Aynalar optiğin temel taşlarından olup günümüzde çok geniş kullanım alanına sahip yegane malzemelerden biridir. Genel itibariyle aynalar camdan imal edilebiliyor olmasına rağmen tarihi süreç içerisinde farklı maddelerden de üretilmiştir. Buna örnek olarak gümüş, tarih içerisinde ayna yapımında sık sık kullanılan maddelerden biridir. Prensip olarak aynalar, ışığı yansıtma özelliğiyle birlikte görüntü elde etmemize yararlar. Oluşan görüntü, aynanın özelliğine göre zahiri görüntü veya gerçek görüntü diye isimlendirilir.

Aynalar genel anlamda düzlem aynalar ve küresel aynalar olmak üzere ikiye sınıflandırılır. Parabolik aynalara bir bağlamda küresel aynalar da diyebiliriz. Parabolik aynalar genel özellikleri itibariyle çukur aynalara çok benzerlik gösterirler. Küresel aynalar, çukur aynalar ve tümsek aynalar olarak sınıflandırılırlar. Düzlem aynalar ve tümsek aynalarda oluşan görüntü zahiri iken çukur aynalarda; cisim odakla ayna arasında olmadığı müddetçe görüntü gerçektir. Küresel aynalar bir kürenin iç veya dış yüzeyinin aynalanmasıyla oluşturulurken parabolik aynalar adından da anlaşılacağı gibi belirli hesaplamalarla elde edilen bir parabol eksenine göre oluşturulur.

Parabolik Aynaların Kullanım Alanları

Günümüzde parabolik aynalar gerek aydınlatma sanayisinde gerek endüstride yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Parabolik aynaların mekana ve şartlara göre tasarlanabilirliği, onların daha kullanışlı olmasını sağlamıştır.

Aydınlatma sanayisinde floresan lambaların daha iyi aydınlatması için yaygın bir şekilde kullanılır. Parabolik aynalar parabolik kolektörler adı altında günümüzde güneş enerjisi sistemleriyle oldukça gündemdedir. Günümüz dünyası tüketilebilir kaynaklarla üretilen enerjiden yenilenebilir enerjiye yoğunlaşmıştır.

Kaynakların tükenmesi yüksek karbon emisyonu oluşumu büyük sorunlara yol açmakta, ilerleyen zamanla birlikte dünyanın ömrünü kısaltmaktadır. Hâlbuki yenilenebilir enerji hem kaynakların kullanımını sınırlamakta hem de karbon emisyonunu azaltarak ekolojiyi korumaktadır. Günümüzde yaygın olarak bilinen yenilenebilir enerji sistemlerini rüzgâr enerjisi, güneş enerjisi ve dalga enerjisi olarak sınıflandırabiliriz.

Güneş enerjisi dünya var olduğu müddetçe var olmuş bitmez tükenmez bir enerjidir. Böyle bir enerji kaynağından birçok farklı şekilde yararlanabiliriz. Günümüzde en yaygını ısı enerji sistemleri ve elektrik üretimidir. Güneş enerjisinden elektrik üretiminin maliyeti yüksek olmasına karşın uzun ömürlü olması nedeniyle bu dezavantajı ortadan kaldırır. Yaygın olarak fotovoltaik güneş panellerinden elektrik üretimi yapılabilmesine rağmen buna alternatif olarak günümüzde parabolik kolektörlerle toplanan güneş enerjisini ısı enerjisine çevirip, elde edilen ısı enerjisini de hareket enerjisine çevirerek elektrik üretimi gerçekleştirilmeye başlanmıştır.

Maliyet bakımından fotovoltaik panellerle yapılan sistemler gibi parabolik kolektörlerle kurulan sistemler de pahalıdır. Fakat söz konusu hiç tükenmeyen bir enerji kaynağının işletilmesi bu sistemleri fazlasıyla muteber kılmaya yeterlidir.

Parabolik kolektörlerle elektrik üretimi henüz ülkemizde kullanılmazken diğer ülkelerde de pek yaygın değildir. Fakat günümüzde bütün dünyanın dikkatini çekmeyi başarabilmiş bu sistem, gelecek çağda en temel enerji sistemlerinden birini oluşturacağı bilinen bir gerçektir. Güneş enerji sistemlerinde yüksek sıcaklıklara ulaşmak için yoğunlaştırıcı parabolik aynalı sistemler kullanılır. Bu sistemlerde güneş enerjisi, yansıtıcı yüzeyler yardımıyla bir noktada yoğunlaştırılır. Parabolik aynalar, parabolik oluklu aynalar ve parabolik çanak aynalar adı altında ikiye sınıflandırılır. Bu aynalar aynı zamanda doğrusal yoğunlaştırıcı ve noktasal yoğunlaştırıcı olarak da bilinir.

Manyetik alan da, elektrik alanı gibi bir kuvvet alanıdır. Elektrik alanı elektrik yüklerinden oluşmasından dolayı elektrik yüklerini etkiler. Manyetik alan ise elektrik akımından oluştuğu için sadece akımı etkiler. Yani manyetik alan elektrik akımın çevrede oluşturduğu bir etki olarak tanımlanabilir. Manyetik alan kuvvet çizgilerinden oluşur.

Mıknatıs Nedir?

Demir, nikel, kobalt gibi metalleri çekebilen maddelere ise mıknatıs denir. Mıknatısın uçları karşılıklı kutuplardır. Bunlara N kutbu ve S kutbu adı verilmiştir. Mıknatıs özelliği gösteren malzemelerde aynı iki kutup birbirini iter, farklı kutuplar birbiri çeker.

Mıknatıs teorisine göre, mıknatıs olmayan fakat mıknatıs olma eğilimi gösteren maddeler mıknatıs tarafından çekilir. Bu maddelerde atom grupları bulunur. Cisim mıknatıslık hususiyeti kazanmadan önce bu gruplar dağınık halde bulunur ve düzensiz bir manyetik alan oluştururlar. Cisim manyetiklik kazandıktan sonra bu gruplar düzene girer. Artı ve eksi gruplar zıt istikamette toplanır ve bu sayede tam bir manyetik kutupluluk elde edilir.

Bütün maddeler mıknatıs tarafından aynı kuvvetle çekilmez veya aynı manyetiklik özelliğine sahip değillerdir. Demir, çelik nikel gibi manyetik alan tarafından kuvvetle çekilen ve çabucak mıknatıslık hususiyeti kazanan maddelere ferromanyetik malzemeler denir. Manyetik kuvvete çok az cevap veren malzemelere ise paramanyetik malzemeler denir. Bunlara hava, oksijen, dökme demir, ferrosülfat örnek olarak verilebilir. Boşluktan daha az çekilen maddeler ise diamanyetik cisimler olarak nitelendirilirler. Bunlara örnek olarak bizmut, antimon, çinko ve cam örnek olarak verilebilir.

Mıknatıslar genel olarak üç gruba ayrılırlar.

• Doğal mıknatıslar
• Yapay mıknatıslar
• Elektromıknatıslar

Doğal Mıknatıslar

Doğada kendiliğinden manyetik alan üreten mıknatıslardır. Çekme ve itme kuvveti bu alan sayesinde oluşur. Bu maddeler demir oksittir. Manyetit de denilen doğal mıknatısın kimyasal formülü Fe3O4 dür.

Yapay Mıknatıslar

Doğal ortamda mıknatıslık özelliği bulunmayan malzemelerin laboratuvar ortamında kimyasal olarak birleştirilmesi sonucu oluşturulan mıknatıslardır. Yapay mıknatıslar daimi veya geçici olarak mıknatıslandırılabilirler. Yapay mıknatıslar bir çok farklı şekilde üretilirler. Bunlardan en çok kullanılanları; baryum mıknatıslar, alniko mıknatıslar, ferritler ve nadir yer elementleridir.

Elektromıknatıslar

Manyetik özellik gösteren madde üzerine tel sarılıp, sarılan tel üzerinden elektrik akımı geçirilerek oluşturulan mıknatıslardır. Elektro mıknatıslar üzerinden geçen akımla doğru orantılı olarak manyetik kuvvete sahip olmalarından dolayı endüstride demir hurdacıları veya ağır sanayide kullanılır.

Doğru akım motorları, DA elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirir. Mantık olarak bobin üzerinden geçen akımın oluşturduğu magnetik kaçaklar sayesinde oluşan kutuplaşmayı, ileri ve geri yönlü olarak kullanarak yani zıt kutupların çekmesi veya aynı kutupların birbirini itmesi prensibine dayanan doğrusal hareketin dairesel harekete dönüştürülmesine yarayan cihazlardır.

DA makinalarının ana parçaları;

• Uyartım kutbu
• Endüvi
• Kollektör
• Fırça olmak üzere dört ana başlık altında incelebilir.

Uyartım Kutbu

Uyartım kutbu, sabit olarak makina dış gövdesinin iç kısmına yerleştirilmiş çıkıntılı kutuplu bir elektromıknatıs olup, makina içinde ki ana manyetik akıyı üretir. Alan sargıları kutuplar üzerine sarılır. Bazı makinalarda uyartım kutbu sürekli mıknatıstır. DA makinaları 2, 4, 6 gibi kutuplara sahip olabilirler. Kutup sayısı makina boyutuyla doğru orantılıdır. Sargıların ürettiği mmk bir manyetik alan üretir ve bu manyetik alan kutupları, dış gövdeyi, endüviyi ve hava aralığını keser. Makina boyutu arttıkça hava aralığı boyutuda 1.5 mm’den 5 mm’ye kadar değişebilir.

Endüvi

Doğru akım makinasının dönen kısmına endüvi denir. Endüvi; kollektör, demir nüve ve sargılardan oluşur. Endüvi bir mil üzerine geçirilerek alan kutupları arasında dönmesi sağlanır. Endüvi üzerinde bulunan sargılar makinanın ürettiği yük akımını taşırlar. İletkenler nüveden kağıt, mika gibi yalıtkanlarla ayrılırlar. Eğer endüvi akımı 10 A altında ise yuvarlak iletkenler, 20 A geçiyorsa dikdörtgen kesitli iletkenler tercih edilir.

Kollektör ve Fırça

Kollektör bakır dilimlerden imal edilir ve mil üzerine yerleştirilir. Endüvi iletkenleri kollektöre çok dikkatli bağlanmalıdır. Herhangi bir simetri bozukluğu fırça-kollektör arasında ark oluşumuna sebep olacaktır. Fırçalar ise kollektör üzerine kayarak temas ederler. Fırçalar, endüvi ile kutuplar arasındaki elektriksel bağlantıyı sağlamaktadır ve genellikle karbondan imal edilirler. 10W gücün altındaki DA makinalarında çelik fırçalar da kullanılabilir.

Dalga enerjisinden elektrik üretimi yenilenebilir enerji kaynaklarının arasında kullanımı en az olanıdır. Fakat yoğunluk olarak en yüksek enerjinin elde edildiği enerji türüdür.

