09-11-2012
|
#2
|
|
Prof. Dr. Sinsi
|
Sensörler Ve Transdüserler Kullanım Yerleri Nerelerdir? Sensörler Ve Transdüserler
Ölçüm Sistemleri, Sensör ve Transdüserler
Mehmet Yılmaz
Bir olay hakkında ölçüm yapmak, onun sonucu hakkında bilgiye ulaşmak, sonucunu bilmek ve takdir etmektir
Ölçüm sistemlerini, ölçme sistemleri kontrol noktaları alanında inceleyecek olursak, çeşitli alt gruplara ayrılabiliriz Ölçmeden ziyade, ölçülecek işlem değişkenin ne olduğu, niceliği, zamana bağlı değişim özellikleri, fiziksel ve kimyasal niteliklerinin bilinmesi gerekir Bu bilgiler bize, ölçüm yöntemi geliştirmede ve uygulamada yardımcı olur
Ölçmüm sistemlerini şöyle sınıflandırabiliriz:
1 Isı ölçümü
2 Işık ölçümü
3 Akış (Debi) ölçümü
4 Basınç ölçümü
5 Yer değiştirme ölçümü
6 Hız ve ivme ölçümü
7 Moment ve tork ölçümü
8 Kalite ölçümü
9 Adet, birim ölçümü
10 Frekans ölçümü
12 Pals ölçümü
13 Lojik seviye ölçümü
14 Elektriksel Değerlerin (volt, amper) ölçümü
15 Diğer fiziksel, kimyasal ve elektriksel büyüklüklerin ölçümü
Bütün bu grupları da çeşitli alt gruplara ayırarak incelemek mümkündür
Ölçme sistemlerinde kullanılan ölçüm cihazları ise iki ana gruba ayırabiliriz:
1 Sadece ölçen cihazlar,
2 Ölçen ve kontrol sinyali üreten cihazlar
Bu cihazları meydana getiren öğeleri parçalarsak, sensörlerin ilk ölçüm noktası olduğunu görürüz Sensörlerden sonraki adım, elde edilen değerin işleneceği devreye uygun hale getirilmesi ve işlenerek göstergelerde veya otomasyonda kullanılmasıdır
Sensör (Algılayıcı)
Sensör sözlük anlamı olarak, enerjiyi hisseden, enerjiyi algılayan, fiziksel nicelikleri algılayan hisseden devre elemanları olarak tanımlanır Genel manada düşünüldüğünde bu anlam çerçevesinde çeşitli tanımlamalar da yapılabilir
Sensör bir ölçüm sisteminin ilk elemanıdır Sensörler fiziksel bir niceliği algılar ve bunun sonucunu ikinci bir fiziksel nicelikle ifade eder Kimi zaman ikinci fiziksel nicelik birincinin cinsinden olur Örneğin açısal yer değiştirme sensörü algılama sonucu yine mekanik bir hareketle ifade eder Tek fark açısal değişim doğrusal değişime döşümü olur Diğer bir örnek elektrik akımının varlığını hisseden sensör sonucu yine elektriksel olarak verir Kimi zaman ölçülmek istenen nicelik tek bir sensör ile ölçülemez Bu gibi durumlarda ardışık sensör sistemi kullanılır Örneğin borudaki basıncın bir körük ile yardımı ile algılanıp daha sonra elde edilen mekanik yer değiştirme hareketinin LTDV ile elektrik sinyaline çevrilmesi gibi
Transdüser (Dönüştürücü)
Transdüser genellikle sensörden alınan sinyallerin işlenip iyileştiği kısım olarak tanımlanabilir Fakat bu iki kavram iç içe girmiş bir şekilde zaman zaman kullanılmaktadır Her sensör bir transdüser değildir, fakat her transdüser bir sensör içerir Yani transdüser algılama işinin sonucunu iş edindiklerinden önlerinde mutlaka bir sensör bulunur Kimi transdüserlerde sensör ayrık bir öğe değil beraber halde bulunur Bu türden durumlarda sensör yerine sadece transdüser kullanılır Transdüserlerde sensörlerde olduğu gibi algılanan nicelik analog olarak ifade edilir
Değişik fiziksel büyüklükler arasındaki dönüşümler ile ilgili tablo:
Çıkış
Giriş
Işık
Mekanik
Termik
Elektrik
Magnetik
Kimyasal
IşıkFiltre
Fotodiyot
Mekanik
Dişli kutusu
Piezo kristal
Termik
Sıcaklık değiştirici
Seeback etkisi
Elektrik
Led, ampul
Piezo kristal
Peltier etkisi
Transistör
Bobin
Elektrod elektrolit
Magnetik
Magnetik direnç
Magnetik devre
Kimyasal
PH metre
Kimyasal reaksiyon
Tabloda değişik fiziksel büyüklükler arasındaki dönüşümler, gösterilen elemanlar ile yapılmaktadır Bu tabloda gösterilen elemanlar örnek olarak verilmiştir Günlük hayatta kullandığımız pekçok eleman bu tabloda yerini almaktadır
Transdüserler, farklı enerjiler arasında dönüşüm yapan elemanlardır
Elektriksel Devrelerde Kullanımı: Elektriksel açıdan transdüser, herhangi bir fiziksel büyüklüğü elektriksel işarete dönüştüren eleman olarak tanımlanabilir Çok çeşitli tipleri vardır Bunların bir kısmı; herhangi bir sıvıdaki konsantrasyonunun ölçümü (sıvı veya gazdaki akış hızı ölçümü) mekanik hız (ivme-dönme, basınç ve kuvvet ölçümü) sıcaklık, ses şiddeti ve frekans ölçümü yapan transdüserler şeklinde özetlenebilirKontrol ve ölçme alanında transdüser kullanmadan bir iş yapmak mümkün değildir Transdüserlerin tasarımları kolay, fakat yapım ve kalibrasyonları zordur Transdüserler, özellikle elektronik cihazların önemli bir elemanıdırÇeşitli fiziksel büyüklükleri elektriksel işaretlere çeviren transdüserler daha çok tercih edilir Çünkü, elektriksel işaretlerin ölçülmesi, işlenmesi ve bir yerden başka bir yere iletilmeleri kolaydır Transdüser çıkışında elde edilen elektriksel işaret analog, dijital veya modülasyonlu olabilir
Elektriksel Olmayan Değerlerin Ölçümünde Kullanımı: Elektriksel olmayan büyüklüklerin ölçümünde temaslı ve temassız ölçme yapılır Temaslı yöntemlerde transdüser fiziksel olayın cereyan ettiği ortamın içerisindedir Bu yöntemle yapılan ölçmeler basit ve yüksek hassasiyetlidir ve ölçülecek teknolojik parametreler hakkında tam bilgi elde etmek mümkündür Bu yöntemin eksikliği ise, transdüserin ilgili ortama veya olaya etki etmesi ve ölçme sonuçlarının hatalı olmasıdır Temassız yöntemlerde transdüserler incelenen olayın cereyan ettiği ortamın dışındadır ve bu ortama etkisi yoktur en çok etki transdüser ile incelen olay arasındaki ortamın özelliklerinin etkisidir Dolayısı ile fiziksel olmayan büyüklüklerin ölçümünde ölçme aletlerinin hatası ile birlikte ölçme yöntemlerinin hataları da göz önüne alınmalıdır
Transdüser Çeşitleri: Transdüserler in bir kısmı pasif birer eleman olup, çalışmaları için dışarıdan uygun bir enerjinin verilmesi gerekir Fotodirenç, termistör, strain gage, transistör mikrofon ve diferansiyel transformatör gibi transdüserler bu sınıfa girer Diğer bir kısım transdüserler ise ölçülecek olan büyüklük ile uyarılır Çalışmaları içim dışarıdan herhangi bir enerjinin uygulanmasına gerek yoktur Bunlara örnek olarak; ısılçift, fotovoltaik ve piezoelektrik gibi transdüserler verilebilir Transdüserler kendinden uyarımlı ve dışarıdan uyarımlı olarak temel iki sınıfa ayrılabilir Uygulama alanlarına göre de sınıflandırılabilirler Aralarında kesin bir ayırım yapmak mümkün değildir Önemli olan fiziksel büyüklüklerin dönüştürme yöntemlerine ait ilişkiler aşağıdaki tabloda gösterilmiştir
Fiziksel büyüklüklerin dönüştürme yöntemlerine ait ilişkiler ile ilgili tablo:
Direnç değişimi
Reaktans değişimi
Elektro magnetik
Yarı iletken
Dijital
Termo elektrik
İvme
X
X
X
X
X
Yerdeğiş
X
X
X
X
X
Akış
X
X
X
Kuvvet
X
X
X
Rutubet
X
X
Seviye
X
X
X
Basınç
X
X
X
X
Sıcaklık
X
X
X
X
Kalınlık
X
Hız
X
X
X
X
X
Bu tabloda fiziksel büyüklüklerin direkt dönüşümleri imkanı tablo halinde gösterilmiştir
Yukarıda kısaca anlatılan sensörler ve trandüserler, hayatımızın büyük bir bölümünde arka planda sürekli olarak iş görmektedirler Otomobillerin çalışmasında motorların temel ihtiyaçlarının yanında, bizlere sunduğu konforların hepsi sensörler ile algılanan verileri kullanmaktadır Evlerimizde, mutfakta kullandığımız buzdolabı, fırın, çamaşır makinası gibi cihazlar işlerini sensörler ve transdüserler kullanarak görmektedir Yine evlerde kullanılan su sayaçları da bir ölçüm sistemidir Kısaca, işlerimizi sensörler ve transdüserler yardımı ile başlatıp çeşitli yükselteçler kullanarak işlenebilir hale getirip, amacımıza uygun noktada işlemimizi sonuçlandırıyoruz
|
|
|
|