Algilayici k 304 Tap Son

HÜRRİYET ANADOLU TEKNİK LİSESİ MEKATRONİK BÖLÜMÜ

ALGILAYICILARVE

EYLEYİCİLER

BURSA HÜRRİYET ANADOLU TEKNİK LİSESİMEKATRONİK BÖLÜMÜ

HazırlayanADİL YAZICIOĞLU

2006

A. ALGILAYICILAR

Hazırlayan: ADİL YAZICIOĞLU1


1. Bölüm: Genel Bilgiler.................................................................................1.1 Algılayıcı teknolojisinin anlam ve önemi................................................1.2 Kavramlar..............................................................................................1.3 Algılayıcıların tipik çıkış sinyalleri...........................................................1.4 Temassızalgılayıcı................................................................................1.5 Temassız algılayıcıların kullanım yerleri................................................

2. Bölüm: Mekanik Konum Anahtarları .......................................................2.1 Mekanik-elektrik konum anahtarları......................................................2.1.1 Çalışma şekli .......................................................................................2.1.2 Teknik özellikler ...................................................................................2.1.3 Kullanım bilgileri....................................................................................2.1.4 Uygulama örnekleri ............................................................................2.2 Mekanik-pnömatik konum anahtarları ................................................2.2.1 Çalışma şekli ......................................................................................2.2.2 Teknik özellikler....................................................................................2.2.3 Kullanım bilgileri....................................................................................2.2.4 Uygulama örnekleri ............................................................................2.3 Sorular .................................................................................................

3. Bölüm: Manyetik Temassız Algılayıcılar ................................................3.1 Reed-temassızalgılayıcılar...................................................................3.1.1 Çalışma şekli ……………………………………………………………….3.1.2 Teknik özellikler....................................................................................3.1.3 Kullanım bilgileri....................................................................................3.1.4 Uygulama örnekleri ............................................................................3.2 Manyetik-kontaksıztemassız algılayıcılar.............................................3.2.1 Çalışma şekli .......................................................................................3.2.2 Teknik özellikler....................................................................................3.2.3 Kullanım bilgileri....................................................................................3.2.4 Uygulama örnekleri ............................................................................3.3 Manyetik-pnömatiktemassız algılayıcılar..............................................3.3.1 Çalışma şekli ......................................................................................3.3.2 Teknik özellikler....................................................................................3.3.3 Kullanım bilgileri....................................................................................3.3.4 Uygulama örnekleri ............................................................................3.4 Sorular .................................................................................................

4. Bölüm: İndüktif Temassız Algılayıcılar ...................................................4.1 Çalışma şekli.........................................................................................4.2 Teknik özellikler....................................................................................4.3 Kullanım bilgileri....................................................................................4.4 Uygulama örnekleri ..............................................................................4.5 Sorular................................................................................................... Bölüm: Kapasitif Temassız Algılayıcılar .................................................5.1 Çalışma şekli........................................................................................5.2 Teknik özellikler....................................................................................5.3 Kullanım bilgileri....................................................................................5.4 Uygulama örnekleri ..............................................................................5.5 Sorular..................................................................................................6. Bölüm: Optik Temassız Algılayıcılar ......................................................6.1 Genel özellikler ....................................................................................6.2 Işıklı Algılayıcılar ...............................................................................

6.2.1 Çalışma şekli......................................................................................6.2.2 Teknik özellikler..................................................................................6.2.3 Kullanım bilgileri..................................................................................6.2.4 Uygulama örnekleri ............................................................................6.3 Yansıma ışığı algılayıcılar .................................................................6.3.1 Çalışma şekli......................................................................................6.3.2 Teknik özellikler..................................................................................6.3.3 Kullanım bilgileri..................................................................................6.3.4 Uygulama örnekleri ............................................................................



6.4 Yansıma ışığı algılayıcıları..................................................................6.4.1 Çalışma şekli......................................................................................6.4.2 Teknik özellikler..................................................................................6.4.3 Kullanım bilgileri..................................................................................6.4.4 Uygulama örnekleri.............................................................................6.5 Fiber optik kablolu optik temassız algılayıcılar .................................6.5.1 Çalışma şekli......................................................................................6.5.2 Teknik özellikler..................................................................................6.5.3 Kullanım bilgileri.................................................................................6.5.4 Uygulama örnekleri ............................................................................6.6 Sorular................................................................................................7. Bölüm: Sesüstü Temassız Algılayıcılar................................................7.1 Çalışma şekli......................................................................................7.2 Teknik özellikler..................................................................................7.3 Kullanım bilgileri..................................................................................7.4 Uygulama örnekleri ............................................................................7.5 Sorular................................................................................................

8. Bölüm: Pnömatik Temassız Algılayıcılar................................................8.1 Genel özellikler...................................................................................8.2 Geri basınç algılayıcılar (geri basınç lülesi) .......................................8.3 Dairesel yansıma algılayıcılar.............................................................8.4 Hava engelleri ..................................................................................8.5 Kullanım bilgileri.................................................................................8.6 Uygulama örnekleri ..........................................................................8.7 Sorular ...............................................................................................

9. Bölüm: Akış ve Basınç Sensörleri……………………………………………..9.1 Akış Sensörleri………………………………………………………………9.1.1.Çeşitli Akış İzleme Yöntemleri…………………………………………….9.2. Isıl Iletkenliğe Dayalı Akış İzleme…………………………………………9.2.1.Çalışma İlkesi……………………………………………………………….9.3. Basınç Sensörleri…………………………………………………………..9.3.1.Basınç Ölçüm Teknolojisi………………………………………………….9.4 Mekanik ürünler…………………………………………………………….9.4.1 Manometreler ve basınç sviçleri …………………………………………9.4.2 Mekanik basınç svicinin özellikleri………………………………………..

10. Bölüm: Temassız Algılayıcı Seçiminde Kullanılan Kriterler .............10.1 Nesne malzemesi...............................................................................10.2 Nesnenin sorgulanması için gereken koşullar....................................10.3 Montaj koşulları ................................................................................10.4 Çevre etkileri ....................................................................................10.5 Koruma talimatları ............................................................................10.6 Temassız algılayıcı hakkında bilinmesi gerekenler ..........................

11. Bölüm: Bağlantı ve Devre Tekniği .......................................................11.1 Bağlantı çeşitleri.................................................................................11.1.1 İki tel tekniği........................................................................................11.1.2 Üç tel tekniği.......................................................................................11.1.3 Dört ve beş tel tekniği .......................................................................11.2 Pozitif anahtarlanan ve negatif anahtarlanan çıkışlar ........................11.2.1 PNP-Çıkış...........................................................................................11.2.2 NPN-Çıkış...........................................................................................11.3 Devre tekniği ....................................................................................11.3.1 İki tel tekniğinde temassız algılayıcıların

paralel bağlanması..............................................................................11.3.2 Üç tel tekniğinde temassız algılayıcıların

paralel bağlanması.............................................................................11.3.3 İki tel tekniğinde temassız algılayıcıların seri bağlanması 11.3.4 Üç tel tekniğinde temassız algılayıcıların

seri bağlanması ................................................................................11.4 Kuvvetli elektromanyetik etki altındaki



bağlantı tekniği....................................................................................11.5 Kontrol organlarının, rölelerin ve gösterge elemanlarının bağlanması11.6 Güç temininde aranan özellikler.........................................................

B. EYLEYİCİLER

1. EYLEYİCİLER (ACTUATORS)2. EYLEYİCİ ÇEŞİTLERİ2.1. Elektrikli Eyleyiciler2.1.1. Doğrusal hareket yapan elektrikli eyleyiciler2.1.1.1. Selenoidler2.1.1.2. Lineer motorlar2.1.1.3. Lead screw (ilerleme vidası)2.1.1.4. Lineer DC motor2.1.2. Dairesel hareket yapan elektrikli eyleyiciler2.1.2.1. DC motorlar2.1.2.1.1. İçinden akım geçen bir iletkenin manyetik alan içerisindeki durumu ve sol el kuralı2.1.2.1.2. İletkenin alan tarafından iletilmesi2.1.2.1.5. Demir çekirdekli2.1.2.1.6. Demirsiz rotorlu (çekirdeksiz) motor2.1.2.1.7. Baskılı halka motor2.1.2.1.8. DC motorların mukayesesi2.1.3. Adım (step) motorlar2.1.3.1. Step (Adım) motorları çeşitleri2.1.3.1.1. Değişken relüktanslı (DR) adım motoru2.1.3.1.2. Sabit Mıknatıslı (SM) Adım Motorları2.1.3.1.3. Karışık yapılı (Hybrid) adım motoru2.1.3.1.4. Step motorların mukayesesi2.1.4. Servo motorlar 2.1.5. Dönel selenoidler (tork motoru)2.1.6. AC Motorlar2.1.7. Röle2.2. Hidrolik Eyleyiciler2.2.1. Hidrolik silindirler2.2.1.1. Silindir çeşitleri2.2.1.1.1. Tek etkili hidrolik silindir2.2.1.1. 2. Çift etkili hidrolik silindir2.2.1.1. 3. Teleskobik hidrolik silindir2.2.1.1. 4. Yastıklı hidrolik silindir2.2.1.1. 5. Tandem hidrolik silindir2.2.1.1. 6. Çift kollu hidrolik silindirler2.2.1.1. 7. Döner hidrolik silindirler2.2.1.1. 8. Dişli tip döner silindir2.2.2. Hidrolik motorlar2.2.2.1. Hidrolik motorların çeşitleri2.2.2.1.1. Kanatlı motor2.2.2.1.2. Dişli motor2.2.2.1.3. İçten dişli motor2.2.2.1.4. Pistonlu motor2.2.2.1.6. Overcenter pistonlu motor2.2.3. Hidrolik valfler2.2.3.1. Valflerin görevleri ve çeşitleri2.2.3.1.1. Basınç kontrol valfleri2.2.3.1.2. Yön kontrol valfleri 2.2.3.1.3. Çek valfler2.2.3.1.4. Akış kontrol valfleri2.4.2. Hidrolik eyleyiciler 2.4.3. Elektrik eyleyiciler (DC motorlar ve step motorlar)

A. ALGILAYICILAR



1. BölümGenel Bilgiler

1.1 Algılayıcı Teknolojisinin Anlam ve ÖnemiKompleks üretim türlerinde artan otomasyonlaşma, üretim sürecine ilişkin veri ve bilgileri elektronik olarak temin etmeye ve uygun bir şekilde iletmeye olanak tanıyan elemanların kullanımını öngörmektedir.

Algılayıcılar bu gerekleri yerine getirdikleri için ölçme, kontrol ve regülasyon teknolojisinin, son yıllarda sıklıkla kullanılan önemli bir elemanı haline geldiler. Algılayıcılar takip eden işlemciye her proses büyüklüğü hakkında bilgi verirler.

Proses büyüklüklerine örnek olarak sıcaklık, basınç, kuvvet, uzunluk, dönme açısı, sıvı seviyesi, debi gibi fiziksel büyüklükler verilebilir.

Birçok fiziksel büyüklüğün belirlenmesi amacıyla, bu büyüklüklere hassasiyetle tepki veren ve uygun sinyalleri ileten algılayıcılar kullanılır.

1.2 Kavramlar

AlgılayıcıBir algılayıcının karakteristik özellikleri şu şekilde belirtilebilir:• Algılayıcı bir fiziksel büyüklüğü (sıcaklık, uzaklık, basınç gibi) daha iyi değerlendirilebilen bir

fiziksel büyüklüğe çeviren bir dönüştürücüdür.• Algılayıcılar için kullanılan diğer gösterimler şunlardır:

Ölçüm değerleri alıcısı, ölçüm anteni, ölçüm dönüştürücüsü, detektör, transdüktör.• Ölçüm değeri vericisi tanımından kaçınılmalıdır. Örneğin "yol vericisi" yol üretmez, aksine bir

yolun büyüklüğünü saptamaya yarar.• Bir algılayıcı her zaman elektrik sinyali üretmek zorunda değildir.

Örneğin Pnömatik limit valfleri bir pnömatik çıkış sinyali üretir (basınç değişimi şeklinde).• Algılayıcılar ya temasla, örneğin, limit valfı, kuvvet algılayıcı, ya da temassız, örneğin, ışık

engeli, hava engeli, kızıl ötesi anteni, sesüstü algılayıcı, manyetik algılayıcılar, çalışan cihazlardır.

• Basit bir sınır anahtarı da algılayıcı olarak kabul edilebilir.• Algılayıcılar kontrol edilen bir proseste, prosesi gözeten, arızaları bildiren, konumları saptayan

ve bu bilgileri diğer proses elemanlarına ileten "gözlerdir.

Örneğin insanlarda:Göz -» Beyin (görüş merkezi) -» UzuvlarBir algılayıcı bir işlem ile yani bir değerlendirme ile bağlantılı olarak kullanıldığı zaman değerlidir.

Örneğin, göz + görüş merkezi -» objenin tanınması, renk, 3 boyutlu görüş, hareket seyri.Algılayıcı kavramının yanı sıra aşağıdaki kavramlarda açıklanmalıdır:Algılayıcı ElemanıAlgılayıcı elemanı dendiği zaman, genellikle bir algılayıcı sisteminin, gelen ölçüm büyüklüklerini alan.ama ilave bir sinyal işleminin ve kullanılacak bazı hazır parçaların (gövde ve bağlantılar) öneminden dolayı tek başına yeterli bir eleman olduğu kabul edilmeyen bölümü anlaşılır.

Algılayıcı SistemiBir algılayıcı sistemi, genellikle sinyal gönderme fonksiyonlarının önemli parçalan olan ölçme ve



değerlendirme elemanlarından oluşur. Bu elemanlar modülerdir ve bir üretim sistemi içinde değiştirilebilir. Sinyal hazırlama işlemleri için algılayıcıların yanı sıra sinyal işlemcileri, mikro işlemciler ve verilerle çalışan ara birimler de kullanılır.Örnekler: CCD-görüntü algılayıcılı görüntü işleme sistemleri, lazer ölçüm sistemleri, saptama

sistemleri.Sinyal gönderme yetenekleri geliştirilmiş algılayıcılara akıllı algılayıcılar ya da "smart-sensors" denir.Çoklu Algılayıcı SistemiAynı ya da birbirinden farklı algılayıcılardan meydana gelen algılayıcı sistemi.Örnekler:• Sıcaklık ve nem algılayıcı ya da basınç ve sıcaklık algılayıcı, her iki örnekte de algılayıcılar aynı

cihazda kullanılır.• iiş parçalarının şekil ve malzeme özelliklerini ayırtetmek amacıyla kullanılan temassız algılayıcı

kombinasyonları.• Birçok kimyasal algılayıcının gazlar için oluşturdukları sistem. Bu sistemde algılayıcılar

birbirleri ile çakışan cevap alanlarına sahiptir ve birlikte kullanılmalarından dolayı tek olarak kullanılan algılayıcılara göre, daha doğru değerlendirmeler yaparak, daha çok bilgi iletir.

• İnsanda beslenme esnasında birçok duyu organının birarada kullanılması (koku, tat, optik etki, dilin teması).

1.3 Algılayıcıların Tipik Çıkış SinyalleriAlgılayıcıların kullanımında önemli olan çeşitli türdeki elektrik çıkış sinyallerinin tanınmasıdır.A Tipi:Anahtarlama sinyali çıkışlı algılayıcılar (ikili sinyal çıkışlı).Örnekler: Temassız algılayıcılar, Basınç anahtarı, Sınır seviye anahtarı, Çift metal anahtarı.Normalde bu algılayıcılar dolaysız yoldan programlanabilir lojik kontrol organlarına (SPS) bağlanır.B Tipi: Darbe frekansı çıkışlı algılayıcılar.Örnekler: Artan uzunluk ve dönme açısı algılayıcıları.Genellikle SPS uyumlu ara birimler bulunur.SPS'de olması gereken özellik-ler:Büyük kelime uzunluklu donanım ve yazılım sayıcıları.C Tipi:Çok küçük, dolaylı yoldan istifade edilen sürekli çıkış sinyallerini ileten ya da devrenin dışardan kapatılması ile yararlanılabilir bir sinyal ileten, yükseltici ve dönüştürücü elektroniksiz, analog çıkışlı algılayıcı elemanları.Örnekler: Piezorezistif ya da pizoelektriksel algılayıcı elemanları Pt-100- ya da termo elemanlar

Alan levhası ve Hail algılayıcı elemanları pH ve iletkenlik test sondaları Doğrusal potansiyometreler

Kullanıcı fazla parça olduğu zaman kendi elektronik çözümlerini seçer.D Tipi: Dolaysız yoldan yararlanabilen çıkış sinyalleri ileten, yükseltici ve dönüştürücü elektroniği monte edilmiş, analog çıkışlı algılayıcılar.Tipik çıkış sinyali örnekleri:

0 . .. 10 V-5V . .. +5 V1 . .. 5 V0 . .. 20 mA

- 10 . .. +10 4 . .. 20 mA

E Tipi:Standart sinyal çıkışlı (ömeğin:RS-232-C, RS-422-A, RS-485) ya da veriyolu arabirimli (örneğin:feldbus,profibus,sensoraktifbus) algılayıcılar ve algılayıcı sistemleri.

İkili ve Analog Algılayıcılar



İkili algılayıcılar ayrık bir fiziksel ölçüm değerini ikili bir sinyale (genelde açık ya da kapalı konumlarının yardımıyla elektriksel anahtarlama sinyaline) dönüştüren algılayıcılardır.İkili Algılayıcı Örnekleri• Limit valfi• Temassızalgılayıcı• Basınç anahtarı• Sınır seviye anahtarı• Sıcaklık anahtarı

Analog algılayıcılar fiziksel bir ölçüm değerini analog bir sinyale (normalde gerilim ya da akım gibi elektriksel analog sinyale) dönüştüren algılayıcılardır. Analog Algılayıcı Örnekleri

Uzunluk, uzaklık ve yol ölçümleri için kullanılan algılayıcılar Doğrusal hareket ve dönme hareketi için kullanılan algılayıcılar Yüzey, şekil ve geometri için kullanılan algılayıcılar Kuvvet algılayıcılar Ağırlıkalgılayıcılar Basınçalgılayıcılar Dönme momenti algılayıcıları Debi algılayıcılar (sıvılar ve gazlar için) İşlenme miktarı algılayıcıları (katılar için) Seviye algılayıcılar Sıcaklık ve diğer termik büyüklükler için kullanılan algılayıcılar Optik büyüklükler için kullanılan algılayıcılar Akustik büyüklükler için kullanılan algılayıcılar Elektromanyetik büyüklükler için kullanılan algılayıcılar Fiziksel ışınlar için kullanılan algılayıcılar Kimyasal maddeler için kullanılan algılayıcılar Fiziksel malzeme özellikleri için kullanılan algılayıcılar

1.4 Temassız AlgılayıcıBu eğitim kitabının temel noktasını ayrık konum büyüklükleri için kullanılan, ya da kısaca ifade etmek gerekirse, bir nesnenin belirlenen bir konumda bulunup, bulunmadığını saptayan algılayıcılar oluşturmaktadır. 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 mikroanahtar, 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 AvantajlarıTemassız 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 ımpulsları 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 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 gele-bilecek zararların önlenmesi, önemli bir görüş noktasıdır. Makinelerin durma süre ve sayılarının azaltılması, arızaları hızlı bir şekilde saptayan ve bildiren algılayıcıların kullanılması ile mümkündür.Temassız çalışan çeşitli konum algılayıcıların ayırımı, fiziksel özelliklerine ve çalışma şekillerine göre şekil 1.1'de yapılmıştır. Her algılayıcı çeşidinin ikili ve analog tipi vardır. Şekil 1.1'de sadece ikili tasarım şekillerine değinilmiştir.

Konum Algılayıcılara Genel Bakış

Temassız algılayıcılar Avrupa ülkelerinde genellikle 24 V'luk doğru akımla çalıştırılır. Bu yüzden de 10 V-30 V ya da 10 V-55 V doğru akım değerleri arasında çalıştırılmak üzere tasarlanır.Güneydoğu Asya, Kuzey ve Güney Amerika'da indüktif ve optik temassız algılayıcıların tahminen %30'u, Avustralya ve Güney Afrika'da olduğu gibi alternatif akımla çalıştırılmaktadır.İndüktif, kapasitif ve optik temassız algılayıcılar genellikle hem doğru akım ile hem de 24 V, 110 V, 120 V ya da 220 V değerindeki alternatif akım ile çalıştırılmak üzere tasarlanır. Üniversal akım tasarımlarında hem doğru akıma (12 V -240 V gerilim aralığında), hem de alternatif akıma (24 V - 240 V gerilim aralı ğında) bağlanabilen indüktif, kapasitif ve optik temassız algılayıcılar da mevcuttur. Bazı üreticiler örneğin 20 V - 250 V gerilim aralığmdaki doğru akım ile ya da örneğin 45 - 65 Hz. frekans aralığındaki alternatif akım ile çalışan değişik tasarımlar sunmaktadırlar. Bu tasarımlar üniversal akım tasarımları adı ile gösterilir.

Temassız Algılayıcıların Kullanım YerleriTemassız algılayıcıların tipik kullanım yerleri şu alanlardır:• Otomobil endüsrisi• Makine mühendisliği• Paketleme endüstrisi• Ağaç endüstrisi• Basım ve kağıt endüstrisi• İçecek endüstrisi• Seramik ve kiremit endüstrisiTemassız algılayıcıların otomasyonlaşma teknolojisindeki kullanım imkanları çok geniş ve çeşitli olduğundan, kapsamlı bir anlatım mümkün olamamaktadır. Bu yüzden takip eden sayfalarda tipik kullanım örneklerinden sadece bazıları ele alınmıştır.



TEMASSIZ ALGILAYICILARAlgılayıcı Sınıfları

Algılayıcı Cinsleri

Algılama Mesafesi

Ayarlanabilirine Algıladığı Malzeme

Histerizis Özellik

MANYETİK Reed Algılayıcı

Orta (cm)

- Mıknatıs Manyetik alan

Düşük Kullanım alanı dar

Endüktif Manyetik Temassız „ Algılayıcı

Orta Mıknatıs Manyetik alan

Düşük Kullanım alanı dar

ENDÜKTİF Endüktif Düşük (mm)

Var Metal Düşük Algıladığı cismin kenar uzunluğu algılayıcı çapı kadar olmalı ya da algılama mesafesinin yaklaşık üç katı olmalı

KAPASİTİF Kapasitif Orta Var Her türlü cisim Orta Parça içindeki bir başka parçayı algılayabiliyor (Karton içinde bulunan plastik kap içindeki su algılanabiliyor)

OPTİK Işıklı Algılayıcı Yüksek (>cm)

Var Saydamlar hariç her türlü cisim

Yüksek

Yansıma Işığı Algılayıcısı

Yüksek Var Saydamlar hariç her türlü cisim

Yüksek

Işıklı Algılayıcı (Diffuse)

Yüksek Var Saydamlar, matlar ve ışığı dağıtanlar hariç her türlü cisim

Yüksek Fiber optik kablo yardımıyla taşınabiliyor, ulaşılması zor yerlerde kullanılıyor, patlama riski olan yerlere uygun

Taşıyıcı Fiber optik Cam elyaflı Polimer

Orta/ Yüksek

Var Üstteki optik kurallar geçerlidir

Yüksek

ULTRASONİK (Sesüstü)

Ultrasonik Yüksek Var Ses emici yüzeyler hariç her türlü cisim

Çok yüksek

Kirli ortamlarda çalşmaya uygun, uzak mesafede algılama yapıyor, sünger algılanamıyor, cam algılanıyor

Sensörlerin çeşitli koruma sınıflarına uygun üretilip üretilmediğine dikkat edilmelidir (Örnek: IP67 gibi).

Şekil 1.1: Algılayıcı çeşitleri



Temassız algılayıcıların kullanım örnekleriBir nesnenin belirli bir konumda bulunup, bulunmadığını sorgulamak amacıyla kullanım; örneğin pnömatik silindirlerin, elektrik tahrik organlarının, tutma kollarının, koruma kafeslerinin, kaldırma sistemlerinin ve kapıların kumanda edilmesinde.

Şekil 1.2: Temassız kumanda

İş parçalarının konumlandırılması amacıyla kullanım, örneğin işleme merkezlerinde, alet kızaklarının ve pnömatik silindirlerin konumlandırılmasında. Şekil 1.3: Konumlandırma

Nesne ve hareket sayılarının belirlenmesi amacıyla kullanım, örneğin taşıma bantlarında ve ayırım donanımlarında.

Şekil 1.4: Parça sayılarının belirlenmesi

Devir sayısını belirlemek amacıyla kullanım, örneğin dişli çarklarda ya da durma hallerinin belirlenmesinde.

Şekil 1.5: Dönme hareketlerinin saptanmasıMalzemelerin tanınması amacıyla kullanım, örneğin malzeme tedariğinde ya da malzeme



tasnifinde.

Şekil 1.6: İş parçalarının ayırt edilmesi

Doğrusal hareketlerde ya da dönme hareketlerinde yön belirleme amacıyla kullanım, örneğin parçaların taşınmasında.

Şekil 1.7: Temassız algılayıcının yardımıyla yön belirlenmesi

Nesnenin tek bir hareket yönüne etkiyen indüktif temassız algılayıcılar bulunmaktadır. Bu algılayıcılar diğer hareket yönlerine etkimez

Aletlerin denetlenmesi amacıyla kullanım.

Şekil 1.8: Bir ışık engeli yardımıyla matkap ucu kontrolü



Optik.kapasitif ve sesüstü temassız algılayıcıların seviye kontrolü amacıyla kullanılması.

Şekil 1.9: Sınır seviye anahtarı Uzaklık ölçülmesi amacıyla kullanım (x uzaklığı).

Şekil 1.10: Aralık ölçümü Hız ölçülmesi amacıyla kullanım (v hızı).

Şekil 1.11: Hareket eden bir nesnenin hızının ölçülmesi

Bozucu etkilere karşı makine güvenliğinin sağlanması amacıyla kullanım.



Şekil 1.12: Işık engelleri ile kaza koruması

Not: Kaza önleyici ışık engelleri belirli şartları yerine getirmek zorundadır. Bu şartlar örneğin Almanya'da sinai meslek kooperatifleri birliği tarafından belirlen-mektedir.

Bir nesnenin formunun belirlenmesi amacıyla kullanım. Burada nesnenin profilini saptayan ve sorgulayan, birden fazla temassız algılayıcı kullanılmaktadır.

Şekil 1.13:Bir nesnenin şeklinin saptanmas



2. BölümMekanik Konum Anahtarları

2.1 Mekanik-elektrik konum anahtarları

2.1.1 Çalışma şekliMekanik sınır anahtarlarında, dıştan gelen bir kuvvetin etkisi ile elektrik kontağı kurulur ya da kesilir. Elektrik kontağının ömrü yaklaşık 10 milyon anahtarlama çevrimidir. Kontağın yapısına göre oldukça yüksek elektrik gerilimlerini ve akımlarını iletmek mümkün olur. Mekanik sınır anahtarlarında kontak aralığı dendiği zaman, farklı kutupların açık iki kontağını ayıran aralık kastedilir. Mikro sınır anahtarlarının tersindirme süreleri 1 - 15 ms aralığındadır. Özellikle sayım olaylarında, anahtarlama çevrimi sırasında kontak dillerinde meydana gelebilecek tepe gerilimlerine dikkat edilmelidir.

Şekil 2.1: Limit valfı (kumanda edilen ve kumanda edilmeyen durum)

1-Baskı yayı 6-Bükülmüş yaprak yayı2-Gövde 7-Kontak baskı yayı3-Zorlanmış ayırma kolu 8-Kontak dili4-Kapama kontakları 9-Kızak cıvatası5-Açma kontakları

2.1.2 Teknik Özellikler

Mekanik-elektrik konum anahtarlarının farklı tasarım şekilleri şunlardır:• Küçük konum anahtarları, minyatür ve subminyatür mikro anahtarlar• Basmalı düğme, sınır anahtarları• Kapsüllenmeyen konum anahtarları• Plastik ile kapsüllenen konum anahtarları• Metal ile kapsüllenen konum anahtarları



• Güvenlik konum anahtarları• Hassasiyet konum anahtarlarıBir mikro sınır anahtarını oluşturan en önemli elemanlar kontaklardır.Kullanılan kontak malzemeleri şunlardır: altın-nikel, toz altın, gümüş, gümüş-kadmiyumoksit, gümüş-paladyum ve gümüş-nikel. Kontak malzemelerinin doğru ve uygun biçimde seçilmesiyle, sınır anahtarları için bütün kullanım alanlarında sağlıklı çalışma koşulları elde edilir.

Sınır anahtarları, kumanda organlarının monte edilmesiyle pek çok yerde kullanılır. Tipik kumanda organları aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Şekil 2.2: Mekanik sınır anahtarlarında kullanılan kumanda organları a) Makara kolub) Boşta geri dönüş fonksiyonlu makara koluc) Yaylı çubuk organı

2.1.3 Kullanım Bilgileri Sınır anahtarlarında hassas mekanik elemanlar kullanıldığı için sınır anahtarını monte ederken şunlara dikkat edilmelidir:• Montaj doğru bir şekilde yapılmalıdır (anahtar kumanda elemanı ve nesne arasında uygun ve

doğru bir mesafe bulunmalıdır)• Sınır anahtarı monte edilecek yere rijit olarak bağlanmalıdır• Kumanda yönü doğru olarak saptanmalıdır (yandan ya da önden)



Elektrik bağlantıları çok itinalı bir şekilde hazırlanmalıdır. Sıkıştırma ya da vida bağlantılarında, bağlantıların, izole edilmemesi gerekir. Kablolar lehimlendiği zaman, lehimleme esnasında sınır anahtarının yuvasında meydana gelebilecek termik problemlere dikkat edilmelidir, ekli değişen bir yuva sınır anahtarının hatalı çalışmasına sebep olabilir. Sınır anahtarına bağlanan kablolar herhangi bir gerilime ya da çekmeye maruz kalmamalıdır.Sınır anahtarı, hareketi esnasında (normal kullanımda) son konum durdurucusu olarak kullanılmamalıdır.

Birçok kullanımda sınır anahtarlarının temaslı çalışması, kontaklarda meydana gelen tepe gerilimleri ya da aşınması gibi dezavantajları göz önüne alınmaz. Bu tip durumlarda sınır anahtarlarının fiyatlarının uygun olması önemli bir avantaj sağlar.

Mekanik sınır anahtarlarının tipik kullanım yerlerine örnek olarak, elektromanyetik alanların etkisiyle oluşan güçlü çevresel yüklerin hakim olduğu alanlar verilebilir. Bu duruma örnek olarak kaynak bölümlerine yakın olan yerler gösterilebilir. Bu tip yerlerde elektronik temassız algılayıcılar kullanılmaz.

Örneğin 0,001 mm gibi çok yüksek anahtarlama noktası doğruluğu olan hassas basmalı düğmeler mevcuttur. Bu düğmeler hassas konumlama görevini yerine getirir.

Mekanik-elektrik konum anahtarlarından çok yüksek bir akım geçebildiğinden, geçen akım sınırlandırılmalıdır. Akım sınırlandırmadığı takdirde, anahtarın açılması ya da kapanması sırasında deşarj oluşmasına ve bununla beraber kontakların yanmasına sebep olabilir. Bu yüzden devreye bir direnç bağlanmalıdır. Bu direnç akımı sınırlandırarak kontakların ömrünü uzatır.

İndüktif yüklerin bağlanmasında, anahtarlama anında çok yüksek bir gerilim tepe değeri oluşur. Bu sebepten dolayı konum anahtarına bir koruma devresi bağlanmalıdır.

Koruma devresi ya bir RC-elemanından ya da buna benzer bir diyottan, özellikle varistörden oluşabilir (devre planına bakınız).Bu elemanların elektriksel büyüklükleri çıkış tarafına bağlanan iş elemanlarına (örneğin röle, kontaktör, v.d.) bağlıdır.

Bir röle veya kontaktör bağlandığı zaman, anahtarın ve röle ya da kontaktörün teknik verilerine kesinlikle dikkat edilmelidir.Bir röle ya da kontaktörün çekme kuvveti, tutma kuvvetinin yaklaşık 8-10 katıdır. Bu yüzden tutma anından sonra sabit kalmalarının sağlanması önemlidir.



Şekil 2.4: Kapı kontrolü Şekil 2.5: Fren lambası kontağı

Şekil 2.6: Bir öteleme modülünün son konum kontrolü

2.2 Mekanik-pnömatik Konum Anahtarları

Temassız algılayıcıların bu tipinde yaklaşan bir nesnenin mekanik etkisiyle bir pnömatik daire oluşur. Bir kol örneğin bir pnömatik valfi kontrol eder. Mekanik-pnömatik konum anahtarları esas yapı itibariyle daha önce ele alınan mekanik-elektrik konum anahtarlarına benzer. Mekanik-pnömatik konum anahtarlarında elektrik kontakları bulunmadığından, kontakların yanması diye bir durum söz konusu olmaz. Bu özellik mekanik-elektrik konum anahtarlarına göre sahip olunan önemli bir avantajdır.

1(P) = Basınçlı hava bağlantısı2(A) = Çalışma (çıkış) kanalları3(R) = Hava Boşaltma

Şekil 2.7: Pnömatik konum anahtarı (çubuk kumandalı mikrovalf)



Teknik Özellikler

Mekanik-pnömatik konum anahtarlarını kullanmak için tercih edilen yerler, önceden pnömatik elemanlarla çalışılan yerlerdir.

Bu yerlerde anahtar için gereken basınçlı hava hazır bulunur ve anahtar konumunu elektriksel bir büyüklüğe çevirmek gerekmez.

Şekil 2.9: İnce iş parçalarının sökülmesine yardımcı fonksiyon

Soru 2.3.1Mekanik-elektrik sınır anahtarlarındaki koruma devreleriKarışık yük çeşitlerini göz önüne almadan, bir sınır anahtarının elektrik bağlantılarında kullanılan farklı yük çeşitlerini belirtiniz. Ne tür koruma devreleri hazırlanabileceğini gösteriniz.Soru 2.3.2Küçük elektrik güçlerinin bağlanmasıBir sınır anahtarı ile çok küçük elektrik güçleri anahtarlanmak istenmektedir. Gerilim yaklaşık 5 V DC, akım da 1 mA.'den küçüktür. Akım ve gerilim değerlerinin bulunduğu bu aralıklarda kontaklarda meydana gelebilecek çok küçük kirlenmeler arızalara yol açabilir. Bu sorunu ortadan kaldıran bir devre öneriniz.



3. BölümManyetik Temassız Algılayıcılar

3.1 Reed-Temassız Algılayıcılar3.1.1 Çalışma Şekli 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 (örneğin azot) bulunur.


Reed-temassız algılayıcılarda, genellikle çalışma durumu göstergesi olarak kullanılan bir ışıklı diyot bulunur. Şekil 3.2'de iç ve dış devreler görülmektedir. Ön direnç ile bağlantılı olan ışıklı diyot aynı



zamanda indüktif yükler için kullanılan koruma devresinin fonksiyonlarını yerine getirir.

Şekil 3.2: Işıklı diyot bulunduran bir Reed-temassız algılayıcının ilkesel devre şeması

Reed-temassız algılayıcılar, önlerinde kalıcı bir mıknatıs hareket ettiği zaman birçok anahtarlama aralığına sahip olur (bakınız şekil 3.3). Anahtarlama aralıklarının özellikleri mıknatısın kutup yönüne bağlıdır

Şekil 3.3: Bir Reed-temassız algılayıcının cevap verme davranışı

Reed-kontaklı temassız algılayıcıların montajı sırasında anahtarın çevresinde bozucu etki yapan, alan şiddeti 0,5 mT'dan (T = Tesla) büyük olan bir manyetik alan bulunmamalıdır. Eğer böyle bir manyetik alan mevcut ise, temassız algılayıcı itinalı bir şekilde korunmalıdır.Reed-temassız algılayıcıların monte edildiği pnömatik silindirlerde, temassız algılayıcı ile silindirin dış yüzü arasında minimum 60 mm'lik bir uzaklık bulunmalıdır. Daha küçük uzaklıklarda, anahtarlama noktalarında kaymalar meydana gelir.Reed-temassız algılayıcılarda çok yüksek bir akım geçebildiğinden geçen akım sınırlandırılmalıdır. Akim, sınırlandırılmadığı takdirde, anahtarın açılması ya da kapanması sırasında deşarj oluşmasına ve bununla beraber kontakların yanmasına sebep olabilir. Bu yüzden devreye bir direnç bağlanmalıdır. Bu direnç akımı sınırlandırarak kontakların ömrünü uzatır.İndüktif yüklerin bağlanmasında, anahtarlama anında çok yüksek bir gerilim tepe değeri oluşur. Bu



sebepten dolayı temassız algılayıcıya daha önceden monte edilmemiş ise, bir koruma devresi monte edilmelidir.3.1.4 Uygulama Örnekleri

Şekil 3.6: Manyetik temassız algılayıcılarla çalışan pnömatik silindir.Temassız algılayıcılar yaklaşık 10 mm'den başlayan strok uzunluklarında, iki tarafın son konum sorgulamasını sağlamaktadır.

• En bilinen ve yaygın uygulama: Silindir anahtarı• Manyetik temassız algılayıcılar ile diğer birçok algılayıcı problemi ortadan kaldırılabilir. Bunun

için algılanan nesne yapısında mıknatıs bulundurmalıdır. Örneğin:• Ne tür malzemeden meydana geldiği önemli olmayan dönen parçaların dönüş sayılarının

ölçümünde• Aynı tür iş parçalarının tek tek seçilerek tanınmasında• Artan yol ölçüm sistemlerinde• Sayım ayarlarında• Kapı anahtarlarında• Malzeme konumlamalarında

Şekil 3.7: Manyetik temassız algılayıcıların, silindir konumlarının sorgulanmasında kullanımı

a) Temassız algılayıcı kumanda edilmiyor, anahtarlama kontakları açık.b) Bir manyetik alanın yaklaşması

sonucunda anahtarlama kontakları kapanıyor.



3.2 Indüktif-manyetik Temassız Algılayıcılar

İndüktif-manyetik temassız algılayıcılarda, indüktif temassız algılayıcılarda olduğu gibi bir osilatör (LC-rezonans devresi) bulunur. İndüktif temassız algılayıcılardan farklı olarak, rezonans devresi bobini, etki alanı oluşturabilmek için yarı açık olarak tasarlanmamıştır. Aksine kapalı bir manyetik alana sahip bir bobin kullanılır (örneğin, permeabilitesi yüksek olan halka çekirdekli bir bobin). Kalıcı bir mıknatısın yaklaşması sonucunda rezonans devresi bobininin çekirdek malzemesi doyar. Böylelikle temassız algılayıcının osilatör akımı değişir. Çıkış tarafına bağlanan bir yükseltici bu değişimi değerlendirir ve tanımlı bir çıkış sinyaline dönüştürür. Bu tip temassız algılayıcılar sadece manyetik alanlara etkir-ler, metallere etkimezler.İndüktif-manyetik temassız algılayıcılarda manyetik kutup ekseni yönünün temassız algılayıcı eksenine göre hangi konumda bulunduğuna dikkat edilmelidir.

Şekil 3.8: indüktif-manyetik temassız algılayıcı

Manyetorezistif Temassız AlgılayıcılarKüçük direnç levhaları (örneğin Wi- ya da InSb, Wi=bizmut, ln=indiyum, Sb=an-v timon) manyetik alanlarda elektrik dirençlerini değiştirirler. Bu manyetorezistif -/ etkiden çeşitli algılayıcı tipleri için yararlanılabilir.

Hall-Temassız AlgılayıcılarEğer bir yarı iletkene (örneğin InSb) bir manyetik alan uygulanırsa, geçen akımın düşey yönünde Hail gerilimi denilen bir gerilim oluşur. Burada belirli geometrik oranlar göz önünde bulundurulmalıdır. Levhanın kalınlığı boyuna ve enine göre küçük olmalıdır. Bu etkiyle 1.5 V'a kadar olan gerilimler oluşabilir.Burada belirtilen fiziksel etki Amerikalı fizikçi E. Hail tarafından Hall-etkisi adı altında gösterilmiştir.

