030060910 Chalıt Gkıouven

Chalit yapmamis sanirim, 0 vermek durumunda kaldim.
 

Büşra Karaali- 030090353- H.W/1- Pozisyon Sensörleri (Optik Encoder )

Pozisyon Sensörleri (Optik Encoder )

Pozisyon sensörleri; hareketli bir sistemin pozisyon (konum) bilgisini almamız için kullanılır. Basit bir ifadeyle, potansiyometreler belli bir aralıkta ayarlanabilen dirençlerdir ve bu direnç, üstünde yer alan çubukla değiştirilebilir. Sonrasında, eklem kısmında çubuğu ekleme bağlayarak açıyla değişen bir direnç elde edilmektedir. Örneğin; Traktörlerin kuyruk mekanizmasındaki kolların, kaldırma noktasının yüksekliğine göre, eklem noktalarında dönme hareketi yaparak oluşturdukları açı, pozisyon sensörünün oval bir parça üzerinde hareket etmesi ile etkili olarak tespit edilir ve elektronik sinyal haline getirilir.

Figure 1: Pozisyon Sensörü

ENCODERLER (Şaft Pozisyon Algılayıcı)

Encoderler; açısal dönme hızın ve düzenekteki açısal pozisyonun belirlenmesi amacıyla çoğu kez robotik ve otomasyon projelerinde kullanılır. Encoderlar, konumu ölçülecek döner parçaya dışarıdan(external) bağlanır ve bozucu(disturbance) oluşturmaz.

Encoderlar; basit tek kanal encoderlar, iki ya da üç kanallı artımsal (incremental) encoderlar ve çok kanallı mutlak (absolute) encoderlar olmak üzere 3 tiptir.  Encoderların çıkışı dijital kare sinyaldir. Kullanışlarının oldukça basit olduğu bilinmektedir.

Figure 2: Encoderli DC Motor

Tek Kanallı Şaft Encoderlar;

•      Sadece tek bir çıkış kanalına sahiptir.

•      Dönüş yönünün tespit edilmediği durumlarda toplama ve çıkarmalı sayıcılarda kullanılır.

Figure 3 : Tek Kanallı Encoder

 Çift Kanallı Şaft Encoderlar;

• •      Bu tip encoderlerde  iki kanallı kontrol sistemi kullanılır.
• •      Aralarında 90 derece faz farkı olan çıkış sinyali üretirler .
• •      Bu çıkış sinyalinden faydalanarak faz gecikmesinden dolayı yön tespit edilir.
• •      Bu tespit sonucunda yukarı aşağı sayıcılar kullanılır ve pozisyon belirlenir.

INCREMENTAL ENCODER UYGULAMA ALANLARI

1. Düz bir testere dişli kol üzerinde hareket eden, yuvarlak dişliye bağlanarak  dairesel bir hareketin doğrusal harekete çevrimi,

2. Sonsuz dişli, kaymalı yataklara bağlanarak, döner hareketin doğrusal  harekete çevrimi,

3. Ölçü Tekerleğine (Çevre Ölçüsü Belirlenmiş Bir Tekerlek) bağlanarak Boy Ölçümü,

4. Elektrik Motorlarının arkasına monte edilerek hız, yön ve Pozisyon Kontrolü,

5. Bir döner tablaya bağlanarak, direkt açısal hareket bilgisi elde edilmesi,

6. Tartı Makinelerine Direkt olarak bağlanıp,elektronik olarak ağırlık ölçümü.

ABSOLUTE ENCODER

ü  Her pozisyonda farklı sayılardaki bitlerden oluşan dijital bit dizileri şeklinde birbirine benzemeyen çıkış üreterek gerçek pozisyonlarını gösterirler.

ü  Enerji kesilse bile mevcut durumunu korurlar.

ü  Her pozisyonda tek biti değiştiren Gray kodu çıkış verir.

ü  Çıkışlar: Binary , Gray , bcd

KODLAMA SİSTEMLERİ;

BCD CODE (BINARY CODED DECIMAL)

Öncelikle verilen BCD Kod, sağdan-sola doğru 4'lü gruplara ayrılır. Bu gruplar, Binary koddan ondalık sayıya tek tek çevrilir. Ortaya çıkan rakamlar, sağdan sola doğru yanyana yazıldıkları zaman, sonuç BCD kodun Ondalık karşılığına denk gelir.

BINARY CODE

•      İkili Sayı sistemi kullanılır.

•      Değerler 0 veya 1 olabilir.

GRAY CODE

•      Bu kodlama sistemi değişken ve çevrimsel(cyclic) bir kodlama sistemidir.

•      Gray Kodlama sisteminde, bir pozisyondan diğer pozisyona geçerken, sadece bir bit değeri, 1 iken 0 veya 0 iken 1 olur.

