Bir dizi LED ile gerçeklenen, düşey ya da yatay sıralı grafik şeklindeki göstergeler ile, gerilim, direnç ve frekans ölçebilirsiniz.

Günümüzde sayısal elektronik sayesinde eski moda olan ölçü aletlerinde ibrenin hareketi, hemen hemen tümüyle, plastik kılıfı LED'li sayısal gösterge dizileri ile yer değiştirmektedir. Sayısal göstergelerin sağlamış oldukları doğruluk ve rahatlığa rağmen, analog ölçü aleti hareketi, modern sayısal göstergelere göre, birtakım önemli yararlar sağlamaktadır.
Bir sayısal voltmetre veya frekansmetrede hiç, yönelmeleri gözlemeyi denedinizmi ? iyi şanslar... Çünkü, bir sayısal göstergede, yavaş bir şekilde değişen gerilim veya frekansın yönelimlerini izleyebilmek, oldukça güç bir işdir. Örneğin, bir ölçü aleti ibresi, dalgalanmalar yapan bir gerilimi, ani olarak, bir geri bir ileri sıçrıyarak basit olarak belirticektir, halbuki bir sayısal gösterge, birbiriyle hiç bir ilişkisi olmayan bir dizi sayısal değerler verecektir.
Burada anlatılan, LED'lerle gerçeklenen sıralı grafik, alışılagelmiş ölçüaletleriyle sayısal göstergeler arasındaki ayrımı gidermeyi amaçlamıştır. Sıralı grafik şeklindeki göstergeler, bir gerilim, direnç ya da frekansa yanıt olarak yanan, LED'lerin oluşturduğu doğrusal bir sıradır. Ölçü aletleri gibi, bunlar da analog bir gösterge değeri sağlarlar ve bu yüzden yönelmeleri gösterebilirler. Ve sayısal göstergelerde olduğu gibi, bunlarda yarı iletken elemanlarından yapılmış olup, hareket eden parçaları yoktur. Bu onların "ataletsiz" olduğu anlamına gelir ki, bunların yanıtları, alışılagelmiş sayaçlarınkinden binlerce yada daha fazla hızlıdır. Bu ayrıca; LED'lerle yapılan bir sıralı grafik şeklindeki göstergede "hedefe erişememek" veya "aşırı sapma" gibi olamıyacağı, ve en iyisi ibrenin şiddetle sonuna kadar sapıp, çarpması gibi şeylerin oluşamıyacağı anlamına gelir.
Eğer LED sıralı grafik göstergeleri size ilginç geliyorsa, okumaya devam edin. Aşağıda çeşitli birbirinden farklı gerilim, direnç ve frekansa duyarlı göstergelerin yapımını anlatacağız.

DİRENÇLERLE YAPILAN GERİLİME DUYARLI SIRALI GRAFİK
Şekil 1'de görüldüğü üzere, bir dizi LED'in uçlarına bağlanacak olan bir dizi direnç ile, basit fakat güvenilir bir LED sıralı grafik göstergesi yapabilirsiniz. Dirençler bir gerilim bölücü oluşturur. Tek bir LED'in ışık verebilmesi için ileri yönde belirli bir gerilime gereksinimi bulunmaktadır, ve devredeki tüm LED'ler bağlı oldukları dirençlerin uçlarında, bu kadarlık bir gerilim mevcut olduğunda parlıyacaklardır. Değerleri büyük olan dirençlerin uçlarındaki gerilim, küçük değerli dirençlere göre daha hızlı arttığından, yavaş biçimde artan bir gerilim, devreye uygulanacak olursa, LED'ler ard arda parlamaya başlar ve sonunda tümü yanık hale gelir.

Şekil 1- Dirençlerle yapılan gerilime duyarlı sıralı grafik.

Şekil 1'deki değerlerle, LED 1, devreye 8,1 Volt uygulandığında parlamaya başlıyacaktır. Geriye kalan LED'ler, 1 voltluk artımlar ile birer birer parlamaya başlar, ve sonunda 10'u da yanar. Direnç değerlerini değiştirerek ya da yeşil veya sarı LED'ler kullanarak, farklı gerilimlerin gösterilimi sağlatılabilir.

