Ünite 4: Ölçü Aletleri

Analog Ölçü Aletleri

Analog ölçü aletlerinde, aletin içinden geçen akımın yarattığı manyetik alan prensibi ile ibre hareketi sağlanmakta ve ölçülecek değere göre taksimatlandırılmış kadran üzerinden ölçüm yapılmaktadır. Kadran alanı sınırlı olarak taksimatlandırıldığından okuma zorluğu ortaya çıkabilmektedir. Ayrıca kadran üzerinde yapılan taksimatlandırma nedeniyle ölçümler ancak belirli bir yaklaşıklık üzerinden yapılmaktadır. Kadran üzerindeki taksimatlandırmanın hassaslığı arttıkça ölçümün hassasiyeti de artmaktadır. Ayrıca bu tip cihazlarda ölçüm sonucunun okunması için ibrenin konumuna göre ayrıca bir hesaplama gerekebilmektedir. Bu ölçü aletlerinin başka bir dezavantajı, elektromanyetik alandan etkilenmeleridir. Bir başka dezavantajı ise ölçüm problarının polaritesinin önemli olmasıdır. Örneğin, doğru akım ölçümünde; ölçü aletinin probları ölçülecek noktaya ters polaritede bağlanması durumunda analog ölçü aletinin ibresi ters yönde sapmak isteyecek ve fiziksel olarak deformasyon meydana gelebilecektir. Ayrıca analog ölçü aletlerinde bulunan mekanik parçalar (ibre, komütatör, anahtar, yaylar) sonucu ölçü aletinde yıpranma, aşınma ve bozulmalar daha fazla olmaktadır. Bu ve buna benzer dezavantajlarından dolayı günümüzde analog ölçüm aletleri yerlerini dijital ölçüm aletlerine bırakmaktadırlar.

Dijital Ölçü Aletleri

Dijital ölçü aletlerinde ölçüm sonucu, analog değerlerin belirli bir sayıda örneklenmesiyle, sayısal olarak gözlenir. Analog cihazlara benzer bir şekilde bu örnekleme oranı ne kadar yüksek ise ölçüm sonucu gerçek değere o kadar yakındır. Dijital ölçü aletleri elektromanyetik alanlardan analog cihazlara nazaran daha az etkilenir. Bir diğer avantaj olarak bu tarz cihazların mekanik parçaları yoktur ya da çok azdır. Bu nedenle mekanik aşınmalardan dolayı oluşabilecek arıza ihtimali de çok azdır. Ayrıca bu ölçü aletleri ölçüm değerlerini, hesaplama gerektirmeden, sayısal olarak görüntülediklerinden okuma hatalarını en aza indirgemektedirler.

Dijital Multimetre

Günümüzde birçok elektriksel büyüklüğü (direnç, akım, gerilim, kapasite, indüktans, frekans vb.) ölçebilen multimet-reler yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bir multimetrede temel elektriksel büyüklükler olan doğru akım, alternatif akım, doğru gerilim, alternatif gerilim ve direnç ölçümü yapılır. Bu cihazlarda fonksiyonlar arası geçiş bir seçici anahtar ile yapılmaktadır. Dijital multimetreler üzerinde ohmmetre, voltmetre veya ampermetre fonksiyonları farklı sembollerle gösterilebilir. Bu cihazların fonksiyon düğme-leri ile ölçüm işlem basamakları cihazdan cihaza farklılık gösterse de ölçüm prensipleri aynıdır. Ayrıca bir multi-metre ile multimetrenin marka ve modeline bağlı olarak kapasite, indüktans, diyot sağlamlık testi, kısa devre ve açık devre testi gibi ölçümler de yapılabilir. Ölçülecek pa-rametreye göre multimetrenin fonksiyon seçici anahtarının uygun konuma getirilmesi gerekir. Multimetre ile yapıla-cak enerjili ölçümlerde temel prensip, ölçü aletinin ayarlarının ve bağlantılarının yapıldıktan sonra devre ya da cihaza enerji vererek ölçüm yapmaktır. Ancak, devre ya da cihazın enerjisi kesilemez ve devre/cihaz enerjili halde iken ölçü aletinin ölçüm noktalarına bağlanması gerekirse bu bağlantı sırasında çok dikkatli olmak gerekmektedir. Yanlış bağlantılar çeşitli tehlikelere neden olabilmektedir. Öte yandan direnç, kondansatör, diyot, tristör, transistör gibi elemanların ölçümü ve sağlamlık kontrolü sırasında elemanlar devreden ayrılmış olmalı ve üzerlerinde enerji bulunmamalıdır. Aksi takdirde sağlıklı ölçümler alınamamaktadır.

