Algılayıcılar (Sensors-Transducers)

1 GİRİŞAlgılayıcılar ("duyarga" da denmektedir) fiziksel ortam ile endüstriyel amaçlı elektrik/elektronik cihazları birbirine bağlayan bir köprü görevi görürler Bu cihazlar endüstriyel proses sürecinde kontrol , koruma ve görüntüleme gibi çok geniş bir kullanım alanına sahiptirler
Algılayıcılar (Sensors-Transducers)
Günümüzde üretilmiş yüzlerce tip algılayıcıdan söz edilebilir Mikro elektronik teknolojisindeki inanılmaz hızlı gelişmeler bu konuda her gün yeni bir buluş ya da yeni bir uygulama tipi geliştirilmesine olanak sağlamaktadir

Teknik terminolojide Sensor ve Transducer terimleri birbirlerinin yerine sık sık kullanılan terimlerdir Transducer genel olarak enerji dönüştürücü olarak tanımlanır Sensor ise çeşitli enerji biçimlerini elektriksel enerjiye dönüştüren cihazlardır Ancak 1969 yılında ISA (Instrument Society of America) bu iki terimi eş anlamlı olarak kabul etmiş ve "ölçülen fiziksel özellik, miktar ve koşulların kullanılabilir elektriksel miktara dönüştüren bir araç" olarak tanımlamıştır
Endüstride en sık kullanılan algılayıcılar için ölçülen büyüklükler ve çıkış büyüklüklerine ait bilgiler Tablo 1'de verilmiştir



2 ALGILAYICILARIN SINIFLANDIRILMASI

Algılayıcıları birbirinden farklı birçok sınıfa ayırmak mümkün Ölçülen büyüklüğe göre, çıkış büyüklüğüne göre, besleme ihtiyacına göre vb… Aşağıda bu sınıflardan bazılarına değinilecektir
21 Giriş Büyüklüklerine Göre
Algılayıcılarla ölçülen büyüklükler 6 gruba ayrılabilir Bunlar;
1 Mekanik : Uzunluk, alan, miktar, kütlesel akış, kuvvet, tork (moment), Basınç, Hız, İvme, Pozisyon, Ses dalgaboyu ve yoğunluğu
2 Termal : Sıcaklık, ısı akısı
3 Elektriksel : Voltaj, akım, çarc, direnç, endüktans, kapasitans, dielektrik katsayısı, polarizasyon, elektrik alanı ve frekans
4 Manyetik : Alan yoğunluğu, akı yoğunlugu, manyetik moment, geçirgenlik
5 Işıma : Yoğunluk, dalgaboyu, polarizasyon, faz, yansıtma, gönderme
6 Kimyasal : Yoğunlaşma, içerik, oksidasyon/redaksiyon, reaksiyon hızı, pH miktarı

22 Çıkış Büyüklüklerine Göre

Öte yandan analog çıkışlara alternatif olan dijital çıkışlar ise bilgisayarlarla doğrudan iletişim kurabilirler Bu iletişimler kurulurken belli bazı protokoller kullanılır Bunlardan seri iletişim protokollerine, aşağıda kısaca değinilmiştir

RS232C: Bu protokol başlangıçta telefon veri iletişimi için tasarlanmıştır Daha sonra birçok bilgisayar sistemi bunu sıkça kullanmaya başlamış ve sonuçta RS232 standart bir iletişim protokolu haline gelmiştir RS232C'nin çalışması tek sonlamalıdır(single ended) Lojik 1 = -15,-3 arasında ve lojik 0 = +3,+15 arasındadır Algılayıcılar verileri bitler halinde ve seri iletişim protokoluna uygun olarak bilgisayara gönderir RS232C bir single ended arayüze olduğundan alıcı ve gönderici arasındaki uzaklık dış çevreden gelen olumsuz faktörlerin (EMI,RFI enterferanslar) azaltılması açısından kısa tutulmalıdır

RS422A : Bu protokol Differantial ended bir arayüze sahiptir Alıcı verici arasındaki uzaklık yeterince en uzak seviyededir Hatlarda bu mesafe sebebiyle olabilecek zayıflama 200mV seviyesine kadar azalsa da sistem iletişime devam eder Diferansiyel ara birim sayesinde sinyaldeki zayıflama ihmal edilebilir düzeye çekilir ve oldukça yüksek bir veri hızıyla haberleşme sağlanabilir Algılayıcı ve bilgisayar arasındaki iletişimde Twisted Pair (Bükülmüş kablo) kullanıldığından dış etkilerden etkileşim azdır

