Ders 3

1. Ders 3 Sensörler transduserler

2. Strain gage köprü bağlantıları

3. Çeyrek köprü

4. Yarım köprü Bu bağlantı şekliyle sıcaklık farkından çok etkilenen malzelerde sıcaklık etkisi kompanse edilebilmektedir. Şöyle ki

5. Tam köprü En hassas çıkışın elde edildiği bağlantı şeklidir.

6. Örnek • 2 adet 120 ohmluk pasif direnç ve birbirine dik bağlantılı 2 straingage ile bir yarım köprü bağlantı kuruluyor. Gerilme yönündeki straingage için uzama oranı Eps1=0.004, malzemenin Poisson oranı 0.25 tir. K=100000, girdi voltajı 12 Volt ise çıktı voltaj değişimi kaçtır.

7. Diferansiyel Transformatörler • Genel anlamda hareket enerjisini elektirik enerjisine dönüştüren cihaz transformatördür. Bir transformatörün çalışma prensibi şekilde görülmektedir.

8. Doğrusal değişkenli Diferansiyel transformatörler (LVDT) Primer sarıma bir AC gerilim uygulanmış iken transdusere bir uyarıcı uygulanırsa yani primer bobinin manyetik alanı içine bir nesne girdiğinde, diyafram çekirdeği hareket ettirir. Bu durumda L2 ve L3 ün indüktif dirençleri artık birbirine eşit değildir. Sekonder sarımlardaki akımlar birbirine eşit olmadığından çıkıştaki yük üzerinden net bir akım akacak ve bir çıkış gerilimi oluşacaktır. Video Bu çıkış gerilimi uygulanan uyarım ile orantılıdır ve fazı çekirdeğin ne yönde hareket ettiğini gösterir. Genellikle uzaklık ölçümünde kullanılan hassas ve güvenilir bir algılayıcıdır. Algıladığı değişimin frekans aralığı 1-10kHz dir. Biyomedikal alanda sık kullanılır. Basınç sönsörü olarakda kulanılabilir. Video

9. V voltaj N sarım sayısı, D yer değiştirme, M duyarlılık, Va Vb sekonder sarımların voltajlarıdır. • Tek sekonder bobinli sistem • Çift sekonder bobinli sistem

10. Açısal değişkenli Diferansiyel transformatörler (RVDT) Açısal yer değiştirmeleri ölçmek için kullanılır. Girdi olarak alınan açısal değişim ile orantılı bir çıktı voltajı üretir. Teta açısal yer değiştirme G kazanç, V1 ve V2 seconder sarımlarda oluşan voltajlardır. Avantajları Sıcaklık değişimlerinden az etkilenir, düşük maliyetlidir, boyutu küçüktür, dayanıklıdır, basit elektronik içerir.

11. Optik Enkoderler (sayısal kodlayıcı) Enkoder, bağlı olduğu şaftın hareketine karşılık, sayısal (dijital) ve puls şeklinde bir elektrik sinyali üreten elektromekanik bir cihazdır. Elde edilen bu dijital darbeler sayılarak ya da bit şeklinde okunarak hareketin hızını veya cismin o anki konumunu elde etmek mümkündür. Sayıcılar lineer ve döner olmak üzere gruplandırılabilir ancak en çok kullanılanı döner sayıcılardır. Döner sayıcılar iki temel formda üretilmektedirler. Bunlardan ilki mutlak kodlayıcı (absolute encoder), diğeri ise artımlı kodlayıcı (incremental encoder)’dır. Mutlak kodlayıcılarda o anda okunan değerler bit şeklinde değerlendirilerek  pozisyonun ölçülmesinde kullanılır. Artımlı kodlayıcılar ise dönme hareketi sırasında darbeler üretir ve bu darbelerin sayılması ile hız bilgisi elde edilebilir.

12. Manyetik olduğu gibi çoğunlukla optik olarak çalışır. Optik sensörlerde ışık kaynağı, alıcı, ve üzerinde yarık ya da çizgiler olan şablonlar kullanılır. Montaj Video

13. Mutlak enkoder • Disk 360 derece açıda 4 bitlik bir okuma yapılıyorken 16 farklı pozisyonun ölçülmesine olanak sağlar. • Şekilde görülen 4 bitlik bir mutlak kodlayıcı ile 360/16=22.5 derece hassasiyet ile pozisyon ölçümü yapılabilmektedir. • 0 numaralı durum incelendiğinde 4 bitin de sıfır olduğu, bir numaralı konuma geçildiğinde sıfırıncı bitin bir diğerlerinin sıfır olduğu ve onbeşinci bite gelindiğinde ise tüm bitlerin bir olduğu görülmektedir. • Okunacak bu dijital değerler bir mikrokontrolörde değerlendirilerek pozisyon bilgisi derece cinsinden ifade edilebilir.

14. Örnek • Bir milin dönüş miktarını ölçmek için 360 dereceyi 4 bit ile tanımlayan bir mutlak enkoder dan [1 0 1 0] değerleri okunuyorsa şaft referans pozisyondan ne kadar dönmüş olabilir. • Bir önceki sayfadaki şekilden 112.5-135 derece aralığında olabileceğini görüyoruz.

15. Artımlı enkoder Işık, diskteki deliklerden geçer ve uygun bir ışık sensörü tarafından algılanır. Disk döndürüldüğünde, diskin dönmesiyle oluşan ışık darbelerinin sayısıyla orantılı çıkış üretilir. Açısal konum ve hız, üretilen darbelerin sayısı ile hesaplanabilir.

16. Artımlı enkoder • Bir artımlı kodlayıcıda kullanılan en önemli çıkışlar A ve B çıkışlarıdır. Bu çıkışlar aralarında 90 derecelik bir faz farkı olan kare dalga sinyali üretirler. Aralarındaki 90 derecelik faz farkı sayesinde diskin dönüş yönü tayin edilebilir. • Yandaki şekilde görüldüğü gibi A ve B çıkışları disk saat yönünde dönerken 00, 01, 11 ve 10 çıkışlarını saat yönünün tersine dönerken ise 10, 11, 01 ve 00 çıkışlarını vermektedir. Bu sıralar kullanılarak yapılacak bir sorgulama çevrimi ile dönüş yönü belirlenebilir. • Şekildeki örnek için sinyalde B nin önde olması ve şablondaki B görüntüsüne göre şaft saat ibresi yönünde dönmektedir. • Burada dikkat edilmesi gereken bir diğer nokta ise örnekleme frekansıdır. Eğer disk örnekleme frekansının üzerinde bir frekansta dönerken ölçüm yaparsak arka arkaya 11 ve 11 değerlerini okumamız olasıdır. Bu durumda dönüş yönü tayin edilmez.

17. Sayısal kodlayıcılar endüstride üretim sistemlerinde en sık kullanılan ölçüm aletlerinden biridir. • Motorların şaftlarına yerleştirilerek servo motor üretiminde kullanılmaktadırlar. • Bunun dışında CNC cihazlarda ölçüm elemanı olarak verobotlarda uzuvlara yerleştirilip hız ve konum bilgisini sağlayan eleman olarak kullanılırlar. • Artımlı kodlayıcılar endüktif servo motorlarda, mutlak kodlayıcılar ise sabit mıknatıslı fırçasız motorlarda kullanılırlar. • Video

18. İvmemetre • Atalet kuvvetini ölçerek F=M*a dan ivme çıktısı veren elektromekanik cihazdır. • En sık kullanılan tipi piezzoelektirik ivmemetredir (titreşim sensörü). Atalet kuvveti nedeniyle sismik kütlenin hareketi ile mikroskobik kristal elementlerin gerilmesi değişir. Bu değişim ile kristaller akım pulsları üretir. Bunlar genellikle voltaja çevrilerek çıktı voltajı olarak kablo ile iletilir.

19. Ölçüm frekans aralığı sismik kütle ve kristal elementin yay katsayısı ve sönüm oranı ile belirlenen rezonans frekansının 3 te 1 ine kadardır. • Ksi sönüm oranı, k yay katsayısı, m kütle, wd doğal frekans, fR Herts (1/sn) cinsinden rezonans frekansı

20. Termistör • Termistörler ısınınca direnci değişen elemanlardır. • Termistörler sıcaklık sabitine göre ikiye ayrılırlar: • Pozitif sıcaklık sabitine sahip dirençler (PTC)Negatif sıcaklık sabitine sahip dirençler (NTC) • Sıcaklık ile direnç arasındaki ilişki Rt, t sıcaklığındaki direnç değeridir. K ve beta sabitlerdir. • Termistörün dez avantajı doğrusallığın sınırlı olmasıdır. • Avantajı küçük ebatlı olması ve sıcaklık değişimlerine çok hızlı yanıt vermesidir.

21. PTC Dirençler • Pozitif sıcaklık sabitine (PTC) sahip dirençler ısındığı zaman, direnç değeri büyür. Metaller, özellikle de baryum titamat ve fungsten bu özelliğe sahiptir. Örnek kullanımları. • Röleye paralel bağlanan PTC direnç rölenin gecikmeli çalışmasını sağlar. • Florasan lambalarda da starter yerine PTC direnç kullanılabilmektedir. • NTC Dirençler • NTC dirençler, ısındığı zaman direnç değerleri düşer, Germanyum, Silikon, ve metal oksitler gibi maddelerden üretilir. Örnek kullanımları • Motor ve transformatör gibi aşırı ısınması istenmeyen sistemlere yerleştirilen NTC termistörün direnci fazla ısınmadan dolayı küçülen bir alarm ve koruma devresini harekete geçirir. • Bir su deposunda seviye kontrolü için yerleştirilen NTC direnci su seviyesi düşünce, ısınarak pompa devresini çalıştırır. • Röleye seri bağlanan NTC direnç rölenin gecikmeli çalışmasını sağlar.

22. Transistör • Eklem Transistör yarı iletken malzemeden yapılmış elektronik devre elemanıdır. • Transistör yapısal bakımdan, yükseltici olarak çalışma özelliğine sahip bir devre elemanıdır. Elektroniğin her alanında kullanılmaktadır. • Yaygın olarak sıcaklık sensörü olarak da kullanılır. • Termotransistör, fototransistör, alan etkili transistör gibi çeşitleri vardır. • Transistörün beyz, emiter ve kollektör kısımları vardır.

23. Örnek proje konusu • Isıya duyarlı fan yapımı • -1 adet 10 k potansiyometre -1 er adet 10k, 4.7k, 2.2k, 1k direnç-1 adet delikli plaket-1 adet bc 557 transistör-1 adet bc 337 transistör-1 adet bilgisayar fanı (bilgisayarcılardan yada eski pc kasanızdan sökebilirsiniz. Bir ucu artı diğer ucu eksidir.kırmızı uc artı siyah uç nötrdür.)-1 adet ntc (ısıya duyarlı direnç.) Bağlantı klemensleri 12 Voltluk pil Farklı örnekler için http://www.kendinyapsitesi.com