VViegand-Temassız Algılayıcılar VViegand-teli dendiği zaman vanadyum, kobalt ve demirden oluşan bir karışım anlaşılır. Eğer tele yaklaşan bir manyetik alanın alan şiddeti belirli bir değeri aşarsa, telin elemanter mıknatıslarının yönü sürekli olarak değişir.VViegand-teli bir bobinin içine konduğu zaman, telde 3 V'a kadar olan bir gerilim impulsu indüklenir.VViegand-algılayıcılar ilkesel olarak dışsal bir besleme geriliminin kullanılmasını gerektirmezler.

3.2.1 Teknik ÖzelliklerAşağıdaki teknik özellikler sadece indüktif-manyetik temassız algılayıcılar için göz önüne alınmalıdır.



İşletme gerilimi 10... 30 V

Maksimum kontak akımı 200 mA

Cevap indüksiyonu 2... 35 mT

Maksimum manyetik bozucu indüksiyon

1 mT

Cevap yolu(Alan şiddeti ve silindire bağlı) 1... 17 mmHisterezis 0,1... 1,5 mm

Anahtarlama noktası doğruluğu ± 0,1 mm

Gerilim düşüşü(maksimum kontak akımında) 3VAkım tüketimi (boşta çalışma) 6,5 mA max

İşletme sıcaklığı -20X... 70~C

Anahtarlama frekansı 1000 Hz

Koruma sınıfı (DİN 40 050) İP 67

İndüktif yükler için koruma devresi monte edilmiş

Tablo 3.2: Bir indüktif manyetik temassız algılayıcıya ilişkin teknik veriler (örnek)

İndüktif-manyetik temassız algılayıcılar, Reed-temassız algılayıcılara göre şu önemli avantajlara sahiptir:• Kontak problemleri ortaya çıkmaz (örneğin gerilim tepe değerleri)• Metal kontaklardaki gibi aşınmalar meydana gelmez.• Manyetik kutup ekseni uygun ve itinalı bir şekilde yönlendirildiği zaman sadece tek bir

anahtarlama aralığı meydana gelir (bakınız şekil 3.9).

Şekil 3.9: Bir indüktif-manyetik temassız algılayıcının cevap verme davranışı



3.2.3 Kullanım Bilgileriİndüktif-manyetik temassız algılayıcıların kullanımında, algılayıcının çevresel koşullar altında asimetrik bir anahtarlama davranışı gösterdiğine dikkat edilmelidir. Bu yüzden söz konusu olan her durumda güvenilir bir anahtarlama yapıp yapmadığı kontrol edilmelidir. Temassız algılayıcının yakınında ferromanyetik bir malzeme varsa, bu durum temassız algılayıcının karakteristik değerlerinin değişmesine veya arızaların oluşmasına sebep olabilir. Aynı şekilde kuvvetli yabancı manyetik alan etkilerinin hakim olduğu ortamlarda da (örneğin kaynak atölyeleri ve alüminyum eritme ocakları) karakteristik değer değişimleri ve arızalar meydana gelebilir.

Manyetik temassız algılayıcı monte edilmiş birçok pnömatik silindirlerde, temassız algılayıcı ile silindirin dış yüzü arasında minimum 60 mm'lik bir uzaklık bulunmalıdır.İndüktif-manyetik temassız algılayıcılar indüktif yüklerin bağlanması için ve tran-sient gerilimlere karşı entegre koruma devrelerine sahiptir. Bu yüzden ek bir koruma devresinin kullanılmasına gerek yoktur.3.2.4 Uygulama örnekleriManyetik-kontaksız temassız algılayıcılar, Reed temassız algılayıcılar gibi genellikle pnömatik silindirlerin konumlarının belirlenmesi amacıyla kullanılır (bakınız şekil 3.6). Bu algılayıcılar Reed-temassız algılayıcılar gibi birçok değişik uygulama alanında da kullanılabilirler (bakınız bölüm 3.1.4).3.3.1 Çalışma şekliBir pnömatik valf kalıcı bir mıknatısın etkisi ile çalışır. Böylelikle algılayıcı tarafından bir kontrol sinyali gönderilir.

a) b)

1-Kontak dili 2-Pistondaki kalıcı mıknatıs 3-Koruyucu boru

Şekil 3.10: Bir manyetik-pnömatik temassız algılayıcının silindir pozisyonlarını sorgulamak amacıyla kullanımı.a) Temassız algılayıcı kumanda edilmiyor. Bir anahtarlama dili P'nin hava akımını kesiyor.b) Kontak dilinin bir manyetik alan tarafından çekilmesi sonucu P'den A'ya doğru bir hava akımı oluyor.

Tablo 3.3: Bir manyetik-pnömatik temassız algılayıcının teknik özellikleri (örnek)

İşletme basıncı 4... 6 bar

Sinyal basıncı

(5 barlık besleme basıncında) 80 mbar

Anahtarlama doğruluğu ± 0,2 mm



Maksimum manyetik bozucu indüksiyon

0,2 mT

Anahtarlama frekansı ca. 50 Hz

Çevre ortam sıcaklığı - 20X... + 60X

Manyetik-pnömatik temassız algılayıcı çalışma ilkesi olarak hava engeline benzer. Bu algılayıcılarda bir anahtarlama dili devamlı olarak sürekli bir sinyalin hava akımını keser. Bir manyetik alanın yaklaşması sonucunda (örneğin bir silindir pistonunun üzerindeki kalıcı mıknatıs) anahtarlama dili çekilir ve hava akımını dışarı verir. Böylelikle çıkışta bir sinyal oluşur.3.3.3 Kullanım Bilgileriİki manyetik-pnömatik temassız algılayıcının arasında minimum 50 mm'lik bir uzaklık bulunmalıdır. Mevcut manyetik alanın, temassız algılayıcının güvenli bir şekilde kumanda etmesi için yeterli olup olmadığı kontrol edilmelidir.Düşük basınçlı sinyallerden daha Herki işlemlerde yararlanmak üzere çıkış tarafına bir basınç yükseltici bağlanmalıdır.3.3.4 Uygulama ÖrnekleriManyetik-pnömatik temassız algılayıcılar esas olarak pnömatik silindirlerin konumlarının sorgulanması amacı ile kullanılır.Bu algılayıcılar herşeyden önce saf pnömatik çözümlerin elde edilmesine yarar, yani gerekli olan yardımcı enerji sadece basınçlı havadan temin edilir3.4 SorularSoru 3.4.1

Bir pnömatik silindirin bir Reed-temassız algılayıcının yanından maksimum geçiş hızı Konumunu bir Reed-kontağınm yardımıyla saptamak zorunda olduğunuz bir pnömatik silindir pistonunun maksimum geçiş hızını hesaplayın. Kullanılan te-massız algılayıcının anahtarlama süresi 2 ms'dir ve cevap mesafesi tablo 3.4'te görülmektedir. Bu hızı 80 mm 0 DNNZ tipi Festo silindiri için hesaplayın. Anahtarlama süresi 15 ms olan bir valf bağlandığı zaman maksimum hızda ne gibi bir değişiklik meydana gelir?

Tablo 3.4: Silindirlerin histerezisi ve cevap yolu

(örnek)



Soru 3.4.2Bir Reed-temassız algılayıcının elektrik bağlantısıBesleme gerilimi değiştirildiği ya da temassız algılayıcı rastgele kutuplandığı zaman, Reed-temassız algılayıcının nasıl bir davranış gösterdiğini açıklayınız. Temassız algılayıcı böyle bir durumda zarar görebilir mi?

Soru 3.4.3Bir indüktif-manyetik temassız algılayıcının saptama yeteneğiBir indüktif-manyetik temassız algılayıcının algılayabileceği minimum strok büyüklüğü nedir? Bu soruyu cevaplarken tablo 3.2 ve 3.4'teki teknik verilerden yararlanın.



4. Bölümİndüktif Temassız Algılayıcılar

Tüm otomatik işlemlerde üretimin akışı ve makine hareketlerinin, geri besleme bilgisi olarak denetleyici birimlere aktarılması için sensörlere kesinlikle gerek vardır. Sensörler konum, sınır, seviye bilgileri verirler veya darbe iletici olarak görev yaparlar. Elektronik sensörler içinde iki tanesi endüstri uygulamaları için çok güvenilir olduklarını kanıtlamışlardır: İndüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarları. Bu yaklaşım anahtarları çok geniş bir malzeme çeşidini dokunmadan algılamak için uygundur.Burada bu iki sensörün çalışma ilkeleri, olası kullanım kıstasları ve özelliklerine detaylı olarak yer verilmiştir. Tipik uygulamaları ve her uygulamaya en uygun seçimi kolaylaştırmak için olası yapı şekilleri gösterilecektir. İndüktif ve kapasitif sensörler için kullanılan çok fazla isim vardır yaklaşım anahtarı, dokunmasız konum gösterici, yaklaşım algılayıcı vb... Ek olarak üretici firmaların özel isimleri de kullanılmaktadır,

İndüktif temassız algılayıcının meydana geldiği önemli parçalar şunlardır: Osilatör (LC-rezonans devresi), demodülatör, kippverstarker ve çıkış modülü.

Şekil 4.1: Bir indüktif temassız algılayıcıya ait temel devre planı

İndüktif Yaklaşım Anahtarlarının Çalışma İlkesi

İndüktif yaklaşım anahtarı, iletken malzeme içerisinde girdap akımı kayıplarının neden olduğu bir rezonans devresinin kalite faktöründeki değişikliğin fiziksel etkisinden yararlanır. Bir LC osilatörü 100 kHz. ile 1 MHz. arasında yüksek frekanslı bir elektromanyetik alan oluşturur ( Bkz. şekil 4.2 şekilden görüldüğü gibi alan herhangi bir yöne yönelmeden sargı eksenine göre simetrik biçimlenir. Bununla beraber gerçekte, yalnızca akım taşıyan iletkenden oluşan bir sargı kullanılmaz ve yüksek geçirgenliği olan Ferit malzeme yardımıyla elektromanyetik alana istenilen doğrultuda bir yön vermeye çalışılır.Bkz. Şekil4.3 ve 4 ) . Ferit çekirdek üzerine yerleştirilen sargının manyetik alanı sensör etrafında yoğunlaşmış olur (özellikle duyarlı bir hale gelen sensörün etkin alanının ön tarafında) . Eğer sargı ve Ferit çekirdek ayrıca bir metal ekranla çevrilmiş ise ( Bkz. şekil 4 ) manyetik alan tümüyle sensörün ön tarafındaki alanda sınırlanmış olur. Böylece sensörün kenarları anahtarlama özelliğini etkilemeden tümüyle metalle çevrilebilir ( gömülebilir montaj özelliği ) .



Şekil 4.2 Şekil 4.3

Şekil 4.4

İndüktif sensörün elektromanyetik alanı

1- Ferit çekirdek 2- Sargı 3- Muhafaza 4- Elektromanyetik alan

Şekil 4.5

Bu sistem birincil sargısının indüktans L, ikincil sargısının ve yükün iletken malzeme ile gösterildiği bir transformatör ile karşılaştırılabilir. Birincil ve ikincil sargılar arasındaki tek bağlantı havada oluşturulan alandır. Oluşan girdap akımı kayıplarının çokluğu bir takım etkenlere bağlıdır: sensörün önündeki malzemenin uzaklığı ve konumu cismin boyutları ve şekli cismin iletkenliği ve geçirgenliği

Osilasyon devresini sınırsız bir enerji ile beslemek olası olmadığı için yaklaşım anahtarının etkin alanının içine bir iletken malzeme girdiği zaman osilasyon bozulur. İki durum arasındaki bu fark :

1. cisim kritik mesafenin dışında - osilatör büyük bir genlikle salınır2. cisim kritik mesafenin içinde - osilatör küçük bir genlikle salınır veya hiç salınmazkolaylıkla değerlendirilebilecek bir sinyale dönüştürülebilir.



İndüktif algılama ilkesiyaklaşım anahtarı sönmemiş çözücüden sonra kullanılabilecek sinyal

yaklaşım anahtarı sönmüş

Şekil 4.6

Manyetik alan, osilatör bobinine ait ferrit tabakası çekirdeğinin ve ilave koruyucuların yardımıyla dışarıya doğru yönlendirilir. Bu sebepten dolayı indüktif temassız algılayıcın aktif yüzeyi üzerinde aktif anahtarlama aralığı denen, sınırlı bir aralık oluşur.İşletme geriliminin uygulanması ile osilatör salınır ve tanımlı durağan durum akımı geçer. İletken bir malzeme aktif anahtarlama aralığına girdiği zaman, bu malzemede girdap akımları oluşur. Böylelikle osilatör enerji kaybeder. Salınımlar sönümlenir ve temassız algılayıcının akım tüketiminde bir değişim meydana gelir. Osilatörün iki durumu osilatörün zayıflatılmış ve zayıflatılmamış olduğu durumlar elektronik olarak değerlendirilir.

İndüktif temassız algılayıcılar ile sadece iletken (elektrik) malzemeler saptanabi-lir.Aktif anahtarlama aralığında bir metal varsa çıkış modülü anahtar tipine göre (kapatıcı, açıcı ya da dönüştürücü) ya anahtarlanır ya da engellenir. Çıkış si-nyalinde bir sinyal değişiminin meydana geldiği, nesne ile aktif yüzey arasındaki uzaklığa anahtarlama aralığı denir.

İndüktif temassız algılayıcılarda, temassız algılayıcı başında kullanılan bobin ne kadar büyük olursa o kadar büyük anah-tarlama aralıkları elde edilir. 250 mm'ye kadar olan değerler gerçekleştirilmiştir.

Şekil 4.7: Bir indüktif temassız algılayıcının çalışma şekli



İndüktif temassız algılayıcılarda anahtarlama aralığı bir standart ölçüm levhasının yardımıyla hesaplanır. Ancak bu şekilde çeşitli indüktif temassız algılayıcıların anahtarlama aralıkları arasında bir karşılaştırma yapılabilir. Standart ölçüm levhası çelikten Çe37 meydana gelir ve 1 mm kalınlığındadır. Bu levha kare şeklindedir ve kenar uzunluğu• aktif temassız algılayıcı yüzeyinin oluşturduğu dairenin çapına, ya da

• anma anahtarlama aralığının üç katına eşittir.

Bu değerlerden büyük olanı standart ölçüm levhasının kenar uzunluğu olarak kullanılır. Yüzey alanı daha büyük olan levhaların kullanımı ölçülen anahtarlama aralıklarında anlamlı değişikliklere yol açmaz. Buna karşılık daha küçük ölçüm plakalarının kullanımı bulunan anahtarlama aralığında bir azalmaya sebep olur.

Ayrıca değişik malzemelerin kullanımı da yararlanılabilir anahtarlama aralığının küçülmesine yol açar. Aşağıdaki tabloda çeşitli malzemelerin indirgeme katsayıları verilmiştir.

Aşağıdaki tabloda büyük anahtarlama aralıklarının manyetik malzemeler ile elde edildiği görülmektedir. Manyetik olmayan malzemeler (pirinç, alüminyum, bakır) daha küçük anahtarlama aralıkları meydana getirir

Tablo 4.1: İndirgeme katsayısı için referans değerleri

İndüktif Yaklaşım Anahtarının ÖzellikleriYukarıda verilen indüktif sensörün çalışma ilkesinden aşağıdaki temel özellikler çıkarılabilir:Bir indüktif yaklaşım anahtarı tüm iletken malzemeleri algılayabilir. çalışması ne mıknatıslanabilir malzemelerle ne de metallerle sınırlıdır. Salınan elektromanyetik alana dayalı çalışma ilkesinden dolayı yaklaşım anahtarı, cisimlerin hareket edip etmemelerine bakmadan onları algılar. İndüktif yaklaşım anahtarı birkaç mikrovat' lık bir elektrik enerjisi ile çalıştığından yarattığı yüksek frekanslı alan radyo gürültüsünü artırmaz. Ayrıca hedef cisim üzerinde ölçülebilecek kadar çok ısınma olmaz. Sensörün cisim üzerinde manyetik bir etkisi yoktur. Tüm pratik uygulamalarda hedef cisim her türlü etkiden uzaktır.

Şekil 4.8'de hedef cismin enerji harcaması, osilasyon devresindeki direnç değişimi olarak gösterilmektedir. Aradaki ilişkinin açıkça doğrusal olmadığı görülebilir. Bu nedenle indüktif anahtar, uzaklık ile orantılı bir sinyal iletmede yalnızca sinirli bir kullanıma sahiptir. Sonuç olarak asıl uygulama alanı bir sayısal anahtar olarak kullanılmasıdır.

Sensörün ucundan hedef plakaya olan uzaklığın (S) bir fonksiyonu olarak direnç değerindeki (R) (hedef

plakada harcanan güce bağlı görünür direnç) değişimin tipik eğrisi

Şekil 4.8



Öte yandan, dokunmaksızın bir cismin yaklaşımını anahtarlama sinyaline dönüştüren yaklaşım anahtarı aşağıdaki özelliklere sahiptir.

Yaklaşım anahtarı : Yaklaşım anahtarı dokunmaksızın bir cismin yaklaşımını anahtarlamasinyaline dönüştürür

1. Hedef cisimlerin hareketlerinde serbestlik2. Kısa tepki ve anahtarlama süresi3. Yüksek anahtarlama frekansı4. Aşınma yok, anahtarlama noktasında değişme yok5. Anahtarlama işlemi sayısına bağlı olmayan ömür6. Kirlenme veya oksitlenme sonucu arızalanma yok7. Elektronik çıkış ( tranzistör tristör, tiryak nedeni ile kontak çırpması yok )

Şekil 4.9 8. Elektronik devrelerde işlem yapmaya uygun sinyal

Bu özellikleri karşılaştırdığımız zaman mekanik siviçlere karsı indüktif yaklaşım anahtarlarının tüm bu özelliklerinin avantaj olduğunu açıkça görürsünüz. Yani, kontaksız sensörleri her tür durumda kullanmak, kullanıcıya avantaj sağlar. Sistemin güvenilirliği artar ve ayni zamanda işletme giderleri azalarak daha fazla verimlilik sağlanır.

4.2 Teknik ÖzelliklerAşağıdaki tablolarda ındüktif temassız algılayıcıların en önemli teknik özellikleri yer almaktadır. Tablodaki özellikler tipik bilgiler olduğundan, tabloya sadece bir göz atılması yeterlidir.

Tablo 4.2: Doğru akımla çalışan indüktif temassız algılayıcılara ait teknik veriler



Piyasaya sunulan birçok indüktif temassız algılayıcıya, kullanımı kolaylaştırmak ve güvenli bir çalışma sağlayabilmek için, aşağıdaki koruma önlemleri ilave edilmiştir:• Kutuplama koruması (bağlantı değişimlerinden kaynaklanan zararlara karşı)• Kısa devre koruması (toprak çıkışlarında meydana gelen kısa devrelere karşı)• Gerilim tepe değerlerine karşı koruma (tansient yüksek gerilimlere karşı)• Tel kopmasına karşı koruma (Bir telin kopması ile çıkış bloke edilir)

: Dişli yapıdaki indüktif temassız algılayıcı

Şekil 4.11 Sensörün iç yapısı

4.3 Kullanım Bilgileri Metal parçalara indüktif temassız algılayıcı monte ederken, temassız algılayıcının özelliklerinin, özellikle karakteristik değerlerinin değişmemesine özen gösterilmelidir. Birbirinden farklı iki temassız algılayıcı yapı şekli vardır: Tek başına ve bir arada monte edilen temassız algılayıcılar. Metallere bir arada monte edilen temassız algılayıcılarda, elektromanyetik alanın aktif bölgeden sadece öne doğru dışarı çıkması, alınan konstrüksiyon tedbirleri ile sağlanır. Böylelikle temassız algılayıcının karakteristik özellikleri montaj etkilerinden korunur. Temassız algılayıcıların seri montajında, iki temassız algılayıcı arasında, en az her temassız algılayıcının çapına eşit olan bir uzaklık bulunmalıdır. Bu uzaklığın bulunması, temassız algılayıcıların karşılıklı olarak birbirlerini etkilemelerinin önlenmesi bakımından önemlidir.



Temassız algılayıcının aktif yüzeyinin önündeki serbest bölge, kullanılan temassız algılayıcının anma anahtarlama aralığının en az üç katı olmalıdır. Serbest bölge temassız algılayıcı ile arka planda bulunan nesne arasında kalan aralıktır.

