LDR ile Gece Lambası: BC547 Transistörlü Devre

Akşam olunca kendiliğinden yanan bir gece lambası yapmak için bilgisayara ya da kod yazmaya gerek yoktur. Bu yazıda bir LDR, bir BC547 transistör ve birkaç dirençle 9V pille çalışan, karanlıkta yanan bir LED devresi kuruyoruz. Hesapları da adım adım yapıyoruz; böylece devrenin neden çalıştığını raporunuzda açıklayabilirsiniz. Proje ortaokul fen dersleri, lise fizik ödevleri ve meslek lisesi elektrik-elektronik atölyesi için uygundur.

LDR ile gece lambası nedir?

LDR ile gece lambası, ışık azaldığında direnci artan bir LDR'nin bir transistörü anahtar gibi açarak LED'i yaktığı, mikrodenetleyicisiz bir otomatik aydınlatma devresidir. LDR (Light Dependent Resistor) ışığa bağlı direnç demektir; üzerine düşen ışık arttıkça direnci azalır, karanlıkta artar.

Devrede üç görev vardır: LDR ışığı algılar, BC547 karar verir ve akımı açıp kapatır, beyaz LED ışık verir. 100 kΩ trimpot ise lambanın ne kadar karanlıkta yanacağını ayarlar. LDR'nin yapısını LDR ışık sensörü yazısında ayrıntılı anlattık.

Hangi malzemeler gerekir?

Gece lambası için bir LDR, bir BC547 NPN transistör, 10 kΩ ve 470 Ω direnç, 100 kΩ trimpot, beyaz LED ve 9V pil yeterlidir. Hepsi breadboard üzerine lehimsiz kurulabilir.

Malzeme listesi

Devre nasıl kurulur?

Devre iki koldan oluşur: LDR ve trimpottan yapılan gerilim bölücü transistörün beyzini sürer, LED ile 470 Ω direnç ise kollektör koluna bağlanır. Kurarken pil takılı olmasın.

1. 9V pil soketinin kırmızı kablosunu sürgülü anahtar üzerinden breadboard'un artı (+) hattına, siyah kablosunu eksi (−) hattına bağlayın.
2. BC547'yi düz yüzü size bakacak şekilde takın. Bacaklar soldan sağa kollektör (C), beyz (B), emiter (E) sırasındadır. Emiteri eksi hattına bağlayın.
3. Artı hattından 10 kΩ direnç, onun ucundan da 100 kΩ trimpotun bir uç bacağı ile orta bacağı üzerinden beyze gidin. Trimpot burada ayarlı direnç olarak çalışır.
4. LDR'nin bir bacağını beyze, diğer bacağını eksi hattına bağlayın. LDR'nin yönü yoktur.
5. Artı hattından 470 Ω direnç ile beyaz LED'in uzun bacağına (anot) gidin. LED'in kısa bacağını (katot) kollektöre bağlayın.
6. Pili takın, LDR'nin üstünü parmağınızla kapatın ve LED'in yandığını görün.
7. Odanın ışığını kısın ve trimpotu, lamba istediğiniz karanlıkta yanacak şekilde tornavidayla çevirin.

10 kΩ direnç, trimpot sıfıra çevrilse bile beyz akımını (9 − 0,7) / 10.000 ≈ 0,83 mA ile sınırlar ve transistörü korur.

Devre neden karanlıkta yanar?

Karanlıkta LDR'nin direnci büyür, beyzdeki gerilim yükselir ve yaklaşık 0,65 V'u geçince BC547 iletime geçip LED'in akımını akıtır. Aydınlıkta LDR'nin direnci küçüktür; beyz gerilimini 0,65 V'un altında tutar ve transistör kesimde kalır.

Transistör bağlı değilken beyzdeki gerilim, gerilim bölücü formülüyle bulunur: V_B = 9 V × R_LDR / (R_üst + R_LDR). R_üst, 10 kΩ ile trimpotun toplamıdır. Aşağıdaki tabloda trimpot 100 kΩ'a ayarlıyken (R_üst = 110 kΩ) örnek LDR değerleri vardır.

Tablodaki direnç değerleri örnektir; her LDR biraz farklıdır. Transistör bağlıyken beyz gerilimi 0,7 V civarında sabitlenir ve fazla akım beyzden geçer. Trimpotun direnci büyüdükçe lamba daha karanlıkta yanar, küçüldükçe daha erken yanar. Transistörün anahtar gibi çalışmasını transistör nedir yazısında anlattık.

LED akımı ve pil ömrü nasıl hesaplanır?

LED akımı, Ohm kanunuyla (9 V − LED gerilimi − transistör gerilimi) / 470 Ω olarak hesaplanır ve bu devrede yaklaşık 12 mA'dir. Beyaz LED'in üzerinde yaklaşık 3 V, tam iletimdeki BC547'nin üzerinde yaklaşık 0,2 V düşer: (9 − 3 − 0,2) / 470 ≈ 0,012 A.

Alkalin 9V pillerin kapasitesi genellikle birkaç yüz mAh'tir. Örnek olarak 500 mAh alırsak lamba gece 10 saat yandığında günde yaklaşık 120 mAh harcar; pil yaklaşık 4 gece dayanır. Gündüz devre yalnızca gerilim bölücüden 0,1 mA civarında akım çeker. Daha uzun ömür için 4 kalem pil (6 V) kullanın ve LED direncini 220 Ω yapın: (6 − 3 − 0,2) / 220 ≈ 13 mA. Pil değişince eşik de değişir; trimpotu yeniden ayarlayın.

Daha keskin yanması için ne yapılabilir?

