Direnç Nasıl Ölçülür?

Direnç nasıl ölçülür

Direnç nasıl ölçülür?

Direnç, kondansatör gibi elektrik elemanlarının elektrik akımına karşı gösterdiği direnci ölçen ölçü aletine ohmmetre adı verilir. Değeri bilinmeyen direnç, ohmmetre ölçü aletinin R_x ucuna bağlanır. Ohmmetrenin içinde pil bulunduğu için ölçme anında başka bir akım kaynağına gerek yoktur. Mikro-ohmmetreler düşük değerlerde dirençleri ölçer. Megerler  veya megohmmetreler ise yüksek değerlerde olan dirençleri ölçerler. Direnç birimi (Ω) omega, direnç sembolü (R) ile gösterilir.

Direnç Ölçme Yöntemleri

Direnç; önemli bir elektronik devre elemanıdır. Tüm elektronik ve elektrik  devrelerinin belli bir dirençleri vardır. Bu dirençlerin değerlerine göre devrenin tasarımı yapılır. Devredeki dirençler, bazen ısı elde etmek için, bazen akımı sınırlamak için, bazende gerilimi farklı değerlere bölmek için kullanılır. Ohmmetre ile direnç ölçülmesi mümkündür. Bu tip ölçmeler direkt yöntemle yapılan ölçmelerdir. Yani direnci devreden ayırıp iki ucunu köprü uçlarına bağlayıp değerini direkt okunabilir. Bu ölçme ile sağlıklı ölçüm yapılmasına rağmen, bu yöntemleri her yerde kullanılamamaktadır. Zira bazı dirençler, devreden sökülmeden bulunduğu yerde değerleri ölçülür. İşte bu tip dirençlerin değerini ölçme yöntemine de endirekt ölçme adı verilir.

Endirekt ölçme ohm kanununa göre yapılır. Direncin devrede gösterdiği işlevlerinden faydalanarak değer belirlenir. Direncin devre akımı ve gerilimindeki etkileri, R = I / U formülünde yerine konulduğunda sonuç direnç değerini belirler.

R = Direnç, I Akım, U gerilim

Direnç ölçümünde kullanılan yöntemler:

• Ampermetre – Voltmetre yöntemi ile direnç ölçme
• Gerilim düşümü yöntemi ile direnç ölçme
• Voltmetre yöntemi ile direnç ölçme
• Ayarlı standart bir direnç ve ampermetre ile direnç ölçümü
• Standart bir direnç ve ampermetre ile direnç ölçme
• Ampermeter ve vatmetre ile direnç ölçme
• Voltmetre ve vatmetre ile direnç ölçme
• Potansiyometre ile direnç ölçümü

Ayrıca köprülerle direnç ölçümü yapılır: Bunlar;

• Wheatstone (veston) köprüsü
• Telli veston köprüsü
• Thomson (tomson) köprüsü

Bu ölçümlerden örnek olarak aşağıdaki ampermetre– voltmetre yöntemi ile yapılan direnç ölçme verilmiştir.

Ampetmetre – Voltmetere Yöntemi ile Direnç Ölçme

Bu yöntemle direnç ölçümü yapılırken, devreye bir voltmetre ve bir de ampermetre bağlanır. Bilinmeyen R_x direncinin değeri, ohm kanunundan faydalanarak bulunur.

R_x dirençten geçen akım, devreye bağlı olan ampermetre den amper, devreye bağlı olan voltmetre ile R_x üstündeki gerilim volt olarak okunur. Sonra Rx = formülünde yerine konur. Sonuç; direncin değeri ohm olarak bulunur. (R_x = U / I ohm) dur.

Bu ölçmede; ölçmek istediğimiz direnç, R_x direncinin değerine yakın olmakla beraber gerçek değeri değildir. (Yani bir hata vardır.) Bu hata, devreye bağlanan ampermetrenin belli bir direnci olduğu ve devreye bağlanan voltmetrenin de devreden akım çekmesinden dolayı oluşur.

Diğer taraftan ölçü cihazları ne kadar hassas olursa olsunlar ve hatta okuma hatası bile olmasa, yine ölçme hatalıdır. Çünkü bağlantıda yöntem hatası vardır. Onun için, ölçme yapanların bu konuda dikkatli olması gerekir. Bu sebepten, ampermetre-voltmetre yöntemine göre direnç ölçmek için aletler devreye iki şekilde bağlanır.
Ampermetre; voltmetreden önce bağlanmış ise buna önce bağlama, voltmetreden sonra bağlanmış ise sonra bağlama yöntemi denir.

• Önce Bağlama

Devreye önce ampermetre sonra voltmetre bağlanmıştır (Amon bağlantı). Ölçülecek  direncin değeri ise;

R_x = U / I_x

Önce bağlama

Şekildeki bağlantıya göre ölçülmek istenen R_x direnci, voltmetre direnci ile paralel bağlı olduğu görülür. Bu sebepten ampermetre, sadece R_x direncinden geçen akım değil, voltmetreden geçen akımı da birlikte gösterir. (I = I_v + I_x).

O halde R_x direncinden geçen gerçek akım, ampermetrenin gösterdiği değerden biraz küçüktür, yani;

I_x = I – I_v dir.

Bu formüllere göre;

R_x= E / I – I_v olur.

Eğer voltmetreden geçen Iv akımı bilinmiyor ise ohm kanunu’ na göre I_v = E / R_v  dir. R_x direncinin gerçek değeri R_x = E / I – I_v olur.

R_x =E / I – E/ R_v bu formüldeki E (U) ve I değeri, devreeki cihazlardan okunur. R_v ise voltmetrenin iç direnci olup aletin üzerinde yazılıdır. Değil ise bir ohmmetre ile ölçülebilir.

