Sensör ve Transdüserler
Bir olay hakkında sonucunu bilmek ve onun, hakkındaki bilgiye ulaşmak ve onun sonucunu takdir etmek için ölçüm yapmak gerekir.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.
Ölçüm sistemlerini, ölçme sistemleri kontrol noktaları alanında inceleyecek olursak, çeşitli alt gruplara ayrılabiliriz.
Ölçüm sistemlerini şöyle sınıflandırabiliriz:
1. Diğer fiziksel, kimyasal ve elektriksel büyüklüklerin ölçümü
2. Adet, birim ölçümü
3. Hız ve ivme ölçümü
4. Isı ölçümü
5. Işık ölçümü
6. Akış (Debi) ölçümü
7. Basınç ölçümü
8. Yer değiştirme ölçümü
9. Moment ve tork ölçümü
10. Kalite ölçümü
11. Frekans ölçümü
12. Pals ölçümü
13. Lojik seviye ölçümü
14. Elektriksel Değerlerin (volt, amper) 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.
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.
Değişik fiziksel büyüklükler arasındaki dönüşümler ile ilgili tablo:
Çıkış Giriş | Işık | Mekanik | Termik | Elektrik | Magnetik | Kimyasal |
| Işık | Filtre | 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 |
Transdüserler,farklı enerjiler arasında dönüşüm yapan elemanlardır.
Elektriksel Devrelerde Kullanımı: 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 özetlenebilir.Kontrol ve ölçme alanında transdüser kullanmadan bir iş yapmak mümkün değildir. Elektriksel açıdan transdüser, herhangi bir fiziksel büyüklüğü elektriksel işarete dönüştüren eleman olarak tanımlanabilir. Çeşitli fiziksel büyüklükleri elektriksel işaretlere çeviren transdüserler daha çok tercih edilir. Transdüserlerin tasarımları kolay, fakat yapım ve kalibrasyonları zordur. Transdüserler, özellikle elektronik cihazların önemli bir elemanıdır. 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: 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. Elektriksel olmayan büyüklüklerin ölçümünde temaslı ve temassız ölçme yapılır. Temassız yöntemlerde transdüserler incelenen olayın cereyan ettiği ortamın dışındadır ve bu ortama etkisi yoktur. en çok etki transdüser ile incelenen 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: Fotodirenç, termistör, strain gage, transistör mikrofon ve diferansiyel transformatör gibi transdüserler bu sınıfa girer.Transdüserler kendinden uyarımlı ve dışarıdan uyarımlı olarak temel iki sınıfa ayrılabilir. Transdüserler in bir kısmı pasif birer eleman olup, çalışmaları için dışarıdan uygun bir enerjinin verilmesi gerekir. Diğer bir kısım transdüserler ise ölçülecek olan büyüklük ile uyarılır. Çalışmaları için dışarıdan herhangi bir enerjinin uygulanmasına gerek yoktur. Bunlara örnek olarak; ısılçift, fotovoltaik ve piezoelektrik gibi transdüserler verilebilir. 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 tablo halinde gösterilmiştir.
Evlerimizde, mutfakta kullandığımız buzdolabı, fırın, çamaşır makinası gibi cihazlar Çalışmalarını bu sensör ve transdüser dediğimiz aletleri kullanarak görmektedir. Yine evlerde kullanılan su sayaçları da bir ölçüm sistemidir.
Yukarıda kısaca anlatılan sensörler ve trandüserler, hayatımızın büyük bir bölümünde arka planda sürekli olarak biz farkında olmasak bile onlar amaçlarına uygun olarak çalışmalarını sürdürmektedirler.Otomobillerin çalışmasında motorların temel ihtiyaçlarının yanında, bizlere sunduğu konforların hepsi sensörler ve transdüser ile algılanan verileri kullanmaktadır. Kısaca, işlerimizi sensörler ve transdüserler yardımı ile başlatıp çeşitli yükselteçler kullanarak işlenebilir hale getirip, amacımıza uygun noktada işlemimizi sonuçlandırıyoruz.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder