Elektronik Nedir ?
Doğada bulunan 109 elementten bazılarının atomlarının son yörüngelerinde (valans yörünge) bulunan eksi (-) yüklü elektronların hareketlerinden (davranışlarından) yararlanarak çeşitli donanımları yapma bilimine elektronik denir.
Başka bir tanım ise şu şekildedir: Elektronik, serbest elektron hareketinin denetimini konu edinen bilim dalıdır.
20. yüzyıl elektronik teknolojisinin atılıma geçtiği çağ olmuştur. 21. yüzyıl ise yaşantımızın her diliminin elektronik düzeneklerle donandığı bir asır olacaktır. Elektronik bilim dalı hemen hemen bütün bilim dallarıyla içiçe geçmiş durumdadır. 1920′li yıllarda uygulamaya girmeye başlayan ilk elektronik devreler lâmbalıydı. (Lâmbalı devre elemanı: Havası boşaltılmış elektron lâmbasıdır.)
1950′li yıllardan sonra ise transistörlü elektronik devreler kullanılmaya başlandı.
1960′lı yılların ortalarından sonra ise, transistörlerin yerine küçük ama çok işlevli devre elemanları, yani entegreler ön plâna çıktı. Entegre (tümleşik devre, yonga, chip) olarak adlandırdığımız elemanlar, devrelerin yapısını basitleştirmekte, çalışma hızını artırmakta ve doğru çalışmayı sağlamaktadır.
Günümüzde elektronik, çok çeşitli dallara (endüstriyel elektronik, görüntü sistemleri, tıp elektroniği, dijital elektronik, iletişim, güvenlik…) ayrılabilecek duruma gelmiştir.
Ancak elektronik temelde, iki kısımda incelenebilir:
I. Analog (örneksel) elektronik
II. Dijital (sayısal) elektronik
Analog temelli devrelerde sinyalin değişimi şekil 1′de görüldüğü gibi küçük zaman aralıklarında olmaktadır. Yani, her an sinyalin değerleri farklıdır ve sonsuz sayıda ara değerler söz konusudur. Dijital özellikli devrelerde gerilimin yavaş değişmesi, ona bağlı olarak devre akımının yavaş değişimi söz konusu olamaz. Dijital yapılı devrelerin sinyallerinde şekil 2′de görüldüğü gibi iki durum söz konusudur. Yani devreden akım geçmekte ya da geçmemektedir. Anlatımlarda akımın geçme anı 1 ile, geçmeme anı ise 0 ile gösterilir. Sonuç olarak analog devreler ölçüp örnekler, dijital devreler ise sayar.
Elektronik, elektrik akımını geçiren, iletken, yarı iletken, üstün iletken, direnç, kondansatör, indüktans, vakum tüpleri ve nano ölçekli yapılarla imal edilen elemanların ve bu elemanların montajıyla meydana gelen cihazların geliştirilmesiyle ilgilenen mühendislik dalıdır.
Gündelik hayatta kullanılan sayısız cihazlar elektronik elamanlar kullanılarak imal edilirler. Neredeyse her endüstriyel ürünün içinde bir elektronik cihaz vardır.
Elektroniğin Çeşitli Dalları
Haberleşme Elektroniği
Otomasyon Elektroniği
Sayısal Elektronik
Analog Elektronik
Analog ve Dijital elektronik olmak üzere ikiye ayrılır.
Elektroniğin çalışma alanını, elektronların (ya da diğer yük taşıyıcılarının) akış hareketlerini kontrol etmek yoluyla çalışan sistemlerin incelenmesi ve kullanılması oluşturur. Termiyonik valfler (vakum tüpleri) ve yarıiletkenler bu tür sistemlere örnektir. Pratik hayatta karşılaşılan problemlerin çözülmesinde elektronik devrelerin tasarım ve üretimi, elektronik mühendisliğinde ve bilgisayar mühendisliği biliminin donanım tasarımı alanında aynı derecede öneme sahip bir olgudur. Tüm elektronik uygulamaları gücün ya da mesajın (bilginin) uygun aracılarla aktarılması prensibi ile çalışır. Ancak elektronik alanında çoğunlukla veri aktarımı söz konusudur.
Yarıiletken cihazların üretilmesi ve tasarlanması ile bu yolla üretilen teknolojiler çoğunlukla Kimya biliminin bir alt çalışma alanı olarak kabul edilir.
Alıntı:Wiki
Elektroniğin Tarihi Gelişimi
İlk elektronik devrelerin etkin bileşenleri, havası boşaltılmış cam tüpün içine yerleştirilen metal levhalardan oluşuyordu. Bunlara “elektron tüpü ” ya da “lamba” denirdi.
