gelişen teknoloji ve üretim sistemleri, hem üretim miktarlarını artırmakta hem de kaliteyi ön plana çıkarmaktadır. Test kavramı bu noktadason derece önem kazanmaktadır. Ürünün dinamik davranışı, mekanik zorlamalara karşı dayanımı, çalışırken ürettiği gürültünün seviyesi yada ses kalitesi gibi özellikleri ürünün kalitesini ve pazar payını doğrudan etkilemektedir.

Ses ve titreşim analizi son ürün kalite testlerinde, mekanik performans ve dayanım testlerinde, modal analiz ile dinamik parçaların tasarımında, dönen parça içeren makinaların kestirimci bakımlarında, ses seviyesi ve kalitesi testlerinde ve diğer birçok titreşim kaynaklı olayları incelemekte kullanılmaktadır. Titreşim ve akustik analizlerde kullanılan belli başlı analiz yöntemleri aşağıda sıralanmıştır:


Gerçek Zamanlı FFT (Real Time Fast Fourier Transform) Analizi : Bu analiz ile sinyal frekans domeninde görülebilmektedir. Bu teknik frekans spectrumunu hesaplar ve blokler halinde gösterebilir. “Gerçek zamanlı” ile anlatılmak istenen sadece sistemin bir frekans domeninde osiloskop gibi çalışması değildir. Gerçek Zamanlı FFT ile zaman domeninde toplanan sinyaller ve bu sinyallerin hesaplanması sonucu elde edilen frekans domeni sinyallerin aynı anda ve birbiri ile bağlantıları rahatlıklar izlenebilecek şekilde verilmektedir. Bu durumda hesaplama hızının veri toplama hızından daha yükse olması gerekmektedir.

8226; 1/n Oktav Analizi : Bu analiz ile FFT analizine göre daha net bilgi elde etmek mümkündür. FFT ölçülen sinyali geniş bir frekans spektrumunda incelemesine imkan vermekte fakat ilgilenilen belli frekans aralıkları hakkında detaylı genlik bilgisi almak mümkün olmamaktadır. 1/n Oktav analizinde frekans spektrumu 1/1, 1/3, 1/12, 1/24 aralıklar ile bölünmekte ve bu dar frekans bantlarında analiz yapılabilmektedir.

Order Tracking Analizi (Mertebe İzleme Analizi) : Motorların, türbinlerin ve diğer dönel elemana sahip olan makinaların dinamik olaylarını incelemede sıklıkla kullanılan bir tekniktir. Bu teknikte şafta bağlanan bir takodan alınan sinyallerden hesaplanan şaft hızının mertebeleri diye de anılan harmonikleri incelenir. Sonuçları incelemek geleneksel spektrum analizine göre çok daha kolaydır. Çünkü oluşan titreşimlerin büyük bir kısmı dönen makine elemanından kaynaklanmaktadır.


Bu analizlerin yapılabilmesi için birincil şart ölçülmek istenen sinyallerin doğru ve hassas bir şekilde toplanmasıdır. Sinyallerin toplanması için kullanılan sensörler, sinyalin tipine göre değişmektedir. Akustik ölçümler için mikrofonlar, mekanik titreşimleri için ivmeölçerler kullanılmaktadır. Bu sensörlerin seçilmeleri ile ilgili kriterler ilgili bölümlerde belirtilmiştir.

Günümüzde mühendisler, akustik ve titreşim ölçümlerinde, taşınabilir, çok kanallı ve çok maksatlı ölçümleri gerçek zamanda başarı ile yürütebilen, gelişmiş yazılım ve kolay raporlama özellikleri içeren çözümler istemektedir. Titreşim analizörlerinde iki ayrı akım görülebilir.


Bunlardan ilki bir PC ile entegre olarak çalışabilen, hesaplama işlerini PC'nin işlemcisinde yapan cihazlardır. Bunlar bilgisayarın içine takılabilen analizör kartlar olabileceği gibi bir “front-end” diye adlandırılan kendine ait kasası ve bağlantıları olan bir cihaz da olabilir. Bu yapılar FFT ve Digital Resampling hesaplamalarını gerçek zamanlı çalışamayan işletim sistemleri üzerinde yaptığı için aslında gerçek zamanlı analizörler olamamaktadır. Ayrıca aynı anda hesap yapacağı kanal sayısı PC teknolojisinin, özellikle PC teknolojisini biraz daha geriden takip eden dizüstü bilgisayar teknolojisinin gelişimi ile sınırlıdır. Bu konuda fiyat en büyük avantajdır.

İkinci gruptaki temel fark tüm işlemlerin sadece bu iş için tasarlanmış DSP'lerde (Digital Signal Processor) yapılmasıdır. Bu analizörlerde tüm hesaplamalar “Gerçek Zamanda” yapılabilmektedir. Bu analizörlerin bir diğer üstün yanları da yapılamak istenilen analizin ihtiyaç duyacağı hesaplama gücü kadar yapılandırılabilmeleridir. Bu analizörler CPU gücü önemli olmayan herhangi bir taşınabilir bilgisayar ile kullanılabilmektedir çünkü PC'yi sadece analizlerin yansıtıldığı bir ekran ve bir veri tabanı olarak kullanmaktadır.

Beğeniler: 0
Favoriler: 0
İzlenmeler: 2634
favori
like
share
kemal naylon Tarih: 29.06.2008 01:05
iyi bir çalışma
ananinminakoyim Tarih: 23.06.2008 12:04
tesekkürler cok sagok
adsiz Tarih: 28.11.2006 04:01


Yapınızın veya sisteminiz yarattığı ses sizin için önemli mi? Standardlarla belirlenmiş veya müşterinizin isteklerine uygun ses hedeflerini yakalayabiliyor musunuz? Prototipinizi yapmadan ve fiziksel testlerinizi gerçekleştirmeden, MSC.Actran size hedefleri yakalamanızda yardımcı olabilir.

MSC.Actran, akustik ve vibro-akustik konularında komple bir çözüm sunar. Sonlu eleman ve sonsuz eleman metodları ile çalışan MSC.Actranın, zengin topoloji, malzeme, sınır koşulu, çözüm yöntemi ve çözücü kütüphaneleri mevcuttur.

MSC.Actran ile, radyasyon, ses dağılım, basit veya sandvic yapılardan ses iletimi, kapalı ses alanları, seslerin borulardan ilerlemesi, konveksiyon ilerleme, akışkan-katı etkileşimi ve sönümleme gibi değişik türden problemleri çözebilirsiniz.


özgü özellikler söyle sıralanabilir

Ses dalgalarının, düzgün olmayan hareketli akışkan içerisinde ilerlemesi

Sonlu eleman çözümleri ile analitic çözümlerinin birleştirilmesi

Anekoik ve yankı odalarının implicit modellenmesi

Kompozit/sandviç yapılardan akustik geçiş veya kompozit/sandviç yapıların akustik emilimi

Yapıların, dağınık ses alanları ile etkileşimi veya türbülant sınır tabakası.

Bunlara ek olarak, MSC.Actran sönümlenmiş veya sönümlenmemiş sistemlerin, frekans cevap fonksiyonlarını hesaplayabilir. Özel FRF sentez teknolojisi, standard frekans süpürme tekniklerine göre 50 kat daha iyi performans sağlamaktadır.


[COLOR=coral]Avantajları :

Akustik ve vibro-akustik hedeflerin, geleneksel test prosedürlerine kıyasla çok daha kısa sürede sağlanması

Prototip ve test sayısının azaltılarak, prototip maliyetlerin düşürülmesinin sağlanması

Akustik ve sönümleme malzemesinin, yapının dinamik ve akustik özelliklerine ektisinin daha iyi irdelenmesini sağlamak


[COLOR=coral]Uygulama Alanları :

Pencere, duvar, keçe, çatı-kaplaması ve motor kapakları gibi sandviç yapıların, insülasyonunun ve emisyonunun önceden hesaplanması

Yağ filtresi, hava filtresi, manifold ve silindir kapağı gibi motor parçalarının veya motorun ses radyasyonunun hesaplanması.

Hoparlör, mikrofone, cep telefonu, kulaklık, elektrik süpürgesi, kompresör, susturucu, buzdolabı, saç kurutma makinası, çamaşır ve bulaşık makinalarının akustik modellenmesi

Demiryolu endüstrisinde, trim malzemesinin (pencere, kenar paneller, çatı kaplaması ve halı etc) akustik moellemesi ve kenar duvarlardan yayılan aerodinamik gürültünün modellenmesi

Havacılık endüstrisinde, uçak gövdesinden olan akustik yayılımı, kabin gürültüsü ve uçağın motor gürültüsü hesaplanması

adsiz Tarih: 28.11.2006 03:31
Ben buraya Arapçamı yazmışım
adsiz Tarih: 09.10.2006 20:45
Ethernet

Veri iletişimi konusunda yapılacak bir seçimin Ethernet yönünde yapılmasıyla sağlanan en büyük Avantaj ekonomidir. PC, Windows ve Internet teknolojilerinde standart bir bileşen olan ethernet teknolojisi yüksek veri hızlarında düşük maliyetle çalışabilmektedir.
Kullanıcılar seçtikleri teknolojinin şu anki ve gelecekteki gereksinimlerini karşılayacağından emin olmak isterler. Doğal olarak hiçbir mühendis on yıl sonra bu gün kullandıkları ürünlerin piyasadan kalktığını veya ağ artık üzerindeki yükü taşıyamadığı için bütün iletişim sistemini yenilemek zorunda kalmayı istemez. Ancak ne yazıkki üreticiler arasındaki çekişmelerin standartlaşmayı geciktirdiği ve son kullanıcıların asıl gereksinimlerini karşılama konusunda başarısızlığa yol açtığı da bir gerçektir.
Sensörleri denetim uygulamalarını tek bir ağ yapısında toplamak isteyen şirketler çok az seçenek ile karşılaşmaktadırlar. Bunun için DeviceNet, CAN Bus, Profi Bus, ControlNet, Foundation Fieldbus.. gibi birkaç iletişim ağı teknolojisi vardır ve bunların herbirinin üreticisi en iyi seçimin kendileri olacağını iddia ederler. Bunlardan hangisini seçmenin daha yararlı ve ekonomik olacağı yanıtlaması çok güç bir sorudur. Bunların hemen hepsi bir veya birkaç üreticinin özel ihtiyaçları göz önüne alınarak tasarlanmıştır. Örneğin ProfiBus'ın geliştirilmesinde Siemens ve Klockner-Moeller etkili olurlarken, Allen-Bradley ControlNet'i kendi PLCleri için geliştirmiştir. Öte yandan Foundation Fieldbus geleceğin veriyolu olarak, pekçok sistemle uyumluluk göz önüne alınarak tasarlanmaktadır. Foundation Fieldbus on yılı aşkın zamandır geliştirilme aşamasındadır ve bazı politik çıkarlar bu sistemin geliştirilmesini yavaşlatmıştır.
Bütün bu olumsuz gelişmelere rağmen pazarın daralarak bütün üreticilerin destekleyeceği bir veya iki standart ağ teknolojisi ile sınırlanmasına sebep olacağına kesin gözüyle bakılmaktadır. Bu, PC'nin bilgisayar pazarını ele geçirmesinin hikayesine benzeyebilir.
PC ortamının açık sistem mimarisi neredeyse hayal edilebilen bütün sistemlerin kurulumuna olanak sağlamaktadır. Endüstriyel sistem tasarımcılarının değişik üreticilerden aldıkları ekipmanları benzeri bir açık mimari kullanarak bir arada ve sorunsuzca kullanabilme beklentilerini ve talepleri her gün artmaktadır. İşte bu noktada var olan sensör ağlarının içerdiği karmaşık iletişim tekniklerine alternatif olarak eternet adıyla yeni bir iletişim teknolojisi yaratılmıştır..
PC'yi endüstriyel pazara sokmayı başaran ekonomik sebepler şimdi de ethernet için gecerlidir. Win 9x.2000, NT ve Unix, ortamında yıllardır bir standart olan TCP/IP protokolü bütün verinin gönderilmesini garantileyen bir yapıya sahiptir ve günümüzde işletmelerin neredeyse tümünde bilgi akışı için en güçlü seçenektir. Ethernet, şu an var olan bütün endüstri standardı PC donanımları ve işletim sistemleri ile uyumludur.
Bir başka önemli nokta da kurulum ve bakım masraflarıdır. Burada da Ethernet diğer bütün alternatiflere karşı bir hayli avantajlı konumdadır. Ethernet'in kablolama özellikleri onun kurulumunu ve genişlemesini çok kolaylaştırmaktadır. Yapıya eklenen ucuz hublar, sisteme yeni birimler eklemeyi basitleştirirler. Bir cihazı yeni yerinde tekrar ağa bağlamak için yapılması gereken tek şey en yakınındaki hub'a bir 10Base-T kablosu çekmektir.
Özelleşmiş ağ yapılarında eğitim ve bakım maliyetleri çoğu zaman hatırı sayılır miktarlara ulaşmasına rağmen eternet sisteminin bakımı var olan işletme personelince sorunsuz olarak yapılabilir
Ethernetin 10-Mbps ve 100-Mbps versiyonları dağıtık I/O sistemleri için yeterli bir bant genişliği sunmaktadır.10Base-T bile 19.2 Kbaud tipik bir RS422/485'den çok daha hızlıdır. Bant genişliğinin büyük olması, özellikle pekçok sinyalin aynı anda gözlendiği uygulamalarda olaylara hızlı cevap verme anlamına gelir. 1997'de geliştirilen 100Base-T ile 100 Mbps transfer hızı ile şu an var olan en yüksek performanslı rakibinden bile 10 kat daha hızlı ve o oranda ucuz hale gelmiştir. Son olarak, 1998'de IEEE 802.3z standardının kabulü ile Ethernet için artık 1000 Mbps hızlardan söz edilmektedir. Bu yeni standart "Gigabit Ethernet" diye tanımlanmaktadır . Bu yeni standardın önemli özelliklerinden bir tanesi kurulu bulunan 10Base-T ağlarla uyumluluğudur.
Pekçok uygulama genel olarak çeşitli sensörlerden gelen verinin izlenmesini gerektirir. Makina veya süreçlerin izlenmesi, alarmların, arızaların, proses değişkenlerinin kaydedilmesi bu sınıfa dahil edilebilir.Bir diğer uygulama alanı ise özellikle insan bulunmayan ortamlardaki çevre koşullarının izlenmesi ve kontrolüdür. Bu uygulamalar veriyolu üzerinde çok fazla bir yük oluşturmaz. Ağın yalnızca veriyi hızlı ve güvenli bir şekilde iletmesi gereklidir. Bütün veri iletildiği sürece determinizm ve mesaj önceliği gibi sorunlar çok önemli değildir. Yüksek veri transfer hızı, güvenilir veri iletimi ile bir TCP/IP Ethernet sistemi bu tür uygulamalar için son derece uygundur. Başka hiçbir veriyolu hız; maliyet ve kurulum kolaylığı konusunda Ethernet ile rekabet edemez
Denetim uygulamaları için sistemler tasarlarken bazı farklı gereksinimler vardır. Bu sistemler öngörülebilir tepkiler vermeli, veriyolu belirli süre içinde bir veri paketini gideceği yere ulaştırmalıdır. Bu tür uygulamalarda alışıldığı üzere çoğu zaman bir sensörden gelen bilgilere göre herhangi bir olayın gerçekleşmesi gerekir. Denetim uygulamaları için token-passing metodu kullanarak veri paketleri arasında çarpışmayı engelleyen ProfiBus gibi veriyolları geliştirilmiştir. veri çarpışması Ethernet üzerinde iki cihaz aynı anda bilgi göndermeye kalkıştıklarında gerçekleşir. Tabii ki bu öngörülebilirliğin de bir bedeli vardır. Diğer veri yollarında sistem elemanları pahalıdır, kullanılan protokoller özeldir, bütünleşme zordur ve tecrübeli programcılara gereksinim vardır. ( Her nekadar Ethernette veri çarpışması olasılığının var olduğu ve bu nedenle bazı uygulamalar için güvensiz bir teknoloji olduğu düşünülsede yüksek ekonomik avantajları, kanıtlanmış başarısı, açık mimari yapısı onu sahadaki veri toplama sistemleri ile işletmedeki geri kalan diğer cihazlarla birleştirmek için yaygın bir ağ çözümü haline getirmiştir.
Özel ağ yapılarının yüksek maliyetlerinin yanısıra bütün fabrikada tek bir ağ standardına duyulan ihtiyaç Ethernetin yaygınlaşmasında çok önemli rol oynamıştır. Eğilim ilk olarak Ethernet'in Foxboro, SquareD, Westinghouse gibi bazı proses denetimi ve PLC firmalarınca kontrol seviyesinde kullanılması ile başladı. General Motors ise şu anda otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan yeni bir yaklaşımın öncüsü oldu: Open Modular Architecture Controller. Bu yaklaşım Ethernet üzerinden PC-tabanlı denetimi desteklemektedir. Ethernet'in dev tabanı, bu standardın ilerideki uygulamaların da altından kalkabilecek şekilde geliştirileceğinin ve destekleneceğinin bir göstergesidir. IEEE komitesi Ethernet standardını çeşitli revizyonlardan geçirmiştir. Örneğin, IEEE 802.3x full duplex spesifikasyonu 1997'de ortaya çıkmıştır. Bu twisted-pair veya fiber optik kablo üzerinden standart Ethernet veri paketlerinin çift yönlü olarak aynı anda alınmasına ve gönderilmesine olanak tanımaktadır. Bu standardın kullanılması bant genişliğini iki katına çıkarırken, veri çarpışması olasılığını da en aza indirmektedir.
Bir diğer önemli standart ise IEEE 802.1p dir ve mesaj önceliğine sahiptir.100Base-T gibi daha hızlı teknolojiler veri çarpışması olasılığını azaltsalar da bu standart, öngörülebilirliğin hayati olduğu uygulamalarda bu olasılığı tamamen ortadan kaldırmaktadır. 802.1p'nin uygulanması ile kullanıcılar mesajlara öncelik sırası atayabilir ve bazı kritik mesajların cevap süresi kesin olarak belirlenebilmektedir.
Son yıllarda birçok Ethernet tabanlı veri toplama sistemi piyasaya çıkmıştır, Belli başlı DAC, RTU ve PLC üreticileri Ethernet arabirimleri sunmaktadırlar. Endüstriyel otomasyon alanında çalışan pekçok uzmana göre Foundation FieldBus'ın kontrol seviyesi H2 spesifikasyonlarının 100Base-T Ethernet tabanlı olacağı öngörülmektedir.
Bu uzmanlara göre Internet teknolojilerinin daha da etkili olmaları, ve endüstriyel otomasyon pazarında büyük değişikliklere yol açmaları öngörülmektedir. Yakın gelecekte bir Web browser üzerinde Java veya Dynamic HTML kullanarak bütün çalışma bilgilerini yayınlayacak endüstriyel cihazların çıkması beklenmektedir. Sahadaki her cihaz bir homepage'e sahip olacak ve bu sayfadan konfigürasyon ve çalışma bilgilerini izlemek her zaman mümkün olacaktır.
Sahadaki cihazlardan gelen veri çok değişik formatlarda görsellenerek verilerin ağ üzerinde "canlı" hale gelmesi sağlanacaktır. Bu fabrika içindeki ağla bilgi alışverişinde bulunan her cihazın bir IP numarasına sahip olmasını ve TCP/IP protokolünde haberleşmesini gerektirecektir. Doğru Firewall korulması ile bu bilgiler yalnızca yerel olarak değil Internet erişimine sahip her yerden izlenebilir hale gelecektir. Kuşkusuz bu eğilimlerin sonucu olarak, otomasyon sistemlerinin mimarisi ağın yapısına bağlı olarak belirlenecektir.
Sırası gelmişken RTU lardan bağımsız olarak kullanılan diğer haberleşme protokollarından
da kısaca bahsedelim:

PROFIBUS : Profibus geniş kapsamlı üretim ve proses otomasyonu için tasarlanmış üreticiden bağımsız açık saha bus standartıdır. Üretici bağımsız oluşu ve açıklığı uluslararası standartlar olan En 50170, EN 50254 ve IEC 61158 üzerine kurulmuştur. 650'ye yakın üyesi bulunan ve birçok araştırma enstitiüsü tarafından desteklen Profibus, farklı üreticilerin cihazları arasında haberleşme sağlayan ve bunu yaparken herhangi özel bir arabirime ihtiyacı olmayan bir veri yolu olmakla birlikte, yüksek hızlı kritik uygulamalar veya komplex haberleşme işlemleri gibi kullanım alanlarında yaygın olarak uygulanan bir veri yolu sistemidir.
CAN BUS : Bosch firması tarafından geliştirilen (seri) veri yolu sistemi olan Controller Area Network veri yolu sistemi, özellikle otomotiv sektörüne yönelik akıllı network sensör ve actuatörler için tasarlanmış ve kısa bir zamanda bu çalışmalarda standart hale gelmiştir. Multi-Master yani bütün CAN noktalarının data iletebildiği ve birkaçınıda eş zamanlı olarak istekte bulunabildiği veri yolu sistemi olan CAN hiçbir abone ya da kullanıcı için herhangi bir adreslemeye sahip olmamakla birlikte öncelikli mesajın iletilmesi şeklinde veri iletir. Bu veri iletişim protokolu en sık Otomotiv ve Medikal endüstrisinde kullanım alanı bulmaktadır.
DEVICENET : Allen-Bradley tarafından geliştirilen Akıllı sensör ve aktüatorler için tasarlanmış endüstriyel network yapısı olan DEVICENET "Open DeviceNet Vendors Association " adı verilen üretici bağımsız bir kuruluş tarafından günümüzde gelişimini sürdürmektedir. DEVICENET ile limit switch, fotoelektrik sensör, barkod okuyucu ve motor starterleri gibi düşük seviyeli aygıtlara bağlanılabilir ve PC veya PLC gibi daha üst seviyeli aygıtlarla haberleşme sağlanabilir
FOUNDATION FIELD BUS: Özellikle dağıtılmış proses kontrol uygulamaları için dizayn edilen Fieldbus Foundation (organizasyon) olarak dünyadaki otomasyon sistemlerinde yaklaşık %80 'lik bir pazara sahip olan 140 şirketin biraraya gelmesi ile oluşmuştur. Teknolojisi fiziksel katman, haberleşme çatısı ve kullanıcı katmanından meydan gelmektedir.
adsiz Tarih: 09.10.2006 20:43
Endüstriyel Bilgisayarlar

Kısa bir tarihçe: Günümüzde popüler olan endüstriyel otomasyon uygulamalarında tüm proses sürecini denetleyecek standart bir bilgisayar gereklidir. Bu gün yaşamımızın her evresinde yoğun olarak kullandığımız ve bilgisayar olarak dilimize çevrilen Computer / Hesaplayıcı cihazlar icadından bu güne kadar çok çeşitli ve hızlı evrelerden geçmiştir. Örneğin ilk hesaplayıcı sayılan Abakus M.Ö 3000 yıllarında Asurlular tarafından kullanıldığı bilinmektedir. İlk mekanik hesaplayıcı M.S 1642 de Pascal tarafından icat edilmiştir. 1904 de Vakum tüpün icadından sonra yaşanan hızlı gelişmeler sonunda ve özellikle II dünya savaşı yıllarında Harvard Üniversitesi profesörü Howard AIKEN tarafından ilk modern bilgisayar IBM Fabrikasında gerçekleştirilmiş ve Harvard'a gönderilmiştir. Bu makine askeri silah tasarım ve hesaplamalarında 15 yıl boyunca kullanılmıştır. Ama bugün kullanılan bilgisayarın babası sayılan ilk bilgisayar ise ENIAC adıyla 1946 yılında ve balistik hesaplamaların yapılması amacıyla gene USA da yapılmıştır. Bu bilgisayar ilk elektronik bilgisayardır ve belirlenen tek bir programın koşturulmasına göre tasarlanmıştır. 18 000 vakum tüpün kullanılmasıyla gerçekleştirilen bu cihaz 500 m2 lik bir alana sığdırılabilmiştir. (Bu cihaz çalışmaya başladığında öyle bir güç çekmekteydi ki kurulu bulunduğu Philadelphiada şebekedeki voltaj geriliminin düşmesi nedeniyle aydınlatma lambalarında kararma başlamaktaydı). Bu cihaz bu gün için komik gibi gözüken saniyede 5000 toplama ve 300 çarpma işlemini gerçekleştirebilme kapasitesine ulaşmıştır. Nihayet günümüze doğru gelindiğinde 1971'de 4004 koduyla 4 bitlik ilk mikro kontrol yongası INTEL tarafından gerçekleştirilmiştir. Bu yonga Saniyede 60 000 operasyon gerçekleştirebilme kabiliyetine sahip olmuştur. Bu gün bilgisayarlarda en yaygın kullanılan mikroişlemci yongasının babası ise 8 bit/8080 dir ve ilk kez 1974de gene Intel tarafından piyasaya çıkartılmıştır. Bu yongayla operasyon sayısı saniyede 1 milyona çıkmıştır. Nihayet bu gün kullandığımız bilgisayarların anası olan ve Personel Computer (PC-XT) / Kişisel bilgisayar kodlamasıyla anons edilen cihaz IBM tarafından 1981 de piyasaya sürülmüştür. IBM bu ürününde MicroSoft ile işbirliği yaparak yazılım konusunda işbirliğini başlatmıştır. Daha sonraları işbirliğini sürdüren bu iki firma 1987'de DOS (Disk Operating System) ile çalışan ilk PC yi pazara sürmüşlerdir. 1990'ların başından itibaren piyasaya sürülen PC'lerde MS Windows ve Intel CPU standart hale gelmiştir. Gelişmesini sürdüren PC Teknolojisi bugün yazılım olarak MS Windows XP ve Merkezi işlem birimi olarak Intel Pentium IV/2.2GHz kullanımı seviyesine ulaşmıştır. Bu yongayla saniyede 4.4 Milyar İşlem kapasitesine ulaşılmıştır.
Bu arada gelişimini hızla sürdüren Macintosh bilgisayar ve Motorola işlemcilerle ilgili ayrıntılara genelde PC' nin endüstride daha yaygın kullanılması sebebiyle değinilmemiştir.
Bu gün endüstriyel ortamlarda karmaşık makine ağlarının kontrolünde Veri toplama, Görüntü tanıma, Hareket kontrolü, Karmaşık veri analizi ve SCADA gibi kontrol, test ve otomasyon uygulamalarında sabit olarak konumlandırılmış olan ve aslında standart bir PC olup özel kullanım amacına göre yapılandırılmış ve IPC olarak adlandırılan Endüstriyel PC ler yoğun olarak kullanılmaktadır. Sistemin doğası gereği özellikle kritik önem taşıyan bu tip endüstriyel uygulamalarda, tüm üretim, test ya da kontrol sisteminin bilgisayardan kaynaklanacak hatalardan dolayı durması istenmez. Üretim ortamındaki birçok olumsuz faktör diğer elektronik cihazların olduğu gibi bilgisayarlarında çalışma performansını doğrudan etkilemektedir. Bu yüzden standart PC lere endüstriyel özellikler ilave edilerek bu zor çalışma şartlarına uyumları sağlanmıştır. Bu tip endüstriyel PC'lerde bilgisayarın iç ve dış ortamı birbirinden özenle yalıtılır.
Bir endüstriyel bilgisayarı normal masaüstü yada diz üstü bilgisayarlardan ayıran en önemli özellikler temel olarak endüstriyel PC'nin mekanik tasarımından gelir. Kullanılan özel malzemelerle tasarlanan muhafazalar, su ve toz sızdırmazlık özellikleri, özel havalandırma sistemleri, şok sönümleme yapıları, özel dizayn güç besleme ünitesi, kart yuvalarının mekanik vibrasyona uygun yapısı, elektromanyetik gürültü ve elektrostatik etkilere karşı ekran koruması gibi özellikler endüstriyel PC'nin kalitesini belirleyen en önemli faktörlerdir. İyi bir endüstriyel PC'nin şok, titreşim, sıcaklık, nem, yer seviyesinin üstünde veya altında çalışma şartlarına dayanıklılık kriterleri gibi endüstriyel normlara sahip olması gereklidir.
Bunlara paralel olarak bazı endüstriyel PC'ler çok özel testlerde kullanılabilmeleri açısından kolay taşınabilir olma ya da kolay kart takılabilme ve genişleyebilir yuva özelliği de içermektedirler (Compact PCI / PXI). Örneğin bu tip bilgisayarlar ve monitörler, yüksek performanslı bilgisayar veri yolu analizi, yüksek hızlı telekom testleri, çoklu protokollü ağ analizi, PLC programlama, taşınabilirlik ve yüksek performans özelliklerinin ön plana çıktığı, Deniz, hava, kara kuvvetlerinde, petrol arama platformlarında, deniz taşımacılığı gibi saha çalışması gerektiren uygulamalarında, mobil sistemlerin performans testlerinde ve diğer dayanıklılık özelliğinin ön plana çıktığı zor koşullarda saha çalışması gerektiren uygulamalarda kullanılmaktadır.

