Elektriksel Olmayan Büyüklüklerin Elektriksel Olarak Ölçülmesi

Elektriksel olmayan büyüklüklerin elektriksel olarak ölçülmesi işlemi sensörler ve transdüserler vasıtasıyla gerçekleştirilebilmektedir.

Elektriksel olmayan büyüklükler, fiziksel dünyada karşılaştığımız ancak doğrudan elektrikle ilişkisi olmayan parametrelerdir. Bunlar arasında;

• Sıcaklık
• Hız
• Basınç
• Kuvvet
• İvme
• Nem
• pH
• Pozisyon Bilgisi

gibi birçok farklı ölçülebilir büyüklükler bulunur. Bu büyüklükler, doğaları gereği elektriksel sinyaller üretmezler, ancak transdüserler vasıtasıyla elektriksel sinyallere dönüştürülerek ölçülebilir ve sonrasında bu sinyaller kontrol sistemlerine aktarılıp işlenebilmektedir.

Ölçüm Süreci ve Sinyal İşleme

Elektriksel olmayan büyüklüklerin ölçümü, aşağıdaki adımları içerir:

1. Algılama: Sensör, fiziksel büyüklüğü algılar ve bir elektriksel sinyale dönüştürür.
2. Sinyal Koşullandırma: Elde edilen sinyal, filtreleme veya dijitalleştirme gibi işlemlerden geçer.
3. Ölçüm ve Analiz: Sinyal, ölçüm cihazları veya mikrodenetleyiciler tarafından işlenir ve sonuçlar kaydedilir.
4. Görselleştirme veya Kontrol: Ölçülen değerler, ekranlarda gösterilir veya kontrol sistemlerine aktarılır.

Örnek Uygulama Alanları:

1. Sıcaklık Ölçümü

Sıcaklık ölçümünde yaygın olarak kullanılan transdüserler şunlardır:

• Termistörler: Sıcaklık değişimine bağlı olarak direnci değişen yarı iletken malzemelerdir. Negatif Sıcaklık Katsayılı (NTC) ve Pozitif Sıcaklık Katsayılı (PTC) olarak ikiye ayrılır. NTC termistörlerde sıcaklık arttıkça direnç değeri düşerken, PTC termistörlerde ise sıcaklık arttıkça direnç değerleri artar.
• Termokupllar: İki farklı metal kablonun kapalı bir döngü ile birleştirilmesiyle oluşur. İki jonksiyon noktasından birisi sıcak jonksiyon olarak isimlendirilir ve yüksek sıcaklığa maruz kalır. Diğeri ise soğuk jonksiyon olarak isimlendirilir ve düşük sıcaklıkta tutulur. Bu durum oluştuğunda , iki jonksiyon sıcaklıkları ile orantılı olarak döngüde küçük bir gerilim meydana gelir. Sonuç olarak, sıcaklık arttıkça daha büyük gerilim üretilir.
• RTD (Direnç Sıcaklık Dedektörleri): Sıcaklık ölçümünde kullanılan bir diğer transdüser çeşididir. Platin, nikel veya bakır gibi metallerin direncinin sıcaklıkla değişmesi prensibiyle çalışır.

2.     Kuvvet Ölçümü

Kuvvet ölçümünde en yaygın kullanılan transdüser çeşidi:

• Strain Gauge: Strain gauge, esneyen veya sıkışan bir yüzeye yapıştırılır. Uygulanan kuvvet sonucu malzeme deformasyona uğrar ve strain gauge üzerindeki telin uzunluğu değişir. Telin uzunluğu arttığında direnci artarken, kısaldığında ise azalır. Bu direnç değişimi Wheatstone köprüsü devresi kullanılarak hassas şekilde ölçülür. Ölçülen direnç değişimi bir gerilim sinyaline dönüştürülerek kuvvet miktarının hesaplanmasını sağlar.

            R=ρ*A/L​        ρ: Özgül Direnç     A: İletkenin Kesit Alanı    L: İletkenin Uzunluğu

Elektriksel Olmayan Büyüklüklerin Elektriksel Olarak Ölçülmesi İşleminin Avantajları:

1. Yüksek Hassasiyet: Küçük değişimleri bile algılar.
2. Hızlı Tepki Süresi: Anlık ölçümler yapabilir.
3. Uzaktan Ölçüm: Tehlikeli veya erişilmesi zor yerlerde kullanılabilir.
4. Dijital Entegrasyon: Veri işleme, depolama ve analiz kolaydır.
5. Dayanıklılık: Zorlu koşullarda uzun ömürlüdür.

Ölçmede Yapılan Hatalar:

1. Kişi Hataları: Kişinin dikkatsizliğinden veya ölçme bilgisinin yetersizliği nedeniyle oluşur. Ölçme konusunda kişinin kendisini geliştirmesiyle bu sorun ortadan kaldırılabilir.
2. Rastlantı Hataları: Çok küçük ve fazla detay istenilen ölçümlerde meydana gelen fiziksel ve kimyasal olaylardan dolayı oluşan hatalardır. Ortadan kaldırmanın yolu yoktur. Fazla deney yapıp ortalaması alınarak daha doğru değerler elde edilir.
3. Sistem Hataları: Yapım hataları, yöntem hataları, okuma ve belirtme hataları gibi sınıflara ayrılmaktadır.

Kaynakça

• allaboutcircuits.com
• hilmi.kulubevet.com