Dirençler ve Ohm Kanunu -2

Birinci bölümde direncin tanımını ve çeşitlerini gördük.
Birinci derse buradan geçebilirsiniz. 
Bunu nasıl kullanacağız, nerelerde kullanacağız.
Öncelikle geçen bölümde akım nedir demiştik burada ise gerilim nedir diyeceğiz. Bu üçlü birbirinin ayrılmaz parçasıdır.
Gerilim (Birimi VOLT) : Volt, elektrikte kullanılan potansiyel fark birimidir. Bir ohm’luk bir direnç üzerinden, bir amper’lik elektrik akımı geçmesi halinde direncin iki ucu arasındaki gerilim bir volttur. Bu aşağıdaki hesaplamalarla elde edilebilir. Potansiyel fark dediğimizde bunu açıklamamız lazım. Şehir şebekesi AC 220V diyoruz. Bunu nereye göre ölçüyoruz. Nötr dediğimiz uca göre ölçüyoruz. Çünkü evlerimizde tek faz kullanılıyor. Şayet imkanınız olsa iki faz arasını ölçseniz 380V olduğunu görebilirsiniz. Bu da bizim referans noktasına göre potansiyel fark dediğimiz şeydir.

OHM kanununun özeti aşağıdadır. Altlarındaki işlemler hesaplamada kullanabileceğiniz formüllerdir. Hangisi bilinmiyorsa onu formülle bulabilirsiniz.
Diyelimki elimizde bir led var ve 5V luk bir gerilimle beslemek istiyoruz. Biliyoruz ki LED 3V üzerinde bozulur. O zaman bizim yapmamız gereken aradaki 2V luk farkın bir direnç üzerinde düşmesini sağlamak ve ledin zarar görmemesini sağlamak. Aşağıdaki hesaplamalardan yola çıkarak direnç değerimizi hesaplayabiliriz.

Bu üçgen bize OHM kanunu özetler. Altlarındaki ilişkileri kullanarak hangisi bize lazımsa onu bulabiliriz.
OHM kanununun genişletilmiş özeti budur. Burada P olan güç tür. Birimi WATT dır. Buradaki ilişkilendirmeleri kullanarak, Direncin kaç watt olacağını da bulabilirsiniz.

Dirençlerin bağlanma şekilleri:
Bazen elimizde uygun direnç bulunmaz. Yenisini satın almak da istemiyoruz. dirençleri seri  ve paralel bağlayarak gereken direnci elde edebiliriz.

Yukarıdaki şekilde bağladığınızda istediğiniz değeri elde edemiyorsanız farklı kombinasyonlarda yapabilirsiniz.
Seri bağlamak istediğinizde direnç değerlerini toplarsınız ve toplam direnci bulursunuz.
Rtoplam = R1 + R2 + R3 + R4
mesela 10K civarında bir direnç elde edeceksiniz elinizde 2.2K direnç var. ve 1.2K direnç var. Buna göre değerleri toplayarak 10K elde etmeye çalışalım. 4 adet 2.2K +1 adet 1K2= 10K elde ederiz.
Paralel bağlamak istediğimizde ise toplam değer en küçük dirençten daha düşük olacaktır.
Bunun formülü : Rtoplam = 1 / ( 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3+ 1 / R4 ) 
Burada hesap yapmak istediğimizde direnç değerlerini yerine koyup hesaplarız. Bunun bize avantajı ne derseniz ondalıklı değerler çıkabiliyor, bu da bize hassas işlerde bu tip bağlantıların faydasını gösteriyor.

 


Yukarıdaki gibi kombinasyonlar ile istediğimiz direnç değerine yakın değeri elde edebiliriz.

Aşağıdaki tabloda ise hesaplanmış 2 dirençli paralel dirençlerin değerini görüyorsunuz.  Ayrıca tablonun sol tarafında bulunan değerler standart üretilen direnç değerlerinden bazılarını gösteriyor. yani 11K satın almak isteseniz alamazsınız. ancak 11K yı seri ve paralel birleştirme kullanarak üretebilirsiniz.

Dirençleri seri paralel bağladık devrede nasıl kullanacağız. Bunun için öncelikle devremizde ne kadarlık bir besleme gerilimi var buna bakarız. Kullanacağımız komponentin maksimum akımını dikkate alarak devreden geçen akımı sınırlayabiliriz.

