf plastikle kaplanmaktadır.

LDR’ler çeşitli boyutlarda üretilmekte olup, gövde boyutları büyüdükçe güç değeri yükselmekte ve geçirebilecekleri akım da artmaktadır.

Foto dirençler, üzerlerine düşen ışık şiddetiyle ters orantılı olarak dirençleri değişen elemanlardır. Foto direnç, üzerine düşen ışık arttıkça direnç değeri lineer olmayan bir şekilde azalır. LDR’nin aydınlıkta direnci minimum, karanlıkta maksimumdur. Hem AC devrede, hem DC devrede aynı özellik gösterir.
Bu elemanların yapısında “kadmiyum sülfat” (CdS) yarı iletken madde olarak kullanılmaktadır. Kadmiyum sülfat, yalıtkan bir taban üzerine yerleştirilmiş olup, içerisinde iki taraftan daldırılmış birbirlerine değmeyen iletken teller bulunmaktadır. Bu iki iletken telden dışarıya uç çıkarılarak LDR’nin bağlantı terminalleri oluşturulmuştur. LDR’nin üst yüzeyi ışık etkisini algılayabilmesi için şeffaf bir malzemeyle kaplanmıştır.

LDR üzerine ışık düştüğünde valans elektronları ışık enerjisi ile yeterli hıza ulaşıp, koparak iletkenlik bandına geçerler. Yani LDR, devre akımını oluşturan serbest elektronlar yönünden zenginleşmiş olur. Bu da LDR direncinin düşmesi demektir. LDR’nin en çok duyarlı olduğu ışık yeşil ışıktır. Üzerine düşen ışık hüzmesinin şiddetine bağlı olarak valans bandından iletkenlik bandına geçebilen elektron sayısı arttığı için LDR’nin direnci de azalır. Ancak, ışık şiddetinin artışıyla iletkenlik bandına geçebilen elektron sayısı doğru yönde lineer orantıya sahip olmadığı için LDR’nin direncindeki düşüş de lineer değildir.
Bu elemanların dirençleri karanlıkta MΩ seviyesindeki iken yeterli ışık aldığı takdirde 5-10Ω gibi çok küçük değerlere düşebilmektedir.
Bu elemanların ışığa duyarlılığı ışık gören yüzeylerinin büyüklüğüne ve üzerindeki lensin tipine bağlı olarak değişir. Lens mercek tipi olduğu takdirde duyarlılık artmaktadır. LDR’ler yapısal hassasiyetlerinden dolayı aşırı ısıda çalışamazlar. Aşırı ısı altında (maksimum 60ºC) bozulurlar.
Bu elemanlar çeşitli ışık kontrol devrelerinde kullanılırlar.
Örnek LDR model numarası BRY33, LDR03, LDR05, LDR07, OPR60

Regüle devre ayarlı devre demektir. Bu deyim, bir doğrultucu için kullanılırsa: “Çıkış gerilimi veya akımını belirli bir değerde sabit tutan devre” anlamına gelir. Aynı zamanda “Regülasyon devresi” veya “Regülatör” deyimleri de kullanılır.

Regüle devreler olarak şunlar incelenecektir:

Doğrultucu çıkışındaki +20V, C kondansatörünün etkisi nedeniyle AC gerilimin tepe değeridir. Kullanılan transistör NPN silikon transistör dür.

Zener diyodun seçimi:

11,4V ‘luk çıkış için: VZ = 12V ‘luk zener seçilir.

Bunun nedeni; şekilden takip edilirse, B beyz noktasının toprağa göre gerilimi, hem zener üzerinden, hem de transistör ve RL yük direnci üzerinden bir birine eşittir.

Bu eşitlik şöyle yazılır: VB=VZ=VBE+VRL

Silikon transistör de VBE = 0,6V olduğuna göre; değerler yerine konulursa;

Vz = 0,6 +11,4 = 12V olur.

Böylece giriş gerilimi yükselse de transistörün beyz gerilimi 12V ‘ta sabit kalacak ve buna bağlı olarak, IB beyz ve IE emiter akımları sabit kalacaktır. Dolayısıyla da yük akımı sabit kalacaktır.

RB direncinin seçimi:

Zener diyodun ters yönde iletime geçtiği anda, akıtabileceği akım değeri kataloglarında belirtilmiştir. Bu akıma göre RB direncinin değeri belirlenir.

Örneğin: 12V, 1W ‘lık 1N4742A zener diyodunun, ters iletimdeki akımı 21mA ‘dir. Zener ters iletime geçtiğinde bu akım RB üzerinden devre tamamlanır.

Yukarıdaki şekle göre, doğrultucu çıkışındaki 20V ile, zener gerilimi 12V arasında 8V ‘luk fark vardır.

Bu durumda RB şöyle olmalıdır: RB = VRB / IRB = 8/21*10-3 = 380 Ω

Regülasyon İşlemi:

Transistör kollektörün de 20V bulunduğu sürece, transistör, R direnci üzerinden aldığı 21mA ‘lik beyz akımı ile, “akım kumandalı” olarak çalışır.

Giriş geriliminin herhangi bir nedenle 20V ‘un üzerine çıkması halinde, B noktasındaki gerilim 12V ‘u geçeceğinden zener diyot ters yönde iletime geçer. Bu durumda RB ‘den geçen akım artar. Dolayısıyla da RB ‘deki gerilim düşümü artar. Bu artış giriş gerilimindeki yükseliş kadar olacağından, transistörün Beyz Gerilimi 12V ‘ta sabit kalır.