Tüm LED'ler yanıkken, devre yaklaşık olarak 20 mA kadar akım çeker ve göstergeyi, test edilmekte olan devreden, bir işlemsel kuvvetlendirici ile yalıtabilirsiniz. Şekil 2 de, işlemsel kuvvetlendiricin girişe sahip bir devre görülmektedir, işlemsel kuvvetlendirici göstergenin giriş empedansını, birkaç yüz bin ohm'a ya da daha fazlaya arttırır. Ayrıca, işlemsel kuvvetlendiricinin kazancı kolayca ayarlanıla-bildiğinden, bu değişikliğe uğratılmış devre yardımı ile, bir Volt'un küçük bir kesri kadar olan gerilimleri bile ölçebilirsiniz.

Şekil 2- İşlemsel kuvvetlendirici girişli sıralı grafik gösterge.

ZENER DİYOT İLE YAPILAN GERİLİM'E DUYARLI SIRALI GRAFİK
Zener diyotlara özgü olan, gerilme duyarlılık özellikleri, onları, LED sıralı grafik göstericilerinde kullanılmak için, ideal kılar. Şekil 3'de tipik bir devre görülmektedir.
Çalışma sırasında, devreye uygulanan, artan bir gerilim D1'in belverme gerilimine ulaşşıncaya kadar hiçbir etkisi yoktur. D1 belverdikten sonra, LED1 iletim yönünde akım alır ve parlar; burada R1, akımı emniyetli bir değerde sınırlamak üzere kullanılmaktadır.

Şekil 3- Zener diyotlarla yapılan gerilime duyarlı sıralı grafik.

Gerilim arttırıldıkça, D2, D3. ..., Dn zenerdiyodları da ardışık olarak belverir. Gerilim bölücü göstergede olduğu gibi, zener diyodlar, doğrusal olmayan yanıta göre ve diğer "tüketici" ye dönük gösterge rollerine göre düzenlenebilir. Herhangi sayıda LED-zener diyod çiftleri kullanılabilir. Ayrıca zener diyotu sıralı grafik göstergesini, yüksek giriş empedansı ve yüksek duyarlık için, bir işlemsel kuvvetlendiriciye bağlanabilir.

TRANSİSTORLU GERİLİM'E DUYARLI SIRALI GRAFİK
Transistörler, Şekil 4'de görüldüğü üzere, bir seri LED dizisini ardışık olarak anahtarlamak (devreye sokup çıkartmak) üzere kullanılabilir. Devre, çözümleme elemanı başına, diğer önceki iki devreye göre daha fazla eleman gerektirir, fakat oldukça iyi çalışır.

Şekil 4- Bu devrede olduğu gibi, transistör bir seri LED dizisini ardışık olarak devreye sokup çikartmak üzere kullanılabilir.

Şekil 4'deki devre, test altındaki devreyi göstergeden yalıtılmak üzere, bir Darlington giriş katına bağlanmıştır. R2 potansiyometresi, sıralı grafiğin duyarlığını 0,1 ile 0,5 Volt aralığından (0,1 Voltluk artımlarla), 1,0 ile 10,0 Volt aralığına (20 Voltluk artımlarla) kadar ayarlamak üzere kullanılabilir. LED'lerden geçen akım, R4, R6, R8, R10 ve R12 tarafından sınırlanmıştır.
Darlington giriş katı yerine bir işlemsel kuvvetlendirici kullanarak, çok daha yüksek duyarlık ve daha iyi doğrusallık elde edilebilir. Ayrıntılar için Şekil 2'ye bakınız.