Şekil 4.12: İndüktif temassız algılayıcıların seri (birarada) montajı

Temassız algılayıcıların birarada monte edilmesinin getirdiği avantaj, algılayıcıların, tertibatlarda çok kolay ve yer kazandıracak şekilde monte edilebilmeleridir. Birarada montajın, tek başına montaja göre dezavantajı ise temassız algılayıcı gövdesinin dış çapının her iki durumda da aynı olmasına rağmen algılayıcıların birarada montajda daha küçük bir anahtarlama aralığına sahip olmalarıdır.

Şekil 4.13: Temassız algılayıcıların tekli montajı

Birarada monte edilmeyen temassız algılayıcılar, metal gibi karakteristik değerlerini değiştiren malzemelere monte edildikleri zaman, aktif yüzeyin tamamını çevreleyen bir serbest bölgeye ihtiyaç duyar. Bu tip temassız algılayıcılar plastik, tahta ya da metal olmayan diğer malzemelere, karakteristik değerlerinde herhangi bir değişim meydana gelmeyecek üzere birarada monte edilebilir. Tek başına monte edilen temassız algılayıcılar genellikle bobin başının, gövdeden dışarı doğru durmasının yardımıyla tanınır.



Şekil 4.14: Bir taşıma bantı üzerinde yürüyen metal iş parçası taşıyıcısının sap tanması

Şekil 4.15: Bir kam kontrol biriminin indüktif temassız algılayıcılarla sorgulanması



Şekil 4.18:Bir pres tablasının son konumunun sorgulanması

Şekil 4.16:Dönüş sayısının ve dönüş yönünün saptanması

Şekil 4.19: İki indüktif temassızalgılayıcı bir sürgünün, sürme ekseni üzerindeki her iki son konumdan birinde bulunup, bulunmadığını kontrol ediyor. Temassız algılayıcılar sürgü plakasının altında yer alıyor.



4.5 SorularSoru 4.5.1Bir indüktif temassız algılayıcının kullanımıBir taşıma bantı üzerindeki malzeme sepetlerinin sayısı, aralarındaki uzaklıklar ve taşıma yönleri kontrol edilecektir. Sepetlere saptama amacıyla alüminyum işaret plakası takılmıştır. Bu iş için kullanılacak bir indüktif temassız algılayıcının seçiminde nelere dikkat edilmelidir?İndüktif temassız algılayıcı için önceden verilen montaj çapında, mümkün olan en büyük anahtarlama aralığı nasıl elde edilebilir? Burada dikkat edilmesi gereken husus nedir?Histerezis, indüktif temassız algılayıcının anahtarlama davranışı üzerine ne gibi bir yararlı etkide bulunur? Açma ve kapama noktaları temassız algılayıcıya aynı uzaklıkta bulunuyorsa pratikte nelere dikkat edilmelidir?

Soru 4.5.2Titreşen çelik silindirlerin saptanmasıBir taşıma bantı üzerinde çelik silindirler taşınmaktadır (bakınız şekil 4.15, 4.16). Çelik silindirlerin sayımı için bir programlanabilir lojik kontrol organına bağlanması gereken indüktif temassız algılayıcı kullanılacaktır. Taşıma bantı titreştiği için, çelik silindirler de a genliğindeki bir titreşim hareketi yapmaktadır.

a) Bu iş için bir indüktif temassız algılayıcı kullanılacaktır. Çelik silindirlerin sayımında ne gibi problemler ortaya çıkabilir?

b) Temassız algılayıcının anma anahtarlama aralığı 8 mm'dir. Histerezis anahtarlama aralığının %1'i ile %5'i arasında bir değer alabilir. Bu durumda olduğu gibi, histerezisin aldığı bu değerlerin, temassız algılayıcının yanal yak-laşımı için de geçerli olduğu kabul edilmektedir, a) şıkkında belirtilen problemlerin ortaya çıkmaması için, titreşim genliği a en çok kaç olmalıdır?

Şekil 4.16: Çelik silindirlerin titreşim genliği



5. BölümKapasitif Temassız Algılayıcılar

Kapasitif Yaklaşım Anahtarlarının Çalışma İlkesiKapasitif yaklaşım anahtarı, bir kapasitörün elektrik alanına yaklaşan cismin neden olduğu kapasite değişikliğini algılayan siviç tir. Şekil 5.1 sağda bir plaka kondansatör elektrik alanı görülmektedir. Elektrik alanının en yoğun olduğu kısım sadece hedefin giremeyeceği bölgedir. Yoksa, birbirine bakan iki plakadan oluşan yapı gerekli olacaktır. Fakat bu plakaların çalışma ilkesinden yararlanabilmek için plaka kapasitör, şekil 5.1 solda veya şekil 5.2' da görüldüğü gibi geliştirilmiş ve sensörün bir tarafında toplanmıştır. Bu durumda, elektromanyetik alan içine yaklaşan bir cismin yarattığı çok küçük kapasite değişimleri uygun olan bir yöntemle değerlendirilmeli ve bir sayısal anahtarlama sinyaline dönüştürülmelidir.

Şekil 5.1 Şekil 5.2

Bu kapasitif, bir osilatör devresinin parçası olarak geliştirilmiştir ve kapasitörün değeri öyle bir şekilde seçilmiştir ki bir cisim olmadığı için etkilenmeden salınıma geçemeyecek büyüklüktedir. Fakat bir cisim elektromanyetik alan içine girerse, kapasite hafifçe artar ve osilasyon koşulu gerçekleşir. Osilatör yüksek genlikle salınmaya başlar. İndüktif yaklaşım anahtarlarında olduğu gibi düşük ve yüksek salınım genliği arasındaki fark veya bozulan salınım devre tarafından değerlendirilir ve sayısal çıkışa dönüştürülür.Normal çevre koşullarında ve açık alanda, etkin yüzey üzerinde nem yoğuşması veya toz birikmesi önlenemez. Bu nedenle kapasitif yaklaşım anahtarlarında birleştirilmiş iki elektroda ek olarak ( Bkz. şekil 5.1 ve 5.2 ) yoğuşmanın veya kirlenmenin oluşturacağı kapasite değişimlerini kompanze etmek için devreye bir de kompanzasyon elektrotu konulmuştur.Kapasitif sensörün elektromanyetik alanı

1- Kompanzasyon elektrotu2- Etkin elektrot 3- Muhafaza 4- Elektromanyetik alan5- Topraklama elektrotu

Şekil 5.3



Kapasite değişikliğinin büyüklüğü aşağıdaki etkenlere bağlıdır: Etkin yüzey önündeki cismin uzaklığı ve konumu Cismin boyutları ve şekil Cismin di elektrik katsayısı

Bu nedenle, kapasitif yaklaşım anahtarı, plastik, cam, seramik veya su, yağ gibi sıvı kötü iletken veya iletken olmayan malzemeleri algılayabilir. Ayrıca, şüphesiz ki topraklanmış veya topraklanmamış tüm iletken malzemeleri algılar. Bir potansiyometre yardımı ile yapılan ince hassasiyet ayarı belirli malzemeleri algılayabilmesini sağlar (Bkz. şekil 5.4).

Kapasitif yaklaşım anahtarının kesiti ( KI tip)

Şekil 5.4 Kapasitif Yaklaşım Anahtarının Özellikleri

Yukarıda anlatılan Çalışma ilkesinden kapasitif yaklaşım anahtarının şu önemli özellikleri çıkarılabilir:Di elektrik katsayısına bağlı olarak kapasitif yaklaşım anahtarı iletken olmayan veya iyi iletken olmayan tüm malzemeleri algılayabilir.İndüktif yaklaşım anahtarlarında olduğu gibi çalışma ilkesi hedefin hareket etmesinden etkilenmez. Belirleyici olan uzaklıktır, hedef cismin yüzeyi önemli değildir.Kapasitif yaklaşım anahtarı plakalar arası sadece birkaç volt gerilimle çalışabildiğinden ve yalnızca birkaç mikro watt enerji harcadığından siviç yakınlarında hiçbir statik elektriklenme yapmaz Pratik olarak hedefe hiç bir etki yapmadan çalışır.Uzaklıkla kapasite değişimi arasındaki ilişki, İndüktif yaklaşım anahtarları için görünür direnç değişimini gösterdiği gibi, açıkça doğrusal değildir. Bu nedenle kapasitif sensörde ideal olarak bir sayısal anahtar için uygundur.

Şekil 5.5Sensörün ucu ile hedef plaka arasındaki mesafenin (S) bir fonksiyonu olarak sensör kapasitesi değişiminin (∆C) tipik eğrisi

Kapasitif temassız algılayıcıların çalışma prensibi, herhangi bir malzemenin yaklaşması sonucunda RC-rezonans devresine bağlı bir kondensatörün kapasite değişiminin ölçülmesine dayanır.Kapasitif temassız algılayıcının elektrostatik etki alanı, bir aktif elektrot ve bir toprak-elektrotla oluşur.



Bu elektrotlara ilaveten temassız algılayıcının etkisini nem yardımıyla dengeleyen, dengeleme elektrotları vardırHerhangi bir malzeme (metal,plastik,cam,tahta,su) aktif bölgeye girdiği zaman rezonans devresinin kapasitesi değişir.

Şekil 5.6: Bir kapasitif temassız algılayıcıya ait temel devre planı

Bu kapasite değişimi esas olarak şu parametrelere bağlıdır: malzemenin aktif yüzeye olan uzaklığı, malzemenin boyutları ve malzemenin dielektrik katsayısı. Çoğu kapasitif temassız algılayıcıların duyarlılığı (anahtarlama aralığı) ayar potansiyometrelerinin yardımıyla değiştirilebilir. Böylelikle belli malzemelerin algılanması sağlanır.

Örneğin plastik bir şişe içinde bulunan sıvı çözeltilerin seviyeleri, şişe kabından etkilenmeden saptanabilir.Kapasitif temassız algılayıcının anahtarlama aralığı topraklanmış bir metal plakanın yardımıyla elde edilir. Aşağıdaki tabloda çeşitli malzemeler için anahtarlama noktası uzaklıkları gösterilmiştir. Maksimum anahtarlama aralığı değeri yaklaşık 60 mm olarak gerçekleştirilmiştir.

Tablo 5.1: Anahtarlama aralığı varyasyonlarının bir karton levhanın kalınlığına bağlı olarak gösterilmesi (en = 30 mm)

Kapasitif temassız algılayıcılarda anahtarlama aralığının, kullanılan malzemenin cinsine, kenar uzunluğuna ve kalınlığına bağlı bir fonsiyon olduğuna dikkat edilmelidir. Anahtarlama aralığı bütün metaller için yaklaşık aynı değeri alır. Aşağıdaki tabloda diğer malzemeler için bazı değerler verilmiştir.



5.2 Teknik Özellikler

Tablo 5.3: Kapasitif temassız algılayıcıların teknik verileri

Kapasitif temassız algılayıcılar da birarada ve tek başına kullanılan algılayıcılar olmak üzere iki gruba ayrılır. Buna ilaveten kirlenmeye karşı çok duyarlıdır. Kapasitif temassız algılayıcılar suyun dıelektrik katsayısının (e = 81) çok büyük olmasından dolayı neme karşı da çok duyarlıdır. Öte yandan bir engelin arkasında bulunan nesnelerin saptanmasına yararlar. Bu durumda engelin kalınlığı 4 mm'den az olmalıdır ve saptanması istenen malzemenin dielektrik katsayısı en-gelinkinin yaklaşık 4 katı olmalıdır (metal engellerin arkasında bulunan nesnelerin saptanması mümkün değildir). Kapasitif temassız algılayıcılar birçok malzemeye reaksiyon gösterdikleri için indüktif temassız algılayıcılara göre, daha yaygın kullanılır.Öte yandan kapasitif temassız algılayıcılar cevap yüzeyine etkiyen neme karşı duyarlıdır. Bazı üreticiler nemlenmenin, buz erimesinin ya da buzlanmanın etkilerini azaltmak amacıyla bir yardımcı elektrot kullanırlar. Kullanılan yardımcı elektrot bu bozucu etkilerin dengelenmesini sağlar.



Yapı Şekilleri Ve Mekanik MontajEndüstride kullanılan indüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarları sıklıkla zor çevre koşulları ile karşılaşırlar. Bu nedenle, sensörlerin güvenle çalışabilmeleri sıcaklık, soğuk, toz, vibrasyon, nem, aşındırıcı sıvılar ve gazlar gibi çevre etkilerine karşı alınan önlemlere bağlıdır. Dolayısıyla bu tür çevre koşullarına dayanıklı muhafaza içine yerleştirilmeleri gerekir.Kural olarak, muhafaza için kullanılan malzeme yüksek kimyasal dayanımı ve yüksek yalıtkanlık kalitesi olan cam elyafı ile kuvvetlendirilmiş plastiktir. Vidalı tiplere sıklıkla bağlantı ve montaj için muhafazayı güçlendiren bir metal ceket ( nikel kaplı pirinç ) giydirilmiştir.Bugün üretilen ve kullanılan yaklaşım anahtarlarının büyük bir yüzdesi ya mekanik siviç yerine doğrudan bağlanabilecek bir yapıya sahip yada CENELEC adı verilen uluslararası bir standarda uygun olan özel yaklaşım anahtarı tasarımı yapı şekilleridir. Diğerlerinin yanında bu, aynı çalışma ilkesine sahip fakat geleneksel anlamda yaklaşım anahtarı olmayan yarık sensör veya yüksük sensörleri de içerir. Elektromanyetik alanın özel dağılımı nedeniyle yüksek frekansın istendiği yerlerde tercihli olarak kullanılırlar. Yüksük sensörler özellikle bilye, çivi, vida gibi küçük cisimleri algılayabilirler. Özel uygulamaya ait özel bir tasarım örneği de yaya geçidi trafik lambaları için aşınmayan kapasitif sensördür.Elektriksel bağlantı sistemleri acısından üç grup vardır:

kablolu tipler bağlantı terminalli tipler hazır çok sayıda uygun soket olan fiş bağlantılı tipler

Çeşitli yaklaşım anahtarı bağlantı yöntemleri

kablolu, soketli ve terminal bağlantılı tiplerŞekil 5.7

Bir yaklaşım anahtarının sinyal işleme devresi ve ana sensörü, ya elektronik elemanlarla geleneksel baskılı devre üzerinde yada yüzeye monte edilen elemanlarla (SMD) esnek veya seramiktaşıyıcı üzerinde oluşturulmuştur. Elektronik devre muhafaza içine yerleştirildikten sonra yaklaşım anahtarının tüm işlevleri test edilir ve geride kalan tüm boş1uk reçine ile doldurulur. Reçine doldurulduktan sonra muhafaza mekanik olarak daha dayanıklı olur, elektronik devreyi vibrasyona karşı korur, toz ve nem girişini önler. Bu önlemler aşırı çevre koşullarında emniyetli çalışmayı garantiler.

Uygulamada Dikkat Edilecek NoktalarAlgılama Mesafesi Ve Algılanabilir CisimlerDaha önce belirtildiği gibi İndüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarları dokunma olmadan çalışırlar. Hedef cisim sadece sensöre yaklaşmalıdır. Fakat "sensöre yaklaşmak" ne demektir? Yaklaşım anahtarının emniyetli bir biçimde cismi algılayabileceği bu mesafe (yani algılama mesafesi) aşağıda



detayları açıklanacak koşullara bağlı olan, yaklaşım anahtarının bir parametresidir.İndüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarının algılama mesafesi hedef cismin boyutları, kalınlığı ve malzemeye bağlıdır. Ek olarak, algılama mesafesi çalışma koşullarının değişmesi (Sıcaklık farklılığı, çalışma gerilimindeki değişimler) ve aynı tipten farklı sensörlerde ortaya çıkabilecek farklılıklara (bireysel değişimler) bağlıdır. Karşılaştırılabilir algılama mesafesi değerleri elde etmek amacıyla indüktif yaklaşım anahtarları için standart bir hedef plaka tanımlanmıştır.

Yaklaşım anahtarı algılama mesafesiMalzeme : yumuşak çelik Kalınlık : 1 mmm=kenar uzunluğu

S max.

Sr max.

Sn

Sr min.

S min.

emniyetli çalışma Sa

m=d sensör etkin yüzeyinin çapı veya3X Sneğer bu değer daha büyükse

hedef cisim

1,21 X Sn

1,1 X Sn

1,0 X Sn

0,9 X Sn

0,81 X Sn

etkin yüzey

Sn = nominal algılama mesafesi Sr = gerçek algılama mesafesi S = faydalı algılama mesafesi Smin. = çalışma algılama mesafesi = Sa

Şekil 5.8

Bu hedef plaka standardı ve ölçüm yöntemi Avrupa Standardı EN 50010'da tanımlanmıştır. Standart hedef plaka dikdörtgen şeklinde ve 1 mm kalınlıktadır. Hedef plakanın kenar uzunluğu, en az sensör etkin yüzeyinin çapı kadar veya daha büyük ise nominal algılama mesafesinin (3 katı kadardır. Yumuşak çelik, hedef plakanın malzemesi olarak tanımlanmıştır. Bu nedenle her bir sensörün yalnızca algılama mesafesi belirlenen çevre koşulları altında verilmiştir.Yaklaşım anahtarları üretiminde üreticiler kesin belirli sınırlamalara (EURO-Norm' da tanımlanan)



uymak zorundadır. Tüm Sensörler çevre koşullarının değişmesi durumunda veya bireysel değişimlerde bunlara kesin bağlı kalmalıdır. Teknik verilerde gösterilen nominal algılama mesafesi Sn sadece karakteristik bir değer olup üretim toleranslarının veya sıcaklık ve gerilim gibi diğer etkenlerin etkisini hesaba katmaz. Gerçek algılama mesafesi Sr daha önemlidir. Bu mesafe nominal çalışma geriliminde ve yaklaşık 20 oC ortam sıcaklığında belirlenmiştir ve nominal algılama mesafesinden + % 10 değişebilir. Gerçek algılama mesafesi tipik bireysel değişimleri hesaba alır. Ayrıca, eğer gerilim ve sıcaklık değişimleri olursa yani teknik verilerde garanti edilen ortalama sıcaklık ve gerilim değerinde değişiklik olursa yaklaşım anahtarının algılama mesafesi yine en fazla gerçek algılama mesafesinden + % 10 değişebilir. Bu algılama mesafesi faydalı algılama mesafesi olarak adlandırılır ve nominal algılama mesafesinin 0.81 - 1.21 katı arasındadır.Çoğunlukla alt limit (yani 0.81xSn) kullanıcı için daha önemlidir. Örneğin en kötü koşullar altında 10 mm olan nominal algılama mesafesi 8.1 mm olacaktır. Bu nedenle kullanıcı için elde edilebilen minimum çalışma algılama mesafesi Sn verilmiştir. Her yaklaşım anahtarı bu çalışma algılama mesafesi içerisinde çalışmalıdır.Yaklaşım anahtarının emniyetli bir şekilde açıp kapaması için hedefin yapması gereken hareket, açma noktası ile kapama noktası arasındaki farkın (histerisis) sonucu olan birkaç mm ' lik kurs mesafesidir. Eğer cisim eksenel değil de açısal olarak, örneğin yan taraftan, yaklaşırsa kesin açma ve kapama noktası elektromanyetik alanın dağılımına bağlıdır. Üretici firmalar kataloglarında genellikle şekil 5.9'dekine benzer bir açma-kapama eğrisi verirler. Kolaylıkla görü1ebileceği gibi açma noktası ile kapama noktası arasındaki kurs mesafesi, hedef plaka açısal olarak yaklaşırsa önemli ölçüde kısalır. Çalışma frekansı da artar. Bu nedenle, örnek olarak konumlandırma işlemleri için tercih edilen yön bu olmalıdır.

Hedef plakanın açısal yaklaşımında 1- açma ve 2- kapama eğrisi

Şekil 5.9

Hedef Genişliği Düzeltme KatsayısıEN 50010 de belirtilen standart plaka yerine daha küçük veya kare olmayan başka bir şekilde hedef kullanılırsa çalışma mesafesi şekil katsayısı ile düzeltilmelidir. Aşağıdaki şekil Standarttan ayrılan kare şekiller için bu düzeltme katsayılarını gösterir tipik eğriden görüleceği gibi daha küçük plakalar için algılama mesafesi oldukça kısalırken daha büyük plakalar için çok az bir artış olur.



