ac-vs-dc

 

 

Türkiye’de yaşayan insanlar olarak evde sık sık elektriksiz kalıyoruz. Bu, bazen oldukça sinir bozucu olabiliyor. Hele ki oturduğunuz yer çok merkezi bir yerde değilse  7, 8 saat elektriklerin gelmediği olabiliyor. Böyle bir durumda karanlığa küfretmektense oturup çözüm üretmeye çalışmak, daha yararlı olacaktır diye düşünüyorum. Benim ürettiğim alternatif, araba aküsünü kullanmak oldu.  Bir araba aküsü ortalama 1 kW/h güç verebilir.  Kaba bir hesapla, 12V ya da 24V ile çalışan bir araba aküsünden hiç şarj etmeksizin bir saat boyunca 85A-42A  akım çekebileceğimiz anlaşılıyor. O anda evde acil olarak kullanmak istediğiniz herhangi bir elektrikli ev aletini(Çamaşır makinesi, bilgisayar, buz dolabı, bulaşık makinesi gibi) bu güç ile en az 3,4 saat çalıştırabilirsiniz. Eğer hem arabayı çalıştırıp hem de aküden güç çekerseniz araba çalıştığı süre boyunca elektrikli ev aletleriniz de çalışır.

Bir araba aküsü D.C(Direct Current) verir. Bu da elektrikli ev aletlerinizi bu voltaj ile direk olarak çalıştıramayacağınız anlamına geliyor.  Bu noktada invertörleri konuşabiliriz. DC-AC dönüştürücü devrelere invertör denir.  Temel mantık olarak bir D.C kaynak kapatılıp açılarak kare bir dalga elde edilir, bu da bir transformatör yardımı ile A.C 220V RMS’e yükseltilir. Böylece standartlara uygun olan voltaj her yerde kullanılabilir.

Bir invertör devresi yapmak oldukça basittir. Fakat burada önemli olan invertör devresinin dayanabileceği gücü hesaplamak ve bilmektir.  İkinci olarak invertör devresininin yapımında kullanılan ve anahtarlama yapacak devre elemanın seçimidir. Genellikle örnek devrelerde 555 gibi timer entegreler ve 4060 gibi schmitt trigger türü entegreler kullanılıyor. Diğer bir etken ise frekanstır. Standart bir transformatör için 50hz ya da 60 hz de çalışmanız gerekmektedir. Çünkü bu transformatörlerin güç aktarımları bu frekanslar için ayarlanmıştır.  Ürettiğiniz dalga şeklinin de önemi oldukça büyük. Kare dalgada çalışırken verim en fazla %80 olabilir. Sinüs dalga verimin en yüksek olduğu dalgadır.  Fakat sinüs bir dalga için kullandığınız devre elemanlarınızın ısınma problemleri çok daha fazla görülebilir.

Şimdi devreleri bir de kendim çizmek istemediğimden yabancı bir sitenin çizmiş olduğu devreler üzerinden gideceğiz. Sayfaya buradan erişebilirsiniz.

Bu görmüş olduğunuz entegre Nand Gate oscillatör, diğer ismiyle schmitt[googlemap schmitt trigger olarak bilinir. DC voltaj ile beslemelerini yaptıktan sonra girişini bir kapasitör ile graund’a bağlarsanız çıkışından kapasitörün kapasitansına paralel bir periyotla kare dalga elde edeceksiniz. Fakat bu entegreler maksimum 10V a kadar çalışırlar. Bu yüzden kullandığınız DC voltajı 10V a bir dc-dc voltaj regülatörü ile indirmeniz gerekiyor. Ayrıca çıkıştan elde ettiğiniz kare dalganın görev çevrim süresi(duty cycle) farklı olacaktır. Bunu ayarlamak için iki diyot ve bir pot kullanarak entgreden geri besleme yapmanız gerekiyor. Ama illa eşit olmasına gerek yok diyebilirsiniz. Bu durumda olduğu gibi kullanılabilir.

Bu da namı değer 555 entegresi. Oldukça meşhurdur. Devre, tamamen ürünün katalog bilgisine göre kurulur. Yani tamamen hazırdır. Size ise sadece kullanmak düşüyor.

 

Kare dalgayı bu şekilde ürettikten sonra bu dalgayı direk olarak transformatöre vermiyoruz tabi ki. Çünkü bu entegrelerden en fazla 100mA alabilirsiniz. Bu yüzden mosfetlere ve transistörler ihtiyacımız var. Bunun için kullanılan yine temel devreler var fakat siz bunların mantığını kullanarak farklı farklı yollardan da yapabilirsiniz.  Mesela aşağıda half-bridge(yarım köprü) devresindeki mosfetlerin biri kapanıp diğeri açılarak transformatör üzerinde kare dalga meydana getirir. Böylece Transformatör ikincil bobinine indükleme yapar ve güç aktarımı sağlanır.  Burada Transformatör üzerinde girişe uygulanan voltajın yarısı oluşur yani 30V giriş voltajınız var ise 15 Volt kapasitör üzerinde kaldığından transformatör üzerinde graund’a göre bir -15V bir de +15V oluşur.  Bu tür bir devrenin verimliliği %60 ile %75 arasında değişir.  Burada dikkat edilmesi gereken nokta üstte kullanılan mosfetin P kanal olması gerektiğidir. Çünkü kapasitör üzerinde kalan voltaj, N kanal bir mosfetin açılmasını engelleyebilir. Bu yüzden P kanal kullanma daha uygundur. Fakat P kanal bir mosfeti de bir transformatör yardımı ile sürmeniz gerekiyor.

Aşağıdaki devrenin ismi ise Full-Bridge devre. Bu devrenin verimliliği yukarıdaki devreden biraz daha fazladır.  Burada, mosfetler çaprazlama bir şekilde açılıp kapanırlar. Böylece yukarıdaki mantıkla aynı şekilde transformatör üzerinde kare dalga oluşturulur.  Burada transformatör üzerinde oluşan voltaj, giriş voltajı ile aynıdır. Üst tarafta kullanılan mosfetler P kanal olarak kullanılmış ve bir transistör aracılığı ile sürülmüştür.

Şimdi ise flip flop kullanılarak yapılmış bir devre var. Burada flip flop çıkışları mosfetlere bağlanarak yukarıdaki mantıkların aynısı kullanılmış.

Bu devre çok daha hoş. Bu devrede giriş frekansı ayarlanarak transformatörün çıkışındaki voltaj kontrol ediliyor. Nasıl yapıldığını görmek için resim üzerinde biraz düşünmeniz gerekiyor. Burada frekans üreten iki tane devre mevcut. Üstteki flip flop devresi sabit bir frekansa sahip kare dalga üretirken alttaki devre potansiyometre ile frekansı değiştirilebilen bir dalga üretiyor. Yukarıdaki düşük frekanslı dalga aşağıda üretilen yüksek frekans üzerine bindirilerek transformatöre veriliyor. Bunu yapmak ne sağlıyor diyecek olursanız; bunu yapmak çıkıştaki dalganın şeklini değiştiriyor ve çıkıştaki dalgayı sinüse yakın bir hale getirebiliyorsunuz.   Tabi ki bu kullandığınız cihazlara göre daha yaralı olacaktır.

 

 

Bu devreler için şu adrese göz atabilirsiniz. Örnekleri bu mantıkla çoğaltarak arttırmak mümkün. Uğraşınca farklı devreler kuracağınıza eminim. Kolay gelsin.