İlk adım her zaman çok önemlidir, bir işe başlamak o işi bitirmek için yapılan en büyük adımdır, öğrenmek ve üstüne koymak sizi biraz daha hedefe yaklaştırır ama tabi ki yeterli olmaz, Apollo 11 astronotu Neil Armstrong ile başlıyorum bu yazı dizisine,

Elektronik Nedir?

Elektronik, tanım olarak aktif ve pasif  devre elemanları barındıran elektrik sistemleri ile ilgilenen bilim dalı olarak ifade edilebilir. Peki devre elemanları nedir ne değildir?

Aktif ve Pasif Devre Elemanları

Öncelikle isterseniz pasif devre elemanlarından başlayalım. Bu sayede iki kavram arasındaki farkı daha kolay anlayabiliriz. Bir elektrik devresinde yer alan ve kendi gücünü üretemeyen veya güç kazancında etkisi olmayan elemanlar pasif devre elemanlarıdır. Direnç, kapasitör (kondansatör), indüktör (bobin) pasif elemanlardır.

Aktif devre elemanları ise, devrede kendileri güç üretebilen veya güç kazancı sağlayabilen elemanlardır. Genellikle birden fazla tipte yarı-iletken maddeden imal edilirler. Transistör, diyot, triyak, MOSFET gibi elemanlar aktif devre elemanlarıdır.

Dijital ve Analog Devreler

Elektronik devreler, faklı özelliklerine göre farklı şekillerde sınıflandırılabilirler. Devreleri sinyal türüne göre sınıflandırmak istediğimizde ise analog ve dijital olarak iki sınıfa ayırmamız mümkündür.

Analog devlerlerde sinyalin önceden belirlenmiş seviyeleri mevcut değildir ve sinyal süreklidir. Örnek olarak, hoparlörlerimizden ses almamızı sağlayan amplifikatör devreleri analog devrelerdir. Bu devrelerde sinyal süreklidir, herhangi bir kesintiye uğramadan iletilir.

Dijital devrelerde ise önceden belirlenmiş sinyal seviyeleri bulunur. Bu sinyal seviyeleri genellikle 0 ve 1 gibi iki farklı değeri ifade eder. Sinyalin varlığı çoğunlukla 1 seviyesini, sinyalin ortadan kalkması da 0 seviyesini temsil etmektedir (farklı tipteki devrelerde bu durum tam tersi olabilir). Dijital devrelere örnek olarak bilgisayarımızın içerisindeki neredeyse tüm devreleri ve Arduino gibi mikrokontrolcü devrelerini örnek verebiliriz.

Dijital devrelerin temel elemanları şunlardır:

• Lojik kapılar
• Toplayıcılar
• Flip-floplar
• Sayıcılar

Bu temel bileşenler bir araya getirilerek daha karmaşık yapıdaki mikroişlemciler, bellekler, sinyal işleyiciler (DSP), FPGA entegreleri gibi devreler oluşturulur.

Lamba vs Transistör

Elektroniğin temelini transistör isimli devre elemanı oluşturmaktadır. 20. yüzyılın en büyük icadı olarak nitelendirilen transistör sayesinde günümüzde kullanmakta olduğumuz aklımıza gelebilecek tüm elektrikli aletin boyutunun küçülmesi ve birçoğunun icadı mümkün olmuştur, örneğin mikroişlemciler ve dolayısıyla bilgisayarlar.

Transistör, elektrik sinyallerinin anahtarlanmasında ve güçlendirilmesinde kullanılan üç bacaklı bir devre elemanıdır. Küçük sinyaller kullanılarak büyük sinyalleri açıp kapatabilmesi sayesinde bir kontrollü anahtar olarak kullanılarak günümüz elektroniğinin en temel yapı taşını oluştururlar. Transistörler kullanılarak dijital devrelerin temel yapı taşlarından lojik kapıları, lojik kapılar kullanılarak yazmaç (register) gibi temel bellek elemanları veya aritmetik işlem devreleri (örn. toplayıcı) meydana getirilerek günümüzde hemen her cihazda bulunan mikroişlemci yapısı meydana gelir. Günümüzdeki en basit işlemcide bile milyarlar ile ifade edilebilecek sayılarda transistör bulunmaktadır.

Transistörün icadından önce, elektronik devrelerde transistörün görevini lambalar yapmaktaydı. Bu lambalar, aydınlatma amaçlı kullandığımız ampullerden farklı olarak farklı elektrotlar arasındaki elektrik akımını kontrol etme amaçlı tasarlanmış devre elemanlarıdır. Günümüzde gündelik kullandığımız elektronik cihazlarda çok sık olarak kullanılmasalar da lambalar, hala kaliteli ses ekipmanlarına kendilerine yer bulabilmektedir.

Lambalar, çok yüksek seviyelerde elektrik gerilimine (400V civarı) ihtiyaç duymaları, verimsiz, büyük ve çok ısınıyor olmaları gibi sebeplerden ötürü yerlerini transistörlere bırakmışlardır.

Elektroniğe Nasıl Başlarım?

Burada elektroniğe yeni başlayacaklar için gerekli olabilecek temel araç-gereç ve diğer ekipmanlardan bahsedeceğim.

