sensÖrler kontrol ve otomasyon teknolojİsİ

of 46/46
Öğr. Gör. Orhan GÜNGÖR SENSÖRLER KONTROL VE OTOMASYON TEKNOLOJİSİ Bilgisayarlı Veri Toplama ve Kontrol

Post on 10-Jan-2016

60 views

Category:

Documents

8 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

SENSÖRLER KONTROL VE OTOMASYON TEKNOLOJİSİ. Öğr . Gör. Orhan GÜNGÖR. Bilgisayarlı Veri Toplama ve Kontrol. 1. SENSÖRLER. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Slayt 1

r. Gr. Orhan GNGR

SENSRLERKONTROL VE OTOMASYON TEKNOLOJS Bilgisayarl Veri Toplama ve Kontrol nsanlar evrelerindeki deiiklikleri duyu organlar vastas ile alglarlar ve buna bal olarak da hareket ederler. Buna rnekler verecek olursak dmzde stcy aarz veya ortam karanlk olduunda aarz. Bu ileri bizim yerimize yapacak cihazlar olsa ne gzel olurdu diye dndmz olmutur.

te tm bu fiziksel ortam deiikliklerini (s, k, basn, ses, vb.) bizim yerimize alglayan cihazlara sensr denir.1. SENSRLER Sensrlerden alnan veriler elektrik sinyaline dntrldkten sonra elektronik devreler tarafndan yorumlanarak mekanik aletlere kumanda edilebilir. Bu sayede hem gnlk hayatmz hem de endstriyel retim srelerini ok daha kolaylatrm oluruz.

ekil 1.1: eitli optik sensrler ekil 1.1'de eitli optik sensrler grlmektedir. ekilden de anlalaca gibi piyasadaki sensrler tek bir yap eklinde bulunmamakta; ihtiyaca, kullanm yerine ve hassasiyete gre boyutlar ve ekilleri deimektedir. Bu durum sadece optik sensrler iin deil tm sensrler iin geerlidir. Bundan dolay ihtiyacmz olan sensr ancak firmalarn kataloglarn inceleyerek seebiliriz. Sensrlerin dier elektronik malzemeler gibi standart bir yaplar veya ekilleri yoktur.

Ortamda oluan fiziksel bir deiiklikten dolay mekani bir makineyi veya elektronik bir devreyi altrmamz gerektiinde sensrleri kullanrz. Ancak tespit edeceimiz deiiklie uygun sensr kullanmalyz. rnein ortamdaki scaklk deiimini alglamak iin s sensrlerini, k deiimini alglamak iin optik sensrlerini kullanmalyz. Sensr eitlerini yle sralayabiliriz. 1.1. eitleriIs SensrleriManyetik SensrlerBasn (gerilme) SensrleriOptik SensrlerSes Sensrleri

Bu arada bahsetmemiz gereken bir konu da sensrlerin aktif ve pasif sensrler olarak snflandrlmasdr. Pasif sensrler alrken dardan enerjiye ihtiya duyan elemanlardr.

Aktif sensrler ise almak iin dardan bir enerjiye ihtiya duymayan elemanlardr.

ekil deki uygulamada zerinde hareket alglayc bir sensre sahip olan otomatik bir kap grlmektedir1.2. eitli Sensr Uygulamalar

ekil 1.3:Metal dedektr inden gemi olduumuz metaldetektr cihaz manyetik sensrler vastas ile silah bak gibi youn metalleri alglayarak alarm veren bir cihazdr. Ortamdaki s deiimini alglamamza yarayan cihazlara s veya scaklk sensrleri diyoruz. Birok maddenin elektriksel direnci scaklkla deimektedir. Scakla kar hassas olan maddeler kullanlarak scaklk kontrol ve scaklk lm yaplr.ISI SENSRLER Btn iletkenler stldklarnda ilerinde bulunan elektronlarda bir hareketlenme meydana gelir. Ancak bu hareketlenme eitli iletkenler arasnda farkllk gstermektedir. Bu maddenin ayrt edici zelliklerinden biridir. Biz de iletkenlerin bu farklarndan yararlanarak scaklk lm yapabilirizTermokupl ( Islift ) alma Prensibi ki farkl iletkenin birer ular birbirine kaynak edilip ya da skca birbirine balanp bota kalan ularna hassas bir voltmetre balandnda, eer birletirdiimiz ucu strsak, scaklkla orantl olarak voltmetrede mV lar mertebesinde bir DA gerilim elde ederiz. Elde ettiimiz gerilimin deeri kullandmz metallerin scakla verdii tepki ile orantldr.

Termokuplun yaps Termokupllar -200 C ile +2300 C arasnda alabildiklerinden endstride en ok tercih edilen s kontrol elemanlardr. Genellikle endstri tesislerindeki yksek scaklkta alan kazanlarn s kontrolnde kullanlr

Termokuplun Kullanm Alanlar Bir tel bobin haline getirilip iinden akm geirilirse, bu bobinin iinde ve evresinde manyetik alan oluur. Bu manyetik alan gzle grlmez. Ancak bu bobinin ierisindeki nvenin hareketi ve bobinin evresinden yaklatrlan metaller bobinin indktansn deitirir. te bu prensipten hareketle manyetik sensrler gelitirilmitirMANYETK SENSRLER Bobinli manyetik sensrler: Bir bobinin iinde bulunan nvenin konumu ekil de grld gibi hareket ettildii zaman bobinin indktans deimektedir. te bu prensipten yola klarak bobinli manyetik sensrler gelitirilmitir.

Bobinli endktif sensr Her trl fiziki kuvvet ve basn deiimini alglayan ve bu deiimi elektriksel sinyale eviren elemanlara basn sensr denir.

eitleri Basn sensrleri, alma prensibine gre drt grupta incelenebilir. Bunlar:Kapasitif basn lme sensrleriStrain gage (ekil deiiklii) sensrlerLoad cell (yk hcresi) basn sensrleriPiezoelektrik zellikli basn lme sensrleriBASIN (GERLME)SENSRLERStrain Gage (ekil Deiiklii) Sensrler

Temel olarak strain gageler esneyebilen bir tabaka zerine ince bir telin veya eridin ok kuvvetli bir yaptrc ile yaptrlmasndan olumutur. zerindeki basncn etkisinden dolay tabakann esnemesi ile birlikte iletken eridin de gerilerek uzamasna sebep olacaktr.Bu uzama esnasnda telin boyu uzayarak kesiti azalacaktr. Bilindii gibi iletkenlerin kesiti azaldka direnleri artacandan uygulanan kuvvete bal olarak iletkenin direncinde deime olacaktr. Bu diren deiimine bal olarak uygulanan kuvvetin miktarn tespit edilebilir.Piezoelektrik Basn lme Sensrleri

Basncn elektrik akmna dntrlme yollarndan biri de piezoelektrik olaydr. Piezoelektrik zellikli alglayclarda kuartz (quartz), roel (rochelle) tuzu, baryum, turmalin gibi kristal yapl maddeler kullanlr. Bu elemanlar zerlerine gelen basnca gre kk deerli bir elektrik gerilimi ve akm retir. Bu elektrik akmnn deeri basncn deeri ile doru orantldr. Piezoelektrik zellikli elemanlar hzl tepki verdiklerinden ani basn deiikliklerini lmede yaygn olarak kullanlr Ik etkisi ile alan elektronik devre elemanlarna genel olarak optik elemanlar diyoruz.OPTK SENSRLER zerine k dtnde direnci azalan, karanlkta ise yksek diren gsteren devre elemanna foto diren denir.

alma Prensibi

Kalsiyum slfat ve kadmiyum selenid gibi baz maddeler zerlerine den k ile ters orantl olarak diren deiimi gsterir. Bu maddelerden yararlanlarak foto diren ad verilen devre elemanlar yaplmtr.Foto Diren (LDR)

Foto diren ve sembolKullanm Alanlar

Ik deiimi ile kontrol etmek istenilen tm devrelerde kullanabilir.zellikle gece lambalar ve sokak lambalarnda kullanlmaktadr. zerine k dtnde katotdan anota doru akm geiren elemanlara foto diyot denir.

alma Prensibi

Foto diyotlar k etkisi ile ters ynde iletken olan diyotlardr. Ters polarma altnda kullanlr. Doru polarmada normal diyotlar gibi alr, ters polarmada ise N ve P maddelerinin birleim yzeyine k dene kadar yaltkandr. Birleim yzeyine k dtnde ise birleim yzeyindeki elektron ve oyuklar aa kar ve bu ekilde foto diyot zerinden akm geer.Foto Diyot

eitli foto diyotlar ve sembolKullanm Alanlar

Foto diyot televizyon veya mzik setlerinin kumanda alclarnda yaygn olarak kullanlr. LEDlerin, yeil, krmz, sar ve mavi olmak zere 4 eit renk seenei vardr. Piyasada ok deiik ekil, ebad, renk ve fiyatta bulunmaktadr. LED diyotlar doru polarmalandrldklarnda k yayan elektronik devre elemanlardr.LED Diyot

LED diyot ve sembol Bu kl diyotlar, kullanl ve pratik olmalarnn yan sra olduka ucuz olmalar nedeniyle gsterge olarak dier tip lambalarn yerini almlardr. LED diyotlarn kullanm alanlar ok genitir. ok az enerji harcadklar iin elektronik devrelerin testlerinde, tm elektronik cihazlarn zerinde altn gsteren k olarak kullanlmaktadr. Genellikle LED diyotlarn bacaklar kartrlmaktadr. ekil de grld gibi ksa bacak katot, uzun bacak ise anotdur. LEDin bacaklar ayn boyda ise iindeki plakalara bakarak kk olan anot byk olan katottur diyebiliriz. Bunun yannda LED diyotlarn katot ucunun olduu tarafta bir kesik bulunmaktadr.LED DYOTKullanm Alanlar alma Prensibi Gne pilleri (fotovoltaik piller), yzeylerine gelen gne n dorudan elektrik enerjisine dntren yariletken maddelerdir.Foto Pil (Ik Pili, Gne Pili)

Gne pili ve sembolleri

ebekeye enerji veren gne pilleri ve gne enerjisi ile cep telefonu arjiKullanm Alanlar

Gne pilleri ile sokak aydnlatmas ve ats gne pili kapl ev Mikrofon ekil de grld gibi, azndan kan veya herhangi bir ekilde yaynlanan ses havada basn deiimi yaratmakta ve bu basn deiimi, suya atlan tan yaratt dalgaya benzer ekilde havada bir dalga iletimi eklinde yaylmaktadr. Ses aslnda hava basncndaki deiimdir.SES SENSRLER

Mikrofon Btn mikrofonlarn yaps, ses dalgalarnn bir diyafram titretirmesi esasna dayanmaktadr. Her sesin belirli bir iddeti vardr. Bu ses iddetinin havada yaratt basn ses iddeti ile doru orantldr. Gelen hava basncnn byklk ve kklne gre ileri geri titreen diyaframn bu titreimini, elektrik enerjisine evirmek iin deiik yntemler kullanlmaktadr. Kullanlan yntemlere gre de mikrofonlara isim verilmektedir. Elektriksel sinyalleri insan kulann duyabilecei ses sinyallerine eviren elemanlara hoparlr denir.Hoparlr

Hoparlr ve sembolDinamik (Hareketli Bobinli) Hoparlrler

Hoparlrn yaps Dinamik hoparlrlerde ykselteten gelen AC zellikli sinyaller hoparlr iindeki bobinin etrafnda deiken bir manyetik alan oluturur. Bu alan ile sabit mknatsn alan birbirini itip ekerek diyaframn titreimine sebep olur. Diyaframn ses sinyallerine gre titreimi havay titretirir. Kulak zar da buna bal olarak titreerek sesleri alglamamz salar. ekil de yaplar grlen piezoelektrik hoparlrler izgi biiminde, birbirine kar polarize edilmi, bklgen piezooksit (kurun, elmas, titan karm) maddeden yaplmdr. eritlere akm uygulandnda, boyut uzayp ksalr ve kardakini itip eker. Bu titreim ise esnek membran hareket ettirerek ses oluur. Piezoelektrik hoparlrler daha ok yksek frekansl seslerin elde edilmesinde (kolonlarn tivitrlarnda) ve kulaklklarda kullanlmaktadr. Ayn zamanda dijital saatlerde kullanlan hoparlrlerde buzzer olarak piezoelektrik esasna gre alr.Piezoelektrik (Kristal) Hoparlrler