Figure 4: Encoder Diski Çalışma Mantığı

Figure 3-4 de görüldüğü üzere, encoder diskinin üzerinde belirli aralıklarla delikler mevcuttur. Encoder diski dönerken, IR ledin yaymış olduğu ışık deliklerden geçerek karşı tarafta bulunan fototransistörü tetikler. Delik olmayan kısımlarda ise ışık karşı tarafa geçemeyeceğinden dolayı, IR ışık fototransistörü tetikleyemez. Karşı tarafa geçen ışık ve tetiklemenin ardından sinyaller sayılabilir duruma gelir ve mikrodenetleyiciye gönderilir. Gerekli işlemlerin gerçekleştirilebilmesi için sinyaller yazılı program ile mikrodenetleyicide işlenir. Figure 2 de; sayıcı devreleri ya da mikrodenetleyiciler bu encoder sinyallerini sayarak motorun kaç tur attığını hassas bir şekilde bulmaktadır. Gelişmiş encoderlarda 2000-3000 yarık dahi bulunabilmektedir. Bu da çok daha hassas verilere ulaşmamızı sağlamaktadır. (2000 yarıklı bir encoderin hassasiyeti 360/2000 = 0,18 derece’dir).

Figure 5: Siyah-Beyaz Dilimli Encoder

Figure 5 de gösterildiği gibi bu encoder diskinin üzerinde delikler yerine siyah-beyaz renkli dilimler mevcuttur. Yansımalı sensörler sayesinde beyaz ve siyah renklerin algılanması ile birlikte açısal dönme hızı ve pozisyon belirlenir.

Encoderlerin boyutsal ve ağırlık özelliklerinden bahsedecek olursak, oldukça küçük ve hafiflerdir. Çok yer işgal etmezler ve sıkça kullanılan pozisyon sensörlerinden birtanesidir.

Referanslar;

1)      http://www.robotiksistem.com/sensor_cesitleri_yansimali_sensorler_encoder.html

2)      http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/HCRMobile_robot_platform_(SKU:ROB00021)

3)      http://www.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/c68bc47509fff34_ek.pdf

4)      http://beratmeral.wordpres.com/2012/11/21/sensorler/

5)   Holman,J.P. "Experimental methods for engineers" 7th ed.

Doğrusal Değişkenli Diferansiyel Transdüserler (LVDT)

Giriş

Diferansiyel Transdüserler çok küçük yerdeğiştirmeleri saptamak ve elektronik veriye çevirmede kullanılırlar. Ölçüm yapılacak boyutlar çok küçük seviyelerde, hatta devrenin hassaslığına göre mikronluk düzeyde dahi olabilir. Diferansiyel Transdüserlerin çalışma ilkesi manyetik alanda hareket eden yüklerin oluşturduğu gerilime dayanır. Belirlenen bir referans gerilimine göre, cismin hareketiyle gerçekleşen yerdeğişiminin yol açtığı gerilim farkı bu ölçüm düzeneği sayesinde saptanır. Gerilim cinsinden okunan

Nasıl Çalışır?

Doğrusal Değişkenli Diferansiyel Transdüserler hareketi ölçülecek cisme bağlanmış bir manyetik çubuğun, ikisi ikincil, biri de birincil olmak üzere üç adet sarmalın bağlandığı bir borunun birleşiminden oluşmaktadırlar. Ortada bulunan sarmalın uçlarından "referans gerilimi" denilen belirli bir alternatif akım uygulanır ve manyetik çubuk da bu sarmalın ortasında konumlanır. İkincil sarmallar, aralarındaki gerilim farkı ölçülecek şekilde bağlanırlar ve okunan çıkış gerilimi de bu "fark" olur.

Burada okunan voltajın hesabı için gerekli formüller:

Cismin hareketi sonucunda çubuk hangi yönde giderse gitsin, ikincil sarmallardan birinde pozitif, diğerinde ise negatif yönde akıma yol açacaktır. sarmallardan birinin yanlış bağlanması sonucunda çıkış gerilimi "0" okunacağından( [+Vo] + [-Vo] = 0 olacaktır) bu hata kolaylıkla farkedilebilir.

Kullanım Alanları ve Avantajları

Diferansiyel Transdüserler hassas ölçüm yapabildikleri için, çok küçük yerdeğiştirmelerin görüldüğü ve büyük önem arz ettiği alanlarda tercih edilirler. Bu alanların en başında takım tezgahları gösterilebilir. Kesme tezgahlarındaki en küçük hareketin bile LVDTlerde bir gerilim karşılığı olacağından ve imalat sektörü bu ölçümlere gereksinim duyduğundan bu alanda kullanımları yaygınlaşmıştır. Benzer nedenlerle servomotor kontrollerinde de LVDT kullanılır. LVDTler aynı zamanda basit bir yapıya sahip olduklarından küçük düzenekler hâlinde kurulup kolaylıkla birçok yapıya yerleştirilebilir, ya da ölçüm yapılacak yapı içine ölçüm cihazı girmesine izin vermiyorsa, hareketi ölçülecek cisim uzaktan LVDT'in manyetik çubuğuna da bağlanabilir. Hem hassas hem de birçok düzene uygulanabilir olması LVDTlerin en büyük avantajlarıdır. Bunlara ek olarak, bazı ileri ölçüm cihazlarına göre, üretiminin kolay ve mâliyetinin düşük olması da eklenebilir.

