Sensörler - Birsen Boylu

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
Elektrik ve Elektronik Ölçmeler Laboratuvarı
Deney Adı: Sensörler
Deney 5: Sensörler
Deneyin Amacı:
Sensör kavramının anlaşılması, kullanım alanlarının ve kullanım yerine göre çeşitlerinin öğrenilmesi.
Çeşitli sensör tipleri için çalışma mantığı anlaşılıp sağlamlık testi gerçekleştirilecektir.
A.Önbilgi
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. 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. 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.
Piyasadaki sensörler tek bir yapı şeklinde bulunmamakta; ihtiyaca, kullanım yerine ve hassasiyete
göre boyutları ve şekilleri değişmektedir. Bu durum tüm sensörler için geçerlidir ve bundan dolayı
ihtiyacımız olan sensörü ancak firmaların kataloglarını inceleyerek seçebiliriz. Sensörlerin diğer
elektronik malzemeler gibi standart bir yapıları veya şekilleri yoktur.
Oluşan fiziksel bir değişikten dolayı mekanik bir makineyi veya elektronik bir devreyi çalıştırmamız
gerektiğinde, o fiziksel değişimi algılayacak özelliklere sahip sensörler kullanılır. Örnek olarak ortamda
sıcaklık değişimi meydana geliyorsa ısı sensörlerini veya ortamda ışık değişimi varsa foto direnç
sensörünü seçeriz. Bu çeşitliliğe ek olarak sensörler aynı zamanda aktif ve pasif olarak da ikiye
ayrılmaktadır. Aktif sensörler çalışırken dışarıdan enerjiye ihtiyaç duymazken, pasif sensörler
dışarıdan enerjiye(ısı, ışık) ihtiyaç duyarlar.
Piyasada kullanımına göre çok sayıda sensör çeşidi vardır. Bu deney içerisinde bunlardan sadece
bir kaçı üzerinde çalışılacaktır. Bu deney içeriğinde kullanılacak sensörleri aşağıdaki başlıklar altında
toplayabiliriz.




Isı Sensörleri: NTC, PTC
Işık Sensörleri: LDR, Kızılötesi Sensörler
Manyetik Sensörler: İndüktif Sensör
Ses Sensörleri: Ultrasonik Sensör
Sayfa - 1 -
Toplam Sayfa - 6 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
Elektrik ve Elektronik Ölçmeler Laboratuvarı
Deney Adı: Sensörler
1. Isı Sensörleri
Bu sensör tipleri ortam sıcaklığını algılayan yardımcı devre elemanlarıdır. Sıcaklık ile direnci
değişen elektronik malzemelere “termistör” denir. Termistörler, sıcaklıkla direnci azalan (NTC) ve
sıcaklıkla direnci artan (PTC) olmak üzere ikiye ayrılırlar.
1.1. NTC (Negative Temperature Coefficient)
Temas ettiği maddenin sıcaklığı arttıkça elektriksel direnci azalan devre elemanıdır.
Resim 5.1 – NTC
Şekil 5.1 – NTC Direnç-Sıcaklık Değişimi
1.2. PTC (Positive Temperature Coefficient)
Temas ettiği maddenin sıcaklığı arttıkça elektriksel direnci artan devre elemanıdır.
Resim 5.2 – PTC
Şekil 5.2 – PTC Direnç-Sıcaklık Değişimi
2. Işık Sensörleri
Bu sensör tipleri ışık etkisiyle çalışırlar. Bu deney içerisinde iki tip için incelenecek. Bunlardan
biri ortamdaki ışık miktarına bağlı olarak çalışırken (LDR), diğeri yansıyan ışığa göre çalışmaktadır
(Kızılötesi).
Sayfa - 2 -
Toplam Sayfa - 6 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
Elektrik ve Elektronik Ölçmeler Laboratuvarı
Deney Adı: Sensörler
2.1. LDR (Light Dependet Resistance)
Kalsiyum sülfat ve kadmiyum selenid gibi bazı maddeler üzerlerine düşen ışıkla ters orantılı
olarak direnç değişimi gösterirler. Üzerine ışık düştüğünde elektriksel direnci azalan, karanlıkta
ise direnci artan devre elemanlarına foto direnç denir.
Resim 5.3 – LDR
2.2. Kızılötesi Sensör
Bu sensörler ortama görünmez ışın yayarlar ve gönderdikleri bu ışınların yansımasını kullanarak
çalışırlar. Üzerlerinde ışın gönderen ve tutan bir diğer söylenişle verici ve alıcı olmak üzere iki göz
bulunur.
Resim 5.4 – Kızılötesi Sensör
Bu sensörlerin arkasında bulunan trimpot ile mesafe algısı 3 ile 80 cm arasında
değiştirilebilmektedir. Tepki süresi 2ms’dir ve 5 Volt ile çalışır. Kablo bağlantıları aşağıdaki
gibidir;
Kırmızı
Siyah
Sarı
: 5 Volt
: GND
: Çıkış
3. Manyetik Sensörler
Bir nüve etrafına sarılan bobin enerjilendiğinde çevresinde manyetik alan oluşturur. Eğer bir
metal bir parça yaklaştırılırsa bu bobinin indüktansı değişir. Bu mantıkla oluşturulan sensör tipine
manyetik sensörler denir.
Sayfa - 3 -
Toplam Sayfa - 6 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
Elektrik ve Elektronik Ölçmeler Laboratuvarı
Deney Adı: Sensörler
3.1. İndüktif Sensör
Manyetik Sensörler başlığı altında anlatıldığı gibi çalışma prensibine sahip bu sensörler metal
parçalara karşı hassasiyete sahiptirler. Çeşitlerine bağlı olarak algılama mesafesi değişebilirken
laboratuvarımızdaki sensörler 5 mm’de algılama yapmaktadırlar.
Resim 5.5 – İndüktif Sensör
Kablo bağlantıları:
Kahverengi
Mavi
Siyah
: 6 - 36 Volt
: GND
: Çıkış
4. Ses Sensörleri
Bu sensörler sesin yansımasını girdi olarak kullanırlar. Frekansları yüksektir ve böylelikle
uzaktaki nesneleri hızlı algılarlar. Ortam koşullarında kolay etkilenmelerine rağmen fiyatları
yüksektir.
4.1. Ultrasonik Sensör
Laboratuvarımızdaki ultrasonik sensör 1 MHz’de çalışmakta ve 10 cm ile 5 m uzaklıktaki
cisimleri algılayabilmektedir.
Resim 5.6 – Ultrasonik Sensör
Sayfa - 4 -
Toplam Sayfa - 6 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
Elektrik ve Elektronik Ölçmeler Laboratuvarı
Deney Adı: Sensörler
B.Deney Öncesi Çalışması
1. Kapasitif sensörlerin yapısını ve kullanım alanlarını anlatınız.
2. Aşağıdaki kullanım alanı verilen sensör çeşitlerinin isimlerini yanlarına yazınız.
 Toprak altı metal cisimlerin tespitinde kullanılırlar
:
 Dijital göstergeli terazilerde kullanılırlar
:
 Dijital fotoğraf makinalarında kullanılırlar
:
 Sokak lambalarının gece çalışmasında kullanılırlar
:
 İçecek üretimi yapan fabrikalarda sıvı seviyesini
ayarlama maksatlı kullanılırlar
:
 Elektrik motorlarında sargılara aşırı akım yüklenmesi
durumunda müdahale için kullanılırlar
:
Sayfa - 5 -
Toplam Sayfa - 6 -
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
Elektrik ve Elektronik Ölçmeler Laboratuvarı
Deney Adı: Sensörler
C.Deney Çalışması
Şekil 5.3 – Deney Devresi
1.
Şekil 5.3’deki devreyi kurunuz. LED olarak kırmızı kullanınız.
2.
Kurduğunuz devrede potansiyometre ile oynayarak LED yarım yanacak şekilde ayarlayınız.
3. LED yarım şekilde yandıktan sonra elinizle veya çakmak yardımıyla NTC’nin ısısını arttırınız.
Çakmakla ısıtırken kesinlikle NTC’ye zarar vermeyecek uzaklıkta tutunuz.
4. NTC’nin ısınmasıyla devrede oluşan farklılıkları ve nedenini yazınız.
5. Şekil 5.3’deki devrede potansiyometre direnç değerini en yüksek seviyeye getiriniz. NTC
yerine LDR kullanınız ve LDR üzerine düşen ışık miktarını cep telefonlarınızın feneri ile
değiştiriniz. Bu durumdaki gözlemlerinizi ve nedenini yazınız.
6. Deney önbilgi kısmından yararlanarak Kızılötesi ve İndüktif sensörlerin sağlamlık testini
gerçekleştiriniz. Elemanların üzerindeki LED’ler size yardımcı olacaktır. Kızılötesi sensörün
trimpotu ile oynayarak mesafe algılama sağlamlık kontrolünü de yapabilirsiniz.
Sayfa - 6 -
Toplam Sayfa - 6 -