Sensörler ve transdüserler sunumu araştırma dosyası & Kazım Anıl AYDIN | Ordu - 2012 | sensörler, transdüserler, sensör çeşitleri, sensörlerin sınıflandırılması, transdüserlerin sınıflandırılması, transdüser çeşitleri

1. 1
SENSÖRLER ve TRANSDÜSERLER
1. Giriş
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 sağlamaktadır.
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 tanımlanmıştır.
Endüstride en sık kullanılan algılayıcılar için ölçülen büyüklükler ve çıkış
büyüklüklerine ait bilgiler Tablo 1'de verilmiştir.

2. 2
2. Sensör ve Transdüser Nedir?
Sensör = 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.
Transdüser = Fiziksel ortam değişikliklerini (ısı, ışık, basınç, ses, vb.) algılayan
elemanlara “sensör”, algıladığı bilgiyi elektrik enerjisine çeviren elemanlara transdüser denir.
Transdüserler, teknolojinin gelişmesiyle birlikte birçok iş makinasının kumandasında
,kapıların otomatik açılıp kapatılmasında ,bir çok aygıtın istenildiği zaman devreye sokulup
çıkartılmasında gibi bir çok yerde transdüserlerkullanılırlar.Bu sayede hem günlük hayatımızı
hem de endüstriyel üretim süreçlerini çok daha kolaylaştırmış oluruz. Biz bu modül de hep
birlikte başlıca sensör ve transdüserleri tanıyarak kullanım alanlarını göreceğiz.
3. Sensörlerin Sınıflandırılması
Algılayıcıları birbirinden farklı birçok sınıfa ayırmak mümkün. Ölçülen büyüklüğe
göre, çıkış büyüklüğüne göre, besleme ihtiyacına göre vb… Aşağıda bu sınıflardan bazılarına
değinilecektir.
3.1 Giriş Büyüklüklerine Göre
Algılayıcılarla ölçülen büyüklükler 6 gruba ayrılabilir. Bunlar;
1. Mekanik : Uzunluk, alan, miktar, kütlesel akış, kuvvet, tork (moment), basınç, hız, ivme,
pozisyon, ses dalgaboyu ve yoğunluğu
2. Termal : Sıcaklık, ısı akışı
3. Elektriksel : Voltaj, akım, 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

3. 3
3.2 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.
3.3 Besleme İhtiyacına Göre
Algılayıcılar besleme ihtiyacına göre iki sınıfa ayrılabilir. Bunlar ;
3.3.1 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

4. 4
olarak Termocouple (T/C) ya da anahtar gösterilebilir. T/C aşağıda etraflıca anlatılacaktır.
Anahtar ise bilindiği gibi mekanik bir hareketi elektriksel bir kontağa dönüştürmektedir.
3.3.2 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;
a) Algılayıcıların yerleştirildiği uzak noktalarda elektrik besleme geriliminin olmaması
gereklidir.
b) Algılayıcılar gerilim sinyalinin sınırlı olabileceği durumlarda tehlikeli uygulamalarda
kullanılmalıdır
c) Algılayıcıya giden kablolar iki ile sınırlanmalıdır.
d) Akım çevrimsinyali göreceli olarak gürültü geriliminin ani sıçramalarına karşı
korumalıdır. Ancak bunu uzun mesafe veri aktarımında yapamaz.
e) Algılayıcılar, ölçüm sisteminden elektriksel olarak izole edilmelidir.
3.4 Algılama Şekillerine Göre
3.4.1.1 Temaslı Algılayıcılar
Sensörün algıladığı cisme temas etmesi ile gerçekleşen değişimin algılanmasıdır.
Temas eylemi genelde mekaniktir.

5. 5
3.4.1.2 Temassız Algılayıcılar
Ayrık konum büyüklükleri için kullanılan, ya kısaca ifade etmek gerekirse, bir
nesnenin belirlenen bir konumda bulunup, bulunmadığını saptayan algılayıcılardır. Bu
algılayıcılar temassız algılayıcı adı altında gösterilmektedir. Nesnenin konumunu
belirleyen ya da belirleyemeyen bu algılayıcılar, duruma göre ya “evet” ya da “hayır”
şeklinde bir uyarı verirler. Bu tip, yani sadece iki durumu bildiren algılayıcılar ikili
algılayıcı ya da seyrek de olsa initiyatör şeklinde gösterilir.
Birçok üretim donanımında belirlenen hareketlerin geri besleme işareti için mekanik
konum anahtarları kullanılır. Bu anahtarların diğer gösterim şekilleri mikro anahtar, sınır
anahtarı ya da limit valfidir. Burada hareket temas edilerek algılanır ve daha önceden
tasarlanan şartlar bu şekilde yerine getirilir. Ayrıca bu anahtarlar aşınmaya karşı
dayanıklıdır.
Temassız algılayıcılar bu anahtarlardan farklı olarak elektroniksel ve temassız çalışır.
Temassız algılayıcıların getirdiği avantajlar şunlardır:
 Geometrik konumların hassas ve otomatik olarak saptanması
 Nesnelerin ve hareketlerin temassız olarak saptanması; elektronik temassız
 algılayıcının yardımıyla iş parçası ve algılayıcı arasında kontak kurulması
gerekmez
 Anahtarlama hızlılığı – algılayıcılar elektronik çıkış sinyallerinin yardımıyla
gerilim tepe değerleri ve hata impulsları üretmez.
 Aşınmaya dayanımlı fonksiyon – elektronik algılayıcılar hareketlilikten dolayı
aşınan parçalar içermez
 Sınırsız sayıdaki anahtarlama çevrimleri
 Ağır çevre koşullarında da kullanılabilen tasarımlar mevcuttur (örneğin patlama
tehlikesi bulunan ortamlar).
Bu sebeplerden dolayı, temassız algılayıcılar endüstrinin birçok kolunda
kullanılmaktadır.Temassız algılayıcılar teknik birimlerin çalışmalarının kontrol edilmesini

6. 6
sağlar. Bu yüzden de prosesin çalışma kontrolünün ve güvenliğinin sağlanması amacı ile
kullanılır. Böylece üretim sırasında ortaya çıkan arızalar önceden, hızlı ve güvenli bir
şekilde saptanır. İnsan ve makinenin başına gelebilecek zararların önlenmesi, önemli bir
görüş noktasıdır. Makinelerin durma süre ve sayılarının azaltılması, arızaları hızlı bir
şekildesaptayan ve bildiren algılayıcıları kullanılması ile mümkündür.
4. Sensör Çeşitleri
4.1. Temaslı Sensörler
4.1.1. Mekanik Konum Anahtarları
Şekil 1: Örnek bir konum anahtarı
Robot çalışmalarında sıklıkla kullanılan touch sensörler aslında basit anahtarlardır.
Touch sensör robotun bir cisme temas edip etmediğini ya da sınırlandırılması gereken bir
hareketin tamamlanıp tamamlanmadığını algılamak için ( limit switch ) kullanılır.
4.1.2. Basınç Sensörleri
Her türlü fiziki kuvvet ve basınç değişimini algılayan ve bu değişimi elektriksel
sinyale çeviren elemanlara basınç sensörü denir.

7. 7
4.1.2.1. Piezoelektrik Basınç Ölçme Sensörleri
Basıncın elektrik akımına dönüştürülme yollarından biri de piezoelektrik olayıdır.
Piezoelektrik özellikli algılayıcılarda kuartz (quartz), roşel (rochelle) tuzu, baryum, turmalin
gibi kristal yapılı maddeler kullanılır. Bu elemanlar üzerlerine gelen basınca göre küçük
değerli bir elektrik gerilimi ve akımı üretir. Bu elektrik akımının değeri basıncın değeri ile
doğru orantılıdır.
Piezoelektrik özellikli elemanlar hızlı tepki verdiklerinden ani basınç değişikliklerini
ölçmede yaygın olarak kullanılır.
Şekil 2: Piezoelektrik basınç sensörünün yapısı
4.1.2.2. Load Cell (Yük Hücresi) Basınç Sensörleri
Yük hücresi (load cell) daha çok elektronik terazilerin yapımında kullanılan basınç
sensörüdür. Asıl çalışma prensibi strain gauge gibidir.

8. 8
Şekil3: Load Cell ve iç yapısı
4.1.2.3. Strain Gauge (Şekil Değişikliği) Sensörleri
Temel olarak strain gaugeler esneyebilen bir tabaka üzerine ince bir telin veya şeridin
çok kuvvetli bir yapıştırıcı ile yapıştırılmasından oluşmuştur. Üzerindeki basıncın etkisinden
dolayı tabakanın esnemesi ile birlikte iletken şeridin de gerilerek uzamasına sebep
olacaktır.Bu uzama esnasında telin boyu uzayarak kesiti azalacaktır. Bilindiği gibi iletkenlerin
kesiti azaldıkça dirençleri artacağından uygulanan kuvvete bağlı olarak iletkenin direncinde
değişme olacaktır. Bu direnç değişimine bağlı olarak uygulanan kuvvetin miktarını tespit
edilebilir.

9. 9
Şekil 4: Strain Gauge
4.1.2.4. Kapasitif Basınç Ölçme Sensörü
Kondansatörler yapıları gereği elektrik yükü depolayabilir. Kondansatörlerin yük
depolayabilme kapasiteleri ise kondansatör plakalarının boyutlarına, bu plakalar arasındaki
mesafenin uzaklığına ve iki plaka arasındaki yalıtkan malzemenin özelliğine bağlıdır.
Sonuç olarak kondansatör plakaları birbirinden uzaklaştırılırsa ya da esnetilirse veya ki
plaka arasındaki dielektrik malzeme hareket ettirilirse, kondansatörün kapasitesi değişir.
Kondansatörün kapasitesi ile beraber alternatif akıma gösterdiği direnç de değişir. İşte bu
prensipten hareketle kapasitif basınç sensörleri üretilmiştir.
Şekil 5: Kapasitif Basınç Ölçme Sensörünün Yapısı

10. 10
4.1.3. Denge ve Eğim Sensörleri (Civalı Sensörler)
Bazı otomasyon sistemlerinde ya da robot projelerinde eğimin algılanması gerekebilir.
Bu durumlarda eğimi algılayabilmek için içlerinde civa damlacığı ya da metal bilye bulunan
eğim sensörleri kullanılır. Bu sensörler bulundukları konuma göre içlerindeki civa
damlacığının ya da metal bilyenin sensör içerisindeki anahtarları açması ya da kapamasıyla
çalışır.
Şekil 6: Civalı Eğim Sensörleri
4.2. Temassız Sensörler
4.2.1. Termal Sensörler
Ortamdaki ısı değişimini algılamamıza yarayan cihazlara ısı veya sıcaklık
sensörleri denir. Birçok maddenin elektriksel direnci sıcaklıkla değişmektedir.
Sıcaklığa karşı hassas olan maddeler kullanılarak sıcaklık kontrolü ve sıcaklık ölçümü
yapılır.
4.2.1.1. Dirençsel sıcaklık sensörleri (RTD)
Bir metalin direncinin sıcaklık ile artması dirençsel sıcaklık sensörü RTD lerin
temelidir. Metal iletkenlerden yapılmış olan elemanların dirençleri sıcaklık ile doğru

11. 11
orantılıdır. (PTC). Alaşım ve yarıiletkenlerde ise durum farklıdır. Pek çok
yarıiletkenin direnci sıcaklık ile ters orantılıdır. RTD lerin dirençleri ne kadar
yüksekse sistemdeki hata payı da o kadar düşük olacaktır.
Demir, platin, nikel, 0.7 nikel-0.3 demir ve bakır gibi maddeler RTD
imalatında en çok kullanılan maddelerdir. Bu malzemeler içerisinde en doğrusal
sonuçları veren ve en ideal olanı platindir. RTD’ler 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. Platin RTD'lerin direnç değerleri, tel
sarımlı laboratuar RTD'lerinde 10 ohm'dan, ince plakalı RTD'lerde birkaç bin ohm'a
kadar değişmektedir. En çok bilinen değer 0°C'ta 100 ohm'dur (PT100). RTD'ler 0
°C'taki direnç değerleri ve kullanılan elemente göre adlandırılmıştır. (PT100,
PT1000...).
Şekil 7: Örnek Bir RTD
4.2.1.1.1. PTC (Positive Temperature Coefficient)
Bulunduğu ortamın veya temas ettiği yüzeyin sıcaklığı arttıkça elektriksel
direnci artan devre elemanıdır.

12. 12
PTC’ler 60 ºC ile +150 ºC arasındaki sıcaklıklar da kararlı bir şekilde çalışır.
Daha çok elektrik motorlarını fazla ısınmaya karşı korumak için tasarlanan devrelerde
kullanılır.
Şekil 8: Çeşitli PTC ‘ler ve karakteristiği
4.2.1.1.2. NTC (Negative Temperature Coefficient)
Bulunduğu ortamın veya temas ettiği yüzeyin sıcaklığı arttıkça elektriksel
direnci azalandevre elemanıdır.NTC’ler - 300 Cº ile +50 Cº arasındaki sıcaklıklar da
kararlı bir şekilde çalışırlar. Daha çok elektronik termometrelerde, arabaların
radyatörlerin de, amplifikatörlerin çıkış güç katlarında, ısı denetimli havyalarda
kullanılırlar.

13. 13
Şekil 9: Çeşitli NTC ‘ler ve karakteristiği
4.2.1.2. Termistörler
Termistörler, RTD ler gibi termistörler de sıcaklığa duyarlıdirençlerdir ancak
RTD lerden daha yüksek dirence sahiptirler ve bu daonları daha hassas yapan bir
özelliktir. Çünkü yüksek dirençlerindendolayı bağlantı uçlarının dirençlerinden
kaynaklanan ölçüm hatasıRTD'lerinkinden çok daha küçük olur. Sonuç olarak
termistörler RTD ler ileölçülemeyecek küçük sıcaklık değişimlerini ölçmek için
kullanılabilir.

14. 14
Şekil 10: Örnek Bir Termistör
4.2.1.3 Isıl Çiftler (thermocouple, termokupl)
Yüksek sıcaklıkların ölçülmesinde termometreler kullanılamaz. Termokupllar
eksi 200°'den 2320°C' ye kadar çeşitli proseslerde yaygın olarak kullanılır.
Termokupullar demir konstantan ve bakır konstantan gibi iki farklı metalin
birleşme noktası ısıtıldığında bu iki metal uçları arasında potansiyel bir fark meydana
gelir, prensibine göre çalışır. Oluşan potansiyel farkın değeri , iki ayrı metalin
ısınma sonucundaki sıcaklık ve soğukluk farkına bağlıdır.İşte oluşan bu potansiyel
fark kullanılarak istenilen sıcaklık değerleri ölçülür. (Şekil 11)
Şekil 11: Termokuplun yapısı ve çeşitleri

15. 15
4.2.1.4. Entegre devre sıcaklık sensörleri
Yarı iletken entegre devrelerin gelişmesi ile tümdevre sıcaklık sensörleri ortaya
çıkmıştır. Germanyum ve silisyum içerisine karıştırılan kristaller ile üretilen sıcaklık
sensörleri kullanılmaktadır.
Germanyum kristal malzemelerin dirençleri sıcaklık ile ters orantılıdır.
Silisyum kristal malzemelerin dirençleri ise sıcaklıkla doğru orantılıdır. Germanyum
silisyum malzemelerin sıcaklık sensörü olarak çalışma mantığı; normal germanyum
silisyum PN birleşmeli diyotlarda oluşan nötr bölgenin sıcaklık arttırılarak aşılması
sonucu bu bölgeden akım geçmesinin sağlanmasıdır. Sıcaklık arttıkça bu bölgeden
geçen akım da artar.
Şekil 12: Örnek lm35 ısı sensörü (entegresi)
4.2.2. Manyetik Sensörler
4.2.2.1. ReedSensörü
Manyetik temassız algılayıcılar kalıcı mıknatısların ve elektromıknatısların
oluşturdukları manyetik alanlara etkirler.Reed-anahtarlarında ferromanyetik
malzemeden yapılan (Fe-Ni karışımı, Fe=demir, Ni=nikel) kontak dilleri eritilerek
cam bir pistona bağlanır. Pistonun içinde reaksiyona girmeyen ve yanmayan bir gaz

16. 16
(örneğin azot) bulunur. Reed-temassız algılayıcının yakınına bir manyetik alan
yaklaştığı zaman, kontak dilleri manyetiklenir. Manyetiklenen kontak dilleri
birbirlerini çeker ve kontak kapanır.
Şekil 13: Örnek bir reed kontak
4.2.2.2. Hall (Alan)Etkili Sensör
Başka bir tür manyetik sensör ileyarı iletkenden yapılmış “hall sensörü” denir.
Yarı iletkenden elektronlar aktığı zaman akım yönüne dik manyetik alan
uyguladığımızda elektronlar belli yerde toplanır. Toplanan elektronlar yarı iletkenin
öbür uçlarında gerilimi meydana gelmesine sebep olur. Buna hall etkisi adı verilir.
Gerilim ile manyetik alanın şiddeti ve varlığı ile algılanır.
Şekil 14: Alan etkili sensör
4.2.3. Endüktif Sensörler
Manyetik alanlarına giren metal nesneleri, hareket etseler de, etmeseler de
temassız olarak algılar.

17. 17
Şekil 15: Endüktif sensörünün yapısı ve bağlantısı
Şekil 16: Endüktif sensörün metal cisimi algılaması
4.2.4. Kapasitif Sensörler
Metallerin yanı sıra plastik, tahta, kağıt, kumaş vb. malzemeleri algılayan
sensör çeşididir. Bu sensörler ilke olarak indüktif sensörlere benzer. Fiyatları indüktif
sensörlerden daha pahalı, optik sensörlere göre hemen hemen aynıdır. Algılama
mesafeleri indüktifsensörlere göre daha fazladır.
Şekil 17: Kapasitif sensörünün yapısı ve bağlantısı

18. 18
Şekil 18: Kapasitif sensörün metal cisimi algılaması
4.2.5. Optik Sensörler
4.2.5.1. LDR
Işığa karşı öz direnci değişen üzerinden geçen akımı değiştiren elemanlara
optik sensör denir. Işık miktarındaki değişmeleri elektriksel olarak dönüştürürler.
Optik sensörler küçük akımlı cihazlardır. Optik sensörler büyük akımları taşımaz,
yalnız kumanda devrelerini çalıştırırlar.
Şekil 19: LDR
4.2.5.2. Foto Diyot
Foto diyotlar ışık etkisi ile ters yönde iletken olan diyotlardır. Ters polarma
altında kullanılır. Doğru polarmada normal diyotlar gibi çalışır, ters polarmada ise N
ve P maddelerinin birleşim yüzeyine ışık düşene kadar yalıtkandır. Birleşim yüzeyine

19. 19
ışık düştüğünde ise birleşim yüzeyindeki elektron ve oyuklar açığa çıkar ve bu şekilde
foto diyot üzerinden akım geçer. Buakımın boyutu yaklaşık 20 mikroamper
civarındadır. Üzerine ışık düştüğünde katotdan anota doğru akım geçiren elemanlara
foto diyot denir.
Foto diyot televizyon veya müzik setlerinin kumanda alıcılarında yaygın olarak
kullanılır.Eğer Foto diyot, avometre çıkış polaritesine ters olarak bağlanıp üzerine
ışık tutulursadirencinin azaldığı ve üzeri karartıldığında direncinin arttığı
gözlemlenirse foto diyot sağlamdır.
Şekil 20: Foto Diyot Örnekleri
4.2.5.3. Foto Pil
Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan
elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen,
daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında,
kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır.
Güneş pilleri transistörler, doğrultucu diyotlar gibi yarı iletken maddelerden
yapılmaktadır. Yarı iletken özellik gösteren birçok madde arasından güneş pili yapmak
için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenid, kadmiyum tellür gibi maddelerdir.
Bu maddeler güneş pilleri için özel olarak hazırlandıktan sonra PN eklemine
güneş enerjisi geldiğinde fotonlardaki elektron yükü PN maddeleri arasında bir
potansiyel fark yani gerilim oluşturur. Bu gerilim 0,15 ~ 0,5 volt civarındadır. Işık

20. 20
pilleri seri bağlanarak daha büyük gerilim, paralel bağlanarak daha büyük akım elde
edilebilir. Güneş enerjisiyle çalışan hesap makinelerinde kullanılan eleman ışık pilidir.
Şekil 21: Foto Pil Elemanı Görünümü
4.2.5.4. Optokuplör
Optokuplör kelime anlamı olarak optik kuplaj anlamına gelir. Kuplaj bir sistem
içindeki iki katın birbirinden ayrılması ama aralarındaki sinyal iletişiminin devam
etmesi olayıdır. Ayrılma fiziksel olarak gerçekleşir ama iletişim manyetik veya optik
olarak devam eder. Bu durumun faydası, katlardan birinde olan fazla akım, yüksek
gerilim gibi olumsuz, sisteme zarar verecek etkilerden diğer katları korumaktır. Işık
yayan eleman ile ışık algılayan elemanın aynı gövde içinde birleştirilmesiyle elde
edilen elemanlara optokuplör denir. Bu elemanlarda ışık yayan eleman olarak "LED",
"Enfraruj LED" kullanılırken ışık algılayıcı olarak "foto diyot", "foto transistör", "foto
tristör", "foto triyak"vb. gibi elemanlar kullanılır.
Şekil 22: Optokuplör görünümü ve yapısı

21. 21
4.2.5.5. Foto Transistörler
Fototransistörler diğer transistörlerden farklı olarak base bacağı yerine base ile
kollektörün birleşim yüzeyine düşen ışıkla tetiklenirler. Genellikle led ile birlikte
yansıma sensörü olarak kullanılırlar.
Şekil 22: Fototransistör görünümü ve yapısı
4.2.5.6. Engel Algılama Sensörleri
Engel tanıma sensörleri gelişmiş yansımalı sensörlerdir. Bu sensörler bir IR
verici led tarafından yayılan IR ışığın IR alıcı modül ile toplanması mantığıyla
çalışırlar. IR ışınların yayılımı kodlanmıştır ( uzaktan kumandalardaki gibi ) ve kesik
kesiktir. Sensörün kullanıldığı robot bir engelle karşılaştığında yayılan IR ışın geri
yansır ve alıcı tarafından algılanır.
Sensörün hassasiyeti IR ışığın gücüne, yansımanın olduğu yüzeyin rengine,
şekline , yapısına, yansıma açısına ve alıcının hassasiyetine bağlı olarak değişebilir.
Şekil 23: TSOP1738 IR Alıcı Modül

22. 22
4.2.5.7. Mesafe Algılama Sensörleri
Robot ve otomasyon projelerinde bazen sadece engeli algılamak yeterli
olmayabilir. Mesafe algılaması gerektiren durumlardan SHARP mesafe algılayıcı
sensörler kullanılır. SHARP sensörün yaydığı IR ışık engele çarpıp geri yansır ve
yansıyan IR ışık SHARP sensörün alıcısı tarafından algılanır. Engel ile SHARP sensör
arasındaki mesafeye bağlı olarak IR ışığın yansıma açısı ve ışığın dedektör üzerinde
düştüğü nokta değişir. Dedektör bu veriyi okur ve mesafeyi hesaplar.
Şekil 24: Sharp mesafe algılama sensörü
4.2.5.8. PIR Sensörler
PIR sensörler görüş alanlarındaki insanların ve sıcak kanlı canlıların yaydıkları
IR ışıkları algılayabilen sensörlerdir. Genellikle hareket sensörü olarak kullanılırlar
(hırsız alarmları, otomatik aydınlatma üniteleri gibi yerlerde).
PIR sensörlerdeki algılama mesafesinin arttırılması ortamdan gelen ışığın
Freshnel lens (mercek filtre) ile IR ışınların kırılma açılarının tam sensör üzerine
düşürülüp odaklanmasıyla sağlanır. Canlı hareket ettiğinde sensörün çokgen
yapısından dolayı algıladığı ışığın anlık olarak kesilip yeniden sensör üzerine düşmesi
ile PIR sensör hareketi algılar. Yangın alarmlarında alev algılayan pyroelectric Infra
red sensor kullanılır.

23. 23
Şekil 25: PIR sensörü
4.2.5.9. Encoderler (Şaft Pozisyon Algılayıcı)
Encoderler robot ve otomasyon projelerinde açısal dönme hızını ve düzeneğin
açısal pozisyonunu belirlemek amacıyla kullanılır.
Encoder diskinin üzerinde belirli aralıkla delikler vardır. Encoder diski
dönerken IR ledin yaydığı ışık deliklerden geçer ve karşı taraftaki fototransistörü
tetikler. Delik olmayan kısımlarda ise IR ışık fototransistörü tetikleyemez. Bu şekilde
alınan sinyaller sayılabilir ve mikrodenetleyiciye gönderilebilir. Mikrodenetleyicide
yazılı program ile sinyaller işlenerek gerekli işlemlerin gerçekleştirilmesi sağlanır.
Bir diğer encoder diskide üzerinde delikler yerine siyah ve beyaz renkte
dilimler olan encoder diskleridir. Bu tip encoder disklerinde sensör olarak yansımalı
sensörler kullanılır. Beyaz ve siyah renklerin algılanması sayesinde açısal dönem hızı
ve pozisyon belirlenir.

24. 24
Şekil 26: Encoder şekli ve yapısı
4.2.6. Ses Sensörleri
4.2.6.1. Ultrasonik Sensörler
Ultrasonik sensörler genellikle robotlarda engellerden kaçmak, navigasyon ve
bulunan yerin haritasını çıkarmak amacıyla kullanılmaktadır.Bu türden çalışmaları ilk
olarak,Polaroid firması ultrasonik sensörü kullanarak ve bunu bir aletin içine koyup
kamera uzaklığını anlayan sistem geliştirmiştir.
Ultrasonik ses dalgaları 20.000 Hz ile 500.000 Hz arasında frekanslara sahip
ses dalgalarıdır. Bizim duyabildiğimiz 300 Hz-14.000 Hz bandının üzerindedirler.
Ultrasonik sensörler ultrasonik ses dalgaları yayan ve bunların engellere çarpıp geri
dönmesine kadar geçen süreyi hesaplayarak aradaki uzaklığı belirleyebilen
sensörlerdir.
Bu sensörlerde bu kadar yüksek frekanslarda ses dalgalarının yayılmasının
nedeni ; bu frekanslardaki dalgaların düzgün doğrusal şekilde ilerlemeleri ,
enerjilerinin yüksek olması ve sert yüzeylerden kolayca yansımasıdır.
Ultrasonik sensörlerin algılama menzili uygun koşullarda 30 metreye varabilir.
Ultrasonik sensörlerde iki adet transducer bulunur. Bunlardan biri ultrasonik speaker
diğeri de ultrasonik mikrofondur. Elektronik devre ile ultrasonik speaker'dan ses
dalgasının yayılma anı ile bu ses dalgasının engele çarpıp yansıyarak ultrasonik
mikrofon tarafından algılanması arasındaki zaman ölçülür ve bu zamanın ikiye

25. 25
bölünüp ses hızı ile çarpılması sonucunda da engel ile ultrasonik sensör arasındaki
mesafe hesaplanır. Robotlarda genellikle 40 kHz'lik ultrasonik sensörler
kullanılmaktadır.
Çalışma Prensibi:
Ultrasonik uzaklık sensörü, piezoelektrik transducerden gelen 40khz ultrasonik
sesin kısa darbelerini yayarak çalışmaktadır. Ses enerjisinin küçük bir kısmı sensörün
önündeki cisimlerden yansıyarak dedektöre yani farklı bir piezoelektrik transducere
gelir (Şekil 7.1). Alıcı yükselteci yansıyan işareti (ekoları) sinyal dedeksiyon sistemine
veya mikrokontrolöre gönderir. Sinyalin havadaki hızına bağlı olarak mikrokontrolör,
cisimlerin ne kadar uzakta olduklarını zamanlama prosesi koşarak belirler.
Şekil 27: Örnek bir ultrasonik
4.2.6.2. Mikrofon (Ses Sensörü)
Biz konuştuğumuzda havayı titreştirerek hava da bir basınç değişikliği
oluşturuyoruz.
Duyma işleminde ise bu basınç değişikliğini kulaklarımızdaki zar ile
algılıyoruz. Mikrofonlar da tıpkı kulaklarımız gibi havadaki basınç değişikliğinin
yarattığı etkiden yararlanarak sesi algılıyor ve elektrik sinyaline çeviriyor. Sesi elektrik
sinyallerine çeviren cihazlara “mikrofon” denir.

26. 26
Şekil de görüldüğü gibi, ağzından çıkan veya herhangi bir şekilde yayınlanan
ses havada basınç değişimi yaratmakta ve bu basınç değişimi, suya atılan taşın
yarattığı dalgaya benzer şekilde havada bir dalga iletimi şeklinde yayılmaktadır. Ses
aslında hava basıncındaki değişimdir.
Bütün mikrofonların yapısı, ses dalgalarının bir diyaframı titreştirmesi esasına
dayanmaktadır. Her sesin belirli bir şiddeti vardır. Bu ses şiddetinin havada yarattığı
basınç ses şiddeti ile doğru orantılıdır. Gelen hava basıncının büyüklük ve
küçüklüğüne göre ileri geri titreşen diyaframın bu titreşimini, elektrik enerjisine
çevirmek için değişik yöntemler kullanılmaktadır. Kullanılan yöntemlere göre de
mikrofonlara isim verilmektedir.
Ses algılaması gerektiren robot ve otomasyon projelerinde mikrofon kullanarak
yapılan ses sensörü devreleri kullanılır.
Mikrofonlarda önemli olan unsur diyaframdır. Diyafram ses dalgalarıyla
titreşir ve bu titreşimler mikrofonun çeşidine ve yapısına göre farklı biçimlerde
elektrik sinyallerine dönüştürülür. Mikrofonların frekans, empedans, duyarlılık ve alış
yönü gibi karakteristik özellikleri vardır. Bu karakteristik özellikler mikrofonun
çeşidine ve kalitesine göre farklılık gösterir ve uygulamaya göre mikrofon seçiminde
rol oynar.
Mikrofonlara sağlamlık testi uygularken öncelikle mikrofonun özelliğine göre
direncine bakılır. Katalogda ya da üzerinde belirtilen direnç değerleri avometre ile
kontrol edilir. Mikrofonun çıkışına bir preamplifikatör (çok küçük sinyalleri yükselten
yükseltici) bağlanır. Preamplifikatörün çıkışına da bir osilaskop bağlayarak mikrofona
ses dalgası verilir. Uyguladığımız seslere göre osilaskop ekranında AC titreşimler
oluşuyorsa mikrofon sağlamdır.
Mikrofon çeşitleri:
 Dinamik (bobinli - manyetik) mikrofonlar
 Kapasitif (kondansatör) mikrofonlar
 Şeritli (bantlı) mikrofonlar

27. 27
 Kristal (Piezoelektrik kristalli) mikrofonlar
 Karbon tozlu mikrofonlar
 Elektret mikrofonlar
Şekil 28: Mikrofon
4.2.6.2.1. Dinamik (Bobinli - Manyetik) Mikrofonlar
Dinamik mikrofonlar ses dalgaları ile hareket eden diyaframa bağlı bobinin
sabit bir mıknatıs içinde hareket etmesinden dolayı bobin uçlarında oluşan gerilim
değişimine bağlı olarak çalışır.
Ses dalgalarıyla titreşen diyafram, bağlı bulunduğu bobini, sabit mıknatıs
içerisinde ileri-geri hareket ettirir. Sabit mıknatısın kutupları arasında manyetik alan
hatları vardır. Bobin iletkenleri hareket sırasında bu manyetik alan hatlarını
kesmektedir. Manyetik alan içerisinde hareket eden iletkenin uçları arasında bir
gerilim oluşur.

28. 28
Şekil 29: Dinamik mikrofon örnekleri
Sürekli ileri-geri titreşim halinde bulunan bobinde de ses frekans ına uygun
olarak değişen bir gerilim oluşur. Mikrofon bobini uçlarında oluşan gerilim, bir ses
frekans yükseltecine verildiğinde, hoparlörden aynı frekansta çıkış alınır. Böylece
mikrofona yapılan konuşma veya melodi kuvvetlendirilmiş olarak sese dönüştürülür.
Dinamik mikrofon bobininin direnci birkaç ohm "Ω" kadardır.
Şekil 30: Dinamik mikrofonun yapısı
Dinamik mikrofon, Şekil de görüldüğü gibi şu bölümlerden oluşmaktadır:
 Diyafram
 Diyaframa bağlı hareketli bobin

29. 29
 Bobinin içerisinde hareket ettiği sabit mıknatıs
 Empedans uygunluğu sağlayan küçük bir transformatör (Bazı dinamik
mikrofonlarda bulunur).
Dinamik mikrofonlar kullanım sırasında, elektriksel alandan uzak tutulmalıdır.
En çok kullanılan mikrofon türüdür.
4.2.6.2.2. Kapasitif (Kondansatör) Mikrofonlar
Kapasitif mikrofonlar statik elektriklenme esasına göre çalışan mikrofonlardır.
Kapasitif mikrofonların diyaframı gelen ses dalgalarıyla titreşir ve bu titreşim
mikrofonun kapasitesinin değişimine neden olur. Kapasitedeki bu değişim sesin
özelliğine uygun olarak mikrofonun çıkışında elektrik sinyallerini oluşturur.
Şekilde görüldüğü gibi bir sabit levha ve bir de hareketli iletken levha arasında
hava boşluğu bırakılarak kapasite elde edilir. Hareketli levha aynı zamanda diyafram
görevi de yapar. Kapasitif mikrofonlar şarjlı bir kondansatörün yükü değiştirildiğinde
elektrik akımının elde edilmesi esasına dayalı olarak çalışır. UCC bataryası (1,5-45V)
sürekli olarak beslediği için kondansatörlü mikrofon sürekli şarjlıdır. Ses dalgalar
diyaframa çarptığı nda mekanik titreşimler meydana gelir.
Titreşimin plakalar arasındaki hava aralığını daralıp genişletmesiyle kapasite
değişimi sağlar. Kapasitenin değişmesi ile devreden küçük bir akım geçer. Devreden
geçen akım direnç üzerinde bir gerilim düşümü meydan getirir. Bu gerilim küçük
olduğu için bir yükselteç devresiyle yükseltilerek kullanılır.

30. 30
Şekil 31: Kapasitif mikrofonun yapısı
Kapasitif mikrofonların yüksek seslerde az distorsiyonlu olduklar için çok
tercih edilir. Fakat fiyatları da kaliteleri gibi yüksektir. Başlıca şu üstünlüklere
sahiptir:
 50 - 15000 Hz arasında oldukça geniş bir frekans karakteristiği vardır.
 Distorsiyon azdır.
 Empedansı büyüktür (10 - 50 MΩ).
 Bu özelliklere karşın şu tip dezavantajları vardır:
 Diğer mikrofonlardan farklı olarak, bir besleme kaynağına ihtiyacı vardır.
 Yükselteç ile mikrofon arası kablonun kapasitif etkisi mikrofon kapasitesini
etkileyerek parazite neden olur.
 Bu etkiyi azaltmak amacıyla mikrofon içine bir yükselteç konur.
Kapasitif mikrofonların devreye bağlantısı DC beslemeli olarak yapılır.
Mikrofonun plâkalarına uygulanan DC, modele göre 1,5 - 48 V arasında
değişmektedir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan kapasitif mikrofonların DC
beslemesinde bir ya da iki adet kalem pil bulunur. DC akım ile beslenerek

31. 31
kullanıldıkları ve küçük boyutlarda üretilebildikleri için robotik çalışmalar için
uygundur.
4.2.6.2.3. Şeritli (Bantlı) Mikrofonlar
Çalışmaları dinamik mikrofonlar gibi manyetik alan esasına dayalı
mikrofonlardır. Şekil de görüldüğü gibi manyetik alan içine yerleştirilmiş ince bir
alüminyum ya da kalay levhaya ses sinyalleri çarpınca, manyetik alan içinde hareket
eden levhada ses frekanslı akım oluşur.
Şeritli mikrofonların empedeansı çok düşük, kaliteleri yüksektir. Sarsıntıdan,
rüzgârdan olumsuz etkilendiklerinden kapalı ortamlarda kullanılır.
Şekil 32. Şeritli mikrofonun yapısı
4.2.6.2.4. Kristal (Piezoelektrik kristalli) Mikrofonlar
Kuartz (quartz), roşel (rochelle) tuzu, baryum, turmalin gibi kristal yapılı
maddelere basınç uygulandığında üzerlerinde elektrik akımı oluşur. Bu akım, basıncın
kuvvetine ve frekansına göre değişir. İşte bu esastan yararlanarak kristal mikrofonlar

32. 32
yapılmıştır. Kristalli mikrofonlarda, kristal madde Şekil 7.9' da görüldüğü gibi çok
ince iki metal elektrot arasına yerleştirilmiş ve bir pin (küçük çubuk) ile diyaframa
tutturulmuştur. Ses titreşimleri diyaframı titreştirince kristal de titreşmektedir.
Kristaldeki titreşim ise AA özellikli elektriksel sinyallerin oluşmasını sağlamaktadır.
Şekil 33. Kristal mikrofonun yapısı
4.2.6.2.5. Karbon Tozlu Mikrofonlar
Karbon tozlu mikrofonlar Şekil 7.10’de görüldüğü gibi bir hazne içinde
doldurulan karbon tozu zerrecikleri ve esnek diyaframdan oluşmuştur. Ses dalgaları
alüminyum diyaframa çarpınca titreşerek karbon zerreciklerinin sıkışıp gevşemesine
yol açar. Tozlar sıkışınca akımın yolu kısalacağından direnç azalır. Tozlar gevşeyince
ise akımın yolu uzayacağından direnç yükselir. İşte bu işlem esnasında sesin şiddetine
göre karbon tozlarından geçen akım değişken özellik gösterir.
Karbon tozlu mikrofonların çalışabilmesi için bir DA besleme kaynağına
gereksinim vardır. Bu tip mikrofonların empedansları 50 ohm dolayında olup çok
küçüktür. Ayrıca, kömür tozları zamanla özelliğini kaybettiğinden mikrofonun

33. 33
hassasiyeti bozulmaktadır. İşte bu nedenle günümüzde çok kullanılan bir mikrofon tipi
olmayıp, eski tip telefonlarda vb. karşımıza çıkmaktadır.
Şekil 34: Karbon tozlu mikrofonun yapısı
4.2.6.3. Hoparlör
Elektriksel sinyalleri insan kulağının duyabileceği ses sinyallerine çeviren
elemanlara “hoparlör” denir. Sağlamlık testi yapılırken Avometre Ohm konumuna
(200 ohm) alınır. Yapılan ölçümde üzerinde yazılı olan direnç değeri (4,8,16 Ohm
gibi) okunmalıdır. Bunun yanında ölçüm esnasında hoparlör bobini, membranı bir
miktar titreştirmelidir. Çok küçük bir ses çıkarmalıdır.
Şekil 35: Hoparlör

34. 34
4.2.6.3.1. Dinamik (Hareketli Bobinli) Hoparlörler
Dinamik hoparlörlerde yükselteçten gelen AC özellikli sinyaller hoparlör
içindeki bobinin etrafında değişken bir manyetik alan oluşturur. Bu alan ile sabit
mıknatısın alanı birbirini itip çekerek diyaframın titreşimine sebep olur. Diyaframın
ses sinyallerine göre titreşimi havayı titreştirir. Kulak zarı da buna bağlı olarak
titreşerek sesleri algılamamızı sağlar.
Şekil de görüldüğü gibi dinamik hoparlörler, bobin, mıknatıs, kon (diyafram)
gibi elemanların birleşiminden oluşmuştur. Bu elemanlarda demirden yapılmış bir
silindirin ortasına doğal mıknatıs yerleştirilmiştir. Mıknatısla yumuşak demir
arasındaki hava aralığına ise hoparlör diyaframının uzantısı üzerine sarılmış bobin
konmuştur.
Bobinin sarıldığı diyaframın alt kısmı bir süspansiyon (esnek taşıyıcı) ile
gövdeye tutturulmuştur. Bobin, süspansiyonlar sayesinde hava aralığında rahatça
hareket edebilmektedir. Hoparlörlerde kon iki tanedir. Geniş çaplı olan dışarıda, küçük
çaplı olan ortadadır. Büyük kon kalın (bas) sesleri, küçük kon ise ince (tiz) sesleri
oluşturur.
Şekil 36: Hoparlörün yapısı

35. 35
4.2.6.3.2. Piezoelektrik (Kristal) Hoparlörler
Şekil de yapıları görülen piezoelektrik hoparlörler çizgi biçiminde, birbirine
karşı polarize edilmiş, bükülgen piezooksit (kurşun, elmas, titan karışımı) maddeden
yapılmıştır.Şeritlere akım uygulandığında, boyut uzayıp kısalır ve karşıdakini itip
çeker. Bu titreşim ise esnek membranı hareket ettirerek ses oluşur.
Piezoelektrik hoparlörler daha çok yüksek frekanslı seslerin elde edilmesinde
(kolonların tivitırlarında) ve kulaklıklarda kullanılmaktadır. Aynı zamanda dijital
saatlerde kullanılan hoparlörlerde buzzer olarak piezoelektrik esasına göre çalışır.
Şekil 37: Piezoelektrik hoparlörler
4.2.7. Kimyasal Sensörler
4.2.7.1. LPG Gaz Sensörleri
Otomasyon projelerinde sıkça kullanılangaz sensörüdür.
Algılama hassasiyeti =>100-10,000 ppm
Tespit edilen gazlar => izobutan, propan
Özellikleri =>10 Sn'de tepki süresi
Şekil 38:LPG gaz sensörü

36. 36
5. Diğer sensörler
1-)Akış ölçüm sensörleri
Akış transdüserleri kalorimetrik algılama metoduna uygun olarak çalışırlar (
sıcaklık transferi/soğutma davranışı ).Sıcaklığa bağımlı olarak değişen iki direnç bir
ölçüm köprüsü olarak sensörün içine yerleştirilmiştir.
Dirençlerden biri akışkan sıvı etrafındaki sıcaklığı ölçen aygıttır diğeri ise
ısıtıcı elemana termal bağlantılıdır. Isıtıcı elemana gerilim uygulandığında her iki
direnç arasındaki ölçüm sonucu bir sıcaklık farkı yaratır.Sıvı akmadığı müddetçe bu
fark sabit bir değerdir.
2-)Yoğunluk ölçüm sensörleri

37. 37
Yoğunluk ölçüm cihazları sıvıların ve katı maddelerin yoğunluğunu yüzdürme
yöntemi ile belirler. Aslında yoğunlukölçüm cihazları kesin doğruluğa sahip
elektriksel teraziler olarak görülebilirler. Plastik, kauçuk sıvılar, sinterli metaller,
seramik, cam ve diğer A-metallerin yoğunluk ölçümleri için uygundurlar. Bu
yoğunluk belirleme tarzı yüksek doğruluk oranı ve hızlı ölçüm sonucu imkanı ile öne
çıkmaktadır. Yoğunluk ölçümü yüzdürme yönteminde kullanılan camdan bir bob ile
yapılmaktadır.
Katı maddelerde ise yoğunluk tespiti kitle probun ağırlık ve hacminin
ölçülmesi ile gerçekleşmektedir. Bu esnada yoğunluk ölçüm cihazları mevcut olan
terazi ile nesnenin ağırlığı belirlenirken probun yüzme seviyesinden yola çıkarak
hacim ölçüm gerçekleşmektedir ki bunun için kullanılan sıvının hacmi bilinmelidir.
Sıvıların hacminin sıcaklığa bağlı olması sebebiyle yoğunluk ölçüm cihazları ölçüm
sonuclarının manüel veya otomatik bir sıcaklık kompenzasyonuna sahiptir. Yüzdürme
kuvveti uzaklaştırılan sıvının ağırlığına eşittir.
3-)Ph ölçüm sensörleri
Ph, elektrik sinyali üreten bir araç (elektrot) kullanılarak Ph metre cihazı
sayesinde bu elektriksel sinyali, Ph birimine çeviren potansiyometrik bir ölçümdür.
Üretilen ve ölçülen sinyal bir voltajdır. pH ölçümünü yapabilmek için iki gerilime
ihtiyaç vardır, Ph ölçümü için gerekli olan elektriksel sinyal bu iki gerilim
arasındaki fark ile oluşur.Bu iki gerilim şunlardır:

38. 38
1- Algılama elektrotu ürün içindeki hidrojen iyon aktivitesinin logaritmasına
oransal bir gerilim sağlar,
2- Referans elektrot ideal olarak ürünün aktivitesinden bağımsız sabit ve
sürekli bir gerilim sağlar.
Referans ve algılama elektrotu arasındaki bu gerilim farkı ph metre
tarafından ölçülür ve pH değerine çevrilir.
4-)360o eğim sensörü
FTA18 Açı sensörünü bir çok farklı amaç için kullanabilirsiniz. 0-180 derece
ölçme aralığında 0,04 derece hassasiyetinde 0-10 volt, 0-20 ma. veya 4-20 ma. kısa
devre korumalı çıkışı vardır. Hatalı bağlantı koruması mevcuttur. Bu sensör ile
dairesel hareketlerin posizyon ölçümünü ve açısal ölçümünü yapabilirsiniz.
Potansiyometre gibi sürtünmesi olmadığı için sensör çok uzun ömürlüdür.
Vibrasyondan etkilenmez, Su geçirmez (waterproof). 0,333 milisaniye ölçüm zamanı
ile son derece hızlı ve hatasız olarak posizyon bilgisini analog çıkışa aktarır.
Endüstriyel uygulamalarda linear cetvel, potansiyometre, enkoder ile yapılan
bir çok ölçme işlemini FTA18 açı sensörü ile yapabilirsiniz. Enkoder elektrik yok iken
posizyonu değiştiğinde konumunu kaybeder, oysa FTA18 açı sensörü enerjilendiğinde

39. 39
bulunduğu açıyı tespit eder. Potansiyometre ve lineer potansiyometre ile yapılan
ölçüm işlemlerinde kısa ömürlü oluşları en büyük dezavantajdır. Ayrıca lineer
potansiyometreler oldukça pahalıdır. Potansiyometre için 10 volt kaynak ihtiyacı
vardır, kolaylıkla temin edilemez. Oysa açı sensörü 12-30 volt ile çalışır. Aşağıdaki
örnek de lineer cetvel ile açı sensörü karşılaştırılmıştır.
Lineer Potansiyometre Karşılaştırması:
Bu örnekte dairesel hareket eden bir kol ve bu hareketi ölçen Lineer cetvel ve
Açı sensörü görülmektedir. Kolun toplam uzunluğu 100 cm olmasına rağmen lineer
cetvel maaliyetini azaltmak için kolun yarısında 70 cm. mesafe’ye bağlanmıştır.
Lineer cetveller potansiyometre tipi ve manyetik tipleri mevcuttur. Manyetik tipleri
çok pahalı olduğundan örneğimizde potansiyometre tipi kullanılmıştır. Okuma
hassasiyeti 1 mm’dir. Cetvel kullanıldıkça bu hassasiyet bozulacaktır. Açı sensöründe
ise sürtünme olmadığından kullanım ömrü sonderece uzundur.
Cetvel 1 mm hareket ettiğinde kolun en ucundaki hareket 2 mm olacaktır. Açı
sensörü ise 0,04 derece ölçüm kaabiliyetine sahip olduğundan kolun en ucundaki
hareketi daha hassas okuyacaktır. Yarı çapı 100 cm olan dairenin çevresin 628 cm’dir.
0,04 derece ise 0,0696 cm’dir. Böylece kolun ucundaki hareketi 0,696 mm
hassasiyetinde okuyabiliriz.

40. 40
5-)Seviye ölçüm sensörleri
Seviye Ölçüm Yöntemleri
Seviye Kontrolü uygulamalarında, bir çok eski ve geleneksel metodlar halen
kullanılıyor olmasına rağmen, biz burada seviye ölçümüne genel bir bakış oluşturmak
ve farklı yöntemler de olduğunun bilinmesini sağlamak istiyoruz.
Seviye ölçüm uygulamalarında öncelikli olarak yapılması gereken, müşterinin
tek noktada mı yoksa sürekli olarak mı veya her iki şekilde birden mi seviyeyi kontrol
etmek istediğinin belirlenmesidir. Var olan çok çeşitli ölçüm metodları arasından,
uygulama için en uygun olanını belirlemek en kritik noktadır.
Yukarıda da belirtildiği gibi; seviye sensörleri iki ana kategoriye ayrılabilir.
*Noktasal seviye kontrolünde kullanılan seviye şalterleri
Seviye şalterleri genellikle temaslı enstrümanlardır ve kabın içerisindeki
ürünün belirli bir noktadaki varlığının veya yokluğunun belirlenmesi için kullanılır.
Nereye monte edildiklerine bağlı olarak, kabın, tankın, deponun dolu, boş veya
aradaki bir seviyede olduğunun sinyalini verirler. Bu tip seviye şalterlerinin bazıları,
ultrasonik şalterler, kuru ve katı malzemeler için pedallı seviye şalterleri, kapasitif
problar, iletkenlik probları, hem sıvı hem katı malzemelerde kullanılan titreşim

41. 41
probları, yatay veya dikey olarak monte edilen tekli veya çoklu şamandıralı seviye
şalterleridir.
*Sürekli tip seviye sensörleri
Temaslı veya temassız enstrümanlardır. Temaslı enstrümanların içerisinde,
yük hücreleri (load-cell), hidro-statik basınç sensörleri, kapasite probları, rölelerin
çekilip bırakılması prensibi ile çalışan elektro-mekanik cihazlar, radar ve
magnetostrictive prensibi ile çalışan cihazlar bulunur. Temassız sürekli seviye
sensörleri ise ultrasonik, açık hava radarları, lazerli veya nükleer seviye sensörlerini
içermektedir.
Seviyenin ölçülmesinden sonra ölçülen bilginin nasıl
değerlendirileceğidir.(PLC , özel yazılımlar ,Dijital göstergeler….)
1.Görüntülü Seviye Ölçüm Yöntemleri
Cam Tüp
Temelde tanktaki sıvı seviyesini görebilmek için birleşik kaplar prensibi
kullanılır. Tank kenarına monte edilen cam borudaki seviye, tank içerisindeki
malzemenin seviyesi ile aynı olduğundan, seviye tank dışarısından kolaylıkla dışarıdan
izlenebilir. Bu yöntemle, sisteme herhangi bir mekanik veya elektronik müdahale
olmadığından, yalnızca görsel olarak seviye kontrolü yapılabilmektedir.
Yansıtıcı (Refleks) Cam
Malzemelerin çeşitli fazlarında ışığın farklı kırılması prensibine göre çalışan
bir yöntemdir. Sıvılar, ışığı yuttukları için, refleks camda koyu renkli, gazlar ise ışığı
daha az absorbe ettiklerinden daha açık renkte görülürler.

