Skip to content
Ayarlar
Narrow screen resolution Wide screen resolution Auto adjust screen size Increase font size Decrease font size Default font size
You are here: KONULAR arrow KONULAR arrow Temel Eletronik arrow ENDÜSTRİYEL ELEKTRONİK DEVRELERİ Ve Kullanım Alanları
ENDÜSTRİYEL ELEKTRONİK DEVRELERİ Ve Kullanım Alanları Print E-mail
ENDÜSTRİYEL ELEKTRONİK DEVRELERİ
Elektronik belki de en çok endüstride kullanılmaktadır. Bu yüzdenendüstriyel elektronik adı altında bir elektronik dalı oluşmuştur.Endüstriyel elektronik devreleri; endüstride insan kontrolünden dahahassas ve hızlı denetim gerektiren, insan için tehlikeli olabilecekyerleri kontrol eden ve bazı işlevler yapılması gereken yerlerde sıkçakullanılırlar. Bu örnekleri çoğaltmak mümkündür.
Endüstriyel elektronikdevrelerine örnek verecek olursak; motor kontrol devreleri, ısı kontroldevreleri, ışık kontrol devreleri gibi genel adıyla kontrol devreleri,inverterler, konverterler (dönüştürücüler), sanayide kullanılanrobotların elektronik bölümleri, ölçü aletleri...
Kısacası aklımıza gelebilecekbirçok elektronik devre bir yönüyle endüstriyel elektronik alanınagirebilecek durumdadır. Bir endüstriyel elektronik devresi ele alalım.Bu çok basit bir devreden çok karmaşık bir devreye kadar birçok devreolabilir. Burada olayın izahının kolaylığı açısından basit bir devreele alacağım. Kontrol devreleri bir sistemi kontrol etmeye yarar. Osistem kompleks bir yapıya sahip olabileceği gibi (birçok çıktısı vegirdisi olan bir sistem), basit bir eleman da olabilir (bir ampul, birelektrik motoru...)
Genel olarak kontrol ikişekilde kontrol işlemini yapar. 1- Sistemin çıktılarına göregirdilerini kontrol eder. (Kapalı çevrim kontrol sistemi) BR>Örnek:Bir buhar kazanı... 2- Sistemin çıktılarına bakmadan girdilerinikontrol eder (Açık çevrim kontrol sistemi)

Kapalı çevrim kontrol sisteminde, kontrol edilecek sisteminçıkışlarından örnekler alınır, bu örnekler bir referans bilgi ilekıyaslanır ve giriş bilgisi buna göre değiştirilir veya aynı kalır.Açık çevrim kontrol sisteminde ise giriş çıkıştan bağımsız olarakdeğiştirilir.

Busistem çıkış bilgisinin önemsiz olduğu veya çıkış bilgisinin örneğinialmanın zor olduğu durumlarda uygulanır. Mesela fırınlarda bir kekinpişip pişmediğini algılayacak bir sensör henüz bulunamamıştır. Herkontrol sisteminde mutlaka en az bir tane kontrol elamanı kullanılır.
Bu eleman kontrol edileceksisteme göre değişir. Bir su akışı kontrol edilecekse su valfi, havaakışı kontrol edilecekse hava valfi, elektrik makinesi kontroledilecekse elektronik elemanlar kullanılır. Elektronik elemanlargenelde; düşük güçler için transistor, yüksek güçler için tristör,triyak, yüksek frekanslar için fet, mosfet ve bunların türevleri olangto vs. dir.
Bu bölümde triyak ile kontroledilen bir ampul devresini inceleyeceğiz. Bu devreye piyasada kısacadimmer denilmektedir. Ama daha önce devrenin çalışma prensibine birbakmak gerekir.

Dimmerin çalışma prensibi:
Dimmerbir elektrik ampulünun akımını belli zamanlarda kesip belli zamanlardavermek suretiyle o ampulde harcana gücü kontrol eder. Böylece ampulünparlaklığını istediğimiz gibi ayarlayabiliriz. Bu kontrolü triyaksayesinde yaparız. Triyak belli zamanlarda aktif belli zamanlarda pasifyapılır. Bu zaman aralıkları değiştirilerek ampulde harcana güç kontrolaltında tutulabilir. İleride verilecek örnek devrede bu işlemin nasılyapıldığı açıklanacaktır.

MOTOR KONTROL DEVRELERİ

ACve DC'de çalışan motorların elektronik hız kontrolü büyük avantajlarsağlar. Örneğin; elektrikli matkabın devir sayısının kontrolü ileçeşitli ortamlardaki çeşitli malzemeler çok rahat delinebilir.Transformatör sargı tezgahında çalışan motorun da devir sayısı bu çeşitdevrelerle kontrol edilmektedir.

12 Volt ve 24 Volt'ta Çalışan DC Motorların Kontrolü:
DC akımla çalışan model trenler için geliştirilmiştir. Fakat başka DCmotorlarda çalıştırılabilir. Örneğin, modelcilerin çok kullandığı 12volt DC gerilim ile çalışan motorlarla küçük bir sargı sarma tezgahıyapılabilir. Burada motor hızını kontrol eden P1 ayarlayıcısına birpedal ile kumanda edilir. Küçük devirlerde motorun dönme momenti sabitkalmadığından devre güvenle kullanılabilir.
Bu devre ile 12volt DC motorçalıştırılacaksa besleme uçlarına 12 volt AC gerilim uygulanmalıdır.şekil -1 'deki devre model tren regülatörü olarak kullanılacaksabesleme uçlarına 24 V AC gerilim uygulanmalıdır. Pals jeneratörü içingerekli DC besleme gerilimi , D2 diyodu ile , besleme geriliminden eldeedilir. Yarım dalga doğrultma nedeniyle pals jeneratörü sadece pozitifalternanslarda gerilim alır.
Bu nedenle negatifalternanslarda tetikleme palsları üretilmez.D2 diyodunun nabazanlı DCgerilimi D1 zeneri ile sınırlandırılır. Bununla pratik olarak pulsjeneratörünün sabit ve kararlı bir besleme alması sağlanmış olur. Aksitakdirde gerilim değişmelerinde jeneratörün pals frekansı ve bununla datetikleme açısıyla regülatörün çıkış gerilimi değişirdi. P1 potuylapals frekansı bağımsız olarak ayarlanabilir. P2 trimpotu minimum devirsayısının belirlenmesini sağlar.
Potansiyometrenin her konumuna belirli bir devir sayısı karşılıkgelmektedir. Bilindiği gibi pals frekansı, UJT'nin B1 ve B2 bağlantısıarasındaki gerilim değiştirildiğinde azalıp çoğalır. Bunun için motoruçlarındaki gerilim, bir gerilim bölücü üzerinden B1'e geri beslenir.Artan yükte motor devri düşmeye başlar. Motorun, tristör yalıtkan ikenverdiği gerilim azalır. Böylece B1 pozitif gerilim azalır.
Pals jeneratörünün çalışmafrekansı artar. Tristörün ateşleme zamanı ileri alınır. Yani tristörpozitif alternansın daha büyük bir kısmında iletken olur. Motora dahafazla güç aktarılır. Yük azaldığında ise çalışma öncekinin tersişeklinde gerçekleşir. Motor uçlarındaki gerilimin dolayısıyla B1geriliminin artması, pals jeneratörünün çalışma frekansını azaltır.Tristör daha geç tetiklenir.
Neticede regülatör, ayarlanandevir sayısına yaklaşık olarak sabit tutmayı başarır. 42 Volt'luk ŞöntSargılı Motorun Hız Kontrolu Devreye 6 amperlik şönt sargılı doğru akımmotorları takılabilir. Çünkü tristörün anma akımı 6 amperdir.Kullanılan motorun anma gerilimi 31 V olduğu için devrenin beslemegerilimi 42 V AC seçilmiştir. Ancak hiçbir değişiklik yapılmadandevreye 24 V'luk motorlarda bağlanabilir. Kutup sargısı için gerekli DCgerilim bir köprü diyot ile besleme geriliminden sağlanabilir.
J-K uçlarına bağlanan bu devre şekilde gösterilmiştir. Regülasyonendüvi gerilimine göre yapılmaktadır. Regüle ayarı ile bu gerilim 2-32V arası ayarlanabilir. Ancak bu gerilim değerleri arasındaki yükdeğişmelerinin regüle edilmesi mümkündür. Bu sınır dışında motor devirsayısı yük değişmelerinden çok etkilenir.2 volttan düşük gerilimlerdeendüvi kayıplarından dolayı gerilimin büyük bir kısmı kaybolur. 32volttan yüksek gerilimlerde ise regüle işlemi için gerekli olan regülepayı kalmaz ve besleme gerilim artmadıkça regülatör çıkış gerilimi 0olur. devrede tristör diğer devrelerden farklı bir şekilde bağlanmıştır.
Bu durumda da tristör anodunapozitif gelince tetiklenecektir. Tristörün anodu motorun endüviuçlarına bağlıdır. Motorun diğer ucu ise şasededir. Şasenin (+)olmasının nedeni, regülatör ve tetikleme devrelerinin negatif çıkışverecek şekilde planlanmış olmalarıdır. osi ltör kısmı D1 üzerindenbesleme geriliminin (-) alternanslarını alır. Pozitif alternanslardaçalışmaz. Tristörün yalıtımda olduğu alternansta tetikleme devresi dedurur. Böylece tetikleme palsı üretilmez. D3 zeneri , gelen negatifalternansların tepelerini zener gerilimi seviyesinde keser. Böylece hemtransistörler kararlı bir gerilim alır, hem de referans gerilimi ,besleme gerilimi değişmelerinden etkilenmez.
Referans gerilimin eldeedildiği R8, P1 ve R9 gerilim bölücü dirençleri uçlarında saf DCgerilim elde etmek için bu devre uçlarını C2 bağlanmıştır. C2 şarjınınregülatör kısmına boşalmasını engellemek için D2 konmuştur. Referansüreteci R8,R9 ve P1'den meydana gelir. R8 ile gerilimin üst sınırı , R9ile alt sınırı ayarlanır. P1 ile bu ayarlanan sınırlar arasında gerilimayarı yapılabilir. P1'in orta uç gerilimi R7 üzerinden T1'e gider.
Bu transistör bir sabit akımkaynağı olarak C4'ü şarj eder. Böylece UJT osilatör çalışır. Tristöreateşleme trafosu üzerinden palsler göndermeye başlar. P1 potu ile ortauç gerilimi artırılırsa T1'in kollektör akımı artarak C4'ü daha çabukşarj eder. Böylece UJT, tristöre birim zamanda daha çok pals gönderir.Bu da tristörün ortalama akımını arttırır. devre ilk çalıştırıldığındamotorun devri yavaş ,yavaş artarken uçlardaki gerilim minimumdanmaksimuma doğru yükselir.
Bu gerilim R3 ve R4 üzerinden T1'1in emiterine geri beslemektedir. Bunedenle motor ilk çalışmaya başladığında motorun ters gerilimii düşükolduğundan T1'in emiterinde az bir negatiflik vardır. Fakat motor devriarttıkça ters gerilimde artar. T1'in emiterine gittikçe artan birnegatiflik uygulanır. Bunun sonucu T1'in kollektör akımı dolayısıylaUJT'nin pals sayısı azalır. Sonunda devre dengeye ulaşır. Yani P ileayarlanmış devir sayısına ulaşılmıştır. Motorun her devir sayısı budengeyi bozar ve devre eski konumuna ulaşıncaya kadar UJT'ye daha azpals üretir. Çünkü motorun devir değişimi T1'in kollektör akımınıdeğiştirmiştir. Motorların Hız Kontrolü kontrol devresi 220 V AC'deçalışır.
Devrenin çalışma prensibişekil-2'de verilen devrenin aynısıdır. Devre 0.5 amperlik endüviakımına sahip bir motorla denendi. Fakat kullanılan tristör 1 amperlikmotorları da çalıştırabilir. Bu tristörün ters tepe gerilimi 400 V'tur.Pozitif alternansta motorun ters indükleme gerilim, şebeke gerilimininmaksimum gerilimine ilave olduğundan tristörün doyum gerilimi yeterlideğildir. Bunun için tristöre D4 seri bağlanarak sadece negatifalternansların tristöre ulaşması sağlanır.
Yalnız seçilen diyotungerilim ve akım değerleri (600 V , 1 A) yeterince yüksek olmalıdır.Eğer daha yüksek gerilimli tristör kullanılırsa D4 takılmayabilir.R1'in değeri 5K/10W olarak seçilmiştir.D1 diyotunun da çalışma gerilimide yüksek olmalıdır. R3'ün değeri ve gücüde yükseltilmiştir. (50K/1W)Regülenin geri besleme hattına C5 konmuştur. C5 motorun kollektörparazitlerinin regülatörü etkilemesini engeller regülealanı1:30'dur.6-180 voltluk çıkış gerilimleri için geçerlidir.

