Grup 2 - Sensörler Nasıl Kullanılır?

Sensörler Nasıl Kullanılır?

Giriş

Sensörlerin kullanılmasındaki temel amaç, operatörlerin(insan ya da makina) okuyamadığı ya da algılayamadığı büyüklüklerin okunabilir büyüklüklere çevrilmesidir. Bu aygıtlar okunması istenen büyüklüklerle, okunacak büyüklükler arasında – çoğu zaman doğrusal olan – bir analoji kurarlar(örneğin akrep ve yelkovanın hareket miktarı ile zamanın ölçülmesi ya da cıvanın sıcaklıkla genleşerek dereceli silindirde yürümesi ve ortam sıcaklığının ölçülmesi). Sensörlerin kullanımında, bu iki büyüklük arasındaki ilişkinin aygıt tarafından ne kadar sağlıklı okunduğu ve aygıtın gösterdiği büyüklüğün operatör tarafından ne derece anlaşıldığı, en kritik noktaları arz eder.

               

Sensörler günümüzde temel olarak iki amaç için kullanılırlar: birincisi ilk çağlardan beri değişmeyen ölçüm amacıdır(örneğin hava tahminleri için yapılan ya da depremlerde yer sarsıntısını belirlemek için yapılan ölçümler). Diğeri ise, her ne kadar temelleri ortaçağa(hatta Roma dönemine) kadar uzansa da, özellikle bilgisayarların ortaya çıkmasından sonra hızla yaygınlaşan otomatlara rehberlik eden kapalı devre kontrol sistemlerinin işletilmesidir.

A. Ölçme ve Değerlendirmede

Bir fiziksel büyüklüğün ölçümünde kullanılacak sensörün çalışma koşulları ve okuma aralığı dikkat edilmesi gereken iki konudur. Ölçülecek büyüklükteki değişimlerin sensör tarafından mümkün olduğunca doğru aktarılması beklenir. Buna karşın sensör doğru sonucu göstermiyorsa kalibre edilir. Kalibrasyon belli aralıklarla yapılması gereken sensörler açısından hayatî önem arz eden bir işlemdir.

B. Otomasyonda

Otomatlar bir fiziksel sistemi kendi kendilerine kontrol eden makinalardır. Bu kontrolü gerçekleştirebilmeleri için sistemin çıktılarını algılayabilir olmaları gerekmektedir. Ancak genellikle fiziksel sistemlerin giriş ve çıkış değerleri birbirlerinden farklı büyüklüklerden oluşurlar. Örneğin bir el kantarına giriş olarak kuvvet cinsinden bir büyüklük(N) verildiğinde, çıkış olarak birim uzama(mm) alınır( dF= k.dx ). Ancak kontrol elemanının hem girişten komut alabilmesi hem de çıktıyı değerlendirebilmesi için bu büyüklüklerin okunduktan sonra giriş cinsine çevrilmesi gerekmektedir.

 

örneğin termostatlı bir fırında sıcaklık 200 ºC'ye ayarlandığında, fırının kontrol ünitesine belli bir gerilim(mV) değeri ulaşır, bu değer işlendikten sonra eyleyiciye gönderilir ve daha büyük bir gerilim değeri(V) olarak fırının rezistanslarına(sistem) ulaşır. Burada akım ısı enerjisine dönüşür. Isınan ortamın sıcaklığı fırının sensörleri tarafından ölçülür ve mV cinsinden kontrol ünitesine geri gönderilir, çünkü kontrol ünitesi yalnızca mV cinsinden değerleri okuyabilir.

Çalışma Koşullarına Göre Sensörler Nasıl Kullanılır?

Sensörler sistemleri çok farklı biçimlerde okuyabilirler. Kullanılacakları ortamlarda bu özelliklerine göre seçilirler. Sensör kullanımında, yukarıda da değinildiği gibi okuma yetenekleri ve çalışma koşulları çok önemlidir.

Bu ayrımın başında analog-dijital okuma ayrımı gelir. Yukarıda da belirtildiği gibi sensörler okunacak fiziksel büyüklük ile gösterdikleri büyüklük arasında bir analoji kurarlar. Bu iki büyüklüğün fiziksel bir ilke temelinde kurdukları ilişkiye dayanır ve bu ilişki – genellikle doğrusal da olmakla birlikte – sürekli bir fonksiyon ortaya koyar. Eğer bir sensör bu fonksiyona göre değerleri okuyor/gösteriyorsa analogtur. Ancak otomasyonda hemen hemen her şeyin bilgisayar diline çevrilmesi istendiğinden, analog yerine dijital, yani lojik devrelerle yanıt veren sensörler tercih edilir. Dijital değerler daha kolay işlenebilmeleri ve kaydedilebilmeleri sayesinde otomasyonda tercih edilseler de süreksiz bir fonksiyon arz etmeleri neticesinde "çözünürlük" sorunsalını ortaya çıkarırlar.

Bir başka ayrım yakından(internal) ve uzaktan(external) algılama ayrımıdır. Bazı sensörler ölçülecek bir büyüklüğü sistemin içerisinden algılarken bazıları da sistemin dışından okuyabilirler. Buna basit bir örnek ısıl çiftler(thermocouples) ile kızılötesi(thermal/infrared) kameralardır. Burada seçim yapılırken kullanılacak sensörün güvenilirliği ile yapılacak işin hassasiyeti ön planda tutulmalıdır.

Referanslar

1.   http://ivpl.ece.northwestern.edu/files/icip3009.pdf
2.    http://www.nm.informatik.uni-muenchen.de/pub/Publikationen/bks03/PDF-Version/bks03.pdf
3.  http://hbogm.meb.gov.tr/modulerprogramlar/kursprogramlari/elektrik/moduller/sensorlervetranstusorler.pdf 

Denetçiye Not: 2 Mart Pazar akşamı ikamet ettiğim bölgede abonesi olduğum iletişim şirketinin internet hizmeti kesildiği için ödevi 3 Mart Pazartesi sabahı yükleyebildim. Bilginize.