RS485 : Standart 422A protokolu genişletilerek oluşturulmuş bir protokoldür Bu protokol ile birlikte çalışabilen 32 adet alıcı vericinin tek bir kabloyla veri iletişimi sağlanabilir RS485 protokolü kablodaki iletişim problemlerini ortadan kaldırmaktadır
Çıkış AraBirim Tipi Max Kablo Uzunluğu Max Veri hızı İletişim Tipi
RS232C Single Ended Voltage 15 mt 20Kbps Point to point
RS422A Differantial Voltage 1,2 Km 10Mbps Point to point
RS485A Differantial Voltage 1,2 Km 10Mbps MultiDrop (32 Node)
Table 2: Seri iletişim protokollerinin karşılaştırılması

23 Besleme İhtiyacına Göre
Algılayıcılar besleme ihtiyacına göre iki sınıfa ayrılabilir Bunlar ;

231 Pasif Algılayıcılar
Hiçbir şekilde dışardan harici enerji almadan (besleme gerilimine ihtiyaç duymadan) fiziksel ya da kimyasal değerleri bir başka büyüklüğe çevirirler Bu algılayıcı tipine örnek olarak Termocouple (T/C) ya da anahtar gösterilebilir T/C aşağıda etraflıca anlatılacaktır Anahtar ise bilindiği gibi mekanik bir hareketi elektriksel bir kontağa dönüştürmektedir

232 Aktif Algılayıcılar
Çalışmaları için harici bir enerji beslenmesine ihtiyaç duyarlar Bu algılayıcılar tipik olarak zayıf sinyalleri ölçmek için kullanılırlar Aktif algılayıcılarda dikkat edilmesi gereken nokta giriş ve çıkışlardır Bu tip algılayıcılar dijital ya da analog formatta elektriksel çıkış sinyali üretirler Analog çıkışlılarda, çıkış büyüklüğü gerilim ya da akımdır Gerilim çıkışı genellikle 0-5V aralığında oldukça yaygın kullanılmaktadır Ancak 4-20mA akım çıkışı da artık endüstride standart haline gelmiştir Bazı durumlarda 0-20mA akım çevrimi kullanılmaktadır Ancak endüstride çoğu zaman hatlarda meydana gelen bozulma kopma gibi durumlarda sistemin bu durumu kolay algılaması ve veri iletişiminin sağlıklı yapılabilmesi için 4-20mA daha yaygın kullanılır Çok eski algılayıcılar 10-50 mA akım çıkışlarına sahiptirler Endüstride en yaygın kullanılan 4-20 mA çevrim tipinin kullanımı bazı özel durumlar gerektirmektedir Bu noktalar;
" Algılayıcıların yerleştirildiği uzak noktalarda elektrik besleme geriliminin olmaması gereklidir
" Algılayıcılar gerilim sinyalinin sınırlı olabileceği durumlarda tehlikeli uygulamalarda kullanılmalıdırl
" Algılayıcıya giden kablolar iki ile sınırlanmalıdır
" Akım çevrimsinyali göreceli olarak gürültü geriliminin ani sıçramalarına karşı korumalıdır Ancak bunu uzun mesafe veri aktarımınında yapamaz
" Algılayıcılar, ölçüm sisteminden elektriksel olarak izole edilmelidir
Dünyada en yaygın kullanım alanı bulan sıcaklık ve titreşim ölçümleri hakkında kısa bilgiler vererek algılayıcı konusuna devam edelim

