İşlemcilerin çalışma gerilimleri günümüzde standart haldedir; 5V, 3.3V, 1.2V. Bu koşullar altında işlemcinin çektiği akım dikkat edilmesi gereken en önemli birimdir. Bunu, güç tüketiminin az olması istenen, taşınabilir cihaz gibi uygulamalar yapan kişiler çok iyi bilirler, çünkü bir cihazın aynı enerji ile uzun süre çalışabilmesi oldukça önemlidir. Ben ise bu konuya farklı bir açıdan bakmak istiyorum.

Genellikle yaptığım uygulamalarda işlemcinin çektiği güç, asıl yapılan işin yanında yok denecek kadar azdır. Bunun için özellikle 10A ve üstü işlemler yaparken işlemcinin çektiği akım ihmal edilebilir.

Yine böyle bir uygulamada Microchip’in dsPIC serisinden bir işlemci kullanmam gerekti. Yaklaşık 10MIPS’te çalıştırdığım işlemci hafif denebilecek bir ısıya sahipti. Bu beni rahatsız etmiyordu. İşlemlerimin karmaşıklığı arttıkça işlem hızına ihtiyaç duydum ve hızı iki kat arttırarak 20MIPS’e çıkardım. Tam bu anda işlemcinin aşırı denebilecek, elimi üzerinde tutamayacağım kadar ısındığını gördüm. İlk şüphelendiğim şey bir kısa devre olduğuydu. Elbette ne yaptıysam sorunu gideremedim. İşlemciyi değiştirdim, sorun yine aynıydı. Derken çoğumuzun bakmadığı bir alan olan datasheet’in “Electrical Characteristics” bölümünü incelemek istedim.Yukarıda işlemcinin güç tüketim tabloları görülebilir. Yukarıdaki tabloda kırmızı ve yeşil ile işaretli alana bakarsak hız farkından sonra oluşan ısınmanın neden kaynaklandığı çok rahat görülebilir. Sadece 2 kat hız artışından sonra oluşan 0.3W’lık kayıp (işlemcinin toplam kaybı 0.7W oluyor) işlemciye dokunulamaz bir düzeye getirmeye yetiyor. Bu konuda Microchip gibi bir firmanın bu hata ya da kalitesizliği yapması açıkçası ilginç olmuş. Üstelik bu değerlerin tüm çevre birimleri kapalıyken, en iyi koşul için geçerli olduğunu da vurgulamak gerek. dsPIC gibi Microchip’in övündüğü işlemci serisinde bunu yapması açıkçası negatif bir özellik.

Bu söylemimin elbette dayandığı iyi bir dayanak var. Aşağıda, bulunduğumuz dönemde adından oldukça fazla söz ettiren 168MHz hızıyla STM32F407′nin frekansa göre çektiği akım tablosu görülebilir.Yukarıdaki tablodan da görüldüğü üzere 168MHz gibi bir hızda, özellikle tüm çevre birimleri açıkken çektiği akım 86.8mA olarak verilmiş. Bu da 3.3V ile çalışan bir işlemci için 0.28W kayıp yapar ve bu, özellikle yukarıda bahsettiğimiz dsPIC ve buna benzer işlemciler karşısında ARM’ı bir adım öner çıkarır.

Sonuç olarak bu ve bunun gibi bir çok örnek gösteriyor ki ARM’lar, hem güç tüketimlerinin azlığı hem de hızlarıyla geleceğin mikrodenetleyici mimarisini olacaklarını şimdiden garantilediler.

Herkese çalışmalarında başarılar dilerim.

Yalnız biz kullanıcıları ve özellikle ticaret ile uğraşanları rahatsız eden ve elbette her güzel programın sahip olduğu “ücret ve lisans” söz konusu olduğunda MATLAB de bu engele takılmaktadır. Her ne kadar yüksek bir ücretlendirmeye sahip olmasa da (öğrenciler için Aralık 2011 itibariyle MATLAB 89$ + Toolbox başına 29$) bazı işlemlerde (grafik çizim, matrissel işlemler) sahip olduğu üstünlük onu kullanmamızı zorunlu kılar. Peki MATLAB dışında, ona benzer programlar yok mudur diye soracak olduğunuzda ise aklıma Excel’den başka program gelmemektedir ve ne yazık ki o da ücretlidir.

İşte tam bu anda yardımımıza SpeQ Mathematics isimli program koşacaktır. Program bence boyutu itibari ile gayet başarılı işler çıkarmaktadır. MATLAB’ın en çok kullandığımız özelliği olan .m file şeklinde özel dosya yaratma, yapılan işlemleri kaydetme, değişkenlere atama yapma ve bunları daha sonra kullanma gibi standart uygulamaların altından SpeQ oldukça başarılı şekilde kalkmaktadır. Bunun yanında basit anlamda grafik çiziminin de başarılı bir başka özelliği olduğunu söylemem gerek.

Daha öncede belirttiğim gibi SpeQ gigabyte büyüklüğündeki abisi MATLAB’e göre biraz küçük bir boyutta: 746kByte. Buradan veya buradan indirebileceğiniz programın arayüzü ise aşağıdaki gibi ve oldukça sade.
MATLAB kullanıcıların en büyük şikayetlerinden biri de ilk açılış süresinin oldukça fazla vakit almasıdır. SpeQ‘in açılış süresi ise bilgisayarınızdaki hesap makinesini açmaktan farksızdır. Bu yönüyle ben çoğu işimde Windows’un kendi hesap makinesini kullanmak yerine SpeQ‘i tercih ediyorum. SpeQ ile yaptığım küçük bir hesaplamayı aşağıdaki fotoğraftan görebilirsiniz. Farkedeceğiniz üzere yazım tekniği MATLAB ile neredeyse aynı.

SpeQ’in bir diğer güzelliği ise fonksiyonlarının az olmasından kaynaklanan yardım ara birimidir. “Functions” bölmesinde istediğiniz fonksiyonu aratabilir ya da çift tık ile istediğiniz fonksiyonu çalışma alanına ekleyebilirsiniz. Çizim konusunda ise temel bir kullanım veren SpeQ bu konuda çoğu kişiyi tatmin etmeyebilir. Yalnız çizim üzerinde değişikliklerin hızlı yapılabilmesi SpeQ için bir artı. Aşağıda 1k direnç ve 1000uF kapasitörün 10V ile dolum ve boşalım eğrilerini görebilirsiniz.

Yukarıdaki çizime ait fonksiyon yazımını aşağıdan kopyala/yapıştır ile çalışma alanına atıp F5 tuşuna basmanız yeterlidir.

closeall;

R=1000;		'Direnç Degeri'
C=1000e-6;	'Kapasitör De?eri'
to=R*C;		'Zaman sabiti'
V=10;		'Gerilim'

f1(x)=10-10*e^-(x/to)	'Kapasitör dolum fonksiyonu'
	Function f1(x) is defined
f2(x)=10*e^-(x/to)		'Kapasitör bosalim fonksiyonu'
	Function f2(x) is defined
Plot(f1(x),f2(x))		'Grafik çizdiriliyor'
	Plot done
'Grafik üzerindeki özellikler ayarlanıyor'
yMax=20;
yMin=-2.5;
xMax=10;
xMin=-1.5;
xLabel="Time";
yLabel="Voltage";

Sonuç olarak yukarıda bahsettiğim türden işlemler için oldukça güzel ve ücretsiz olan programın eksikleri olmakla beraber (matrissel işlemler gibi) eklenecek bir kaç özellikle, el altında sıklıkla tercih edilecek başarılı bir program olacağını söylemek sanırım yanlış olmaz.

Programın diğer ek özelliklerini keşfetmeyi size bırakarak herkese çalışmalarında başarılar dilerim.

Simülasyon Dünyasından Gerçek Dünyaya

Mikrodenetleyicilerle ilk kez uygulama yapacak kişilerin klişe sorusudur; yaptığım ölçüm devresi simülasyon ortamında mükemmel çalışırken gerçekte çalışmıyor, nedeni nedir? Elbetteki simülasyon ortamında çalışan devre gerçek ortamda çalışırken sorunlarla karşılacaktır, çünkü simülasyon ortamında tüm elemanlar ideal, tüm zamanlar keskindir. Oluşan sinyal teorik olduğundan kesin ve nettir.
Gerçek ortamda ise şebeke, kullanıyorsak SMPS’ler, cihazımızın yanında çalışan büyük motorlar ve bir çok etmen sinyalimizi bozar, istemediğimiz ölçümler almamıza neden olurlar. Bu tür etkileri azaltmanın yegane yolu ise filtrelemedir.

Smoothing Filters

Yukarıda saydığımız etkileri yok etmenin en kolay yolunun filtre kullanmak olduğunu söylemiştik. Filtreleme’de uygulanan yöntem ise ölçülmek istenen sinyal dışındaki bileşenlerin bastırılmasına dayanmaktadır. Örneğin DC gerilim seviyesinde bir sinyal ölçecek ve şebekenin bu sinyali bozmasını istemiyorsak alçak geçiren bir filtre tasarlar, köşe frekansını ise 50Hz’den düşük noktada seçerek şebekenin ölçmek istediğimiz sinyale çok fazla müdahalede bulunmasını engelleriz. Bunun gibi ölçüm yapmak istediğimiz değerlere göre low, high, band pass gibi bir çok filtre kullanarak ölçümümüzü hatasız yapmaya çalışırız.

Filteleme yaparken ise önümüzde iki yol vardır; analog ve dijital filtreleme. Analog filtrelemede LCR ve bazı durumlarda opamp kullanılarak istenmeyen frekansların bastırılması sağlanır. Eleman değerlerinin sıcaklığa göre değişkenlik göstermesi, özellikle kapasitörün ESR direnç etkisi, ömrünün az olması gibi etmenlerden oldukça fazla sorunla baş etmemizi gerekmektedir. Sisteme artı bir maliyet yüklese de yüksek güçlerde analog filtrelemeden kurtulmak mümkün değildir.

Dijital filtreleme de ise özellikle günümüzde hızları artan mikrodenetleyiciler ve ADC’ler ile daha çok ön plana çıkmaktadırlar. Özellikle ses işlemlerinde çok kullanılan dijital filtreleme, zamanla değişkenlik göstermemesi, sisteme artı bir maliyet getirmemesi gibi avantajlara sahipse de işlem gücü kaybı getirisi göz önünde alınmalıdır.

Uygulamasız Olmaz Diyenlere..

Yumuşatma ile ilgili uygulamaların çoğunun Low-Pass yani alçak geçiren bir filtre yapısında olduğunu söylemek sanırım yanlış olmaz. Günümüzde oldukça fazla yumuşatma algoritması mevcut olsa da (Additive, Savitzky–Golay, Ramer–Douglas–Peucker, Moving, Kalman..) ben bunların içinden mikrodenetleyiciye daha hızlı uyarlanması açısından üç tanesini seçtim; moving, laplace, triangular. FIR filtre yapısında olan bu algoritmaları kısaca belirtmek gerekirse;

1) Moving Averager: Moving averager yani hareketli ortalama belirli sayıda örneği alıp, basit bir FIFO yapısıyla filtrenin boyutuna göre ortalama almaktadır. Özellikle borsada çok fazla kullanılan filtrenin matematiksel ifadesini boyutu 3 olmak üzere aşağıda görebilirsiniz.

2) Laplace Averager: Hareketli ortalamadan farklı olarak Laplave Averager filtre yapısını bir FIFO tarzında kullanmaz. Örneğin filtre boyutu 10 olan bir laplace ortalama filtresi, öncelikle ilk 10 datayı toplar ve bunu 10′a bölerek ilk filtrelenmiş elemanı elde eder. Daha sonraki 10 örnek bekleme anında ise önceki filtrelenmiş değer sabit kalır. Bu bize gerçek sinyali takip etmeme gibi zorluk çıkarsa da basitlik açısından diğerlerinden avantajlıdır.

3) Triangular Averager: Üçgensel ortalama da ise aynen hareketli ortalamadaki FIFO mantığı kullanılır. Yalnız hareketli ortalamadan farklı olarak üçgensel ortalamada ölçülen değerler filtre boyutuna göre üçgen form oluşturacak katsayılar ile çarpılır ve bu katsayıların toplamına bölünür. Aşağıda 5 boyutlu üçgensel filtre için matematiksel ifade gözükmektedir.

Yukarıdaki üç filtrenin başarısı, filtre boyutu ile orantılı işlem süresi kısalığı ve küçük filtre boyutunda iyi bir filtreleme işlemi gerçekleştirmesine bağlıdır.
Örnek olarak sistemimizde okumak istediğimiz sinyal 1,5V offsetli 3Vpp genliğe sahip 50Hz sinüs sinyali olsun. Bu sinyalin üstüne ise random gürültü bindirelim.
Uygulamada 32-128 ve 2048 olmak üzere 3 filtre boyutu seçelim ve tüm filtrelerde aynı boyutları kullanalım. Kırmızılar ölçmek istediğimiz sinyali, maviler ise filtre çıkışlarını göstermektedir.

a) 32 Birim Uzunluğunda Filtre Sonuçları

b) 128 Birim Uzunluğunda Filtre Sonuçları

c) 2048 Birim Uzunluğunda Filtre Sonuçları

Sonuç Olarak..

Filtre boyutu ve gürültü bastırma oranları göz önüne alındığında triangle averager’ın diğerlerine nazaran daha iyi bir iş çıkardığı yukarıdaki resimlerden gözlemlenebilir. Filtre boyutu büyüdükçe hem moving hem de triangle averager çıkışları, ölçmek istediğimiz sinyale yaklaşmaktadır. Laplace averager ise boyut büyüdükçe basamaklı bir yapı haline gelmekte ve bizim okumak istediğimiz sinyalden uzaklaşmaktadır. Her filre filtrenin boyutu kadar sisteme bir faz farkı da eklemektedir. Gerçek ortamda sistem tasarlanırken bu faz farkının sistemi etkileyip etkilemediği incelenmeli ve buna göre filtre tasarlanmalıdır. Yaptığım uygulama ile ilgili MATLAB dosyalarını buradan indirebilirsiniz.

Herkese çalışmalarında başarılar dilerim..

Dip Not: Dijital filtre tasarlarken öncelikle sistemi z-domain’ine aktarıp, orada katsayılar bulunduktan sonra sistemin frekans cevabına bakılmalıdır. Ayrıca hangi frekansın ne kadar bastırıldığını incelemek için sinyal FFT ile açılmalı ve frekans bileşenleri ayrı ayrı incelenmelidir. Ben burada pratik açıdan sistemi incelediğim için tüm bunları göz ardı ettim.

Akım: Bir kesit üzerinden, birim zamanda akan yük miktarıdır. Elektriksel yük taşıyan parçacıkların (elektronlar) hareketinden oluşur.

Biz devre tasarlayanlar için ölçüm kritik bir öneme sahiptir ve akım her zaman başımızı ağrıtan bir değerdir.

İlkokul yıllarımıza dönecek olursak; gerilim ölçen voltmetrelerde iç direnç sonsuzdur, böylelikle devrede herhangi bir akım, bizim voltmetremizden akmayacağı için devreye etkisi sıfır kabul edilir.
Akım ölçmek için kullanılan Ampermetrelerde ise iç direnç sıfır kabul edilir. Böylelikle ampermetre devrede bir yükleyici etki göstermez.

Fakat gerçekte ne sonsuz direnç ne de sıfır iç direnç yakalamak mümkün değildir. Bu bizim ölçümlerimizde en büyük sorunu yaratan etkidir. Ancak çeşitli kabullerle bu problemlerin günümüzde aşıldığını belirtmek başlangıç için yeterli olacaktır.

Bir çok endüstriyel uygulamada, akım ölçümünde ve çok tercih edilen iki metot vardır, bunlardan birincisi shunt direnç yöntemi, diğeri ise hall effect sensor kullanımıdır.

1) Shunt Direnç Yöntemi

Bu yöntem çok fazla tercih edilen ve maliyeti en az olan yöntemdir. Kısacası devredeki yüke göre oldukça küçük ve ihmal edilebilir bir direnç üzerinden, geçen akımla orantılı gerilim okunarak, akımın ölçülmesi işlemidir. Burada ortaya çıkan üç problem vardır;
- Shunt direncin değeri ısıl değişimler gibi çevresel faktörlerden çok az etkilenmelidir.
- kayıplarından oluşacak sıcaklık etkisi göz önüne alınmalıdır.
- Küçük direnç değeri seçiminden oluşan küçük volt aralığı ölçülebilmelidir.

Çeşitli elektronik alım sitelerine göz atıldığında şönt dirençlerin genellikle sıcaklık, nem gibi etkilerden oluşacak değer değişimleri oldukça az olduğu görülebilir. Bu, referans noktamız olan shunt direnç değerinin değişmemesi açısından bakıldığında büyük önem kazanmaktadır.

Sıcaklık yani direncin Watt değeri de tasarım için kısıtlayıcı bir etkiye sahiptir. Özellikle inverter, converter gibi devrelerde verim önemi ortaya çıktığında burada oluşacak verim kayıpları sistem tasarımını bazı noktalarda zora sokabilmektedir.

Bir diğer sorun ise küçük direnç ve küçük akımlardan dolayı oluşan çok küçük gerilim seviyesinin okunmasında yaşanmaktadır. Özellikle bu gerilim seviyesini yükseltmede kullandığımız opamplar, genel kullanım opamplarından farklı olup, low input offset değerleri ile dikkat çekerler. Digikey, Farnell gibi elektronik komponent alım sitelerinde, opamp seçiminde akım ölçümü ibaresi özellikle bu gibi etkilerden dolayıdır.

Shunt direnç ile ölçüm High-Side ve Low-Side olarak kendi içerisinde ikiye ayrılmaktadır.

1.a. Low-Side Ölçüm

Low-Side akım ölçümünde shunt direncin bir ucu ground’a bağlıdır. Diğer ucu ise yüke bağlanan shunt direncinin üzerindeki gerilim değerinin, shunt dirence bölümü bize yükten akan akım değerini vermektedir. Çok basit bir yapı olduğu için bir çok uygulamada kullanıldığını görebilirsiniz. Fakat bu yöntemde, shunt direncin bir ucu mutlaka ground’ta olması gerektiğinden, devrede özellikle parça parça akım okunması gerektiğinde bu yöntem kullanışlılığını yitirir.

Aşağıda bu yöntemle yapılmış bir uygulama görülebilir. Uygulamada yük 1Ω, shunt direnç değeri 1mΩ seçilmiştir. Kuvvetlendirici shunt direnç üzerindeki gerilimi 100 kat kuvvetlendirmiş, sonunda da bir katlayıcı ile (bu yazılımlarda kullandığımız katsayıyı temsil ediyor) devreden akan akım değeri bulunmuştur. Tam bu noktada devreden 0.1A geçerken opampın girişine 100uV uygulanacağı görülebilir. Bu akım değeri ölçülmek istendiğinde low offset değerine sahip opamp kullanılması zorunludur. Aksi taktirde okunan değer, ölçülmesi gereken değerden çok farklı olacaktır.

1.b. High-Side Ölçüm

High-Side ölçüm tekniğinde yan tarafta da görüldüğü gibi shunt direncin ground’a bağlanması gerekmemektedir. Yalnızca kuvvetlendirici kısmında differential amplifier kullanılır. Böylelikle devrenin herhangi bir noktasındaki herhangi bir akımı rahatlıkla okunabilir. Buradaki tek sorun amplifier low-side’a göre biraz daha karmaşık yapıdadır.

Aşağıda bu yöntem kullanılarak ölçülmüş bir akım değeri görülmektedir. Low-Side ile arasındaki fark hemen görülebilir; bu yapıda shunt direnç ground’a bağlı değildir. Kuvvetlendirici için ise daha fazla eleman harcanmıştır. Yalnız bu yapı bize ayrı ayrı noktaların akım ölçümlerine olanak sağlamaktadır. Yine burada da opamp input offset değerinin oldukça düşük olması önemli bir faktördür.

2) Hall Effect Etkisi İle Ölçme

Hall etkisini kısaca tanımlamak gerekirse, içerisinden akım geçen bir iletkende meydana gelen gerilim farkıdır. Genellikle bu fark manyetik alan etkisi ile oluşur. Bunun nedeni manyetik alanın elektronları bir yöne doğru itmeleri yani kuvvet oluşturacak etkiyi yaratmasıdır. Yandaki resimde bunun etkisi rahatlıkla görülebilir.

Bu yöntemde ise okumak istediğimiz akım değeri herhangi bir metaryalden geçerek manyetik akı oluşması sağlanmaktadır. Bu yapı bir toroid olabilir. Daha sonra bir hall sensörü bu akı miktarını ölçer ve bize bir gerilim miktarı sunar. Oluşan akı miktarı, akım ile doğrusal olarak değiştiğinden, çıkışta da lineer bir gerilim oluşur.

Aşağıda ACS755 ile yapılmış bir örneği görebilirsiniz. Bu örnektede görüldüğü üzere hall effect sensör istenilen noktaya bağlanabilmektedir. Her ne kadar fiyatları uç noktalarda olsa da doğruluk oranları nedeniyle özellikle medikal alanında sıklıkla tercih edilmektedirler.

Sonuç Olarak..

Ölçüm işlemleri her zaman olduğu gibi bu konuda da oldukça sıkıntılıdır. Özellikle AC akım okuma ve filtreler işin içine girdiğinde ve yüksek akım değerleri okunmaya çalışıldığında saç sayısının azalması işten bile değildir. Bu gibi sorunları aşmak için entegre üreticileri oldukça iyi çözümler sunmaktadır. Elbette bunların hepsi paranın artış yönüyle kaliteleştiğinden, fiyat/performans oranı en iyi olan çözüme yönelmek biz mühendislerin bir numaralı sorunu olacaktır.

Yazımı noktalarken, her ne kadar ele almasam da, akım trafosu ile de akım ölçülebildiğini belirterek herkese çalışmalarında başarılar dilerim..

Bu konularla pek ilgisi olmayan bir kişinin “bu tasarım ne işime yarayacak” sorusuna şöyle cevap verebilirim; hepimiz öyle ya da böyle regülatör tasarımı ya da step down, step up, izolasyonlu topojiler kullanarak güç kaynakları yapıyor ya da satın alıyoruz. Özellikle bazı uygulamalarda ya da aldığımız ürünün kalitesini, ne kadar zorlayabileceğimizi görmek için gerilim/akım grafiklerine gerek duyuyoruz.
Örneğin aldığımız bir SMPS 24V/10A kaynağının gerçekteki regülasyonu bilmek, ileride yapacağımız uygulama için önemli olabilir. Bu bir güneş panelinden, DC motora, herhangi bir pilden, adaptölere kadar uzanabilmektedir. Yaptığımız cihaz ise bu grafiği sadece 10-15 saniye gibi bir aralıkta bizlere sunmaktadır. Bu da güç kaynağımızın kalitesi hakkında bize yorum yapma olanağı sağlar.
Bunun yanında proje özellikle bataryalarla çok fazla çalışan, telsizciler, hobi araçlar, quadrotorlar ve daha bir çok batarya kullanılan alanda bataryanın performansını ölçmek için kullanılabilir.

1) Digital Dummy Load (Dijital Yük)
Örnek olarak kendi evimde hobi amaçla kullandığım bilgisayar güç kaynağının 12V çıkışının gerilim akım grafiğini göstermek istiyorum. Grafiği yorumlarsak regülasyonun oldukça kötü olduğunu söylemek mümkündür (resme tıklarsanız büyür).Aşağı yukarı 10 yıllık bir güç kaynağının (SMPS tamircileri daha iyi bilecektir) çıkış kapasitörlerinin değer kaybetmesinden dolayı bu sorunun olabileceğini düşünerekten çıkışa sağlam kapasitörler bağlandığında elde edilen aşağıdaki grafik ise yukarıdakine nazaran bize daha iyi regülasyon sağlamaktadır (resme tıklarsanız büyür).Akım gerilim grafiğinin kapasite bağlandıktan sonraki ölçümünü ve cihazın genel özelliklerini aşağıdaki videodan izleyebilirsiniz (tam ekran ve yüksek çözünürlükte izlemenizi öneririm).

Click here to view the embedded video.

2) Battery Capacity Tester (Batarya Kapasite Testi)
Batarya testi aslında oldukça basit bir testtir. Genel itibari ile belirlenen sabit bir akım değeri, belirli bir süre boyunca çekilir. Grafiğin altında kalan alan ise bizlere kapasite değerini Ah birimiyle geri döndürür.
Örneğin; 7.2V 1500mAh bir bataryamız olduğunu düşünelim. Bu değer bize bu bataryadan 1.5A’i 1 saat boyunca alabileceğimizi söylemektedir. Peki aklımıza şu soru gelebilir; 1 saat uzun bir süre bunu 15dk gibi kısa bir sürede yükleyip tam kapasite değerini ölçemez miyiz? Aslında ölçebiliriz, örneğin bir batarya bir saat boyunca 1.5A verebiliyorsa, 15dk için 6A verebilir. Yalnız gerek sıcaklık, gerekse diğer etmenler nedeniyle hiç bir zaman bu örnekteki bataryadan 15dk boyunca 6A çekemeyiz. Bu durum Alman bilimadamı W. Peukert tarafından 1897′de Peukert denklemi ile aşağıdaki şekilde açıklanmıştır.

Sonuç olarak…

Belki herkesin değil fakat benim gibi güç elektroniği konusuna meraklı arkadaşların bu tür bir cihaza sahip olmaları bence oldukça önemli. Örnek olarak daha önce burada ve burada yaptığım incelemelerde dirençleri paralel bağlayarak ancak uygun yükleme işlemini gerçekleştirdiğimi hatırladığımda ya da bir bataryanın testi için 1 saate yakın bir lambayı yaktığımda böyle bir aracın benim için vazgeçilmez olduğunu anladım. Şu an için ürün her ne kadar ilk versiyonda olsa elde edilen sonuç bence oldukça tatmin edici.

Yukarıda tanıttığım ve geliştirmesini üstlendiğim ürünün hazır halini satın almak isteyen arkadaşlar iletişim bölümünden benimle irtibata geçebilir artı daha fazla bilgiyi mail yoluyla öğrenebilirler.

Her türlü sorunuzu, tasarım ile ilgili düşüncelerinizi yorum kısmından bana ulaştırabilirsiniz..
Herkese çalışmalarında başarılar, bol elektronikli günler dilerim..

Özellikle bir konuda çalışmaya başlamadan önce yapılan ön hazırlıkları ve sitemde daha önce hiç PCB örneği paylaşmadığım için hazırladığım bu yazıyı bitirirken ileride yapacağım USB çalışmalarımın detaylarını yine buradan paylaşacağımı hatırlatmak isterim.
Yapacağım çalışmalarımı CCS C ile yapmayacağımdan, bu konuda bana gelecek soruları cevapsız bırakacağımı şimdiden söylemeliyim. Onun için herkesi C18‘e davet ediyorum

Yazıyla ilgili tüm PCB şematik ve baskı devre dosyalarına, ilgili programlara ve resimlere buradan ulaşabilirsiniz. Son olarak devre çiziminde Eagle 5.11.0 kullandığımı söylemek isterim.

Ayrıca yukarıda resmi görülen kiti edinmek isteyenler bana mesaj yoluyla ulaşabilirler.

Herkese çalışmalarında başarılar dilerim..

Genellikle giriş geriliminin, çıkış geriliminden düşük ve yüksek değerler arasında, yani büyük bir aralıkta değiştiği ve yaklaşık 150W’a kadar güç gereksinimi duyan uygulamalarda kullanılan buck boost converterlar küçük bir modifikasyon ile hem girişe hem de çıkışa güç aktarımı yapmaya olanak sağlamaktadır. Bu özelliği nedeniyle converter motor sürücü uygulamalarında verimlilik açısından bizlere avantaj sağlamaktadır.Yukarıdaki şekilde yapısı görülebilecek buck boost devresinin tasarımı her zaman olduğu gibi endüktans ve kapasitans değerlerinin bilindik formülünden yola çıkarak hesaplanmaktadır. Biz bu uygulamamızda minimum 5V maksimum 25V giriş gerilimi aralığında, 12V çıkış gerilimine ve 24W çıkış gücüne ve 100kHz anahtarlama frekansına sahip buck boost converter tasarlayalım.Anahtarlama elemanının kapalı kaldığı 1. durum ele alındığında bobinde oluşan en yüksek akım değeri denklem 1′deki gibi olacaktır. Durum 1′de bobinde depolanan enerji miktarı ise denklem 2′deki gibi olacaktır. Toplam enerji miktarı ise anahtarlama frekansı ile birlikte denklem 3 ile bulunabilir.Durum 2′de ise depolanan bu enerji miktarı aynı şekilde çıkışa aktarılacaktır. Anahtarın kapalı olduğu bu durumda bobinden çıkışa aktarılacak akım değeri denklem 4′teki gibi olacaktır.Bobinin üzerinde artık enerji kalmaması için çıkış ve giriş akımlarının toplamları sıfır olmalıdır. Böylelikle denklem 5 ele alındığında giriş ve çıkış gerilimlerine göre duty oranı denklem 6 ile bulunabilir. Burada hesaplama yapılırken Vo geriliminin negatif değerde olduğunu unutmamak gerekir.Denklem 5′te Ton yerine (Duty)x(Ts) veya (Duty)x(1/f) yazılabilir.
Geriye ise bulunacak tek değer olan çıkış kapasitörü kalıyor. Burada anahtar kapatıldığında tüm enerjinin kapasitörden geldiği varsayılarak bir yaklaşım yaptığımızda denklem 7′deki değere ulaşmış oluruz. İstenilen Vripple değerine göre çıkış kapasitesi denklem 7 ile bulunabilir.Yukarıdaki denklemlerimize göre çıkış gerilimimiz 12V, giriş minimum gerilimimiz 5V, 24W güç ve 100kHz anahtarlama frekansına göre işlem yaptığımızda elde ettiğimiz sonuçları aşağıdaki tablodan görebilirsiniz.Yukarıdaki tablodaki değerlerin Vin-min=5V’a göre yapıldığını hatırlattıktan sonra değerlerimizi PSIM programında aşağıdaki şekilde koyup test edelim.PSIM programında yaptığımız test sonucu aldığımız değerleri aşağıdaki grafikte görebilirsiniz. Sonuç olarak istediğimiz değerlerin yakalandığını görebilirsiniz.Buck boost converterin giriş geriliminin büyük bir aralıkta değişimi esnasında çıkış gerilimini sabit tuttuğunu kontrol amaçlı girişe bir de 25V uygulayalım. Bu durumda duty değerimiz 0.324 olacaktır.Kurduğumuz devrenin girişine 25V uygulayarak çıkış geriliminin değişimini aşağıdaki grafikten gözlemleyebilirsiniz.

Yukarıdaki çalışmada formüller çıkarılırken tüm elemanların ideal olarak kabul edildiğini, gerçekte bu tür devrelerin geri besleme ile kontrol edilmeden kullanılmasının tercih edilmemesi gerektiğini söylemek isterim.
Herkese çalışmalarında başarılar dilerim.

Hangi Kitapları Kazanabiliriz?

Kazanabileceğiniz kitapların çoğu elektronik tabanlı olsa da özellikle 4 ve 5. maddedeki kitaplar nesnel programlama, 6. maddedeki kitap ise başlangıç için gayet güzel ingilizce öğrenim kitabıdır. Kitapların kapaklarını üstlerine basarak görebilirsiniz.

Peki Nasıl Kazanacağız?

Öncelikle bu yazı haricinde bir yazımı seçiyorsunuz. Daha sonrasında “çok süper”, “mükemmelsin”, “batırmışsın” gibi konuyu geliştirmeye yönelik olmayan yorum bırakmıyorsunuz. Yorumlarınızı yaparken kullandığınız bir mail adresini vermeniz size ulaşmam için birincil dereceden önemli olduğunu unutmuyoruz.

Kazanma Şansımızı Arttırabilir Miyiz?

Siteme yaptığınız her yorum, kazanma şansınızı olasılık dahilinde arttıracaktır. Yalnız bir yazımı, yazımın veya sitemin linkini sitenize eklemeniz ya da tartışmanız durumunda bu arkadaşlara +5 daha fazla şans tanınacaktır. Çekilişe bu şekilde katılmak isteyen arkadaşlar, yazılarının linklerini yorum kısmından göndermeleri yeterlidir.

Kazanma Durumunda Ne Yapacağız?

Kazanmanız durumunda, kazandığınız yorumda belirttiğiniz e-mail adresiyle size ulaşmaya çalışacağım. 5 gün içerisinde size ulaşamadığımda sıranız yedek adaya geçecek.

Eğer İzmir ili içerisindeyseniz kitabınızı size uygun gördüğümüz bir yerde elden verebilirim. Eğer İzmir ili dışındaysanız, kargo alıcı ödemeli uygun gördüğünüz adrese gönderebilirim.

Çekiliş Nasıl Olacak?

8 Ağustos saat 21:00′da başlayacak olan yarışma 31 ağustos saat yine 21:00′de son bulacak. Yaklaşık 21:30 sularında ise yapılan tüm yorumlar ele alınarak, Random.org adresinden, 6 asil ve 6 da yedek kazanan seçilecektir. 5 gün içerisinde bana geri dönmeyen asil kazananların hakları bu süre sonunda yedeklere devredilecektir.

Noter

Bu gibi çekilişler için herhangi bir Milli Piyango idaresinden izin alınması gerekmediğinden noter moter yok

Kimler Katılamaz?

Aile üyeleri çekilişe katılamazlar.

Gelmesi Muhtemel Sorular

S: Asil üye oldum, istediğim kitabı alabilir miyim?
C: Bu konu biraz sıkıntı yaratabileceğinden, asil ve yedek üyeler bana almak istedikleri kitabı belirttikten sonra istek çakışması çıkması durumunda yine Random.org’a başvurulacaktır.

S: Başka kitap yok muydu?
C: Maalesef ama istiyorsan sana fazladan Şebnem Ferah posteri verebilirim

S: İlk yorumu yapan ne kazanacak?
C: Random.org ne derse o, belki de karpuz kabuğundan gemiler

S: Çekiliş fikri nereden geldi?
C: Arkadaşlarımdan da görebileceğiniz UBenzer’den

Son Olarak..

Bu yazıya yapılacak yorumların çekilişe dahil edilmeyeğini unutmayınız.

Herkese çekilişte bol şans diliyor ve aşağıdaki videoyu izlemenizi öneriyorum

Click here to view the embedded video.

Ve Sonuçlar:

1) Microsoft Visual Basic 2008 – Baris_Balci (Kitabı Aldı)
2) Elekronik Hobi – Yusuf
3) Adım Adım Microsoft Visual Basic 6.0 – Orhan Yılmaz
4) CCS C ile PIC Programlama – Yücel Duman
5) Grammer World – Mahmut Çetin
6) PicBasic Pro ile PIC Programlama – Mustafa Atalay

Arkadaşlar katılımın beklediğimden az olması nedeniyle yedek seçmedim. Çekilişte kendisine kitap çıkan fakat almak istemeyen kullanıcıların kitapları diğer asillerden de olumlu yanıt gelmemesi üzerine üniversite kütüphanesine bahışlanacaktır.

Click here to view the embedded video.

Yukarıdaki çalışmanın miarisini aşağıdaki resimde görebilirsiniz. Resmi detaylı şekilde incelediğinizde aslında tüm donanımların, basit mantık kapılarıyla yapıldıklarını görebilirsiniz.

FPGA konusunda çalışacak arkadaşlara ise aşağıdaki iki kitabı edinmelerini öneririm;

- Mano,Kime – Logic and Computer Design Fundamentals 4th Edition
- Volnei A. Pedroni – Circuit Design with VHDL

Herkese FPGA çalışmalarında başarılar diler, mikrodenetleyicileri çok unutmamalarını öneririm

Dip not: Bu çalışmalarımı Yiğit KARABULUT ile birlikte yürütmüştüm, kendisine buradan teşekkürü bir borç bilirim.

Müzik: Karsu Dönmez – La’l

Kitabın içerisinde yer alan konular ise şöyle;

- MSP430 Mikrodenetleyici Donanımları
- Tüm Yönleri ile Code Composer Studio
- IAR ile MSP430 Programlamak
- Port Giriş/Çıkış, Buton ve Döngü İşlemleri
- Kesmeler
- TimerA1 Sayıcı ve PWM Uygulaması
- MSP430 ile LCD Uygulaması
- MSP430 ve 74HC595
- SD16 ADC Modülü
- ΣΔ Modülasyon Tanım ve Detayları
- MSP430 Dahili Sıcaklık Sensörü Okuma
- EZ430-F2013 Donanımı

Kitabı indirmek için lütfen buraya basınız.