Lab Ekipmanlari Kullanim Kilavuzu

TOBB
EKONOMİ VE TEKNOOJİ
ÜNİVERSİTESİ
LAB EKİPMANI
KULLANIM KILAVUZU
Yiğit TÜKEL
Ankara
EKİM 2013
İÇİNDEKİLER
1.
GÜÇ KAYNAĞI __________________________________________________________ 2
2.
FONKSİYON ÜRETİCİ _____________________________________________________ 4
3.
OSİLOSKOP _____________________________________________________________ 5
1
1. GÜÇ KAYNAĞI
Şekil 1: GW INSTEK GPS-4303 DC Güç Kaynağı
Şekil 1'de GW INSTEK GPS-4303 model 4 kanallı DC güç kaynağı görülmektedir. Kaynağın
bölümleri aşağıdaki gibidir:
1. Güç butonu
2. Açma/Kapama tuşu: Güç butonuyla kaynağı açsanız bile kanalların çıkışına gerilim
verilmez. Çıkışlardan güç almak için açma/kapama tuşunun basılı konumda olması
gerekir. Basılı konumda altındaki led yeşil yanmaktadır. Kanal 1 ve kanal 2'nin ilişkisi
değiştirildiğinde kaynaklar otomatik olarak kapanır.
Bu buton aynı zamanda devre kurarken ve hassas gerilim veya akım verilmesi
gereken durumlarda çok kullanışlıdır. Gerilimi hassas bir şekilde ayarlanması gereken
veya akımın sınırlandırılması istenen durumlarda kaynağı gerekli ayarlamaları
yaptıktan sonra bu tuş yardımıyla açılabilir.
3. CH1/CH3 şeçim anahtarı: Ekranın sağ tarafında gerilim ve akım değerleri gözükecek
kanalı seçmek için kullanılır. Kırmızı değer akımı, yeşil değer gerilimi göstermektedir.
Dikkat edilecek kısım, görüntüleme diğer kanalda olsa bile kaynağın çalışmaya devam
ettiğidir. Yani bir kanalı ayarlanıp diğer kanalı izlendiği sırada, görüntülenmeyen
kanaldaki istenmeyen durumlara dikkat edilmelidir.
4. CH2/CH4 seçim anahtarı: CH1/CH3 şeçim anahtarıyla tam olarak aynı işlevi
görmektedir.
5. Kanal 1(CH1): Bu kanaldan 0-30V arası gerilim, 0-3A arası akım alınabilmektedir.
İstendiği durumda gerilim, istendiği durumda akım kaynağı olarak
kullanılabilmektedir. Kanalın ledi yeşil yanıyorsa gerilim, kırmızı yanıyorsa akım
kaynağı durumda çalışmaktadır. Gerilim kaynağı olarak kullanıldığında akım ayarı
olası bir istenmeyen durumları önlemek için kullanılmaktadır. Örneğin 5V gerilimle
beslediğiniz devre tahmini olarak 150-200mA çekmesi gerekiyorsa, kaynağı açmadan
2
6.
7.
8.
9.
önce akımı 250-300mA gibi bir değere sınırlandırmak olası bir kısa devre durumunda
kurulan devreye zarar gelmesini önleyecektir. Eğer devrede herhangi bir kısa devre
varsa yüksek akım çekmek isteyecek, ancak akımı sınırlandırıldığı için güç kaynağı
sınırlandırılan değerden daha fazla bir akım vermeyecektir. Bu durumda kaynak akım
kaynağı moduna geçecek ve kanalın ledi kırmızıya dönüşecektir. Gerilim kaynağı
olarak kullanıldığında ledin her zaman yeşil durumunda olduğundan emin
olunmalıdır. Aksi takdirde kanal istenilen gerilim değerinden daha düşük bir gerilime
düşer.
Kanal 2(CH2): Kanal 1(CH1) ile aynı işleve sahiptir.
Kanal 3(CH3): Kanal 3(CH3), 2.2-5.2V arası gerilim kaynağı olarak çalışmaktadır. 1A'e
kadar akım verebilmektedir. CH1 ve CH2'den farkı akımı istendiği gibi
sınırlandırılmadığından akım kaynağı olarak kullanılamamaktadır. CH1 ve CH2 dolu
olmadığı sürece bu kaynağın kullanmaması bağlanacak devrenin güvenliği açısından
yerinde olacaktır. Eğer terminallerden verebileceğinden fazla güç çekilmek
istediğinde(yaklaşık 1-1.1A verebilmektedir.) overload ledi kırmızıya dönüşür ve
ayarladığınız gerilim seviyesi çekmek istediğiniz güce oranla bir düşer.
Kanal 4(CH4): Kanal 4(CH4), 7.5-15V arası gerilim verebilmektedir. Gerilim seviyesi
dışında Kanal3 (CH3) ile işlev bakımından bir farkı bulunmamaktadır.
Mod anahtarı: Kanal 1 ile Kanal 2 arasındaki ilişkiyi belirlemek için kullanılır. Dikkat
edilmediği durumlarda istenmeyen sonuçlar verebilmektedir.
i. Bağımsız mod: Eğer iki buton da dışarıdaysa, iki kaynak birbirinden bağımsız
bir şekilde çıkış vermektedir. Aynı devrede iki kanaldan herhangi 2 terminal
birbirine bağlanarak veya topraklanarak istenildiği gibi kullanılabilir.
ii. Seri mod: Sadece soldaki buton basılıysa, iki kaynak birbirine CH2'nin (+)
terminaliyle CH1'in (-) terminali vasıtasıyla birbirine seri bir şekilde bağlıdır.
Bu durumda CH2'nin gerilim ve akım ayar anahtarları devre dışıdır. CH1'in
ayar anahtarlarıyla iki kanalın da gerilim ve akım değerleri birbirine eşit
olacak şekilde ayarlanır. 30V'un üzerinde gerilim gerektiğinde kullanılabilir.
Ayrıca bu mod ile bjt yükselticiler ya da opamp devreleri kolaylıkla
beslenebilir. Yalnız bu durumda CH2'nin (+) terminalini veya CH1'in (-)
terminalini GND terminaliyle kısa devre yapılmalıdır. Aynı zamanda bu
modda sadece -12V/+12V, -15V/+15V gibi simetrik beslemeler yapılabileceği
unutulmamalıdır. -12V/+15V gibi asimetrik besleme yapılacaksa bağımsız
mod kullanılmalıdır.
iii. Paralel mod: CH1'in (-) terminaliyle CH2'in (-) terminali, CH1'in (+)
terminaliyle CH2'in (+) terminali birbirine bağlıdır. CH2'in ayarları devre
dışıdır. CH1'in gerilim ve akım ayarlarıyla iki kanalında çıkışları ayarlanır. Bu
mod sadece tek bir kaynağın akımı yetmediği durumlarda (>3A) kullanılır.
10. Toprak terminali: Kurulan devrede ortak toprak olarak kullanılır. Osiloskop, fonksiyon
üreteci gibi cihazlar kullanılacaksa ortak toprak yapılmalıdır.
3
2. FONKSİYON ÜRETİCİ
Şekil 2: GW INSTEK AFG-2005 fonksiyon üreteci
Şekil 2'de GW INSTEK AFG-2005 model fonksiyon üreteci görülmektedir. Aşağıda normal
kullanımda gereken ayarlar şekilde belirtilen numaralara göre açıklanmıştır. Ayrıntılı bilgi için
(http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=5&mid=305&id=1313)
1. Güç butonu: Fonsiyon üreticisi açıldığında MAIN BNC'sinden çıkış almak için OUTPUT
tuşu yeşil olmalıdır. Çıkıştaki sinyali açmak/kapatmak için OUTPUT tuşana bir kez
basılmalıdır.
2. Çıkış BNC'leri: Fonksiyon üreticiden çıkış almak için problar mutlaka MAIN çıkışına
bağlanmalıdır. SYNC çıkışının senkronizasyon amacıyla olduğu unutulmamalıdır.
İstenen fonksiyona göre aynı frekansda TTL seviyesinde kare dalga çıkış vermektedir.
Bu kare dalga fonksiyonu pozitif olduğu müddetçe '1', negatif olduğu müddetçe
'0'dır.
Main çıkışından alınan sinyal devreye ters bağlanamaz. Kablonun siyah ucu ortak
toprak, kırmızı uç çıkış gerilimidir. Kutupların ters bağlanması durumu fonksiyon
üreticinin çıkışını kısa devre yapmakla eşdeğerdir.
3. Çıkışa verilecek fonksiyonun özelliklerinin ayarlanacağı bölümdür.
a. FUNC: Fonksiyon türünü seçmek için kullanılır. Sinüs, kare dalga, testere,
gürültü vb.
b. FREQ: Fonksiyonun frekansını ayarlamak için kullanılır.
c. AMPL: Fonksiyonun genliğini ayarlamak için kullanılır. Üreticinin çıkışının 50Ω
çıkış empedansına sahip olduğu unutulmamalıdır. Burada yazan Vpp değeri
50Ω'luk bir yükü besleyecek gerilim seviyesidir. Eğer çıkışı direk osiloskop
probu gibi yüksek giriş empedanslı bir yüke bağlanacak olursa iletilen sinyalin
Vpp değeri bu değerin 2 katı olacağı unutulmamalıdır. Dolayısıyla 50Ω'dan
farklı giriş empedansına sahip bir devre besleneceği zaman genliğin değerinin
osiloskop ile kontrol edilmesinde yarar vardır.
d. OFST: Deney düzeneği her zaman ortak toprak ile çalışacağından sinyale DC
bileşen eklemek için ofset ayarı kullanılır. Eğer 50Ω üzerine 2+2*sin(ωt)V'luk
bir sinyal vermek istiyorsak. FUNC sin, AMPL 4, OFST 2 olmalıdır
(2*sin(ωt)=4Vpp).
4
e. DUTY: Kare dalga veya testere sinyalleri verilirken sinyalin duty cycle'ını
ayarlamak için kullanılır. Değeri frekansdan bağımsız % olarak girilir.
4. Fonksiyonun hangi özelliği aktif ise o değeri değiştirmek için kullanılır.
a. Tuş takımı kullanılarak: Uygun sayı girildikten sonra alttan uygun tuşa
basılmalıdır.
Örnek:
100Hz: 100 tuşlanıp aşağıdan Hz/Vpp butonuna basılır.
1.3kHz: 1300 tuşlanıp Hz/Vpp butonuna veya 1.3 tuşlanıp kHz/Vrmr
butonuna basılır.
3V : 3 tuşlanıp Hz/Vpp butonuna basılır.
%40 duty cycle: 40 tuşlanıp % butonuna basılır.
b. Teker kullanılarak: Ok tuşlarıyla ekranda yanıp sönen basamak değiştirilerek
hassasiyet ayarlandıktan sonra teker yardımıyla arttırma/azaltma işlemi
yapılır. Örneğin ekranda 513Hz yazıyorken 1 yanıp sönüyorsa frekans 10'ar
10'ar değişir, ok tuşlarıyla 5'i seçildiğinde frekans 100'er 100'er değişir.
Her iki durumda da çıkışta sinyal olması için OUTPUT tuşunun yeşil olmasına dikkat
edilmelidir.
3. OSİLOSKOP
Şekil 3: Lecroy WaveAce101 çift kanallı osiloskop
Şekil 3'te Lecroy WaveAce 101 model çift kanallı osiloskop görülmektedir. Aşağıda normal
kullanımda gereken ayarlar şekilde belirtilen numaralara göre açıklanmıştır. Ayrıntılı bilgi için
(http://cdn.teledynelecroy.com/files/manuals/wa-gsm-e-revb.pdf)
1. Kanal 1 ayarları: Kanal 1'in ayarlarının yapıldığı bölümdür.
i. Üstteki knob ile gerilimin genliğinin ölçeği ayarlanır. Knob aynı zamanda
butondur ve 2 ayrı ayar modu arasında geçiş yapmayı sağlar. Birinci mod
500mV/birim, 1V/birim, 2V/birim, 5V/birim gibi önceden belirlenmiş
5
kademeler arasında geçiş yaparken; ikinci mod bu kademeler arasında
1.4V/birim gibi ince ayar yapmaya yarar. Kanalın ölçeği 5 numaralı bölümden
görüntülenir.
ii. CH1 tuşuna bir kez basıldığında 1. kanal ile ilgili ayarların yapıldığı menu
açılır, ikinci kez basıldığında ise kanalı kapatır. Kanalla ilgili en çok kullanılan
ayar coupling'dir. DC, AC ve GND olmak üzere 3 türdür. Eğer DC gerilimler ile
çalışılacak ise coupling mutlaka DC olmalıdır. AC modunda ise kanala gelen
sinyaldeki DC bileşen gösterilmez. Eğer AC sinyalin üzerinde DC bir ofset var
ise osiloskop ekranında bu gözlemlenmez. Şekil 4'de sinyal kaynağından
verilen 2+1*sin(ωt)V geriliminin aynı ölçeklerde ölçümü gösterilmiştir.
Resimlerden görüleceği gibi AC modunda 2V'luk DC birleşen
gözlemlenememiştir.
Şekil 4: Sinyal kaynağında verilen 2+1sin(ωt)V geriliminin osiloskopda AC ve DC modda ölçümü
Eğer bir yükseltici devresinde sadece kazanç ile ilgileniliyorsa veya AC sinyal
DC bileşene göre 5+0.3*sin(ωt) gibi küçük ise AC mod kullanılmalıdır. GND
modunda ise kanalın girişleri topraklıdır, hiçbir sinyal gözlemlenemez.
iii. Position knob'u sinyali ekranda aşağı yukarı kaydırmaya yarar. Aynı zamanda
tuştur ve basıldığında otomatik olarak eşik değerini ekranın ortasına getirir.
Eşik değeri varsayılan olarak 0V'dur ve sinyalin en solunda sinyalin renginde
T→ sembolüyle gösterilir.
iv. En altta ölçüm yapılacak probun takıldığı BNC konektör bulunur.
2. Kanal 2 ayarları: Kanal 2'in ayarlarının yapıldığı bölümdür. Ekranda mavi renkle
gösterilmesinin dışında Kanal 1'den işlev olarak bir farkı yoktur.
3. Zaman ölçeği ayarları: Üstteki knob yardımıyla görüntülenecek sinyalin zaman ölçeği
ayarlanır. Osiloskop görüntülenecek sinyal değişmiyorsa fazını otomatik bir şekilde
kilitleyerek sürekli üst üste gelecek şekilde görüntüler. Ancak sinyalin yükselme veya
düşme zamanı gibi bir ölçüm yapılma istendiğinde, istenilen bölüm ekranda tam
olarak gösterilmiyorsa alttaki knob yardımıyla sinyal sağa sola kaydırılabilir.
4. Test sinyali: Burada 3V genlikli 1kHz frekanslı bir test sinyali bulunur. Osiloskop
kullanılmadan önce bir problem olup olmadığını kontrol etmek için probeları bu
sinyalle test etmek iyi bir alışkanlıktır.
6
5. Ölçekler: Ekranın alt bölümünden kanallardaki sinyallerin genliklerinin ve zamanın
ölçekleri gözlemlenebilir. Burada yazan değerler, bir kare başına düşen değerlerdir. 1.
kanal sarı ile, 2. kanal mavi ile, zaman ise beyaz renk ile gösterilir.
6. Menü: Ölçüm alırken en çok kullanılan bölümdür. Genellikle MEASURE modunda
sıklıkla kullanılır. 7. bölümde ayrıntılı olarak anlatılacaktır.
7. Osiloskop ayarları: Osiloskobun görüntüleme ile ilgili ayarlarının yapıldığı bölümdür.
i. ACQUIRE: Dijital osiloskoplar doğası gereği analog sinyaller belirli aralıklarla
örnekler
alarak
görüntülerler.
Osiloskop
normal
kullanımda
örnekleme(sampling) modunda olmalıdır. Osiloskop bu alınan örnekler
arasındaki değerleri doldururken kullanılacak interpolasyon modu olan sinx/x
açılıp kapatılabilir. Ancak alınan sonuç yüksek frekanslara çıkılmadıkça çok
farklı olmayacaktır. Bir diğer modu olan peak detect modu, belirli aralıklarla
alınan örneklerin maksimum ve minimum gerilim değerine ulaştığı örneği
görüntüler. Son olarak average modu, alınan ölçüm çok gürültülüyse bu mod
seçilir ve aşağıdan örnek sayısı seçilir. Seçilen örnek sayısı kadar alınan ölçüm
üst üste bindirilip ortalaması alınarak ekrana verilir.
ii. MEASURE: Osiloskobun tartışmasız en önemli bölümüdür. Bu bölüm aktif
edilerek menü ekranında 5 adet herhangi bir kanalın herhangi bir özelliği
otomatik olarak ölçülebilir. Menüden 5 ölçümden hangisi değiştirilmek
isteniyorsa o tuşa basılır. Açılan menüden(Voltage, Time, Delay, All Measure)
hangi özellikle ilgili bir ölçüm isteniyorsa o seçenek seçilir. Daha sonra kanal
kaynağı(CH1/CH2) ve ölçüm türü seçilerek RETURN tuşuna basılır. En sık
kullanılan ölçüm türleri:
Voltage
Time
 Vpp
 Period
 Vmax
 Freq
 Vmin
 Mean
iii. DISPLAY:
1. Persist: Bu ayar alınan ölçümün ekranda ne kadar kalacağını belirler.
Ölçümün sürekli güncellenmesi isteniyorsa OFF seçeneği seçilmelidir.
Eğer tüm ölçümlerin üst üste bindirilmesi isteniyorsa INFINITE
seçeneği seçilmelidir.
2. Intensity ve Brightness: Intensity alının ölçümün kalınlığı, brightness
ekranın parlaklığıdır. Normal durumda Intensity ~%70-75, brightness
~%50 temiz bir görüntü vermesi gerekir.
3. Format: Sinyallerin eksen ayarlarının yapıldığı bölümdür. Normal
koşullarda YT modunda kalmalıdır. Y sinyalin kendisi, T zaman
eksenidir. Eğer iki kanal beraber kullanılırken iki kanalın birbiriyle
ilişkisi görüntülenmek isteniyorsa XY moduna getirilir. Bu modda 1.
kanal x eksenine, 2. kanal y eksenine atanarak birbiriyle ilişkisi
zamandan bağımsız olarak görüntülenir. Her hangi bir devrenin giriş
çıkış karakteristiği bu mod ile kolayca görüntülenebilir.
8. Run control: Osiloskobun güncelleme ayarlarının yapıldığı yerdir. RUN/STOP butonu
yeşil yanıyorsa ekrandaki görüntü belirli aralıklarla sürekli olarak güncelleniyordur.
7
RUN/STOP butonu basarak kırmızı konuma getirildiğinde basılan anda bir örnek
alarak ekrana basar ve bir dahaki komuta kadar görüntüyü dondurur. SINGLE
butonuna basıldığında ise basılan anda bir örnek alır ve onu ekrana basar. Osiloskop
RUN modunda olsa bile STOP moduna geçer. Osiloskop tekrar çevrimiçi moduna
almak için RUN/STOP tuşuna basarak yeşil konuma getirilmelidir.
8