Böylece transistör normal çalışmasına devam eder. Dolayısıyla da yük akımı ve yük gerilimi de sabit kalır. Ayrıca RS direnci de aşırı gerilim dalgalanmalarını önler.
NOT: Yukarıdaki şekildeki transistörün çalışma şekli bir özellik göstermektedir. Şekle dikkat edilirse, transistör NPN olduğu halde emiter de +11,4V vardır.

Beyz gerilimi +12V, emiter gerilimi ise +11,4V olduğu için beyz gerilimi emiter gerilimine göre daha pozitif olmaktadır. Dolayısıyla da beyz-emiter diyodu iletimi sağlayacak şekilde doğru polarılmış bulunmaktadır. Böylece transistör normal çalışır.

Negatif Seri Regülatör

Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi PNP transistör kullanılır ve zener de ters bağlanırsa yukarıdaki şekle göre ters yönde çalışan bir regülatör oluşur. Yani devre akımları ters yönde akmaktadır. Dolayısıyla çıkışta “+” ve “-” uçlar yer değiştirmiştir.

Ancak çıkışta sabit gerilim elde etmek bakımından akım yönünün bir önemi yoktur. Burada önemli olan transistörün beyz geriliminin sabit tutulmasıdır. Aşağıdaki şekilde beyz “-12V ‘ta” sabit tutulmaktadır. Çıkışın “+” tarafı ortak uçtur. Yani toprak ucudur. Böylece, (-) gerilim çıkışlı bir regülatör, diğer bir deyimle Negatif Gerilim Regülatörü elde edilmiştir. Çalışma şekli pozitif regülatör ile aynı prensibe dayanır.

Şönt (Paralel) Regülatör

Paralel regülatörde “pozitif” ve “negatif” olarak ayrılabilirler. Burada “pozitif paralel regülatör devresi” ile ilgili örnekler verilecektir.

Paralel regüle devreleri 1-20mV tölerans ile yük gerilimini sabit tutabilmektedir. Aşağıdaki şekilde iki paralel regüle devresi verilmiştir.

Şekil (a) ‘da verilen devrede: Herhangi bir nedenle giriş gerilimi düşerse devreden akan akım azalacaktır. Dolayısıyla da RL yük direncinden akan akım da azalır. Bunun sonucunda da RL uçları arasındaki VL gerilim, küçüktür. Regüle devre bu düşüşü önleyerek, çıkış gerilimini sabit tutar.

Devre akımı azaldığında, transistörün RB ve RS dirençleri üzerinde gerilim düşümü küçüleceğinden, Rs gerilimine eşit olan VBE giriş gerilimi küçülür. Bu durumda IB beyz akımı düşer. Dolayısıyla IC kollektör akımı da düşer. Kollektör akımının azalması sonucu, besleme devresinden gelen akımın RL yükü üzerinden akan miktarı aynı oranda artacağından, yük akımı sabit kalır. Dolayısıyla da yük gerilimi sabit kalacaktır. Besleme gerilimi artarsa, yukarıdakinin tersi işlem ile yük akımı, dolayısıyla da yük gerilimi yine sabit kalacaktır.
Ayrıca devre akımının artması veya azalması halinde, R direncindeki gerilim düşümü de artacak veya azalacağından, çıkış geriliminin fazla değişmesinin önlenmesinde R direncindeki gerilim düşümü de etken olmaktadır.

Şekil (b) ‘de daha hassas çalışan bir regülatör devresi verilmiştir. Bu devrede de, besleme gerilimi düştüğünde Q1 ‘in beyz gerilimi düşecek ve dolayısıyla da IC1 kollektör akımı azalacaktır. Bunun sonucu Q’ ‘nin beyz ve kollektör akımları azalacaktır. Aynı oranda yük akımı artacağından yük gerilimindeki düşme önlenecek, yani sabit tutulacaktır.

Giriş gerilimi yükselirse, yukarıdakinin tersi işlem ile Q2 kollektör akımı artacak ve aynı oranda RL akımı azalacağından RL ‘deki gerilim yükselişi önlenecek yani sabit tutulacaktır. Çıkış geriliminin sabit kalmasında, yine R direncide etken olmaktadır. Q1 transistörünün kollektörü ile beyzi arasındaki zener diyot, kollektör-beyz arası gerilimin sabit kalmasını sağlamaktadır.

Entegre Gerilim Regülatörleri

Entegre regülatörlerinin en önemli özellikleri küçük hacimli olmaları ve değişik giriş gerilimlerinde değişik çıkış gerilimi verebilmeleridir.
Entegre gerilim regülatörlerini şu üç gruba ayırmak mümkündür:

1.Pozitif Regülatörler
2.Negatif Regülatörler
3.Ayarlanabilir Regülatörler

Pozitif Entegre Regülatörü

Pozitif gerilim regülatörlerinde Şekil 5.19 ‘da görüldüğü gibi giriş ve çıkış gerilimleri toprağa göre pozitiftir. En çok kullanılan LM340 ve 78XX regülatörleri bu gruba girer. Aşağıdaki şekilde LM340 regülatörünün ayak bağlantıları verilmiştir.

Aşağıdaki şekilde LM340 ‘lı bir regülatör devresi verilmiştir.

Çıkış akımı: IL = Vreq / RL ile hesaplanır. Giriş ve çıkış kondansatörleri filtre görevi yapıp dalgalanmayı önlemektedir.

78XX Regülatörü

78 serisi regülatörleri aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi bir seri halindedir. Değişik giriş ve çıkış gerilim ve akımlarında çalışmaktadırlar. 78 ‘den sonra gelen iki rakam, regüleli çıkış gerilimini göstermektedir.