Motor kontrol devre uygulaması dide günlük hayatta karşılaştığımız biruygulama olan bir otomobil cam silecek motor kontrol devresiniinceleyelim. Otomobil sileceklerinin ideal de yağmur şiddetine göreyavaş ve hızlı çalışması istenmektedir. Hatta bu sileceklerin hızınınayarlanma olanağının bulunması, kullanımı kolaylığının yanı sıra arzuedilen büyük bir özelliktir.
Devre silecek motoru çalışmadüzeni bilinen ve motor üzerindeki sıfırlayıcı kontakları çalışan tümotomobillerde oldukça yüksek performansla çalışır. devrede silecekmotoruna 12 v DC gerilimi 2N4442 'nin tetiklenmesiyle uygulamış oluruz.RV1 ve RV2 trimpotları C1 kapasitörünün şarj zamanını değiştirdiğindensileceklerin hareket etmesi için geçen dead-time süresini tespit etmekiçin kullanılır. Yani birinci silmeden sonra ki bekleme süresiniayarlamak içindir. 2N4442 'nin tetiklenmesini 2N6027 sağlamaktadır.
2N6027bir UJT transistörüdür ve S1 anahtarının kapatılması ile ilk anda C1kapasitörünün minimum şarj gerilimi yüzünden stand off durumundadır. C1kapasitörü şarj olduğundan 2N6027 'nin anodu katotuna nazaran dahapozitif olacak ve stand off durumundan iletime geçerek C1 kapasitörününküçük değerli R3 ve R4 üzerinden deşarj olmasını sağlayacaktır. Bu anda2N4442 iletime sokulacaktır. Burada ise otomobilin silecek motordevresindeki kontakların durumu önem kazanmaktadır.
Silecek kolunun konumu veilkesini bilmek çok önemlidir. Şimdi bunu anlatmak ve hata yapmaolasılığını azaltmak gereklidir. Silecek kolu ilk anda sıfırkonumundadır ve motor çalışmamaktadır. Yağmur yağmaya başlayıncasilecek kolu bir konumuna alınır. Silecek kolunda bulunan kontaklardan( b) ve© noktaları kısa devre olur ve 12V bu kapalı kontaklarüzerinden motora uygulanır ve silecekler harekete başlar ve silecekkolu konum değiştirmediği sürece cam üzerinde silme işlemine devam eder.
Yağmur şiddetini arttırdığı zaman b ve c kontak kolu -2- konumunaalınmak suretiyle kısa devre olur ve silecek motorundaki L1 sargısıdevre dışı bırakılarak sileceklerin hızı arttırılır. Yağmur hızıazaldığı zaman kol sıfır konumuna getirilir. Bu anda silecekler yerindeolmayabilir işte bu durumda motor üzerinde bulunan sıfırlayıcıkontaklar devreye girer . sıfırlayıcı kontak sadece silecekler yerinedöndüğünde açık devre olur. Motor bobine giden 12V açık devre olduğundasilecekler çalışmaz. Zaman devresi sadece sıfır konumundaçalıştırılacak şekilde tasarlanmış ve bağlanmıştır. S1 anahtarı offkonumunda iken silecekler çalışmamaktadır. S1 anahtarının on konumunaalınması ile çalışma başlar. 2N4442 iletime sokulur. 12V D1 ve 2N4442'nin anot ve katotu üzerinden silecek motoruna uygulanır ve sileceklerhareket eder.
Sıfırlayıcı kontaklar kısadevre olarak D2 üzerinden bobinin 12V irtibatlanmasını sağlar. Aynızaman da bu 12V 2N4442 'nin katotuna da uygulanmış olur. Devre buşekilde çalışmasına devam eder. Endüstride kontrol genelde anahtarlamayöntemi ile yapılmaktadır. Bunun sebebi (genelde fazla güç harcayandevreler kontrol edildiğinden) güç kaybının önüne geçilmekistenmesidir. Bir transistörü anahtar olarak kullanırsak transistörüniki durumda çalışması söz konusu olacaktır.
Transistörün kesim ve doyum bölgesi. Transistörü aktif bölgedekullanmayız. Çünkü transistör aktif bölgede güç harcamaktadır. Ancakpasif ve doyumda harcadığı güç minimum dur. Bu durumları inceleyelim.
Pasif bölge: Bu durumda transistör üzerinde maksimum gerilim bulunurkensadece sızıntı akımı akar. Sızıntı akımını ihmal edersek;