3 DİNAMİK ÖLÇÜMLER İÇİN ALGILAYICILAR

31 İvme Ölçerler


İvme ölçerler, genel amaçlı mutlak hareket ölçümlerinde, şok ve titreşim ölçümlerinde kullanılırlarBir yapının ya da bir makinanın ömrü,çalışma sırasında maruz kaldığı ivmenin şiddeti ile orantılıdır Bir yapının çeşitli noktalarındaki titreşimin genliği ve fazı, bir modal analiz yapılabilmesine izin verir Yapılacak olan bu analiz sonucunda dinamik olarak çalışacak parçaların çalışma modları belirlenerek tüm sistemin dinamik karakteri ortaya konabilmektedir
Sismik ivmeölçerler ile yer, bina, köprü üzerinde deprem, inşaat, madencilik çalışmaları, büyük nakliye vasıtaların yol açtığı titreşimler ölçülebilir Yüksek frekanslı ivmeölçerler ile çarpma testleri, çok yüksek devirli motorların testleri yapılabilir İvmeölçerler ölçme tekniğine görede farklı sınıflara ayrılırlar Konuyla ilgili ayrıntı ilerki sayfalarda belirtilmiştir

311 Piezoelektrik İvme ölçerler

Piezoelektrik ivmeölçerler çok düşük frekanslı sismik uygulamalardan, çok yüksek frekansda doğrusal çalışma aralığı gerektiren çarpma testlerine kadar birçok ölçme uygulamasında kullanılan, küçük boyutlu, yüksek sıcaklık aralığında çalışabilen, endüstriyel standartlarda kılıf içinde yapılandırılmış transdüserlerdir
Kuvarz ya da seramik kristaller bir kuvvet altında kaldığında picocoulomb seviyesinde elektrik yükü üretirler Bu elektrik yükünün kristal üzerindeki değişimi yer çekimi ivmesinin değişimi ile doğru orantılıdır İvmeölçerlerdeki sismik kütlenin ivme altında maruz kaldığı atalet kuvveti piezoelektrik kristale etkir ve ivme ile doğru orantılı bir elektrik sinyali çıkışı verir Bir yongaya (Mikro Elektronik devre/chip) sahip Piezoelektrik ivmeölçerlerin içinde sinyali taşınabilir voltaj sinyaline çeviren bir sinyal koşullayıcı devre vardır (Integrated Electronics Piezoelectric - IEPE) Bu tip Algılayıcılar gürültüden minimum etkilenirler Üzerinde çevirici elektronik devre olmayan (Charge Mode) Algılayıcılar harici bir çevirici (Charge Amplifier) ile kullanılırlar Charge Mode Algılayıcılar yüksek sıcaklıktaki uygulamalarda kullanılmak için idealdirler

312 Kapasitif İvmeölçerler

Kapasitif ivmeölçerler düşük seviyeli ve düşük frekanslı titreşimleri, statik ivmeleri ölçmede kullanılırlar Karşılıklı yerleitirilmiş kapasitör şeklinde çalışan iki plaka arasındaki kapasitansın değişmesi prensibi ile ölçüm yaparlar Bu plakalar arasındaki mesafe ve dolayısı ile kapasitans ivme altında değişir ve ivme ile doğrusal bir sinyal doğururlar Bu tip Algılayıcılar özel bir sinyal koşullama gerektirmezler 12VDC ya da 24 VDC ile beslenmek sureti ile çalışırlar Özellikle robotik, otomotiv sürüş kalite testleri, bina dinamiği ölçümü gibi yerlerde kullanılırlar

32 Basınç Algılayıcıları

321 DİNAMİK BASINÇ ALGILAYICILARI

Dinamik basınç algılayıcıları, piezoelektrik etkiyi kullanırlar 400kHz gibi çok yüksek bir frekans
aralığında doğrusal çıkış verebilir ve büyük statik basınç değerlerinin üzerindeki yüksek frekanslı fakat küçük genlikli dalgalanmaları ölçebilirler
Endüstride pompa basıcının, hidrolik ve pnömatik basınç hatlarının izlenmesi ve kontrolü; akış kaynaklı titreşimlerin incelenmesi, kavitasyon, su darbesi, pulsasyon, akustik ölçümler, havacılık testleri, valf dinamiği, patlayıcı ve silah testleri, içten yanmalı motor testleri bu algılayıcılar kullanılarak yapılabilmektedir

322 STATİK BASINÇ ALGILAYICILARI
Hassas rezistif diyaframı kullanan bu Algılayıcılar endüstride statik basıncın sürekli olarak izlenmesi gereken uygulamalar için geliştirilmiştir Tank seviyelerinin izlenmesinde, endüstriyel proseslerin geri besleme kontrol sistemlerinde ve ısıtma soğutma klimatizasyon sistemlerinde kullanılmaktadır

