3.3.2 Algilayicinin yapisi
Kuvvet, basinç ve ivme algilayicilarinin yapilari Sekil 3'te görülmektedir. Bu sekil üzerinde gösterilen gri renkli kisimlar test edilen cismi, mavi renkli kisimlar algilayici muhafazasini, kirmizi kisimlar piezoelektrik malzemeyi, siyah kisimlar sekil degisimi gösteren kristalin üzerinde olusan yükün toplandigi elektrodlari ve sari renkli kisim da elektrik yükü seklindeki sinyalin voltaj sinyaline çevrildigi mikro-devreyi belirtmektedir. Ivmeölçerde ayrica yesil renkle gösterilen sismik kütle vardir. Görüldügü gibi, bu üç tip algilayicinin iç yapilari birbirinden çok farkli degildir. Hareket ölçen ivme ölçerledeki kristallerin üzerine oturan sismik kütle, algilayicinin üzerine takildigi cismin hareketini izlemek zorundadir. Kristallerin üzerine etkiyen kuvvet Newton'un Ikinci Hareket Kanunu uyarinca, ( F=m * a ) kolayca hesaplanir. Kuvvet ve basinç algilayicilari neredeyse ayni özellikleri tasirlar. Aralarindaki temel fark basinç algilayicilarinin basinci toplamak için bir diyafram kullanmasidir.





Sekil 3

3.3.3 Sinyal Kosullama


Algilayici eleman elektriksel bir çikis ürettikten sonra, bu sinyalin osiloskop, analizör, kayit edici, gibi bir cihaz tarafindan okunabilmesi için kosullanmasi gerekmektedir. Bu sinyal kosullama temel olarak asagidaki islevlere sahiptir.
" Sinyalin tasinabilir ve ölçülebilir düsük empedansli voltaj sinyaline çevrilmesi
" Sinyal güçlendirilmesi ve zayiflatilmasi
" Filtreleme
Bu sinyal kosullama iki farkli sekilde yapilabilir. (Sekil 4)
" IEPE algilayicilarda algilayicinin içindeki mikroelektronik devre yardimiyla
" Yük modu algilayicilarda algilayicinin disinda takilan bir çevirici yardimiyla
IEPE olarak tanimlanan algilayicilar ICP® tescil markasiyla PCB Piezotronics firmasi tarafindan1967 yilinda gelistirilmistir. Algilayicinin içindeki minyatür devreler yük ya da voltaj amplifikatörleridir. 18-30 VDC arasinda degisen bir besleme voltaji ve 2mA sabit akim kaynagi ile beslenirler. Bu sistemin temel özellikleri asagida siralanmistir.
" Algilayiciya monte edilmis mikroelektronik devreler, birçok sinyal okuma cihazi ile uyumlu, düsük empedansli voltaj sinyali üretmektedir.
" Kanal basina maliyeti düsüren, kullanimi kolay sabit akim sinyal kosullayicisi gerektirirler.
" Sinyal uzun kablolama ile zorlu ortamlardan, sinyal
kalitesinde bir düsme yasanmadan aktarilabilir.
" Çalisma sicakligi tipik olarak 120 °C, (en fazla 155 °C) ile sinirlandirilmistir.
" Kolay bulunabilen koaksiyel kablolar ile çalisabilir. Ekonomiktir.
" Hassasiyet ve frekans araligi gibi özellikleri besleme gerilminden bagimsiz olarak her algilayici için sabittir.

Yük tipi algilayicilar, mekanik ve algilayici eleman olarak ICP® algilayicilardan farkli degildir. Tek farkliliklari sinyal kosullama devresinin algilayicinin disinda olmasidir. Yük tipi algilayicilar genellikle yüksek sicakligin var oldugu uygulamalarda kullanilirlar. Bu algilayicilarin özellikleri asagida siralanmistir.

" Algilayicinin çikisi mutlaka kosullanmasi gereken yüksek empedansli bir çikistir.
" Harici bir sinyal kosullama gerekmektedir.
" Algilayicinin çikisindaki sinyal, kablolarin hareket etmesinden, elektromanyetik sinyallerden, radyo frekans dalga girisimlerinden kaynaklanan gürültülere açiktir.
" 540 °C gibi yüksek sicakliklarda çalisabilirler.
" Düsük gürültülü özel kablolara ihtiyaç duyulur.
" Algilayicinin hassasiyet, frekans araligi gibi özellikleri degiskendir. Bu özellikler kablo uzunlugu ya da sinyal kosullayicinin ayarlari ile degisebilir.

4 YER DEGISIMI VE HAREKET ALGILAYICILARI

Mekanikteki en temel ölçü uzunluk ölçüsüdür. Konum, hareket, yerdegisimi terimleri birbirine çok yakin durmaktadir. Konum algilayici (Position Sensor) ya da hareket transdüseri (Motion Transducer) terimlerine sik sik rastlanmaktadir. Yer degisimi transdüseri (Displacement Transducer), teknik olarak en dogru ifade sayilabilir. Temel olarak lineer ve açisal yerdegisimi algilayici olarak ikiye ayrilirlar.
Yerdegisim Algilayicilari ölçme teknikleri açisindan asagidaki gibi siniflandirilabilir.

1. Kapasitif
2. Endüktif
3. Relüktans
4. Potansiyometrik
5. Strain-Gage
6. Elektro-Optik
7. Açisal ve Dogrusal Enkoderler
8. Ultrasonik
9. Konum Salterleri

4.1 Takometreler ve Hiz Algilayicilari

Elektromanyetik Dogrusal Hiz Algilayicilari genellikle periyodik olarak degisen hizlari ölçmekte kullanilir. Bu cihaz bir sargi içinde hareket edebilen sabit bir miknatistan olusur. Bu saft hareketettikçe bir elektromanyetik kuvvet (emf) endüklenir. Hareket ne kadar hizli olursa o kadar yüksek bir emf olusur.

4.1.1 Elektromanyetik Takometre Jeneratörler
Takometre olarak üç farkli jeneratör kullanilabilir. DC takometre jeneratörler, AC endüksiyon takometreler ve AC sabit miknatisli takometreler

4.1.2 Disli Rotorlu Elektromanyetik Takometreler
Üzerinde disliye benzeyen, ferromanuetik malzemeden çikintilar olan bir rotora sahiptir. Hall etkisi, eddy-current ya da endüktif tip bit yaklasim algilayicisi ile beraber kullanilirlar. Hissedici sistem olarak en çok elektromanyetik etki kullanilir. Bu sistemde bir bobin kullanilir. Disli rotor bobinin önünden geçtikçe manyetik akinin siddeti degismektedir. Bu aki degisikligi bobinde bir elektromotor kuvvet endüklemektedir. Bu emk bir puls seklinde olusmaktadir. Bu pulslarin sayilmasi sonucunda açisal hiz bilinebilmektedir.

4.1.3 Elektro-optik Takometre
Elektro optik bir algilayiciden bir isik hüzmesi gönderilir. Dönen cismin üzerindeki bir noktadan periyodik olarak geri dönen isik toplanir. Bu isigin periyodu dönen cismin periyodu ile aynidir.

4.2 Ivmeölçerler
Ivmeölçerler, ivme, titresim ve mekanik sok degerlerini ölçmede kullanilirlar. Tüm ivmeölçerlerde bir sismik kütle, yay ve damper sistemi vardir. Sismik kütlenin üzerine etkiyen atalet kuvvetinin yarattigi ivme ölçülür.
Kapasitif Ivmeölçer de kapasitif iletim prensibi kullanilir. Sismik kütle olarak bir diyafram kullanilir. Bir ivme etkidigi zaman sabit elektrod ile sismik elektrod arasindaki mesafe degisir. Mesafenin degismesiyle kapasitans degisir ve ivme ile oratili bir çikis elde edilir
Piezoelektrik Ivmeölçer Piezoelektrik etkinin kullanildigi bu tip algilayicilarda, sismik kütle bir piezo kristal malzeme üzerine bir kuvvet uygular ve bunun neticesinde bir elektrik yük olusturulur. Piezoelektrik ivmeölçerler hakkinda daha detayli bilgiyi "Dinamik Ölçümler" bölümünde bulabilirsiniz.

