Akademik Veri Yönetim Sistemi
7. BASKENT INTERNATIONAL CONFERENCE ON MULTIDISCIPLINARY STUDIES, Ankara, Türkiye, 20 - 22 Haziran 2025, ss.271-272, (Özet Bildiri)
Bu çalışmada farklı desenlere ait PCB tasarımlarının akıma bağlı frekans, genlik değişkenlerine göre oluşan manyetik alanların analizi yapılmıştır. Düzlemsel bir yüzey üzerinde tasarlanan birbirinden farklı bu desenler kullanılarak yüzey üzerinde istenilen manyetik alanların şiddeti, yönü, etki alanı gibi yönetilebilir bir alan oluşturulmaktadır. Özellikle sensör teknolojileri ve elektromanyetik alanların etkileşiminin analizi için çalışmalar yapılmıştır. Manyetik alana bağlı olarak malzemelerin dielektrik ve manyetik geçirgenliklerinin de yönetilebilir olduğu görülmüştür. İçerisinden akım geçen her maddenin etrafında akımın yönü, şiddeti, frekansına bağlı bir manyetik alan oluşturulabilir. Bu olaya elektromanyetizma denir. Doğrusal bir hat üzerinde ilerleyen bir akımın etrafında dairesel bir manyetik alan oluşmaktadır. Bu manyetik alan akım doğrusal akım ise sabit; alternatif akım ise zamana bağlı olarak değişen bir yapıda olur. İletkenden uzaklaştıkça manyetik alan şiddeti azalır. Kısacası manyetik alan kaynaktaki akım değeri ile doğru; kaynağa olan mesafe ile ters orantılıdır. Akım akıtılan kaynak dairesel bir yapıda olur ise her bir birim parça etrafında oluşan dairesel manyetik alanların birleşimi ile simit şeklinde bir manyetik alan oluşmaktadır. Kaynak iletken ne kadar karmaşık bir yapıda olursa etrafında oluşturacağı manyetik alan da aynı şekilde karmaşıklaşmaya başlayacaktır. İletken yolların genişliği ve birbirlerine olan mesafe desen tasarımı manyetik alan için birer parametredir. Baskı devre kartı (PCB), çeşitli devre elemanlarını bir arada tutan ve aralarındaki elektriksel bağlantıyı sağlayan dielektrik malzeme ile birbirlerinden yalıtılmış iletken yollar içeren bir yapıdır. Bu çalışmada birkaç desen üzerine çalışılmıştır. Belirlenen ilk desen kartın sadece bir yüzeyinde olacak olan birbirlerine paralel doğrusal hatlardır. Bu desen üzerinde hatlara farklı akımlar ile farklı davranışlar gözlemlenmiştir. Bu sayede tek bir model olsa da birbirinden farklı karakteristikler gözlemleyebilmekteyiz. İkinci desen yapısı, birinciye ek olarak kartın alt yüzeyinde de oluşturulacak olan ve üst yüzeydekine dik olacak şekilde birbirine dik doğrusal hatlar olarak tasarlanmıştır. Üçüncü desen yapısı karta dik olacak paralel/seri bobin yapısıdır. Bu desende katlar arası geçiş için via yapıları kullanılmıştır. Bir diğer desen yapısı ise kart üzerinde oluşturulacak sarmal yapılardır. Sarmal yapıların hangi geometrik şekiller ile oluşturulduğu önemlidir. Her bir geometrik şeklin avantaj ve dezavantajları vardır. Dairesel yapı manyetik alana en uygun yapıdır ama düzlem üzerine yerleştirilen daireler aralarında boşluklar oluşturmaktadır. Kare ve üçgen gibi şekiller yüzey üzerinde boşluk bırakmamaktadır ama bu şekillerin sert köşeleri bulunmaktadır. Hem yüzeyde boşluk bırakmayan hem de daireye en yakın olan şekil altıgen sarmal yapıda desendir. Bu sebeple sarmal desen olarak dairesel ve altıgen yapılar simülasyon ortamında denenmiştir. İlk şekilde elde edilen sonuçlarda her hattın manyetik alanı birbirleri ile bütünleşerek kart yüzeyine paralel yapı oluşturmuştur. Bu yapı birçok yerde kullanılan transformatörlerdeki sargı yapılarına benzer durumdadır. Aynı modelde birbirlerine sıralı şekilde zıt olacak şekilde akımlar akıtıldığında ise beklenildiği üzere manyetik alan sıfıra yakın şekilde oluşmuştur. Karta çift katlı olarak oluşturulan ve birbirlerine dik olarak çizilen hatların bulunduğu modele simülasyon ortamında akım tanımlanarak simülasyon yapıldığında ise simülasyon sonucunda üst ve alt yüzeyde bulunan hatların oluşturduğu manyetik alanlar birleşerek hatlara 45 derecelik bir açı ile manyetik alan çizgileri gözlemlemiştir. Bu sonuç ile bu desen özelinde varyasyonlar oluşturularak oluşan manyetik alan her açıda çizilebilir/yönetilebilir olduğu görülmüştür. Bunun için alt ve üst katmandaki hatlardan akan akımların hem değerleri hem de yönleri üzerinde değişiklikler yapılarak oluşan manyetik alanın açısı değiştirilebilmektedir. Son olarak ise sarmal yapıdaki desen modeli üzerinde simülasyonlar koşturulmuştur. Modelin merkezinde karta dik olarak oluşan manyetik alan kenarlara doğru yön alarak dairesel yapılar oluşturmuştur. Bu desende her bir birimin boyutu birbirine paralel hatlardakine göre daha büyük olduğu için manyetik alanların birbiri ile etkileşimi daha sınırlı bir seviyede kalmıştır. En sonda ise elde edilen sonuçlar doğrultusunda hangi desenin daha işlevsel olduğu genel uygulamanın avantaj ve dezavantajlarına değinilmiştir. Bu tip manyetik alanın geometrisi ve etki alanı ile oynadığımız uygulamalar üretim, savunma, sağlık, eğitim ve eğlence gibi birçok sektörde kullanılabileceğine değinilmiştir.