Referanslar

http://www.lvdt.co.uk/how-lvdts-work/
IML325E- Measurements & Instrumentation ders notları

Pitot tüpü

Adını, Fransız mühendis Henry Pitot'dan alan pitot tüpü, bir akışın yarattığı dinamik ve statik basınçlar üzerinden akışkanın hızını bulmaya yarar. Bu bağlamda pitot tüpü uçaklarda hız ölçmeye yaradığı gibi, borulardaki akışın hızını ölçmesinden ötürü kimya ve petrol endüstrilerinde de kullanılmaktadır. Hatta, tüpe eklenen bir termometre sayesinde, akışın sıcaklığını, dolayısıyla akışın sağladığı ısı transferini de ölçmek mümkün olmuştur.

Nasıl çalışır?

Pitot tüpünün ağzı, akış toplam basınç (p2) ölçülebilsin diye, akışa ters istikamette konur (şekil 1). Bu toplam basınç, tüpün akışı doğrudan almayan bölgelerinde ölçülen statik basınçtan (p1) çıkarıldığında, dinamik basıncı (dp) verir. Akışkanın hızı ve basıncı arasındaki -Daniel Bernoulli'nin bulduğu- ilişki sayesinde de dinamik basınçtan akışkan hızına ulaşılabilir.

p2 = p1 + dp,

dp = (d * V^2) / 2 = p2 - p1

V = [2(p2 - p1)/d]^(1/2)

Referanslar

http://www.youtube.com/watch?v=D6sbzkYq3_c

http://tr.wikipedia.org/wiki/Pitot_tüpü

http://www.engineeringtoolbox.com/pitot-tubes-d_612.html

Sıcak Tel Anemometresi - 030090255 Emre Yılmazcan

Sıcak Tel Anemometresi

Sıcak tel anemometresi, sıvıların akış hızının ölçümünde kullanılır ve günümüzde bu alanda kullanımı en yaygın olan sensör tipidir. Sistem oldukça basit ve küçük boyutludur. İçinden elektrik akımı geçirilerek ısıtılan bir tel sıvının akış yönüne karşı konumlandırılır ve akış hızı belirlenir.

Çalışma Prensibi

Ölçüm sırasında telin taşınım yoluyla kaybettiği ısı enerjisi (Burada tel sıcaklığının akışkan sıcaklığından yüksek olmasına dikkat edilmelidir), akımın tel üzerinde oluşturduğu elektrik enerjisine eşitlenir. Bunun için,

i²R = hA(T_t – T_a)

bağıntısı yazılabilir.

i: Telden geçen akım şiddeti (A)

R: Tel direnci (Ω)

h: Tel va akışkan arasındaki ısı transfer katsayısı (J / m^{2 o}C)

A: Telin akışkanla temas eden yüzey alanı (m²)

T_t: Tel sıcaklığı

T_a: Akışkan sıcaklığı

Isı transfer katsayısı h, aynı zamanda 

h = C₀ + C₁ v^0.5

olarak yazılır. C_o ve C₁, kalibrasyon sırasında belirlenen sabit değerlerdir, dolayısıyla bu bağıntıdan akışkan hızı bulunur.

Tel Malzemesi ve Limitler

Anemometre teli tungsten, platin veya platin-iridyum alaşımından yapılır. Uzunluğu genellikle 1 mm’yi geçmez, çapı ise 4-10 µm arasındadır. Sıcak tel anemometresi ile 750^oC’lik sıcaklığa kadar çalışılabilir ve 0.1 m/s – 5m/s arasındaki akış hızları ölçülebilir. 

Çok Eksenli Akış Hızlarının Ölçümü

Akış hızının birdan fazla eksenli olması durumunda ihtiyaca göre 2 veya 3 sensörlü anemometreler de kullanılabilir. Çalışma prensipleri aynıdır, ancak çok eksenli ve daha hassas bir ölçüm sağlarlar.

Avantajlar:

-          Hassasiyeti yüksektir.

-          Frekans cevabı yüksektir.

-          Kullanımı kolaydır.

Dezavantajlar:

-          Telin akış çizgisine paralel olması gerekir (Çok eksenli anemometre kullanımıyla çözülebilir).

-          Akışkanın telin aşınmaması için temiz olması gerekir.

-          Titreşim ölçümde hataya sebep olur.

-          Maliyeti yüksektir.

Referanslar:

https://www.efunda.com/designstandards/sensors/hot_wires/hot_wires_intro.cfm

http://urrg.eng.usm.my/index.php?option=com_content&view=article&id=313:-hot-wire-anemometer-part-1-overview-&catid=31:articles&Itemid=70

http://www-g.eng.cam.ac.uk/whittle/current-research/hph/hot-wire/hot-wire.html

http://smesut.home.uludag.edu.tr/ders-notu-ve-duyurular.htm