Standart olmayan hedef plaka için düzeltme katsayısı Kr eğrisi

Şekil 5.10

Malzeme Düzeltme KatsayısıHedef plaka, Standartta belirtilen yumuşak çelik yerine başka bir malzeme olursa da algılama mesafesi düzeltilmelidir. İndüktif yaklaşım anahtarlarında düzeltme katsayısı doğrudan doğruya malzemenin iletkenliğine bağlıdır. Hedef malzeme içinden girdap akımları aktığı için kayıplar doğrudan i1etkenliğe bağlıdır.Şekil 5.11, bakır ve alüminyum gibi iyi iletken malzemelerin daha kısa algılama mesafelerine sahip olduklarını göstermektedir. Granitteki iletkenlik ve demirdeki ferromanyetizm, osilatör devresinde daha fazla girdap akımı kayıplarına neden olduğu için elde edilebilir algılama mesafesi de daha fazla olur. Çeşitli malzemelerin iletkenliklerinin x bir fonksiyonu olarak düzeltme katsayısı K.(İndüktif siviç, osilatör frekansı 200 kHz.)

Şekil 5.11İndüktif yaklaşım anahtarları için algılama mesafesiyle malzeme arasındaki bağıntı şekil 5.11' de görülmektedir. Eğri, farklı diamanyetik ve para manyetik malzemeler için teorik değer1eri gösterir.



Gösterilen noktalar ise gerçekte ölçülen değerlerdir. Görüleceği gibi yaklaşık 105 1/ m iletkenlikte düzeltme katsayısı en büyük değerdedir. Daha az iletkenlik daha kısa algılama mesafesi sağar. Bunun anlamı, iletkenliği yaklaşık olarak 100 - 10-2 1/ m olan su veya daha az iletken malzemeler algılanamaz. Demir bir ferromanyetik malzeme o1duğu için en büyük katsayıya sahip noktaya yakındır. Ferromanyetizm sensör alanının yayılma derinliğini birkaç mikronda sınırladığı için malzemenin iletkenliği azalmış gibi görülür, Sonuç olarak demir,çelik veya feritimsi alaşımlar daha kolayca algılanabilirler.Kapasitif yaklaşım anahtarlarında, malzeme katsayısı sensör ucundaki kapasitörün değer değişimine bağlıdır. Bu kapasite ne kadar çok değişirse malzeme o kadar kolay algılanır. Bu nedenle düzeltme katsayısı doğrudan doğruya malzemenin bağıl dielektrik katsayısına bağlıdır Şekil 5.12' de metaller gibi iletken malzemeler dikkate alınmamıştır. İletkenlerin düzeltme katsayıları her zaman 1' dir, yani olası en büyük algılama mesafesine ulaşılır.

Farklı malzemelerin bağıl di elektrik katsayısının r bir fonksiyonu olarak düzeltme katsayısı Kw (kapasitif siviç osilatör frekansı yaklaşık 300 kHz.)

Şekil 5.126.4. Malzeme Kalınlığı Düzeltme Katsayısıİndüktif yaklaşım anahtarları için EN 50010' da Standart plaka kalınlığı 1 mm olarak tanımlanmıştır. Fakat malzeme, metal folyo gibi ince olursa malzeme düzeltme katsayısına göre beklenenden daha uzun algılama mesafeleri elde edilebilir. Bunun nedeni den etkisi adi verilen sensör elektromanyetik alanının malzeme içindeki yayılma derinliğidir.Osilatör frekansı 100 kHz. de indüktif sensör alanının yayılma derinliği

[mm]

Farklı iletken malzemeler için sınır kalınlık değerleri, bu değerlerin altında beklenen algılama mesafesi daha uzundur.

Demir (dinamo sacı) yaklaşık

0.02

Gümüş 0.2

Bakır 0.2

Alüminyum 0.3

Çinko 0.4

Pirinç 0.4



Kurşun 0.7 Tablo 5.46.5. Montajİndüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarlarının çalışma ilkesi manyetik veya elektromanyetik alanın sensör ön tarafında biçimlenmesi olayına bağlıdır. Her zaman için bu alanın sadece hedef cisimden etkilenmesi ve siviçe yakın diğer cisimleri algılamaması önlenemez. Yaklaşım anahtarının doğru çalışması için sensör kafa tarafının etrafında algılanabilir malzeme olmamasının garanti edilmesi gerekir. Yani indüktif yaklaşım anahtarlarında bu alanda iletken malzeme olmamalı ve kapasitif yaklaşım anahtarlarında bağıl dielektrik katsayısı yüksek hiçbir malzeme olmamalıdır.Silindirik tiplerin montajıEURO-Norm' una göre indüktif yaklaşım anahtarının metal içine gömülebilir veya gömülemez (flush veya nonflush) montajında aşağıdaki noktalara dikkat edilmesi gerekir.

Şekil 5.13 gömülebilir montaj (f) gömülemez montajYaklaşım anahtarının etkin d=yaklaşım anahtarının çapıyüzeyi metal içine gömülebilir sn=nominal algılama mesafesi

Yaklaşım anahtarının etkin yüzeyi etrafında en az çizimde gösterildiği kadar boş alan

bırakılmalıdır.

En çok yaygın olan silindirik tip indüktif yaklaşım anahtarına ilişkin montajı gösteren şekil 5.13, sensörün kenarlarında bırakılması gereken boş alanı verir. Yukarıdaki açıklığın sağlanamayacağı her yerde gömülebilir (flush) tip siviçler kullanılmalıdır. Bu tiplerde yaklaşım anahtarının etkin yüzeyi metal içine gömülü monte edilebilir. Daha önce gösterildiği gibi bu tiplerin elektromanyetik alanları öyle bir şekilde ekranlanmışlardır ki sadece gözardı edilebilir bir miktarı etkin yüzeyin kenarlarına taşar.Bu nedenle, bu tipler yanal yaklaşımlara duyarlı değildir. Avantaj olan bu ekranlamanın aynı zamanda bir de dezavantajı vardır: aynı boyuttaki gömülemez tiple karşılaştırıldığında gömülebilir yaklaşım anahtarları daha kısa algılama mesafelerine sahiptir. Siviçin tipine bağlı olarak algılama mesafesindeki bu azalma nominal algılama mesafesinin % 50' sine kadar çıkabilir.Eğer birkaç tane ayni tip yaklaşım anahtarı birbirine yakın olarak montaj edilecekse sensörler arasında



bırakılması gereken minimum açıklık vardır. Burada da şekil de Gösterilen açıklıklar bir kural olarak alınmalıdır. Şüphe durumunda üreticinin kataloglarına başvurulabilir.Silindirik tiplerin montajıAynı tip yaklaşım anahtarları karşılıklı veya yan yana bağ1anacaksa bırakılması gereken en az mesafelere uyulmalıdır.

indüktif indüktif (gömülemez)indüktif (gömülebi1ir)

D=yaklaşım anahtarının çapı s=nominal algılama mesafesi

kapasitif

Şekil 5.14

Ayrıca ortak etki mesafesi üretimden kaynaklanan osilatör frekansındaki rasgele farklılıklara bağlıdır. Genellikle çok özel bir durumda açığa çıkmadıkça veya siviç değiştirilmedikçe bu etki fark edilmez. Eğer şekilde Gösterilen minimum açıklıklara uyulamayacaksa üreticiler osilatör frekansı belli bir miktar değiştirilmiş özel siviçler sağlayabilirler.

6.6 Çevre KoşullarıSensörler normal olarak üretim hatlarındaki makinelerin daha az korunmuş yerlerinde kullanıldıkları için sıcaklık, soğuk, darbe, vibrasyon, toz, nem, kimyasal aşındırıcı sıvılar gibi zor çevre koşullarına doğrudan maruz kalırlar. Bu nedenle böyle zor koşulların yol açtığı bozukluklara karşı korunmaları gerekir. Üretici firma katalogları sorun olmadan sensörlerin kullanılabileceği çevre koşullarını ve uygulama bilgilerini verir.a) Ortam sıcaklığıOrtam sıcaklığı deyimi yaklaşım anahtarının etrafının sıcaklığı için kullanılır. Genel olarak yaklaşım anahtarları için izin verilen ortam sıcaklığı - 25 ile + 80 oC arasıdır. Bu sınırlar dışına taşan kısa süreli küçük değişimler siviç tarafından tolere edilebilir.b) Darbe ve vibrasyon kuvvetleriDaha önce sözü edildiği gibi yaklaşım anahtarlarında hareketli hiçbir parça yoktur ve tümüyle reçine ile doldurulmuştur. Bu nedenle tüm darbelere ve vibrasyona karşı aşırı bir dayanımı vardır. Yer çekiminin (g) neden olduğu ivmenin 30 katı izin verilen maksimum darbe kuvveti ve 1 mm genliğinde 55 Hz. 'e kadar olan frekanslardaki vibrasyon maksimum vibrasyon kuvveti olarak alınabilir.c) Yabancı cisimler ve tozİndüktif yaklaşım anahtarları hiçbir şekilde iletken olmayan malzeme tozu birikiminden etkilenmez. Hatta girdap akimi kayıplarına yol açan küçük metal kıymıkları bile siviçin hatalı çalışmasına neden olmaz. Kapasitif siviçlerde ise çok küçük toz parçaları bile hatalı çalışmaya neden olabilir. Bu nedenle toz ve nemin etkisini kompanze eden kompanzasyon elektrotu bulunan sensörler vardır. Bu tip kapasitif yaklaşım anahtarları çok fazla kirlenmenin olduğu yerlerde de kullanılmaya uygundur.Uluslararası Standart (EN 40050) elektrikli araçların koruma derecesini tanımlamakta kullanılır ve yaklaşım anahtarı üreticisi firmalar bu standarda göre siviçlerin koruma sınıfını belirler (örneğin IP 67). IP "International Protection"in (Uluslararası Koruma) kısaltmasıdır. ilk rakam yabancı cisimlerin girişine ve temasına karşı koruma derecesini gösterir. Örneğin 6 rakamı, en ince tozun



girişine ve tümüyle temasa karşı koruma anlamındadır. Koruma sınıfı tanımlama yöntemi IP 'nin ikinci rakamı, siviçin ne derecede sulu bir ortamda çalışabileceğini gösterir.d) Nem ve suYukarıda sözü edildiği gibi indüktif yaklaşım anahtarının algılama işlevi su, nem, sis veya buhardan etkilenmez. Öte yandan kapasitif yaklaşım anahtarı suyun yüksek di elektrik katsayısı nedeni ile su ve tüm su içeren cisimleri algılar. Sadece kompanzasyon elektrotu bulunan tipler, çalışmalarında sorun olmadan bir film şeklinde nem yoğuşmasını kompanze edebilir. Bununla birlikte emniyet acısından Yaklaşım anahtarının nem girişine karşı ne derecede korunduğu önemlidir. Bu, koruma sınıfı tanımlama yöntemi IP' nin ikinci rakamında gösterilir. örneğin; 7 rakamı, 30 dakika süreyle 1 m derinliğindeki su içerisine yaklaşım anahtarı daldırıldığında zarar verecek miktarda suyun siviçe giremeyeceğini gösterir.Genellikle yaklaşım anahtarları elektrik bağlantı şekillerine (kablolu, soketli, terminal bağlantılı) bağlı olarak IP65 ve IP67 koruma sınıfında olurlar.e) Kimyasal etkilerKatı, sıvı veya gaz biçimindeki kimyasal maddelerin yaklaşım anahtarının içinde bulunduğu ortamı etkilediği her yerde siviç muhafazası ve kablosunun bu maddelere karşı yeterince dirençli olup olmadığının çok iyi bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Çok yaygın olan cam elyafı ile güçlendirilmiş plastik ve metal ceketle kaplanmış tipler bile kimyasal maddelerden etkilenmiş ortamlarda kullanılmaya uygundur. Özellikle zor koşullardaki uygulamalar için korozyona dayanımlı paslanmaz çelik veya teflon özel muhafazalar da vardır. f) Elektromanyetik etkilerYaklaşım anahtarlarının kullanıldığı endüstriyel ortamlarda, elektromanyetik etkiler değişebilir ve yüksek enerji seviyelerinde olabilir. Örneğin; radyo vericileri, enerjideki anahtarlama işlemleri indüktif yükleri anahtarlama veya yıldırım. Radyo dalgalarının dalga boyu ile karşılaştırıldığında sensörün küçük boyutları nedeni ile bu tür periyodik etki çok az bir tehlike oluşturur. kısa süreli geçici etkiler yaklaşım anahtarlarına yüksek bağışıklık veren devreler yardımı ile süzülebilir. Etkinin olabileceği diğer bir noktada kablodur. Eğer siviç kablosu uygun bir şekilde çekilmemiş ise kablo, radyo dalgalarını alan bir anten gibi davranabilir veya kendisine paralel çekilen diğer kablolardaki geçici gürültüleri kapabilir. Bu durumda süzücü devreler kullanılabilir. g) Diğer etkenlerÇoğu diğer tip sensörlerle karşılaştırıldığında indüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarları ses ve ışıktan etkilenmez. Yaklaşım anahtarının bağışık olmadığı tek etki X ışını ve radyasyondur. Elektrik kaynağının yarattığı gibi çok yakındaki güçlü manyetik alan indüktif yaklaşım anahtarının işlevini zorlaştırabilir. Bu tür uygulamalar için kaynağa (akıma) dayanıklı tipler vardır.

6.7 Uygulamaya yönelik görüşler Metal nesnelerin saptanması için indüktif temassız algılayıcılar, kapasitif temassız algılayıcılara oranla, fiyatlarının uygun olmasından dolayı daha çok tercih edilir.Metal olmayan nesnelerin saptanması için optik temassız algılayıcılar ile kapasitif temassız algılayıcılar arasında bir rekabet vardır ve birbirlerini ikame ederler. Kapasitif temassız algılayıcıların anlamlı ve önemli avantajlar getirdikleri bir uygulama alanı vardır.

6.7.1 Tipik UygulamalarYaklaşım anahtarlarının yaygın bir uygulaması mekanik konum siviçleri yerine kullanımıdır. Mekanik siviçin daha ekonomik olduğu doğrudur, fakat daha önce sözü edildiği gibi belirli mekanik aşınmalara maruzdur. Arızalanmaları durumunda üretim hattının, konveyör sisteminin veya benzerlerinin saatlerce durmasına neden olur. Bu nedenlerle mekanik siviç yerine dokunmasız, aşınmasız ve yıpranmasız yaklaşım anahtarlarını kullanmak daha karlı olabilir.Yaklaşım anahtarları devir ölçümü içinde ideal bir çözümdür. Burada yüksek çalışma frekansları gerekir ve kontrol sisteminin tam olarak çalışması için daha fazla sinyal bir zorunluluktur. Doğru bir değerlendirme için tanımlanan anahtarlama sinyali de önemlidir. yaklaşım anahtarları yüksek çalışma frekansı yarı iletken çıkış ve tanımlanmış, çabuk çıkış sinyali ile iyi bir çözümüdür.



İzleme ve sayma işlemlerinde Ürün dorudan algılanır. Dokunmasız siviçlerin kullanimi ile algılanması güç olan cam, gıda, kağıt vb. gibi cisimlerin algılanması da olasıdır.Özellikle kapasitif yaklaşım anahtarları paketleme sanayinde seviye algılama ve izlemede kullanılabilir. Boru hatlarındaki (değirmende) blokaj kadar tank ve silo seviyeleri de gösterilebilir. Uygun montaj ve kapasitif siviçin iyi ayarlanması ile paketleme sanayinde paketler içindeki miktarın doğruluğu kontrol edilebilir (karton kutulardaki deterjan gibi).Yaklaşım anahtarlarının en eski uygulaması kimya sanayi, değirmenler ve tank alanları gibi tehlikeli bölgelerde kullanımıdır. Böyle bölgelerde sadece çok düşük gerilimin kullanılabilmesinden ötürü bu tür uygulamalar için ek emniyetli yaklaşım anahtarları vardır. Çok yaklaşım anahtarı Ex-bölge diye adlandırılan bu alanlarda kullanılmak üzere onaylanmıştır. Bu tip siviçler DIN 19 234 altında standartlaştırılmıştır ve sıklıkla NAMUR siviç adıyla bilinir.Mekanik darbe gibi çeşitli nedenlerle yaklaşım anahtarının bozulmaması gereken uygulamalarda kullanılmak üzere kendi kendini İzleme (self-monitoring) sistemi olarak adlandırılan yaklaşım anahtarının işlevselliğinin sürekli izlendiği sistemler vardır.Yukarıdakiler, indüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarlarının genel uygunluğu hakkında sadece kısa bir özettir. Çoğu açıkça belirgin olmayan yerlerdeki uygulamalar yalnızca montaj sırasında görülebilir. Er yada geç, indüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarlarının özellikleri ve Çalışması hakkındaki bilgiler böyle uygulamaların çözümünde yardımcı olur.

6.7.2 Uygulama ÖrnekleriKapasitif temassız algılayıcılar örneğin depo seviyelerinin kontrol edilmesine yarar. Buna ek olarak metal olmayan malzemelerin saptanmasında kullanılır. Siyah ve mat nesnelerin saptanmasıNesneler lastik, deri, plastik, v.b. gibi malzemelerden yapılmış olabilir. Bu nesneler yansıma ışığı algılayıcıları tarafından saptanamaz ve sesüstü temassız algılayıcılar pahalı olmalarından dolayı bu işlem için kullanılmazŞekil 5.15: Siyah lastik parçaların saptanması

Sıvı seviyelerinin saptanmasıCam ya da plastik kap içinde bulunan sıvıların seviyelerinin saptanmasında, kabın kenarı kapasitif temassız algılayıcının kendiliğinden cevap verebileceği kadar kalın olmalıdır.

Şekil 5.16: Çelik bir kap içinde bulunan sıvının seviyesinin saptanması Plastik ya da kristal koruma borularının içinde bulunan kapasitif temassız algılayıcılar Seviyenin plastik ya da cam boru dışından saptanması



Akışkan ürünlerin seviyelerinin saptanması

Kapasitif temassız algılayıcılar toz ya da tane halindeki ürünlerin seviyelerini bulundukları paketlerin içinden ya da silolarda saptamaya yarar.Örneğin gıda maddelerinin içinde bulunduğu kapalı paketlerin dolulukları, kapasitif temassız algılayıcılarla paketin dışından kontrol edilebilir.Aşağıdaki şekilde karton kutunun altında bulunan 4 adet kapasitif temassız algılayıcı, kutunun içinde bulunan 4 şişenin içecekle dolu olup, olmadığını kontrol etmektedir.

Şekil 5.17: Bir karton paketin içinin kartonun dışından kontrol edilmesi

Elektrik telleri ve kabloların esnemelerinin kontrolü

Kapasitif temassız algılayıcılar oldukça küçük çaplı bakır tel ya da elektrik kablolarına reaksiyon gösterirler. İndüktif temassız algılayıcılar bu tip tel ya da kablolara ya küçük bir anahtarlama aralığı ile etkirler ya da hiç etkimezler. Ayrıca bu işlem için optik temassız algılayıcılar da kullanılmaz.

Şekil 5.18: Bir kapasitif temassız algılayıcı ile kablo kopmasının kontrol edilmesi

Aşağıdaki şekiller bir fikir vermek açısından indüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarlarının olası

Uygulamalarını gösterir.

Bir robot kolunda olası iki sınır konumu indüktif yaklaşım anahtarı ile dokunmasız izlenir.

Şekil 5.19



Boru üretiminde daha sonraki işlemler için borunun gelişi indüktif yaklaşım anahtarı tarafından algılanır.

Şekil 5.20

İndüktif yaklaşım anahtarı ile makine hızı izleme. Diskteki her diş dokunmadan ve doğrudan algılanır ve böylece ayrıca ek mekanik bağlantıya gerek kalmaz.

Şekil 5.21

İki kapasitif yaklaşım anahtarı ile silo seviye kontrolü.

Şekil 5.22

Rollar üzerindeki cam plakayı algılayan bir kapasitif yaklaşım anahtarı



Şekil 5.23

İki kapasitif yaklaşım anahtarı PVC cidarların arkasından tank seviyesini algılar ve kontrol eder.