Elektronik devrelerimizi test ve prototip amaçlı olarak kurabileceğimiz bir devre kartına ihtiyacımız olacak. Hızlı bir şekilde ve kalıcı olmayan bağlantılar için breadboard kullanılır:

Breadboard üzerindeki dikey bağlantılar kendi aralarında, güç hatları olan yatay bağlantılar kendi aralarında birbirine bağlıdır. Dikey bağlantılar bir yarık ile üst ve alt kısım olacak şekilde ikiye ayrılır. Böylelikle entegre gibi devre elemanlarına çeşitli bağlantılar yapmamız oldukça kolay bir hâl alır.

Breadboard üzerine kuracağımız devrenin bağlantılarını kolay bir şekilde yapabilmemiz için jumper kablo adı verilen kablolar mevcuttur.

Daha kalıcı bağlantılar için ise devremizi delikli devre kartına (pertinaks) lehimleyebiliriz.

Delikli pertinaks kartlar tek yüzlü, çift yüzlü veya breadboard benzeri şeritlere sahip olacak şekilde farklı çeşitlerde bulunabilirler.

Lehim Nasıl Yapılır?

Elektronikte ilerledikçe kendi devrelerinizi tasarlamaya başlayabilir, devre tasarım programları aracılığıyla oluşturduğunuz tasarımınızı bakır plaketler üzerine transfer edebilirsiniz. Hatta tasarladığınız devreyi profesyonel olarak üretilmesi için internet üzerinden sipariş edebilirsiniz.

Devre kurarken gerek duyacağımız araç gereçler ve malzemelerden bahsedelim. Temel olarak en fazla ihtiyaç duyacağımız malzeme montaj kablosu olacaktır. İki farklı çeşit kablo seçeneğimiz bulunmaktadır: çok damarlı kablo ve tek damarlı kablo.

Temelde kullanımı çok farklı olmasa da, çok damarlı kabloyu esnek olduğundan dolayı hareket gerektirecek durumlarda kullanmamız, sabit kalacak yerlerde ise tek damarlı kablo kullanmamız doğru bir tercih olacaktır.

Kabloları uygun ölçüde kısaltmak, uçlarındaki yalıtımı soymak ve çeşitli kesme işlemleri için yan keski kullanırız. Yan keski ve çeşitli maket bıçakları ile kablo soyabilmemiz mümkündür, fakat bu işlemi daha kolay yapabilmemiz için çeşitli kablo soyucular mevcuttur.

Yan keski.

Kablolarımızı devremize kalıcı şekilde sabitlemek için lehim yapmamız gerektiğinden bahsetmiştik. Lehim yapabilmemiz için lehim teli ve bu lehim telini ısıtıp eritmek amaçlı kullanılacak bir havyaya ihtiyacımız olacak. Başlangıç seviyesi için ısı ayarı olmayan, 20-30W civarında bir güce sahip kalem tipi havya ihtiyacınızı rahatlıkla karşılayacaktır. Daha ileri seviye işler için sıcaklık ayarlı lehim istasyonları ve sıcak hava tabancaları kullanabilirsiniz.

Lehim yaparken kullanmanız gereken bir başka vazgeçilmez malzeme lehim telidir. Kullanacağınız alanın boyutuna göre farklı kalınlıklarda ve karışımlarda lehim bulabilirsiniz. Lehim tercih ederken %60 kalay (Sn), %40 kurşun (Pb) içeren lehim teli kullanmanız uygun olacaktır. Çevre kirliliğinin önüne geçmek amacıyla üretilmiş kurşunsuz lehim de mevcuttur, fakat bu lehim çeşidi ile çalışmak yeni başlayacak kişiler için zor olacağından tercih etmemeniz daha doğru olacaktır.

Lehim yaparken ihtiyaç duyabileceğimiz son malzeme ise lehim pastasıdır. Flux ismiyle de karşımıza çıkabilen bu madde, zayıf bir asittir. Yüksek sıcaklıkta devre üzerindeki ve havya ucunda oluşan oksitlenmiş tabakayı ortadan kaldırmakta kullanılır. Aynı zamanda ısının lehim yapılacak yüzey üzerine düzgün şekilde dağıtılmasını da sağlar. Yeni başlayan arkadaşların sıkça karşılaşabileceği “lehimin yapışmaması” problemini ortadan kaldırır 🙂

Lehim yaparken bize kolaylık sağlayacak bir başka araç ise üçüncü eldir. Lehim yapılacak devre kartını veya kabloları sabit tutarak iki elimizi daha özgürce kullanmamıza olanak tanır.

Gerilim, Akım ve Direnç Nedir? Temel Elektrik Kavramları isimli yazıda multimetrelerin akım, gerilim ve direnç ölçmede kullanıldığından bahsetmiştim. Multimetrelerin bir çoğunda bulunan iletkenlik testi fonksiyonunu kullanarak kurduğumuz devrede hatalı bir bağlantı olup olmadığını kontrol edebilmemiz mümkündür. Test modunda multimetremizin uçları birbirine temas ettiğinde, içerisindeki buzzer sayesinde bir ses çıkaracaktır.