Eski tip radyo alıcılarında bu tip lambalar kullanılmıştır. Bunların ilk basit örneği, iki elektrotlu olduğu için diyot denilen lambadır. 1904 yılında İngiliz bilim adamı Sir John Ambrose Fleming ilk olarak yapmıştır.
1906′da Lee de Forest diyot lambaya bir elektrot daha ekleyerek “triyotu” geliştirdi. Bu bile çok yüksek enerji gerektiren güçlü vericilerde bu lambalar kullanılmaktadır.
1948 yılında John Bardeen, Walter Houser Brattain ve William Bradford Shockley adlı ABD’li bilim adamları “transistörü” buldular. Transistör, lambaların yaptığı hemen her işi yapabiliyordu ve daha az akım tüketiyordu, daha ucuz ve küçüktü. Transistörün bulunması elektronik aygıtların evlerde ve sanayide kullanılmasını yaygınlaştırdı.
1958′de ilk tümleşik devre “entegre” geliştirildi. Küçük bir silisyum parçası üzerinde bütün gerekli elektronik bileşenleri ve devre bağlantılarını içeren tümleşik devreler giderek daha da küçülmeye başladı. Tümleşik devrelere yonga, çip ya da mikroçip de denilmektedir. Bugün elektronik devrelerin hemen hemen hepsi tümleşik devreler halinde yapılıyor. Bu alandaki gelişmler mikroelektronik dalını ortaya çıkarmıştır.
Transformatör sargılarından birisine uygulanan bir alternatif gerilim elektromanyetik endüksiyon yolu ile diğer sagılardan aynı frekansta fakat değişik gerilimde ve akımı da dönüştüren ve hareketli parçası olmayan elektrik makineleridirTranformatörler daha çok enerji iletimi ve dağıtımında kullanılır Bunun yanı sıra elektronikte de kullanıldığı yerler vardır
Elektrik enerjisinin santralardan kullanımı olanlarına iletimi sırasında hatlarda ısı şeklinde güç kaybı ve gerilim düşümü olur Bunu önlemek veya askariye indirmek için güç sabit tutulup gerilim yükseltmesi gerekir Gerilim yükselince güç sabit kaldığına göre akım değeri düşer Böylece hatlarda kullanılan iletken kesitleri küçülür ve sonuçta gerilim yükseltilmesi hem güçü kaybını azaltmış hem de ekonomik açıdan fayda sağlamış olur Armatürlerde 400 W ile 35 KW arasında üretilen alternatif gerilim transformotürler aracı ile daha büyük gerilim değerlerine yükseltilerek enerji iletimi hatları ile dağıtım bölgelerine iletilir Dağıtım bölgelerine gelen bu yüksek gerilim ile transformatörlerle kullanılacak gerilim değerine düşürülürİşte transformatörler gerilim yükseltmeleri nedeni ile yükseltici transformatörler ve düşürümeli nedeni ile düşürücü transformatörler olarak iki kısımda ayrılır Transformatörlerle düşürülen ve yükseltilen gerilimler değerlerine göre isimlendirilmesi Bunlar :
Alçak Gerilim (AG) 0-1 kV
Orta Gerilim (OG) 1,3,5,6,10,15,20,25,30,35 kV
Yüksek Gerilim (YG) 45,60,110 kV
Çok Yüksek Gerilim (ÇYG) 150,220,380,400 kV
Hareketli parcaları olmadığından ve manyetik kayıpları konstriksiyon yapısı ile en aza indirgenmesi ile elektrik makineleri içersinde verimleri en yüksek (1966) civarında olan transformatörlerdir Transformatörler 750 kV’ a kadar gerilimlerde ve 1 VA birkaç yüz mVA kadar güçlerde yapılır
Transformatörün Sınıflandırılması
Transformatörün çeşitli özellikleri dikkate alınarak sınıflandırılır Bu sınıflandırmalar şu şekil özetlenebilir:
Manyetik nüvenin yapılış şekline göre:
Çekirdek tipi
Mantel tipi
Dağılmış tip nüveli,
Faz sayısına göre:
Primer ve sekonder aynı sayıya faza sahip olanlar,
Primer ve sekonder farklı sayıda faza sahip olanlar
Soğutma şekline göre:
Kuru transformatörler
Yağı transformatörler
Kuruluş yerine göre:
İtip transformatörler
Açık hava tipi transformatörler
Sargı tipine göre:
Silindirk sargılı
Dilimli sargılı
Çalışma prensiplerine göre:
Sabit gerilimli
Sabit akımlı
Sargı durumlarına göre:
Yalıtılmış sargılı
Oto trabsformatörler
Soğutucu cinsine göre:
Hava ile soğutulanlar
Yağ ile soğutulanlar
Su ile soğutulanlar
Kullanılış amaçlarına göre:
