MEKATRONİĞE GİRİŞ (EEP251)

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "MEKATRONİĞE GİRİŞ (EEP251)"

Yavuz Emin Çoban
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 MEKATRONİĞE GİRİŞ (EEP251) Yazar: Yrd.Doç.Dr. Durmuş KARAYEL S1

2 SAKARYA ÜNİVERSİTESİ Adapazarı Meslek Yüksekokulu Bu ders içeriğinin basım, yayım ve satış hakları Sakarya Üniversitesi ne aittir. "Uzaktan Öğretim" tekniğine uygun olarak hazırlanan bu ders içeriğinin bütün hakları saklıdır. İlgili kuruluştan izin almadan ders içeriğinin tümü ya da bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kayıt veya başka şekillerde çoğaltılamaz, basılamaz ve dağıtılamaz. Copyright 2005 by Sakarya University All rights reserved No part of this course content may be reproduced or stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means mechanical, electronic, photocopy, magnetic, tape or otherwise, without permission in writing from the University. Sürüm 1 Sakarya S 1

3 Sensörler ve Sinyal İşleme Bu Haftanın Hedefi: Sensörlerin önemi, yapısı ve özellikleri hakkında bilgi vermek. Yerdeğiştirme, hız ve sensörlerini tanıtmak. Bu Haftanın Materyalleri Bu haftaki dersimizde kullanacağımız bir materyal bulunmamaktadır. Kullanılan semboller Animasyon Soru Veritabanı Bağlantılı Soru Simülasyon Püf Noktası 1

Sensörler, insanoğlunun gözleri, kulakları, burnu ve dili gibi duyu organlarının yaptığı fonksiyonlara benzer işlem görürler. Yani algılayıcı olarak çalışırlar.

4 Giriş Mekatronik sistemler, ortamda meydana gelen olayları sensörleri kullanarak fark ederler. Mekatronik sistemdeki; mekanik, magnetik, ısıl, optik ve kimyasal değişimler elektrik voltajına veya akımına sensörler vasıtasıyla dönüştürülür. Sensörler, insanoğlunun gözleri, kulakları, burnu ve dili gibi duyu organlarının yaptığı fonksiyonlara benzer işlem görürler. Yani algılayıcı olarak çalışırlar. Duyu organları aldıkları bilgileri beyne iletirler. Sensörlerse topladıkları bilgileri endüstriyel otomasyonda beyne karşılık gelen mikro işlemciye iletir. Şekil 4.1'de duyu organlarının sensörlerle benzeşimi gösterilmiştir. Şekil 4.1. Duyu organları - sensör benzeşimi Sensörler endüstriyel otomasyonda kapalı devre sistemin çıkış büyüklüğünü sürekli algılayarak girişe müdahale ederler. Daha genel bir ifadeyle, ortamdan aldıkları bilgileri değerlendirirler, sonucu aktüatöre gönderirler ve Aktüatör ortamı düzeltmek üzere müdahale eder. Şekil 4.2'de Ortam - Sensör - Bilgi işleme - Aktüatör bağlantısı gösterilmiştir. Şekil 4.2. Sensör - Aktüatör devresi Şekil 4.3'de bu devrenin insan fonksiyonlarıyla benzeşimi açıklanmaktadır. Burada gözler yolu izleyerek, herhangi bir engel olup olmadığı bilgisini beyne gönderiyor ve beyin bunu değerlendiriyor. Eğer bir engel varsa rotanın değiştirilmesine karar veriyor ve bu bilgiyi aktüatöre (ellere) gönderiyor. Aktüatör ise gelen emri icra ediyor. Böylece sensörler (gözler) vasıtasıyla alınan bilgiler sisteme sürekli olarak geri besleniyor ve sistem kendini yeni şartlara uyarlıyor. 2

Burada, sensörün algıladığı sıcaklık değeri olması gerekli sıcaklığın altında ise ısıtıcı çalışmaya devam edecektir. Ancak istenilen sıcaklığa ulaştığında ısıtıcı kapatılacaktır.

Sensörler ve Transduserler genellikle ölçümünde kullandıkları fiziksel büyüklüklere göre sınıflandırılırlar. Mekatronik sistemlerde karşılaşılan başlıca ölçümler; Şekil 4.

5 Burada, sensörün algıladığı sıcaklık değeri olması gerekli sıcaklığın altında ise ısıtıcı çalışmaya devam edecektir. Ancak istenilen sıcaklığa ulaştığında ısıtıcı kapatılacaktır. Sensör ve Transduser terimi yaklaşık aynı anlamdadır ve çoğu zaman birbirinin yerine kullanılmaktadır. Ancak, Transduserler ölçülen büyüklüğü bir fiziksel değişime uğratır. Sensörler ve Transduserler genellikle ölçümünde kullandıkları fiziksel büyüklüklere göre sınıflandırılırlar. Mekatronik sistemlerde karşılaşılan başlıca ölçümler; Şekil 4.4. Sensör - Aktüatör bağlantısı(isıtma Sistemi) Yerdeğiştirme, Hız, İvme, Mesafe, Kuvvet, Gerilme, Sıcaklık, Basınç, Akımdır. Sensör ve Transduserler de bu büyüklüklere göre isimlendirilmektedir 3

Sensörler Yer Değiştirme, Hız ve İvme Sensörleri Yer değiştirme, hız ve ivme sensörleri; takım tezgahları, kalite kontrol cihazları ve paketleme makinaları gibi bir çok mekatronik sistemde yaygın