33 Dinamik Kuvvet Algılayıcıları
Piezoelektrik etkiyi kullanan kuvars kuvvet algılayıcıları, sıkışma, çekme gerilmeleri, darbe, tepki ve etki kuvvetlerini ölçen sağlam, uzun ömürlü, dinamik algılayıcı elemanlardır Uygulama alanları arasında; tüm soğuk ve sıcak plastik şekil verme işlemleri, pres kuvveti ölçümü, talaşlı imalatlar, kaynak işlemleri ve test işlemleri gelmektedir
Üzerine uygulanan kuvveti birbirine dik üç eksende ayrı ayrı veren üç bileşenli kuvvet algılayıcıları özellikle takım tezgahlarının kesici uçlarının uyguladığı kuvvetin ölçülmesinde, kuvvet dinamometresi uygulamaları, biyomekanik uygulamalarında kullanılmaktadır

331 PİEZOELEKTRİK ÖZELLİK
"Piezo" kelimesi Yunanca sıkmak anlamına gelmektedir Piezoelektrik elemanlar bir dış kuvvet altında kaldıkları zaman, karşılıklı yüzeyleri üzerinde bir elektrik yükü oluşur
Şekil 1'de gösterilen büyük daireler silikon atomlarını, küçük olanlar ise oksijen atomlarını belirtmektedir Doğal ya da işlenmiş kuvartz kristali en hassas ve kararlı piezoelektrik malzemelerden biridir Doğal malzemelerin yanı sıra yüksek teknolojilerle üretilen polikristalin ve piezoseramik gibi malzemeler de yüksek elektrik alana maruz bırakıldıklarında piezoelektrik özellik kazanmaları sağlanabilmektedir Bu kristaller çok yüksek değerde yük çıkışı üretirler Bu özellikleri sayesinde de özellikle düşük genlikli sinyallerin ölçülemesinde kullanılırlar Tablo 1'de piezoelektrik malzemelerin karşılaştırması verilmiştir



Şekil 2'de gözüktüğü gibi piezoelektrik Algılayıcılarda farklı boyut ve şekillerde piezoelektrik malzemeler kullanılabilir

1 Basma kuvvetini temel alan tasarım yüksek bir rijitlik göstermektedir Bu özelliği sayesinde yüksek frekanslı basınç ve kuvvet ölçümlerinde kullanılmaktadır Olumsuz bir özelliği sıcaklık değişimlerine gösterdiği hassasiyettir

2 Basit bir tasarım olan eğilmeli (flexural) tasarım, düşük frekans aralığı ve düşük darbe dayanımı nedeni ile dar bir kullanım sahasına sahiptir

3 Kayma gerilmesi (shear) tasarımı geniş frekans aralığı, düşük eksen kaçıklığı hassasiyeti, ısıl değişimlerden az etkilenmesi gib olumlu özellikleri sayesinde ivme ölçerlerde yaygın olarak kullanılmaktadır



104 E9 [N/m2] gibi birçok metale yakın bir sertlik derecesine sahip olan piezoelektrik malzemeler, çok küçük bir yerdeğişimi altında bile büyük bir çıkış verirler Bir diğer deyişle piezoelektrik malzemeler fiziksel olarak kalıcı bir değişime uğramazlar Bu sebeple piezoelektrik algılayıcılar çok sağlam bir kılıfta korunur ve geniş bir genlik aralığında mükemmel bir doğrusallık gösterirler Doğru seçilmiş bir sinyal koşullama sistemi ile birlikte kullanıldığında, bu tip algılayıcılar 120 dB gibi çok geniş bir genlik aralığına sahip olmaktadırlar Uygulama açısından bu özellik, aynı piezoelektrik ivm ölçer ile 0,0001 g'den 100 g'e kadar geniş bir aralıkta ölçüm yapılabilir anlamına gelmektedir:
Piezoelektrik malzemlerden bahsederken üzerinde önemle durulması gereken diğer bir nokta da bunların sadece dinamik ya da diğer bir değişle değişen durumları ölçebildiğidir Piezoelektrik algılayıcılar, yerçekimi ivmesi, barometrik basınç, ağırlık kuvveti gibi statik, yani zamanla değişmeyen büyüklükleri ölçemezler Bu sabit olaylar ilk anda bir çıkış doğururlar fakat bu sinyal, piezoelektrik malzemenin ve algılayıcının bağlı olduğu elektronik devrenin zaman sabitine bağlı olarak, zamanla yok olacaktır Bu zaman sabiti, cihazın üzerindeki kapasitans ve direncin oluşturduğu, birinci dereceden yüksek frekans geçiren filtreden kaynaklanmaktadır Bu filtre cihazın ölçebileceği en düşük frekansı belirlemektedir

332 Algılayıcının yapısı

Kuvvet, basınç ve ivme algılayıcılarının yapıları Şekil 3'te görülmektedir Bu şekil üzerinde gösterilen gri renkli kısımlar test edilen cismi, mavi renkli kısımlar algılayıcı muhafazasını, kırmızı kısımlar piezoelektrik malzemeyi, siyah kısımlar şekil değişimi gösteren kristalin üzerinde oluşan yükün toplandığı elektrodları ve sarı renkli kısım da elektrik yükü şeklindeki sinyalin voltaj sinyaline çevrildiği mikro-devreyi belirtmektedir İvmeölçerde ayrıca yeşil renkle gösterilen sismik kütle vardır Görüldüğü gibi, bu üç tip algılayıcının iç yapıları birbirinden çok farklı değildir Hareket ölçen ivme ölçerledeki kristallerin üzerine oturan sismik kütle, algılayıcının üzerine takıldığı cismin hareketini izlemek zorundadır Kristallerin üzerine etkiyen kuvvet Newton'un İkinci Hareket Kanunu uyarınca, ( F=m * a ) kolayca hesaplanır Kuvvet ve basınç algılayıcıları neredeyse aynı özellikleri taşırlar Aralarındaki temel fark basınç algılayıcılarının basıncı toplamak için bir diyafram kullanmasıdır



333 Sinyal Koşullama



Algılayıcı eleman elektriksel bir çıkış ürettikten sonra, bu sinyalin osiloskop, analizör, kayıt edici, gibi bir cihaz tarafından okunabilmesi için koşullanması gerekmektedir Bu sinyal koşullama temel olarak aşağıdaki işlevlere sahiptir
" Sinyalin taşınabilir ve ölçülebilir düşük empedanslı voltaj sinyaline çevrilmesi
" Sinyal güçlendirilmesi ve zayıflatılması
" Filtreleme
Bu sinyal koşullama iki farklı şekilde yapılabilir (Şekil 4)
" IEPE algılayıcılarda algılayıcının içindeki mikroelektronik devre yardımıyla
" Yük modu algılayıcılarda algılayıcının dışında takılan bir çevirici yardımıyla
IEPE olarak tanımlanan algılayıcılar ICP® tescil markasıyla PCB Piezotronics firması tarafından1967 yılında geliştirilmiştir Algılayıcının içindeki minyatür devreler yük ya da voltaj amplifikatörleridir 18-30 VDC arasında değişen bir besleme voltajı ve 2mA sabit akım kaynağı ile beslenirler Bu sistemin temel özellikleri aşağıda sıralanmıştır
" Algılayıcıya monte edilmiş mikroelektronik devreler, birçok sinyal okuma cihazı ile uyumlu, düşük empedanslı voltaj sinyali üretmektedir
" Kanal başına maliyeti düşüren, kullanımı kolay sabit akım sinyal koşullayıcısı gerektirirler
" Sinyal uzun kablolama ile zorlu ortamlardan, sinyal
kalitesinde bir düşme yaşanmadan aktarılabilir
" Çalışma sıcaklığı tipik olarak 120 °C, (en fazla 155 °C) ile sınırlandırılmıştır
" Kolay bulunabilen koaksiyel kablolar ile çalışabilir Ekonomiktir
" Hassasiyet ve frekans aralığı gibi özellikleri besleme gerilminden bağımsız olarak her algılayıcı için sabittir
Yük tipi algılayıcılar, mekanik ve algılayıcı eleman olarak ICP® algılayıcılardan farklı değildir Tek farklılıkları sinyal koşullama devresinin algılayıcının dışında olmasıdır Yük tipi algılayıcılar genellikle yüksek sıcaklığın var olduğu uygulamalarda kullanılırlar Bu algılayıcıların özellikleri aşağıda sıralanmıştır
" Algılayıcının çıkışı mutlaka koşullanması gereken yüksek empedanslı bir çıkıştır
" Harici bir sinyal koşullama gerekmektedir
" Algılayıcının çıkışındaki sinyal, kabloların hareket etmesinden, elektromanyetik sinyallerden, radyo frekans dalga girişimlerinden kaynaklanan gürültülere açıktır
" 540 °C gibi yüksek sıcaklıklarda çalışabilirler
" Düşük gürültülü özel kablolara ihtiyaç duyulur
" Algılayıcının hassasiyet, frekans aralığı gibi özellikleri değişkendir Bu özellikler kablo uzunluğu ya da sinyal koşullayıcının ayarları ile değişebilir

4 YER DEĞİŞİMİ VE HAREKET ALGILAYICILARI

Mekanikteki en temel ölçü uzunluk ölçüsüdür Konum, hareket, yerdeğişimi terimleri birbirine çok yakın durmaktadır Konum algılayıcı (Position Sensor) ya da hareket transdüseri (Motion Transducer) terimlerine sık sık rastlanmaktadır Yer değişimi transdüseri (Displacement Transducer), teknik olarak en doğru ifade sayılabilir Temel olarak lineer ve açısal yerdeğişimi algılayıcı olarak ikiye ayrılırlar
Yerdeğişim Algılayıcıları ölçme teknikleri açısından aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir
1 Kapasitif
2 Endüktif
3 Relüktans
4 Potansiyometrik
5 Strain-Gage
6 Elektro-Optik
7 Açısal ve Doğrusal Enkoderler
8 Ultrasonik
9 Konum Şalterleri

41 Takometreler ve Hız Algılayıcıları

Elektromanyetik Doğrusal Hız Algılayıcıları genellikle periyodik olarak değişen hızları ölçmekte kullanılır Bu cihaz bir sargı içinde hareket edebilen sabit bir mıknatıstan oluşur Bu şaft hareketettikçe bir elektromanyetik kuvvet (emf) endüklenir Hareket ne kadar hızlı olursa o kadar yüksek bir emf oluşur

411 Elektromanyetik Takometre Jeneratörler

Takometre olarak üç farklı jeneratör kullanılabilir DC takometre jeneratörler, AC endüksiyon takometreler ve AC sabit mıknatıslı takometreler

412 Dişli Rotorlu Elektromanyetik Takometreler

Üzerinde dişliye benzeyen, ferromanuetik malzemeden çıkıntılar olan bir rotora sahiptir Hall etkisi, eddy-current ya da endüktif tip bit yaklaşım algılayıcısı ile beraber kullanılırlar Hissedici sistem olarak en çok elektromanyetik etki kullanılır Bu sistemde bir bobin kullanılır Dişli rotor bobinin önünden geçtikçe manyetik akının şiddeti değişmektedir Bu akı değişikliği bobinde bir elektromotor kuvvet endüklemektedir Bu emk bir puls şeklinde oluşmaktadır Bu pulsların sayılması sonucunda açısal hız bilinebilmektedir

413 Elektro-optik Takometre

Elektro optik bir algılayıcıden bir ışık hüzmesi gönderilir Dönen cismin üzerindeki bir noktadan periyodik olarak geri dönen ışık toplanır Bu ışığın periyodu dönen cismin periyodu ile aynıdır

42 İvmeölçerler

İvmeölçerler, ivme, titreşim ve mekanik şok değerlerini ölçmede kullanılırlar Tüm ivmeölçerlerde bir sismik kütle, yay ve damper sistemi vardır Sismik kütlenin üzerine etkiyen atalet kuvvetinin yarattığı ivme ölçülür
Kapasitif İvmeölçer de kapasitif iletim prensibi kullanılır Sismik kütle olarak bir diyafram kullanılır Bir ivme etkidiği zaman sabit elektrod ile sismik elektrod arasındaki mesafe değişir Mesafenin değişmesiyle kapasitans değişir ve ivme ile oratılı bir çıkış elde edilir
Piezoelektrik İvmeölçer Piezoelektrik etkinin kullanıldığı bu tip algılayıcılarda, sismik kütle bir piezo kristal malzeme üzerine bir kuvvet uygular ve bunun neticesinde bir elektrik yük oluşturulur Piezoelektrik ivmeölçerler hakkında daha detaylı bilgiyi "Dinamik Ölçümler" bölümünde bulabilirsiniz

