Düzeltici Tip Cihaz | İşlem Prensibi ve Yapısı
Düzeltici tip enstrüman, düzeltme elemanları ve kalıcı manyetik manyetoskop tipi enstrümanlar yardımıyla değişen gerilim ve akımı ölçer. Ancak, düzeltici tip enstrümanların temel işlevi voltmeter olarak çalışmaktır. Şimdi, endüstriyel dünyada neden diğer AC voltmeterler (elektrodinamometre tipi enstrümanlar, termokupl tipi enstrümanlar vb.) olmasına rağmen düzeltici tip enstrümanları yaygın olarak kullanıyoruz diye bir soru aklımıza gelmelidir. Bu sorunun cevabı oldukça basit ve aşağıdaki gibi yazılmıştır.
Elektrodinamometre tipi enstrümanların maliyeti, düzeltici tip enstrümanlardan çok daha yüksektir. Ancak, düzeltici tip enstrümanlar, elektrodinamometre tipi enstrümanlar kadar hassastır. Bu nedenle, düzeltici tip enstrümanlar, elektrodinamometre tipi enstrümanlara tercih edilir.
Termokupl enstrümanları, düzeltici tip enstrümanlardan daha hassastır. Ancak, termokupl tipi enstrümanlar, çok yüksek frekanslarda daha yaygın olarak kullanılır.
Düzeltici tip enstrümanların yapım ilkesini ve çalışmasını incelemeye geçmeden önce, ideal ve pratik düzeltme elemanı olan diyodun gerilim-akım karakteristikleri hakkında detaylı bir tartışma gerekmektedir.
İdeal düzeltme elemanın özelliklerini önce tartışalım. İdeal bir düzeltme elemanı nedir? Düzeltme elemanı, ileri yönde biaslanırsa sıfır direnç sunar ve ters yönde biaslanırsa sonsuz direnç sunar.
Bu özellik, gerilimleri düzeltmek için kullanılır (düzeltme, alternatif bir miktarı doğrudan bir miktara dönüştürmek anlamına gelir, yani AC'yi DC'ye). Aşağıda verilen devre şemasını göz önünde bulunduralım.
Verilen devre şemasında, ideal diyod, gerilim kaynağı ve yük direnciyle seri bağlıdır. Diyodu ileri yönde biasladığımızda, tamamen iletkendir ve sıfır elektriksel direnç sunar. Böylece kısa devre gibi davranır. Diyodu ileri yönde biaslamak için, pilin pozitif terminalini anotla ve negatif terminalini katotla bağlayabiliriz. Düzeltme elemanının veya diyodun ileri karakteristiği, gerilim-akım karakteristiğinde gösterilmiştir.
Şimdi, negatif gerilim uyguladığımızda, yani pilin negatif terminalini diyodun anot terminaline ve pozitif terminalini diyodun katot terminaline bağladığımızda, ters bias nedeniyle sonsuz elektriksel direnç sunar ve böylece açık devre gibi davranır. Tam gerilim-akım karakteristikleri aşağıda gösterilmiştir.
Şimdi aynı devreyi tekrar düşünelim, ancak burada ideal bir düzeltme elemanı yerine pratik bir düzeltme elemanı kullanıyoruz. Pratik düzeltme elemanı, belli bir ileri engelleme gerilimi ve yüksek ters engelleme gerilimine sahiptir. Pratik düzeltme elemanının gerilim-akım karakteristiklerini elde etmek için aynı prosedürü uygulayacağız. Şimdi, pratik düzeltme elemanını ileri yönde biasladığımızda, uygulanan gerilim ileri kırılma geriliminden (veya dizgin geriliminden) büyük olana kadar iletmez. Uygulanan gerilim dizgin geriliminden büyük olduğunda, diyod veya düzeltme elemanı iletim moduna girer. Böylece kısa devre gibi davranır, ancak bazı elektriksel direnç nedeniyle bu pratik diyodun üzerinde gerilim düşümü olur. Pratik düzeltme elemanını ileri yönde biaslamak için, pilin pozitif terminalini anotla ve negatif terminalini katotla bağlayabiliriz. Pratik düzeltme elemanının veya diyodun ileri karakteristiği, gerilim-akım karakteristiğinde gösterilmiştir. Şimdi, negatif gerilim uyguladığımızda, yani pilin negatif terminalini diyodun anot terminaline ve pozitif terminalini düzeltme elemanının katot terminaline bağladığımızda, ters bias nedeniyle sınırlı direnç sunar ve uygulanan gerilim ters kırılma gerilimine eşit olana kadar negatif gerilim sunar ve böylece açık devre gibi davranır. Tam karakteristikler aşağıda gösterilmiştir
Düzeltici tip enstrümanlar, iki tür düzeltme devresi kullanır:
Düzeltici Tip Enstrümanların Yarı Dalga Düzeltici Devreleri
Aşağıda verilen yarı dalga düzeltici devresini düşünelim. Bu devrede, düzeltme elemanı, sinusoidal gerilim kaynağı, kalıcı manyetik manyetoskop tipi enstrüman ve çarpım direnci ile seri bağlantıdır.
Bu çarpım direncinin işlevi, kalıcı manyetik manyetoskop tipi enstrüman tarafından çekilen akımı sınırlamaktır. Kalıcı manyetik manyetoskop enstrüman tarafından çekilen akımı sınırlamanın çok önemli olduğunu unutmamalıyız, çünkü eğer akım PMMC'nin akım kapasitesini aşarsa, enstrüman hasar görür. Şimdi, işlemimizi iki parçaya bölelim. İlk parçada, yukarıdaki devreye sabit DC gerilimi uygularız. Devre şemasında, düzeltme elemanını ideal kabul ediyoruz.
Çarpım direncinin direncini R, kalıcı manyetik manyetoskop enstrümanının direncini ise R1 olarak işaretleyelim. DC gerilimi, I=V/(R+R1) büyüklüğünde tam ölçek defleksiyonu oluşturur, burada V geriliminin ortalama karekökü değeridir. Şimdi ikinci durumu düşünelim, bu durumda devreye sinüsoidal AC gerilimi uygulayacağız v =Vm × sin(wt) ve sonuçta elde edilen dalga formunu göreceğiz. Pozitif yarım periyotta, düzeltme elemanı iletirken, negatif yarım periyotta iletmez. Bu nedenle, manyetoskop enstrümanında gerilim pulsu oluşur, bu pulsur akım oluşturur ve bu pulsur akım, titreşen tork oluşturur.
Oluşturulan defleksiyon, gerilimin ortalama değerine karşılık gelir. Şimdi, elektrik akımının ortalama değerini hesaplayalım, bu değeri hesaplamak için voltajın anlık ifadesini 0'dan 2 pi'ye entegre etmeliyiz. Bu şekilde, hesaplanan ortalama gerilim değeri 0.45V çıkar. Tekrar, V akımın ortalama karekökü değeridir. Bu nedenle, yarı dalga düzelticide AC girdi hassasiyeti, DC girdi hassasiyetinin 0.45 katıdır.
Tam Dalga Düzeltici Devreleri Düzeltici Tip Enstrümanlar
Aşağıda verilen tam dalga düzeltici devresini düşünelim.
Burada, yukarıda gösterildiği gibi bir köprü düzeltici devresi kullandık. Tekrar, işlemimizi ikiye bölelim. İlk olarak, devreye DC gerilimi uygulayarak çıktıyı analiz edeceğiz ve ardından devreye AC gerilimi uygulayacağız. Gerilim kaynağı ile seri bağlantılı bir çarpım direnci bulunmaktadır, bu da yukarıda açıklanan işlevi yerine getirir. Şimdi ilk durumu düşünelim, burada devreye DC gerilim kaynağını uyguluyoruz. Bu durumda, tam ölçek defleksiyon akımının değeri yine V/(R+R1) olacaktır, burada V uygulanan gerilimin ortalama karekökü değeridir, R çarpım direncinin direncidir ve R1 enstrümanın elektrik direncidir. R ve R1 devre şemasında işaretlenmiştir. Şimdi ikinci durumu düşünelim, bu durumda, v = Vmsin(wt) formülüyle verilen AC sinusoidal gerilimi uygulayacağız, burada Vm uygulanan gerilimin zirve değeridir. Eğer benzer prosedürü uygular ve bu durumda tam ölçek akımının değerini hesaplarıysak, .9V/(R+R1) şeklinde bir ifade elde ederiz. Ortalama gerilim değerini almak için, voltajın anlık ifadesini 0'dan pi'ye entegre etmeliyiz. Böylece, DC çıkışı ile karşılaştırıldığında, AC giriş gerilimi ile hassasiyetin, DC giriş gerilimi ile hassasiyetin 0.9 katı olduğunu sonucuna varırız.
Çıktı dalgası aşağıda gösterilmiştir. Şimdi, Düzeltici tip enstrümanların performansını etkileyen faktörleri tartışacağız:
