2013-2014 Bahar
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
ELN2104 Elektrik Devreleri Laboratuarı II –2012-2013 Bahar
DENEY 4
Rezonans Devreleri
Deneyi Yapanın
Adı – Soyadı
Numarası
Deney Grubu
Deney Tarihi
İmza
Değerlendirme
:
Ön Hazırlık ve Deney Bilgisi
(20 / 100)
:
/ 100
Deney Düzeneği Kurulumu
(15 / 100)
:
/ 100
Ölçü Aletlerinin Kullanımı
(20 / 100)
:
/ 100
Deney Sonuçları
(30 / 100)
:
/ 100
Zamanında Tamamlama
(15 / 100)
:
/ 100
DENEY NOTU
(100 / 100)
:
/ 100
Sonuçların Yorumlanması
(90 / 100)
:
/ 100
Rapor Düzeni
(10 / 100)
:
/ 100
RAPOR NOTU
(100 / 100)
:
/ 100
:
:
:
:
Değerlendiren :
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2013-2014 Bahar
Deney 4 : Rezonans Devreleri
KISIM I
Deneyin Yapılışı :
L
Osiloskop
C
A
A B
Sinyal Jen.
VS
50
R
VR
Şekil 1.
1. L = 33 mH , C = 10 nF ve R = 1 k değerleri ile Şekil 1'deki devreyi kurunuz. Devrenin
girişine tepe değeri |VS<0-tepe>| = 5 V olan sinüzoidal işaret uygulayınız.
2. Osiloskobu, A kanalı işaret kaynağı, B kanalı direnç üzerindeki işaretleri gözleyecek şekilde
Şekil 1’deki gibi bağlayınız. Dual mod ayarını seçerek işaretleri aynı anda osiloskop ekranında
gözlemleyiniz.
3. Giriş işaretinin frekansını 0 - 16 kHz aralığında düzgün dağılımlı olacak şekilde 10 farklı
tamsayı yada buçuklu değere (min. 0,5 kHz ve katları olarak) ayarlayarak, her bir adımdaki;
 R direnci üzerindeki işaretin genlik tepe değerlerini ( |VR| ),
 A ampermetresinden okunan değerleri ( I ), <AC kademesinde 20 mA skalasını kullanınız>
 VS ve VR arasındaki faz farkının pozitif ya da negatif (sadece +/- işareti koymak yeterlidir)
olduğunu, aşağıdaki tabloya (Tablo 1.)kaydediniz.
ARALIKLAR
Ölçüm 1
Ölçüm 2
Ölçüm 3
Ölçüm 4
Ölçüm 5
Ölçüm 6
Ölçüm 7
Ölçüm 8
Ölçüm 9
Ölçüm 10
EŞİT OLMALI
f=
f=
f=
f=
f=
f=
f=
f=
f=
f=
|VR|
I
(V)
(mA)
Faz farkı (+/-)
Tablo 1.
4. 3 nolu maddede elde ettiğiniz sonuçlardan yola çıkarak (VS – VR genlik oranlarının değişimi,
devreden akan akım değerinin değişimi ve faz değişimlerini yorumlayarak) rezonans frekansını
tespit ediniz. Bu esnada gözlenen VS ve VR işaretlerini ölçekli olarak ÇİZİM 1’e kaydediniz.
Rezonans Frekansı = f0 = ………………………………………………………… Hz
Rezonans frekansında R üzerindeki işaretin genliği = |VR| = ……………………. V
Rezonans frekansında devreden geçen akım = I = ……………………………….. mA
Rezonans frekansında VS ve VR arasındaki faz farkı = …………………………...
Tarih ve İmza:
1
0
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2013-2014 Bahar
5. Giriş işaretinin frekansını değiştirerek, VR işaretinin genliğinin [VR x 1/2] değerini aldığı
frekansları (f1 ve f2) tespit ediniz. (f1 < f0 < f2 şeklinde çıkacaktır.) Bu anda osiloskop
ekranındaki işaretleri ÇİZİM 2 ve 3’e ölçekli olarak çiziniz.
[VR x 1/2] = ……………. V ,
f1 = …………………. Hz ,
f2 = …………………. Hz
sadece tek bir periyot için çizim yapmanız yeterlidir!
ÇİZİM 1
V/div :
Time/div :
ÇİZİM 2
V/div :
Time/div :
L
V/div :
Time/div :
Osiloskop
R
A
VS
ÇİZİM 3
A B
Sinyal Jen.
50
C
VC
Şekil 2.
sadece tek bir periyot için çizim yapmanız yeterlidir!
6.
Devreyi Şekil 2’deki gibi değiştiriniz. Giriş
işaretinin frekansını 4 nolu maddede bulduğunuz
rezonans frekansına ayarlayınız. Kondansatör
üzerinden alınan işaretin genliğini kaydediniz.
Gözlemlediğiniz işareti giriş işareti ile birlikte
ÇİZİM 4 üzerine ölçekli olarak kaydediniz.
|VC| = …………………… V0-tepe
V/div :
Time/div :
Tarih ve İmza:
2
ÇİZİM 4
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2013-2014 Bahar
Sonuçlar ve Yorumlar :
1. Kısım I.3’te elde ettiğiniz |VR| değerlerini ÇİZİM 5’ teki grafik üzerine işaretleyerek rezonans
eğrisini elde ediniz. Çizim üzerinde Kısım I.4’te bulduğunuz rezonans frekansı ile Kısım
I.5’teki f1 ve f2 frekanslarını da gösteriniz.
Rezonans Eğrisi
6
5
Genlik (V)
4
3
2
1
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Frekans (kHz)
ÇİZİM 5
2. Rezonans frekansını hesaplamakta kullanılan ifade 0  1
L.C olduğuna göre, kullandığınız
eleman değerleriyle teorik rezonans frekansını elde ediniz. Deneyde bulduğunuz değerle bu
değeri karşılaştırınız. Farklılığın nedeni ne olabilir?
3. Kısım I.5’te bulduğunuz; VR genliğinin rezonans frekansındaki değerinin (1/2)’sine düştüğü
frekanslar olan f1 ve f2 devre açısından ne ifade etmektedir? Açıklayınız.
Tarih ve İmza:
3
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2013-2014 Bahar
4. ÇİZİM 5’te oluşturduğunuz eğri üzerinden devrenin band genişliğini elde ediniz. (Nasıl
bulunacağını belirterek gösteriniz.)
5. Kısım I.6’ da elde ettiğiniz VC değeri, kaynak değeri olan VS’ den büyük çıkacaktır. VC / VS
oranı da bize devrenin kalite faktörü (Q(1))’ nü verecektir. Bu değeri hesaplayınız. Kalite
faktörü devrenin hangi özelliğini bize yansıtmaktadır?
Kalite faktörünün bir teorik formülü : Q ( 2)  0 . L R ’ dir. Kullandığınız eleman değerleriyle
Q(2) değerini bulunuz. Diğer bir teorik formül ise : Q(3)  f 0 / BW. ’ dir. Bulduğunuz BW’ i
kullanarak Q(3) değerini elde ediniz. Aynı devre için bulduğunuz üç Q değerini karşılaştırınız.
Tarih ve İmza:
4
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2013-2014 Bahar
KISIM II
Deneyin Yapılışı :
1. L = 33 mH , C = 1 nF ve R = 1 k değerleri ile Şekil 1'deki devreyi tekrar kurunuz.
2. Devrenin girişine tepe değeri |VS<0-tepe>| = 5 V olan sinüzoidal işaret uygulayınız. Osiloskobu,
bir önceki kısımda olduğu gibi; A kanalı işaret kaynağını, B kanalı direnç üzerindeki işaretleri
gözleyecek şekilde bağlayınız. Dual mod ayarını seçerek deney süresince işaretleri aynı anda
osiloskop ekranında gözlemleyiniz.
3. Giriş işaretinin frekansını 0 - 45 kHz aralığında düzgün dağılımlı olacak şekilde 10 farklı
tamsayı yada buçuklu değere (min. 1,5 kHz ve katları olarak) ayarlayarak, her bir adımdaki;
 R direnci üzerindeki işaretin genlik tepe değerlerini ( |VR| ),
 A ampermetresinden okunan değerleri ( I ), <AC kademesinde 20 mA skalasını kullanınız>
 VS ve VR arasındaki faz farkının pozitif ya da negatif (sadece +/- işareti koymak yeterlidir)
olduğunu, aşağıdaki tabloya (Tablo 2.) kaydediniz.
ARALIKLAR
Ölçüm 1
Ölçüm 2
Ölçüm 3
Ölçüm 4
Ölçüm 5
Ölçüm 6
Ölçüm 7
Ölçüm 8
Ölçüm 9
Ölçüm 10
EŞİT OLMALI
f=
f=
f=
f=
f=
f=
f=
f=
f=
f=
|VR|
I
(V)
(mA)
Faz farkı (+/-)
Tablo 2.
4. 3 nolu maddede elde ettiğiniz sonuçlardan yola çıkarak (VS – VR genlik oranlarının değişimi,
devreden akan akım değerinin değişimi ve faz değişimlerini yorumlayarak) rezonans frekansını
tespit ediniz. Bu esnada gözlenen VS ve VR işaretlerini ölçekli olarak ÇİZİM 6’ya kaydediniz.
Rezonans Frekansı = f0 = ………………………………………………………… Hz
Rezonans frekansında R üzerindeki işaretin genliği = |VR| = ……………………. V
Rezonans frekansında devreden geçen akım = I = ……………………………….. mA
Rezonans frekansında VS ve VR arasındaki faz farkı = …………………………...
0
5. Giriş işaretinin frekansını değiştirerek, VR işaretinin genliğinin [VR x 1/2] olduğu frekansları
(f1 ve f2) tespit ediniz. (f1 < f0 < f2 şeklinde çıkacaktır.) Bu anda osiloskop ekranındaki işaretleri
ÇİZİM 7 ve 8’e ölçekli olarak çiziniz.
[VR x 1/2] = ……………. V ,
Tarih ve İmza:
f1 = …………………. Hz ,
5
f2 = …………………. Hz
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2013-2014 Bahar
sadece tek bir periyot için çizim yapmanız yeterlidir!!
ÇİZİM 6
V/div :
Time/div :
6.
ÇİZİM 7
V/div :
Time/div :
V/div :
Time/div :
ÇİZİM 8
sadece tek bir periyot için çizim yapmanız yeterlidir!
Devreyi Şekil 2’deki gibi değiştiriniz. Giriş
işaretinin frekansını 4 nolu maddede bulduğunuz
rezonans frekansına ayarlayınız. Kondansatör
üzerinden alınan işaretin genliğini kaydediniz.
Gözlemlediğiniz işareti giriş işareti ile birlikte
ÇİZİM 9 üzerine ölçekli olarak kaydediniz.
|VC| = …………………… V0-tepe
V/div :
Time/div :
Tarih ve İmza:
6
ÇİZİM 9
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2013-2014 Bahar
Sonuçlar ve Yorumlar :
1. Rezonans frekansını Kısım I’de belirtilen ifade ve bu kısımda kullanmış olduğunuz eleman
değerlerinden faydalanarak teorik olarak elde ediniz. Deneyde bulduğunuz değerle
hesapladığınız bu değeri karşılaştırınız. Farklılığın nedeni ne olabilir?
2. Kısım II.3’te elde ettiğiniz |VR| değerlerini ÇİZİM 10’ daki grafik üzerine işaretleyerek
rezonans eğrisini elde ediniz. Çizim üzerinde f0, f1 ve f2 frekanslarını da gösteriniz.
Rezonans Eğrisi
6
5
Genlik (V)
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Frekans (kHz)
ÇİZİM 10
3. ÇİZİM 10’da oluşturduğunuz eğri üzerinden devrenin band genişliğini elde ediniz. Bulduğunuz
bu değeri Kısım I’ deki değer ile karşılaştırınız. Farklı konfigürasyonlara sahip bu iki devre
band genişliği nasıl değişmektedir?
Tarih ve İmza:
7
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
2013-2014 Bahar
4. Kısım II.6’ dan elde ettiğiniz VC değeri ile Kısım I.’ de anlatıldığı gibi kalite faktörü (Q)’ nü
elde ediniz. Teorik formüllerden diğer Q değerlerini bularak, bu değerle karşılaştırınız.
Q(1) 
Q(2) 
Q(3) 
5. Tablo 1. ve 2.’ deki sonuçlar ile ÇİZİM 5 ve 10’ u göz önünde bulundurarak ; rezonans eğrisi
boyunca faz değişimleri nasıl gerçekleşmektedir? Buna göre devre f0’ ın hangi yanında endüktif
hangi yanında kapasitif etki göstermektedir? Şekil üzerinde belirtiniz ve açıklayınız.
Genlik
?
?
frekans
0
f0
6. Elde ettiğiniz genlik, akım ve faz farkı sonuçları, seri rezonans devrelerindeki genel kurallara
uyuyor mu? Teker teker ele alarak değerlendiriniz.
Tarih ve İmza:
8
Doç. Dr. Figen ERTAŞ
Download

4. Deney - Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü