2

Temel Elektronik

Temel Elektronik

Voltaj nedir?

Bir su borusundan akan suyun hareketini bir iletkenden akan elektronların hareketine yani elektrik akımının akmasına benzetebiliriz. Borunun içerisinde akan şey sudur, buna karşın iletkenden akan ise elektronlardır. Su borusu içinden suyun akabilmesi için mutlaka bir basınç farkı gereklidir. Örneğin bir su pompası ile su basılmalıdır ki su borudan akabilsin. Benzer bir şekilde elektrik devresinden de akımın akması için mutlaka bir kuvvete ihtiyaç vardır. Bu kuvvet olmadığı takdirde serbest elektronlar hareket edemez yani elektrik akımı akmaz. Elektronları hareket ettiren kuvvete Voltaj diyoruz. Voltajın şiddet birimine Volt denir.

Direnç nedir?

Su borusu örneğinden devam edecek olursak; boru ne kadar genişse su o kadar çok akacak, boru ne kadar dar ise o kadar az akacaktır. Direnci de buradaki boruya benzetebiliriz. Devreye uygulanan gerilim ile akım bir uçtan diğer uca ulaşıncaya kadar izlediği yolda birtakım zorluklarla karşılaşır. Bu zorluklar elektronların geçişini etkileyen kuvvetlerdir. İşte bu kuvvetlere Direnç denir. Direncin birimi ise Ohm’dur.

Direnç;

  • Devreden geçen akımı sınırlayarak aynı değerde tutar.
  • Devrenin besleme gerilimini bölerek, yani küçülterek başka elemanların çalışmasına yardımcı olur.
  • Hassas yapılı devre elemanlarının aşırı akıma karşı korunmasını sağlar.
  • Her devre elemanı belirli voltaj aralıklarında çalışır, belirli akımlara dayanabilir ya da gereksinim duyar.

Akım nedir?

İletken bir cisimden geçen serbest elektron miktarıdır. Elektrik akımı, serbest elektronların iletken madde içinden akmasıdır. Elektrik akımının şiddet birimine Amper denir. Bir devreden elektrik akımının akabilmesi için o devrenin kapalı bir devre olması gerekir. Eğer devre açık olursa serbest elektronlar havadan geçemeyecekleri için elektrik akımı akmaz.

Elektronik Devre Elemanları

Breadboard

Yapacağımız projede devre elemanlarını kolayca yerleştirerek devremizi oluşturmamıza yarayan, belli satır ve sütunları kendi aralarında iletken hale getirilmiş devre tahtasıdır. Arduino ile projeler üretirken en büyük yardımcımız breadboard olacaktır. Breadboard ile lehim yapmaya gerek duymadan elektronik devre elemanlarını uygun şekilde yerleştirerek projelerimizi çalışır hale getirebiliriz.

Breadboard'un Yapısı

Breadboard, üzerinde birbiriyle bağlantılı iletken hatlar bulundurur. (Sarı renk ile gösterilmiştir). Dört farklı birbirinden ayrılmış alandan oluşmaktadır. Alt ve üst kısımda yer alan ve yatay olarak uzanan kırmızı ve mavi hatlar kendi içlerinde bağlantılıdır ve genellikle gerilim bağlantıları için kullanılır. Kırmızı hatta +, mavi hatta ise toprak hattını bağlayıp daha sonra devremizin diğer bölümlerinde bu hatlar üzerinden çektiğimiz gerilimleri kullanabiliriz. Ortada yer alan iki farklı bölümde bulunan 5’li pin gruplarının her biri de kendi içerisinde bağlantılıdır. Yani a, b, c, d, e şeklinde dik hat boyunca uzanan her bir pin birbiriyle bağlantılıdır.

LED

LED (Light Emitting Diode) yarı-iletken, diyot temelli, ışık yayan en temel elektronik devre elemanlarından biridir. Diyot temelli olduğundan yalnızca bir yöne doğru akım geçirir: Anottan (+) Katota (-) doğru. Uzun bacak Anot (+), kısa bacak Katot (-) olarak adlandırılır. Bu bacaklar ters bağlandıkları zaman çalışmazlar. LED’leri üzerlerinden geçecek yüksek akımdan korumak için devre üzerinde mutlaka dirençler ile birlikte kullanmalıyız. Aksi takdirde üzerlerinden fazla akım geçeceğinden bozulurlar. LED’in ışık şiddeti, içinden geçen akım ile doğru orantılıdır. Ancak bu artış; akımın belirli bir değerine kadar doğrusaldır. Eğer LED’e verilen akım bu değeri aşarsa aşırı ısınarak bozulur.

Direnç

Direnç, kelime anlamı olarak bir şeye karşı gösterilen zorluktur. Devre elemanı olan direnç; devrede akıma karşı bir zorluk meydana getirerek akım sınırlaması yapmamızı sağlar. Yani devre elemanlarını yüksek akımdan korumamıza yardımcı olur. Aksi takdirde devre elemanlarımız zarar görebilir. Farklı değerlerde dirençler mevcuttur. Bu değerleri direnç üzerindeki renklerine bakarak anlayabiliriz. Bunun için aşağıdaki hesap tablosuna bir göz atalım.
arduino-2-temel-elektronik-04

Direnç Değerini Hesaplama

Direnç üzerindeki renklerin her birinin sayısal bir karşılığı ve anlamı vardır. Bunlara bakarak direncin değerini hesaplayabiliriz.

Şimdi basit bir örnek yapalım. Burada ilk iki rengin değerini yan yana yazdıktan sonra üçüncü rengin değeri kadar “0” koyuyoruz. Oluşan değer bize ohm (Ω) cinsinden sonucu veriyor. Bunu kilo ohm (kΩ) olarak yazmak için ise 1000’e bölmemiz gerekir.

Turuncu (3), Turuncu (3), Kahverengi (1), Altın (%5)

33 x 101 = 330 Ω

Buton

Butonlar, basıldıklarında devreden akım geçişine izin vererek devrenin tamamlanmasını sağlayan devre elemanlarıdır. Sistem üzerindeki bir surecin başlamasını ya da durmasını sağlayan basit bir anahtar mekanizmasıdır. Aşağıda yer alan devre şemasında butonun (S1) akımın geçişini açılıp kapanmasıyla nasıl sağladığını görebilirsiniz.

Buzzer

Üzerinden geçen akıma göre farklı bip sesleri çıkaran minik hoparlörlerdir. Hemen hemen her sesin kendine ait bir notası vardır. Notaların da her birine ait belirli bir frekansı vardır. Frekans arttıkça çıkan sesler tizleşir.

Farklı notalara ait frekans değerlerini buradaki listeden bakabilirsiniz.

Potansiyometre

Potansiyometre bir direnç türüdür. Diğer direnç türlerinden ayrılan en büyük farkı ise direnç değerinin değiştirilebilir olmasıdır. Potansiyometre genel olarak üç bacaklıdır. Bu bacakların ikisi iç yapısında sabit fakat üçüncü bacak ise iç yapısında hareketli bir yapıdadır. Bu hareketli yapı sayesinde sabit iki bacaktan değişen bir voltaj çıkışı alabilmek mümkün hale gelmektedir.

Potansiyometreler günlük hayatta birçok yerde karsımıza çıkmaktadır. Mesela evimizde kullandığımız fırının sıcaklık değerini ayarlamak içinde benzer bir sistem kullanırız.

RGB LED

RGB LED’ler, normal LED’lerden farklı olarak tek yapı içerisinde 3 farklı rengi (kırmızı, yeşil ve mavi) bir arada bulundurur. LED’lerin anot ve katot uçları olmasına karşın RGB LED’lerde üretim şekline göre anot (+) veya katot (-) bağlantıları ortak olarak bulunmaktadır.

LDR Işık Sensörü

LDR (Light Dependent Resistance) ortamdaki ışığın şiddetine göre üzerine düşen direnç değerini ters orantılı olarak ayarlayabilen optik sensördür. LDR’ler ışık şiddetine bağlı olarak değeri değişen dirençlerdir. Işık şiddetinin artması direnç değerinin düşmesine, ışık şiddetinin azalması ise direnç değerinin artmasına sebep olur.

LM35
Sıcaklık Sensörü

Ortamın sıcaklığını ölçmeye yarayan LM35 sıcaklık sensörü analog çıkışlı bir sıcaklık sensörüdür. LM35 sıcaklık sensörü çıkış gerilimi sıcaklık ile doğru orantılı olarak değişir. Sıcaklık ölçüm aralığı -55 ile 150 derece arasında değişmektedir. 0.5 derece hassasiyetle ölçüm yapabilmektedir. Her bir derece için çıkış değeri 10mV değişim gösterir. LM35’in ölçüm yapılabilmesi için sensörün üzerinde yazıların bulunduğu tarafın sol kısmına (+) sağ kısmına GND bağlanır. Orta kısımda bulunan bacak analog çıkış verdiği için Arduino kartı üzerinde bulunan analog giriş pinlerine bağlanır.

HC-SR04
Ultrasonik Sensör

Bu sensör, robotik projelerde Arduino ile kullanılan en popüler sensörlerden birisidir. Kullanımı oldukça kolaydır ve program kısmı doğru olduğu sürece 2cm – 400cm arası uzaklıkları düzgün bir şekilde ölçebilmektedir. Çalışma prensibi ise şu şekildedir: Sensörün Trig pininden uygulanan sinyal 40 kHz frekansında ultrasonik bir ses yayılmasını sağlar. Bu ses dalgası herhangi bir cisme çarpıp sensöre geri döndüğünde, Echo pini aktif hale gelir. Biz ise bu iki sinyal arasındaki süreyi ölçerek yani sesin yankısını algılayarak cismin sensörden uzaklığını tespit edebiliriz.

Jumper Kablo

Arduino kartımız ile kuracağımız devrede yer alan elektronik devre elemanları arasındaki bağlantıları bu iletken kablolar yardımıyla gerçekleştiriyoruz. Birçok farklı renkde olsalar da aynı işleve sahiptirler. Genel olarak 5V için kırmızı, GND için ise kahverengi tercih edilir. Yapısal olarak farklı bazı kablo tipleri mevcuttur. Uç kısımlarındaki dişi ve erkek girişlerin olduğu üç çeşidi bulunmaktadır.

LCD Ekran (I2C)

Kullanacağımız ekran 16×2 LCD ekran. Ekranın 16×2 olarak adlandırılması LCD’nin 2 satıra sahip olduğu ve satır başına 16 karakter görüntüleyebileceği anlamına geliyor. Yani ekran aynı anda 32 adet karakter görüntüleyebiliyor. Bunun dışında kaydırma yaparak 32 karakterden fazlasını da görüntüleyebilirsiniz.

I2C protokolü olmadan Arduino ‘da bu iş gerçekten çok zahmetli olabilmektedir. Biz uygulamalarımızda I2C modülü olan LCD ekran kullanacağız. Modül üzerinde 4 adet pin bulunuyor. (+) ve GND dışında kalan pinler SDA – A4 pinine ve SCL – A5 pinine bağlanıyorlar.

Arduino derslerinin tüm konularına buradan ulaşabilirsiniz.