Akım, elektrik yük taşıyıcılarının akışı, elektroniğin temel kavramlarından biridir. Günlük hayatta, akım akışının iki yolu olduğunu fark ederiz; bunlar Alternatif Akım (AC) ve Doğru Akım (DC)dır. Hiç Alternatif Akım (AC) ile Doğru Akım (DC) arasındaki farkların neler olduğunu merak ettiniz mi? Bunun çok basit olduğunu düşünüyorsunuz, değil mi? DC düz bir çizgi ve AC periyodik bir çizgi mi? Tabii ki hayır! Gelin, alternatif akım ve doğru akımın tam olarak ne olduğunu görelim.
Bu blogda aşağıdaki konuları ele alacağım:
- AC ve DC’nin temel kavramları
- AC ve DC üretimi
- AC ve DC için üretim ve analiz araçları
- AC ve DC arasındaki farklar
- AC ve DC ile Ohm Yasası
- AC ve DC’nin örnek uygulamaları
Alternatif Akım (AC) ve Doğru Akım (DC) Nedir?
Alternatif Akım (AC):
Tanım
Alternatif akım, elektrik yükünün akışının periyodik olarak yön değiştirmesi anlamına gelir.
AC Üretimi
AC, mıknatıslar ve bir tel halkasından oluşan bir jeneratörle üretilebilir. Tel, bir manyetik alan içinde döndürülür ve tel boyunca bir akım indükler. Daha sonra, halka 180 derece dönerken, kuvvet tersine döner ve tel boyunca zıt yönde bir elektrik akımı oluşturur.
Güç Kaynakları: Elektrik santrallerindeki jeneratörler, rüzgar türbinleri vb.
AC Dalga Şekilleri
AC, voltaj ve akımın alternatif olduğu sürece birçok biçimde olabilir. AC’nin üç yaygın biçimi vardır: sinüs dalgası, kare dalga ve üçgen dalga. Sinüs dalgası AC sinyali en yaygın olarak kullanılanıdır.
AC Sinyalinin Ölçümleri
- Tepe değeri
- Tepe-tepe değeri
- Ortalama değer
- Karekök ortalama (RMS)
Genel olarak, Amerikan standart ev devrelerinin etkili voltajının yaklaşık 120 Volt olduğunu söyleriz, ancak tepe-tepe voltajı -170 Volt ile +170 Volt arasındadır. Bu nasıl olur? AC sinyalinin voltajı sürekli değiştiğinden, bunu hesaplamak için karekök ortalama (RMS) adı verilen daha basit bir yöntem kullanırız. RMS değeri, AC sinyali için elektrik gücünün hesaplanmasını çok daha kolay hale getirir. Voltajın karesinin zaman ortalamasının kareköküdür. Sinüzoidal dalga formunun Vrms değeri V0/√2, eşdeğer olarak 0.707*V0’dır. Bu örnekte, V0 170V olduğundan RMS değeri 120V’dir.
AC’nin Örnek Uygulamaları
- AC sinyalleri genellikle uzun mesafe iletimi için kullanılır ve evlere ve ofislere güç sağlar.
- Yüksek voltajlarda (110kV’den büyük) elektrik gücü iletiminde daha az enerji kaybolur.
- Ayrıca elektrik motorları ve jeneratörleri çalıştırır.
- Buzdolabı, bulaşık makinesi gibi büyük aletlere güç kaynağı sağlar.
- AC, transformatörlerin yardımıyla yüksek voltajdan düşük voltaja ve tersine kolayca dönüştürülebilir.
Doğru Akım (DC):
Tanım
Nehirdeki akışın aksine, akım değişmeden sürekli akabilir, buna DC veya doğru akım denir. Doğru akım, elektrik yükünün tek yönlü akışıdır.
DC Üretimi
DC birçok şekilde üretilebilir:
- Komütatör kullanarak bir elektrik jeneratörü DC sinyali üretebilir.
- Dönüştürücü, AC girişini DC çıkışına dönüştüren AC’den DC’ye çevirici olup, akımın yönünü tersine çevirir.
- Piller, pilin içindeki kimyasal reaksiyondan üretilen DC sağlar.
DC Dalga Şekli
AC sinyalinin aksine, DC elektrik yükünün tek yönlü akışıdır, bu da akımın yalnızca bir yönde aktığı anlamına gelir. DC sinyali için, akışın yönü değişmediği sürece voltaj ve akım değerleri değişebilir. Basit olması açısından, voltaj seviyesinin sabit olduğunu varsayıyoruz. Bu nedenle, DC voltajı şu şekilde ifade edilebilir:
V(t) = x Volt
burada,
x – voltajın genliği, örneğin 9
Not, gerçekte, pilleri DC kaynağı olarak kullanıyorsak, voltaj seviyesi kullanım ile azalacaktır.
DC’nin Örnek Uygulamaları
Çoğu elektronik sensör, aktüatör ve Seeed web sitesinde bulduğumuz hesaplama cihazları DC’yi güç kaynağı olarak kullanır. Örneğin, Seeeduino Xiao ve aksesuarları. Daha net olması için, piller veya USB kablolarıyla çalışan tüm cihazlar DC gücüne dayanır, bunlar arasında:
- Elektrikli aletler: sensörler, ekranlar, aktüatörler
- Cep telefonları
- Tabletler
- Kamera
- DC motor — Daha fazla bilgi için lütfen Helen’in bloguna bakın: Projeniz için Doğru Motoru Seçme – DC, Stepper ve Servo Motorlar
Alternatif Akım (AC) ve Doğru Akım (DC) Arasındaki Karşılaştırma
| Alternatif Akım (AC) | Doğru Akım (DC) | |
|---|---|---|
| Yön | İki yönlü | Tek yönlü |
| Elektron akışının yönünün nedeni | Teli çevreleyen dönen mıknatıs | Teli çevreleyen sabit manyetizma |
| Akım | Zamana bağlı olarak değişir | Sabit |
| Uzun Mesafe Güç İletimi | Evet, iletim kaybı küçüktür | Hayır, iletim kaybı büyüktür ve yüksek voltaj sinyali oluşturmak zordur |
| Pasif Parametreler | Empedans | Sadece direnç |
| Sıklık | değişir | 0 |
| Elde Edildiği Yer | AC jeneratörü ve şebeke | Pil veya batarya, AC’den DC’ye dönüştürücü |
| Türler | Değişir örneğin Sinüs dalgası, Kare dalga ve Üçgen dalga |
Pür ve dalgalı |
| Basitlik | Amplifiye etmek daha kolaydır | Ölçmek daha kolaydır |
Ohm Yasası
Ohm Yasası, elektriğin en temel yasasıdır. Üç temel elektronik miktar arasındaki ilişkiyi belirtir: akım, voltaj ve direnç.
Ohm Yasası şu şekilde tanımlanır:
I = V / R
burada:
I = Elektrik Akımı (Amper, A)
V = Voltaj (Volt, V)
R = Direnç (Ohm)
Ohm Yasası’nda tanımlandığı gibi, elektrik akımı (I), voltaj (V) ile doğru orantılı ve direnç (R) ile ters orantılıdır. Bu nedenle, voltaj artırıldığında, akım değişmeyen devre direnci ile artar.
Ohm Yasası hem DC hem de AC devreleri için geçerlidir, ancak genellikle DC devresinde uygulanır. Lütfen, tamamen dirençli elemanlardan oluşan bir AC devresinde, akım ve voltajın her zaman birbirleriyle fazda olduğunu unutmayın.
AC ve DC için Üretim ve Analiz Araçları
Osiloskop
Osiloskop, elektronik laboratuvarlarında kullanacağınız en önemli araçlardan biridir. Osiloskoplar, devre voltajlarını zamanla değişirken incelemenizi sağlar ve frekans, tepe voltajı, ortalama voltaj, dalga şekli gibi bilmek istediğiniz her şeyi ölçmenizi sağlar. DSO Nano v3, yerleşik bir sinyal jeneratörüne sahip, cep boyutunda uyumlu 32 bit dijital depolama osiloskopudur. Diğer bir seçenek ise MiniDSO DS213 Nano 4 Kanal 100MSa/s, ARM Cortex M3 çekirdeğine dayanan 5 hatlı 4 telli evrensel elektronik mühendislik görev dijital depolama osiloskopudur.
Güç Kaynağı
Güç kaynağının amacı, bir yük için elektrik gücü sağlamaktır. Otii Standard Güç Kaynağı ve Ölçüm, küçük, taşınabilir bir güç kaynağı, bir akım ve voltaj ölçüm ünitesi ve bir veri toplama modülüdür. Özellikle geliştiriciler için tasarlanan Otii, cihaz ve uygulama tasarımında düşük enerji tüketimini optimize etme sorununu çözmektedir.
Özet
Bu eğitim, elektronik temel kavramlarından biri olan alternatif akım ve doğru akımı tanıtmaktadır. Bu iki akımın her birinin kendine özgü avantajları vardır. Daha iyi sonuçlar elde etmek için, DC veya AC kullanma arasında seçim yaparken projenizin amacını ve gereksinimlerini dikkate almalısınız.
İlginizi çeken başka temel elektronik bilgileri varsa, lütfen aşağıdaki yorumlar bölümünde bizimle paylaşmaktan çekinmeyin!
Önerilen okumalar
- [wiki] Doğru Akım Wikipedia üzerinden
- [wiki] Alternatif Akım Wikipedia üzerinden
- [blog] Evden Çalışmak: Bir Elektrik Mühendisinin Ev Laboratuvarı İçin Ne Gerekiyor Elaine Wu tarafından