Her devre yapımcısı kendine has hesabı ile dirençlerini temin eder. Bazıları örnek devrelerden, bazıları başkalarından gördüğü şekilde bunu yapmaya çalışır. En iyisi direnç değerini hesaplamak için besleme gerilimini ve o devrede bulunan diğer komponentlerin çalışma gerilimlerini bilmektir. Buna göre  direnç değerini hesaplarsınız.

Dirençler her zaman seri devrelerdeki gibi akım sınırlamak için değil başka amaçlarla da kullanılırlar. Elbette görevi bulunduğu yerde akım sınırlama görevidir fakat bu göreviyle birlikte başka görevleri de görürler. Bağlantı şekillerine göre adlandırılabilirler.
Özellikle Mikroişlemciler ile kullanılırken bu özelliklerine ihtiyacınız olacak.
Pull Up ve Pull Down Kullanma şekli.
Burada gördüğünüz gibi direncin bir ucu +Vcc (besleme gerilimi) ye bağlandığında diğer ucu ise output dediğimiz çıkışa gidiyorsa buna Pull Up direnci diyoruz. Şayet Bir ucu GND ( Şase) ucuna bağlandıysa diğer ucu Output dediğimiz çıkışa bağlandıysa Bu bağlantıya da Pull Down bağlantı denir. Bu dirençler için pratikte 4K7 – 10K arası kullanılsa da Gerçekte kullandığınız işlemci ya da entegrenin giriş akımına uygun hatta besleme geriliminize uygun bir hesap yapmanız gerekmektedir. Bundan dolayı kullandığınız komponentlerin datasheet denilen el kitapçıklarını bulup okumanız yerinde olacaktır. Mesela I2C iletişim kullanmak istediniz. Burada 100Khz frekansa kadar 10K sorun yaratmasa da 400Khz de haberleşme yapılacaksa bu kez 4K7 gibi bir değer kullanmanız gerekebilir. Kendinizi güvende hissetmek istediğinizde 10K direnç koyup geçebilirsiniz fakat bu da 3.3V luk bir devre kullandığınızda size sorun olabilecektir.

PULL UP Direnç :  Bu tip bağlantı mikroişlemci ya da Logic denilen mantık kapılarında kullanılır. Bazı entegreler giriş uçlarına bir voltaj vermemizi beklerler. O zaman entegrelerin giriş uçları 1 seviyesi yani voltaj var diye algılayabileceği seviyeye ulaşır. Bu şekilde bulunan yerlerde Pull Up direnci kullanılması gerekir. ( Özellikle entegrelerde giriş ucu varsa bu uçlar boş bırakılamaz. Bırakıldığı taktirde o andaki durumu belli olmadığından yanıltıcı sonuçları olabilir. ) Bu sebeple boştaki uçlar gnd ye ya da +vcc ye bağlanır.
Bazen de bazı programların çalışması için pull up dirençleri gerekebilir. I2C dediğimiz haberleşme sistemlerinde SDA ve SCL bacakları kullanılır. Bu bacaklara mutlaka pull up dirençleri bağlanmalıdır. ( Bazı devre şemalarında görmeyebilirsiniz ya devre şemasına koymayı unutmuşlardır ya da kullandıkları modüllerde bu dirençler standart olarak bağlıdır.)
Mesela Böyle bir sistem düşünelim. Bu sistemde anahtar kapandığında  giriş sıfır dediğimiz seviyede olacaktır. Fakat anahtar açıldığında oradaki giriş kaç volt olacak. sınırın altındaysa yine sanki anahtar kapanmış gibi görüp çıkışı sıfır yapacak ki bu da yanlış bir sonuçtur. buraya 2. resimdeki gibi pull up dirençleri konulduğunda bu hatalar olmayacaktır.

 

 

 

 

PULL DOWN Direnç :Pull Up dirençle aynı sebeplerle kullanılmaktadır. Sizin, devreyi nasıl kurduğunuza ve giriş seviyesini nasıl sabitlemek istediğinize bağlıdır. 