Şekil 5.24

Otomobil montaj hattında kullanılan indüktif yaklaşım anahtarı

Şekil 5.25

İndüktif yaklaşım anahtarı ile devir ölçümü

Şekil 5.26



İndüktif yaklaşım anahtarının limit siviç olarak kullanılması

Şekil 5.27

indüktif yaklaşım anahtarı ile metal kapak kontrolü

Sorular Soru 5.5.1 Bir tahıl anbarındaki seviye ölçümü Bir tahıl anbarının seviyesini kapasitif temassız algılayıcıyla saptarken nelere dikkat etmelisiniz?Soru 5.5.2Kapasitif temassız algılayıcılarda çevre etkileriBir kapasitif temassız algılayıcı çalıştırılmayan bir ünitenin bünyesinde bulunmaktadır. Böyle bir durumda özellikle ilkbahar ve sonbaharda nelere dikkat edilmelidir?Soru 5.5.3Karton kutuların algılanmasıÇeşitli kalınlıklardaki karton kutular, bir kapasitif temassız algılayıcı ile algılanırken nelere dikkat edilmelidirSoru 5.5.4Şeffaf kısımların algılanmasıGıda maddeleri üreten bir fabrikada, saydam folyeden yapılan şeffaf kısımların boş kutuların üzerinde bulunup, bulunmadığı kontrol edilecektir (bakınız şekil 5.29). Bu uygulama için kapasitif, optik ve sesüstü temassız algılayıcılardan hangisinin kullanılacağına karar verilememektedir. Bu algılayıcılardan hangisi, ne gibi şartlar altında kullanılmalıdır?



Şekil 5.29: Saydam pencereli karton kutu

6. BölümOptik Temassız Algılayıcılar (Fotoseller)

6.1. Genel ÖzelliklerOptik temassız algılayıcılar nesneleri optik ve elektronik yollarla algılar. Bunun için kızıl ya da kızılötesi ışık kullanılır. Kızıl ve kızılötesi ışık kaynakları olarak özellikle yarı iletken-ışıklı diyotlar (LED) kullanılır. Bu diyotlar küçük, sağlam, uzun ömürlü ve kolay modüle edilebilirdir. Alıcı elemanları olarak fotodiyotlar ya da fototransistörler kullanılır. Kızıl ışık, kullanılan temassız algılayıcının optik eksenlerinin ayarlanmasında çıplak göz ile görülebildiğinden önemli bir avantaj sağlar. Ayrıca polimer optik kablolar ışığı az miktarda sönümlendirdikleri için, bu dalga boyu aralığında kullanılmaları iyi sonuç verir.

Yüksek ışık güçlerinin gerektiği yerlerde, örneğin büyük mesafelerin atlayarak geçilmesinde, kızılötesi (görünmeyen) ışık kullanılır. Ayrıca kızılötesi ışık çevre etkilerine (örneğin çevre ışıkları) daha az dirençlidir.Optik temassız algılayıcıların her iki çeşidinde dış ışık etkilerinin daha çok azaltılması, optik sinyallerin modülasyonu ile gerçekleştirilir. Alıcı (ışıklı algılayıcılar hariç) vericinin gönderdiği impulsa göre ayarlıdır.

Işıklı algılayıcılarda ise, alıcı ile verici arasında bir impuls uyumu olmadığı için, alıcıda elektriksel bandpas filtresi kullanılır. Özellikle kızılötesi ışıklarda gün ışığı filtresi kullanımı, çevre ışıklarına olan duyarsızlığın daha da iyileştirilmesini sağlar.

İndüktif ve kapasitif sensörlere ek olarak, günümüz otomasyon teknolojisinde opto-elektronik sensörler gittikçe daha önemli olmaktadır. Bunlar, dokunmasız makine hareketlerini algılama ve daha önemlisi makinelerde ve fabrikalarda farklı ürünleri emniyetli olarak algılama olanağı sağlar.

Optik sensörler yüksek performansları ve gittikçe küçülen tasarımları ile ivme kazanmaktadır. Çünkü, büyük olmalarından dolayı indüktif ve kapasitif sensörlerle çözülenemeyen uygulamalarda kullanılabilirler.

Büyük indüktif ve kapasitif sensörlerde, sensörle hedef cisim arasındaki en uzun mesafe 60 - 100 mm dolaylarındadır. Fakat optik sensörler küçük boyutlarda bile birkaç metrelik alanı kontrol edebilir.

Şekil 6.1: Bir optik temassız algılayıcının temel devre planı (Alıcı ve



verici aynı gövdede bulunuyor.)

6.2. Optik Algılamanın Temel İlkesiTam olarak opto-elektronik ne demektir? Bu optik ve elektronik kelimelerinin birleştirilmesi ile oluşturulmuştur. Anlamı, dokunmaksızın bir cismi ışık (optik) yardımıyla algılama, sonra elektronik olarak değerlendirme ve sinyale dönüştürme demektir.

Elektromanyetik ışıma (radiation) dağılımı (Spektrum)

Şekil 6.2

Bir cisimi algılamak için fotosele gerekli olan ışık 1 mm ile 10 nm arasındaki elektromanyetik ışıma aralığındaki dalgalardan oluışur Bu aralık UV ışık , görülebilir ışık (insan gözü ile) ve IR ışık bölgelerine ayrılmıştır. DIN 5031 'e göre optik spektrum sınıflandırması

Dalga boyu aralığı Işınım tanımlama

100 nm - 280 nm UV - C

280 nm - 315 nm UV - B

315 nm - 380 nm UV - A

380 nm - 440 nm Açık mor

440 nm - 495 nm Açık mavi

495 nm - 558 nm Açık yeşil

558 nm - 640 nm Açık sarı

640 nm - 750 nm Açık kırmızı

750 nm - 1400 nm IR - A

1.4 mm - 3.0 m IR - B

3.0 mm - 1000 m IR - CBölgeler arasındaki geçiş ve görülebilir ışığın renkleri erasındaki geçiş süreklidir (gökkuşağı). Genellikle ışık kaynağı olarak dalga boyu 880 nm olam kızıl ötesi (infrared) ışık kullanılır.Fakat bazı özel durumlarda dalga boyu 660 nm olan kırmızı ışıkta kullanılır. Spektral dagılım (standardlaştırılmış)

1. güneş ışığı

2. göz



duyarlılığı

3. spektral duyarlılık Si alıcı

4. spektral ışınım kırmızı LED GaAs P

5. spektral ışınım GaAlAs

6. spektral ışınım GaAs

Şekil 6.3Kızıl ötesi ışık olası dış kaynakların etkilerine karşı olabildiğince çok bağışıklık kazandırmak için çeşitli nedenlerle kullanılır. Birincisi, alıcı olarak kullanılan transistör en yüksek duyarlılığa kızıl ötesi ışıkta sahiptir.İkincisi, çok küçük toz parçalarının çapından daha uzun dalga boyu olan ışığın hiçbir sorunla karşılaşmadan bu parçacıkları geçmesi olayından yararlanılır. Kirlenme ve toza karşı koruma sağlamak uzun dalga boylu ışınım (UV değil IR) kullanımının nedeni budur.Üçüncüsü, kızıl ötesi ışık kullanımıyla sensörler görülebilir aralıktaki dış ışık kaynaklarından daha az etkilenir.

Optik temassız algılayıcılarda bulunan koruma tedbirleri şunlardır:• Kutuplama koruması• Çıkışların kısa devre dayanımlılığı• Gerilim tepe değerlerine karşı korumaIşıklı ve yansıma ışığı algılayıcılarda aşağıda belirtilen iki tip anahtarlama fonksiyonu ayırt edilir:• Aydınlık anahtarlama

Nesne ışık ışınını serbest bırakırsa çıkış kapanır (kapanan çıkış, NO = normalde açık kontak). Aydınlık anahtarlamada, ışıklı algılayıcının alıcısının çıkışı, ışık huzmesinde bir nesne bulunmadığı takdirde kapalıdır.

• Karanlık anahtarlamaNesne ışık ışınını serbest bırakırsa çıkış açılır (açılan çıkış, NC = normalde kapalı kontak). Karanlık anahtarlamada, ışıklı algılayıcının alıcısının çıkışı, ışık huzmesinde bir nesne bulunduğu takdirde kapalıdır.

Optik yansıma ışığı algılayıcılarında anahtarlama fonksiyonu şu şekildedir• Aydınlık anahtarlama

Eğer algılanacak nesne ışık huzmesine girerse çıkış kapanır, (kapanan çıkış, NO = normalde açık kontak)

• Karanlık anahtarlamaEğer algılanacak nesne ışık hüzmesina girerse çıkış açılır, (açılan çıkış, NC = normalde kapalı kontak)

6.3 Optik temassız algılayıcıların yapısıOptik temassız algılayıcılar esas olarak iki temel yapı elemanından oluşur: alıcı ve verici. Bu iki elemana ek olarak algılayıcının yapı ve kullanım şekline göre reflektörler ve fiber optik kablolar da



kullanılır.Alıcı ve verici ya aynı gövdede (yansıma ışığı algılayıcılar ve yansıma ışığı algılayıcıları) ya da ayrı gövdelerde (ışıklı algılayıcı) bulunur.Vericide kızıl ve kızılötesi ışık için gerekli olan bir ışık kaynağı bulunur. Gönderilen ışık optik kurallarına göre doğrusal yayılır ve sapma, kesilme, yansıma ve iletilme özelliklerine sahiptir. Bu ışık alıcı tarafından alınır, yabancı ışıklardan arındırılır ve elektronik olarak değerlendirilir.Temassız algılayıcı gövdeden izole edilen bir koruma tabakası ile iç taraftan teçhiz edilir. Yukarıdaki şekilde elektronik yapı elemanları gösterilmemiştir. Arka tarafta duyarlılığı ayarlamak amacıyla kullanılan bir potansiyometre bulunur.Optik temassız algılayıcılarda genellikle, çıkışın kapanması ile yanan bir ışıklı diyot (LED) bulunur. Işıklı diyot (LED) ayarlamaya yardımcı eleman olarak kullanılır ve çalışma fonksiyonların kontrol edilmesine yarar.

Şekil 6.4 Silindirik bir optik temassız algılayıcının yapısı

6.4 Optik temassız algılayıcıların işletim rezerviOptik temassız algılayıcılar çalışma esnasında, toz, talaş ya da yağ gibi maddelerden kaynaklanan kirlenmelere maruz kalabilir ve bu kirlenmeler bazı arızaların meydana gelmesine sebep olabilir. Temassız algılayıcının optik sisteminde bulunan merceklerde oluşan kirlenmeler ya da yansıma ışığı algılayıcılarda yansıtıcının kirlenmesi ve yansıma ışığı algılayıcılarında algılanan nesnenin kirlenmesi meydana gelen arızaların sebepleri olarak gösterilebilir.Işıklı ve yansıma ışığı algılayıcıların ışık huzmelerinde meydana gelen aşırı kirlenmeler, ışık huzmesinin kesilmesine sebep olabilir. Bu durum sanki ortada devamlı olarak bir nesne varmış gibi algılanır. Yansıma ışığı algılayıcılarında, optik ışınlar mercekteki kirlenme yüzünden alıcıya tekrar geri yansıtılıyorsa, mercek sistemindeki bu kirlenme sanki ortada bir nesne varmış gibi değerlendirilir. Eğer mevcut nesne aşırı kirli ise, bu durum sanki ortada bir nesne yokmuş gibi bir değerlendirmeye sebep olur, çünkü nesnenin aşırı kirliliğinden dolayı az miktarda ışık yansır.Güvenli bir işletim için şu tedbirler alınmalıdır:1. Optik temassız algılayıcının yeterli işletim rezerviyle işletilmesi.

- Ön deneylerin yapılması.- Yeterli işletim rezervine sahip, uygun bir temassız algılayıcının seçimi.

Şekil 6.5 Bir ışıklı algılayıcı örneği ışığında işletim rezervi faktörünün fonksiyon grafiği

2.Yardımcı ayarlama elemanlarına sahip temassız algılayıcıların kullanılması, örneğin güvenli olmayan yerlerde ışıklı diyotun yanıp sönmesi.

2.Kirlenmeyi otomatik olarak bildiren temassız algılayıcıların kullanılması.



Optik temassız algılayıcılar fonksiyon rezervi de denilen, belli bir işletim rezervine sahiptir. İşletim rezervi,işletim rezervi faktörü 6 ile tanımlanır. Bu faktör alıcı girişindeki optik sinyal şiddetinin, PE, tetikleme seviyesindeki, hala saptanabilir olan optik sinyal şiddetine, Ps, bölünmesi ile hesaplanır:Alıcı tarafından alınan optik ışın şiddeti, tetikleme seviyesindeki optik ışın şiddetine eşitse p = 1 olur ve bir işletim rezervi oluşmaz. Örneğin p = 1,5 olursa %50'lik bir işletim rezervi vardır.

Kirlenme tehlikesi ne kadar büyük olursa, işletim rezervi faktörü o kadar yüksek olmalıdır. Üretici tarafından hazırlanan işletim rezervi eğrilerine bakılarak temassız algılayıcı için gerekli olan işletim rezervi daha önceden belirlenebilir. Kirlenmeden başka sebepler de gerekli işletim rezervinin altına inilmesine sebep olabilir. Örneğin:• Güvenli faaliyet ya da algılama alanının dışına çıkılması• Algılanan nesnenin malzeme yüzeyindeki değişimler• Hatalı montaj (hatalı ayar)• Verici diyotun eskimesi• Fiber optik kabloların kopması

6.5 Optik temassız algılayıcı türleriÇeşitli optik temassız algılayıcı tipleri aşağıda şematik olarak gösterilmiştir

OPTİK TEMASSIZ ALGILAYICILAR

IŞIKLI ALGILAYICILAR YANSIMA IŞIĞI ALGILAYICILARI

FİBER OPTİK YANSIMA IŞIĞI ALGILAYICILAR FİBER OPTİK KABLOLU TASARIMLAR KABLOLU TASARIMLAR

Şekil 6.6: Optik temassız algılayıcı çeşitleri

Bu sensörler üç farklı algılama ilkesine göre sınıflandırılabilir : karşılıklı sensörler, yansıtıcılı sensörler ve cisimden yansımalı sensörler. Her algılama ilkesi aşağıda ayrıntılı anlatılan farklı özelliklere sahiptir.

Vericide meydana gelen bir arıza sanki ortada bir nesne varmış gibi değerlendirilir.

Şekil 6.7: Işıklı algılayıcı (temel çalışma ilkesi)

6.6. KARŞILIKLI SENSÖRLERKızıl ötesi ışınım yöntemiyle cisimlerin optik algılanması nasıl olur?



İlk yöntem belli konumda bir kızıl ötesi diyotun verici olarak ve ikinci konumda alıcı olarak (duyarlı) fototransistör (veya fotodiyot) yerleştirilmesidir. Bir cismin alıcı ile verici arasındaki düz yolu kestiği her zaman, alıcı transistörün elektriksel tepkisi değişir.Işıklı algılayıcılar birbirlerinden ayrı olarak monte edilen alıcı ve verici elemanlarından oluşur. Bu yüzden geniş bir faaliyet alanına sahiptir. Bu algılayıcılarda ışık ışınının kesilmesi değerlendirilir. Aktif ışın kesitinin bir nesne ile kesilmesi gerekir. Yani nesne çok az miktardaki ışının geçmesine izin vermeli, büyük miktardaki ışını geri yansıtmalıdır.

6.6.1 Karşılıklı sensörŞekil 3 verici ışının yapısını ve alıcının duyarlılığını göstermektedir. Montaj yapılırken verici alıcının yolunda olmalı (ışın yolu, sensörün algılama mesafesine ve ±1.3o ile ± 10o arasındaki bakış açısına bağlıdır) ve alıcı vericinin yolunda olmalıdır. Alıcı ile verici öyle bir şekilde ayarlanmalıdırki bir optik eksen üzerinde aralarında doğrudan kesişme olmalıdır. Alıcıya giden ışını tümüyle kesmek için algılanacak cismin boyutları en az bu etkin bölge (optik eksen) kadar olmalıdır. Gözönünde bulundurulması gereken nokta; algılama alanının (etkin bölge) sürekli olarak faydalı alandan daha küçük olmasıdır. En uzun mesafe ve toza/kirlenmeye karşı en büyük aşırı kazanç, (çalışma güvenilirliği için) verici ile alıcının optik eksen üzerinde olası en iyi şekilde ayarlanmasıyla sağlanır.İki veya daha fazla karşılıklı sensörün yan yana bağlanması durumunda, birbirlerinden etkilenmemelerine özen gösterilmelidir. Bunun için sensörler arasında bırakılması gereken en az uzaklık, verici ile alıcı arasındaki uzaklığa ve ışın yollarının bakış açısına bağlıdır.

Birkaç sensör yan yana bağlanacağı zaman alıcı ile vericinin değişimli

montajı iyi bir çözüm olabilir.

Cevap verme alanı, alıcı ve vericinin optik apertür büyüklüğü ile kesin olarak tanımlanır. Böylelikle bir nesnenin yanal yaklaşımının algılanması mümkün olur.


Hazırlayan: ADİL YAZICIOĞLU

İşletme gerilimi tipik olarak 10... 30 V DC

ya da 20... 250 V ACFaaliyet alanı maksimum 1 m'den 100

m'yekadar (genellikle ayarlanabilir)Nesne malzemesi Aşırı saydam malzemeler hariçher türlü malzeme olabilir.

Kontak akımı(Transistörçıkışı) maksimum 100... 500 mA

DCÇevre ortam sıcaklığı 0"C... 60~Cya da -25~C... 80~C

Kirliliğe karşı duyarlılık duyarlı

Ömür uzun (yaklaşık 100 000 h)

Anahtarlama frekansı 20... 10000 Hz

Yapı şekilleri Genellikle blok şekilli,kısmen de silindirik

Koruma sınıfı (DİN 40 050) İP 67'ye kadar

59


Tablo 6.1: Işıklı algılayıcıların teknik verileri

Alıcılar PNP ya da NPN transistor çıkışlarına sahiptir. Bir kısım alıcı da bunlara ilaveten röle çıkışları içerir.

6.6.3 Kullanım BilgileriKarşılıklı sensörlerin özellikleri aşağıda özetlenmiştir.

ışık vericiden alıcıya tek yönlü yol aldığı için uzun algılama mesafesi. Optik eksen başından sonuna kadar geniş çalışma aralığı Optik eksen boyunca kesin anahtarlama noktası Montajı ve bağlantısı gereken iki ayrı birim Şeffaf cisimlerde emin olmayan algılama Mat cisimlerde emin algılama Emniyetli çalışma için kesinlikle doğru ayarlama gerekli

Işıklı algılayıcının avantajları:• Durağan durumdaki ışık ilkesi ile yükseltilmiş güvenlik.• Büyük faaliyet alanı.• Uzak mesafelerdeki küçük nesnelerin saptanması.• Pürüzlü ve sert çevre koşulları için uygun olması.• Işığı her yöne yansıtan, geri yansıtan ya da geçiren nesnelerin algılanması.• İyi konumlama doğruluğu.

Işıklı algılayıcının dezavantajları:• Ayrı elektrik devrelerine sahip iki ayrık temassız algılayıcı elemanının (alıcı ve verici) kullanılması.• Işığın tamamını geçiren nesnelerin saptanamaması.Uyarılar:• Tam geçirgen bir nesne ışık huzmesine girdiği zaman, gönderilen ışının şiddeti, monte edilen bir potansiyometrenin yardımıyla alıcının çalışmayacağı kadar düşürülebilir.• Vericide meydana gelen bir arıza sanki ortada bir nesne varmış gibi değerlendirilir (Kazalardan korunmaya yönelik uygulamalarda önemlidir).6.6.4 Uygulama Örnekleri

Şekil 6.9: Işıklı algılayıcı ile matkap ucu kontrolü



Şekil 6.10: Bir preste ışıklı algılayıcı yardımıyla kazalardan korunma

Kazaların önlenmesi amacıyla kullanılan ışıklı algılayıcılar meslek kooperatiflerinin belirlediği kaza koruma kurallarına uygun olmak zorundadır. Algılayıcılar bu yüzden sürekli olarak denetlenmelidir. Teknik kontrol birliği tarafından kontrol edilen algılayıcılar, yapı çeşitlerine göre onaylanır. Özellikle pres ve zımba ma-kinelerinde kaza olma ihtimalinin yüksek olmasından dolayı, bu makinelerde kullanılan algılayıcılar itinalı bir şekilde hassasiyetle kontrol edilmelidir.