Sinyal Jeneratörü

Fonksiyon jeneratörü olarak da isimlendirilen sinyal jeneratörü, belirli bir genlik ve frekans değerinde kare, üçgen veya sinüzoidal dalga üreten bir cihazdır. Bu sinyaller devrelerin çalışma kontrolünde ve arıza takibinde kullanılır. Sinyal jeneratörleri genellikle frekans aralığı buton grubu (range), sinyal seçim butonları (function), frekans ayar (frequency) ve genlik ayar (amplitude) düğmeleri ile sinyal çıkış terminalleri olmak üzere beş bölümden oluşur.

Dijital Osilaskop

Osilaskop elektriksel işaretlerin görüntülenerek ölçülmesini sağlayan çok yönlü bir ölçü aletidir. Osilaskop ile DC ve AC sinyallerin genliği yanında AC sinyallerin frekansı ve periyodu ölçülebilir. Ayrıca osilaskop ile iki AC sinyal görüntülenerek aralarındaki farklar (örn, periyodiklik, faz farkı) da belirlenebilir. Osilaskoplar analog ya da dijital yapıda olabilir. Analog osilaskoplarda sözü edilen ölçümler için belirli hesaplamalar ve gözlemlemeler yapmak gerekirken, dijital osilaskoplarda sonuçlar sayısal olarak ekrandan veya bilgisayar aracılığı ile alınabilir. Ancak her iki tip osilaskopda kullanılmadan önce incelenecek sinyale göre birtakım ayarların ve kalibrasyonların yapılması gerekmektedir.

Dijital LCRmetre

LCRmetre direnç, kapasite ve indüktans ölçümü yapan bir cihazdır ve analog ile dijital türleri bulunmaktadır. LCRmetre ile ölçüm sırasında ölçülecek elemanlar enerjili olmamalıdır. Aksi halde bu durum cihazın arızalanmasına neden olabilmektedir. Ayrıca cihaz ile kondansatörün kapasitesi ölçülmeden önce kondasatör üzerindeki elektrik yükünün boşaltılması gerekmektedir. Aksi takdirde cihaz zarar görebilir. Bu tarz cihazların multimetrelere göre kullanım alanları daha özelliklidir.

Dijital Meger

İzolasyonu (yalıtımı) bozulan bir hat kısa devre ya da kaçak akıma neden olabilmekte ve bunun sonucunda insanın yaralanmasına veya ölümüne yol açabileceği gibi donanımın bozulmasına ya da hasar görmesine de neden olabilmektedir. Elektrik tesisatlarında hatlar arası veya hat ile toprak arası izolasyon (yalıtkanlık) dirençlerinin tipik bir ohmmetre ile ölçülmeleri mümkün değildir. Çünkü ohmmetre, ölçmek istenilen dirence düşük bir gerilim uygulayarak gerçekleştirir. Buna bağlı olarak direnç üzerinden düşük bir akım geçer. Bu akım, yalıtım direnci çok yüksek donanımlarda çok çok küçük olacağından ölçüm sonucu sağlıklı olmaz. Bu nedenle izolasyon direncinin ölçümünde yüksek doğru gerilimle çalışan izolasyon megeri kullanılır. İzolasyon megerleri, 250-500V-1000V gibi yüksek gerilimlerle ölçme işlemini yaparlar. Ölçüm için gerekli bu gerilim, meger içinde yer alan bir jeneratör ya da elektronik bir konvertör (dönüştürücü) vasıtasıyla üretilebilir. Jeneratörlü megerlerde gerekli gerilim cihaz üzerinde bulunan bir mekanik kol çevrilerek elde edilir. Özellikle kalitesiz elektrik yalıtım malzemesi ile yapılan tesisatlarda akım kaçağı, kısa devre gibi olaylarla sık karşılaşıldığından, elektrik projelerinin tesisatlarının bittikten sonra işletmeye alınmadan önce meger ile izolasyon testinin yapılması güvenlik tedbiri açısından yasal bir zorunluluktur. Tesisatlarda elektriksel izolasyon direncinin değerinin, şebeke geriliminin 1000 katından daha fazla olması gereklidir. Örneğin 380Volt’luk bir şebekede yalıtkanlık direnci 380000 ?’dan, 220Volt’luk bir şebekede ise 220000 ?’dan fazla olmalıdır. Megerin kullanıldığı bir başka başlıca alan da motor sargılarının ve transformatörlerin yalıtım direnci ölçümleridir. Motor sargılarının yalıtımı fiziksel nedenlerden dolayı bozulabilir. Bu durumda kaçak akımlar artar ve bu akımların yarattığı etki ile motor belli bir süre içerisinde bozulur. Motorun şebekeden çektiği akımın artması durumunda motor sargılarının yalıtımının bozulmasından şüphe edilir. Ohmmetre, direnç ölçümünde dirence küçük bir gerilim uygulayarak ölçme işlemini gerçekleştirdiğinden yalıtımı bozulan motor sargılarına ohmmetrenin uyguladığı bu gerilim, izoleyi geçemez. Bu nedenle ohmmetre ile sorun tespit edilemez. Dolayısıyla motor sargılarının yalıtım direncini ölçmek için izolasyon megeri kullanılır. Benzer bir nedenle transformatörlerin yalıtım direnci ölçümleri de izolasyon meğerleri ile yapılır. Öte yandan elektrik şebekelerinde topraklama tesisleri, bir arıza halinde kısa devre ya da kaçak akımların, cihazların korunmasını sağlayacak ve insan hayatını tehlikeye sokmayacak bir elektrik hattı üzerinden toprağa geçmesini sağlar. Koruma ve işletme topraklaması direncinin değeri topraklama megerleri ile ölçülmektedir. Koruma topraklaması direncinin değeri 5?, işletme topraklaması direncinin değeri ise 2?’un altında olmalıdır.

