Temel elektronik serisinde bu sefer indüktör (bobin) elemanının ne işe yaradığını öğreneceğiz.

İndüktör (bobin) Nedir?

İndüktör, iletken bir telin sarılarak bobin halini alması ile oluşturulan bir devre elemanıdır. Üzerinden akım geçen her iletken tel manyetik alan oluşturur.

Üzerinden akım geçen bir telin oluşturduğu manyetik alan.

Bu özellik, indüktörün elektrik enerjisini manyetik alan olarak depolayabilmesini sağlar. Çoğunlukla indüktörlerde manyetik alanın gücünü arttırmak için tel ferromanyetik bir malzemeden (örneğin demir) yapılma bir çekirdeğin etrafına sarılır.

Farklı tipte indüktör çeşitleri

İndüktörün Özellikleri:

İndüktör ile ilgili bilmemiz gereken en önemli özellik, indüktörün üzerinden geçen akım ani olarak değişemez. Üzerinden geçen akımın oluşturduğu manyetik alan; indüktör akımının aniden değişmesi yerine, seviyeli olarak artması ya da azalmasına sebep olur.

Yukarıdaki osiloskop görüntüsünde üstteki dalga, indüktör üzerine uygulanan gerilimi, alttaki dalga ise indüktörün akımını göstermektedir. Görüldüğü gibi kare dalganın pozitif kısmı indüktör üzerinde zamanla artan bir akım oluşturuyor; gerilim ortadan kalktığında ise indüktördeki oluşan akım aniden kaybolmak yerine azalarak yok oluyor.

İndüktör, elektrik devreleri ve denklemlerde L harfi ile gösterilir. Birimi Henry (H)‘dir.

İndüktör devre sembolü

İndüktörün Manyetik Alan Formülü:

Bir indüktörün üzerinden elektrik akımı geçtiğinde manyetik alan oluşturduğunu söylemiştik. Bu oluşan manyetik alanı aşağıdaki formül ile hesaplayabiliriz:

İndüktörün manyetik alan formülü.

Burada;

  • B -> Manyetik alanı
  • µ -> Havanın manyetik geçirgenliğini
  • n -> İndüktörün birim uzunluğundaki sarım sayısını
  • l -> İndüktörün uzunluğunu

ifade etmektedir.

Bobin Ne İşe Yarar?

İndüktörler üzerinden akan elektrik akımının değişimi yavaş olduğundan, güç kaynaklarında ve sinyal işleme devrelerinde filtre görevinde kullanılır. Farklı sarım sayılarına sahip iki adet bobinden oluşan trafolar ise, AC gerilimin yükseltilmesinde veya alçaltılmasında kullanılırlar. Ayrıca manyetik alan depolama özellikleri sayesinde indüktörler, anahtarlamalı güç kaynaklarında da kullanılır.

Bobinin DC’de Davranışı

Bobin temelde sarmal haline getirilmiş bir tel parçasından ibaret olduğu için DC gerilimde devremizin herhangi bir yerinde bulunan tel veya kablodan farksız şekilde davranır.

İndüktör Çeşitleri:

Diğer ismi olan bobinden de anlaşılacağı üzere indüktörler, iletken bir telin sarmal hale getirilmesi ile meydana gelir. Üzeri yalıtkan kaplı bir iletken teli (tercihen tek damarlı) herhangi bir silindirik cisim etrafında sararak kendi indüktörümüzü oluşturmamız mümkündür. Bu bahsetmiş olduğum tel cinsini piyasada bobin teli ismiyle bulabilirsiniz.

Bunun yanı sıra devrelerimizde aşağıda yer alan çeşitlerde farklı indüktörler kullanabiliriz:

Aksiyel (direnç tipi) indüktör
Radyal (kapasitör tipi) indüktör
Toroid tipi indüktör
SMD (yüzey montaj) tipi indüktörler
Ayarlanabilir tip indüktörler genellikle radyo devrelerinde kullanılır.

İndüktörün Kullanım Alanları:

Kullandığımız motorlar, röleler, solenoidler, hoparlörler, trafolar, elektromıknatıslar, indüktif metal sensörleri aslında birer indüktördür.

Ferromanyetik bir malzemeden oluşmuş bir çubuğun üzerine sarılı bobine DC gerilim uygulayarak elektromıktanıs elde edilebilir.

Bu sayede sabit bir mıknatısa karşı oluşturacakları itme gücü ile motorlarda kullanılırlar.

Röle içerisinde metal kontağın iletime geçmesi için bir bobine enerji verilerek mıknatısa dönüşmesi prensibi kullanılır.

Otomatik kapı sistemlerindeki itme-çekme hareketi için kullanılan solenoidler de aynı şekilde çalışır.

Hoparlör, sabit mıknatıs içerisinde yer alan bir bobinin elektrik etkisi ile hareket etmesi ile çalışır. Bu bobine bağlı olan kağıt ya da farklı malzemeden üretilmiş diyafram, havayı hareket ettirerek ses dalgaları oluşmasını sağlar.

Trafolarda iki adet bobin bulunur. Birincil ve ikincil sarım olarak bulunan bobinler genellikle ferromanyetik bir çekirdek üzerinde sarılı olarak bulunur. Sarımlardan herhangi birisine AC gerilim uygulanması durumunda yakın olarak konumlandırılmış diğer sarımda bir indüksiyon akımı oluşur. Sarım sayılarının farklı şekilde ayarlanması ile yükseltici, düşürücü veya izolasyon trafoları oluşturmak mümkündür.

İndüktif yükleri sürerken dikkat etmemiz gereken önemli bir nokta gerilim sıçramalarıdır.

Arduino ve bir MOSFET kullanarak DC motor sürdüğümüzü düşünelim. En basit haliyle devremiz bu şekilde olacaktır:

Motorun hızını kontrol edebilmemiz için MOSFET’in gate bacağına Arduino’dan alacağımız PWM sinyalini uyguladığımızı varsayalım. Bu durumda MOSFET’in drain bacağındaki gerilim aşağıdaki gibi olacaktır:

Görüntü linkteki videodan alınmıştır: https://www.youtube.com/watch?v=LXGtE3X2k7Y

İndüktör akımı anlık olarak değişemediğinden MOSFET kesime girdiğinde depolanan enerji, transistörün drain bacağında 40-50V gibi yüksek bir gerilim sıçramasına sebep oluyor. Eğer kullandığımız MOSFET bu seviyelerdeki gerilime dayanamayacak özellikte ise yanabilir. Yükün üzerine aşağıdaki gibi bir diyot bağlayarak bu durumun oluşmasına engel olabiliriz.

Tesla Bobini

Tesla bobini, ünlü bilimadamı Nikola Tesla tarafından 1891 yılında yüksek frekanslarda, yüksek gerilimli ve düşük akımlı AC elektrik üretmek için icat edilmiş bir buluştur. Tesla, bu icadı ile yüksek mesafeler arasında kablosuz elektrik aktarımı yapmayı planlamaktaydı. Bugün ise çoğunlukla bilim-kurgu ve korku filmlerinin arka planını süslemekte ve bizler gibi maker’ların görsel ve işitsel şovlar amacıyla kullanılmaktadır 🙂

Tesla bobinleri.

 

 

1 YORUM

CEVAP VER