Grup 5 Sensor kullanımında dikkat edilmesi gereken noktalar

5. Soru

Sensor kullanımında dikkat edilmesi gereken noktalar

Sensörlerin kullanım alanları çok fazladır; bu nedenle çeşitlilik yelpazesi çok geniştir. Farklı kullanım alanlarında aranan kriterlere uygun seçilen sensörlerin kullanılırken dikkat edilmesi gereken noktaların varlığı yadsınamaz; pek çok faktör sensörün işlevini, ömrünü, doğruluğunu, hassasiyetini ve kullanıcının amacına uygun sonucu verme görevini etkiler. Gürültü ve sensörlerin miktarları gibi etkenler sensörlerin temel kullanımında dikkat edilecek konuların başında gelir.

Sensör kullanırken dikkat edilmesi gereken en önemli noktalardan biri gürültü faktörüdür. Sensörler elektriksel olarak izole edilmelidir aksi takdirde manyetik alanlardan etkilenerek gürültü gerilimlerinin beklenmedik sıçramalarına maruz kalırlar ve değerlerde sapmalar görülür. Kablo yoğunluğu, manyetik alan oluşumuna neden olur, kablolarla işlemci arasında manyetik alanın oluşturduğu dirençten dolayı potansiyel değişim oluşabilir ve bu değişime bağlı olarak yanlış sonuçlar ortaya çıkabilir Akımçevrim sinyali gürültüye karşı sensörleri koruyabilir. Sensörlerin kullanıldığı yerlerde elektrik besleme gerilimleri bulunmamalıdır; sensörlere giden kablolar en fazla iki olmalıdır.

 Yukarıdaki resimde korumalı bir bobinin (soldaki) ürettiği manyetik alan çizgileriyle korumasız bir bobinin (sağdaki) ürettiği manyetik alan çizgilerini görüyoruz.

Aşşağıdaki resimde ise bir korumalı kablonun (shielded) kesitini görüyoruz. Al. Mylar kaplama kabloları gürültünin etkilerine karşı korurken kablonun kalınlığını pek fazla arttırmadığı için tercih edilen koruma malzemesidir. Teneke kaplama pirinç tel koruma ( Tin plated brass wire braid ) ise kabloyu gürültüye karşı korumanın yanında kabloya yapısal dayanıklılık ve bağlanırken kolaylık sağladığı için tercih edilir. PVC izolayon ise farklı sinyaller taşıyan kabloların birbirlerine temasını engellemek için bakır tellere giydirilir.

Sensör kullanımında kaç adet sensör kullanılacağı sorusunun cevabı da sensörün doğru sonucu göstermesini etkiler; ancak miktarın artması maliyeti arttıracağı için bu miktar-maliyet optimizasyon iyi yapılmalıdır.

Sensör kullanılırken ölçüm yapılacak uygun yere ve uygun cinsi konmalıdır. Analog ve digital sonuçlara uygun sistemler kurulmalı, sensörlerle closed loop kurulurken dikkatli olunmalıdır. Sensörden gelen verileri okuyan program yazılırken bazı önlemler alınarak doğru sonuçlar elde edilebilir. Çıkabilecek hatalara karşı program iç sınırlamaların mevcut olması gereklidir. Örneğin sistemin infinite loop’a düşmesine engel olmak için programa bir zaman kısıtlaması koyulabilir.

Tüm bu önlemlerin ve kıstasların amacı sensör kullanımın daha verimli olmasını ve doğru sonuçlar vermesini sağlayarak sensörlerin performansını arttırmaktır.

Kaynak

http://www.bilgiustam.com/algilayicisensor-nedir-cesitleri-nelerdir/

http://www.cablecraft.co.uk/screening-braid.html

http://simaintl.com/store/aluminum_mylar_PET_tape.html

Grup 1 - Sensörler neden kullanılır?

Sensörler Neden Kullanılır?

Bu soruya cevap vermek için öncelikle sensörün tanımını yapmamız gerekir. Sensör, fiziksel bir büyüklüğü (ısı, sıcaklık, basınç, hız, konum, kütle, uzunluk vb.) ölçüp, bu ölçümü sinyale çeviren cihazların genel adıdır.  Günümüzde kullanılan sensörlerin geniş bir listesine buradan ulaşabilirsiniz.

 Ölçüm doğrudan veya dolaylı olarak yapılabilir, çıkış sinyali ise analog veya dijital olabilir. 

Neden sensörlere ihtiyaç duyarız?

Sensörler, bir sistemin verilen görevi ne derece doğru (accurate) yaptığını görmek ve çıkıştaki (output) hatayı düzeltmek için kullanılır. Sensör kullanılarak, sadece açık çevrim (open-loop) bir sistemin çıktısı ölçülebileceği gibi, sistem kapalı çevrim (closed-loop) haline de getirilebilir.

Sensör kullanılan kapalı çevrim sistemlerin açık çevrime göre 2 ana avantajı vardır:

1-    Yüksek performans / doğruluk:

Sensörün yaptığı ölçüm girdi (input) ile karşılaştırılarak hata bulunur. Negatif geri bildirim (feedback) kullanılması durumunda her bir ölçümde girdi değiştirilerek çıktının hatasız alınması sağlanır. Bu şekilde sistem içindeki gürültü gibi bozucu etkiler elimine edilmiş olur.

Başlangıçta 0.01 mertebesindeki hata 2 saniyelik geri besleme sonunda sıfırlanır.

2-    Çıktı takibi / veri işleme

Sensörler çıktılarını elektrik sinyalleri şekilnde verdikleri için, bu sinyallerin kaydı, işlenmesi ve kullanılması oldukça kolaydır. Sensör çıktısı, -ses ve görüntü kayıt gibi- kimi işlemlerde istenen sistem sonucu olabileceği gibi, kapalı çevrim sistemlerde, sistem davranışının analizi için de kullabilir.

Örneğin, çeşitli (kokpitteki konuşmalar, yakıt miktarı, hız, irtifa gibi veriler) sensör çıktılarının kaydı, uçaklarda karakutuya yazılırken; araçlardaki hız ölçümleri, araç bilgisayarı tarafından ortalama hızın bulunması için kullanılır.

Referanslar:

https://controls.engin.umich.edu/wiki/index.php/Feedback_control

http://www.discoversensors.ie/sensors/why_use_sensors

http://www.shotpeener.com/library/pdf/2012017.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Sensor

 

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.