Gerilim Bölücüleri ve Akım Bölücüleri, basit, temel ama önemli devrelerdir. Gerçekten ne yaptıklarını hiç merak ettiniz mi? Bugün bu soruyu yanıtlamak için buradayız!
Ancak, gerilim bölücüleri ve akım bölücüleri nedir açıklamaya başlamadan önce, dikkate almanız gereken bazı temel kavramlar şunlardır:
- Gerilim: İki nokta arasındaki elektrik potansiyeli farkı.
- Direnç: Elektrik direncini bir devre elemanı olarak uygulayan pasif iki uçlu elektrik bileşeni.
- Ohm’un Yasası: Gerilim (V) = Akım (I)/ Direnç (R)
Bu 3 kavramın yanı sıra, gerilim ve akım bölücü için bilmeniz gereken 2 ana kavram daha vardır:
Kirchhoff’un Gerilim Yasası
Kirchhoff’un Gerilim Yasası, bir döngüdeki tüm gerilimlerin cebirsel toplamının sıfıra eşit olması gerektiğini belirtir.
Örneğin, V1 10V’luk bir batarya, R1 2 Ohm ve R2 3 Ohm ise, akım şöyle olur: 10V/(2Ω+3Ω)=2A
R1’i bulmak için, 2Ω x 2A = 4V olacaktır.
R2’yi bulmak için, 3Ω x 2A = 6V olacaktır.
Kirchhoff’un Akım Yasası
Kirchhoff’un Akım Yasası, bir düğüme giren ve çıkan tüm akımların cebirsel toplamının sıfıra eşit olması gerektiğini belirtir.
Bu nedenle, formül şöyle görünür:
Eğer gerilim ve direnç kavramı hakkında daha fazla bilgiye ihtiyaç duyuyorsanız, diğer bloglarıma göz atmayı unutmayın:
Bunu söyledikten sonra, bugün konumuza geçelim. Kapsanacak konular:
- Gerilim Bölücüleri ve Akım Bölücüleri nedir
- Gerilim Bölücü ve Akım Bölücü Devresi
- Gerilim Bölücü ve Akım Bölücü Kuralı + Hesaplamalar
- Gerilim Bölücüleri ve Akım Bölücüleri Uygulamaları
Gerilim Bölücü Nedir?
Gerilim bölücü, bir çıkış gerilimi (Vout) üreten lineer bir devre olarak tanımlanır (Vin).
Kısacası, gerilim bölücüleri Potansiyel Bölücü Devre olarak da bilinir, ortak bir gerilim kaynağından farklı gerilim seviyeleri üretmek için seri devrede kullanılır, ancak akım tüm bileşenler için aynıdır. Gerilim bölücünün bir örneği, aşağıda görüldüğü gibi seri bağlı iki dirençtir.
Akım Bölücü Nedir?
Akım Bölücüleri, kaynak veya besleme akımının bir dizi paralel yola bölündüğü paralel devreler olarak tanımlanır.
Bu nedenle, akım bölücüleri akımı bölen paralel devrelerdir. Akım bölücünün yaygın bir kurulumu, iki paralel dirençle bir güç kaynağıdır. Aşağıda bir örnek kurulum gösterilmektedir:
Gerilim Bölücü Devresi
Yukarıdaki devre, temel bir gerilim bölücü devresinin nasıl göründüğünün bir örneğidir: iki dirençli gerilim bölücü. Burada Vin giriş gerilimini, Vout çıkış gerilimini ifade eder. R1 ve R2 sırasıyla birinci ve ikinci dirençtir.
Bir gerilim bölücü yapmayı mı düşünüyorsunuz? Bunu kontrol edin !
Akım Bölücü Devresi
Yukarıdaki devre, tipik bir akım bölücünün nasıl görüneceğine dair bir örnektir: 2 veya daha fazla dirençli akım bölücü. Burada Is akım kaynağını, R1, R2 ve R3 sırasıyla birinci, ikinci ve üçüncü dirençleri ifade eder.
Gerilim Bölücü Kuralı + Hesaplamalar
Gerilim Bölücü Kuralı, seri bağlı iki direnç arasında bölünen gerilim olarak tanımlanır ve dirençlerine orantılıdır.
Bu, devrede iki dirençten fazla olabileceğini gösterir. Gerilim Bölücü Kuralını anladıktan sonra, devreyi ve denklemi ele alabiliriz.
Gerilim bölücü devremizi örnek alarak, formül şöyledir:
Açıklama:
- Vout = Çıkış gerilimi veya ölçeklenmiş gerilim
- Vin = Giriş gerilimi
- R1 ve R2 = direnç değeri.