6.7 YANSIMA IŞIĞI ALGILAYICILAR ( yansıtıcılı sensörler) Çalışma şekliAlıcı ve verici aynı gövdede bulunur. Bunlara ilaveten bir reflektörün kullanımı gereklidir. Bu algılayıcılarda ışık ışınının kırılması değerlendirilir. Işın huzmesinin kırılması yönlendirilmiş ya da her yöne doğru yansıma ile ger-çekleştirilmemelidir. Bu koşullar altında saydam, açık ya da parlak nesneler saptanamayabilir.Işığı yansıtan nesneler, yansıttıkları ışık alıcının üzerine gelmeyecek şekilde konumlandırılmalıdır. Yansıma ışığı algılayıcı, yansıma ışığı algılayıcısına göre daha geniş bir faaliyet alanına sahiptir.

Şekil 6.11: Yansıma ışığı algılayıcının çalışma ilkesi

6.7.1 Yansıtıcılı SensörlerDiğer bir tip fotosel, yansıtıcılı sensör olarak adlandırılır. Verici ile alıcı bir kılıf içine yerleştirilmiştir ve izlenecek alanın bir tarafına monte edilir. Diğer tarafta ışık bir yansıtıcı (reflektör) yardımıyla yansıtılır.Eğer yansıtıcı yüzeyi düz olursa ve optik eksene tam dik olarak yerleştirilmemişse yansıyan ışık asla alıcıya ulaşmaz. Hatta dik ayarlamada bile alıcıya doğru sadece küçük bir ışık yansır. (Bkz. Aşağıdaki şekiller). Buna engel olmak için özel yansıtıcı kullanılır, yani prizmatik yansıtıcı. Prizmatik yansıtıcıda gelen ışık ışını sürekli olarak ışığın yayıldığı yöne doğru geri yansıtılır.Prizmatik yansıtıcının yapısı

Bir prizmada yansıma



Şekil 6.12Bu yansıtıcılar büyük yansıma kayıpları olmadan verici ışınına 15o lik açıyla yerlestirilebilir. Normal düz yansıtıcılarda durum oldukça farklıdır. Çünkü ışın sürekli olarak dik açısına göre yansıtıcıya çarptığı açıyla geri yansıtılır. Bu durum yansıtıcılı sensörlerle düz yansıtıcı kullanılırsa büyük sorunlarla karşılaşılacağını gösterir. Yansıtıcılı sensör

Şekil 6.13Şekil 7, yansıtıcılı sensörün alıcı özelliğini gösterir. Etkin alan, yansıtıcı çapına eşit olana kadar yansıtıcıya yaklaştıkça büyür. Eğer cisim yansıtıcıya yakın bir noktada algılanacaksa en azından yansıtıcı alanın tümünü kaplamalıdır. Cisim sensöre yakın olacaksa daha küçük olabilir.Yansıtıcılı sensör aşağıdaki özelliklere sahiptir :

1. Bazen sadece alıcının duyarlılığı değiştirilerek şeffaf cisimler algılanabilir. 2. Olası en yüksek çalışma güvenilirliğini sağlamak için mat cisimleri algılamada alıcı

(karşılıklı veya yansıtıcılı) duyarlılığı maksimuma ayarlanmalıdır. 3. Normal olarak yansıtıcı cisimler algılanamaz.

Ancak, yansıtıcılı sensörler çok iyi ayarlandıkları zaman yansıtıcı cisimleri algılayabilir. Sensörü ve yansıtıcıyı cisme göre çapraz ayarlayarak, cismin yansıttığı ışının alıcıya gelmemesi sağlanabilir. Böylece yansıtıcı cisimler emniyetli olarak algılanabilir.Böyle zor cisimler için polarizasyon filtreli yansıtıcılı sensörler daha uygun olurlar. Bu tür yansıtıcılı sensör vericisinin yaydığı ışık, normal olarak rasgele yönlendirilmiş dalga yapısına (osilatör yönü) sahiptir.

Polarizasyon filtreli yansıtıcılı sensör



Şekil 6.14Polarizasyon filtresi sadece belli doğrultuda yönlendirilmiş ışığın yayılmasını sağlar Eğer bu ışık yansıtıcı bir cisme (paket folyosu, cam, ayna) çarparsa yansıma yönlendirmeyi değiştirmez. Yansıyan ışık alıcı yönüne doğru yol alır. Fakat alıcının ön tarafında ilk filtreye göre dikey ayarlanmış ikinci bir polarizasyon filtresi (çözümleyici) aynı kılıf içine yerleştirilmiştir. Bu, ışının alıcıya ulaşmasına engel olur. Sensör cismi algılar (yani "geri gelen yansıyan ışın yok").Fakat ışın bir prizmatik yansıtıcıya çarparsa depolarize edici etkisinden dolayı iletilen ışığın polarizasyonu yaklaşık 90 derece döndürülür. Böyle değiştirilmiş ışık yansıtıcıdan alıcıya giderken ikinci polarizasyon filtresinden geçerek alıcıya ulaşır. Bunun anlamı yansıtıcılı sensörün algılama alanı içinde hiçbir cisim (yansıtıcı yada yansıtıcı olmayan) yoktur.Polarizasyon filtreli yansıtıcılı sensörlerle kullanılmak üzere özel olarak üretilen yansıtıcı kağıt da depolarize edicilik özelliğine sabiptir. Fakat algılama mesafesini optimize etmek ve aşırı kazanç sağlamak için kağıt sürekli olarak lens sistemine (polarizasyon filtreleri) dik olarak yerleştirilmelidir.Normal olarak, polarizasyon filtreli sensörler kızıl ötesi ışık değil de kızıl ışık diyotu ile çalışırlar. Çünkü kullanımdaki polarizasyon filtreleri ancak görülebilir ışık spektrumunda yeteri kadar iyi çalışırlar. Filtreler ve kızıl ışık yayan diyot nedeni ile sensör algılama mesafesi ayni tip normal sensörlere göre %50 kısalır.


İşletme gerilimi tipik olarak 10...30 V DC

ya da 20... 250 V AC/DCFaaliyet alanı 10 m'ye kadar

(Kullanılan reflektöre bağlıdır.) (genellikle ayarlanabilir)

Nesne malzemesi Işığı yansıtan, parlak nesneler

hariç her türlü malzeme olabilir.



Kontak akımı (Transistor çıkışı) 100...500mADC

Çevre ortam sıcaklığı 0~C...60"C

yada-25~C... 80~CKirliliğe karşı duyarlılık duyarlı

Ömür uzun(yaklaşık 100 000 h)

Anahtarlama frekansı 10...1000 Hz

Yapı şekilleri silindirik, blok şekilli

Koruma sınıfı (DİN 40 050) İP 67'ye kadar

Tablo 6.2: Yansıma ışığı algılayıcıların teknik verileri

Veri yapraklarında, algılama alanı ile ilgili veriler genellikle beyaz kartondan elde edilir. Beyaz karton olarak genellikle Eastman Kodak marka gri Kodak kartının CAT 152 7795 beyaz arka yüzü kullanılır. Bu test kartının beyaz yüzü yaklaşık 450 nm'den 700 nm'ye kadar olan tayf aralığında ışığı %90 oranında, sabit kalacak şekilde yansıtır.

Şekil 6.15 Yansıma ışığı algılayıcıların cevap verme alanı

Cevap verme alanı alıcı ve vericinin optik apertürlerinin ve reflektörün kenarını sınırlandıran çizgilerin içinde yer alır. Cevap verme alanının kesiti reflektörün yakınında, reflektörün kesitinden daha küçüktür. Cevap verme alanının kesiti reflektörün uzaklığına ve potansiyometrenin ayarına bağlıdır

6.7.3 Kullanım BilgileriYansıtıcılı sensörlerin (standart ve polarizasyon filtreli) çok önemli özellikleri aşağıda özetlenmiştir:

verici ve alıcıyı barındıran tek elektrikli birim gürültülerden etkilenmediği için kolay yansıtıcı montajı optik eksen başından sonuna kadar kesin anahtarlama (algılama) noktası yarı algılama mesafesi (ışınım yolunun iki katı olmasından dolayı karşılıklı sensörlere göre

yaklaşık yarı algılama mesafesi) polarizsyon filtreli olanlar dışında yansıtıcı cisimlerde emin olmayan algılama şeffaf cisimlerde emin olmayan algılama mat cisimlerde kesin algılama



Yansıma ışığı algılayıcının avantajları:

Durağan durumdaki ışık ilkesi ile yükseltilmiş güvenlik.• Montaj ve ayar kolaylığı.• Işığı her yöne yansıtan, geri yansıtan ve saydam olmaya yakın nesneler, yeterli büyüklükteki ışık

miktarının nesne tarafından emilmesi sağlandığı takdirde algılanabilir.• Yansıma ışığı algılayıcısına göre daha büyük bir faaliyet alanına sahiptir.

Yansıma ışığı algılayıcının dezavantajları:• Saydam, çok açık ve parlak nesnelerin saptanamaması.Uyarılar:• Işık saydam nesnelerin içinden iki kez geçer ve bu durum ışığın zayıflamasına neden olur. Saydam

nesneler bu koşullar altında, potansiyometrenin uygun şekilde ayarlanması ile saptanabilir.• Işığı yansıtan nesneler, yansıyan ışık alıcıya gelmeyecek şekilde konumlandırılmalıdır.• Işık hüzmesine konan engeller, çok küçük nesnelerin algılanmasında, algılayıcının etkime yeteneğini

iyileştirebilir.• Vericide meydana gelen bir arıza sanki ortada bir nesne varmış gibi değerlendirilir.• Reflektörler eskiyebilir, kirlenebilir ya da deforme olabilir (örneğin 8CTC üzerindeki sıcaklıklarda plastik

malzemeler kalıcı olarak şekil değiştirir). Bu yüzden uygun olmayan reflektörlerin kullanımı, algılayıcının faaliyet alanını ve etkime gücünü önemli ölçüde azaltabilir.

Şekil 6.16 Yansıma ışığı algılayıcıların yardımıyla hareket kontrolü ve nesnelerin sayılması

Avantaj: Taşıma bantmın bir tarafında sadece pasif bir reflektör bulunur. Işıklı algılayıcının alıcısında olduğu gibi elektrik kablosu kullanımı gerekli değildir.

Şekil 6.17 Yansıma ışığı algılayıcıların yardımıyla düz bir hat izleyen malzemelerin esneme genliklerinin kontrol edilmesi

Reflektör: Yansıma folyesi ya da Tripel-reflektör

6.8 CİSİMDEN YANSIMALI SENSÖRLERVerici ve alıcı aynı gövde üzerinde bulunur. Nesne ışığın bir kısmını geri yansıtır ve bu şekilde alıcı aktif hale getirir. Alıcının yapısına bağlı olarak çıkış sinyal verir (normalde açık kontak) veya çıkıştaki sinyal



kesilir (normalde kapalı kontak). Cevap verme aralığı nesnenin yansıtma özelliğine bağlıdır. Yansıyan ışığın gücü nesnenin büyüklüğüne, yüzeyine, şekline, yğunluğuna, rengine ve hatta ışığın gelme açısına bağlıdır, öyleki, sadece desimetre mertebesindeki küçük uzaklıklar kontrol edilebilir. Nesnenin arkasında kalan yüzey ışığı absorbe etmeli veya dışarı yansıtmalıdır. Böylece nesnenin olmaması halinde yansıyan ışın alıcının cevap verme seviyesinin altında kalır.

Şekil 6.18 Yansıma ışığı algılayıcısı

Şekil 6.19 Yansıma ışığı algılayıcılarının cevap eğrileriKüçük mesafelerde: Işığı geri yansıtan küçük nesneler gerekir. Büyük mesafelerde: Işığı geri yansıtan büyük yüzeyler gerekir.

Cisimleri opto-elektronik olarak algılamanın üçüncü yöntemi: Cisimden yansımalı tip sensörlerdir. Burada da verici ve alıcı aynı kılıf içine yerleştirilmiştir.

Fakat cisimden yansımalı sensörler, bir prizmatik yansıtıcı veya yansıtıcı kağıttan yansıyan ışıkla değil de hedef cisimden yansıyan ışıkla çalışır. Bu, indüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarları çalışma ilkelerine benzeyen tek opto-elektronik algılama ilkesidir. Onlarda cismi doğrudan algılar :

a. cisim var (yansıma var) yaklaşım anahtarı algılar b. cisim yok (yansıma yok) yaklaşım anahtarı algılamaz.

Cisimden yansımalı sensörlerin önemli avantajları şunlardır: monte edilecek sadece bir sensör yanlış ayarlama ve yansıtıcı kirlenmesi yok seffaf cisimler karşılıklı ve yansıtıcılı sensörlerden daha iyi algılanabilir.

Alıcının doğru duyarlılık ayarı, şeffaf cisimlerden az miktar’daki yansımaların degerlendirilmesini sağlarCisimden yansımalı sensörlerin de bazı dezavantajları vardır: cisimden yansıyan ışığın değerlendirilmesi ve algılaması nedeni ile cisimin algılaması büyük oranda cisim yüzeyinin özelliklerine bağlıdır(pürüzsüz ,yansıtıcı beyaz gri siyah genel olarak cisimlerin yansıtma oranının daha düşük olmasından dolayı, verici ile alıcı arasındaki ışının açıkça kesildiği (alıcıda kızıl ötesi



ışık var /yok) karşılıklı ve yansıtıcılı sensörlere göre olası maksimum algılama mesafesi daha kısadır.cisimden yansımalı sensörde ,alıcıya ulaşan kızıl ötesi ışık anahtarlama noktasına doğru artar ,yani:önce çok az ,az,biraz ,biraz, daha.... ve anahtarlama noktası.

Cisimden yansımalı sensör (kapatma eğrisi)

Şekil 6.20 Şekil 6.20, cisimden yansımalı sensörün tipik alıcı eğrisini gösterir.şekilde görülen eğriler hedef cisimin (gri kodak kartının beyaz arka tarafı ),indüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarlarındakine benzer olarak yandan veya önden yaklaşması ile elde edilmiştir.

Kolaylıkla anlaşılabileceği gibi ,daha büyük bir cisim küçük olandan ve yansıtıcı beyaz olan Cisim mat siyah olandan daha fazla ışık yansıtır.Dolayısıyla algılama mesafesi cisimin boyutlarına ve rengine bağlıdır.

Cisimden yansılamalı sensörün algılamala mesafesinin değişimi



Şekil 6.21

özet olarak ;cisimden yansımalı sensörlerin önemli özellikleri şunlardır: a. algılama mesafesi büyük oranda algılanacak cisimin yüzey özelliklerine ve rengine bağlıdır b. cisimden yansımalı sensörler öyle bir şekilde yerleştirilmelidir ki:arka taraf değil de sadece cisim kolaylıkla algılanmalıdır. Bu aşağıdaki durumlarda gerçekleşir: 1- cisimi normal algılama mesafesi içine yerleştirin 2- duyarlılığı potansiyometre ile cisimi algılayıncaya kadar artırın ve bu noktayı unutmayın. 3- cisimi alın ve duyarlılığı arka tarafı algılayıncaya kadar artırın. 4- potansiyometreyi algılama gecene kadar geri cevirin 5-şimdi,olası ise ,bu uygulama için optimum algılama mesafesi için potansiyometreyi 2 ve 4’deki konumlarının ortasına ayarlayın. c. algılama mesafesi dışındaki yansıtıcı veya çok parlak cisimler kolaylıkla cisimden yansımalı sensörün çalışmasını etkileyebilir.Peki , bu tür sorunlar cisimden yansımalı sensörlerde nasıl cözülebilir.Geri bastırmasız (a), geri bastırmalı (b) cisimden yansımalı sensör (odaklanmış ışın ilkesi) ve geri palan bastırmalı (c).



Şekil 6.22

Şeklin üst kısmı cisimden yansımalı sensörün çalışma ilkesini gösterir .alt taraftaki şekilde görüldüğü gibi,verici ve alıcının konumundaki değişiklik bir çeşit arka tarafın etkisini bastırmaya neden olur.arka tarafın nasıl olduğundan bağımsız olarak , verici ile alıcı kesişen alanının dışındaki cisim çok zor algılanacaktır.bu yöntem tasarım biçiminden dolayı “odaklanmış ışın ilkesi “olarak adlandırılır. Bu .çoğu kısa mesafeli cisimden yansımalı sensörler için kullanılır.(Not: alıcı duyarlılığı fabrikada özel algılama mesafesi değerine göre ayarlanmıştır ve değiştirilmemelidir.) verici ile alıcı arasındaki ışının açısı özel lens yapım yöntemiyle ile sağlanır .aynı tip normal cisimden yansımalı sensörle karşılaştırıldığında,bu ilkeden dolayı bu tiplerde % 70 algılama mesafesi kayıbı olur . fakat algılama mesafesi neredeyse tümüyle cisimin rengi ve yüzey özelliklerinden(beyaz kağıt ,kara keçe ) bağımsızdır.aynı zamanda ,bu tip sensör yukarıda anlatılan arka tarafın etkisinden daha az etkilenir.

6.8.1 Cisimden yansımalı sensörün kısaca tipik özellikleri : - cismin doğrudan algılanması ,dolayısı ile yansıtıcı veya ikinci bir birime gerek yok - şeffaf cisimlerin iyi algılanır - karşılıklı / yansıtıcılı sensörlerle karşılaştırıldığında kısa algılama mesafesi - algılama mesafesi algılanacak cismin yansıtıcılık kalitesine bağlı (rengi ,yüzeyi) (daha da kısa algılama mesafeleri olan kısa mesafeli cisimden yansıtmalı sensörler hariç) - arka taraftan etkilenme olası(ayna, metal ,beyaz ) (kısa mesafeli cisimden yansımalı sensörler yine hariç)Opto–elektronik sensörler algılama mesafeleri ile karşılaştırıldıklarında çok küçük boyutlardadır. Dış etkilere karşı büyük oranda bağışıklıkları vardır.toz ,nem girişine (IP67) ve tümüyle reçine ile doldurulduklarından harici vibrasyona karşı da korunmuşlardır.ancak, kolayca ulaşılamayan,çok küçük ,çok sıcak veya çok sulu yerlerde kullanılabilir?

Yansıma ışığı algılayıcılarının avantajları:• Gönderilen ışığın nesneden geri yansıması alıcıyı aktif hale getirdiğinden ilave bir reflektörün



kullanımı gerekli değildir.• Işığı her yöne yansıtan, geri yansıtan ve saydam olmaya yakın nesneler, yeterli büyüklükteki ışık

miktarını yansıtmaları sağlanırsa saptanabilir.• Işıklı algılayıcılar sadece ışık huzmesi yönüne dik durumda bulunan nesnelerin saptanmasına

yararken, yansıma ışığı algılayıcıları nesneleri ön yüzden de saptamaya imkan verirler, yani ışık huzmesi yönündeki nesneleri saptayabilir.

• Yansıma ışığı algılayıcıları nesneleri, arkalarında bulunan fonun önünden seçerek tanıyabilir.

Yansıma ışığı algılayıcılarının dezavantajları:• Işığın yayılma yönüne çapraz durumdaki cevap eğrileri tam doğrusal değildir. Bu yüzden hassas bir

yanal cevap verme söz konusu olduğunda yansıma ışığı algılayıcılarının yerine ışıklı algılayıcıların kullanılması daha uygun olur.Uyarılar:

• Nesnenin büyüklüğü, yüzeyi, yapı şekli, yoğunluğu ve rengi kadar ışığın düşme açısı da yansıtılan ışığın şiddetini belirler. Bu yüzden genellikle birkaç desimetreye kadar olan küçük mesafeler kontrol edilebilir. Nesnenin arkasındaki fon ışığı ya emmeli ya da dağıtmalıdır. Yani algılayıcının önünde bir nesne bulunmadığı zaman, arka fondan yansıyacak olan ışık cevap verme seviyesinin altında olmalıdır.

• Vericide meydana gelen bir arıza sanki ortada bir nesne yokmuş gibi değerlendirilir.