Aşağıdaki şekilde 78xx regülatörünün ayak bağlantıları verilmiştir.

78xx Regülatörünün ayak bağlantıları şöyledir:

1 Nolu ayağı : Giriş
2 Nolu ayağı : Çıkış
3 Nolu ayağı : Toprak

78xx regülatörü ile de, yukarıda verilen LM340′lı devreye benzer bir devreyi oluşturmak mümkündür.

Akım Takviyeli Pozitif Regülatör

Aşağıdaki şekilde, 7805 regülatörlü bir devrenin çıkış akımını yükseltmek için uygulana transistör devresi gösterilmiştir. Transistör çalıştığı zaman IL yük akımını arttırmaktadır. R direnci hem transistörün emiter-beyz polarmasını, hem de entegre giriş bağlantısını sağlamaktadır. Transistörün çalışması için VBE = 0,6Volt olmalıdır. Bu gerilim, R direnci üzerindeki, VR gerilim düşümü ile oluşmaktadır. Yani, VR=VBE ‘dir.
Transistörün çalışması için R direncinden geçmesi gereken IR akımının hesaplanması:

R direnci 4,7 Ω gibi küçük değerlerde seçilir.
IR=VR/R =0,6/4,7 = 0,217A olarak bulunur.

IR = 0,127A ‘e ulaştığında transistör çalışır ve yük akımını takviye eder. Güçlü bir transistör seçildiği takdirde bu takviye 10A ‘e kadar çıkar.

Transistörün takviye akımı tamamen regülatör giriş akımına bağlı olup, bu akım sabit kaldığı müddetçe, transistörün giriş ve çıkış akımları da sabit kalacak ve belirli bir oranda IL yük akımını takviye edecektir. Dolayısıyla yük gerilimi de belli değerlerde sabit kalacaktır.

ü

Negatif Entegre Regülatörü

Negatif gerilim regülatörlerinde, giriş ve çıkış gerilimleri toprağa göre negatiftir. Kaynağın ve yükün pozitif gerilim tarafları topraklanmıştır. Çalışma prensibi bakımından pozitif gerilim regülatörlerinden farkı yoktur.
79XX serisi bu tür regülatörlere bir örnektir.

79XX serisi entegrenin 78XX serisinden en önemli farkı, 1 nolu ucun toprak olmasıdır.
Aşağıda 79XX regülatörünün ayak bağlantıları, alttaki şekilde de devreye bağlanışı gösterilmiştir.

Ayarlanabilir Entegre Regülatörü

LM340 regülatörü ile aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi çıkış gerilimi ayarlı bir devre kurmakta mümkündür.

Yukarıdaki devrenin çalışmasıyla ilgili olarak örnek bir hesaplama:

LM340 regülatörü 5V çıkışlı bir regülatör olsun. Bu durumda çıkış ucu(3) ile ortak uç(2) arasında 5V ‘luk bir sabit gerilim olacaktır. Diğer taraftan RL1 ve RL2 yük dirençleri üzerinden IL gibi bir yük akımı akacaktır.
IL akımının çıkış uçları arasında oluşturacağı gerilim şöyle hesaplanır:

Regülatörün çıkışında: VREG=5V bulunmaktadır.

RL1 direnci çıkış ucu ile ortak uç arasına paralel bağlı olduğundan bunun üzerinde de 5V ‘luk gerilim düşümü oluşmaktadır. O halde RL1 ‘den geçecek olan IL akımı 5 volt ile sınırlı olacaktır.

Bu durumda: IL =5/RL1 olmaktadır. Devrenin tamamlanması için ayrıca IL akımı RL2 direnci üzerinden de akacaktır.

RL2 üzerinden bir de, ortak uçtan gelen ve sükunet akımı denen 6-8 mA arasında küçük değerli bir Io akımı da akar. Ancak bu akım, IL yanında çok küçük kaldığından genellikle hesaplamalarda dikkate alınmaz.
Bununla beraber, hassas bir çalışma yapılması isteniyorsa, dikkate almak gerekir.

Io akımı da dikkate alınarak bir hesaplama yapılırsa:
Çıkış gerilimi:

VÇ = 5+RL2 (IL+I0) dir.
RL1 = RL2 = 200 Ω olsun I0 = 7 mA alalım.
VÇ = 5+200((5/200)+0,007) = 5+5+1,4 ‘ten
VÇ = 11,4Volt olarak bulunur.

I0 akımı, giriş akımındaki dalgalanmalardan, sıcaklıktan ve yük oluşumundan etkilenir ve bir miktar değişir. 1mA değişsin.
I0=8mA olsun..

Bu durumda çıkış gerilimi: VÇ = 5+5+1,6 = 11,6Volt olur.

Görüldüğü gibi, çıkış gerilimi 0,2V (200mV) büyümüştür.

Çoğu halde çıkış geriliminin 20mV ‘tan daha fazla değişmesi istenmez böyle bir durumda 200mV ‘luk değişiklik büyük bir değişiklik sayılır. Bu değişikliği mümkün olduğunca küçültmek için RL2 değişken direnci 100Ω ‘un altında seçilir. RL2 direnci değiştirildikçe, VÇ çıkış geriliminin nasıl değişeceği yukarıda yapılana benzer bir hesaplamayla bulunabilecektir.
En basit haliyle regüle devreleri anlatılmıştır ve alıntıdır…
Faydalı olması dileklerimle…

Bugün de plaketimizin üzerine basit bir transistor test devresi kuracağız. Aslında benim bu amaçla son 35 yıldır kullandığım bir devre var ama şeması bu yıllar içinde oradan oraya taşınırken kaybolmuş.  Devreyi takip ederek şemasını çıkarmak istedim ama artık yaştan dolayı gözler teklediği için onu da beceremedim.

Google’da “transistor test” yazıp internet denizine daldım. Üçyüzbinin üzerinde site adresi çıktı. İlk sayfadan başlayarak yaklaşık, on tanesi de Türk siteleri olmak üzere, yüz tanesine baktım. Mikro işlemci kullananları dışlayınca geri kalanlar aslında üç şemanın değişik sitelerde yayınlanmış hali idi. Bunlardan ikisini kullanılan malzeme sayısının çokluğu nedeni ile eledim. Kala kala Türk sitelerinde de çokça yayınlanan alttaki şema kaldı.

Çok basit bir osilatör ve çevirici ile yapılmış devrede osilatör ve çeviricinin çıkışlarındaki salınım ile değişen gerilimin kutupları ile transistor sürülüyor. Devreye her hangi bir şey bağlanmadığında her LED bağlantısına göre doğru gerilim geldiğinde yanıyor, yani iki LED’de sıra ile yanıp sönüyor. Transistor  bağlandığında ise doğru gerilim altında tetiklenen transistor o yöndeki gerilimi üzerinden akıttığı için aynı gerilim yönündeki LED sönük kalıyor ama ters polarizasyon geldiğinde iletime geçemeyeceği için ters yöndeki LED ışık veriyor.

Üstteki resimde bunu daha açık bir şekilde görebilirsiz. (A) örneğinde PNP transistorun kollektörü + gerilime bağlanmış ve bazı da yine + gerilimden tetiklenmiş. Bu durumda transistor iletime geçmeyeceği için gerilim LED üzerinden akıp onu yakacaktır. Eğer transistorumuz NPN olsa idi + gerilim ile tetikleneceği için akımı üzerinden akıtacak, yani emetör ve kollektörü kısa devre olacak, ve dolayısı ile de LED’in bacaklarında onu tetikleyip yakacak bir gerilim olmayacağı için sönük kalacaktı. (B) örneğinde de gerilimi yönünü değiştirip devreye NPN bağliyoruz. Yine aynı olay burada da oluyor, NPN transistorun kollektörü - gerilime bağlanmış ve bazı da yine - gerilimden tetiklenmiş. Bu durumda transistor iletime geçmeyeceği için yine gerilim LED üzerinden akıp onu yakacaktır.

(C) de ise gerilimi kare dalga olarak veriyoruz ve iki tane birbirine ters LED bağlıyoruz. Kare dalga her salınımında uçlardaki gerilimin polarizasyonunu değiştirecektir. Bağlanan transistorun tipine göre de ters gelen gerilimde iletim olmayacak ve o polarizasyonda doğru yönde olan LED yanacaktır. Buna göre LED’leri PNP LED’i ve NPN LED’i olarak adlandırabiliriz.

Transistor açık devre ise her iki LED yanacak, kısa devre ise ikiside sönük kalacaktır.
Bu devrede sadece NPN veya PNP transistorları test edebilirsiniz. FET, UJT, Darlington gibi transistorları test etmek için daha karmaşık devrelere gereksinim vardır.

Devreyi yapmak kolay oldu, yaklaşık bir saat içinde her şey yerine yerleştirilip lehimlenmişti.

Devrede transistor soketi olarak sıra soket kullandım. Transistorlarda ayak bağlantıları ya CBE ya da ECB sıralamasına göre olur. Ben burada 4′lü soket kullanarak ECBE şeklinde bağlantı yaparak test edeceğim transistorların ayaklarını sokete göre bükme derdinden kurtuldum. İstenirse soket yerine uçlarında krokodil bağlı kablo da kullanabilirsiniz, ama kablo boylarını dış etkenlerden korumak için kısa tutmanızı tavsiye ederim.

Ama ilk gerilim verdiğimde ise hayal kırıklığına uğradım. Bu kadar basit bir devrede ne gibi yanlışlık yaptım diye de ilk başta kendimi suçladım tabi. Gerilim verdiğimde iki LED’in yanma zamanları eşit değildi.

Devrenin orijinal yazısında bu zamanlama hakkında bir şey yazmıyordu ama bu tip osilatörlerde iki zamanın da birbirine eşit olması gerekiyordu. Neyse dedim ve ilk transistoru, 2N4403, taktım denemek için.

PNP olan transistor P işaretli LED’in yanıp sönmesini sağladı. Ama zamanlama hala eşit değildi. Ardından bir 2N2222 NPN transistor taktım. Bu transistor N LED’inin yanmasını sağlayacaktı.

Ama bunun yerine hiç yanmayan LED’ler ile kalakaldım. Acaba nerede yanlış yapmıştım diye 3 gün devreyi değişik zamanlarda tekrar tekrar şema ile karşılaştırdım. Her bağlantı doğru yapılmıştı. Tamam dedim kullandığım parçaların içinde arızalı olan var o zaman diye 2 günümü her parçayı söküp yenisi ile değiştirerek harcadım. Ve yine hayal kırıklığı.

Sonra yıldırım düştü bir anda, şema yanlıştı N polaritesi ile sürüldüğünde 4093′ün 10,11 ayaklarından çıkan gerilim transistör iletime geçtiğinde 9,12 ayaklarına geri dönüp hem salınımı durduruyor ve transistoru devamlı iletimde tuttuğu için kitlenip kaıyordu. Hemen şemada değişiklik yapıp devreyi değiştirdim.

Ve gerilimi bağladım…..

Ve her şey normale döndü, iki LED’in yanma süreleri birbirine eşit idi. Ardından tekrar 2N4403′ü taktım.

Sonrada 2N2222 yi denedim.

Yani artık her şey normaldi. Artık yazıyı yazabilirdim. Ama anlamadığım şey ilk olarak 1998′de internet sayfalarına düşen bu devrenin hiç bir yerde düzeltmesinin olmaması veya düzeltilmiş halinin olmaması. Herkes ya orjinal devreyi aynen ya da aynı şemayı kendi şeması imiş gibi göstermek için baştan, ama aynı hata ile, çizip sitesine koymuş. Demek ki ya hiç kimse denememiş ya da denediklerinde hatayı kendilerinde bulup pes etmişler, her neyse, biz devam edelim.

LED’ler test edilen yarı iletkene göre alttaki gibi yanıp söneceklerdir.

Diyot test ettiğinizde ise önce anahtarı diyot durumuna getirmelisiniz, ben basmalı tip kullandım. Sonra da diyotu kollektör ve emetör bağlantılarının arasında test etmelisiniz. Sonra Anodu E ya da C noktasına bağlamanıza göre alaçağınız sonuç alttaki gibi olacaktır.

İyi şanslar….

Sesin bu marifetini gördükten sonra gelin bir deneme yapalım. Deneme için gerekli malzeme:

Ufak madeni bir kap, kömür tozu, gayet ince bir te- neke, biraz karton, kuvvetli bir yapışbırrcı, biraz da tel. İnce tekneyi ve mukavvayı maden kutunun agzrna uygun olarak kesin, madene bir tel lehimleyi:ı veya vidalayın. Tenekeye de bir tel lehimleyin. Mukavvanın ortasını oyup çıkarmayı unutmayın. Elde ettiğiniz karton
halkayı maden kutunun ağzına yapıştırm. Bırakın iyice kurusun. Doldurun şimdi maden kutunun içine kömür
tozunu. Kartonun üstüne kadar, hiç boşluk bırakmadan, üzerine kapatın tenekeyi ve yapıştırm. İşte bu yaptığınızaKÖMÜRLü MİKROFON derler. Piyasada da bu adla satılır. Telefon mikrofonları da bu şekilde yapılmıştır. Başka tip, çalışma prensibi başka olan mikrofonlar da vardır. Konumuz mikrofonlar olmadığı için şimdilik üerinde dur-
muyoruz.

Yaptığımız bu mikrofonla sesimizi elektrik titreşimleri haline getirebiliriz. Bunun için elektrik kaynağı ve uzaktan dinleyebilmek için bir kulaklık lazım.

Yaptığımız mikrofondan çıkan tellerden birini (Hangısı olsa olur) pilin bir ucuna (hangisi olsa olur) bağlar,

mikrofonunuzun öteki ucu ile pilin öteki ucuna bağladığınız telleri uzaktaki bir kulaklığın uçlarına (hangisi olsa olur) bağlar ve te:ıeke levhanın önünde konuşursak, sesimiz uzaktaki kulaklıktan duyulur. Bu ses (Haberleşme) yazımızdakiiki kulaklıklıdan çok kuvvetlidir. Şimdi olup bitenlere bir göz atalım: Pilden çıkan akım maden kutu aracılığıyla kömür tozlarına geçer. Kömür tozları gelişi güzel dururlar ve akımın geçmesine engelolurlar, kömürtozlarını geçen akım teneke levhaya geçer, oradan telle kulaklığa, kulaklıktan tekrar pile dönüp devreyi kaparlar. Titrernek demek birtakım minik itmeler demektir. Sesimiz te:ıekeyi, sesimizin titreşimine uygun olarak iter.
Teneke itildiği zaman kömür tozlarını bastırır. Bu haliyle kömür tozlarmdan tenekeye daha çok akım geçer. Akımın
geçmesi sesimize uygun olarak azalır, çoğalır. Ses titreşimi böylelikle elektrik titreşimi haline gelir.

Şekil 1: Çubuk anten ve ışıma diyagramı

Antenin ışıma gücü boyu ile dalga boyu (çalışma frekansı) ilişkisine bağlı. Boyu işaret dalga boyundan çok küçük antenler de ışınan güç hemen hemen sıfır, nedeni anten ışıma direncinin çok küçük olması. Oysa anten boyu yarım dalga boyuna yakın ise yayılan güç en fazla olmakta. Bu tip antenlere rezonanslı antenler denmekte. Bu özelliklerin anlaşılması temel anten tanımlarının açıklanmasıyla olası. Anten ışıması üç boyutlu uzayda ve küresel koordinatlarda iki açı ile belirtilmekte; θ düşey (zekseni) ile, ϕ yatay (x-ekseni) ile yapılan açılar. Anten mühendisliğinde yatay ve düşey düzlemlere ayrıca H-düzlemi ve E-düzlemi de denmekte. Bir anten için önemli parametreler giriş empedansı, ışıma direnci, duran dalga oranı (DDO), giriş gücü, ışıma gücü, verim, ışıma diyagramları, polarizasyon, etkin yüzey, yönelticilik, kazanç, demet genişliği, yakın/uzak alan, anten faktörü ve anten kalibrasyonu olarak sıralanabilir. Her şeyden önce anten bir iletim hattı üzerinden bir kaynak ile beslenen bir devre elemanı (Şekil 2).