Lambanın daha kesin bir anda yanması için ikinci bir BC547 eklenerek Darlington bağlantı yapılabilir. Tek transistörlü devrede LED akşamüstü yavaş yavaş parlar, çünkü transistör tam iletime geçmek için beyz akımına ihtiyaç duyar.

• Birinci BC547'nin beyzi eskisi gibi gerilim bölücüye bağlanır.
• Birinci transistörün emiteri ikinci BC547'nin beyzine gider; ikincinin emiteri eksiye bağlanır.
• İki transistörün kollektörü birlikte LED'in katoduna bağlanır.

Darlington çiftinde akım kazancı yaklaşık iki kazancın çarpımı kadar olur; bu yüzden çok küçük bir beyz akımı LED'i tam yakmaya yeter. Eşik gerilimi iki beyz-emiter düşümünün toplamı, yaklaşık 1,3 V olur. Çift tam iletimde yaklaşık 0,9 V düşürür; LED akımı (9 − 3 − 0,9) / 470 ≈ 11 mA'e iner.

Arduino'lu sürüm ve titremeyi önleyen histerezis için otomatik sokak lambası projesi yazısına bakabilirsiniz.

Hangi güvenlik kurallarına dikkat edilmeli?

Devre 9V pille çalıştığı için güvenlidir; yine de şu kurallara uyun:

• Devreyi yalnızca 9V pil ya da 4 kalem pil (6 V) ile besleyin. 220V şebeke elektriğine, lamba duyuna ya da ampule hiçbir şey bağlamayın.
• Projeyi öğretmen ya da yetişkin gözetiminde kurun; lehim yapacaksanız havyayı yetişkin yardımıyla kullanın.
• LED'i dirençsiz bağlamayın; 470 Ω direnç olmadan LED ve transistör yanabilir.
• 9V pilin uçlarını birbirine ya da metale değdirmeyin. Isınan veya şişen pili hemen çıkarın.
• Gece lambasını yatakta, yastık altında ya da kumaş içinde bırakmayın; pil ısınırsa fark edilmeyebilir.

Ödevinizi nasıl sunarsınız?

Ödevinizi, devreyi karton bir kutunun içine yerleştirip kutuyu karartarak ve ölçtüğünüz LDR değerlerini bir tabloda göstererek sunabilirsiniz.

• Problem: "Gece lambası gündüz de yanarsa ne kadar enerji boşa gider?"
• Ölçüm: Multimetrenin direnç kademesiyle LDR'yi aydınlıkta, loşta ve karanlıkta ölçün; tabloya yazın.
• Deney: Trimpotu üç farklı konuma getirin ve lambanın hangi ışıkta yandığını not edin.
• Karşılaştırma: Tek transistörlü ve Darlington devrenin yanma şeklini yan yana gösterin.
• Rapor: Devre şemasını, gerilim bölücü ve LED akımı hesaplarını ekleyin.

Sık sorulan sorular

LED hiç yanmıyorsa ne yapmalıyım?

Önce LED'in yönünü kontrol edin: uzun bacak 470 Ω direnç tarafına, kısa bacak kollektöre gelmelidir. Sonra BC547'nin bacak sırasını kontrol edin; düz yüz size bakarken soldan sağa C, B, E. LDR'yi tamamen kapatıp trimpotu iki uca çevirin. Hâlâ yanmıyorsa pilin gerilimini multimetreyle ölçün.

LED gündüz de yanıyorsa ne yapmalıyım?

LED gündüz yanıyorsa trimpotun direnci fazla yüksektir ya da LDR yeterince ışık almıyordur. Trimpotu ters yöne çevirerek direnci azaltın. LDR'nin LED'in kendi ışığını görmediğinden emin olun; aksi hâlde lamba yanıp sönmeye başlayabilir. LDR'yi kutunun dışına, LED'i ise içine ya da arkasına yerleştirin.

BC547 yerine başka transistör kullanılabilir mi?

Evet, BC548, BC550 ya da 2N2222 gibi küçük NPN transistörler de aynı devrede çalışır. Bacak sıraları farklı olabileceği için ürün bilgisinden kollektör, beyz ve emiteri kontrol edin. PNP transistör bu bağlantıyla çalışmaz; onun için devrenin ters kurulması gerekir. 12 mA gibi küçük akımlar için BC547'nin 100 mA sınırı fazlasıyla yeterlidir.

Birden fazla LED yakılabilir mi?

Evet, ama birden fazla LED için Darlington bağlantı kullanılmalıdır. Tek BC547'de beyz akımı 110 kΩ üzerinden en çok yaklaşık 0,075 mA olur; bu akım, transistörün kazancına göre ancak bir LED'i tam yakmaya yeter. Darlington çiftinde her LED'i kendi 470 Ω direnciyle paralel bağlayın; her biri yaklaşık 11 mA çeker. Üç LED ile pil ömrü yaklaşık üçte bire iner.

Özet

• LDR ile gece lambası, karanlıkta direnci artan LDR'nin BC547'yi iletime geçirmesiyle çalışır.
• Bağlantı: 9V → 10 kΩ → 100 kΩ trimpot → beyz → LDR → eksi; 9V → 470 Ω → LED → kollektör, emiter eksiye.
• BC547 beyz gerilimi yaklaşık 0,65 V'u geçince iletime geçer; trimpot yanma eşiğini ayarlar.
• LED akımı (9 − 3 − 0,2) / 470 ≈ 12 mA; 500 mAh'lik bir pil yaklaşık 4 gece dayanır.
• İkinci BC547 ile Darlington bağlantı lambayı daha keskin yakar.
• Yalnızca pil kullanın, 220V'a hiçbir şey bağlamayın ve yetişkin gözetiminde çalışın.