Piezoelektrik hoparlrler

1.Kolay Krlma: Salamlktan emin olmak iin scaklkla paketlemede ok dikkatli olunmas gerekir.

2. Optik Elemanlarn Kk Skalas: Optik fiberlerin kk boyutlar,montaj ve saha onarmlar boyunca zel teknikler, kullanmlar isteyen hizalama,cihaz iletme problemlerine sebep olabilir

Sensrlerin Dezavantajlar

3. oklu evre Parametrelerine Hassasiyet: Isl ve akustik /titreimli giriimler yksek hassasiyetli cihazlarda bir problem olabilir. zel paketleme ve sinyal ileme gerekli olabilir

4. Snrl Optik Band Genilii: Spektroskobik uygulamalar,kzl tesi transmisyon fiberlerinin mevcudiyeti ile snflandrlr.(orada dalga boyu =3m) Kzl tesi fiberler iin zel kaplama kullanlmaktadr.

5. Maliyet:

zel fiyatldrlar. ou mevcut fiber eleman ve teknii haberleme gereklerinden trer. Bu yzden btn sensrler iin en uygun deildir.

1. Gvenlik: Metalik olmayan yaps, tehlikeli voltajlarn gemesine ve kvlcm riskine msaade etmez (yksek optik g seviyelerinde fiberin krlmas patlama yapabilir).

2. Kk Kablo Boyutu Ve Arl: Uzay uygulamalarnda, kydan uzak ve ok uzak uygulamalarda kullanldr. Bu uygulamalarda ar kablolarn denmesi pahal ve zordur.

Sensrlerin Avantajlar 3. Elektromanyetik Giriimden Etkilenmez: Elektrik enerji kablolar ile dier yksek elektrik alanlar ( trafo yan gibi) iinde beraber denebilir.

4. Pasif Radyo Frekans: FR yaylmlar olmaz, RF kaplama iinde kalr. 5. Dk Termal Ve Atalet Ktlesi: Bir uzunluk boyunca toplam lm, scaklk sezisme ve hzl tepkime iin (1sn den daha az ) kullanldr. rnein, ivme metreye uygulanabilir, fakat termal etkilerden etkilenebilir 6. Kk Sensr Boyutu: ok kk hacimler ierisin de veya zor gzleme durumlarnda kullanlabilir. (Tbbi uygulamalar gibi).

7. Seici Yzey Hassasiyeti: Toplam dahili yansma ve yzey plasman etkileri, kimyasal numuneleri sezmek iin kullanlabilir. (Tersi problem olabilir).

8. Radyasyon Hassasiyeti: Radyasyona kar korunan yer alt istasyonlarnda kullanlr.

9. Geometrik ok Ynllk: eitli konfigrasyonlar iinde ekillendirilebilir, sarlabilir. Hidrofon dizilerde, manyetik gradyant sezinleme ve fiber gyro bobinlerde olduu gibi.

10. G Transferi: Silica fiberlerin verimi, uzaklk mesafeli sensrlerin optik gcn destekleyebilir. Sensr tarafndaki elektrik g kaynana olan ihtiyac ortadan kaldrabilir.A)Kolay KrlmaB)Optik Elemanlarn SkalasC)oklu evre Perametrelerine HassaiyetD)MaliyetE)Gvenlik

Aadakilerden hangisi sensrler Dezavantajlarndan deildir?a)Radyasyon Hassasiyetib)Kk Sensr Boyutuc)Seici Yzey Hassasiyetid)Enerji Tasarrufue)Snrl optik band geniliiAadakilerden hangisi sensrlerin avantajlar arasnda yer almaz?