Dalga enerjisinden elektrik üretimi projesi genel amaçlı bir model olup, küçük çaplı bir havuzun içerisinde suni olarak dalga üretip, üretilen dalga vasıtası ile elektrik üretimine dayanmaktadır.

Sistem açık denizlerde, kıyı sahillerinde ve kıyıya yakın bölgelerde kullanılabilir. Bu sistemle denizlerde ki potansiyeller şehirlere, sanayi bölgelerine elektrik enerjisi olarak aktarılabilir. Havuzun içerisinde belli bir periyodda üretilen dalgalar, havuzun diğer tarafında kurulmuş olan şamandıra sistemini hareket ettirerek Faraday yasası sayesinde elektrik üretimini esas alır. Ayrıca sistemin çıkışında bir şarj devresi ile enerjinin depo edilmesi ve sürekli hale getirilmesi sağlanmıştır.

Şarj devresinin çıkışı bir DA/DA (doğru akım) konvertöre bağlanarak elektriğin düzenlenerek kullanıma sunulması sağlanmıştır.

Triyak (Triode alternating current – Üç elektrodlu alternatif akım elemanı) kelimelerinden meydan gelmektedir.

Triyaklar, iki tristörün ters paralel bağlanması ile oluşmuştur. Triyak, alternatif akım anahtarı olarak tanımlanabilir. Kristal yapı içerisine birbirine zıt iki tane PN PN bileşimin yerleştirilmesi ile oluşturulmaktadır.

Tristörler ile aralarındaki benzerlik ise; ikisi de DC gerilimde tetiklendiğinde sürekli iletimde kalır.

Triyakın Yapısı

Triyaklar 3 uca sahiptir. Triyak uçları; A1 (Anot 1), A2 (Anot 2) ve G (Tetikleme) olarak isimlendirilir. Geyt ucunun görevi; A1 ve A2 arasından geçen akımı denetlemektir. Yük genelde A2 ucuna bağlanmaktadır.

Triyak Nasıl Çalışır?

Triyak, DC akım ile çalıştığı durumda tıpkı tristörler gibi çalışmaktadırlar. Triyakların iletime geçmeleri için Gate uçlarına belli miktarda tetikleme gerilimi verilmelidir. Tetikleme gerilimi verildiği durumda triyaka bağlı durumda bulunan yükte çalışır.

Triyak, AC akım ile çalıştığı durumda ise çift yönlü akım geçişini sağlarlar. Bunun sebebi triyakların 2 tristörden oluşmasıdır. Pozitif alternans durumunda bir tristör, negatif tristör durumunda ise diğer tristör iletime geçerek triyakın 2 alternans durumunda da iletimde kalmasını sağlar. Triyak elemanının bu şekilde oluşması sonucunda, uçları anot-katot şeklinde değil, A2-A1-Gate olarak adlandırılmıştır.

Triyakın karakteristik eğrisinde, I. ve III. bölgelerinde yukarıda anlattığımız triyakın pozitif ve negatif alternans durumunda çalışma durumunu göstermektedir. Triyak Vmax gerilimi uygulanmadığı sürece Gate ucundan tetikleme verilmediği sürece triyak yalıtım (akım geçirmez) durumundadır. Gate ucuna pozitif (+) veya negatif (-) bir tetikleme gerilimi verildiği anda triyak iletime geçer ve akım geçirir. Triyak karakteristik eğrisinde görülen Imax ve Imin akımları önemlidir. Imax değeri aşılırsa triyak bozulur. Akım değeri Imin akımının altına düşerse triyak yalıtım durumuna geçer.

Triyakın karakteristik eğrisinde, triyak iletim durumları:

• 1. durum; I. bölge çalışması için A2 (+) A1 (+) Gate(+) kararlı iletim durumu
• 2. durum; III. bölge çalışması için A2 (-) A1 (+) Gate(+) kararsız iletim durumu
• 3. durum; I. bölge çalışması için A2 (+) A1 (-) Gate(-) kararsız iletim durumu
• 4. durum; III. bölge çalışması için A2 (-) A1 (+) Gate(-) kararlı iletim durumu

1. ve 3. durumda A2 ucuna uygulanan gerilim yönü ile Gate ucundaki gerilimin yönü aynı olduğundan dolayı “kararlı iletim durumu” mevcuttur.

2. ve 4. durumda A2 ucuna uygulanan gerilim yönü ile Gate ucundaki gerilimin yönü farklı olduğundan dolayı “kararsız iletim durumu” mevcuttur.

Triyakın Özellikleri Nelerdir?

• Anahtarlama işlemi rölelere göre çok hızlıdır.
• Açma kapama işlemleri sırasında elektrik arkı oluşturmaz.
• AC’de minimum ile maksimum arasında güç kontrolü yapılabilir.
• 220 V altında 10 A gibi yüksek akım geçirirken uçlarında bulunan gerilim 1.5 V dolaylarındadır.
• Uygun bir soğutucuya bağlanarak güç kaybının yaratacağı ısı dağıtılabilir. Bu özelliğinden dolayı iyi bir güç anahtarıdır.
• Triyak ile büyük akımların küçük akımlarla kontrolü yapılabildiği gibi AC akımların DC akımlarla kontrolü yapılabilir.

Triyakın, kapısına (+) ve (-) DC gerilim ile AC akımının (+) ve (-) alternasları, pulse (darbe) akımları şeklinde ayrı ayrı uygulansa dahi, triyaktan iki yönde akım geçebilir.

Gate terminali kontrol terminalidir. Bu terminal küçük akımlar ile triyak’ın tetiklenmesini sağlar. Triyak yük akımı devresini A1-A2 terminallerinden tamamlar.

Triyak Ne İşe Yarar?

Triyak elemanı genel olarak AC devreleri kumanda etmede kullanılmaktadır. Ayrıca küçük akımlar ile yüksek akımların kontrol edilebilmesi ile kullanım alanları artmıştır.

Triyakın Kullanım Alanları Nelerdir?

• AC yük,
• Motor kontrolü (fan motoru gibi),
• Işıklandırma devreleri (ev içi aydınlatma gibi),
• Elektronik anahtarlar gibi kullanım alanları mevcuttur.

Triyakın Tetikleme Şekilleri Nelerdir?

• Direnç ile tetikleme,
• Diyak ile tetikleme (en çok kullanılan yöntem),
• UJT ile tetikleme,
• PUT ile tetikleme,
• Transistör ile tetikleme,
• R-C faz kontrol devresi ile tetikleme,
• Neon lamba ile tetikleme,
• DC Geyt gerilimi ile tetikleme,
• AC Geyt gerilimi ile tetikleme gibi triyak devre elemanının farklı tetikleme çeşitleri vardır.

Triyak Sağlamlık Kontrolü Nasıl Yapılır?

• Avometre Ohmmetre konumuna alınır.
• Sağlam bir triyakın A1 – A2 uçları her iki yönde de sonsuz direnç gösterir.
• Gate – A2 arası her iki yönde de sonsuz direnç gösterir.
• Gate – A1 uçları arası her iki yönde de küçük ( 15-20 Ω ) gösterir.

Fakat ölçü aleti ile yapılan sağlamlık kontrolü içindeki pil kullanılarak yapıldığından triyakın yüksek gerilimlerde doğru çalışıp çalışmayacağı konusunda tam bir fikir vermez. En doğru sonuca ulaşmak için sağlamlık kontrolü triyakın kullanım amacına uygun basit bir devre yapılmalıdır.

• Kaynak (Üreteç),
• Sigorta,
• Anahtar – Buton,
• Alıcı (Yük),
• İletken (Kablo) gibi elemanlar elektrik devre elemanları olarak adlandırılır.

Üreteç, elektrik devrelerinde alıcının çalışabilmesi için gerekli olan en temel elemandır. Bu eleman herhangi bir enerjiyi elektrik enerjisine çevirerek devrenin çalışmasını sağlamaktadır. Kaynaklar, doğru akım kaynağı (DC) ve alternatif akım kaynağı (AC) olarak ikiye ayrılmaktadır. Doğru akım kaynaklarına örnek verecek olursak; pil, akümülatör, dinamo, doğrultmaç devresi ve güneş pili gibi örnekler verebiliriz.

Alternatif akım kaynaklarına örnek verecek olursak; hidroelektrik santraller, termik santraller ve nükleer santraller gibi örnekler verebiliriz.

Elektrik devrelerinde bazı durumlarda ani akım yükselmeleri gerçekleşebilir. Bu akım yükselmelerinde devremizi korumak amacıyla sigorta elemanı kullanılmaktadır. Örnek verecek olursak, evlerimizin girişindeki sigorta kutuları elemanın anlaşılması için gayet açık ve yeterli bir örnektir. Ayrıca çeşitli devrelerde sigorta elemanı kullanılmaktadır.

• Buşonlu sigorta,
• Cam sigorta,
• Fişli sigorta,
• NH (Bıçaklı) sigorta,
• Yüksek gerilim sigortaları,
• Anahtarlı otomatik sigorta olarak çeşitleri mevcuttur.

3. Anahtar – Buton

Anahtar veya buton, devrenin çalışması için gerekli olan enerjinin alıcı üzerinden geçişinin kontrolü için kullanılır. Basit olarak açıklayacak olursak, evlerimizdeki lambalarımızın kontrolü için anahtar kullanırız. Anahtar açık olduğu durumda alıcı üzerinden akım geçmez ve sonucunda lamba çalışmaz. Anahtar kapalı olduğu durumda alıcı üzerinden akım geçer ve sonucunda lamba çalışarak ışık verir.

Anahtar ve butonlar arasındaki fark ise yukarıda verilen örnekten yola çıkarak anahtar kalıcı olarak , buton elemanı ise basıldığı sürece devreyi çalıştırmaktadır. Yüksek akımları kontrol etmeye yarayan anahtarlara şalter adı verilmektedir. Zayıf akım, merdiven otomatikleri, yangın bildirme devreleri gibi yerlerde ise buton elemanı kullanılır.

4. Alıcı (Yük)

Alıcı (Yük), kullanım yerine göre elektrik enerjisini istenen enerjiye çeviren elektrik devre elemanıdır. Günlük hayattan düşünebileceğimiz fırın, motor ve lamba gibi aletleri alıcı olarak adlandırabiliriz.

Örnekler vererek açıklayacak olursak,

• Elektrik enerjisini ısı enerjisine çeviren fırınlar veya elektrik sobaları,
• Elektrik enerjisini ışık enerjisine çeviren lamba,
• Elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren motorlar gibi örnekler ile açıklanabilir.

5. İletken (Kablo)

Yazımızda anlattığımız elemanların birbiri ile bağlantıları olabilmesi için iletken elemanı şarttır. Yani elektrik devre elemanlarının bağlantılarının yapılabilmesi ve elektrik akımının üzerinden akarak devreyi tamamlayabilmesi kablo elemanı ile sağlanır. İletken veya kablo elemanı elektrik akımını iletebilen (bakır, alüminyum gibi) materyallerden oluşmaktadır.

Kullanım yerlerine farklı tipte kablo tipleri mevcuttur. Bu bağlantıya örnek verecek olursak, yazıcı kablosu ile bilgisayar ve yazıcı arasında iletim sağlanmaktadır.

Tüm yükselteçler birbirinden tasarımsal ve mantık olarak farklı çalışır ve çıkış aşamalarının konfigürasyon ve çalışma şekli arasında açık bir ayrım vardır. İdeal bir amplifikatörün ana çalışma karakteristikleri; doğrusallık, sinyal kazancı, verimlilik ve güç çıkışıdır ancak amplifikatörlerde her zaman bu farklı özellikler arasında bir denge vardır.

Transistörlü Yükselteç

Sinyal işleme ve yükseltme için yarı iletken transistorları kullanan yükselteçlerdir. Günümüzde yaygın olarak üretilen ve tercih edilen yükselteç tipidir.

Lambalı veya Tüplü Yükselteç

Sinyal işleme ve yükseltme için vakum tüpleri kullanılan yükselteçlerdir. Genel kanının aksine tüplü ses cihazları antik nesneler değil, iyi tasarlanıp üretildiklerinde günümüz standartları içinde oldukça yüksek performans sunan ürünlerdir. Genellikle yüksek performans almanın bedeli transistorlu yükselteçlere göre daha yüksektir.

Power Yükselteç

Kaynak cihazlardan veya preamp’den gelen düşük elektrik seviyesindeki ses sinyallerini hoparlörlerin ihtiyacı olan yüksek voltaj ve akım seviyesine yükseltmeye yarayan cihazlardır. preamp ile ayrı ayrı şasilerde olabileceği gibi entegre yükselteç formunda tek bir şaside de olabilir.

Entegre Yükselteç

Pre ve güç yükselteçlerinin aynı şasi üzerinde tek bir cihaz olarak sunulduğu yükseltici tipidir. Ara bağlantı kabloları gerektirmediği ve yerleşimde pratiklik sağladığından müzikseverlerin çoğunluğunun tercih ettiği yükselteç tipidir. Bu tip yükselteçlerde kaynak seçimi, ses kontrolü ve yükseltme işlemlerinin tümü tek cihazda yapılır.

Preamp Yükselteç

Zayıf ses sinyallerini güç yükseltecinin algılayabileceği seviyeye kadar yükseltmeye yarayan ön yükselticidir. Genellikle kaynak seçimi, ses seviye kontrolü ve benzeri fonksiyonları da yerine getirir. Aynı zamanda CD çalıcı veya radyo gibi kaynak cihazlarla yükseltici arasında doğrudan bağlantı yapıldığında ortaya çıkabilecek empedans problemlerini de önler.

A Sınıfı Yükselteçler

Bu tür yükselteçler kaynaktan gelen sinyal yükseltilirken tek bir çıkış elemanı tarafından dalga bütünlüğü korunarak işlenir. Çıkış transistoru veya tüpünün kalitesi ve devre tasarımına bağlı olarak orijinal dalga formu en iyi şekilde korunur ve seste akıcılık ve bütünlük en üst düzeydedir.

Girişte sinyal olsun veya olmasın sürekli olarak sabit bir akım çektiklerinden oldukça yüksek bir çalışma ısıları vardır. Kaliteli ve yumuşak ses seviyesi, en düşük dağılma düzeyi ve hızlı bas performansı, akustik planlama açısından son derece kullanışlı devrelerdir fakat yüksek sıcaklık aralığı ve elektrik tüketimi açısından dezavantajdadır.

B Sınıfı Yükselteçler

B sınıfı yükselteçler de elektriksel verimliliği artırmak amacı ile çıkış transistörleri giriş sinyalinin yalnızca pozitif veya negatif yarısını yükseltir.

Çiftler halinde sinyalin her bir yarısı birleştirilerek tam ses sinyali çıkışa verilir. Burada her bir transistor sadece kendi çalışma bölgesinde elektrik aldıklarından B sınıfı yükselteçler, A sınıfı devrelere göre daha az ısınır; yaklaşık olarak enerjini %30’u ısıya dönüşür, ve daha verimli çalışırlar.

Bu tip yükselteçlerde en büyük sorun pozitif ve negatif sinyal bölgeler arasında geçiş sırasında oluşan senkron bozukluğu nedeniyle ortaya çıkan bozulmadır. Buna crossover bozulması  denir. Bu bozulma nedeniyle genellikle sesin en doğal haline yakın tasarımlar yerine endüstriyel uygulamalarda yer bulurlar, yüksek verimlilik ve hafif tasarımlarla kullanılır fakat yüksek kaliteli sesler için pek tercih edilmez.

AB Sınıfı Yükselteçler

B sınıfı yükselteçlerin geçişli ve tamamlayıcı çıkış katlarının özel olarak düzenlenerek belirli bir sinyal yüksekliğine kadar, A sınıfı biçiminde çalışabilmesini sağlayan devre grubudur. Burada, çıkış transistoru veya tüpünün bias akımı sinyal yokluğunda, B sınıfının aksine kapanmadan çok düşük bir bias akımıyla canlı tutulacak biçimde ayarlanır ve cihazın crossover bozulmasından etkilenmemesi sağlanır.

Bu devre tipi ticari üretimler arasında en yaygın kullanılan tasarımdır. Yüksek verimlilik, hafif tasarımlar ve düşük ısı üretimi ile en çok tercih edilen tiplerdir, fakat A sınıfı kadar kaliteli ses düzeyine sahip değildir, tam anlamıyla A ve B sınıfının ortalamasıdır.

C Sınıfı Yükselteçler

Giriş sinyalinin yüksekliğiyle orantılı olarak çıkış elemanlarını devreye sokan bir devre tasarımıdır. Genellikle telekomünikasyon, telsiz ve yalnızca konuşma bandında çalışması öngörülen diğer ses sistemlerinde kullanılır. Hi-fi müzik sistemlerinde kullanılmaz, yüksek verimlilik sağlar fakat ses kalitesi düşüktür.

D Sınıfı Yükselteçler

Giriş sinyalinin kare dalga formunda darbeler üzerine bindirilerek elde edilen yükseltme prensibini kullanan devrelerdir. Teorik olarak %100 verimle çalışır. Kare dalga taşıyıcının yarattığı bozunum çıkış aşamasından hemen önce özel bir filtre devresi ile süzülerek temiz sinyal elde edilir.

Kare dalga modülasyonunun frekansı ve temizliği ile orantılı olarak başarılı tasarımlar yapılabilmektedir. Gittikçe yaygınlaşan bu devre tipi aktif subwoofer yüksek güçlü anons sistemleri gibi geniş bant ses kalitesinin hayati önem taşımadığı sistemlerde başarı ile kullanılmaktadır.

Son yıllarda geleneksel doğrusal devre tipleri ile modülasyona dayalı D sınıfı arasında rekabet gittikçe artarken ses kalite farkı da azalmaktadır, çok yüksek verimlilik nerdeyse ısınmama gibi avantajları vardır, fakat belirgin soğukluk kalitesi ve analog çıkışlı seslerde yetersiz bir tasarımdır.

F Sınıfı Yükselteçler

F sınıfı devreler, çıkış dalga formunu kare bir dalga halinde biçimlendirmek için çıkış ağındaki harmonik rezonatörleri kullanarak hem verimliliği hem de çıkışı arttırır. F sınıfı yükselteçler, sonsuz harmonik ayar kullanıldığında %90’dan fazla yüksek verime sahiptir.

G Sınıfı Yükselteçler

Bu devre tasarımı temel olarak AB sınıflarının çıkış felsefesi ile kademeli bir besleme devresinin bileşiminden oluşur. AB tasarımlardaki sabit besleme gerilimi yerine girişteki sinyalin genliğiyle orantılı olarak çıkış elemanlarının ihtiyaç duyabileceği voltaj kademeleri önceden seçilir.

Bu şekilde elektriksel olarak daha verimli bir çalışma sağlanmış olur. Bu teknik daha çok profesyonel seslendirmede kullanılan amplilerde yaygındır. Yüksek verimlilik ve yüksek ses kalitesi ile tercih edilir fakat genlik bozulması sebebiyle düzgün tasarlanmayan devrelerde daimi arızalar.

H Sınıfı Yükselteçler

G sınıfı tasarımlara benzerler ancak burada çıkış elemanlarının besleme voltajı girişteki sinyalle orantılı olarak kademesiz veya çok sayıda kademe ile daha hassas kontrol edilir. Bu tür devrelerde genellikle yüksek güçlü ve aşırı pahalı high-end devreleri ile profesyonel tur devlerinde kullanılır.

Birçok versiyonunda klasik analog besleme katı yerine yüksek frekanslı switch mode devreler kullanılır. Elektriksel olarak bilinen en verimli tasarımlardan biridir fakat pahalı ve düşük bütçeli çalışmalarda kalitesiz sesler.

I Sınıfı Yükselteçler

I sınıfı devreler, aynı giriş dalga formunu örnekleyen her iki anahtarlama cihazı setiyle paralel itme-çekme konfigürasyonunda düzenlenen iki tamamlayıcı çıkış anahtarlama cihazına sahiptir.

Bir cihaz dalga formunun pozitif yarısını değiştirirken, diğeri negatif yarısını B sınıfı bir yükseltece benzer şekilde değiştirir. Giriş sinyali uygulanmadığında veya bir sinyal sıfır geçiş noktasına ulaştığında, anahtarlama cihazları yüksek frekanslı sinyalleri iptal eden %50 PWM çalışma döngüsü ile aynı anda hem AÇIK hem KAPALI sinyali üretir.

S Sınıfı Yükselteçler

S sınıfı bir güç yükselteci, D sınıfı amplifikatöre benzer şekilde doğrusal olmayan bir anahtarlamalı mod amplifikatörüdür. S sınıfı amplifikatör, analog giriş sinyallerini bir delta-sigma modülatörü tarafından dijital kare dalga darbelerine dönüştürür ve sonunda bir bant geçiş filtresi tarafından demodüle edilmeden önce çıkış gücünü arttırmak için onları yükseltir. Bu anahtarlama amplifikatörünün dijital sinyali her zaman tamamen AÇIK veya KAPALI (teorik olarak sıfır güç tüketimi) olduğundan, %100’e ulaşan verimler mümkündür.

T Sınıfı Yükselteçler

T sınıfı amplifikatörler, dijital sinyal işleme (DSP) yongalarının ve çok kanallı surround ses amplifikatörlerinin varlığı nedeniyle analog sinyallerini PWM sinyallerine dönüştürdüğü için ses yükseltici tasarımı olarak bu günlerde daha popüler olmaya başladı.

T sınıfı amplifikatör tasarımları hem AB sınıfı amplifikatörün düşük bozulma sinyali seviyelerini hem de D sınıfı amplifikatörün güç verimliliğini birleştirir.

Transistör, teknik olarak bir gerilim ya da akım kaynağı ile başka bir akım yada gerilim kaynağını kontrol etmek için kullanılan elektronik devre elemanlarıdır. BJT ve FET’ler sıkça kullanılan transistörler olarak karşımıza çıkmaktadırlar.

Akımla çalışanlar BJT sınıfına girerken, gerilimin oluşturduğu elektrik alanla çalışanlar ise FET sınıfına girerler. Tümleşik sayısal devrelerde daha çok FET kullanılır. Transistörler üç adet bacağa sahiptir. Bu bacaklar BJT’de Base, Emitter ve Collector olurken, FET’de Gate, Drain ve Source olarak bilinir.

Transistörler, nokta temaslı ve yüzey temaslı transistörler, alaşım yöntemiyle ve alaşımlı yayılma yöntemiyle yapılan transistörler olmak üzere 4’e ayrılmaktadırlar.

Termiyonik triyot (diğer ismiyle lamba ya da vakum tüpü), 1907 yılında icat edildi ve bu sayede radyo ve telefon gibi icatların oluşmasında önemli rol oynadı. Fakat lambalar oldukça fazla elektrik tüketmekteydi, fazla ısınıyorlardı ve kolayca bozulabiliyorlardı.

Transistör ile ilgili ilk patent Kanada’da 22 Ekim 1925 tarihinde Avusturya-Macaristanlı bir fizikçi olan Julius Edgar Lilienfeld tarafından sunulmuştur. Lilienfeld bu patenti, vakum tüpleri yerine kullanılabilecek olan ilk alan etkili transistör (FET) için almak istemiştir. Fakat herhangi bir araştırma makalesi sunulmadığı ve ortada çalışan bir örnek veya prototip bulunmadığı için endüstri tarafından çalışmaları reddedilmiştir. 1934 yılında ise Alman mucit Oskar Heil, Avrupa’da benzer bir transistör için patent talebinde bulundu.

17 Kasım–23 Aralık 1947 tarihleri arasında John Bardeen ve Walter Brattain ABD New Jersey’de yer alan AT&T şirketine ait Bell Laboratuarlarında çeşitli deneylerde bulundular. Bu deneylerinden birisinde germanyum kristali üzerinde bulunan iki altın kontak noktasına uygulanan sinyalin çıkışının, girişinden daha yüksek olduğunu gözlemlediler.

Transistör ismi ise John R. Pierce tarafından geçişli direnç anlamında düşünebileceğimiz “transresiztans” ifadesinin kısaltması olarak sunulmuştur.

Transistörler Nasıl Çalışır?

Transistörler çalışma bölgelerine göre incelenmektedir. Transistörün çalışma bölgeleri ise kesim, doyum ve aktif bölge olarak isimlendirilir. Transistör; anahtar işlevini, kesim ve doyum bölgelerinde gerçekleştirir. Özellikle sayısal sistemlerin tasarımında transistörün bu özelliğinden yararlanılır ve anahtar olarak kullanılır. Transistörün çok yaygın olarak kullanılan bir diğer özelliği ise yükselteç olarak kullanılmasıdır. Yükselteç olarak kullanılacak bir transistör aktif bölgede çalıştırılır.

Transistör Çeşitleri ve Yapıları

Hobi elektroniğinde en çok karşılaşacağımız transistör tipleri bipolar junction transistor (BJT) ve metal-oxide semiconductor field efect transistor (MOSFET) dür.

• BJT (Bipolar Junction Transistor)

Bu transistörlere Türkçe olarak çift kutuplu eklemli transistör denir. BJT ifadesi İngilizce Bipolar Junction Transistor ifadesinin baş harflerinden oluşmuştur. BJT transistörler en yaygın kullanılan transistördür.

• MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Efect Transistor)

MOSFET kelimesinin açılımı Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor‘den gelmektedir ve anlamı da metal oksit yarı iletkenli alan etki transistörüdür, alan etkili transistörlerin (FET) geliştirilmiş türleridir. Analog ve dijital devrelerde anahtarlama ve güç dengeleme amacıyla kullanılabilirler. BJT’lerde olduğu gibi MOSFET’lerde de 3 adet bacak bulunmaktadır. Bu bacaklar gate, drain ve source isimlerini alırlar.

Bobin bir iletken telin üst üste ya da yan yana sarılması ile üretilen devre elemanıdır. Bobinin birimi henry (H), simgesi ise L’dir.

Bobine AC akım uygulandığında, akımın yönü sürekli değiştiğinden dolayı bobin etrafında bir manyetik alan oluşur. Bu manyetik alan akıma karşı ek bir direnç gösterdiğinden, AC devrelerde bobinin akıma gösterdiği direnç artar. DC devrelerde ise bobinin akıma karşı gösterdiği direnç, sadece bobinin üretildiği metalden kaynaklanan omik dirençtir.

Bobinlerin üzerine sarıldığı kısma makara, mandren ya da karkas, iletken mandren üzerinde bir tur yapışına ise spir, tur ya da sarım denir. Bobin sarımlarında genellikle üzeri vernikli (izoleli) bakır tel kullanılır.

İndüktans, bobinin kendi kendini etkileme derecesidir. İndüktans birimi henry ‘dir. Bir henry, bobin üzerinden geçen 1 A değerindeki AC akımın 1 saniyedeki değişimi, 1 voltluk zıt elektromotor kuvveti (EMK) oluşturuyorsa bu bobinin indüktansına karşılık gelen miktardır. Henry, indüktans değeri bakımında çok yüksek bir değere karşılık geldiği için uygulamalarda çoğunlukla henry‘nin ast katları kullanılır.

1 H = 1000 milihenry = 1000000 mikrohenry

Bobinler ile kondansatörler arasındaki benzerlik her iki devre elemanının da elektrik enerjisini harcamayan reaktif devre elemanları olmalarıdır. Kondansatörlerin elektrik yüklerini depolayabildikleri gibi, bobinler de elektrik enerjisini kısa süreliğine manyetik alan olarak depo ederler.

Bu iki devre elemanı arasındaki önemli fark ise; kondansatörler devreye bağlıyken gerilimi geri bırakırken (faz farkı), bobinlerin gerilimi ileri kaydırmasıdır.

Bobin ve kondansatörlerin gerilim ve akım arasında yarattığı faz farkı uygulamalarda farklı şekillerde fayda ve zararlara neden olur.

Kondansatörler, bir voltaj kaynağına bağlandığında plakalarında elektrik yükü depolayabilen basit pasif cihazlardır.

Kondansatör, küçük bir şarj edilebilir pil gibi, plakaları arasında potansiyel bir fark üreten bir elektrik yükü şeklinde enerji depolama yeteneğine veya kapasitesine sahip bir bileşendir.

Rezonans devrelerinde kullanılan çok küçük kapasitör boncuklarından büyük güç faktörü düzeltme kapasitörlerine kadar birçok farklı kapasitör türü mevcuttur, ancak hepsi aynı şeyi yapar, yük depolarlar.

Temel biçiminde, bir kapasitör birbirine bağlı olmayan veya birbirine değmeyen, ancak hava veya mumlu kağıt, mika, elektrolitik kapasitörlerde kullanılan seramik, plastik veya bir tür sıvı jel kullanılır. Bir kapasitör plakaları arasındaki yalıtım katmanına yaygın olarak Dielektrik denir.

Bu yalıtım katmanı nedeniyle, DC akımı kapasitörden akamaz, çünkü onu bloke eder, bunun yerine plakalar arasında bir elektrik yükü şeklinde bir voltajın bulunmasına izin verir.

Bir kapasitörün iletken metal plakaları kare, dairesel veya dikdörtgen olabilir veya uygulamaya ve voltaj derecesine bağlı olarak paralel plakalı bir kondansatörün genel şekli, boyutu ve yapısı ile silindirik veya küresel bir şekilde olabilir.

Bir doğru akım veya DC devresinde kullanıldığında, bir kapasitör besleme voltajına kadar şarj olur, ancak bir kondansatörün dielektrik iletkeni olmadığı ve temelde bir yalıtkan olduğu için içinden geçen akımı engeller. Bununla birlikte, bir alternatif akıma veya AC devresine bir kapasitör bağlandığında, akımın akışı, çok az dirençle veya hiç direnç olmadan doğrudan kapasitörden geçiyor gibi görünür.

Proton biçimindeki pozitif yük ve Elektron biçimindeki negatif yük olmak üzere iki tür elektrik yükü vardır. Bir kondansatöre bir DC voltajı yerleştirildiğinde, pozitif yük bir plaka üzerinde hızla birikir, diğer plaka üzerinde karşılık gelen ve zıt bir negatif yük birikir. Bir plakaya gelen +ve yüklü her parçacık için, -ve plakasından aynı işaretli bir yük ayrılacaktır.

Daha sonra plakalar yüksüz kalır ve bu yükten dolayı iki plaka arasında potansiyel bir fark oluşur. Kondansatör kararlı duruma ulaştığında, plakaları ayırmak için kullanılan dielektrikin yalıtım özelliklerinden dolayı bir elektrik akımı kapasitörün içinden ve devrenin etrafından akamaz.

Elektronların plakalar üzerindeki akışı, her iki plaka üzerindeki voltaj uygulanan voltaj Vc’ye eşit olana kadar akmaya devam eden kapasitör şarj akımı olarak bilinir. Bu noktada kapasitörün elektronlarla tam şarjlı olduğu söylenir.

Bu şarj akımının gücü veya hızı, plakalar tamamen boşaldığında maksimum değerindedir ve plakalar, kapasitör plakaları arasında kaynak voltajına eşit bir potansiyel farkına kadar şarj olurken, değeri yavaşça sıfıra düşer.

Kapasitesi

Kapasitans, bir kapasitörün elektriksel özelliğidir ve bir kapasitörün , İngiliz fizikçi Michael Faraday’ın adını taşıyan Farad (F) olan kapasitans birimi ile iki plakasına bir elektrik yükü depolama yeteneğinin ölçüsüdür.

Kapasitans, Coulomb yükü 1 voltluk bir voltajla plakalar üzerinde depolandığında, bir kapasitörün 1 Farad kapasitansına sahip olması olarak tanımlanır . Kapasitans, C’nin değer olarak her zaman pozitif olduğunu ve negatif birimi olmadığını unutmayın. Bununla birlikte, Farad kendi başına kullanılacak çok büyük bir ölçüm birimidir, bu nedenle Farad’ın alt katları genellikle örneğin mikro faradlar, nano faradlar ve piko faradlar gibi kullanılır.

Gerilim Derecesi

Tüm kapasitörlerin maksimum voltaj derecesi vardır ve bir kapasitör seçerken kapasitöre uygulanacak voltaj miktarına dikkat edilmelidir. Kondansatöre, dielektrik malzemesine zarar vermeden uygulanabilecek maksimum voltaj miktarı, genel olarak bilgi föylerinde: WV, (çalışma voltajı) veya WV DC, (DC çalışma voltajı) olarak verilmektedir.

Kondansatöre uygulanan voltaj çok büyük olursa, dielektrik bozulur (elektrik arızası olarak bilinir) ve kondansatör plakaları arasında kısa devre ile sonuçlanan ark meydana gelir. Kondansatörün çalışma voltajı, kullanılan dielektrik malzemenin tipine ve kalınlığına bağlıdır.