P = Vec * Iec = Vmax* Is (Is = 0) P = 0
Doyum bölgesi: Bu durumda transistör üzerinde minimum gerilim bulunurken (saturasyon gerilimi) maksimum akım akar.
Saturasyon gerilimini ihmal edersek;
P = Vsat * Iec = Vsat * Imax (Vsat = 0) P = 0
Aktif bölge: Bu durumda ise transistör üzerinde hem belli bir gerilim , hem de belli bir akım mevcuttur. Harcanan
güç ise;
P = Vce * Ice kadardır.

Alçak güçlüdevrelerde bu değer fazla önemsenmeyebilir. Ancak yüksek güçte birdevre kontrol edilecekse transistörde harcanan güç KW lar mertebesinekadar çıkar. Bu ise büyük bir problemdir. Anahtarlama yönteminde bileharcanan güç bizi rahatsız eder. İhmal ettiğimiz değerlerin yanı sıraelemanın bölge değiştirme sırasındaki harcadığı zamanda güç kaybı olur.(kesimden doyuma - doyumdan kesime).
GÜÇ DEVRELERİ:
Elektronikte mekanikte olduğu gibi küçük olan bir olguyla büyük olanolguyu kontrol etmek gerekmektedir. Örneğin ATX bilgisayar kasalarındabilgisayar üzerideki her alet maximum 24V çalışmasına karşın bilgisayarmikro işlemcisi 220V güç kaynağını bir yarıiletken ile kontroledebilmektedir. Bu yapıda bizim için önemli olan minimum güçle maximumgüçü kayıpsız olarak hızlı ve kesin bir şekilde kontrol etmektir.Robotic alanında ise güç devreleri özellikle lojik ibarelerden oluşanhareket ifadelerini motora anlatmak için kullanılmaktadır. Bu işlemleriçin özel güç katları vede entegreler tasarlanmaktadır bunlardanbazıları L293, L297, L297D, UMB 2003 gibi 5-30 volt arasındaçalışabilen güç katlarıdır.