4.3 Kuvvet Algilayicilari
Kuvvet Algilayicilari genellikle uygulanan kuvveti elastik bir elemanin deformasyonuna çevirirler. En yaygin olarak kullanilan kuvvet Algilayicilari Strain Gage Kuvvet Algilayicilaridir. Yük hücresi ( load cell ) olarak da adlandirilirlar. Bu transdüserler hem basma hem d çekme yönünde çalisabilirler. Ölçme aralilari 10 N ile 5MN arasinda degisebilir. Gelismis tasarimlarda mekanik olarak asiri yük sinirlamalari bulunmaktadir.
Piezoelektrik Kuvvet Algilayicilari özellikle dinamik olaraka degisen kuvvetlerin ölçülmesinde kullanilmaktadir. Bu transdüserler hakkinda ayrintili bilgi Dinamik Ölçümler bölümünde bulunabilir.

4.4 Tork Algilayicilari
Tork ölçen elemanlar genellikle güç üreten saft ile gücü tüketen saft arasina seri olarak baglanirlar. Tork bu silindirik yapidaki transdüserün üzerine etkidiginde bir buruluma etkisi yaratacaktir ve tork ile dogru orantili bir açi olusacaktir. Ikinci tip tork Algilayicilari ise tepki torkunu ölçer. Bu sistemde tork üreten rotorun dönmesi engellenir ve olusan tork bir kuvvet transdüserinin yardimiyla ölçülür.

4.4.1 Fotoelektrik Tork Transdüseri
Burulma sonucu olusan açisal degisim miktari, optik kaynaklar ve optik Algilayicilari vasitasi ile okunur. Yapi olarak optik enkoderlere benzerler.

4.4.2 Strain Gage Tork Transdüseri
Uygulanan torkun yarattigi birim sekil degisiminin strain gageler ile okunmasi ve tork bilgisinin elde edilmesi prensibine dayanir. En sik kullanilan tork Algilayicilaridir.

4.5 Akis Algilayicilari

4.5.1 Diferansiyel Basinç Akis Ölçümü
Debi yaygin olarak bir akiskanin bir boru içerisindeki kisitlanmis bölmeden geçirilmeye zorlanmasi ile ölçülür. Bu zorlanma ile hiz degisir ve debi ile orantili basinç olusur.Borunun yari kesiti büyüdükçe akiskanin hizi azalir ve basinç artar. Yari kesit küçüldükçe hizi artar basinç azalir. Iki basinç farki diferansiyel basinç algilayiciü ile ölçülür.

4.5.2 Mekanik Akis Ölçümü
Mekanik elemanlar sivi akisina yer degistirerek yada belli bir hiz oraninda dönerek cevap verecek sekilde dizayn edilmislerdir. Viskozitesi 500 Cp'a kadar olan temiz akiskanlarin, asitlerin, bazlarin, solventlerin ölçümünde kullanilir.

4.5.3 Isil Akis Ölçümü
Hareket eden sivi içerisinde 2 nokta arasinda tasinan isi miktari akan kütle ile dogru orantilidir.

4.5.4 Magnetik Akis Ölçümü
Elektromotor güce sahip olan manyetik alan içerisinden geçen iletken sivi, hiziyla artan bir elektromotor kuvvet indükler.
Magnetik akis ölçerler, ölçüm sirasinda debi düsümü yaratmazlar, akiskanin viskozite, basinç, sicaklik degisimden etkilenmezler. Yatay ve dikey sekilde montaja uygundurlar ve ölçüm sirasinda akisi engellemediginden kimya, ilaç, gida, kagit hamuru, su ve benzeri uygulamalar için uygundurlar.

4.5.5 Salinimli Akis Ölçer
Salinimli akis ölçümünde akisin içine yerlestirilen bir engel üzerinde olusan vorteks kaynakli titresimler algilanir ve Titresimin frekansi akiskanin hizi ile dogru orantilidir.

4.5.6 Ultrasonik Akis Ölçümü
Ultrasonik akis transdüserler Dopler efektinden faydalanir. Akiskanin içine gönderilen frekansi bilinen bir ultrasonik ses, akiskanin içindeki partiküller, hava kaparciklarindan yansiyarak geri döner. Dönen sinyalin frekansindaki degisiklik akiskanin hizi ile orantilidir. Bir diger yöntemde, bir ultrasonik dalga sivi içerisinden gönderilir. Alici algilayici bu dalgayi alir almaz ikinci bir dalga gönderir. Iki dalganin arasindaki varis süresi farkindan akiskanin hizi çikarilabilir.