43 Kuvvet Algılayıcıları

Kuvvet Algılayıcıları genellikle uygulanan kuvveti elastik bir elemanın deformasyonuna çevirirler En yaygın olarak kullanılan kuvvet Algılayıcıları Strain Gage Kuvvet Algılayıcılarıdir Yük hücresi ( load cell ) olarak da adlandırılırlar Bu transdüserler hem basma hem d çekme yönünde çalışabilirler Ölçme aralıları 10 N ile 5MN arasında değişebilir Gelişmiş tasarımlarda mekanik olarak aşırı yük sınırlamaları bulunmaktadır
Piezoelektrik Kuvvet Algılayıcıları özellikle dinamik olaraka değişen kuvvetlerin ölçülmesinde kullanılmaktadır Bu transdüserler hakkında ayrıntılı bilgi Dinamik Ölçümler bölümünde bulunabilir

44 Tork Algılayıcıları

Tork ölçen elemanlar genellikle güç üreten şaft ile gücü tüketen şaft arasına seri olarak bağlanırlar Tork bu silindirik yapıdaki transdüserün üzerine etkidiğinde bir buruluma etkisi yaratacaktır ve tork ile doğru orantılı bir açı oluşacaktır İkinci tip tork Algılayıcıları ise tepki torkunu ölçer Bu sistemde tork üreten rotorun dönmesi engellenir ve oluşan tork bir kuvvet transdüserinin yardımıyla ölçülür

441 Fotoelektrik Tork Transdüseri

Burulma sonucu oluşan açısal değişim miktarı, optik kaynaklar ve optik Algılayıcıları vasıtası ile okunur Yapı olarak optik enkoderlere benzerler

442 Strain Gage Tork Transdüseri

Uygulanan torkun yarattığı birim şekil değişiminin strain gageler ile okunması ve tork bilgisinin elde edilmesi prensibine dayanır En sık kullanılan tork Algılayıcılarıdir

45 Akış Algılayıcıları

451 Diferansiyel Basınç Akış Ölçümü

Debi yaygın olarak bir akışkanın bir boru içerisindeki kısıtlanmış bölmeden geçirilmeye zorlanması ile ölçülür Bu zorlanma ile hız değişir ve debi ile orantılı basınç oluşurBorunun yarı kesiti büyüdükçe akışkanın hızı azalır ve basınç artar Yarı kesit küçüldükçe hızı artar basınç azalır İki basınç farkı diferansiyel basınç algılayıcıü ile ölçülür

452 Mekanik Akış Ölçümü

Mekanik elemanlar sıvı akışına yer değiştirerek yada belli bir hız oranında dönerek cevap verecek şekilde dizayn edilmişlerdir Viskozitesi 500 Cp'a kadar olan temiz akışkanların, asitlerin, bazların, solventlerin ölçümünde kullanılır

453 Isıl Akış Ölçümü

Hareket eden sıvı içerisinde 2 nokta arasında taşınan ısı miktarı akan kütle ile doğru orantılıdır

454 Magnetik Akış Ölçümü

Elektromotor güce sahip olan manyetik alan içerisinden geçen iletken sıvı, hızıyla artan bir elektromotor kuvvet indükler Magnetik akış ölçerler, ölçüm sırasında debi düşümü yaratmazlar, akışkanın viskozite, basınç, sıcaklık değişimden etkilenmezler Yatay ve dikey şekilde montaja uygundurlar ve ölçüm sırasında akışı engellemediğinden kimya, ilaç, gıda, kağıt hamuru, su ve benzeri uygulamalar için uygundurlar

455 Salınımlı Akış Ölçer

Salınımlı akış ölçümünde akışın içine yerleştirilen bir engel üzerinde oluşan vorteks kaynaklı titreşimler algılanır ve Titreşimin frekansı akışkanın hızı ile doğru orantılıdır