Ana Hatlarıya Sürücü Devreleri:
Güç devreleriyle kazanılan lojiksel kontrolü doğru ve manalı birhareket çevirmek için devreye sürücü devreler girmektedir. Sürem asılanlam olarak yön verme mansaına gelmekle birlikte yapısal olarakatılacak bir sonraki adımı belirleme işlemidir. Roboti'de motor sürücüdevreleri motorun yerine ve bir sonraki pozisyonuna geçişinibelirlemektedir. Aşşağıda genel olarak bir model görülmektedir:

DC MOTORLAR
Doğru akım makinaları hem jenaratör hem de motor olarak çalışabildiğiiçin temelde DC motor ve jenaratör (genaratör) çalışma prensipleriaynıdır. Aradaki tek fark jenaratördeki E.M.K. (elektromotor kuvvet)çıkış geriliminden büyük iken; motordaki E.M.K. çıkış gerilimindenküçük olmasıdır. Böylece güç akışı yönü değişmektedir.
Toparlarsak elektrik motoru,elektriksel enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürerek jenaratördekiişlemin tam tersini gerçekleştirmektedir. Bilindiği gibi jenaratörlermekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirmektedirler.

DC (doğru akım)'la çalışan motora bir gerilim uygulandığındapozitif fırça ve kolektör üzerinden , endüvi sargılarından akımgeçecektir. Motorun endüvi sargısı genaratörünün endüvi sargısıyla aynıyapıdadır. Böylece N kutbu altındaki iletkenlerden akım bir yöndeakarken S kutbu altındaki iletkenlerden ters yönde bir akım akacaktır.

Endüviden akım geçmesi sonucuana alanla etkileşen bir başka alan oluşmaktadır. Burada aranılan sonuçendüvi sargıyı döndürebilmek için bir kuvvet oluşturmak gerektiğidir.Zıt E.M.K'nın varlığıda bu prensip üzerine kuruludur. Zıt E.M.K.besleme gerilimine karşı koymasına rağmen uygulanan gerilimigeçememektedir. Bu nedenle endüvi akımını sınırlamaktadır.
Endüvi akımı sadece yüküsürebilecek kadar güç üretimine katkıda bulunmaktadır. Eğer motoraherhangi bir yük bağlı değilse zıt e.m.k.. hemen hemen uygulanangerilime eşittir. Bu durumda üretilen güç sadece dönme kayıplarınıkarşılayacak kadardır. Bundan dolayı endüvi akımının üretilen zıt e.m.ktarafından kontrol edildiği söylenebilir.
Ia =Vı-Ea / Ra Amper
Burada Vı motora uygulanangerilim ve Ra endüvi sargısının direncidir. Endüvide indüklenen zıt emk, kutup akısı ve endüvinin dönüş hızına bağlıdır.
Ea= K*j *n
Burada k değeri endüvi ve kutup sargısına bağlı bir sabittir.
ÖRNEK
Bir Dc motor 230 V'luk birkaynaktan 1680 d/d (devir/dakika) hız ile dönerken 28A akımçekmektedir. Endüvi sargı direnci 0.25 W ise Ia=0 (yüksüzkonumda/boşta) devir sayısı ne olabilir?
YANIT
Yüklü durumda Ia= 28 A iken;
Ea= Vı - Ia*Ra =223 V
Ea= K*j *n Þ 223/1680 = 0.1327 Vd/Ad Yüksüz durumdayken;(Ia=0)
Ea=Vı, Ea= K*j *n Þ 230/0.1327= 1733 d/d olarak bulunabilir.

DC MOTORLARIN SINIFLANDIRILMASI

Dcmotorlarda üç sınıf altında incelenebilirler; bunlar...Şönt SeriKompund (hem seri hem paralel) olarak isimlendirilebilir... Alansargısı endüviye paralel bağlı ise şönt, seri bağlı ise seri olarakisimlendirilir. Seri sargı endüvi akımını taşıyacağından kalın kesitliiletkenden, az sarımlı; şönt sargı ise ince kesitli iletkenden çoksarımlı olarak yapılabilir.
Komput motorlarda alansargılarının ürettiği manyetik alanlar birbirini destekleyecek yöndeise kümülatif yada eklemeli komput, zayıflatacak yönde ise diferansiyelmotor komput adını almaktadır.

alıntıdır.....
 
< Prev   Next >
 

Free Page Rank Tool