güç transformatörleri
ölçü transformatörleri
çeşitli aygıt, makineler yerlerde kullanılan transformatörler
Transformatörlerin Yapıları
Transformatörler ince, özel silisli saçlardan oluşan kapalı bir manyetik gövde ile bunun üzerine sarılmış iletkenlerle sarılan sargılardan oluşur En basit şekilde transformatörler iki sargı bulunur Bu sargılardan birine Primer veya birinci devre ötekine ise Sekonder ve ikinci devre adı verilir Primer ve sekonder sargılarının birbirleri ile elektriksel bir bağlantısı yoktur Ancak özel olarak yapılan oto transformatörlerinde her iki sargı elektriksel olarak birbirleri ile bağlantılıdır
Transformatörlerin Çalışma Prensibi
Transformatörün primer sargılarına doğru gerilim uygulandığında, demir nüve üzerindeki gene bir manyetik alan oluşur Ancak bu manyetik alan, sabit bir alandır Bu alanın yön ve şiddeti değişmediğinden sekonder sargılarında emk endüklenmesi söz konusu olamaz Çünkü endüksiyon kurallarına göre, değeri değişe manyetik alanlar tarafından etiketlenen sargılarda endüksiyon gerilimleri oluşabilir Doğru akımın verilişi ve kesilişi sırasında sekonderde endüksiyon gerilimleri görülebilir Ancak manyetik alanın değişimi sürekli olmadığından transformatörler doğru akımda kullanılmazlar
TRANSFORMATÖRLERİN BOŞTA VE YÜKLÜ ÇALIŞMALARI VE VEKTÖR DİYAGRAMLARI
Boşta Çalışma Akımı ve Etkileri
Primer devresine alternatif bir gerilim uygulanan transformatörün ikinci devresine herhangi bir yük bağlanmazsa(yani ikinci devre uçları açık bırakılırsa), bu çalışma şekline transformatörün boşta çalışması denir
Transformatörün Yüklü Çalışması
İkinci devre uçlarına omik bir yük bağlıdır Transformatörün primeri alternatif bir gerilimle bağlandığında gecen akım bir Æ akısı oluşturur Æ akısı primer sargılarında uygulanan gerilime yakın ve ters yönde bir E1 Emk endükler Sekondere bağlanan yük nedeni ile de bu sargılardan bir I2 akımı dolaşmaya başlar I2 akımı sekonder sargılarında kendisini oluşturan Æ akısına ters yönde bir Æ2 akısı oluşturarak Æ yi zayıflaması, primerde endüklenen E1 emk si de etkileyerek küçülmesine neden olur
TRANSFORMATÖRLERİN EŞDEĞER DEVRELERİ, ÇEŞİTLİ YÜKLERDE ÇALIŞMALARI VE REGÜLASYONLARI
Transformatörlerin Eşdeğer Devreleri
Boşta çalışan bir transformatörde yalnız primer sargılarında bir gerilim düşümü söz konusudur Sekonderde bir yük bulunmadığı ve akım geçmediği için gerilim düşümü olmaz Boşta çalışan bir transformatörün eşdeğer devresi: Sekondere bir yük bağlandığında, b sargılardan gecen akım oluşturduğu kacak akı reaktansı ile sargıların omik direncinin neden oldukları gerilim düşümlerini şekilde görebiliriz
Regülasyon
Bir transformatörde primer gerilimi anma değerinde sabit tutulup, sekonderden anma yük akımı çekilirse, sekonder geriliminin boştaki değerine göre değiştiği görülür Sekonderin boş ve tam yüklü durumdaki gerilimleri arasındaki farka transformatörün GERİLİM DEĞİŞMESİ veya GERİLİM REGÜLASYONU denir Bu farkın, tam yüklü durumdaki sekonder gerilimine oranına GERİLİM REGÜLASYON YÜZDESİ adı verilir Bu yüzde Avrupa ve Amerika Standartlarına göre değişik şekillerde değerlendirilmektedir
TIP ELEKTRONİĞİ
Tıp Elektroniği:
(Medikal Elektronik),canlı sistemlerle ilgili çeşitli parametrelerin algılanması ve değerlendirilmesi amacıyla kullanılan tüm elektronik teknoloji ve yöntemleri kapsayan bilim dalıdır.
Tıp elektroniğinin diğer bilim dalları arasındaki yerini belirleyebilmek için çok geniş bir alanı kapsayan Biyomedikal Mühendisliğini kısaca incelemek gerekir.
Biyomedikal Mühendisliği:
Mühendislik teknik ve bilgisini kullanarak teşhis ve tedavi için yeni teknik ve yöntemlerin geliştirilmesi,arızalı vücut kısımlarının desteklenmesi ve gerektiğinde değiştirilmesi şeklinde tanımlanabilir.