Endüstriyel bilgisayarlar iki ana grupta incelenmektedir :

A) Taşınabilir endüstriyel bilgisayarlar

Veri toplama, ağ analizi gibi özel uygulamalarda kullanılacak donanımlar belli bazı üreticiler tarafından belirlenmiştir ve alternatifleri çoğu zaman sınırlıdır. Standart ISA/PCI tipteki bir kart kullanımının gerektiği özellikle saha çalışması gerektiren hallerde yeterli sayıda yuvaya (slot) ihtiyaç duyulur. Genel olarak taşınabilir PC denildiğinde ilk akla gelen Not Book ya da Lap Top olarak adlandırılan portatif bilgisayarlardır. Ancak bu bilgisayarlar PCMCIA kart yuvaları dışındaki kartlarla çalışmaya olanak tanımadıkları gibi zor saha koşullarına da dayanıklı değillerdir. Bu nedenlerden dolayı bu tür işler için özel tasarlanmış, Standart tip kartların ve genişleyebilir kart yuvaların bulunduğu bilgisayarlar üretilmiştir. Taşınabilirlik, sağlamlık ve zor koşullarda performans özelliklerinin bir araya getirildiği bu bilgisayarlar özellikle zor saha çalışması gerektiren uygulamalarda geniş kullanım imkanı yaratmaktadır. DOLCH firmasının ürettiği FlexPAC, FieldPAC, MegaPAC ve tümüyle dizüstü bilgisayar boyutlarında olan NotPAC gibi taşınabilir modeller bu tip zorlu kullanım gerektiren özel uygulamalarda oldukça popüler sayılmaktadır. Bu bilgisayarlar uzun zamandan beri test edilen "kabuk içinde kabuk" paketleme teknolojisi sayesinde kendi sınıfındaki tüm bilgisayarlardan daha sağlamdır. Özel taslanmış bu kasalar onları gerçekten başka bilgisayarların dayanamayacağı çevre koşullarına karşı korur. Dıştaki muhafaza fiber ile güçlendirilmiş polikarbonat alaşımıdır. Bu malzeme ağırlık olarak hafif ancak çelikten daha dayanıklıdır. İçteki muhafaza uçaklarda kullanılan titanyum - alüminyum alaşımıdır. Bu tip taşınabilir bilgisayarlar kritik önem taşıyan ve farklı sayıda kart ve sürücü gerektiren uygulamalar için ideal bir platformdur. Alüminyum -Titanyum karışımı bir kasa içindeki bu bilgisayarlar, sahadaki kurulum ve çalışma sırasında ortaya çıkabilecek sarsıntılara rahatlıkla ve güvenli olarak dayanabilmektedir. Sağlanan bu özellikteki ürünlerin kalitesini garanti altına almak için tasarım ve üretim aşamasında pek çok mekanik test uygulanır. Bu testler arasında bilgisayar çalışırken veya kapalıyken titreşim uygulama, (3-500 Hz. arası) düşme ve sızdırmazlık testleri yer almaktadır. Ayrıca ürünlerin soğutma tasarımını test etmek için çeşitli ısı testlerine de tabi tutulurlar. Bunların yanı sıra tüm ürünlerin dinamik testleri kalibre edilmiş elektrodinamik şok ve vibrasyon test sistemi kullanılarak gerçekleştirilir. Son derece zorlu olan bu test aşamalarından başarıyla geçebilen bilgisayarların uluslararası standartlara uyumları ispatlanmış olur ve bu durum kalibrasyon sertifikalarıyla belgelenir. Bu tip bilgisayarlar kullanım amacına göre standart olarak ISA, PCI, CompactPCI (PXI), PCMCIA gibi genişleme yuvalarına sahip olabilirler. Ayrıca bu bilgisayarlara ilave edilebilen batarya opsiyonuyla altı saate kadar kesintisiz kullanım imkanı sağlanmaktadır. Bu arada endüstriyel diz üstü bilgisayarlarda kullanılan kartların özellikleri diğer standart kartlara göre farklılıklar içerir. PC Card (PCMCIA-DAC) denilen bu kartlar taşınabilir, tam donanımlı tak-çalıştır (Plug-in-Play) özelliğindedir. Bu kartlar ISA ya da PCI bus tipi kartların verebileceği her özelliği sağlayabilmektedirler. Bu ürünler değişik boyutlarda ve değişik veriyolları için dizayn edilmiştir. PC Card (PCMCIA) veri toplama alanında oldukça yeni bir teknolojidir. Bu kartlar ASIC tasarımlar sayesinde, büyük ölçekli plug-in kart yeteneklerine sahiptirler. PCMCIA (Personel Computer Memory Card Internatıonal Association) 300 den fazla üyesi olan ve PC kart teknolojisini geliştirmeyi, desteklemeyi ve üretilen ürünler için standart oluşturmayı amaçlayan bir kuruluştur. Bu kartlar kredi kartı boyutlarındadır ve 68 pinli bağlantı yuvasına sahiptirler. Konu edilen bu kartların düşük güç tüketmeleri, minyatür boyutlu oluşları ve sağlamlıkları en önemli avantajlarıdır. PC Kartların kalınlıkları farklı olan 3 ayrı tipi vardır. Bu kartlarla PCI, Compact PCI, ISA, VXI, USB, ve paralel port arasında ölçümlendirilebilen uygulamaların geliştirilebilmesi olanaklıdır ve taşınabilir veri toplama çözümleri için yüksek hızda veri toplama, eş-zamanlı örnekleme, analog tetikleme, counter/timer işlemleri gibi enstrumantasyon sınıfı yetenekler gerçekleştirilebilir. Bunlar dışında son zamanlarda oldukça popüler olan Universal Serial Bus (USB) tipi ürünler, veri toplamak için, dış araçları bilgisayara bağlamada endüstriyel standard olarak ortaya çıkmıştır. USB kisaca fare veya klavye gibi "multiple peripherals" ın birlikte (simultene) kullanımını sağlayan tak-çalıştır (plug and play) yeteneğidir ve yüksek hızlı seri veri yolu protokoluna sahiptir.

B) Sabit endüstriyel bilgisayarlar :

Önden ve arkadan açılan kapaklar sayesinde bilgisayara bir kart takmak ya da çıkarmak, olağan bakımlarını yapmak çok daha kolaylaşır. İçerideki kart ve sürücülerin titreşimden en az etkilenmesi için özel yuvalar ve montaj şekilleri bu durum dikkate alınarak tasarlanmaktadır.
Endüstriyel bilgisayarlar, pano tipi, rack tipi, 19" slide-in tip, kontrol kabin tipi gibi farklı tasarımları ile birçok farklı endüstriyel uygulamaya uygunluk göstermektedirler.



c) Yarı sabit Bilgisayarlar :

Bu tip bilgisayarlar en genel tanımıyla hem sabit hemde mobil olabilmektedirler. Genellikle karmaşık test istasyonlarında kullanımları oldukça pratiktir. Standart olan bilgisayarlara göre fazla sayıda genişleyebilen kart yuvalarına sahiptirler.
Bu tip bilgisayarlara örnek olarak ilk kez National Instruments tarafından üretilen ve PXI adı verilen sistemler verilebilir. Bu sistemin avantajları aşağıdaki gibi kısaca açıklanabilir.

PXI Sistemleri ( Compact PCI EXtension for Interface) :
PXI, yüksek hızlı PCI veri yolunun endüstrideki test ve otomasyon sistemlerinde kullanımına yönelik tasarlanmış özel bir PC'dir. PCI veri yolu açısından modüler bir yapıya sahiptir. Bu sistemler kolay sistem tasarımı ve normal PC'den daha fazla genişletilebilir slota sahiptir ( 128 adete kadar).
Aşağıda sistem ile ilgili genel özelliklere yer verilmektedir.
" Farklı alanlar için uygulama modülleri ( Birçok üretici tarafından üretilen Veri işleme, görüntü işleme, hareket kontrolü vb)
" Daha yüksek performans
" Uygun modül ve uygun yazılımlarla ( Örneğin LabVIEW RT ) gerçek zamanda ölçüm imkanı
" Düşük maliyet
" Gerçeklenebilirlik
" Modüler yapı
" Esneklik
" Mobilite


Yüksek performans gerektiren ve birden fazla Node ' a sahip test, ölçüm ve otomasyon sistemlerinde mükemmel çözümler sunan PXI (Compact PCI eXtensions for Instrumentation) platformu günümüzde hızla yaygınlaşmakta ve bu tip işler için standartlaşmaya doğru yönelmektedir. PXI sistemleri Mobilite, esneklik, düşük maliyet, hız ve kolay kullanım gibi PC teknolojisinin sağladığı birçok avantaja sahip olmanın yanında endüstri standartlarıyla da tam bir uyum içindedir.
1997 yılında ortaya atılan PXI sistemler, 1987'de kullanılmaya başlanan VXI sistemlerine alternatif olarak ortaya cıkmıştır. Aşağıda verilen tablo ile bu sistemlerin teknik bazda karşılaştırması yapılmıştır.


ENDÜSTRİYEL ÇEVRE BİRİMLERİ

Özellikle saha koşullarının zorlu olduğu ortamlarda sabit bilgisayarın ana kontrol ünitesi kadar ekran, klavye maus, inkjet yazıcı ve barkod okuyucu gibi diğer birimler de kullanım ve dayanıklılık açısından önemlidir. Endüstriyel standartlarda LCD monitörler ile enerji tüketimi en aza indirilir ve hacimden yer tasarrufu sağlanır. Bu koşullarda kullanılan ekranlar suya, ortamdaki kirleticilere dayanabilmeleri için kullanım amacına göre dokunma tik ekran tipi seçilebilirler. Touch-Screen denilen bu olanakla düşük bilgi seviyesindeki operatörlerin bile sistemi kolayca kullanımı imkanlı hale gelebilir. Ekranın altındaki bölüme veya ekranın yanına ergonomik olarak yerleştirilen alfa-numerik klavye ve touch-pad denilen dokunmatik fare ile bilgisayarın klavye ve fare işlevleri en ergonomik şekilde sağlanmış olur. Opsiyon el olarak eklenebilen fonksiyon tuşları ile PLC yada diğer denetleyiciler ile doğrudan haberleşme sağlanabilir.
Bu tür ekranlardan aranan en önemli özelliklerden biri görüş açısının genişliğidir. İyi bir ekranda 90 derece olarak standartlaştırılmış bu görüş açısında günün her saatinde rahat bir okunabilirlik / görülebilirlik aydınlığı olması istenir. Bu ekranlar darbelere karşı dayanıklı dış kılıflarla korundukları gibi ekran camı özel tasarlanmış darbe sönümleyici ince filmle kaplanmıştır. . Klavyeler ise genellikle paslanmaz çelik alaşımlı özel kılıfla korunmuşlardır ve tuş takımları sızdırmazlık ve darbeye dayanıklılık özelliğine sahiptir.
Flat( Düz)-panel monitörler ve endüstriyel klavyeler genellikle yerin kısıtlı, çevre koşullarının elverişsiz olduğu ortamlarda operatör arabirimleri olarak başarıyla çalışabilirler.
Düz panel monitörlerin işlemciye sahip olan tipleri mevcuttur ve bunlar pekçok değişik korunmaya sahiptirler Bu tip endüstriyel ekranlar zorlu üretim sahasında proses kontrolünden, jeofizik veri toplamaya, kara ve hava taşıtlarında proses izlemeye kadar çok geniş bir yelpazede kendilerine kullanım alanı bulmaktadırlar.

Endüstriyel tip bilgisayarların sahip olması gerekli bazı uluslararası standartlara uyumluluk kriterleri aşağıda gösterilmektedir.
adsiz Tarih: 09.10.2006 20:38

6.1 Ölçüm Koşulları

" Ölçümün temel amacı nedir?
" Ölçülen büyüklük nedir?
" Ölçüm aralığı nedir?
" Ölçümün doğruluk seviyesi ne olacaktır?
" Ölçülen büyüklüğün dinamik karakteristiği nedir?
" Ölçüm sırasında ölçüm aralığının aşılması ne ölçüde olacaktır?
" Ölçülen büyüklük bir akışkan ise fiziksel ve kimyasal özellikleri nedir?
" Transdüser nereye ve nasıl monte edilecektir?
" Transdüserin maruz kalacağı çevresel etkiler nelerdir?

6.2 Veri Toplama Sistemi Koşulları

" Veri toplama sistemi analog mu yoksa dijital mi?
" Veri toplama sisteminin sinyal koşullama, çoğullaştırma, analog-dijital çevirme özelliği,
" Transfer öncesi tampon bellek (buffering) özellikleri
" Veri kaydı ve işleme özellikleri
" Veri toplama sisteminin doğruluk, frekans cevabı özellikleri

6.3 Bulunabilirlik Koşulları

" Tüm istekleri yerine getiren transdüser piyasadan bulunabiliyor mu?
" Aksi taktirde
? Varolan bir transdüsere küçük değişiklikler yapmak yeterli olacak mı?
? Yeni bir tasarım yapmak mı gerekecek?
? Bu işi üstlenebilecek üreticiler kimlerdir?
? Transdüser zamanında teslim edilebilecek mi?