6 Sensörler Yer Değiştirme, Hız ve İvme Sensörleri Yer değiştirme, hız ve ivme sensörleri; takım tezgahları, kalite kontrol cihazları ve paketleme makinaları gibi bir çok mekatronik sistemde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yer değiştirme; doğrusal ve açısal olmak üzere iki türlü yapılmaktadır. Doğrusal yer değiştirme sensörleri; bir saç malzemenin kalınlığını, bir parçanın bir yerde olup olmadığını yada boyutlarını belirlemek gibi işlemlerde kullanılmaktadır. Açısal yer değiştirme sensörleri ise millerin açısal yer değiştirmelerini izlemek üzere kullanılmaktadır. Yer değiştirme sensörleri temaslı yada temassız olabilir. Yer değiştirme sensörü olarak; potansiyometreler, strain - geyçler, optik ve mutlak enkoderler, pnomatik sensörler ve diferansiyel transformatörler kullanılmaktadır. Şekil 4.5'de bir doğrusal değişken diferansiyel transformatör görülmektedir. Şekil 4.5. Doğrusal değişken Diferansiyel Transformatör(LVDT) Şekil 4.5'de şematik olarak görülen doğrusal değişken diferansiyel transformatör küçük yer değiştirmeler için yaygın olarak kullanılır. Bir adet primer ve iki adet sekonder sargı ve hareketli bir nüveden ibarettir. Nüve merkezlenmiş durumda iken, sekonder sargılar üzerindeki gerilimler eşit olacak ve çıkış gerilimi sıfır olacaktır. Nüvenin hareket ettirilmesi halinde, hareket ettirilen yöndeki sekonder sargı üzerindeki gerilim artacak, diğer sekonder sargıda ise gerilim azalacaktır. Böylece yer değiştirmeye bağlı ve primer sargıdaki gerilimle aynı fazda olan bir çıkış gerilimi elde edilecektir. Nüvenin diğer yönde hareket ettirilmesi halinde ise yer değiştirmeye bağlı olarak karşı fazda bir çıkış gerilimi elde edilecektir. Böylece çıkış sinyali yer değiştirmenin boyutunu gösteren bir genlikte oluşacaktır. Doğrusal ve açısal hızlardaki değişimi izlemek üzere "Artırımlı Kodlayıcılar" ve "Takojeneratörler" kullanılmaktadır. Artırımlı kodlayıcılar esasında konum ve yer değiştirme ölçümünde kullanılmakla birlikte, eğer bu açısal yer değiştirmeler zamana bağlı olarak ölçülürse hızın değişimi de dolaylı olarak izlenmiş olur. Şekil 4.6'da görülen "takojeneratör" ise hız ölçümünde yaygın olarak kullanılan bir hız transduseridir. Mekatronik sistemlerdeki millerin dönme hızlarının doğrudan belirlenmesinde 4

ve kızaklar gibi doğrusal hareket yapan mekanizmaların hızının da hareketi önce dönme hareketine dönüştürülerek belirlenmesinde kullanılırlar. Şekil 4.6.

Bu durumda bobinin çıkışı; frekansı ve genliği, açısal frekansla (f) orantılı olan sinüzoid olacaktır.

7 ve kızaklar gibi doğrusal hareket yapan mekanizmaların hızının da hareketi önce dönme hareketine dönüştürülerek belirlenmesinde kullanılırlar. Şekil 4.6. Takojeneratör Şekilde görülen bobin mağnetik alan içinde, rahatlıkla dönebilecek şekilde monte edilmiştir. Bobin döndüğünde, bobin üzerinde bir elektromotor kuvveti (e.m.f) endüklenmektedir. Bu durumda bobinin çıkışı; frekansı ve genliği, açısal frekansla (f) orantılı olan sinüzoid olacaktır. Bu çıkış alınarak, ara işlemle dönme hızına çevirilir ve bir ekrana yada göstergeye aktarılarak görsel hale getirilir. Mekatronik sistemlerdeki mekanik titreşimleri ölçmek üzere ivme sensörü olarak genellikle ivme ölçer(accelerometre) kullanılmaktadır. İvme ölçerin yapısı ve çalışma prensibi üçüncü bölümde, ölçme sistemi içinde anlatıldı. Ancak burada farklı yapıda bir ivme ölçer tanıtılacaktır. Bu ivme ölçer şekil 4.7.'de gösterilmiş olup, esas itibarıyla titreşen yapıya monte edilmiş bir gövde ile üzerine strain gage yapıştırılmış bir kirişten ibarettir. Kiriş bir ucundan gövdeye sabitlenmiş olup, diğer ucu ise üzerindeki (M) kütlesi ile serbestçe hareket edebilecek durumdad ır İvme Ölçer Titreşen yapı üzerinde sabit olarak monte edilmiş olan ivme ölçerin gövdesi yapıyla aynı hareketi yapacaktır. Ancak ucunda kütle bulunan esnek kiriş yapıdan farklı özelliklerde titreşecektir. Kiriş üzerinde ise şekil değiştirme dolayısıyla gerilme oluşacak ve strain gagenin ucundan bu gerilme ile 5

8 orantılı bir voltaj elde edilecektir. Bu gerilme ise ölçme sistemlerinde gerekli de ğişikliklere tabi tutularak ivme büyüklüğü olarak görselleştirilmektedir. 6

Benzer belgeler

ELEKTRİK MAKİNELERİ (MEP 112) Yazar: Yrd. Doç. Dr. Mustafa Turan S1

ELEKTRİK MAKİNELERİ (MEP 112) Yazar: Yrd. Doç. Dr. Mustafa Turan S1 SAKARYA ÜNİVERSİTESİ Adapazarı Meslek Yüksekokulu Bu ders içeriğinin basım, yayım ve satış hakları Sakarya Üniversitesi ne aittir. "Uzaktan