Gerilim bölücü olarak kullanma :  Dirençler birbiriyle seri bağlanarak gerilim bölücü olarak da kullanılırlar. aşağıdaki devre bunu göstermektedir.
Bu devre ile besleme gerilimini kullanılan dirençlerin değerlerine göre böler. Output yazan yerdeki  çıkış voltajı toplam devreden geçen akıma göre ve R2 direncine göre değişir. her iki direnç te 10K olsun. V+ gerilimi 10V olsun. Output kısmından alınacak gerilim 5V tur. Bu şekilde bölüp devremi beslerim derseniz problem çıkabilir. Daha önce dediğimiz gibi Gerilim, Akım, Direnç bir bütündür diye. Bundan dolayı output kısmından akacak olan akımı da R1 belirler. Hesaplama yaparken bunları da göz önünde bulundurmanız gerekmektedir. Vs yazan yer resimdeki V+ dır V1 ve V2 hesapları şu şekildedir. V2 = Vs R2 / (R1 + R2)
V1 = Vs R1/ (R1 + R2)
Devrenin çalışma animasyonunu buradan görebilirsiniz. sağ taraftaki resistance yazan yerden direnç değerini değiştirerek çıkışı gözlemleyebilirsiniz.
Animasyon çalıştır. 

R-2R direnç dizisiyle Çoklu anahtar algılama.  Bu gerilim bölücü özelliği kullanılarak çeşitli gerilim değerleri elde edilirse bunu bir analog girişe uyguladığınızda hangi anahtarın aktif olduğunu bulabilirsiniz. Bu R-2R denmesinin sebebi değerler birbirinin 2 katı olarak seçilmesi. Bu şekilde gerilimler arası mesafenin fazla olması sağlanmıştır. mesela 0.5V 1V 2V gibi. Aşağıdaki devre arduino temelli bir devredir. analog girişini kullanarak tek analog girişe sadece direnç ve anahtar koyarak birden fazla anahtar girişi algılamayı gösteriyor.
Bu şekilde kullanarak da bir analog sinyal üretebilirsiniz. Mesela 4 bitlik bir sayıcı uca bu devreyi bağladığınızda aşağıdaki şekil oluşacaktır. Programlama yaparken işinize yarayabilir. DAC (Dijital Analog çevirici) olarak adlandırılır. 4 bitlik sayıcı dijital çıkışı dirençleri gerilim bölücü şeklinde kullanarak analog sinyale çevirebilirsiniz.
başparmak tırnağı

 

LDR yi nasıl kullanabiliriz. LDR ışıkla direnci değişen elemandı. Burada LDR nin ışıksız ve IŞIK altındaki direncini bilmemiz gerekir buna göre de yanına koyacağımız direncin değerini OHM kanununa göre hesaplayabiliriz.
Arduino ile Işığı algılamak isterseniz böyle bir devre ile yapabilirsiniz. Tabii ki direnç değerlerini hesaplayıp istediğiniz ışık da devreye girmesini sağlayabilirsiniz. Ya da Değişken direnç dediğimiz Potansiyometreyi R1 direnci yerine bağlayıp hassasiyet ayarı yapabilirsiniz.

Termistör nasıl kullanılır. : Termistör sıcaklık ile değeri değişen direnç demiştik. LDR gibi bir devre kullanıldığını göreceksiniz. Aslında ikiside direncinin değişimine göre çıkışındaki gerilimi değiştiriyor biri ışık ile biri ısı ile. Termistör sıcaklık göstergelerinde kullanılsa da dijital sıcaklık sensörlerindeki gibi sıcaklığı size belirtmez. Sadece ısı ile direncin değişimine bağlı olarak sizin geriliminizi bölerek çıkış gerilimini analog olarak değişmesini sağlar. Bunu analog girişe bağlayıp gelen gerilimin kaç derece sıcaklığa karşılık geldiğini hesaplarsınız.

Varistör Nasıl kullanılır : Varistör yüksek seviyeli gerilimlerde devreyi korur demiştik. Bunun için gerilimin ilk giriş yerine konur. Bunu koyduğunuzda yüksek gerilim geldiyse kısa devre olur. Eğer 220V luk şebeke gerilimine konulduysa ana devreyi korur ama kısa devre olduğundan dolayı 220V kısa devre olmuş demektir ve patlama olacak demektir. Bunun için devredeki gibi seri bir sigorta konulması tavsiye olunur. S20K 250V yazan varistör 250V tun üzerindeki gerilimleri kendi üzerinden geçirerek devreyi korur.

Birinci derse buradan geçebilirsiniz. 


Konumuzla ilgili Elektrik Elektronik Uygulamaları kanalında hazırlanmış faydalı videolar size yardımcı olacaktır. Ayrıca kanalda bulunan diğer bir çok videoya göz atabilir, kanala ABONE olarak yeni eklenen videolardan haberdar olabilirsiniz.

Bu konu ile ilgili birinci derse buradan geçebilirsiniz. 

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir