ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

  

Elektrik Devreleri

Arduino’yu programlarken pek fazla elektronik bilgisi gerekmez ancak elektronik hakkında temel bilgiler edinmek gerekmektedir.

Elektronik Nedir?

Elektronik, elektrik kullanarak bilgi işleyen, taşıyan veya depolayan elemanları ve sistemleri inceleyen bilim dalıdır. Bir başka ifade ile elektronik, elektronik aygıtları çalıştırmak için küçük elektrik akımlarının nasıl kumanda edilmesi gerektiğini inceleyen bilim dalıdır.

Elektrik Akımı 

Elektrik akımı, elektron adı verilen çok küçük parçacıkların bir tel boyunca akışıdır. Bütün maddeler elektron içerir. Elektronlar her şeyi oluşturan atomların bir parçasıdır. 

Voltaj (Gerilim) Nedir?

Voltaj, devreden akım geçmesi yani elektronların hareketi için gerekli olan elektrik alan kuvvetidir. Elektronların akmasını yani akımın oluşmasını sağlar. Birimi Volt’tur ve V harfi ile gösterilir.

Bu olayı daha kolay kavrayabilmek adına gerilimi bir barajdan dökülen suyun seviyesinin yüksekliği olarak düşünebiliriz. Barajdaki su yüksekliği ne kadar fazla olursa akış o kadar şiddetli olacaktır. Yani gerilim yükseldikçe akacak olan akım şiddeti o kadar fazla olur.

Akım Nedir?

Elektrik akımı, gerilim etkisi altında iletken bir madde üzerinden serbest elektronların hareketi olarak tanımlanabilir. Birimi Amper’dir ve A ile gösterilir. Bir devreden elektrik akımının akabilmesi için o devrenin Kapalı Devre olması gerekir. Eğer devre açık olursa serbest elektronlar havadan geçemeyecekleri için elektrik akımı meydana gelmez.

Direnç Nedir?

Devreye uygulanan gerilim ve akım bir uçtan diğer uca ulaşıncaya kadar izlediği yolda birtakım zorluklarla karşılaşır. Bu zorluklar elektronların geçişini etkileyen veya geciktiren kuvvetlerdir. İşte bu kuvvetlere Direnç denir. Direncin birimi ise Ohm’dur.

Ohm Kanunu:

Elektrik devresinde gerilim (voltaj), akım ve direnç arasında bir bağlantı vardır. İki nokta arasındaki bir iletken üzerinden geçen akım, gerilim ile doğru, direnç ile ters orantılıdır. İşte bu bağlantıya Ohm Kanunu veya Ohm Yasası denir.

V = I x R formülünü kullanarak gereken hesaplamaları yapabiliriz.

Not: 1A = 1000mA olarak ifade edilebilir.

V = Voltaj Volt (V)

I  = Akım Amper (A)

R = Direnç Ohm (Ω)

Devremizdeki voltaj ve akımı nasıl ölçebiliriz?

Fiziksel ortamda devre üzerinde voltaj ve akımı ölçmek için Multimetre kullanılır. Akım ölçmek için multimetre devreye seri bir şekilde, voltaj ölçmek için ise paralel bir olarak bağlanmalıdır. 

Dirençlerin Seri Bağlanması

Aşağıdaki devre şemasında, 3.3V’luk bir güç kaynağı bulunmakta ve her biri 330 Ω olan iki adet direnç seri şekilde bağlanmıştır. Ayrıca devreden geçen akımın ölçülebilmesi ve dirençlerin her iki ucu arasında meydana gelen gerilim değerlerini görebilmek için de dirençler arasına seri şekilde bir Ampermetre ve dirençlere paralel bir şekilde Voltmetreler bağlanmıştır.

Dirençler devreye seri bağlandıklarında toplam direnç;

RT = R1 + R2 formülü ile bulunur.

RT = 330ΩΩ + 330ΩΩ = 660ΩΩ

Akımı bulmak için ise;

V = I x R 3.3V = I x 660ΩΩ

I = 0,005A 5mA

Dirençlerin Paralel Bağlanması

Bir önceki devre şemasındaki dirençleri bu kez paralel olarak bağlayarak devreden geçen toplam akımı, dirençlerin üzerinden geçen akım miktarını ve dirençlerin üzerindeki gerilimi ölçelim.

Elektrik Devresi Nedir?

Elektrik devresi basitçe başlangıç ve bitiş noktası olan ve içerisinde birçok devre elemanı bulunduran döngüdür. Devreler her ölçüde ve şekilde yüzlerce; direnç, diyot, bobin, sensör, motor ve diğer devre elemanlarını barındırabilir.

Devreler genelde analog devreler, dijital devreler ve karışık sinyal devreleri olmak üzere üç kategoriye ayrılır. 

Basit Elektrik Devresi 

Basit bir elektrik devresi için pil, ampul, anahtar ve bakır tel malzemeleri kullanılmaktadır. 

Aşağıdaki devrede anahtar basılı olduğunda elektriğin devreyi tamamladığı için LED veya ampul yanar, bu devrelere kapalı devre denilmektedir. Anahtarın açık olduğu durumda devre kendini tamamlayamayarak, ampul yanmamaktadır. Bu devrelere ise açık devre denilir.

Anahtarlı LED devre görüntüsü ve şeması

Devre elemanları, sembollerle gösterimi ve görevleri 

Elektronik Devre Elemanları

BREADBOARD :

Breadboard, elektronik devreleri pratik olarak kurmak ve test etmek için kullanılan kullanışlı bir ekipmandır.

Yapacağımız projede devre elemanlarını kolayca yerleştirerek devremizi oluşturmamıza yarayan, belli satır ve sütunları kendi aralarında iletken hale getirilmiş devre tahtasıdır.

LED :

Ledler, üzerinden akım geçtiğinde ışık yayan devre elemanlarıdır. Bildiğimiz üzere diyot, akımın yalnızca bir yönden geçmesini sağlayan iki bacaklı yarı-iletken bir devre elemanıdır. LED‘ler de diyot olduğu için, ters bağlandığında çalışmaz. Yani Artı(+) uca 5v, Eksi(-) uca GND bağlantısı yapılması gerekir. 

Ayrıca ledleri kullanırken 200 – 300 ohm civarında direnç ile bağlamak gerekir. Aksi halde LED bozulabilir.

Çalışma gerilimi 1.5 Volttur. LED’in çalışma gerilimini sınırlandırmak için, direnç takılmalıdır.

BUZZER :

Projelerimizde uyarı amaçlı sesler, alarmlar, değişik müzik sesleri yapabileceğimiz bir devre elemanıdır. Buzzerı ufak bir hoparlör gibi düşünebiliriz. Hoparlör kadar kuvvetli ses çıkartmasalar da “bip” sesi verebilmekteler.

Buzzer’a gelen frekansı değiştirerek farklı tonlarda sesler alabiliriz. Buzzer’ın eksi(-) ucu GND(toprak) pinine, artı(+) ucu da dijital pinlerden birisine bağlanır.

BUTON :

Butonlar dijital sinyaller ile çalışan devre elemanlarıdır. Butonun dört adet bağlantı kablosu vardır. Kullanıcı düğmeden elini çektiğinde devrenin eski konumuna dönmesi için, pull up ve pull down denilen direnç bağlantıları kullanılır. Pull up ve pull down direnç ismi değil, dirençlerin bağlanma şeklidir. Genellikle 10kΩ direnç kullanılır.

❗DİKKAT : Kullanılan butonun 4 bacaklı yada 2 bacaklı olması fark etmez. Bağlantı şekli aynıdır. 4 bacaklı butonun yukarıdaki yada aşağıdaki iki bacağını bağlamak yeterli olacaktır. 

Butona bastığımızda Arduino'ya sinyal göndeririz. Basılı ise 1 değerini Basılı değil ise 0 değerini vermiş oluruz.

JUMPER KABLOSU (Atlama Kablosu) :

Kısaca bir çeşit bağlantı kabloları diyebiliriz. Breadbord ve arduino arasında bağlantı kurmak için oldukça kullanışlıdır. Uçlarında erkek ve dişi girişlerin bulunmasına göre 3 çeşittir. Bunlar;

1- Erkek-Erkek Jumper Kablosu:

2- Erkek-Dişi Jumper Kablosu:

3- Dişi-Dişi Jumper Kablosu:

DİRENÇ :

Akımı sınırlamaya yarayan devre elemanıdır. Hassas yapılı devre elemanlarının aşırı akıma karşı korunmasını sağlamak amacıyla kullanılırlar. Birimi (Ω) ohm’dur. 

Arduino ile pinlerden vereceğimiz akım Ledler için yüksek değerdedir. Dirençler bu değeri düşürerek Led’e uygun hale getirirler.

Dirençler üzerinde renklere karşılık gelen sayısal değerler

RGB LED :

RGB LED’ler, normal LED’lerden farklı olarak tek paket içerisinde 3 farklı renk (kırmızı, yeşil ve mavi) LED’i bir arada bulundurur. Bu üç rengin farklı oranlarda karıştırılması ile her rengi elde edebiliriz.  RGB LED’lerde LED’in üretim şekline göre anot veya katot bağlantıları ortak olarak bulunmaktadır.

LCD Ekran (I2C) :

I2C haberleşme protokolü mantığında çalışmaktadır ve Arduino bu haberleşme protokolü sayesinde ekrana yazı bilgisi göndermek yerine şifrelenmiş bir bilgi gönderir ve bu şifreyi çözen modül LCD ekranınızda istediğimiz yazıyı yazmamızı sağlar. Bu modülün kullanımında sadece kablo kullanımının azalması değil yazılımda da aslında fazladan birçok satırın azalması demek oluyor. Yani nereden bakarsanız bakın yer ve zaman tasarrufu yapmamızı sağlar. 

DC MOTOR :

Düz akım elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirir. Hız kontrolü PWM ile yapılır.

SERVO MOTOR :

İstediğimiz pozisyonda sabit kalacak şekilde tasarlanmıştır ve 0-180 derece arası açılarda çalışır. Kontrol devreleri kendi içindedir. Helikopterimizin pervanesinde, uzaktan kumandalı arabamızın direksiyonu gibi projelerde kullanabiliriz.

ROLE :

Düşük akımların kullanılmasıyla yüksek akımla çalışan cihazları anahtarlama görevi olarak kullanılan temel devre elemanıdır. Temel çalışma prensibi olarak roleden bobinine enerji verilmesiyle mıknatıslanan bobin ise bir armatürü hareket ettirmesiyle kontakların birbirine temas etmesini sağlamaktadır. Devredeki iletim bu sayede sağlanmış olur. Role üzerinde giriş olarak VCC (Besleme gerilimi), GND (Topraklama) ve IN (giriş pini) girişi bulunmaktadır. Çıkış olarak hangi elektronik devre elemanına bağlı ise o devre elemanının VCC ve GND ve güç bağlantısı yerleri bulunmaktadır.

LDR (Fotodirenç) :

 Işığa bağlı dirençtir. Aydınlıkta dirençleri minimum, karanlıkta maksimumdur. 

Üzerine düşen ışık şiddeti ile ters orantılı çalışır. Yani üstüne düşen ışık şiddeti arttıkça direnç değeri azalır. Işık şiddeti azaldıkça ise sahip olduğu direnç değeri artar. 

En yaygın olarak aydınlatma sitemlerinde kullanılır. Günümüzde en çok sokak lambası, gece lambası, otomatik farlar gibi alanlarda kullanılır.

HC-SR04 - ULTRASONİC SENSÖR :

Mesafe ölçme amaçlı kullanılan sensörlerdir. Dışarıya bir ses dalgası sinyali gönderirler. Bu gönderdikleri ses dalgasının bir cisme çarpıp geri dönmesi ile sensörün cisme olan uzaklığı hesaplanır.

Bu sensör sayesinde 2cm ile 400cm arası uzaklıkları ölçebilmekteyiz. Üzerinde 4 adet pin bulunmaktadır. Trig pininden gönderilen 40 kHz frekansında ultrasonik bir ses dalgası herhangi bir cisme çarpıp sensöre geri döndüğünde echo pini aktif hale gelir. İki sinyal arasındaki süre ölçülerek cismin sensörden uzaklığını tespit edilir.

POTANSİYOMETRE :

Potansiyometre bir direnç türüdür. Elektronik cihazların üzerinde döndürülebilir ses düzeyini ayarladığımız düğmeler potansiyometrelerle yapılır. Fakat diğer direnç türlerinden ayrılan en büyük özelliği ise direnç değeri değiştirilebilir olmasıdır.

 Üç bacaklıdırlar. Bu bacakların ikisi iç yapısında sabit fakat üçüncü bacak ise iç yapısında hareketli bir yapıya sabittir. Hareketli yapı sayesinde sabit diğer iki bacaktan sürekli değişen bir voltaj çıkışı alabilmek mümkün hale gelmektedir.

KONDANSATÖR (Sığaç ya da Kapasitör ) :

Elektrik yüklerini kısa süreliğine depo etmeye yarayan devre elemanıdır.

Bir yalıtkan malzemenin iki metal arasına yerleştirilmesi ile oluşur. Devrede ve denklemlerde C harfi ile gösterilir ve birimi Farad (F)‘dır. Kondansatör elektrik devrelerinde kullanılır. Farklı tipleri bulunur. Elektrik devrelerinde birçok değişik amaçta kullanılabilir. Kısaca kondansatörler tüm elektronik cihazlarda yer aldığını söyleyebiliriz.

TRANSİSTOR :

Transistor yan yana birleştirilmiş şekilde iki PN yada NP diyotundan oluşmaktadır.

 

Transistör küçük elektrik sinyallerini yükseltmek veya anahtarlama amacıyla kullanabileceğimiz bir yarı-iletken devre elemanıdır. 3 veya daha fazla bacağı bulunan transistörün bacaklarından birisine uygulanan elektrik sinyali ile diğer bacakları arasındaki elektrik akımını kontrol edebiliriz.

DİYOT :

Sadece bir yönde akım geçirmektedir. Bir yönde bulunan dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan devre elemanlarıdır.

Elektronik Devre Elemanları ile ilgili bilgilerin PDF dosyasını aşağıdaki bölümden indirebilirsiniz. 👇