KARŞILAŞTIRICI İLE YAPILAN GERİLİME VE DİRENCE DUYARLI SIRALI GRAFİK
Bir yığın işlemsel kuvvetlendiricili karşılaştmcılar yardımıyla çok yönlü bir sıralı grafik göstergesi yapabilirsiniz. Her bir karşılaştırıcının girişi, bir gerilim bölücünün bir katına ve çıkışı bir LED'e bağlanmıştır. Gerilim bölücüye artan bir gerilimin uygulanması ile, karşılaştırıcılar, sırayla konum değiştirir ve çıkışlarındaki LED'lerin parlamasına yol açar. Aynı etki, dıştan, gerilim bölücü uçlarına bir direnç bağlandığında da oluşur.
Bu kavrama dayanarak yapılmış olan, uygun bir devre Şekil 5'de görülmektedir. Devredeki on adet karşılaştırıcı, üç tane LM 339 dörtlü karsılaştırıcısı ile sağlanmıştır. Gerilim bölücü R1-R11 dirençlerinden oluşur, diğer taraftan R12, LED'lerden geçen akımı 10 miliamper ile sınırlar.
Bu devrenin çok yüksek olan duyarlığının kaynağı, R1 potansiyometresidir. Eğer bu potansiyometrenin direnci, örenğin, birkaç mega ohm'a ayarlanacak olursa, LED'ler yaklaşık olarak bir milivoltluk artımlarla yanacaktır. R1 için, bir komütatör ile yüksek doğruluğa sahip birkaç sabit direnç kullanılarak, kalibre edilmiş bir Voltmetre yapabilirsiniz ve bir direnç ölçü aleti olarak çift işlem yapabilir.
Direnç algılama modunda, devre LED başına 10 mega ohm'a kadar dirençleri belirtebilmek üzere ayarlanabilir.

Şekil 5- Karşılaştırıcı kullanılarak yapılmış ve gerilim ile dirence duyarlı sıralı grafik devresi.

Bu devre, ayrıca, bir zaman ayarlayıcı (timer) veya duyarlı bir ışık ölçü aleti olarak kullanılabilir. Devreyi zaman ayarlayıcı olarak çalıştırabilmek için, giriş uçları arasına büyük değerli, iyi kaliteli kondansatör bağlayın (en iyi neticeyi elde edebilmek için en az 1 mikrofarad kullanın). Kondansatör doldukça, LED'ler sırası ile, kondansatör uçlarındaki yükü belirtmek üzere, parıldıyacaktır. LED başına bir saniyenin kesrinden başlamak üzere, bir dakikadan daha büyük zaman aralıkları elde edilebilir.
Devreyi bir ışık ölçü aleti olarak kullanabilmek için, giriş uçlarına ya bir foto voltaik pil (silisyum güneş pili gibi) ya da bir fotodirenç bağlayın. Fotovoltaik pil üzerine düşen ışığa yanıt olarak, gerilim üretir, ve pil üzerindeki ışık seviyesi arttıkça, LED'ler ard arda parlaklaşır. Foto dirençlerin direnç değerleri, gördükleri ışığa yanıt olarak, değişir, ve LED'lerde bu değişik­liğe uygun biçimde davranış gösterir.

FREKANS'A DUYARLI LED SIRALI GRAFİĞİ

İster inanın ister inanmayın, bir 555 zaman devresi, birkaç TTL IC'Ieri, on adet LED, ve D2 sayıda diğer elemanlarla birlikte bir frekans ölçü aleti gerçekliyebilirsiniz. Şekil 6'da böyle bir devrenin blok şeması görülmektedir:

Şekil 6- Bir sıralı grafik frekans ölçü aletinin blok şeması.

Şekil 7'de ise devre şeması verilmiştir. Devrenin çalışması şu şekildedir:
Zaman tabanı (555 zaman devresi), bir tarayıcı devreye (7490 sayıcı ve 7441 kodçözücüsü) ayarlanabilen hızda saat darbeleri uygular. Kodçözücünün çıkışlarının her birine bir LED bağlanmıştır.
Normal olarak tüm LED'ler sönüktür. Bununla beraber, bir saat darbesi ile çakışan ve giriş kuvvetlendiricisine (bir Darlington veya FET katı) uygulanan bir darbe, bir yada daha fazla sayıda LED'in yanmasına yol açacaktır. LED'lerin sayısı ve düzenleniş biçimi, girişe gelen darbelerin frekansını ve onların genişliklerini belirtecektir.

Şekil 7- Sıralı grafik frekans ölçü aletinin devre şeması.