Her bir direnç üzerindeki gerilim düşüşünü belirlemek için bir örneğe bakalım:
Devrede verilenleri kullanarak, bunları şu şekilde bir tabloya yerleştirebiliriz:
Dirençlerin seri devrede olduğunu göz önünde bulundurarak, toplam direnci ekleyebiliriz:
Ohm’un Yasasını kullanarak, I = E/R, I = 45/22.5. Dirençler boyunca akımın sabit olduğunu bilerek toplam akımı bulabiliriz:
Artık akımın 2mA olduğunu bildiğimize göre, tekrar Ohm’un yasasını kullanabiliriz: E = IR. Böylece her bir dirençteki gerilimi bulabiliriz:
Gerilim Bölücü Kuralı’nın formülü:
Önceki örneğimizdeki aynı devreyi kullanarak, aynı sonucu hesaplamak için daha hızlı bir yol kullanalım:
Ohm Yasası ve Kirchhoff’un Voltaj Yasası’nı anlamanız gerektiğinden bahsettiğimizi hatırlıyor musunuz? İşte burada devreye giriyor:
Ohm Yasası V= IR der. Dolayısıyla, bu denklemden şu denklemi elde edebiliriz:
V1 (t) =R1i (t)…………… (I)
V2 (t) =R2i (t)…………… (II)
Buradan Kirchhoff’un Voltaj Yasası’nı uygulayabiliriz:
-V (t) +v1 (t) +v2 (t) =0
V (t) = V1 (t) +v2 (t)
Dolayısıyla,
V (t) =R1i (t)+ R2i (t)= i(t)(R1+R2)
Ve böylece,
i (t) =v (t) /R1+R2……………. (III)
Denklem III’ü I ve II’ye yerleştirirseniz, şunları elde edersiniz:
V1 (t) = R1 (v (t) /R1+R2)
V (t) (R1/R1+R2)
V2 (t) = R2 (v (t) /R1+R2)
V (t) (R2/R1+R2)
Basitleştirmeler
Önceki örnekten görüldüğü gibi, anlaması biraz karmaşık olabilir. Bu nedenle, işinizi kolaylaştıracak bazı basitleştirilmiş denklemler burada!
- R1 için:
- R2 için:
- Eğer R1 = R2 ise:
Akım Bölücü Kuralı + Hesaplamalar
Akım Bölücü Kuralı, toplam direncin bireysel dirence oranının, bireysel (dal) akımın toplam akıma oranı ile aynı olduğunu tanımlar.
Bu nedenle, bir devrede toplam akımı öğrendiğimizde, her bir bireysel dalda ne kadar akım olduğunu da bileceğiz. Artık akım bölücü kuralını bildiğimize göre, formüllere ve hesaplamalara geçebiliriz.
Akım bölücü için formül:
Legend:
- IBranch = belirli bir dal üzerinden akan akım.
- Is = akım (güç) kaynağı.
- RTotal = akım bölücü devresindeki paralel dirençlerin toplam eşdeğer direnç değeri.
- RBranch = çözümlediğiniz akım için dalın direnç değeri.
Bireysel dirençler üzerinden dal akımlarını belirlemek için bir örneğe bakalım:
Bize verilenleri kullanarak, bunları şu şekilde bir tabloya düzenleyebiliriz:
Daha sonra, I = E/V formülünü uygulayarak, her bir dalda akımı bulabiliriz:
Daha sonra her bir dalda toplam akımı toplayabiliriz:
Yine Ohm Yasası’nı kullanarak, R = E/I, R = 6/11 ile direnci bulabiliriz:
Önceki örneğimizdeki aynı devreyi kullanarak, cevabımızın doğru olup olmadığını kontrol edebiliriz:
Voltaj Bölücülerinin Uygulamaları
Voltaj bölücüleri genellikle analog ve dijital devrelerde bulunur. Voltaj bölücülerin nasıl çalıştığını öğrendiğimize göre, voltaj bölücülerin bazı gerçek hayattaki kullanımlarına geçebiliriz!
Seeed’de, Voltaj Bölücü de sunuyoruz, böylece bir tane alıp kendiniz deneyebilirsiniz!
Dirençli Sensörler
Genellikle kullanılan iki dirençli sensör vardır: LDR (Işığa Duyarlı Direnç) ve Termistör. Ancak, bunlar dirençli türlerdir. Arduino gibi mikrodenetleyiciler yalnızca voltajı okuyabilir.
Bu sorunu çözmek için, devreye başka bir direnç ekleyerek sensörde bir voltaj bölücü oluşturun. Bu, dirençli sensörlerin hem voltajı hem de direnci ölçmesine olanak tanır.
Kendiniz için bu dirençli sensörlerden birini almak isterseniz, sunduğumuz ürünlere buradan göz atabilirsiniz! Ayrıca projelerinizde kullanmak isterseniz Termistör de mevcut!
Seviye Çeviriciler
Ayrıca mantık seviye çeviricileri veya voltaj seviye çevirileri olarak da bilinirler. Voltaj bölücüleri, farklı çalışma voltajına sahip sensörler ve mikrodenetleyiciler arasında arayüz oluşturmak için seviye çevirici olarak devreye girer.
Temel amacı, mikrodenetleyicilerde voltaj seviyesini düşürerek sensörlerin zarar görmesini sağlamaktır.
Voltaj bölücünün yalnızca bir yönde çalıştığını unutmayın: voltajları düşürmek.
Potansiyometreler
Ayrıca pot veya potmetre olarak da bilinirler. Potansiyometreler, elektrik akımının akışını kontrol etmek için direncin manuel olarak değiştirildiği 3 terminalli değişken dirençlerdir. Ayrıca ayarlanabilir bir voltaj bölücü olarak da kullanılabilirler!
Temelde iki tür potansiyometre vardır:
- Doğrusal Potansiyometre
- Dönme Potansiyometresi
Doğrusal ve Dönme Potansiyometreler
Doğrusal Potansiyometreler, genellikle bir kol veya kaydırma düğmesinin düz hareketiyle çalıştırılır. Ancak, ince ayarlar için bir vida döndürme mekanizması olanlar da vardır.
Signal belirlemek için, wiper terminali ile dirençlerin bir ucuna bağlı terminaller arasındaki direnci kullanırlar. Doğrusal potansiyometreler genellikle aydınlatma ve ses panellerinde bulunur.
Genellikle şöyle görünürler:
Seeed’de Grove – Kaydırmalı Potansiyometre sunuyoruz, ilgileniyorsanız göz atabilirsiniz!
Dönme Potansiyometreleri, dönen bir düğme ile ayarlanan, wiper ile neredeyse dairesel bir direnç arasındaki temas noktasını ayarlayan döner tip potansiyometrelerdir.
Genellikle elektronik devrelerin ve elektrik devrelerinin bir kısmına ayarlanabilir besleme voltajı elde etmek için kullanılırlar. Dönüşü yalnızca bir devrimle sınırlıdır.
Tipik olarak şöyle görünürler:
Kendinize bir tane almakla ilgileniyorsanız, Grove – Dönme Açısı Sensörü sunuyoruz.
Lineer ve Dönme Potansiyometrelerinin Avantajları ve Dezavantajları
| Lineer | Dönme |
| Seviyesini kolayca anlayabilirsiniz, seviyesini anlamak için çok zaman harcamanıza gerek yoktur. | Küçük uygulamalar için uygundur, çok fazla yer kaplamaz. |
| Kirlenmeye karşı hassastır, küçük alan nedeniyle temizlemesi daha zordur. | Görsel gösterim küçük olduğu için okumak daha zordur. |
Akım Bölücülerin Uygulamaları
Akım bölücüler, voltaj bölücü kadar yaygın olmasa da, direnç seçim tahminlerini kolaylaştırmak için devreleri basitleştirmek amacıyla kullanılır.
Elektrik Sayacı Devresi
Elektrik sayacı devreleri, elektrik sayacında kullanılır. Hem ev hem de endüstriyel AC devrelerinde enerji tüketimini ölçmek için kullanılır.
İşte bir Enerji Sayacı örneği:
Akım bölücünün amacı, devreden geçen akım miktarını orantılamaktır; bu, kısa devreyi veya hassas cihazların zarar görmesini önler.
Elektronik Devre Projeleri
Voltaj ve akım bölücülerin teorisini anladığımıza göre, bununla yapabileceğiniz bazı projelere bakalım!
Akım Bölücü Devreler Formül ve Pratik Donanım ile Açıklandı
Kendi akım bölücü devrenizi inşa etmeyi öğrenmek ister misiniz ama nereden başlayacağınızı bilmiyor musunuz? Bu proje, akım bölücü hakkında sıfırdan bilmeniz gereken temel bilgileri öğretecektir!
İhtiyacınız olanlar:
- Devre tahtası ve teller
- Dirençler
- Güç Kaynağı ünitesi
Op-Amp Kullanarak Voltaj Kontrollü Akım Kaynağı Devresi Tasarlayın
Voltaj hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz ama basit bir şey inşa etmek istiyorsunuz? Bu voltaj kontrollü akım kaynağı devresi basit ve başlangıç seviyesindeki kullanıcılar için harika olup, çok az bileşen gerektirir!
İhtiyacınız olanlar:
- Op-amp (LM358)
- MOSFET (IRF540N)
- Şönt Direnci (1 Ohm)
- 1k direnç
- 10k direnç
- Güç kaynağı (12V)
- Güç kaynağı ünitesi
- Devre Tahtası ve ek bağlantı telleri
Özet
Voltaj ve Akım Bölücüleri hakkında her şey bu kadar! Fonksiyonları ve voltaj ile akım bölücülerin nasıl hesaplanacağını konuştuk, bunların diğer uygulamalarla birlikte nasıl kullanılabileceğine de baktık!
Bu konu hakkında daha fazla bilgiye ihtiyacınız olursa, aşağıdaki bağlantılara göz atın!