456 Ultrasonik Akış Ölçümü

Ultrasonik akış transdüserler Dopler efektinden faydalanır Akışkanın içine gönderilen frekansı bilinen bir ultrasonik ses, akışkanın içindeki partiküller, hava kaparcıklarından yansıyarak geri döner Dönen sinyalin frekansındaki değişiklik akışkanın hızı ile orantılıdır Bir diğer yöntemde, bir ultrasonik dalga sıvı içerisinden gönderilir Alıcı algılayıcı bu dalgayı alır almaz ikinci bir dalga gönderir İki dalganın arasındaki varış süresi farkından akışkanın hızı çıkarılabilir

46 Nem Algılayıcıları

Nem algılama için 4 tip metod kullanılır Higrometreler direkt olarak %RH ile kalibre edilen bir çıkış verir Psikometreler iki sıcaklık değeri ölçüp bir grafik aracılığı ile bu değerlerini nem veya %RH ile ilişkilendirmek zorundadırlar Yoğunlaşma noktası algılayıcıü eğer gösterilmesi istenen özellik yoğunlaşma noktası değil ise nem oranının bir tablo aracılığıya sıcaklık ölçümünden çıkarılmasını sağlar Son olarak uzaktan algılama sistemleri nemi kütle ya da hacim olarak ölçebilir

47 Seviye Algılayıcıları

Sıvı seviveyi çoğunluk uzunluk boyutuyla, sıvı yüzeyinin her hangi bir referans noktasına göre yüksekliği olarak verilir Sıvı seviye ölçümleri ile ilgili hesaplar rahatlıkla bir mikroçip tarafından yapılabilir Böylece eğer tankın geometrisi ve ölçüleri biliniyorsa sıvının hacmi, eğer ağırlığı da biliniyorsa özkütlesi bulunabilir

İletkenlik ile Seviye Ölçümü:

Elektriği ileten bir sıvının seviye ölçümü kontakt halindeki iki elektrodun arasındaki resistans değişimi izlenilerek ölçülebilir Bu yol ile sürekli seviye ölçümleride de ayrık seviye ölçüleri gibi ölçülebilir Hatta eğer tankın duvarları metal ise İki elektrot olarak kullanılabilir

Kapasitif Seviye Ölçümü :

Bir sıvının dielektrik sabiti hava, gaz veya diğer sıvılardan farklıdır Eğer bir veya daha çok çift elektrot bir sıvıya batılırsa, dielektrik sıvı seviyesindeki artma veya azalmalara bağlı olarak çeşitlilik gösterir ve bu elektrot çiftleri arasında kapasitans farkı oluşturur Bu prensip ile hem sürekli seviye hem nokta seviye algılanması yapılır Eğer birden fazla çift elektrot kullanıldıysa algılayıcı element alternatif tüplü iki ya da dört koaksiyel tüp ile beraber çalıştırılabilir Çoğunlukla bir kolu seviye algılamayı yapan bir element ile oluşturulan dört kollu ac köprü network kullanılır

48 Basınç Algılayıcıları

Basınç elastik bir mekanik eleman üzerinden ölçülür

481 Kapasitif Basınç Transdüseri

Basınç statik bir diyafram üzerine etkir

482 Endüktif Basınç Algılayıcıları

Üzerine basınç düşen metalik diyaframın bir bobinin öz endüktansını değiştirme etkisi kullanılır

483 Relüktif Basınç Algılayıcıları

iki temel tip relüktif element içerir LDVT ve çift bobinli endüktans köprüsü İlki algılama elementleri olarak körükleri, kapsülleri ve Bourdon tüplerini kullanırken diğeri diyaframları ya da Bourdon tüplerini kullanır

49 Sıcaklık Algılayıcıları

Sıcaklık hissedici elemanlar genellikle sıcaklığı ölçülecek olan yüzeye temas etmek suretiyle çalışırlar Temassız sıcaklık transdüserler de mevcuttur

491 Termoelektrik Sıcaklık Algılayıcıları

Seebeck Etkisi olarak adlandırılan "Farklı iki iletken bir devre oluşturuyorsa ve devrenin iki noktası arasında bir sıcaklık farkı var ise bu devreden bir akım geçer" Prensibini kullanır Bu algılayıcılar termik çift ( thermocouples ) olarak da adlandırılır