SENSÖRLER

SENSÖR VE TRANSDÜSER KAVRAMLARI

İnsanlar çevrelerindeki değişiklikleri duyu organları vasıtası ile algılarlar ve buna bağlı olarak da hareket ederler. Buna örnekler verecek olursak üşüdüğümüzde ısıtıcıyı açarız veya ortam karanlık olduğunda ışığı açarız. Bu işleri bizim yerimize yapacak cihazlar olsa ne güzel olurdu diye düşündüğümüz olmuştur.

İşte tüm bu fiziksel ortam değişikliklerini (ısı, ışık, basınç, ses, vb.) bizim yerimize algılayan cihazlara “sensör”, algıladığı bilgiyi elektrik enerjisine çeviren cihazlara transdüser denir.

Sensörlerden alınan veriler elektrik sinyaline dönüştürüldükten sonra elektronik devreler tarafından yorumlanarak mekanik aletlere kumanda edilebilir. Bu sayede hem günlük hayatımızı hem de endüstriyel üretim süreçlerini çok daha kolaylaştırmış oluruz. Biz bu modülde hep birlikte başlıca sensör ve transdüserleri tanıyarak kullanım alanlarını göreceğiz. Aslında, sensör ve transdüserleri kesin çizgilerle birbirinden ayırmak biraz zordur. Şöyle ki; mikrofon sesi algılayan bir sensördür. Öte yandan, ses dalgalarını, içindeki bobin aracılığıyla elektrik akımına dönüştürdüğü için bir transdüserdir. Bu yüzden bu iki kelimeyi eş anlamlı kabul edebiliriz.

Çeşitleri

Ortamda oluşan fiziksel bir değişiklikten dolayı mekanik bir makineyi veya elektronik bir devreyi çalıştırmamız gerektiğinde sensörleri kullanırız. Ancak tespit edeceğimiz değişikliğe uygun sensör kullanmalıyız. Örneğin ortamdaki sıcaklık değişimini algılamak için ısı sensörlerini, ışık değişimini algılamak için optik sensörlerini kullanmalıyız. Sensör çeşitlerini şöyle sıralayabiliriz.



1. Isı Transdüser ve Sensörleri
Ortamdaki ısı değişimini algılamamıza yarayan cihazlara ısı veya sıcaklık sensörleri diyoruz. Birçok maddenin elektriksel direnci sıcaklıkla değişmektedir. Sıcaklığa karşı hassas olan maddeler kullanılarak sıcaklık kontrolü ve sıcaklık ölçümü yapılır. Sıcaklık ile direnci değişen elektronik malzemelere; term (sıcaklık), rezistör (direnç), kelimelerinin birleşimi olan termistör denir. Termistörler genellikle yarı iletken malzemelerden imal edilmektedir. Termistör yapımında çoğunlukla oksitlenmiş manganez, nikel, bakır veya kobaltın karışımı kullanılır. Sıcaklık en sık ölçülen çevresel değerdir. Çünkü fiziksel, elektronik, kimyasal, mekanik ve biyolojik tüm sistemler sıcaklıktan etkilenir. Bu nedenle kontrol sistemlerinde sıcaklığın ölçülmesi ve belli değerlerde tutulması önemlidir.

2 Manyetik Transdüser ve Sensörler
Bir tel bobin haline getirilip içinden akım geçirilirse, bu bobinin içinde ve çevresinde manyetik alan oluşur. Bu manyetik alan gözle görülmez. Ancak bu bobinin içerisindeki nüvenin hareketi ve bobinin çevresinden yaklaştırılan metaller bobinin indüktansını değiştirir. İşte bu prensipten hareketle manyetik sensörler geliştirilmiştir.
Kullanım Alanları
Manyetik sensör ve transdüserlerin bir çok kullanım alanı vardır. Bunlar günlük hayatımızda daha çok güvenlik gerektiren yerlerde metallerin (silah, bıçak gibi)
aranmasında, hazine arama dedektörlerinde kullanılır. Sanayide ise kumanda ve kontrol sistemlerinde, tıp elektroniğinde, fabrikalarda, otomatik kumanda kontrol uygulamalarında, yer değişimlerinin hassas olarak ölçülmesinde kullanılır.

3. Basınç (gerilme) Transdüserleri
Her türlü fiziki kuvvet ve basınç değişimini algılayan ve bu değişimi elektriksel sinyale çeviren elemanlara basınç sensörü denir.

4. Optik Transdüser ve Sensörler
Işık etkisi ile çalışan elektronik devre elemanlarına genel olarak optik elemanlar diyoruz. Şimdi bunlardan bazılarını beraberce inceleyeceğiz.
Kullanım Alanları
Işık değişimi ile kontrol etmek istenilen tüm devrelerde kullanabilir. Özellikle gece lambaları ve sokak lambalarında kullanılmaktadır.

5. Ses Transdüser ve sensörleri
Şekil 6.1’de görüldüğü gibi, ağzından çıkan veya herhangi bir şekilde yayınlanan ses havada basınç değişimi yaratmakta ve bu basınç değişimi, suya atılan taşın yarattığı dalgaya benzer şekilde havada bir dalga iletimi şeklinde yayılmaktadır. Ses aslında hava basıncındaki değişimdir.
Biz konuştuğumuzda havayı titreştirerek hava da bir basınç değişikliği oluşturuyoruz.
Duyma işleminde ise bu basınç değişikliğini kulaklarımızdaki zar ile algılıyoruz.
Mikrofonlar da tıpkı kulaklarımız gibi havadaki basınç değişikliğinin yarattığı etkiden yararlanarak sesi algılıyor ve elektrik sinyaline çeviriyor. Sesi elektrik sinyallerine çeviren cihazlara “mikrofon” denir.
Bütün mikrofonların yapısı, ses dalgalarının bir diyaframı titreştirmesi esasına dayanmaktadır. Her sesin belirli bir şiddeti vardır. Bu ses şiddetinin havada yarattığı basınç ses şiddeti ile doğru orantılıdır. Gelen hava basıncının büyüklük ve küçüklüğüne göre ilerigeri titreşen diyaframın bu titreşimini, elektrik enerjisine çevirmek için değişik yöntemler kullanılmaktadır. Kullanılan yöntemlere göre de mikrofonlara isim verilmektedir.

Sensörlerin Kullanım Alanları ve Faydaları

Sensörler, günümüzde her yerde kullanılma alanları ile karşımıza çıkan cihazlardır.
Cep telefonlarımızdan, tıp dünyasına, taşıtlarımızdan, okullarımızıza, evlerimize, uzayda ve dünyanın çevresinde çalışan sistemlerde insanların hayatlarını kolaylaştıran, bilgi almamızı sağlayan, kontrol etmemizi, güvenliğimize katkıda bulunan sensörlerin kullanım yerleri sayılamaycak kadar çoktur.
Son yıllarda endüstri ve otomasyon sistemlerindeki gelişmeler sensör ve transdüserlerle çok geniş uygulama alanı bulmuşlardır. Sensörler fiziksel ortam ile endüstriyel amaçlı elektrik-elektronik cihazları birbirine bağlayan bir köprü görevi görürler.
Araç park sensörleri, otomatik kapı sensörleri, hırsız algılama sensörleri ultrasonik sensörlerin günlük hayatta en yaygın olarak kullanıldığı alanlardır.
Endüstriyel uygulamalarda ultrasonik sensörler, sıvı seviye algılama, akışkanlık algılamada, ahşap, kağıt, cam, şişe vb. fabrikalarda ürün algılamada ve daha bir çok uygulamada kullanılırlar.
Robotik sistemlerde, eklem hareketlerinin algılanmasında, çarpmanın algılanması için tampon anahtarlarda, kavramayı algılamak için basınç anahtarlarında, biyometrik uygulamalar: İnsan üzerinde farklı eklemlere yerleştirilerek hareket türüne göre farklı amaçlarla bilgi edinilmesi, oyun eldivenleri: Eldiven üzerine yerleştirilen esneklik sensörleri ile sanal gerçeklik eldiveni oluşturulması, diğer: Ölçüm ve kontrol devreleri, müzik enstrümanları, oyun kumandaları, duruş bozukluğu algılanması, spor çalışmaları, işaret dilinin yazıya veya sese dönüştürülmesi vb.
Tıp alanında insan vücudundaki organların ürettiği gazların oranları takip edilerek bazı hastalıkların teşhisi yapılabilmektedir. Gıda kontrolü, kozmetik ve ilaç sektöründe, fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik kalite kriterlerinin hızlı, ucuz ve objektif yöntemlerle analiz edilmesi sensörlerle sağlanır. Meyvelerin kokularının incelenmesi, olgunlaşıp olgunlaşmadığının belirlenmesi ve gıdaların tazeliğinin kontrolü de sensörler yardımı ile yapılır. Parmak izi sensörleri kapılarda ve çeşitli giriş noktalarında anahtar olarak da kullanılmaktadır. Ayrıca nanoteknolojideki gelişmelerle birlikte ışığı gören, sıcaklığı hisseden, titreşimi algılayan, kimyasal ve biyolojik maddeleri tanıyan ve kendini tanıtan kumaşların yapabilmek çok fonksiyonlu sensörler ile mümkündür.


 













































































































































Kaynak:
1. SENÖRLER VE TRANSDÜSERLER (MEGEP) Ankara, 2012.
http://www.megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/Sens%C3%B6rler%20Ve%20Transduserler.pdf
2. http://www.elektrik.gen.tr/2015/08/endustriyel-sensorler-ve-uygulama-alanlari/547
3. https://www.elektrikce.com/ultrasonic-sensorler-ve-kullanim-alanlari/
4. http://otomasyondergisi.com.tr/arsiv/yazi/84-esneklik-sensoru-ve-uygulama-alanlari/
5. http://www.bilgiyasam.com/sensorlerin-uygulama-alanlari-nelerdir-sensorler-nerelerde-kullanilir-4448/