Deneyimli bir tasarımcı mısınız yoksa elektrik alanında yeni misiniz? Cevabınız evetse, temellerden başlamalısınız. İlk etapta elektrik şemasının ne olduğunu merak ediyor olmalısınız. O zaman endişelenmeyin. Size konsepti anlatacağım.
Öncelikle, şema sembolleri veya elektrik şemaları devre diline benzetilebilir. Peki neden önemlidirler? Çünkü devre tasarımınızın amacını anlamanıza yardımcı olurlar. Okuyup anlamak, öğrenip unutacağınız bir teknik değil, bir zorunluluktur. Elektrik şemasının öneminin farkındaysanız ancak nasıl okuyacağınızdan emin değilseniz, bu makale tam size göre! Öyleyse, zamanınızı boşa harcamayalım ve elektrik şeması bileşenlerinin ayrıntılarına, bunları yorumlama yollarına ve daha fazlasına dalalım.
Elektrik Şeması Nedir?
Elektrik şeması, devrenizin elektrik yolunu göstermenin veya çizmenin başka bir yoludur. Elektrik şeması terimi, bir kişinin bir elektrik devresindeki temel bileşenleri ve bunların ilişkilerini düşünmesi için kullanılan teknik bir çizimdir. Geleneksel tasarımlı devre düzenleri yalnızca sistemin fiziksel düzenini ve çalışma saatlerini gösterirken, elektrik şeması elektriğin sistemde nasıl hareket ettiğini ve bağlandığını gösterir.
Şimdi elektrik şeması sembollerinin temel özelliklerine bir göz atalım:
● Değişken dirençler, basmalı düğme anahtarları ve diyotlar.
● Sadece devre elemanlarının yerleşimini değil, bu kavramların sırasını da kapsar.
● Aynı zamanda mühendislik dünyasının her tarafında anlaşılabilen bir iletişim aracıdır.
● Bileşenin orijinal olup olmadığı, değeri veya derecesi hakkında özel bilgiler sunar.
Kısacası, şemalar olmadan, hataları bulmak, devreleri oluşturmak ve sistemleri kurmak tam bir karmaşa olurdu.
Bir elektrik şemasında tipik olarak bulunan temel unsurlar şunlardır:
İşte bir elektrik şemasında tipik olarak bulunan ortak elemanların bir listesi ve anlamlarının açıklamaları:
● lamba: İçinde bir çarpı işareti bulunan bir daire şeklinde gösterilir. Daha çok, içinden akım geçtiğinde ışığın yandığı bir ampul veya lambaya benzer.
● anahtar: İki ucu arasında açılı bir çizgi bulunan bir çizgide kopukluk olarak ortaya çıkar. Bir devredeki akım akışını düzenler.
● Tel: Bu düz çizgi devredeki bileşenler arasındaki bağlantıyı göstermektedir.
● Bağlı/Bağlı Değil: Bu tür tel sembolleri, tellerin bağlı olup olmadığını (noktalı ince çizgi) veya bağlı olmadığını (noktasız kesik çizgilerin kesişmesi) belirtir.
● direnç: Farklı parça ve devre uygulamalarına izin verirken elektrik akımını kısıtlayan zikzak bir çizgi olarak gösterilmiştir.
● Değişken Direnç: Üzerinde ok bulunan bir dirençtir, bu da direncini ayarlayarak akımı kontrol edebileceğiniz bir direnç olduğunu gösterir.
● Kapasitör: Elektrik enerjisini tutar ve gerektiğinde verir, çoğunlukla sinyalleri 'düzeltmek' veya 'filtrelemek' için kullanılır.
● Polarize Kondansatör: Temel olarak, polarizasyon kapasitörü, polaritesi (+) ve (-) ile işaretlenmiş herhangi bir normal kapasitördür. DC devrelerinde kullanılır.
● Diyot:Hassas bileşenleri korumak için, akımın yalnızca bir yönde akmasına izin veren ve bir çizgiyi işaret eden üçgen bir ok bulunur.
● LED (Işık Yayan Diyot): LED veya ışık yayan diyot bulunan yerlerde, tek yönlü akımın olduğu dışarıyı gösteren oklarımız vardır.
Bir Devrenin Temellerini Anlamak
Bir devrenin temellerini anlamayı öğrenirken, temel bileşenleri elinizde bulundurmalısınız. Öncelikle, devre nedir? Başka bir deyişle, devre, herhangi bir elektrik akımının içinden geçtiği bir şeydir. Kolay, değil mi? Hadi biraz daha derinlemesine inceleyelim ve kendi devre konfigürasyonunuzu oluştururken göz önünde bulundurmanız gereken ana parçalara bakalım.
Devrenin çalışma prensibi şöyledir:
Bir güç kaynağı, elektronları kapalı bir yoldaki iletkenler arasından ittiğinde, bu elektronlar bir devre içinde dolaşarak akım üretir.
Akımın akması için:
● Devre yolunun kopuk olmaması, kapalı olması gerekir.
● Güç kaynağının pozitif terminali, akımı devreden geçirip negatif terminaline geri göndermelidir.
Hayır, hepimiz bir devrenin nasıl çalıştığını biliyoruz, o yüzden karşılaşabileceğimiz farklı devre türlerine geçelim.
● Seri devre: Bu durumda akım, bileşenlerden tek bir yol boyunca teker teker geçer. Devrenin bir bileşeni arızalanırsa, bu tüm devreyi etkiler.
● Paralel devre: Bu devre, akımın yalnızca tek bir yoldan akmasına izin verilen, çeşitli dallara yerleştirilmiş bileşenleri temsil eder. Bir parça bozulsa bile, diğer her şey sorunsuz çalışmaya devam eder.
● Kombinasyon Devresi: Bazı tasarım hedeflerine ulaşmak için seri ve paralel konfigürasyonlardan oluşur.
Devreleri yöneten temel yasalar.
O halde devrelerin sahip olduğu temel yasalara bir bakalım.
1. Ohm Yasası:
Gerilim (V), akım (I) ve direnç (R) arasındaki ilişkiyi açıklar. Bir devrede gerilim, akım ve direncin nasıl davrandığını anlamak önemlidir.
V= I×RV = I \times
RV=I×R
2. Kirchhoff Yasaları:
Kirchhoff Akım Yasası (KCL) şunu ifade eder:
Bir elektrik devresi bağlantısına giren toplam akımın toplamı, bağlantıdan çıkan toplam akıma eşittir. KCL formülü şöyledir:
∑I(içeride) = ∑I(dışarıda)
Nerede:
I(içeride) kavşağa akan akımlardır.
I(out) kavşaktan dışarı akan akımlardır.
Bir Devreyi Grafiksel Olarak Göstermenin Yolları
Bir devreyi temsil etmek söz konusu olduğunda, bu nedir? SI birimleriyle dolu bir diyagram mı? Yoksa akış şeması türünde bir diyagram mı? Dürüst olacağım, bunun herkese uyan tek bir yöntem olduğuna inanmıyorum. Piyasada birçok grafiksel temsil yöntemi mevcut ve her birinin kendine göre avantajları var. Bunlardan hangisi projenizdeki bir sonraki kullanımınız için en uygun? Gelin sizin için açıklayalım. Bu bölümün sonunda, hangi grafiksel tasarımı seçmeniz gerektiğini anlayacaksınız.
1. Şematik Diyagram
Bunlar devreleriniz için taslaklardır. Ne sunarlar? Acemi birinin anlayabileceği kadar basit bir şekilde temsil edilirler. Bileşenler arasındaki iletişimi köprülemek için tasarlanmıştır. Devrenin fiziksel tasarımına bakmak yerine, devrenin kullanımını görmek için bağlantı şeması sembolleri kullanırlar.
2. Kablolama Şeması
Ardından, sayfada bir bağlantı şeması var. Entegre devrelere daha pratik bir bakış açısı sunuyor. Size gösterilen sıkıcı, eski tip soyut semboller değil; bileşeninizin gerçek dünyada ne kadar kolay çalıştığı önemli. Bu şema, kablolarınızın rengini, fiziksel bağlantılarınızı ve terminallerinizin yerleşimini takıp onarmanıza olanak tanıyor.
3. Blok Şeması
"Blok diyagramı" terimiyle karşılaştığınızda bu grafiksel gösterim zihninizde nasıl bir izlenim yaratıyor? Akış şeması mı yoksa bloklar mı? Eğer akış şemasını kullanacaksanız, haklı olabilirsiniz. Bu akış şeması türü diyagram, sistemin kuşbakışı bir görünümünü sunar. Diyagramı iki bölüme ayırır:
● Power Supply
● Operasyonel Amplifikatör
En iyi yanı mı? Detaylara girmiyor. Ancak, o içerik parçasının doldurduğu boşluğa nasıl oturduğunu analiz ediyor. Bir sonraki proje için bir blok diyagramı oluşturacağınızı bildiğinizde, bu şemaya dikkat edin, çünkü üst düzey planlama veya teknik olmayan kişilere sistemleri açıklamak için iyi bir yanı var.
4. Resimli Diyagram
Bu, yeni başlayanlar ve uzman olmayanlar için en kullanıcı dostu format olduğu için tartışmasız favorimiz. Görseli kim sevmez ki? Yani hepimiz severiz. Bir devreyi ezberlemenin en kolay ve en kesin yolu, tüm sembolleri okumak yerine resmini görmektir. Genel olarak, sembolleri gerçekçi çizimlerle değiştirdiği için devrenin benzerleriyle nasıl tepki verdiğini görmek daha kolaydır.
5. Tek Hat Diyagramı (SLD)
Bazen tek hatlı bir şema karmaşık hale gelebilir. Ancak, bunları bitirdiğinizde, karmaşık elektrik sistemlerinizi temiz, şık ve tek hatlı gösterimlere dönüştürebilirler. Bununla birlikte, enerji hatlarının büyük kısımlarına, transformatörlere ve devre kesicilere odaklanır ve bu nedenle endüstriyel elektrik şebekesi ve elektrik binası düzenleri gibi daha büyük sistemler için daha idealdir.
Basit Bir Devre Nasıl Okunur?
Tüm mühendisler, elektrikçiler ve amatörler devre şemalarını okuyabilmelidir. Devre şeması (şema olarak da bilinir), bir elektrik sistemindeki bölümlerin sembolik bir temsilidir. İşte bunları nasıl okuyabileceğiniz.
Adım 1: Bir Devre Sisteminin Temellerini Anlayın
Buradaki püf noktası, önce bileşenleri anlamanız gerektiğidir. Örneğin, devre şemalarında bileşenler standart sembollerle gösterilir. Peki hangi semboller? İşte bunlar:
● Dirençler: Çizgiler veya zikzaklar şeklinde gösterilir.
● Kondansatörler: Paralel çizgiler (biri düz, biri polarize kapasitörler için eğri).
● diyotlar: Bir doğru üzerindeki üçgen noktalar akımın akış yönünü gösterir.
● Güç Kaynakları: Piller için uzun ve kısa çizgiler, AC kaynak durumunda ise dalgalı çizgiler.
Adım 2: Güç Kaynağını Belirleyin
Sembolleri zaten bildiğinize göre, devrenin nasıl beslendiğini görmeye hazırsınız. Peki bunu nasıl yapacaksınız? Öncelikle güç kaynağını bulmalısınız: genellikle bir pil veya AC fişidir. Ardından, polaritesini veya voltaj değerini kaydedin. Örneğin, bir DC devresiyse, daha uzun bir çizgi pozitif terminali, daha kısa bir çizgi ise negatif terminali temsil eder.
Adım 3: Akıntının Akışını Takip Edin
Devre akımınızın nereye gittiğini ve doğru mu yoksa yanlış mı yönde aktığını kontrol etme zamanı. Normalde elektrik akımı, güç kaynağının pozitif terminalinden çıkıp negatif terminaline gider. Bu terminalin, geleneksel akım akışına daha duyarlı olduğu gösterilmiştir. Bunu okumak için, güç kaynağından bileşenlerden geçerek kaynağa geri dönen yolu izleyin; akım akış yolunuzu bulacaksınız.
Adım 4: Bireysel Bileşenleri Analiz Edin
Tüm bu adımlar tamamlandıktan sonra, tüm bağlantıları ayrı ayrı analiz etmeniz gerekir. Başlangıçta biraz zor görünebilir, ancak gerçekten çok işe yarar. Tek bilmeniz gereken, her bir bileşenin ne işe yaradığıdır. Size açıklayayım.
● Dirençler: Akım akışını sınırlayın. Sembolün yanında basılı direnç değerlerine (ohm cinsinden) dikkat edin.
● Kondansatörler: Ayrıca elektrik enerjisini depolar ve serbest bırakırlar. Kapasitans değerlerini farad cinsinden aramalıyız.
● Anahtarlar: Akımın akışını kontrol eder. Açık anahtarlar devreyi keser, kapalı anahtarlar devreyi kapatır.
● Diyot: Diyotlar akımın yalnızca tek yönde akmasına izin verir. Ardından anot (pozitif) ve katot (negatif) terminallerini ararsınız.
● LED'ler: Akım için diyotlar gibi ışık yayarlar. Sinyallerinin polaritesine dikkat etmelisiniz.
Adım 5: Seri ve Paralel Yapılandırmayı Tanıyın
Son olarak, en kolay kısma geliyoruz. Elektrik şemasının seri mi yoksa paralel mi olduğunu bilmeniz gerekiyor. Uçtan uca bağlıysalar, seridirler. Bileşenlerin ortak iki noktadan bağlandığı diğer duruma paralel devre denir.
Şematik Diyagram Nasıl Okunur ve Yorumlanır
Basit aletler yapmak isteyen bir hobi meraklısıysanız, bir şemayı okuyup yorumlamayı öğrenmeniz neredeyse şarttır. Bir şemayı okumak, harita okumayı öğrenmeye benzer: Her şeyin ne anlama geldiğini biliyorsanız, yolunuzu bulabilirsiniz. Örneğin, her bileşen için belirli bir sembol kullanılır: dirençler için zikzak, kapasitörler için paralel çizgiler ve diyotlar için üçgenler. Bir şemayı anlamak için öncelikle bunları iyi bilmeniz gerekir.
Bu sembolleri, işlevlerini ve nasıl göründüklerini öğrenmeniz gerekecek. Ardından güç kaynağını bulmanız gerekecek. A+++ veya pil sembolüyle işaretlenecek ve akım akışını görmek için hatlar (teller) boyunca bileşenlere doğru ilerleyeceksiniz.
Ardından, direnç bileşenlerini ohm cinsinden veya kapasitörler için bileşenleri farad cinsinden gösteren R1R1R1 veya C1C1C1 gibi etiketleri arayın. Devrenin her bir parçasının işlevini öğrendikten sonra, elektriğin izlediği yolu izlemeye çalışın. Bu şekilde, bir şematik diyagramı kolayca anlayıp yorumlayabilirsiniz.
Profesyonel Görünümlü Bir Şematik Diyagram Nasıl Tasarlanır?
Birçok kişi bir şematik diyagram tasarlamak istediğinde gereken basit adımların farkında değildir. Profesyonel görünümlü bir şematik diyagram oluşturmak kolay değildir. Ancak doğru adımları öğrendikten sonra, bir sonraki yüksek teknoloji kablolama diyagramında kendi başınızasınız. Yeni başlıyorsanız, KiCad, Eagle, Altium vb. şematik tasarım yazılımları işe yarayacaktır. Ardından, seçilen sistem devrelerini, sinyal veya güç ilerlemesini göstermek için soldan sağa veya yukarıdan aşağıya doğru akan fonksiyonel bloklara (Giriş, İşlem ve Çıkış) ayırın.
Bundan sonra, herkesin anlayabileceği şekilde normal elektrik sembollerini kullanmanız gerekir. Tüm bileşenlere benzersiz tanımlayıcılar (örneğin, R1, C2, U3 vb.) atanmalı ve tüm değerler (direnç, kapasitans, varsa IC parça numarası) not edilmelidir. Bunlara uymak, şemanızın düzgün çalışacağından, iyi görüneceğinden ve mantıklı olacağından emin olmanın tek yoludur.
Sonuç
Şematik diyagramlar, montaj, sorun giderme ve iş birliği için bir taslaktır. Bir devrenin işlevselliğini ve yapısını profesyonelce aktarır. Sektör standartlarını takip ederek, bileşenleri rasyonel bir şekilde düzenleyerek ve netliği vurgulayarak, diyagramlarınızın yalnızca kullanışlı değil, aynı zamanda göze de hitap etmesini sağlar.