6.4 Maliyet Faktörleri

" Önerilen transdüserin maliyeti göstereceği fonksiyon ile orantılı mı?
" Seçilen transdüserin sebep olacağı test, periyodik kalibrasyon, kurulum gib ekstra masraflar nelerdir?
" Veri toplama sisteminde yapılması gerekecek olan düzenlemeler nelerdir?

Aşağıdaki ürünler, kendi alanında bir dünya devi olan PCB Piezoelectronics firmasının ürünlerinden seçilmiştir.

7 PIEZOTRONICS ALGILAYICILAR
Kur dönemi sırasında, erkek bukalemunlar, baykuş sesine benzeyen sesler çıkararak dişileri çağırırlar. Ancak sonradan üzerinde bulundukları dalları titreştirerek haberleşmelerine ve/veya anlaşmalarına devam ederler. 150 Hz civarındaki bu sinyaller ilk defa bir PCB Piezotronics firmasının 35B65 koduyla ürettiği ivmeölçer ile kaydedilmiştir. Araştırmacılar bu modelin seçiminde düşük genlikli sinyallerin algılanabilmesindeki hassasiyet ve doğruluk kriterlerini dikkate alınmıştır.
Bu tip Algılayıcıların seçimi bir miktar uzmanlık gerektirir. Konunun daha iyi anlaşılabilmesi için aşağıdaki yazımızda somut örnekler verilerek anlatım kolaylaştırılmaya çalışılmıştır.

Anlatılanlar 4 ana başlıkta toplanmıştır:

İVME ÖLÇERLER (Accelerometers)
KUVVET ALGILAYICILARI (Force Sensors)
BASINÇ ALGILAYICILARI (Pressure Sensors)
AKUSTİK TEST ÜRÜNLERİ (Sound & Vibration Sensing Systems

7.1 İvmeölçerler

Hassas ölçümler için çok geniş bir piezoelektronik titreşim ve şok ivmeölçer çeşidi vardır. Bu tasarımlara örnek olarak kuvarz, ICP, cryogenic, çevresel gerilme önlemeli, yüksek frekanslar için, minyatür, darbe, piroşok, halka şeklinde, üç eksenli, uçuş testleri için, düşük profilli, yüksek sıcaklığa dayanıklı, sismik, düşük maliyetli ve endüstriyel tipler sayılabilir.

7.1.1 Hassas Kuvarz ICP İvme ölçerler (Precision Quartz Shear ICP Accelerometers)

Elektronik donanıma sahip olan bu kuvarz ICP ivme ölçerler ile laboratuvarda, fabrikada ve çalışılması zor ortamlarda hassas ölçümler yapılabilir.

Genel amaçlı ölçümler
Isıl dengesizliklerin bulunduğu ortamlarda test imkanı
Yapısal testler

7.1.2 Cryogenic Kuvarz ICP İvmeölçerler (Cryogenic Quartz Shear ICP Accelerometers)


Normal gerilim modu Algılayıcılarının çalışmasının mümkün olmadığı -50 °C 'nin altındaki sıcaklıklarda uygulamalar için tasarlanmıştır.

Roket motorlarının yapısal testleri
Süperiletkenlerin analizinde
Soğukta çalışan (cryogenic) pompaların izlenmesinde
7.1.3 Çevresel Gerilme Önlemeli (ESS) İvme ölçerler (Environmental Stress Screened Accelerometers)
Isıl yorulmaya karşı dayanıklı mikrohibrid elektronik elemanlar ile kuvarz duyaçlarının birleştirilmesiyle ortaya çıkmıştır. Teorik çevrimlerin kontrolü gibi ısıl dengesizliklerin hakim olduğu ortamlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

Isıl-titreşim kombinasyonlarının analizi
Isıl çevrimlerin incelenmesi
Kalite laboratuvarlarındaki uygulamalar

7.1.4 Havacılık Testleri İçin İvmeölçerler (Flight Tested Accelerometers)

Bu ivme ölçerler Uluslararası havacılık Kurulunun hazırladığı havacılık standartlarına uyum testlerinin yapılmasında kullanılır

Yük taşıyan alanlarda yapısal titreşim analizleri
Roket yakıt hücrelerinde titreşim cevabı incelenmesi
Uzay araçlarının kalkışlarındaki düşük frekanslı titreşimlerin analizi
Uçuş sırasındaki mod ve titreşim analizleri

7.1.5 Yüksek Frekans Minyatür İvmeölçerler (High Frequency Miniature Accelerometers)

Bu tip ivme ölçerler test edilen ortamda, kütle artışına yol açmamak için hafif üretilmişlerdir. Yüksek frekans cevabı karakteristikleri son derece iyidir.


Baskı devre kartlarının yapısal testleri
Yüksek hız dişli kutularının analizi

7.1.6 Yüksek sıcaklığa dayanıklı ICP ivme ölçerler (High Temperature ICP Accelerometers)

Bu tip ivme ölçerler içten güçlendirilen tipik ivme ölçerlerin çalışamayacağı kadar yüksek sıcaklıklarda ( >150 °C) titreşimleri, yüksek hassasiyetle izleyebilirler.

Motor titreşimlerinin incelenmesi
Egsoz sistemlerinde titreşimlerinin incelenmesi
Sıcak şekil verme makinalarının analizleri
Yüksek sıcaklıktaki üretimlerin testleri


7.1.7 Yüksek sıcaklık yük modu ivme ölçerler (High Temperature Charge Mode Accelerometers)

Yüksek çıkış gerilimi üreten seramik bir duyaç elemana sahiptirler ve 254 °C 'ye kadar ölçme kabiliyetini korur.

Motor manifoldunun izlenmesi
Jet motorlarının titreşim analizleri
Buhar türbinleri testleri

7.1.8 Düşük Maliyetli İvmeölçerler (Low Cost Series Accelorometers)

Bu tip ivme ölçerler düşük maliyet ön planda tutularak üretilmiş basit bir yapıya sahip, tek nokta kalbrasyonuna izin verirler


Düşük bütçeli uygulamalar
Eğitim amaçlı testler
Geniş kapsamlı uygulamalar

7.1.9 Zor endüstriyel uygulamalar için ivme ölçerler (Industrial Ruggedized Accelerometers)

Bu tip ivme ölçerler kaba ve ağır çalışma şartlarına uygundur. Çift seviyeli, dayanıklı ve paslanmaz çelik gövdeye sahiptir. Bu gövde radyo ve elektromanyetik dalgaların oluşturacağı parazitlere karşı iyi bir yalıtım sağlar.

Sualtı pompaları için titreşim izlenmesi
Yataklama hataları analizleri
Makina ömrü izlenmesi

7.1.10 Düşük profilli ICP ivme ölçerler (Low Profile Series ICP Accelerometers)

Bu tip ivme ölçerler patentli kuvarz destek teknolojisi sayesinde, bu küçük ivme ölçerden yüksek bir çıkış sinyali elde etmek mümkündür. Ayrıca bu ivme ölçer montaj sırasında ve ısıl değişmelerden kaynaklanan gerilmelere karşı çok az duyarlıdır.

Rüzgar tüneli testleri
Sınırlı alanlarda montaj kolaylığı
Uzay araçlarının yapısal testleri

7.1.11 Halka İvmeölçerler (Ring-Shaped Accelerometers)

Bu tip ivme ölçerler kendi etrafında 360° dönebilir ve elektrik bağlantılarını kolaylaştırır. Genellikle düşük profillidir.

Sınırlı alanlarda montaj kolaylığı
Hava akışı kaynaklı titreşimlerin izlenmesi
Genel amaçlı titreşim testleri

7.1.12 Sismik ICP İvmeölçerler (Seismic ICP Accelerometers)

Bu tip ivme ölçerler, binalar, köprüler ve diğer büyük yapılar üzerinde oluşan çok düşük genlikli ve düşük frekanslı titreşimleri ölçer. Ağır olmaları sayesinde çözünürlükleri büyüktür ve uzun kablolar boyunca bozulmadan gidebilen yüksek voltajlı düşük empedanslı çıkış üretirler.

Uzay araçlarındaki ayrılmaların incelenmesi
Balistik darbe testleri
Patlayarak şekil verme işlemleri
Pres makinalarının karakteristiklerinin incelenmesi

7.1.14 Üç Eksenli İvmeölçerler (Triaxial Accelerometers)

Bu tip ivme ölçerler birbirine dik üç doğrultuda titreşimlerini ölçer.
Motor titreşimlerinin incelenmesi
Yatak titreşimlerinin izlenmesi
Uzay araçlarındaki yapısal testler


7.1.15 Sıkıştırılmış Kuvarz ICP İvmeölçerler (Quartz Compression Mode ICP Accelerometers)

Bu tip ivme ölçerler rutin laboratuvar testleri ve uygulama alanı için geniş ölçüde kullanılır. Basit ve sağlam yapıları, tercih edilmelerinin sebebidir.

Yapısal titreşim ölçümleri
Rutin laboratuvar ve sanayii alan testleri
Makina ömrü izlenmesi

7.2 Kuvvet Algılayıcıları

Kuvarz kuvvet Algılayıcıları, sıkışma, çekme gerilmeleri, darbe, tepki ve etki kuvvetlerini ölçen sağlam, uzun ömürlü, dinamik hissedici elemanlardır. Uygulama alanları arasında; tüm soğuk ve sıcak plastik şekil verme işlemleri, talaşlı imalatlar, kaynak işlemleri ve test işlemleri gelmektedir.

Kuvarz kuvvet Algılayıcılarının bazı özellikleri aşağıdaki gibi özetlenebilir :

Çelikle kıyaslanabilecek kadar yüksek rijitlik.
Yüksek voltaj-düşük empedanslı çıkış. (ICP tip algılayıcılar için)
Hızlı yüksek frekans cevabı.
Küçük boyutlarda büyük kuvvet sinyallerini algılama özelliği.
Büyük statik yükler üzerindeki küçük kuvvet dalgalanmalarını ölçme yeteneği.
Rijid konstrüksiyonu sayesinde dayınıklı ve uzun ömürlüdür.
Çok iyi doğrusallık, sabitlik ve tekrarlanabilirlik.
Sanki-statik cevap sayesinde statik kalibrasyon yapılabilir ve sabit ısıl şartlar altında sanki-statik ölçümler yapılabilir.


Kuvvet Algılayıcılarının tipik kullanım alanları

Darbe kuvvetlerinin izlenmesi
Çarpışma testleri
Pres kuvvetlerinin izlenmesi
Kuvvet kontrollü zorlanmış titreşimlerin izlenmesi
Mekanik empedans
Talaşlı imalat
Düşürme testleri
Titreşim uyaranları
Nüfuz etme (penetrasyon) testleri
Mukavemet testleri
Kopma noktası testleri

Kuvvet Algılayıcılarını seçerken test edilen ortamın özellikleri mutlaka göz önünde tutulmalıdır.

7.2.1 Darbe kuvarz kuvvet algılayıcısı (Impact Quartz Force Sensors)

Düşük profilli bu kuvvet Algılayıcıları, rijitliikleri sayesinde dinamik sıkıştırma ve dabe testleri için idealdir.
10 mikrosaniye gibi hızlı cevap süresine ve 5 V'a ulaşan yüksek gerilim-düşük empedans çıkışına sahiptir
Düşük profili sayesinde montaj kolaylığı sağlarlar. Statik kalibrasyonla ve kısa süreli statik cevap
Darbe izlenmesi
Çarpışma testleri
Presleme

7.2.2 Halka Kuvvet Algılayıcıları (Ring Quartz Force Sensors)

Bu tip kuvvet Algılayıcıları, soğuk şekil verme, talaşlı imalat işlemleri sırasında ortaya çıkan dinamik basma, çekme gerilme ölçmeleri için uygundur. Çeliğe yakın rijitliğe sahiptirler. Hava sızdırmazlık sağlayan kaynak sayesinde elverişsiz ortamlarda güvenle kullanılabilirler. Statik kalibrasyon ve kısa süreli statik ölçme özellikleri vardır. Yüksek doğrusallık ve tekrar edilebilirlik özellikleri oldukça iyidir.
Presleme izlenmesi
Kuvvet kontrollü zorlanmış titreşimler
Mekanik empedans testleri

7.2.3 Genel Amaçlı Kuvarz Kuvvet Algılayıcıları (General Purpose Quartz Force Sensors)

Bu algılayıcılar ile 44 kN'a kadar basma kuvvetini ve 3 kN'a kadar çekme kuvveti ölçülebilir.
Çekme, basma ve darbe kuvvetlerini ölçebilir ve yüksek statik kuvvetlerdeki küçük değişmeler ölçülebilir.Yüksek gerilim (5V), düşük empedans (100 ohm) çıkışa sahiptir.
Sabit kalibrasyona ve yüksek rijitliğe sahiptir.


Talaşlı imalat
Malzeme testleri
Düşürme testleri
Kuvvetleri modal analizi
Titreşim uyaranları

7.2.4 Nüfuz Etme Testleri İçin Kuvarz Kuvvet Algılayıcıları (Penetration Testing Quartz Force Sensors)

Bu tip kuvvet algılayıcılar Malzeme özelliklerinin belirlendiği testlerde, numuneyi kesmeden karakteristik değerleri ölçülebilir. Özellikle enjeksiyon dökümden çıkan polimer bazlı malzemelerin akma ve kopma gerilme değerlerinin hesaplanması ve benzer şekilde sıcak form verilen plastiklerin karakteristik özelliklerinin belirlenmesi için tasarlanmıştır.

Mukavemet testleri
Düşürme testleri
Plastik malzemelerin testi

7.2.5 Minyatür Yüksek Hassasiyetli Kuvarz Kuvvet Algılayıcıları (Miniature High Sensitivity Quartz Force Sensors)

Çok küçük (gram seviyesinde) kuvvetleri izlemek için tasarlanmıştır. Bu tip Algılayıcıların kendine ait güçlendiricisi vardır. Çok yüksek çıkış verir (5mV/gmf).


Çok küçük basma veya çekme gerilmelerinin ortaya çıktığı uygulamalar.
Malzemelerin kopma noktası belirlenmesi testleri
Nüfuz etme kuvvetlerinin hesaplanması

7.2.6 Bağlantı Kuvarz Kuvvet Algılayıcıları (Link Quartz Force Sensors)

Fabrikalarda ve üretim ortamlarındaki elverişsiz koşullarda, çekme ve basma gerilmelerini ölçebilen; gerilim ve yük modunda çıkış verebilen algılayıcılardir.Bu Algılayıcıların montajı basit ve kolaydır. Sürekli çalışmaya uygundur.

Basınç kuvveti izlemenmesi
Yorulma testi
Endüstriyel ortamlar

7.2.7 Endüstriyel Presler İçin Kuvarz Kuvvet Algılayıcıları (Press Monitoring Quartz Force Sensors)

Kartuş kapsüllerinin presle üretilmesi sırasında oluşacak kuvvetin izlenmesi için geliştirilmiştir. Bu algılayıcılar, presleme kuvvetini izler ve normal üretim ile hatalı üretimi ve kalıpların aşınmasını belirleyebilir.

7.3 Basınç Algılayıcıları

Piezoelektrik basınç algılayıcıları ile iç basınç, darbe, balistik ölçümler, patlama, içten yanmalı motorlarda, şok ve patlama dalgaları, yüksek şiddetli ses ve diğer akustik ve hidrolik prosesler gibi 0,001 psi'den 100 psi'ye kadar dinamik basınç ölçümleri yapılabilir.

Piezoelektronik Basınç Algılayıcılarının bazı Karakteristikleri asağıdaki gibi özetlenebilir.

" Diyaframlar yüksek frekanslı ve rezonant olmayan darbe ve patlama dalgalarının cevaplarını yüksek doğruluk ile ölçer.
" ICP basınç Algılayıcıları kirli ortamlarda, sualtında, uzun standart koaksiyel kablolar yolu ile herhangi bir sinyal kaybına uğramadan ve parazit almadan sinyal gönderebilirler.
" Kuvarz basınç Algılayıcılarının dinamik çalışma aralığı çok geniştir. Bir piezoelektrik kuvarz algılayıcıün ölçme aralığına ulaşması
" için dar bantlı birçok gerilme ya da piezodirençli tip algılayıcı gerekecektir.
" Çalışma sıcaklıkları yaklaşık -240 °C'dan 300 °C'a kadar geniş bir aralıktadır.
" Dayanıklı ve rijit konstrüksiyonu sayesinde, şiddeti yerçekimi ivmesinin onbinlerce katına ulaşan şok darbelerine ve
" titreşimlere dayanabilir.
" Metrik ya da İngiliz ölçme sistemine göre konfigürasyon yapılabilir.

Dinamik Basınç Algılayıcılarının Tipik Uygulama Alanları

İçten yanmalı motorlar
Akış kaynaklı gürültüler
Balistik ölçmeler
Kavitasyon
Kompresörler
Darbeler
Pompa ve valf dinamik davranışları
Hidrolik ve pnömatik uygulamalar
Su darbesi
Türbülans
Rüzgar tünelleri
Gaz ve buhar türbinleri


7.3.1 Genel Amaçlı Kuvarz Basınç Algılayıcıları (General Purpose Quartz Pressure Sensors)

Bu algılayıcılar ile sıkıştırma, yanma, patlama, darbe, kavitasyon, pnömatik ve hidrolik basınçların ölçülmesi mümkündür.


Endüstriyel pompa basıncı izlenmesi
Hidrolik ve pnömatik basınç hattı izlenmesi
Akış kaynaklı titreşimler
Darbeler, dalgalanmalar, su darbesi, kavitasyon


7.3.2 Yüksek Hassasiyetli Basınç Algılayıcıları (High Sensitivity Pressure Sensors)

Bu bölümdeki tüm algılayıcılar, akustik, türbülans ve yüksek yoğunluklu ölçmeler için mikrofonlar ve basınç algılayıcılar. titreşim hassasiyetini azaltmak üzere ivme kompensasyonu elemanları ile donatılmıştır.


Akustik
Türbülans
Yüksek şiddetli ses
Uçuş testleri
Valf dinamiği

7.3.3 Yüksek Frekans Şok/Dalga/Patlama Basınç Algılayıcıları (High Frequency Shock Wave/Blast/Explosion Pressure Sense)


Bu tip basınç Algılayıcıları seramik ya da turmalin duyaç elemanlara sahip çok yüksek frekansları ölçmek için tasarlanmaktadır. şok dalgaları, yanma, patlama ölçümleri; yörünge hızı tespiti, açık alan ve sualtı patlatma testleri tipik kullanım alanlarıdır.Tüm bu uygulamalar yüksek frekans cevabı ve dayanıklılık gerektirmektedir.

7.3.4 Balistik Basınç Algılayıcıları (Ballistic Pressure Sensors)


Bu algılayıcılar cephane ve silah testlerinde, patlayıcı testlerinde, silahlardaki geri tepmenin ölçüldüğü testlerde ve çok yüksek frekanslı patlamaların testinde kullanılan çok dayanıklı basınç ölçerlerdir

7.3.5 İçten Yanmalı Motorlar İçin Basınç Algılayıcıları (Engine combustion Pressure Sensors)

Bu tip basınç Algılayıcıları ile motordaki yanma olayının inceleyenmesi mümkündür Yanma sürecinin izlenmesi, sıkışma, vuruntunun izlenmesi, termodinamik analizler ve tepe basıncının izlenmesi tipik uygulama alanlarıdır.

7.3.6 Yüksek Sıcaklık ve Çok Düşük Sıcaklık Basınç Algılayıcıları (High Temperature and Cryogenic Pressure Sensors)


Bu tip basınç Algılayıcıları reaktörlerdeki, kompresörlerdeki, motorlardaki, türbinlerdeki, ısı değiştiricilerindeki, buhar borularındaki ve yanma odalarındaki dinamik basınçları ölçmektedir.
Çok düşük sıcaklık (cryogenic) basınç Algılayıcılarının rijid yapıları şoklara ve aşırı yüklenmelere karşı dayanıklıdır. İçerdiği özel düşük sıcaklık mikroelektronik elemanlar ile gaz ve akışkan dinamiğinde, akışkan dengesizliklerinin ölçülmesinde, darbelerin ve akış kaynaklı gürültülerin izlenmesinde kullanılmaktadır.

7.3.7 Minyatür Basınç Algılayıcıları (Miniature Pressure Sensors)

Bu alt gruptaki algılayıcılar sınırlı monte alanının olduğu ya da diyafram çapının kritik olduğu uygulamalarda kullanılmaktadır. Isıl dengenin olduğu akışkan dinamiği uygulamalarında kullanılırlar.

7.3.8 Roket Motoru Basınç Algılayıcıları (Rocket Motor Pressure Sensors)

Bu algılayıcılar roket motorunun çıkışındaki ısıl akış kaynaklı dinamik basınçların ölçülmesi amacı ile özel olarak üretilmiştir. Soğuk helyum gazı akışı kullanılarak algılayıcı soğutulmaktadır. Bu şekilde tasarlanan bu algılayıcı çıkışındaki yüksek sıcaklığa dayanabilmektedir.

7.4 Akustik Test Sistemleri

" Modal Olarak Kalibre Edilmiş Darbe Çekiçleri (Modally Tuned Impact Hammers)
" Sinyal Koşullayıcı Sistemler (Signal Conditioning Systems)
" Mikrofonlar
" 3D Sonic Digitizer

Modal Olarak Kalibre Edilmiş Darbe Çekiçleri


Birçok uygulama alanı olan bu test cihazları ile yapısal dinamik ve mekanik titreşim sorunlarını çözmek; rezonans frekanslerın tespit etmek, deneysel tasarım ve modal analiz yapmak mümkündür. Modal analiz için FFT analizörleri ve PC veri toplama kartları ile uyumlu çalışır.

Bazı Kullanım Alanları:

Bilgisayar sabit diskleri, baskı devre levhaları, türbin kanatları, fren diskleri gibi hafif yapılar.
Otomobil gövdeleri, motorlar ve makina elemanları, pompalar, türbinler gibi orta ağırlıkta yapılar.
Büyük makina gövdeleri, lokomotifler, gemiler, binalar gibi ağır yapılar.
Büyük binalar, köprüler gibi çok ağır yapılar.

Sinyal Koşullayıcı Sistemler


Sinyal koşullayıcı sistemler; titreşim, ses basıncı ve kuvvet hisseden cihazları koordine eden, ayarlayan, koşullayan kompakt sistemlerdir. Bu tip sinyal koşullayıcılar piezoelektronik algılayıcılar için güç sağlamaktadır. Bu üniteler batarya ya da hat gücü ile tek ya da çoklu kanal konfigürasyonu ile kazanç ayarlı ya da ayarsız olarak üretilirler. Bu modüler sistemde gövde, güç kaynağı ve tak-çalıştır algılayıcı sinyal koşullama elemanları bulunmaktadır. Bu modüller her türlü testin sinyal koşullama sistemlerini gerçekleştirmek üzere farklı kombinasyonlarda birleştirilebilir. Çoklu kanallı sinyal koşullayıcılar ile tek bir kompakt üniteden bir seri algılayıcıe güç sağlanabilmektedir. Bu sistemler özellikle mod analizi testinde araç testlerinde, akustik testlerinde kullanışlı olmaktadır. Tek tek kablolar yerine çoklu-pin kablolar kullanarak kablolama kolaylaşmakta ve bu sayede kablolamadan kaynaklanan problemler azalmaktadır.
ICP Mikrofon Dizisi


Ses basıncı haritalarının çıkartılmasında, akustik mod analizinde, ses gücünün bulunmasında kullanılır. İvme ölçerler ile birlikte kullanıldığında vibro-akustik ölçme sistemleri kurulabilir. Kolay kalibre edilebilir. Bir dizi halinde kullanıldığı zaman ekonomik, hızlı ve güvenilir data toplanabilir. Bu tip sistemler genellikle uçak, otomativ, motor ve beyaz eşya sektöründe sıklıkla kullanılmaktadır.
3D Sonic Digitizer
3D Sonic digitizerler, üç boyutlu bir cismin kartezyen koordinatlarını kolaylıkla belirleyip bir dosya olarak bilgisayara gönderebilir. Böylece kullanmakta olan sonlu elemanlar yöntemi, CAD sistemleri ve yapısal dinamik testleri ultrasonic koordinat ölçerlerle gerçekleştirilebilir
Akustik test sistemlerinin kalibratörleri, amplifikatörleri, güç kaynakları gibi diğer bileşenlerin seçimi sistemin yapısallaştırılmasında son derece önemlidir. Bu bileşenlerin doğru seçilmesi ayrı bir uzmanlık konusudur.


Transdüserin temelleri
Transdüser seçim kriterleri
Yer değişimi ve hareket algılayıcıları
Takometre ve hız algılayıcıları
İvmeölçerler
Gerilme algılayıcıları
Kuvvet algılayıcıları (Yük hücreleri)
Tork algılayıcıları
Akış algılayıcıları
Nem algılayıcılar
Sıvı seviyesi ölçer
Basınç ölçer
Mikrofonlar
Vizkozmetreler
Sıcaklık ölçerler

Bu bölümde ölçüm sistemlerinin temelini oluşturan algılayıcılar incelenecektir. Kavramların üzerinde ayrıntılı durmadan önce okuyucuda bazı tanımların netlik kazanması önemlidir. Ölçüm sistemlerinde aynı kavram birçok farklı terim ile anlatılmaktadır. Endüstride algılayıcı, transdüser, transmitter, detektör, prob, metre terimleri birbirinin yerine kullanılmaktadır.
Algılayıcı kelimesi hissetmek anlamına gelen İngilizce "to sense" kelimesinden gelmektedir. Türkçe'de algılayıcı yerine "duyarga" kelimesi de kullanılmaktadır. Algılayıcı, bir ölçüm sistemine giriş sinyali gönderen cihaz olarak tanımlanmaktadır. Bu tanıma göre basit bir limit şalteri, bir akım ölçer, bir gerilim bölücü ya da karmaşık bir kütle spektrometresi algılayıcı olmaktadır. Transdüser ölçülen bir büyüklüğü, özelliği ya da durumu kullanılabilir bir elektriksel büyüklüğe çevirir. Transdüser Algılayıcıların bir alt grubu olarak görülebilir.

Transmitter petrokimya gibi proses endüstrilerinde (örneğin basınç transmiteri) transdüser yerine kullanılan bir terimdir. Dedektör terimi özellikle elektro-optik transdüserler (örneğin IR dedektörü) yerine kullanılmaktadır. Prob terimi, bir akışkan içine daldırılabilen (örneğin sıcaklık probu) - transdüserler için kullanılmaktadır. Metre eki, ölçülen bazı büyüklüklerin sonuna eklenebilmektedir. (örneğin debimetre, takometre).

Bu makale boyunca transdüser terimi kullanılacaktır. Transdüserler ölçüm ve kumanda sistemlerinde sistemlerinde hissedici eleman olarak kullanılırlar. Ölçüm sistemleri bir ya da birden çok nicel büyüklük ölçülmesini ve elde edilen bu bilginin gösterilmesini sağlar. Kumanda sistemleri ise bir değişkenin istenen bir değerde durmasını sağlar. Ölçülen büyüklük nicel bir değişken, bu değişkenin bir özelliği ya da bir durumu olabilir.

8 BASINÇ ALGILAYICILARI

Dünyanın önde gelen üretici firmalarından birisi olan Setra Systems, Inc.1967 yılında kurulmuş; basınç algılayıcıları, ivmeölçerler , hassas tartı sistemleri ve basınç ölçüm sistemleri üreten bir firmadır. Setra, National Quality Asurance tarafından verilen ISO 9001 sertifikasına sahiptir.
Setra basınç transduserleri basit tasarımları, yüksek hassasiyetleri, ve uzun ömürleri ile tanınmaktadır. Bu sensörler kapasitif özelliğe sahiptir. İçerdiği özel devre sayesinde güçlü bir analog sinyal üretir. Setra HVAC/R (Isıtma, havalandırma, iklimlendirme ve soğutma) uygulamalarında, çevresel ve test amaçlı ölçümlerde, gıda ve ilaç sektöründe, yarı iletken endüstrilerinde kullanılmaktadır.
Setra,1982'den beri hassas tartı cihazları üretmeye başlamış, ve bu konuda sektöründe ulaştığı yüksek hassaiyet ile ayrıcalıklı bir yere sahip olmuştur. Ürünleri arasında, labaratuvar tartıları, miktar hesaplama tartıları da bulunmaktadır.

8.1 Endüstriyel/OEM Basınç Algılayıcıları

Setra' nın dayanıklı, endüstriyel basınç transduserleri yüksek doğruluk ve kararlılığa sah iptir. OEM uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanmış bu transduserler, 200g şok ve 20g, 50-2000 Hz vibrasyonda çalışabilmektedirler. EMI/RFI korumasına sahip pekçok Setra ürünü gibi bu transduserler de geniş bir çalışma sıcaklığının üzerinde mükemmel termal kompanzasyona sahiptir.

8.2 Isıtma, Havalandırma ve Soğutma Algılayıcıları

Bu basınç transduserleri HVAC/R ekipmanlarında, proses kontrolünde, eneji yönetiminde; OEM ürünlerde ve sıvı seviye ölçümü uygulamalarında kullanılır. Çalışma aralığı ±0.1 in.WC ile 10,000 psig arasında olup doğruluğu tam ölçeğin %± 0.11' idir. (Model 280E/C280E' de doğruluk tam ölçeğin %0.073' ine kadar çıkmaktadır.)

8.3 Test ve Ölçüm

Yüksek çıkış sinyali, yüksek doğruluk ve hassasiyetin hızlı dinamik cevapla birleştiği bu ürünler bir çok endüstriyel, HVAC, Tıbbi, Laboratuar ve Uzay uygulamaları için idealdir.

8.4 Ultra-High Purity

Bu ürünler yarıiletken endüstrisinin kritik ihtiyaçlarına cevap vermektedir. Islan abilir tüm parçalar VAR 316L paslanmaz çeliğiyle 7Ra (10 Max.) elektrokaplama yapılmakta ve her sensör kütle spektrometresinde 1 x 10-9 ATM.CC/sec de helyum sızdırmazlık testinden geçirilmektedir.

8.5 Barometrik Basınç Ölçerler

Kararlılıklarını uzun süre koruyabilen Setra barometrik basınç transduserleri için Çevresel Test & Ölçüm uygulamaları ideal kullanım alanlarıdır. Bu transduserler tam ölçeğin %±0.02' si doğruluğu ve tam ölçekte %0.01 tekrarlanabilirliğiyle birçok kritik uygulamanın vazgeçilmez ihtiyacıdır.


8.6 Tıbbi, Farmakolojik, Hijyenik Basınç Ölçerler

Bu basınç transduserleri CIP/SIP kurulumları için doğrudan montaj gereken uygulamalara g öre tasarlanmıştır. PCB tipi kuruluma uygundur ve boru içindeki sıvı veya gazların basınçlarının sürekli ölçümünde kullanılabilirler.

8.7 Sayısal Göstergeler, Ölçüm Aletleri ve Manometreler

Setra' nın LCD sayısal göstergeleri bir hatta yada basınç transduser veya transmitterleri ile birlikte kullanılabilirler. Datum 2000 manom etresi model 204, 204D veya 239' dan birini içeren, kullanıcı dostu bir seçim menüsü olan tam bir sistemdir.

8.8 Aksesuarlar

Güç kaynakları
Model 264 Koruyucu Muhafazalar

8.9 Sayma Ölçekleri

Doğruluğu yüksek sayma ölçeklerinin yetenekleri çok geniştir. Her ölçek kullanıcıya özel etiket üretme, ölçek kontrolü, sayma doğruluğu ve barkodlama gibi ileri yetenekler sunar. Örneğin ; tek bir pirinci tartarak bir paketteki pirinç sayısını bulabilirsiniz.


8.10 Laboratuar Tartıları

Düşük fiyatlı ve yüksek hassasiyetli laboratuar tartıları parlak LED göstergelere, standart bidirectional RS-232 arabirime ve aşırı yük karumasına sahiptir. Sağlamlığı ve daya nıklılığı ile üstün performansını yıllarca sürdürebilir.


8.11 Gaz Doldurma

Yüksek doğruluktaki, gaz tüplerini doldurma ölçekleri özel gazların hassas miktarlarda alınıp karıştırıldığı uygulamalar için idealdir. Öz el, güvenlik önlemlerine sahip güçkaynağı ile tehlikeli ortamlarda kullanabilirsiniz.


8.12 Mass Monitor™

Sağlam , yüksek çözünürlüklü moment hassasiyetli yük hücreleri gösterge ve b idirectional RS-232 arabirimi ile birliktedir. Özellikle OEM tartım uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
adsiz Tarih: 09.10.2006 20:17

3.3.3 Sinyal Koşullama
Algılayıcı eleman elektriksel bir çıkış ürettikten sonra, bu sinyalin osiloskop, analizör, kayıt edici, gibi bir cihaz tarafından okunabilmesi için koşullanması gerekmektedir. Bu sinyal koşullama temel olarak aşağıdaki işlevlere sahiptir.
" Sinyalin taşınabilir ve ölçülebilir düşük empedanslı voltaj sinyaline çevrilmesi
" Sinyal güçlendirilmesi ve zayıflatılması
" Filtreleme
Bu sinyal koşullama iki farklı şekilde yapılabilir. (Şekil 4)
" IEPE algılayıcılarda algılayıcının içindeki mikroelektronik devre yardımıyla
" Yük modu algılayıcılarda algılayıcının dışında takılan bir çevirici yardımıyla
IEPE olarak tanımlanan algılayıcılar ICP® tescil markasıyla PCB Piezotronics firması tarafından1967 yılında geliştirilmiştir. Algılayıcının içindeki minyatür devreler yük ya da voltaj amplifikatörleridir. 18-30 VDC arasında değişen bir besleme voltajı ve 2mA sabit akım kaynağı ile beslenirler. Bu sistemin temel özellikleri aşağıda sıralanmıştır.
" Algılayıcıya monte edilmiş mikroelektronik devreler, birçok sinyal okuma cihazı ile uyumlu, düşük empedanslı voltaj sinyali üretmektedir.
" Kanal başına maliyeti düşüren, kullanımı kolay sabit akım sinyal koşullayıcısı gerektirirler.
" Sinyal uzun kablolama ile zorlu ortamlardan, sinyal
kalitesinde bir düşme yaşanmadan aktarılabilir.
" Çalışma sıcaklığı tipik olarak 120 °C, (en fazla 155 °C) ile sınırlandırılmıştır.
" Kolay bulunabilen koaksiyel kablolar ile çalışabilir. Ekonomiktir.
" Hassasiyet ve frekans aralığı gibi özellikleri besleme gerilminden bağımsız olarak her algılayıcı için sabittir.

Yük tipi algılayıcılar, mekanik ve algılayıcı eleman olarak ICP® algılayıcılardan farklı değildir. Tek farklılıkları sinyal koşullama devresinin algılayıcının dışında olmasıdır. Yük tipi algılayıcılar genellikle yüksek sıcaklığın var olduğu uygulamalarda kullanılırlar. Bu algılayıcıların özellikleri aşağıda sıralanmıştır.

" Algılayıcının çıkışı mutlaka koşullanması gereken yüksek empedanslı bir çıkıştır.
" Harici bir sinyal koşullama gerekmektedir.
" Algılayıcının çıkışındaki sinyal, kabloların hareket etmesinden, elektromanyetik sinyallerden, radyo frekans dalga girişimlerinden kaynaklanan gürültülere açıktır.
" 540 °C gibi yüksek sıcaklıklarda çalışabilirler.
" Düşük gürültülü özel kablolara ihtiyaç duyulur.
" Algılayıcının hassasiyet, frekans aralığı gibi özellikleri değişkendir. Bu özellikler kablo uzunluğu ya da sinyal koşullayıcının ayarları ile değişebilir.

4 YER DEĞİŞİMİ VE HAREKET ALGILAYICILARI

Mekanikteki en temel ölçü uzunluk ölçüsüdür. Konum, hareket, yerdeğişimi terimleri birbirine çok yakın durmaktadır. Konum algılayıcı (Position Sensor) ya da hareket transdüseri (Motion Transducer) terimlerine sık sık rastlanmaktadır. Yer değişimi transdüseri (Displacement Transducer), teknik olarak en doğru ifade sayılabilir. Temel olarak lineer ve açısal yerdeğişimi algılayıcı olarak ikiye ayrılırlar.
Yerdeğişim Algılayıcıları ölçme teknikleri açısından aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.

1. Kapasitif
2. Endüktif
3. Relüktans
4. Potansiyometrik
5. Strain-Gage
6. Elektro-Optik
7. Açısal ve Doğrusal Enkoderler
8. Ultrasonik
9. Konum Şalterleri

4.1 Takometreler ve Hız Algılayıcıları

Elektromanyetik Doğrusal Hız Algılayıcıları genellikle periyodik olarak değişen hızları ölçmekte kullanılır. Bu cihaz bir sargı içinde hareket edebilen sabit bir mıknatıstan oluşur. Bu şaft hareketettikçe bir elektromanyetik kuvvet (emf) endüklenir. Hareket ne kadar hızlı olursa o kadar yüksek bir emf oluşur.

4.1.1 Elektromanyetik Takometre Jeneratörler
Takometre olarak üç farklı jeneratör kullanılabilir. DC takometre jeneratörler, AC endüksiyon takometreler ve AC sabit mıknatıslı takometreler

4.1.2 Dişli Rotorlu Elektromanyetik Takometreler
Üzerinde dişliye benzeyen, ferromanuetik malzemeden çıkıntılar olan bir rotora sahiptir. Hall etkisi, eddy-current ya da endüktif tip bit yaklaşım algılayıcısı ile beraber kullanılırlar. Hissedici sistem olarak en çok elektromanyetik etki kullanılır. Bu sistemde bir bobin kullanılır. Dişli rotor bobinin önünden geçtikçe manyetik akının şiddeti değişmektedir. Bu akı değişikliği bobinde bir elektromotor kuvvet endüklemektedir. Bu emk bir puls şeklinde oluşmaktadır. Bu pulsların sayılması sonucunda açısal hız bilinebilmektedir.

4.1.3 Elektro-optik Takometre
Elektro optik bir algılayıcıden bir ışık hüzmesi gönderilir. Dönen cismin üzerindeki bir noktadan periyodik olarak geri dönen ışık toplanır. Bu ışığın periyodu dönen cismin periyodu ile aynıdır.

4.2 İvmeölçerler
İvmeölçerler, ivme, titreşim ve mekanik şok değerlerini ölçmede kullanılırlar. Tüm ivmeölçerlerde bir sismik kütle, yay ve damper sistemi vardır. Sismik kütlenin üzerine etkiyen atalet kuvvetinin yarattığı ivme ölçülür.
Kapasitif İvmeölçer de kapasitif iletim prensibi kullanılır. Sismik kütle olarak bir diyafram kullanılır. Bir ivme etkidiği zaman sabit elektrod ile sismik elektrod arasındaki mesafe değişir. Mesafenin değişmesiyle kapasitans değişir ve ivme ile oratılı bir çıkış elde edilir
Piezoelektrik İvmeölçer Piezoelektrik etkinin kullanıldığı bu tip algılayıcılarda, sismik kütle bir piezo kristal malzeme üzerine bir kuvvet uygular ve bunun neticesinde bir elektrik yük oluşturulur. Piezoelektrik ivmeölçerler hakkında daha detaylı bilgiyi "Dinamik Ölçümler" bölümünde bulabilirsiniz.

4.3 Kuvvet Algılayıcıları
Kuvvet Algılayıcıları genellikle uygulanan kuvveti elastik bir elemanın deformasyonuna çevirirler. En yaygın olarak kullanılan kuvvet Algılayıcıları Strain Gage Kuvvet Algılayıcılarıdir. Yük hücresi ( load cell ) olarak da adlandırılırlar. Bu transdüserler hem basma hem d çekme yönünde çalışabilirler. Ölçme aralıları 10 N ile 5MN arasında değişebilir. Gelişmiş tasarımlarda mekanik olarak aşırı yük sınırlamaları bulunmaktadır.
Piezoelektrik Kuvvet Algılayıcıları özellikle dinamik olaraka değişen kuvvetlerin ölçülmesinde kullanılmaktadır. Bu transdüserler hakkında ayrıntılı bilgi Dinamik Ölçümler bölümünde bulunabilir.

4.4 Tork Algılayıcıları
Tork ölçen elemanlar genellikle güç üreten şaft ile gücü tüketen şaft arasına seri olarak bağlanırlar. Tork bu silindirik yapıdaki transdüserün üzerine etkidiğinde bir buruluma etkisi yaratacaktır ve tork ile doğru orantılı bir açı oluşacaktır. İkinci tip tork Algılayıcıları ise tepki torkunu ölçer. Bu sistemde tork üreten rotorun dönmesi engellenir ve oluşan tork bir kuvvet transdüserinin yardımıyla ölçülür.

4.4.1 Fotoelektrik Tork Transdüseri
Burulma sonucu oluşan açısal değişim miktarı, optik kaynaklar ve optik Algılayıcıları vasıtası ile okunur. Yapı olarak optik enkoderlere benzerler.

4.4.2 Strain Gage Tork Transdüseri
Uygulanan torkun yarattığı birim şekil değişiminin strain gageler ile okunması ve tork bilgisinin elde edilmesi prensibine dayanır. En sık kullanılan tork Algılayıcılarıdir.

4.5 Akış Algılayıcıları

4.5.1 Diferansiyel Basınç Akış Ölçümü
Debi yaygın olarak bir akışkanın bir boru içerisindeki kısıtlanmış bölmeden geçirilmeye zorlanması ile ölçülür. Bu zorlanma ile hız değişir ve debi ile orantılı basınç oluşur.Borunun yarı kesiti büyüdükçe akışkanın hızı azalır ve basınç artar. Yarı kesit küçüldükçe hızı artar basınç azalır. İki basınç farkı diferansiyel basınç algılayıcıü ile ölçülür.

4.5.2 Mekanik Akış Ölçümü
Mekanik elemanlar sıvı akışına yer değiştirerek yada belli bir hız oranında dönerek cevap verecek şekilde dizayn edilmişlerdir. Viskozitesi 500 Cp'a kadar olan temiz akışkanların, asitlerin, bazların, solventlerin ölçümünde kullanılır.

4.5.3 Isıl Akış Ölçümü
Hareket eden sıvı içerisinde 2 nokta arasında taşınan ısı miktarı akan kütle ile doğru orantılıdır.

4.5.4 Magnetik Akış Ölçümü
Elektromotor güce sahip olan manyetik alan içerisinden geçen iletken sıvı, hızıyla artan bir elektromotor kuvvet indükler. Magnetik akış ölçerler, ölçüm sırasında debi düşümü yaratmazlar, akışkanın viskozite, basınç, sıcaklık değişimden etkilenmezler. Yatay ve dikey şekilde montaja uygundurlar ve ölçüm sırasında akışı engellemediğinden kimya, ilaç, gıda, kağıt hamuru, su ve benzeri uygulamalar için uygundurlar.

4.5.5 Salınımlı Akış Ölçer
Salınımlı akış ölçümünde akışın içine yerleştirilen bir engel üzerinde oluşan vorteks kaynaklı titreşimler algılanır ve Titreşimin frekansı akışkanın hızı ile doğru orantılıdır.

4.5.6 Ultrasonik Akış Ölçümü
Ultrasonik akış transdüserler Dopler efektinden faydalanır. Akışkanın içine gönderilen frekansı bilinen bir ultrasonik ses, akışkanın içindeki partiküller, hava kaparcıklarından yansıyarak geri döner. Dönen sinyalin frekansındaki değişiklik akışkanın hızı ile orantılıdır. Bir diğer yöntemde, bir ultrasonik dalga sıvı içerisinden gönderilir. Alıcı algılayıcı bu dalgayı alır almaz ikinci bir dalga gönderir. İki dalganın arasındaki varış süresi farkından akışkanın hızı çıkarılabilir.

4.6 Nem Algılayıcıları
Nem algılama için 4 tip metod kullanılır. Higrometreler direkt olarak %RH ile kalibre edilen bir çıkış verir. Psikometreler iki sıcaklık değeri ölçüp bir grafik aracılığı ile bu değerlerini nem veya %RH ile ilişkilendirmek zorundadırlar. Yoğunlaşma noktası algılayıcıü eğer gösterilmesi istenen özellik yoğunlaşma noktası değil ise nem oranının bir tablo aracılığıya sıcaklık ölçümünden çıkarılmasını sağlar. Son olarak uzaktan algılama sistemleri nemi kütle ya da hacim olarak ölçebilir.

4.7 Seviye Algılayıcıları
Sıvı seviveyi çoğunluk uzunluk boyutuyla, sıvı yüzeyinin her hangi bir referans noktasına göre yüksekliği olarak verilir. Sıvı seviye ölçümleri ile ilgili hesaplar rahatlıkla bir mikroçip tarafından yapılabilir. Böylece eğer tankın geometrisi ve ölçüleri biliniyorsa sıvının hacmi, eğer ağırlığı da biliniyorsa özkütlesi bulunabilir.
İletkenlik ile Seviye Ölçümü:
Elektriği ileten bir sıvının seviye ölçümü kontakt halindeki iki elektrodun arasındaki resistans değişimi izlenilerek ölçülebilir. Bu yol ile sürekli seviye ölçümleride de ayrık seviye ölçüleri gibi ölçülebilir. Hatta eğer tankın duvarları metal ise İki elektrot olarak kullanılabilir.
Kapasitif Seviye Ölçümü :
Bir sıvının dielektrik sabiti hava, gaz veya diğer sıvılardan farklıdır. Eğer bir veya daha çok çift elektrot bir sıvıya batılırsa, dielektrik sıvı seviyesindeki artma veya azalmalara bağlı olarak çeşitlilik gösterir ve bu elektrot çiftleri arasında kapasitans farkı oluşturur. Bu prensip ile hem sürekli seviye hem nokta seviye algılanması yapılır. Eğer birden fazla çift elektrot kullanıldıysa algılayıcı element alternatif tüplü iki ya da dört koaksiyel tüp ile beraber çalıştırılabilir Çoğunlukla bir kolu seviye algılamayı yapan bir element ile oluşturulan dört kollu ac köprü network kullanılır.

4.8 Basınç Algılayıcıları

Basınç elastik bir mekanik eleman üzerinden ölçülür.

4.8.1 Kapasitif Basınç Transdüseri

Basınç statik bir diyafram üzerine etkir

4.8.2 Endüktif Basınç Algılayıcıları

Üzerine basınç düşen metalik diyaframın bir bobinin öz endüktansını değiştirme etkisi kullanılır.

4.8.3 Relüktif Basınç Algılayıcıları
iki temel tip relüktif element içerir. LDVT ve çift bobinli endüktans köprüsü. İlki algılama elementleri olarak körükleri, kapsülleri ve Bourdon tüplerini kullanırken diğeri diyaframları ya da Bourdon tüplerini kullanır.

4.9 Sıcaklık Algılayıcıları

Sıcaklık hissedici elemanlar genellikle sıcaklığı ölçülecek olan yüzeye temas etmek suretiyle çalışırlar. Temassız sıcaklık transdüserler de mevcuttur.

4.9.1 Termoelektrik Sıcaklık Algılayıcıları
Seebeck Etkisi olarak adlandırılan "Farklı iki iletken bir devre oluşturuyorsa ve devrenin iki noktası arasında bir sıcaklık farkı var ise bu devreden bir akım geçer." Prensibini kullanır. Bu algılayıcılar termik çift ( thermocouples ) olarak da adlandırılır.

4.9.2 Rezistif Sıcaklık Algılayıcıları
İletkenlerin iletkenliği sıcaklık ile değişir. RTD olarak da bilinen bu transdüserler bu prensibi kullanmaktadır. Yarıiletkenlerin kullanıldığı tiplerine genellikle termistör denir. Pirometreler temassız olarak sıcaklık ölçen cihazlardır. Cisimlerin sıcaklıklarını yaydıkları ısıdan ölçer. Ölçme aralıkları 3000 °C dereceye kadar çıkabilmektedir.

5.1.1 Thermocouple
Bir thermocouple iki farklı metalin birleştirilmesiyle oluşturulur. Doğru alaşım seçimi ile ölçülebilir ve kestirilebilir bir sıcaklık-gerilim ilişkisi elde edilir. Thermocouple'larla ilgili en sık yanlış anlaşılan konulardan biri de gerlimin tam olarak nerede oluştuğudur. Çoğu kimse bu gerilimin iki metalin birleşim noktasında var olduğunu düşünür; ancak gerçekte çıkış gerilimi bimetal üzerinde uzunlamasına (sıcaklık değişimi yönünde) oluşur. Thermocouple ların ürettiği gerilim seçilen metallerin cihaz bağlantı noktasında var olan termoelektrik enerjilerinin farkıdır. Bu kestirilebilir gerilim gerçek işlem (Proses) sıcaklığıyla ilişkilendirilebilir.
Bu algılayıcıların geniş bir çalışma aralığı vardır ve yüksek sıcaklık uygulamaları için idealdirler. Soy metal alaşımlarından yapılmış olan thermocople'lar 1700 C a kadar olan sıcaklıkları izleme ve kontrol için kullanılabilirler. T/C lar özellikle minyatür algılayıcı tasarımları için de idealdir. Basit yapıları olumsuz ortam koşullarına (aşırı şok, vibrasyon gibi) dayanıklı olmalarını sağlar. Thermocouple'lar sıcaklık değişimlerine ani değişiklik göstermek üzere küçük boyutlarda düzenlenebilirler.
T/C'lar pekçok şekil ve boyutta olabilirler. Yalıtimlı en çok kullanılan tiptir
Bu tip bir T/C de tel haline getirilmiş metal alaşımlar yalıtım malzemesiyle kaplanır; bu malzeme thermocouple alaşımları arasında hem fiziksel hem de elektriksel yalıtım sağlar. Yalıtım malzemeleri 1260 C'a kadar olan sıcaklıklarda işlevlerini sürdürebilirler. Termocouple'lar kısa dönemli ölçümler için ekonomiktir

5.1.2 RTD
Bunlar hassas sıcaklık algılayıcılardır. Hassaslık, uzun süreli elektriksel direnç kararlılığı, eleman doğrusallığı ve tekrarlanabilirliği gibi özellikler isteyen uygulamalarda kullanılırlar. Çok geniş bir sıcakılık aralığında ölçüm alabilirler (Bazı platin algılayıcılar -164 C ; +650 C arasında çalışabilir)
RTD' lerde bulunan algılama elemanı genellikle bir platin tel sargısı veya seramiğe uygulanmış ince bir metalik tabakadır.
Bu gün 0.0025 C kararlılığa sahip hassas termometre üretilebilmektedir. Endüstriyel modeller yılda (
adsiz Tarih: 09.10.2006 20:10
Algılayıcılar (Sensors-Transducers)
1 GİRİŞ

Algılayıcılar ("duyarga" da denmektedir) fiziksel ortam ile endüstriyel amaçlı elektrik/elektronik cihazları birbirine bağlayan bir köprü görevi görürler. Bu cihazlar endüstriyel proses sürecinde kontrol , koruma ve görüntüleme gibi çok geniş bir kullanım alanına sahiptirler.

Günümüzde üretilmiş yüzlerce tip algılayıcıdan söz edilebilir. Mikro elektronik teknolojisindeki inanılmaz hızlı gelişmeler bu konuda her gün yeni bir buluş ya da yeni bir uygulama tipi geliştirilmesine olanak sağlamaktadir
Teknik terminolojide Sensor ve Transducer terimleri birbirlerinin yerine sık sık kullanılan terimlerdir. Transducer genel olarak enerji dönüştürücü olarak tanımlanır. Sensor ise çeşitli enerji biçimlerini elektriksel enerjiye dönüştüren cihazlardır. Ancak 1969 yılında ISA (Instrument Society of America) bu iki terimi eş anlamlı olarak kabul etmiş ve "ölçülen fiziksel özellik, miktar ve koşulların kullanılabilir elektriksel miktara dönüştüren bir araç" olarak tanımlamıştır.

Endüstride en sık kullanılan algılayıcılar için ölçülen büyüklükler ve çıkış büyüklüklerine ait bilgiler Tablo 1'de verilmiştir.

2 ALGILAYICILARIN SINIFLANDIRILMASI

Algılayıcıları birbirinden farklı birçok sınıfa ayırmak mümkün. Ölçülen büyüklüğe göre, çıkış büyüklüğüne göre, besleme ihtiyacına göre vb… Aşağıda bu sınıflardan bazılarına değinilecektir.

2.1 Giriş Büyüklüklerine Göre

Algılayıcılarla ölçülen büyüklükler 6 gruba ayrılabilir. Bunlar;

1. Mekanik : Uzunluk, alan, miktar, kütlesel akış, kuvvet, tork (moment), Basınç, Hız, İvme, Pozisyon, Ses dalgaboyu ve yoğunluğu
2. Termal : Sıcaklık, ısı akısı
3. Elektriksel : Voltaj, akım, çarc, direnç, endüktans, kapasitans, dielektrik katsayısı, polarizasyon, elektrik alanı ve frekans
4. Manyetik : Alan yoğunluğu, akı yoğunlugu, manyetik moment, geçirgenlik
5. Işıma : Yoğunluk, dalgaboyu, polarizasyon, faz, yansıtma, gönderme
6. Kimyasal : Yoğunlaşma, içerik, oksidasyon/redaksiyon, reaksiyon hızı, pH miktarı

2.2 Çıkış Büyüklüklerine Göre

Öte yandan analog çıkışlara alternatif olan dijital çıkışlar ise bilgisayarlarla doğrudan iletişim kurabilirler. Bu iletişimler kurulurken belli bazı protokoller kullanılır. Bunlardan seri iletişim protokollerine, aşağıda kısaca değinilmiştir.

RS232C: Bu protokol başlangıçta telefon veri iletişimi için tasarlanmıştır. Daha sonra birçok bilgisayar sistemi bunu sıkça kullanmaya başlamış ve sonuçta RS232 standart bir iletişim protokolu haline gelmiştir. RS232C'nin çalışması tek sonlamalıdır(single ended). Lojik 1 = -15,-3 arasında ve lojik 0 = +3,+15 arasındadır. Algılayıcılar verileri bitler halinde ve seri iletişim protokoluna uygun olarak bilgisayara gönderir. RS232C bir single ended arayüze olduğundan alıcı ve gönderici arasındaki uzaklık dış çevreden gelen olumsuz faktörlerin (EMI,RFI enterferanslar) azaltılması açısından kısa tutulmalıdır.

RS422A : Bu protokol Differantial ended bir arayüze sahiptir. Alıcı verici arasındaki uzaklık yeterince en uzak seviyededir. Hatlarda bu mesafe sebebiyle olabilecek zayıflama 200mV seviyesine kadar azalsa da sistem iletişime devam eder. Diferansiyel ara birim sayesinde sinyaldeki zayıflama ihmal edilebilir düzeye çekilir ve oldukça yüksek bir veri hızıyla haberleşme sağlanabilir. Algılayıcı ve bilgisayar arasındaki iletişimde Twisted Pair (Bükülmüş kablo) kullanıldığından dış etkilerden etkileşim azdır.

RS485 : Standart 422A protokolu genişletilerek oluşturulmuş bir protokoldür. Bu protokol ile birlikte çalışabilen 32 adet alıcı vericinin tek bir kabloyla veri iletişimi sağlanabilir. RS485 protokolü kablodaki iletişim problemlerini ortadan kaldırmaktadır.

Çıkış AraBirim Tipi Max Kablo Uzunluğu Max Veri hızı İletişim Tipi
RS232C Single Ended Voltage 15 mt 20Kbps Point to point
RS422A Differantial Voltage 1,2 Km 10Mbps Point to point
RS485A Differantial Voltage 1,2 Km 10Mbps MultiDrop (32 Node)
Table 2: Seri iletişim protokollerinin karşılaştırılması

2.3 Besleme İhtiyacına Göre

Algılayıcılar besleme ihtiyacına göre iki sınıfa ayrılabilir. Bunlar ;

2.3.1 Pasif Algılayıcılar
Hiçbir şekilde dışardan harici enerji almadan (besleme gerilimine ihtiyaç duymadan) fiziksel ya da kimyasal değerleri bir başka büyüklüğe çevirirler. Bu algılayıcı tipine örnek olarak Termocouple (T/C) ya da anahtar gösterilebilir. T/C aşağıda etraflıca anlatılacaktır. Anahtar ise bilindiği gibi mekanik bir hareketi elektriksel bir kontağa dönüştürmektedir.

2.3.2 Aktif Algılayıcılar
Çalışmaları için harici bir enerji beslenmesine ihtiyaç duyarlar. Bu algılayıcılar tipik olarak zayıf sinyalleri ölçmek için kullanılırlar. Aktif algılayıcılarda dikkat edilmesi gereken nokta giriş ve çıkışlardır. Bu tip algılayıcılar dijital ya da analog formatta elektriksel çıkış sinyali üretirler. Analog çıkışlılarda, çıkış büyüklüğü gerilim ya da akımdır. Gerilim çıkışı genellikle 0-5V aralığında oldukça yaygın kullanılmaktadır. Ancak 4-20mA akım çıkışı da artık endüstride standart haline gelmiştir. Bazı durumlarda 0-20mA akım çevrimi kullanılmaktadır Ancak endüstride çoğu zaman hatlarda meydana gelen bozulma kopma gibi durumlarda sistemin bu durumu kolay algılaması ve veri iletişiminin sağlıklı yapılabilmesi için 4-20mA daha yaygın kullanılır. Çok eski algılayıcılar 10-50 mA akım çıkışlarına sahiptirler. Endüstride en yaygın kullanılan 4-20 mA çevrim tipinin kullanımı bazı özel durumlar gerektirmektedir. Bu noktalar;

" Algılayıcıların yerleştirildiği uzak noktalarda elektrik besleme geriliminin olmaması gereklidir.
" Algılayıcılar gerilim sinyalinin sınırlı olabileceği durumlarda tehlikeli uygulamalarda kullanılmalıdırl
" Algılayıcıya giden kablolar iki ile sınırlanmalıdır.
" Akım çevrimsinyali göreceli olarak gürültü geriliminin ani sıçramalarına karşı korumalıdır. Ancak bunu uzun mesafe veri aktarımınında yapamaz.
" Algılayıcılar, ölçüm sisteminden elektriksel olarak izole edilmelidir.

Dünyada en yaygın kullanım alanı bulan sıcaklık ve titreşim ölçümleri hakkında kısa bilgiler vererek algılayıcı konusuna devam edelim.

3 DİNAMİK ÖLÇÜMLER İÇİN ALGILAYICILAR
3.1 İvme Ölçerler

İvme ölçerler, genel amaçlı mutlak hareket ölçümlerinde, şok ve titreşim ölçümlerinde kullanılırlar.Bir yapının ya da bir makinanın ömrü,çalışma sırasında maruz kaldığı ivmenin şiddeti ile orantılıdır. Bir yapının çeşitli noktalarındaki titreşimin genliği ve fazı, bir modal analiz yapılabilmesine izin verir. Yapılacak olan bu analiz sonucunda dinamik olarak çalışacak parçaların çalışma modları belirlenerek tüm sistemin dinamik karakteri ortaya konabilmektedir.
Sismik ivmeölçerler ile yer, bina, köprü üzerinde deprem, inşaat, madencilik çalışmaları, büyük nakliye vasıtaların yol açtığı titreşimler ölçülebilir. Yüksek frekanslı ivmeölçerler ile çarpma testleri, çok yüksek devirli motorların testleri yapılabilir. İvmeölçerler ölçme tekniğine görede farklı sınıflara ayrılırlar. Konuyla ilgili ayrıntı ilerki sayfalarda belirtilmiştir.
3.1.1 Piezoelektrik İvme ölçerler

Piezoelektrik ivmeölçerler çok düşük frekanslı sismik uygulamalardan, çok yüksek frekansda doğrusal çalışma aralığı gerektiren çarpma testlerine kadar birçok ölçme uygulamasında kullanılan, küçük boyutlu, yüksek sıcaklık aralığında çalışabilen, endüstriyel standartlarda kılıf içinde yapılandırılmış transdüserlerdir.
Kuvarz ya da seramik kristaller bir kuvvet altında kaldığında picocoulomb seviyesinde elektrik yükü üretirler. Bu elektrik yükünün kristal üzerindeki değişimi yer çekimi ivmesinin değişimi ile doğru orantılıdır. İvmeölçerlerdeki sismik kütlenin ivme altında maruz kaldığı atalet kuvveti piezoelektrik kristale etkir ve ivme ile doğru orantılı bir elektrik sinyali çıkışı verir. Bir yongaya (Mikro Elektronik devre/chip) sahip Piezoelektrik ivmeölçerlerin içinde sinyali taşınabilir voltaj sinyaline çeviren bir sinyal koşullayıcı devre vardır (Integrated Electronics Piezoelectric - IEPE). Bu tip Algılayıcılar gürültüden minimum etkilenirler. Üzerinde çevirici elektronik devre olmayan (Charge Mode) Algılayıcılar harici bir çevirici (Charge Amplifier) ile kullanılırlar. Charge Mode Algılayıcılar yüksek sıcaklıktaki uygulamalarda kullanılmak için idealdirler.

3.1.2 Kapasitif İvmeölçerler

Kapasitif ivmeölçerler düşük seviyeli ve düşük frekanslı titreşimleri, statik ivmeleri ölçmede kullanılırlar. Karşılıklı yerleitirilmiş kapasitör şeklinde çalışan iki plaka arasındaki kapasitansın değişmesi prensibi ile ölçüm yaparlar. Bu plakalar arasındaki mesafe ve dolayısı ile kapasitans ivme altında değişir ve ivme ile doğrusal bir sinyal doğururlar. Bu tip Algılayıcılar özel bir sinyal koşullama gerektirmezler. 12VDC ya da 24 VDC ile beslenmek sureti ile çalışırlar. Özellikle robotik, otomotiv sürüş kalite testleri, bina dinamiği ölçümü gibi yerlerde kullanılırlar.
3.2 Basınç Algılayıcıları


3.2.1 DİNAMİK BASINÇ ALGILAYICILARI
Dinamik basınç algılayıcıları, piezoelektrik etkiyi kullanırlar. 400kHz gibi çok yüksek bir frekans aralığında doğrusal çıkış verebilir ve büyük statik basınç değerlerinin üzerindeki yüksek frekanslı fakat küçük genlikli dalgalanmaları ölçebilirler.
Endüstride pompa basıcının, hidrolik ve pnömatik basınç hatlarının izlenmesi ve kontrolü; akış kaynaklı titreşimlerin incelenmesi, kavitasyon, su darbesi, pulsasyon, akustik ölçümler, havacılık testleri, valf dinamiği, patlayıcı ve silah testleri, içten yanmalı motor testleri bu algılayıcılar kullanılarak yapılabilmektedir.


3.2.2 STATİK BASINÇ ALGILAYICILARI
Hassas rezistif diyaframı kullanan bu Algılayıcılar endüstride statik basıncın sürekli olarak izlenmesi gereken uygulamalar için geliştirilmiştir. Tank seviyelerinin izlenmesinde, endüstriyel proseslerin geri besleme kontrol sistemlerinde ve ısıtma soğutma klimatizasyon sistemlerinde kullanılmaktadır.

3.3 Dinamik Kuvvet Algılayıcıları
Piezoelektrik etkiyi kullanan kuvars kuvvet algılayıcıları, sıkışma, çekme gerilmeleri, darbe, tepki ve etki kuvvetlerini ölçen sağlam, uzun ömürlü, dinamik algılayıcı elemanlardır. Uygulama alanları arasında; tüm soğuk ve sıcak plastik şekil verme işlemleri, pres kuvveti ölçümü, talaşlı imalatlar, kaynak işlemleri ve test işlemleri gelmektedir.
Üzerine uygulanan kuvveti birbirine dik üç eksende ayrı ayrı veren üç bileşenli kuvvet algılayıcıları özellikle takım tezgahlarının kesici uçlarının uyguladığı kuvvetin ölçülmesinde, kuvvet dinamometresi uygulamaları, biyomekanik uygulamalarında kullanılmaktadır.

3.3.1 PİEZOELEKTRİK ÖZELLİK

"Piezo" kelimesi Yunanca sıkmak anlamına gelmektedir. Piezoelektrik elemanlar bir dış kuvvet altında kaldıkları zaman, karşılıklı yüzeyleri üzerinde bir elektrik yükü oluşur.

Şekil 1'de gösterilen büyük daireler silikon atomlarını, küçük olanlar ise oksijen atomlarını belirtmektedir. Doğal ya da işlenmiş kuvartz kristali en hassas ve kararlı piezoelektrik malzemelerden biridir. Doğal malzemelerin yanı sıra yüksek teknolojilerle üretilen polikristalin ve piezoseramik gibi malzemeler de yüksek elektrik alana maruz bırakıldıklarında piezoelektrik özellik kazanmaları sağlanabilmektedir. Bu kristaller çok yüksek değerde yük çıkışı üretirler. Bu özellikleri sayesinde de özellikle düşük genlikli sinyallerin ölçülemesinde kullanılırlar. Tablo 1'de piezoelektrik malzemelerin karşılaştırması verilmiştir.



Tablo 1

Şekil 2'de gözüktüğü gibi piezoelektrik Algılayıcılarda farklı boyut ve şekillerde piezoelektrik malzemeler kullanılabilir.

1. Basma kuvvetini temel alan tasarım yüksek bir rijitlik göstermektedir. Bu özelliği sayesinde yüksek frekanslı basınç ve kuvvet ölçümlerinde kullanılmaktadır. Olumsuz bir özelliği sıcaklık değişimlerine gösterdiği hassasiyettir.
2. Basit bir tasarım olan eğilmeli (flexural) tasarım, düşük frekans aralığı ve düşük darbe dayanımı nedeni ile dar bir kullanım sahasına sahiptir.
3. Kayma gerilmesi (shear) tasarımı geniş frekans aralığı, düşük eksen kaçıklığı hassasiyeti, ısıl değişimlerden az etkilenmesi gib olumlu özellikleri sayesinde ivmeölçerlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şekil 2

104 E9 [N/m2] gibi birçok metale yakın bir sertlik derecesine sahip olan piezoelektrik malzemeler, çok küçük bir yerdeğişimi altında bile büyük bir çıkış verirler. Bir diğer deyişle piezoelektrik malzemeler fiziksel olarak kalıcı bir değişime uğramazlar. Bu sebeple piezoelektrik algılayıcılar çok sağlam bir kılıfta korunur ve geniş bir genlik aralığında mükemmel bir doğrusallık gösterirler. Doğru seçilmiş bir sinyal koşullama sistemi ile birlikte kullanıldığında, bu tip algılayıcılar 120 dB gibi çok geniş bir genlik aralığına sahip olmaktadırlar. Uygulama açısından bu özellik, aynı piezoelektrik ivm ölçer ile 0,0001 g'den 100 g'e kadar geniş bir aralıkta ölçüm yapılabilir anlamına gelmektedir:
Piezoelektrik malzemlerden bahsederken üzerinde önemle durulması gereken diğer bir nokta da bunların sadece dinamik ya da diğer bir değişle değişen durumları ölçebildiğidir. Piezoelektrik algılayıcılar, yerçekimi ivmesi, barometrik basınç, ağırlık kuvveti gibi statik, yani zamanla değişmeyen büyüklükleri ölçemezler. Bu sabit olaylar ilk anda bir çıkış doğururlar fakat bu sinyal, piezoelektrik malzemenin ve algılayıcının bağlı olduğu elektronik devrenin zaman sabitine bağlı olarak, zamanla yok olacaktır. Bu zaman sabiti, cihazın üzerindeki kapasitans ve direncin oluşturduğu, birinci dereceden yüksek frekans geçiren filtreden kaynaklanmaktadır. Bu filtre cihazın ölçebileceği en düşük frekansı belirlemektedir.

3.3.2 Algılayıcının yapısı
Kuvvet, basınç ve ivme algılayıcılarının yapıları Şekil 3'te görülmektedir. Bu şekil üzerinde gösterilen gri renkli kısımlar test edilen cismi, mavi renkli kısımlar algılayıcı muhafazasını, kırmızı kısımlar piezoelektrik malzemeyi, siyah kısımlar şekil değişimi gösteren kristalin üzerinde oluşan yükün toplandığı elektrodları ve sarı renkli kısım da elektrik yükü şeklindeki sinyalin voltaj sinyaline çevrildiği mikro-devreyi belirtmektedir. İvmeölçerde ayrıca yeşil renkle gösterilen sismik kütle vardır. Görüldüğü gibi, bu üç tip algılayıcının iç yapıları birbirinden çok farklı değildir. Hareket ölçen ivme ölçerledeki kristallerin üzerine oturan sismik kütle, algılayıcının üzerine takıldığı cismin hareketini izlemek zorundadır. Kristallerin üzerine etkiyen kuvvet Newton'un İkinci Hareket Kanunu uyarınca, ( F=m * a ) kolayca hesaplanır. Kuvvet ve basınç algılayıcıları neredeyse aynı özellikleri taşırlar. Aralarındaki temel fark basınç algılayıcılarının basıncı toplamak için bir diyafram kullanmasıdır.