Wattmetre

Wattmetre, alıcıların çektiği gücün ölçümü için kullanılır ve yapısı itibariyle bir ampermetre ile voltmetrenin tek bir yerde birleştirilmiş hali gibi düşünülebilir. Bu yüzden wattmetre ile güç ölçümü için akım ölçme uçları devreye seri, gerilim ölçme uçları devreye paralel bağlanır. Dijital ve analog tipleri bulunmaktadır. Wattmetre gücü W veya kW biriminde ölçer. Alternatif akımda güç; aktif, reaktif ve görünür güç olarak ele alınır. Aktif güç rezistif (omik) yüklerin harcadığı güç iken reaktif güç ise endüktif ve kapasitif yüklerin harcadıkları güçtür. Görünür güç, aktif ve reaktif güçlerin bileşkesidir. Alıcıların harcadığı aktif gücü ölçmek için wattmetre, reaktif gücü ölçmek için ise varmetre kullanılır. Endüktif yükün harcadığı güç ile rezistif yükün harcadığı güç arasında bir faz farkı mevcuttur. Bu faz farkı cos?metre ile ölçülebilir. Wattmetrenin yapısında iki adet bobin vardır. Bunlar akım ve gerilim bobinleridir. Akım bobini kalın kesitli ve az sarımlıdır. Gerilim (voltaj) bobini ince kesitli ve çok sarımlıdır. Akım bobini sabit, gerilim bobini ise hareketli şekilde tasarlanmış ve gerilim bobininin üzerine bir ibre bağlanmıştır. Hareketli olan gerilim bobininin ağırlığının, ölçüm üzerinde bir hata oluşturmaması için gerilim bobini sarım sayısı azaltılmış ve sarım sayısının azalmasından dolayı düşen direnci karşılamak içinse bir öndirenç (Rö) bağlanmıştır. Ölçüm işlemi için akım bobini ölçüm uçları gücü ölçülecek kola seri, gerilim bobini ölçüm uçları ise paralel bağlanır.

Dijital Pensmetre

Pensmetre; temassız akım, temaslı gerilim, güç ve güç katsayısı (PF: Power Factor, cos?) ölçümü yapan bir ölçü aletidir. Üretimin sürekli olduğu işletmelerde yük ve kaynağı ayırmak suretiyle akım ölçmek pratik bir yol değildir ve zaman kaybına ve maliyet artışına sebep olur. Pensmetrelerle bu sorun aşılmıştır. Bu cihazlarda ölçme işlemi, içinden akım geçen bir iletkenin etrafında meydana gelen manyetik alan prensibine dayanır. Pensmetre ile güç katsayısı da ölçülebilmektedir. Resiztif yüklerde akım ile gerilim arasında herhangi bir açı farkı olmadığından güç katsayısı 1 değerindedir. Endüktif yüklerde ise akım ile gerilim arasında faz farkı vardır ve bu nedenle endüktif devrelerde güç katsayısı 0 ile 1 arasında değer almaktadır. Ayrıca pensmetrede diyot sağlamlık testi, kısa devre kontrolü, frekans ve direnç ölçümü de yapılabilmektedir. Pensmetrelerin analog ve dijital tipleri mevcuttur.