42. 42
Kuvvetle Seviye Ölçüm Yöntemleri
Diyafram
Genellikle içerisinde mıknatıs bulunan kolun, malzemenin baskısı ile içerisinde
reed kontak veya micro-switch bulunan gövdeye yaklaşması sonucu alınan kontak ile
malzemenin seviyesi kontrol edilir. Şamandıra prensibine benzer ancak katı
malzemelerin seviye kontrolünde kullanılması avantajıdır.
Tilt Şalter
Genellikle kablolu seviye şalteri olarak anılan, cıvalı switch veya özel bir
eğimli yol yardımıyla hareket eden bilyalı bir mekanizma ihtiva eden ve micro-switch
yardımıyla kontak alınan seviye şalterleridir. Eğim açısına bağlı olarak, alt, üst veya
her iki seviye kontrolü için kullanılması mümkündür. Ekonomikliği ve her türlü sıvı
veya katı malzemede ve yanıcı – patlayıcı özellikli ortamlarda kullanılabilirliği
nedeniyle tercih edilen bir noktasal seviye kontrol yöntemidir.
2.3. Şamandıra
Sıvı seviyesine göre paslanmaz çelik tüp boyunca hareket eden mıknatıslı
şamandıra ve tüp içerisine yerleştirilmiş reed rölelerden oluşur. Şamandıra, reed röleye
yaklaştığında, içerisindeki mıknatısın manyetik kuvveti ile reed röle açılır veya
kapanır. Reed rölelerin sıralı dizilmesiyle, sürekli seviye ölçümü de yapılabilir. Tankın
yanından, üstünden kolaylıkla monte edilmesi ve herhangi bir kalibrasyon
gerektirmemesi ve ekonomikliği sayesinde, kullanıcıya kolaylıklar sağladığından en
çok tercih edilen seviye ölçüm metotlarından biridir. Ancak, sıvı viskozitesinin yüksek
olduğu durumlarda temassız ölçüm yöntemlerine göre zayıf kaldığı bir gerçektir.
2.4. Manyetik Seviye Göstergeleri
Temel olarak sıvının kaldırma kuvvetinin kullanıldığı görüntülü ölçüm
yöntemidir. Birleşik kaplar prensibi gereği, tank ile manyetik seviye göstergesi
içerisindeki sıvı seviyeleri aynıdır. Gösterge gövdesi içine yerleştirilen ve her sıvının
yoğunluğuna bağlı olarak, kaldırma kuvvetine göre dizayn edilen şamandıranın
içerisindeki mıknatıs, ana gövdenin dış yüzeyine yerleştirilmiş gösterge içerisindeki,

43. 43
mıknatıs ihtiva eden sezgi elemanlarını etkiler ve seviyenin yükselmesi veya alçalması
sırasında sezgi elemanlarının sıra ile dönmesini sağlar. Sezgi elemanlarının farklı
renklerde olan iki yüzü sayesinde de seviye bilgisi tank dışarısından kolaylıkla
izlenebilir. Gövdenin üzerine yerleştirilen sıralı reed röleler yardımıyla sürekli seviye
bilgisi analog sinyale dönüştürülebilirken, yine gövde üzerine istenen noktalara
yerleştirilecek reed kontaklar sayesinde noktasal seviye kontrolü de yapılabilmektedir.
Yüksek basınçlı tanklarda ve kazanlarda seviye ölçümü uygulamalarında
kullanılabilecek en ekonomik ve sık rastlanan yöntemlerden biridir.
Magnetostrictive Sensörler:
Cihaz, temel olarak, gövde içerisine yerleştirilmiş bir magnetostrictive telden
ve, içerisinde mıknatıs ihtiva eden bir şamandıradan oluşmaktadır. Şamandıra, cihazın
gövdesi üzerinde dikey olarak hareket eden tek oynar parçasıdır. Magnetostrictive
telden geçirilen pulse akımı sırasında, tel etrafında manyetik alan oluşur.
Şamandıranın hareketi sırasında, şamandıranın manyetik alanının magnetostrictive
telin etrafındaki manyetik alan ile etkileşimi sonucu, telde burulmadan kaynaklanan
bir titreşim oluşur. Şamandıranın pozisyonu, burulmadan kaynaklanan titreşimin
sensöre ulaşmasına kadar geçen zaman ile belirlenir.
Basınç İle Seviye Ölçümü
3.1. Hidrostatik Basınç
Sıvı seviyesinin sürekli ölçümünde en eski ve sık kullanılan yöntemlerden biri
de kabın içerisindeki sıvının tabana uyguladığı hidrostatik basıncın ölçümüdür. Tankın
alt yüzeyinde bulunan sensör, hidrostatik basıncı sıvı seviyesi ile orantılı bir akım
sinyaline çevirir. İçerisinde silikon yağı ve metal veya seramik diyafram ihtiva eden
yarı iletken transduser, hassasiyet ve sürekliliği arttırmak için kullanılır. Daldırma tip
(submersible) seviye transmitterlerinde atmosferik basınç ile kompanzasyonun
sağlanması amacıyla, hidrostatik basınç transmitteri kablosu içerisinde bir de hava
tüpü bulunur. Hidrostatik basınç, sıvı sütununun yüksekliği ve sıvının özgül ağırlığının
çarpımıdır.

44. 44
Fark Basınç
Hidrostatik basınç yardımıyla seviye ölçümü ile aynı prensiptedir. Ancak,
kapalı tanklarda oluşan, statik basıncın etkisi fark basınç yönteminde yok
edilebilmektedir.
Bubbler
Basınç yöntemi ile temelde aynıdır. Basınç transmitterinin proses ile temasının
istenmediği durumlarda kullanılır.
Boruya verilen P hava basıncı nedeniyle borunun alt ucundan hava kabarcıkları
yüzeye çıkar. Hava basıncı, sıvı hidrostatik basıncından küçük veya eşit ise
kabarcıklanma durur. Bu noktada hava basıncı hidrostatik basınca eşittir.
Elektriksel Yöntemlerle Seviye Ölçümü
Isıl Kütle
Bu cihazlar, ısının sıvı içerisinde yayılımı ile havadaki yayılımını
karşılaştırarak, sıvının varlığını veya yokluğunu belirler. Sensör, termistor formu ile
bir direnç ihtiva eder. Termistör, kendisine gerilim uygulandığında ısıtıcı gibi davranır
ve aynı zamanda ısıyı algılar ve elektrik sinyaline dönüştürür. Termistör tarafından
yaratılan ısı sıvı içinde yayıldığı anda switch çıkışı elde edilir.

45. 45
Kapasitif
Kapasitif seviye sensörleri genellikle radyo frekansı teknolojisini kullanır. Kap
içerisindeki sıvının, granüllerin, çimento benzeri malzemelerin seviyesinin tespit
edilmesi için kapasitörlerin elektriksel karakteristiklerini kullanır. Giydirilmiş veya
çıplak haldeki elektrot (prob) kapasitörün birinci iletken kısmı olarak tankın içerisine
daldırılır. Tankın metal gövdesi ise diğer iletken olarak davranacaktır. Metal olmayan
ve plastik tanklarda ise, çift elektrotlu sistemler kullanılmalıdır ki, ikinci elektrot diğer
kapasitör iletkeni görevini görebilsin. Kapasitif seviye sensörü, tank içerisindeki
malzemenin sensör probu boyunca hareket etmesi (artması veya azalması) sırasında
meydana gelen kapasite değişimini ölçer. Bu kapasite değeri lineer bir ölçüm için de,
belli bir noktadaki seviye bilgisinin kontak çıkışı olarak elde edilebilmesi için de
kullanılabilir.
İletkenlik
İletkenlik tip seviye şalterleri, temel olarak, düşük voltaj kaynağı ile (genellikle
< 20 V) elektrik akımını iletebilen malzemelerin iletkenliği üzerine kurulmuştur. 2, 3
veya daha fazla elektrottan oluşan seviye şalteri, algılanacak sıvı seviyesine
yerleştirilir. Sıvı elektrotlara ulaştığında elektrotlar ile temas eder ve elektrotlar
arasındaki elektrik devresi kapanmış olur. Bu sayede switch çıkışı elde edilir. Bu tip
seviye sensörleri noktasal seviye kontrolünde kullanılır. İletken ve iletken olmayan iki
sıvının ara yüzeyinin seviyesinin tespitinde de kullanılabilir.
Endüktif
Kapasitif ölçümüm manyetik alan versiyonudur. Bu yöntemde manyetik alan
geçirgenliği (permabilite) ölçülür. Laboratuar çalışmaları dışında pek görülmez. Tank
selfinin[1] değişimini izlemek için pek pratik değildir, büyük miktarlarda enerji
gerektirir. Öte yandan, tankın oluşturduğu sistemin sağladığı çalışma frekansının
(rezonans frekansı) değişimi ile de en azından şalter olarak ölçüm yapmak
mümkündür. Metal detektörlerinin de çalışma prensibi budur. Ancak, seviye
ölçümünde uygulanabilirliği zayıftır.

46. 46
Elektromekanik Yöntemlerle Seviye Ölçümü
Motorlu
Motor ve halat ucundaki seviye ağırlığından oluşur. Gövdeye halat ile
bağlanmış ağırlık, motor vasıtası ile aşağıya doğru hareket eder. Silo içerisindeki katı
malzemeye temas ettiğinde is başlangıç pozisyonuna döner. Geriye doğru sarılan halat
uzunluğu, toplam uzunluktan çıkarıldığı zaman tank içerisindeki malzemenin seviyesi
elde edilmiş olur. Tozdan etkilenmemesi ve yüksek sıcaklıklarda çalışabilmesi motorlu
seviye şalterlerinin avantajlarıdır.
5.2. Mekanik Rotor (Pedallı Seviye Şalteri)
Rotor pedalları, en eski seviye sensörlerinden biridir. Bu sensörler, kullanımı
kolay, güvenilir ve her tür kuru yığının (talaş, tahıl, bakliyat, vs.) seviye ölçümünde
uygulanabilirliği ile göze batar. Bu üniteler temel olarak 3-4 pedala bağlanmış şaftı
çeviren küçük bir motordan oluşur. Şaft rahatlıkla dönebiliyorken, malzeme ile temas
yoktur. Pedallar malzeme ile temas ettiğinde şaft yavaşlar veya tamamen durur. Bu
sayede, cihazın takılı olduğu noktadaki seviyeye kadar malzeme ulaşmış demektir.
Daha gelişmiş modelleri, malzemenin varlığını veya yokluğunu algılamanın yanında
elektrik bağlantı hatası veya elektrik kesintisi gibi durumlarda kullanıcıyı uyarır.
5.3.Titreşim
Prob, sonunda bulunan piezo-elektrik elemanı kullanarak titreşir. Bu piezo-
elektrik eleman belirli bir vibrasyon frekansına set edilmiştir. Probun herhangi bir
malzeme ile teması halinde, titreşim malzeme tarafından emilir. Vibrasyondaki bu
değişim sensör tarafından hissedilir ve röle çıkışına dönüştürülür. Tek çubuklu
cihazlar sadece katı malzemelerde kullanılırken, çift problu cihazlar, hem sıvı hem de
katı malzemelerde kullanılabilir. Vibrasyon probları tipik olarak deponun üst kısmına
veya yan tarafına monte edilir. Bu tamamen elektronik seviye şalterlerinin iki önemli
avantajı vardır. Birincisi, farklı malzemeler için herhangi bir kalibrasyona ihtiyaç
duymamalarıdır. İkincisi ise, bu probların çok düşük yoğunluklu malzemelerde bile
sorunsuz çalışabilmeleridir.

47. 47
Optik Yöntemlerle Seviye Ölçümü
6.1. Işıklı (Optik) Beam Breaker
Basit optik anahtarlama kullanılır. Sensördeki ışık miktarının değişimi,
seviyenin bu noktada olduğunu belirtir. Bakım (özellikle temizlik) ihtiyacının fazlalığı
nedeniyle seviye ölçümlerinde sık kullanılmaz. Referans ışık değişimine (kirliliğe)
duyarsız ölçüm de mümkündür ancak maliyeti oldukça yüksektir. Bu ölçüm metodu
seviye ölçümünden çok kirlilik ölçümü uygulamalarında daha kullanışlıdır.
Radyasyon (Nükleer)
Kaynaktan sensöre aktarılabilen tanecik sayısı (özellikle gamma izotopu) ,
radyoaktif ışınımın geçtiği ortamın kütlesi ile ters orantılıdır. Dolayısıyla, bu
yöntemde kaynak – sensör arasındaki mesafe miktarı doğrudan ölçülüp buradan seviye
bulunur. Daha çok yoğunluk ölçümüne uygun olan bir yöntemdir. Seviye ölçümü için
ise maliyeti oldukça yüksektir. Dikkat edilmesi gereken bir başka nokta ise, seviyesi
ölçülmek istenen malzemenin radyoaktif özellikli olmaması gerektiğidir.
E/M Dalga ile Seviye Ölçüm Yöntemleri
7.1. Ultrasonik
Ultrasonik seviye sensörleri, seviyenin tespit edilmesinde ses dalgalarını
kullanır. Tankın üstüne yerleştirilen transduser içerisindeki piezoelektrik kristal,
elektriksek sinyalleri belirli bir frekans ve sabit hızla ortam içerisinde dalgasal olarak
hareket eden ses enerjisine dönüştürür. Ses dalgaları yayılır ve eko olarak transdusera
geri döner. Cihaz, basitçe dalganın yayılamaya başlamasıyla, yüzeyden yansıyarak
geri dönmesi arasında geçen süreyi ölçer. Bu süre, transduser ile seviyesi ölçülmek
istenen malzemenin yüzeyi arasındaki uzaklıkla doğru orantılıdır ve malzemenin
seviyesinin ölçülmesi için kullanılabilir.
Ultrasonik seviye şalterleri, özellikle düşük viskoziteli sıvıların noktasal seviye
ölçümlerinde alternatif bir yöntemdir. Şalterin bir yanında bulunan çevirici kristal ile
diğer taraftaki alıcı kristal arasında malzeme olup olmadığını ses dalgalarının iletimi
yöntemiyle algılar.

48. 48
Radar
Bu yöntem, ultrasonik prensibe oldukça benzer bir metottur. Radar (bazen
mikro-dalga olarak da adlandırılır) yönteminde, kabın üstüne yerleştirilen sensörden
aşağı doğru yönlendirilmiş GHz mertebesinde yüksek frekanslı elektromanyetik
dalgalar kullanılır.
Gönderilen enerjinin seviyesi ölçülmek istenen sıvı yüzeyinden yansıyan
kısmı, sensöre geri döner. Sinyalin gidip gelme süresi (uçuş süresi olarak da
adlandırılır) seviyenin tespiti için kullanılan büyüklüktür. Non-Invasive olarak
adlandırılan radar teknolojisinde herhangi bir tüp veya kablo kullanılmaz. FMCW
(Frekans Modüler Sürekli Dalga) ve Pulse Radar iki farklı Non-Invasive
radar teknolojisidir, Invasive radar teknolojisinde dalgaya kılavuzluk edecek sensörden
tankın tabanına kadar uzanan bir kablo veya çubuk kullanılır.

49. 49
------------------------- KAYNAKLAR ---------------------------
1- http://utkuonline.tripod.com/index.html
2- http://tr.wikipedia.org/wiki/Sensör
3- http://www.festo.com/cat/tr_tr/products_050000
4- MEGEP - Elektrik Elektronik Teknolojisi - Sensörler ve Transdüserler Modülü (pdf)
5- Elektriksel Olmayan büyüklüklerin elektriksel Yöntemlerle Ölçülmesi, (Mobil Robot
Sensörleri) (pdf)
6- http://www.robotiksistem.com/sensor_nedir_sensor_cesitleri.html
7- http://www.elektrikrehberiniz.com/elektronik/sensor-ve-transduser-1907/
8- http://makinecim.com/bilgi_5731_SENSORLER-VE-TRANSDUSERLER
9- http://elektronikproje-ramazans.blogcu.com/olcum-sistemleri-sensor-ve-
transduserler/9091626
10- http://tr.wikipedia.org/wiki/Transdüser

50. 50