Bu bağlantı ile ölçülecek R_x direnci, voltmetre direncinin yanında (1/100) den çok küçük ise hatada küçük olur. Yani I_v akımı I_x akımının yanında ihmal edilebilinir (Iv ≈0). 

Bu durumda I = I_x olacağından, ölçülen direncin değeri de, R_x=U / I formülü ile hesaplanır. Sonuç olarak; Bu bağlantı küçük dirençlerin ölçülmesinde kullanılır. Büyük dirençlerin ölçümünde hatalı ölçme yapılır. Eğer kullanılan voltmetre hassas ve kaliteli tipten ise ölçülen direnç hatasız çıkar.

• Sonra Bağlama

Bu bağlantıya göre bağlama önce ampermetre sonra voltmetre bağlanmıştır (aval bağlantı). Sonra bağlama şekildeki bağlantı ile ölçülecek R_x direncinin değeri; ohm kanuna göre:

R_x = U_x / I formülü ile hesaplanır.

Sonra bağlama

Devredeki ampermetre, doğrudan doğruya R_x üzerinden geçen gerçek I akımını gösterir. Voltmetre ise sadece R_x direnci üzerinde düşen gerilimi değil, R_x direnci ile seri bağlı ampermetreki, gerilim düşümünüde birlikte gösterir. (E = E_x + E_A) olur.

Bu değere göre hesaplanan direnç, Rx direncinin gerçek olmayıp, ampermetre direncinin değeri kadar fazla olur. (R = R_x + R_A). Onun için ampetmetrede düşen gerilimi, voltmetreden okunan değerden çıkarmak gerekir. Yani;

E_x = E – E_A

Bu formüle göre; R_x direncinin gerçek değeri

R_x= E – E_A / I

Ampermetre de düşen gerilimin ohm kanununa göre değeri ise;

E_A = I. R_A

Bu değeri de yerine koyduğumuzda R_x direncinin gerçek değerini bulmuş oluruz.

R_x = E / I-R_A

Eğer ampermetrenin R_A direnci, ölçmek istediğimiz R_x direncinin yanında (1/100 den) çok küçük ise yani R_x direnci R_A nın 100 katından büyük ise böyle büyük bir değer yanında ampermetredeki gerilim düşümü %1 hata ile ihmal edilebilir. (E_A≈ 0)yani, E = E_X olur. Bu durumda cihazlarda okunan değerlerden , R_x değeri bulunmuş olur. (R_x=E /I): O halde yöntem büyük dirençlerin ölçülmesinde kullanılır.

Ampermetre ve Standart Direnç Yöntemi ile Direnç Ölçme

Direnç ölçümü

Bu yöntemle ölçme bilinen bir direnç kullanarak yapılır. Bilinen direnç  ayarlanabilir olmalıdır. Bunun için uygun olan direnç kutusudur. Ölçme yaparken;

• Yukarıdaki devre bağlantı şemasına göre; K anahtarı 2 konumuna getirilir, ampermetreden Ix akımı okunur. Okunan bu değer bir yere kaydedilir.
• K anahtarı 1 konumuna getirilir. Ampermetre den geçen akım, direnç kutusunda bulunan dirençleri ayarlayarak, daha önce okunan I akımına eşit yapılır.

Aynı gerilim altında eşit akım geçiren dirençler birbirine eşit olacağı için Rx = RK olur. RK bir direnç kutusudur ve değeri üzerinden okunabilir. Yani direnç kutusunda okunan değer Rx direncinin değeridir. Bu sistemde herhangi bir hesaplamaya gerek yoktur.

Analog Ölçü Aleti ve Dijital Ölçü Aleti İle Direnç Ölçümü 

Ölçü aleti nasıl kullanılır? Ölçü aleti kullanımı; Analog ölçü aleti avometre ile ölçüm yaparken ölçü aleti sıfırlanır. Alet direnç değerini doğrudan doğruya ohm (Ω) olarak gösterir. Analog ölçü aleti ile direnç ölçmeden önce R_x uçları kısa devre yapılır.  Bu durumda aletin ibresi sıfır noktasına doğru hareket eder.  İbre sıfırda durmaz ise aletteki (sıfır) yazılı düğme ile ibrenin sıfıra gelmesi sağlanır.

Dijital avometre

Bundan sonra ölçülmesi istenen direnç bağlanarak, değeri ohmmetre bölümlü yüzeyinden ohm olarak direnç okuma yapılır. Değeri büyük dirençlerin ölçülmesi için, direnç konum komitatörü (kademeli- anahtar) ile Ω . 1000 yada Ω . 10000…gibi büyük değerlere alınır. Bundan başka direnç, devreye bağlanan dijital voltmetre ve dijital ampermetre ile de ölçülebilir.

Dijital ölçü aleti avometre ile ölçüm yaparken sıfırlama ayarı yapılmaz. Bazı dijital ölçü aleti avometrelerde kademe bulunmaz. Direnç bağlandığı zaman direkt olarak kademeyi kendisi ayarlar ve ölçüm yapar. Kademesi olan avometrelerde ise direnç proplara bağlanır, ekranda en hassas değer okunana kadar kademe küçültülürek veya büyültülerek direnç okuma yapılır. Okunan değer kademeyle çarpılır ve direnç değerleri bulunur. Dijital ölçü aleti avometrelerde direnç okuma, analog ölçü aletlerine göre daha kolaydır.  

Ölçü aletleri firmaları tarafından imalatı yapılan ölçü aletlerinin dijital veya analog olmasına göre ölçü aletleri fiyatları farklılık gösterir.