Şekil 2 Bir anten devresiKaynak ile iletim hattı girişi ve anten ile iletim hattı sonu arasında empedans uyumu olması durumunda kaynaktan çekilen güç maksimum olmakta ve bu gücün tamamı yüke (yani anten) aktarılmakta. Aksi durumda iletim hattının her iki ucunda da geri yansımalar söz konusu. Bu yansımalar antenin ışıma gücünü azalttığı gibi kaynağa istenmeyen güç olarak dönmekte ve ısınmalara neden olduğundan kaynak ve iletim hattının ömrünü kısaltmakta.
Giriş Empedansı
Bir anten, besleme noktasında iki kapılı bir devrenin giriş kapısı gibi davranır. Bu noktada, besleme gerilim kaynağının bağlanacağı uçlar arasında bir empedans değeri gösterir. Bu değere giriş empedansı denir. Işıma yaparken besleme uçlarındaki gerilimin akıma oranı söz konusu frekanstaki empedans değeri olarak anılmakta. Giriş empedansı kaynaktan çekilecek ve antene aktarılacak güçler için önemli. Şekil 3’te empedansı k Z olan kaynak, karakteristik empedansı 0 Z olan bir hat üzerinden anteni beslemekte. Empedansı A L r A Z = R + R + jX olarak verilen antende L R kayıpları, r R ışınan gücü ve A X depolanan enerjiyi temsil etmekte.

Şekil 3: Anten eşdeğer devresi ve tanımlanan empedanslar

Şekil 4: Alıcı anten eşdeğer devresi

Uzaydan kaptığı elektromanyetik enerjiyi uçlarına bir A V gerilimi şeklinde aktaran alıcı anten bu enerjiyi alıcı devre girişini temsil eden bir Y Z empedansı üzerinde harcamakta. Yükün gördüğü anten empedansı ise A Z ise yine yük, iletim hattı ve anten empedansı arasında uyum olması durumunda antenden maksimum güç çekilmekte (antenin etkin yüzeyi yüksek olup ortamdan yüksek elektromanyetik güç çekmesine karşın bunun tamamını alıcı devreye aktarması için empedans uyumu şart. Yine idealde hesaplar iletim hattı karakteristik empedansının ve yükün 50 Ω olmasına göre yapılır.
Anten etkin yüzeyi
Işıma gücü Pt olan izotropik bir antenden R kadar ötede güç yoğunluğu    P /(4 R2 ) t π dir. Watt/metrekare boyutunda olan güç yoğunluğu anteni çevreleyen kapalı bir yüzey üzerinde toplandığında(yani 4πR2 ile çarpıldığında) ışıma gücünü verir. Kayıpsız ortamlarda bu enerji korunumu ilkesinin sağlanmasından başka bir şey değil. Ortam kayıplı (yani ortamın iletkenliği sıfırdan farklı) ise elektromanyetik dalgalar yayıldıkça ortam tarafından yutulacak ve zayıflayacak. Bu durumda enerji korunumu kapalı bir yüzeyde yayılan güç ve yutulan gücün toplamı anten ışıma gücünü verecek şekilde olur. Anten, etrafındaki güç yoğunluğundan güç çektiğine göre çekilen güç, varolan güç yoğunluğu çarpı metrekare boyutunda bir yüzey şeklinde hesaplanmalı. İşte bu metrekare büyüklüğündeki parametreye etkin yüzey denmekte. Parabolik ve horn benzeri antenlerde etkin yüzey anten yüzeyi ile ilişkili iken, örneğin çubuk antenlerde böyle bir ilişki söz konusu değil. Basit ve düşük kazançlı antenlerde etkin yüzey λ2 / 4π e t A = G şeklinde hesaplanmakta.
Duran Dalga Oranı
Anten giriş empedansı genelde uçlarına bağlanan besleme kaynağının
empedansından farklı olduğundan kaynak, iletim hattı ve anten arasında bir empedans uygunsuzluğu söz konusu. Bu farkın belirlediği oranda antene gelen gücün bir kısmı geri yansımakta. Aynı şekilde kaynak ucunda da bir uyumsuzluk söz konusu olduğundan burada da bir güç yansıması olmakta. Anten girişinde yansıyan ve giden gerilim dalgalarının oluşturduğu maksimum gerilimin minimum gerilime oranı duran dalga oranı (DDO) olarak isimlendirilir. DDO, anten girişinde geri yansıyan gücü belirten bir parametre.
Işıma Gücü ve Direnci
Antenin ışıma gücü t P , uzaya elektromanyetik dalga olarak yaydığı güç. Işıma gücü ile üzerinden akan akım arasında Ohm yasasına göre bulunan dirence de ışıma direnci denmekte ve r R ile gösterilmekte ( t r P = I 2R ). Işıma direnci anten gücü ile üzerinden akan akımı birbirine bağlayan sanal bir direnç. Yakın alan – Uzak Alan Anten ya da herhangi bir ışıma elemanına yakın olan bölge yakın alan olarak tanımlanmakta. Yakın alan, elektrik ve manyetik alan bileşenlerinin düzlem dalga karakteri göstermedikleri bölge, ilişkiler karmaşık ve ölçümler zor. Daha çok reaktif enerji birikimi olur. Uzak alan ise düzlem dalga yaklaşımı yapılabildiği bölgedir. Yakın ve uzak alan tanımları anten cinsine ve etkileşimlere göre, frekans, anten boyutları,
gibi parametreler cinsinden belirlenmekte. Basit ve düşük kazançlı antenler için uzak alan sınırı R ≥ λ / 2π olarak alınabilmekte. Daha karmaşık ve yüksek güçlü antenlerde ise D antenin uzun kenarı (ya da çapı) olmak üzere uzak alan sınırı R ≥ 2D2 /λ şeklinde hesaplanmakta. Bu tanım, antenin yarattığı elektromanyetik dalgaların eş faz yüzeylerinin belli bir hata ile düzlem kabul edilebildiği uzaklık olarak verilir (Şekil 5). Örneğin D=50 cm anten boyu ve 300 MHz işaret frekansı (λ=1 m) için
0.5 m olan uzak alan sınırı 3 GHz’ de (λ=10 cm için) 5 m olur.