Girişe uygulanan işarete ilişkin darbeleri tek tek göstergede görebilmek için zaman tabanı düzgün bir biçimde eşzamanlı (senkron) yapılmalıdır. Bu, zaman tabanının, RC zaman sabiti ayarlıyarak sağlatılır. Kalibrasyon da aynı yolla gerçeklenir.
Birkaç kilohertzden daha düşük hız ile ortaya çıkan darbeler için, zaman tabanının, zaman sabitini el ile ayarlamak yeterlidir, daha yüksek frekanslar, otomatik senkronizasyonu gerektirir. Bu, otomatik bir tetikleyici olarak bağlanmış olan tek bir "VE DEĞİL" kapısı (7400 dörtlü VE DEĞiL kapısı) ile gerçekleştirilebilir. Tetikleme, bir osiloskopdaki, tetiklenmiş taramaya benzer olarak çalışır.
Elemanların gösterilmiş olan değerleri ile, devre, LED başına yaklaşık olarak 20 mikrosaniyeden, LED başına 1 saniyeye kadar olan frekans bölgesini, göstergede gösterecektir. Tüm çalışma bölgesini kapsayabilmek için, C1'i 0,01 den 0,1 mikrofarada yükseltmeniz gerekebilir.
Frekans ölçü aletinin çalışması, ilk başta, biraz ustalık isteyebilir. Aletin kalibrasyonunu, bilinen bir frekans kaynağını kullanarak, yapmanız gerekecektir. En iyi sonucu elde edebilmek için, ya bir kere yada bir diktörtgen darbe şekli kullanılması tavsiye edilir.
Bilinen bir frekansı uygulayarak kalibrasyona başlayın, ve göstergede 1010101010 şeklinde bir düzen çıkana kadar R4'ü çevirin. Burada "1", parlak bir LED'i ve "0" sönük bir LED'i temsil eder.
Eğer giriş frekansı 1 kHz ise, her bir LED 500 mikrosaniyeye karşı düşer. Buna bağlı olarak RS'ün mil konumunu işaretleyiniz, ve belirli bir bölgede kalan giriş frekansları için, kalibre etmeye devam edin.
Kalibrasyon sırasında, LED'lerin daima, düzenli bir biçimde parıldamadığını göreceksiniz, örneğin, aşağıdaki paternin oluştuğu gözlenebilir:
1 01 01 01 01 1
Bu ve benzeri etkiler, ya zaman tabanı frekansındaki, ya giriş frekansmdaki küçük değişmeler yada gürültü tarafından ortaya çıkarılmaktadır.
Devreyi kalibre ettikten sonra, onu bir darbe katarının frekansını ölçmede ve kare darbelerin genişliğini ölçmede kullanabilirsiniz, örneğin, bir kare darbenin genişliğini ölçmek için, basit olarak, göstergenin ortasındaki LED'lerden bazıları parıldayana kadar R3'ü çeviriniz. Bu durumda oluşan patern: 1001110011 biçimini andırabilir. Göstergenin ortasına yakın olarak oluşan 111 patern'i tek bir darbeyi temsil etmektedir (diğer yanan LED'leri ihmal ediniz) ve bunun genişliği, her bir LED tarafından temsil edilen zaman artımlarına toplıyarak bulunabilir. Eğer R3, LED başına 100 mikrosaniyeye göre ayarlanmış ise, o zaman, darbe 300 mikrosaniye genişlikte demektir.
10 elemanlı bir göstergenin çözümlemesi sınırlı olduğundan, yapacağınız ölçümlerin doğruluğu pek yüksek olmayacaktır. Gene de, bu devre ile, hem frekans hem de darbe genişliği hakkında iyi bir fikir sahibi olabilirsiniz. En iyi sonuçları elde etmek için, frekans ölçü aletini, hafifletilmiş ışık koşullarında çalıştırınız, çünkü, aksi halde, LED'ler pek parlak olmıyacaktır. Bu durum özellikle, yüksek frekansların ölçümü için geçerlidir.

 

Kaynak: Elektronik Dünyası dergisi Cilt 11 Sayı 10, sayfa 44-46.

NOT: Sitemizde yer alan "Sivrisinek Kovucu" yazısını görüntülemek için buraya tıklayın.

NOT: Sitemizde yer alan "LED Süsleri" yazısını görüntülemek için buraya tıklayın.

NOT: Sitemizde yer ayan "LED'lerle İki Devre" yazısını görüntülemek için buraya tıklayın.

© 2011 | H.Veysel Güleryüz