Şekil 5: Reflektör anten ve uzak alan sınırı tanımı

Anten Verimi
Antenin kaynaktan çektiği gücün bir kısmı ısıl kayıp olarak antende harcanır. Işıma gücü ve ısıl kayıpların toplamı kaynaktan çekilen güce eşit. Anten verimi ışıma gücünün kaynaktan çekilen güce oranı olarak tanımlanmakta. Isıl kayıplar ne kadar az ise verim o kadar yüksek olur.
Polarizasyon
Polarizasyon, elektrik alanının zamanla çizdiği şekle göre tanımlanır. Antenin yaydığı elektromanyetik dalgalar için iletim boyunca elektrik alan eğer zemine dik ise düşey, paralel ise yatay polarizasyonlu dalga adını alır. En genel polarizasyon elips biçimindedir. Bunun özel hali dairesel polarizasyon, dairesel polarizasyonun iki bileşeni de yatay ve düşey polarizasyon.
Anten Yönelticiliği ve Kazancı
Anten yönelticiliği ve kazanç belli bir referans antene göre tanımlanan iki önemli parametre. Bir noktasal kaynak her yöne eşit ışıma yapar. Bu kaynağa izotropik kaynak adı verilir ve referans olarak kullanılır. İzotropik kaynağın her yöne yaydığı güce eşit gücü belli bir doğrultuya yayabilme özelliğine anten yönelticiliği denir. Örneğin, Şekil 1’de verilen çubuk antenin ışıma diyagramı simit biçiminde. İzotropik antene göre kısa dipol antenin yönelticiliği 1.5 (1.75 dB), yarım dalga dipolünün yönelticiliği ise 1.64 (2.15 dB). Kayıpsız antenlerde yönelticilik aynı zamanda anten kazancıdır. Ancak, kayıplı antenlerde kazanç yönelticilik ile kayıp oranının (verimin) çarpımına eşit. Anten yönelticiliğinin analitik olarak hesaplanabilmesine karşın
kazanç ancak referans antene göre yapılan ölçülerle bulunabilir. Anten kazancı ile doğrudan ilgili olan diğer parametre ise etkin yüzeydir. Anten etkin yüzeyi, uzaydaki elektrik alanlardan anten uçlarına güç aktarabilme yeteneği olarak tanımlanır.
Demet genişliği
Anten demet genişliği, yönelticiliği olan antenlerde yönelticiliğin bir ölçüsü. Maksimum ışıma doğrultusundaki gücün yarıya (3 dB) düştüğü (yatayda yada düşeyde) açısal genişlik anten ışıma demeti olarak tanımlanır.
Anten Faktörü
Özellikle EMC gibi pratik mühendislik problemlerinde önemli bir tanım ve kavram anten faktörü. Anten faktörü tanımı, antenin tanımında yer almaktadır. Anten çift yönlü (elektrik alanı gerilime, gerilimi elektrik alana dönüştüren) bir dönüştürücü. AF = E /V şeklinde tanımlı alıcı anten faktörü daha çok uygulama açısından anlamlı. Ele alınan bir elektrik alan ölçü aleti ve ona bağlı bir alıcı anten ile ortamdaki elektrik alan değeri ölçülmekte. Bir çubuk anten, bunun uçlarına değişik konnektörlerle bağlanmış bir koaksiyel kablo, bu kablonun bir başka konnektörle alıcı girişine bağlanmasının tüm etkileri anten faktörü tanımının içinde. Kullanılan kablonun üzerindeki imalat hataları, ezilmeler veya bükülmeler anten faktörünü doğrudan değiştirmekte. Anten faktörü ideal durumlarda hesaplanabilmekte, EMC problemlerinde ise frekansla değişen grafiklerle ya da tablolarla verilir.
Işıma Diyagramları
Işıma diyagramları, antenlerin hangi yöne ne kadar güç yaydığını gösteren şekiller. Işıma diyagramı her hangi bir düzlemde söz konusu olsa da, genelde, yatayda yada düşeydeki diyagramlarla ilgilenilir. Işıma diyagramı ve yöneltmiş antenlerde kullanılan tanımlar şunlar:
• Ana ışıma kulakçığı : Antenin en fazla ışıma yaptığı yöndeki demet.
• Yan kulakçıklar: ana kulakçık etrafında oluşan istenmeyen kulakçıklar.
• Arka kulakçık: Antenin gerisinde oluşan kulakçık
• Ön-Arka bastırma oranı: Ana kulakçık – arka kulakçık güç oranı
• Ön- yan bastırma oranı: Ana kulakçık – yan kulakçık güç oranı
• Işıma demeti: Ana kulakçık gücünün yarıya (3 dB) düştüğü noktalar
arasındaki açı

Ortadan / Uçtan ışımalı antenler
Antenler gerek bireysel olarak gerekse bir dizi oluşturulduğunda farklı yönlere ışıma yapabilirler. Demet oluşturmalı ya da demet taramalı anten dizileri adı verilen bu sistemlerde iki farklı ışıma yönü ayrıca belirtilmekte; ortadan ışımalı antenler (diziler) ya da uçtan ışımalı antenler (diziler). Şekil 6!da bu tanımlra bir örnek gösterilmekte. Beş elemanlı izotropik antenlerden oluşturulan dizilerde ışıma dizi eksenine dik yönde ise ortadan ışımalı (boresight), ışıma dizi eksenine paralel ise uçtan ışıma (end-fire) adını almakta.

Şekil 6: Ortadan (solda) ve uçtan (sağda) ışımalı anten dizileri

Amaca uygun anten tasarımı kadar satın alacağınız anten özelliklerinin de
belirlenmesi önemli. İnternet üzerinde “EMC antenleri” gibi birkaç anahtar sözcük ile yapılacak aramada onlarca firma ve yüzlerce ürün karşınıza çıkmakta. Önemli olan anten özelliklerinin verilen tablolardan okunabilmesi. Bir örnek, Poynting firması ürünü geniş bandlı Log-periyodik anten ve firma tarafından verilen özellikler Şekil 7’de gösterilmekte. Frekans bandından bağlantı konnektörüne, polarizasyondan anten kayıplarına kadar bir çok parametrenin özenle incelenmesi gerek. Örneğin tablodan bu antenin yatay ve düşey polarizasyonlu elektromanyetik işaretlerin ölçülmesinde kullanılabileceği, frekans bandının 30 MHz ile 2 GHz arasında tasarlandığını, bu band içerisinde DDO’nın tipik 1.5, en fazla 2.0 olduğunu görüyoruz.

PA-LP6-302000 (www.poynting.co.za)
Kazanç——————> 6dBi
Frekans bandı———-30 – 2000 MHz
VSWR——————-Tipik 1.5:1, Maksimum 2.0
Besleme noktası——-Sadece alıcı
Giriş empedansı——–50 Ohm
Giriş konnektörü——-N-Tipi (dişi)
Polarizasyon————Yatay veya düşey
Boyutlar(en x boy)—–5000 mm x 6111 mm
Malzeme—————–Alüminyum, fiberglas ve paslanmaz çelik
Ağırlık——————–38 kg
Rüzgar direnci———–160 km/h

GİRİŞ

Görüntülemek İçin Tıklayın

Lojik devre tasarımında ve lojik devrelerin basitleştirilmesinde kullanılır. “Boolean Cebri” sayısal devrelerin analiz ve tasarımını sağlayan matematiksel teoridir. Sayısal bilgisayar devreleri uygulamasında, ikili değişkenler üzerinde tanımlanan sayısal operasyonları gösterir.
Boolean Cebri ikili sayı sistemine dayanır. Bu sistemde yer alan “0” ve “1”, sırasıyla açık (OFF) ve kapalı (ON) devrelerle eş anlamlıdır.
Boolean cebri 10 temel postülata dayanır. 0 ve 1 sayıları nedeniyle her postülat çift olarak ifade edilir. Postülatların 0 ve 1 karakterlerini kapsaması nedeniyle bunların açıklaması genellikle kapalı ve açık elektrik devreleri ile yapılır.

• 1 Postülatlar
• 2 Teoremler
o 2.1 Değişme Kuralı
o 2.2 Birleşme Kuralı
o 2.3 Aynı Kuvvet Kuralı
o 2.4 Özdeşlik Kuralı
o 2.5 Etkisiz Eleman Kuralı
o 2.6 Tamamlayıcı Kural
o 2.7 Yutma Kuralı
o 2.8 Dağılma Kuralı
o 2.9 Çift Tersleme Kuralı
o 2.10 De Morgan Kuralı

Postülatlar
0.0=0 1.1=1
0.1=0 0+1=1
1.0=0 1+0=1
1.1=1 0+0=0
0′=1 1′=0

Teoremler
Boolean Cebri, 10 teoremden oluşur.
Değişme Kuralı
A+B=B+A
A.B=B.A

Birleşme Kuralı
A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C)
A.B.C=(A.B).C=A.(B.C)

Aynı Kuvvet Kuralı
A.A=A
A+A=A

Özdeşlik Kuralı
A.1=A
A+0=A

Etkisiz Eleman Kuralı
A.0=0
A+1=1

Tamamlayıcı Kural
A.A’=0
A’+A=1

Yutma Kuralı
A.(A+B)=A
A+AB=A

Dağılma Kuralı
A(B+C)=AB+AC
(A+B)(A+C)=A+BC

Çift Tersleme Kuralı
A=A
(A+B)=A+B

De Morgan Kuralı
(A.B)’=A’+B’
(A+B)’=A’.B’

Doğruluk Tablosu
Giriş değerlerine göre çıkış değelerini gösteren tablodur.

A B A+B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

Örnek 1 :
A+AB fonksiyonunun doğruluk tablosunu çizerek A=A+AB olduğunu gösteriniz?
A B A.B A+A.B
0 0 0 0
0 1 0 0
1 0 0 1
1 1 1 1

İşlem Basitleştirme

Boolean Cebri kuralları kullanılarak dijital elektronikte karmaşık devreler sadeleştirilebilir.

Örnek 1 :

F = A ( A + B ) = AA+ AB = A + AB = A(1+B ) = A

Örnek 2 :

F = A (A + B) =A A +AB = AB

Örnek 3 :
F =A (AB + C) = AAB +AC = AB + AC = A(B+C)

Örnek 4 :

F =A B + A B = B(A+A) = B