Birbirlerinden farklı nesne yüzeylerinin, farklı etkilerini hesaba katmak için belirlenen düzeltme oranları:

Tablo 6.3 Yansıma ışığı algılayıcılarının anahtarlama aralıkları için kullanılan düzeltme oranları

6.8.2 Yansıma ışığı algılayıcılarında arka fonun karartılması



Şekil 6.23 Yansıma ışığı algılayıcılarında arka fonun karartılması

Yansıma ışığı algılayıcısının tesir kuvveti ışığın nesneden ve arka fondan farklı şekilde yansımasına dayanır. Nesne ile arka fon arasındaki küçük kontrastlarda, algılayıcının cevap verme seviyesi duyarlılık ayarı yapılarak (tek ya da çok adımlı potansiyometreler ile) belirlenmelidir. Böylece nesne bu güç koşullar altında dahi saptanabilir. Eskime, kirlenme ve gerilim ve sıcaklık değişimleri için bir tolerans aralığı hesaba katılmalıdır. Bu yüzden ayarlama aralığı, ayarlama esnasında tam ve kesin olarak belirlenmemelidir.Yansıma ışığı algılayıcısının potansiyometre ile dikkatli bir şekilde ayarlanması esnasında nesne üzerinde meydana gelebilecek değişmeler, algılayıcıda oluşabilecek kirlenmeler, havada bulunan tozlar ve bu gibi çalışmayı zorlaştıracak yan etkiler için belli işletim rezervleri göz önüne alınmalı ve bu olumsuzlukların etkilerini ortadan kaldırmak amacıyla geniş ayarlamalar yapılmalıdır. Bu etkiler göz önüne alınmadan yapılan kesin ve inelastik ayarlar, kullanım esna-sında çalışma problemlerinin çıkmasına sebep olabilir.Yansıma ışığı algılayıcıların bir kısmında yardımcı ayarlama elemanı olarak ışıklı diyot (LED'li gösterge) kullanılır. Işıklı diyot güvenilir olmayan çalışma aralıklarında yanıp sönerek ikaz verir. Kapanan çıkışlı bir temassız algılayıcıda kullanılan.ışıklı diyot, aktif anahtarlama durumunda devamlı olarak yanar. Ayar, bu durum göz önüne alınarak yapılmalıdır.

6.8.3 Yansıma ışığı algılayıcısının ışığı tam yansıtan nesneler karşısındaki davranışı

Şekil 6.24 Nesne tanınır Şekil 6.25 Nesne tanınmaz

Saydam nesnelerÖrnekler:• Şeffaf cam• Şeffaf plastik• Saydam plastik folyeler



Bu malzemeler düz ve ışığı yansıtan yüzeylere sahip olduklarından yansıma ışığı algılayıcısı tarafından algılanabilir.Gerek koşul: Nesne yüzeyi ışığın yönüne dik olmalıdır.Işığı tam yansıtmayan nesnelerÖrnekler:• Siyah mat plastik malzemeler• Siyah lastik• Pürüzlü yüzeyli, koyu renk malzemeler• Koyu renk tekstil malzemeleri• Menevişlenmiş çelikYansıma ışığı algılayıcıları bu tip malzemeleri ya algılamaz ya da sadece küçük uzaklıklarda algılar.Alternatif çözümler:• Algılayıcıya göre yanal durumda hareket eden nesnelerin saptanmasında ışıklı algılayıcı ya da

yansıma ışığı algılayıcı kullanılır.• Algılayıcıya göre dik durumda hareket eden nesnelerin algılanmasında kapasitif ya da sesüstü

temassız algılayıcılar kullanılır.

6.8.4 Uygulama Örnekleri

Şekil 6.26 İş parçasının konumunun yansıma ışığı algılayıcısı yardımı ile kontrol edilmesi

Potansiyometrede, dikkatli ve itinalı bir şekilde duyarlılık ayarı yapılmalıdır. Burada malzeme farklılıklarından, kirlenmeden v.b. dolayı toleranslar dikkate alınmalıdır.

Şekil 6.27 Yansıma ışığı algılayıcılarının yardımıyla eşdeğeri ilik ve durum kontrolü

Bağlanan bir kontrol organı, bütün algılayıcıların cevap verip vermediğini kontrol eder (temassız algılayıcının



çıkışlarına lojik VE-bağlantısı yapılmıştır). Kesin ve doğru bilgiler elde etmek ve küçük mesafelerde bulunan nesneleri algılayabilmek için fiber optik kablolu yansıma ışığı algılayıcıları kullanılır

6.9 Fiber Optik Kablolu Optik Temassız Algılayıcılar Çalışma şekliEğer şimdiye kadar belirtilen temassız algılayıcılardan birinin kullanımı esnasında fazla yer kapladığı düşünülürse, onun yerine yer kaybına yol açmayan fiber optik kablo donanımlı optik temassız algılayıcılar kullanılabilir. Ayrıca patlama tehlikesi bulunan ortamlarda da fiber optik kablo kullanımı avantaj sağlar. Fiber optik kablolarla küçük nesnelerin konumları hassas ve doğru bir şekilde saptanır.

Şekil 6.28 Fiber optik kablolu ışıklı algılayıcının çalışma ilkesiİki ayrık fiber optik kablo ile bir ışıklı algılayıcı meydana getirilir. Fiber optik kablolar bükülebilir olduklarından çok yaygın bir kullanım alanına sahiptir.

Şekil 6.29 Fiber optik kablolu yansıma ışığı algılayıcısı

Alıcı ve verici fiber optik kabloları tek bir birimde biraraya getirilmiştir.

Şekil 6.30 Fiber optik kablolu ışıklı algılayıcıların cevap verme alanı

6.9.1 Teknik Özellikler Cevap verme alanı fiber optik kablo uçlarının apertürleri tarafından belirlenir. Böylelikle küçük nesnelerin algılayıcıya göre yanal hareketleri de doğru ve kesin bir şekilde saptanır



6.9.2 Kullanım BilgileriOptik temassız algılayıcılarda kullanılan fiber optik kablo donanımlarının avantajları: Ulaşılması zor olan yerlerde bulunan nesnelerin saptanması, örneğin matkap delikleri. Temassız algılayıcı gövdesinin ayrı bir yere monte edilme imkanı (örneğin bozucu etki yaratan

ortamlarda: sıcaklık, su, zararlı ışın ve patlama tehlikesi bulunan ortamlar). Küçük nesnelerin hassasiyetle saptanması. Algılama elemanlarının hareketli olarak çalışmasına imkan vermesi.

Polimer optik kabloların avantajları: Cam elyafı kablolarına göre daha dayanıklı olması (mekanik olarak). Temassız algılayıcı tarafına bağlanan kısımlarının keskin bir bıçakla kolayca kesilebilmesi ve

böylelikle kablo boyunun kısaltılabilmesi. Fiyatının uygun olması.

Cam elyafı kabloların avantajları: Yüksek sıcaklıkta çalışma uygunluğu. Uzun mesafelerde ve kızılötesi aralığına yakın aralıklarda küçük optik sönümlemeler sağlaması. Eskimeye karşı dayanıklı olmasıBirçok ışık engeli birarada monte edilirken karşılıklı etkiler söz konusu olabilir. Bu yüzden alıcı ve verici cihazlarının ayrık gövdelerde kullanıldığı bu duruma (ışıklı algılayıcılar) dikkat edilmelidir.



Şekil 6.31 Karşılıklı etkilerin azaltılmasıa)Problem: Alıcı ve vericinin birbirlerini karşılıklı olarak etkilemesb)Çözüm: Alıcı ve verici çapraz şekilde monte edilir.

Optik temassız algılayıcılar belirli sınırlar içinde yabancı ışık etkilerine karşı korunmuştur. Eğer yabancı ışık etkileri çok güçlü olursa (örneğin film ışıkları, fotoğraf makinelerinin flaşları, kuvvetli güneş ışıkları) bazı bozukluklar meydana gelebilir.

Şekil 6.32 Bozucu ışık etkilerinin giderilmesi Çözüm: Işık kaynağına olan optik eksen çevrilir ya da karartma yapılır.Verici tarafından gönderilen ışık, optik temassız algılayıcının çevresinde bulunan yansıtıcı bir yüzeyden yansıtılarak alıcıya gönderilirse, arızalar meydana gelebilir (bakınız şekil 6.29). Yansıma ışığı algılayıcısı kullanılırken, arka fonda yansıtıcı bir yüzeyin bulunması (örneğin parlak eloksal alüminyum parçalar) problem çıkarabilir.

Şekil 6.33 Bozucu yansımaların azaltılmasıa) Problem: Çevrede bulunan yansıtıcı yüzeylerb) Çözüm: Yansıtıcı yüzeyler örtülebilir ya da yansıma, korumalıklar ve engellerle kesilebilir. Diğer çözüm imkanları şunlardır:Bozucu yansımayı başka bir yöne yönlendirmek için optik eksen çevrilebilir. Alıcının duyarlılığı indirgenebilir.



Optik temassız algılayıcının mercekleri aşırı kirlenmelere karşı korunmalıdır ya da daimi temizlik önlemleri alınmalıdır (örneğin basınçlı hava lülelerinin kullanımı). Esasen bozucu etki yaratan kirlenme miktarlarında, kirlenmeye karşı daha az duyarlı olan temassız algılayıcıların kullanılmasının uygun olup olmadığı denenmelidir.

6.9.3 Fiber–OptiklerBu sorunada çözüm vardır: fiber-optik bağlanmış optik sensörler. Fiber-optikler, çok küçük cisimlere ve çok sıcak veya çok sulu ortamlara ışığı iletebilir.Yayılan veyansıyan ışık ,fiber–optik içinde çok fazla sayıdaki toplam yansımalarla iletilir .aş-ağıdaki şekillerden görülebileceği gibi karşılıklı veya cisimden yansımalı sensörler olarak çalışabilirler .

Fiber–Optik

Şekil 6.34Gerçekte, ışınların yansımasından daha çok kırılması olan toplam yansımayla ilgili daha detaylı bilgi aşağıda verilmiştir. Bir şeffaf ortamdan daha mat bir ortama geçen ışık ışını, kırılma yasalarına uygun olarak kırılır :

n1/n 2 = sin µ 2 /sin µ 1yani ,ışın artık doğrusal değildir (n 1 ve n2,malzemeye ve dalga boyuna bağlı olan ortamın kırılma katsayısıdır.)Kırılma, aynı zamanda geliş açısına bağlı olmakla birlikte ışınlar sürekli olarak geliş açısının dikine (temas noktasında ortam sınır yüzeyine dik çizgi ) doğru kırılır.

Şeffaf bir ortamdan daha mat bir ortama geçen ışık ışınının kırılması

Şekil 6.35Kırılma ters yönde de benzer şekilde olur. Yani, mat bir ortamdan daha şeffaf bir ortama geçen ışın dikten uzaklaşarak kırılır. Sonra çok ilginç bir şey olur: bir kez kritik açıya ( brewster açısı)



ulaşınca, ışık artık şeffaf ortam içine daha fazla kırılmaz ve tümüyle daha mat olan ortam içine yansır (sınır yüzeyine çarptığı açıyla ). Bu açı, ortamlara bağlıdır ve cam-hava için 42 derece dolaylarındadır. Basit olarak, bu ilkeden yararlanarak opto-elektronik sensörlerin ışığı otomatik olarak fiber-optik içinde tutulur. fiber optiğin kendisi çok ince bir camdan veya plastik fiberden oluşur ve etrafını saran ortam havadır. Eğer ışık ,böyle bir fibere çarparsa (çok geniş bir açıda olmamak koşulu ile) toplam yansıma yöntemi ile sınır yüzeyi boyunca iletilir ve fiberin sonunda, başta çarptığı şekilde yayılır. Tam bir fiber–optik, fiberlerin kırılmaması için kaygan yağla kaplanmış binlerce bunun gibi fiberden oluşur. Bu, fiber–optiği esnek ve genel kullanımlara uygun yapar. Fiber–optiği kaplamaları normal olarak PVC veya esnek alüminyumdan yapılır. Genel olarak,fiber–optikler cam fiberlerden oluşur. Çünkü cam sıcaklığa, asit ve alkali gibi kimyasal maddelere karşı dayanıklıdır, plastikten daha az yıpranır ve böylece bastırma daha azdır. Fakat dezavantajı yüksek fiyatıdır. Ayrıca, camdan güzel fiber–optikler yapmak plastikten yapmaktan daha zordur. Cam veya plastikten yapıldığına bakılmaksızın fiber-optik kullanırken aşağıdaki noktalara özen göstermek gerekir:

Fiber –optikleri bükmeyin(bazı fiberlerin veya hepsinin kırılma tehlikesi .enaz bükme yarıçapı=fiber-optik çapının üç katı).

Fiber–optikleri aşırı sıkmayın. Çok aşındırıcı ortamlara yaklaşımda dikkatli olun. Fiber–optikleri aşırı gerilme altında bırakmayın.asla baskı altında iken monte etmeyin. Fiber–optikleri aşırı kıvırmayın. Uç parcasını çok fazla sıkmayın, sürekli olarak uç parcasını değil somunu sıkın. Bir cisim üzerindeki birkaç fiber-optik, birbirini etkileyebilir, aralarındaki uzaklığa dikkat

edin. Fiber–optikler ışık iletimi için özel birimlerdir. Kullanıcı tarafından geliştirme girişimi

yapılmamalıdır. Karşılıklı çalışma için verici ile alıcı arasındaki ışın en azından tüm etkin alanda kesilmelidir ki cisim algılanabilsin.Cisimden yansımalı çalışmada cisim “geleneksel” yöntemle algılanır. Maksimum algılama mesafesi yine cisimin yüzey özelliklerine (tüm cisimden yansımalı sensörlerde olduğu gibi), fiber–optiğin kesitine ve ışının yüzeye geliş açısına (optimum 90 derece – yüksek yansıma ) bağlıdır. Fiber–optiğin diğer ucu, verici ve alıcıdan fiber optiğe iyi bir geçiş sağlamak için uygun bir kuvvetlendiriciye (amplifier) bağlanır ( takılır ve sıkılır ).Özetlersek; uygun fiber–optikli sensörler, çok küçük cisimlerde iyi ve emin algılama olanağını sağlar. Cisimden yansımalı tipler kullanıldığında göreceli olarak daha kısa algılama mesafesi (cisim çapına bağlı olarak ) elde edilir.

6.10 Sinyal İşleme ve Değerlendirme

Işık Var ve Yok KonumuBir çıkış sinyali nasıldır ve örneğin karşılıklı sensörde ne anlama gelir?

Cisim Işık Çıkış Deyim

Yok Verici-alıcıkesilmedi Yok Işık yok

anahtarlaması

Var Verici-alıcıkesildi Var Işık yok

anahtarlaması

Yok Verici-alıcıkesilmedi Var Işık var

anahtarlaması



Var Verici-alıcıkesildi Yok Işık var

anahtarlaması

Optik alanda ışık yok anahtarlaması (dark –on switching ) ve ışık var anahtarlaması ( light –on switching ) olmak üzere anahtarlara işlevi için iki deyim kullanılır:

*Eğer verici ile alıcı arasında ışın kesildiğinde (yani ışın alıcıya ulaşmaz) çıkış anahtarlar ise bu, ışık yok anahtarlara birimidir.

*Eğer ışın kesilmemiş (yani ışık alıcıya ulaşır) ve çıkış anahtarlar ise bu, ışık var anahtarlara birimidir.Yansıtılıcı sensörlerde de durum aynıdır. Cisim varken alıcıya ışık ulaşmaz, çıkış anahtarlar =ışık yok anahtarlaması veya tersi.Peki, üçüncü çalışma ilkesi, cisimden yansılamalı sensörde ne olur?

Cisim Işık Çıkış Deyim

Yok Verici-alıcıKesildi Yok Işık var

anahtarlaması

Var Verici-alıcıkesilmedi Var Işık var

anahtarlaması

Yok Verici-alıcıkesildi Var Işık yok

anahtarlaması

Var Verici-alıcıkesilmedi Yok Işık yok

Anahtarlaması

anahtarlama işlevi karşılıklı ve yansıtıcılı sensörlere göre tam tersidir. Yani,“alıcıya ışık ulaşır” cisim var demektir, çıkış anahtarlar, ışık var anahtarlaması ve “alıcıya ışık ulaşmaz” cisim yok demektir, çıkış anahtarlar, bu da ışık yok anahtarlamasıdır.anahtarlama özellikleri aşağıdaki gibi özetlenebilir :

Işık Var AnahtarlamasıKarşılıklı ve yansıtıcılı sensörlerde : Verici ve alıcı arasındaki veya verici / alıcı birim ile prizmatik yansıtıcı arsındaki ışın kesilmeden, çıkış anahtarlar veya röle çeker.Cisimden yansımalı sensörlerde : Algılanacak cisim tarafından ışın alıcıya yansıtılır, çıkış anahtarlar veya röle çeker.Işık Yok AnahtarlamasıKarşılıklı ve yansıtıcılı sensörlerde : Verici ve alıcı arasındaki ışın kesilir, çıkış anahtarlar veya röle çeker. Cisimden yansımalı sensörlerde : Işın alıcıya geri yansıtılmaz, çıkış anahtarlar veya röle çeker.

6.11 Elektronikle İlgili ÖzelliklerBelli tip optik sensörlerde bazı ek özellikler vardır. Örneğin; çalışma güvenirliğini daha da artırmak için sayısal gürültü : bastırmalı tipler.



Şekil 6.36Gönderilen darbeli ışık dolayısıyla “cisim var” veya “cisim yok” sinyali alıcıya darbeler şeklinde ulaşır. Genel olarak bu sinyaller, değerlendirme aşamasında belli bir süre için entegre edilir ve bir eşik değeri (potansiyometre ile ayarlanabilir) ile karşılaştırılır, sonra duruma göre çıkış anahtarlar (veya anahtarlamaz).Sayısal gürültü bastırmalı tiplerde bu işlem sayısallaştırılmıştır. Değerlendirme aşaması, diğer anahtarlara konumu için 6 peşpeşe gelen sinyali bekler ve o zaman çıkışı değiştirir.Dolasıyla dış etkenlerden kaynaklanan “yakalanmış “optik veya elektriksel gürültüler en az peşpeşe 6 kez aynı frekansta (neredeyse olanaksız) olmalıdır ki anahtarlara konum değiştirsin.Bu şekilde yapılan sensörlerde aynı zamanda özel anahtarlara durum göstergesi vardır. Bu gösterge sadece çıkışın durumunu göstermez, bununla birlikte 2 Hz. Veya 10 Hz.’de yanıp söner .Yanıp sönme, emniyetli çalışma uzaklığını bulmaya bir yardımcı olarak görev yapar ve lenslerin kirlenmesi veya etkilenme durumunda uyarır. Dört değişik sinyal şu anlama gelir : 10 Hz.’de yanıp sönme sürekli olarak emniyetsiz çalışma bölgesini gösterir , fakat çıkış anahtarlanmıştır. 2 Hz. Sürekli olarak etkilenme alanı anlamındadır, çıkış henüz anahtarlanmamıştır. Sürekli yanan veya sönük LED, çıkışa karşılık gelen algılama uzaklığı emniyetli alan içinde anlamındadır (ışık var veya ışık yok anahtarlara işlevine bağlı olarak).Şekil 20, bir cisim, ışık var anahtarlara konumunda olan cisimden yansımalı sensöre yaklaşırken ve uzaklaşırken yanıp sönme sinyalini gösterir. Cisimden yansımalı sensörün histerisis alanı da kolaylıkla görülebilir.



6.12 Uygulamalar Önerilen Tipler Genel olarak, olası olan her yerde karşılıklı sensörlerin kullanılması söylenebilir. bu tip maksimum algılama aralığında özellikle emniyetli anahtarlamayı sağlar.Eğer karşılıklı tip kullanılamıyorsa veya monte edilemiyorsa normal olarak ikinci olasılık, yansıtıcılı tip sensördür (çoğu malzeme için emniyetli anahtarlara, yarı algılama uzaklığı malzeme için emniyetli anahtarlama, yarı algılama uzaklığı, kolay yerleştirme, kolay ayarlama v.s.) şeffaf cisimler algılanacaksa bu, alıcı duyarlılığını ayarlıyarak yapılabilir.Çok fazla yansıtma özelliği olan cisimler için polarizasyon filtreli yansıtıcılı tip sensörler kullanılabilir (etkilere karşı bağışıklığı artırmak için).Çok küçük cisimler için veya sınırlı yer olan durumlarda fiber optikli veya kuvvetlendiricili tipler iyi bir çözümdür.Cisimden yansıtmalı sensörler, karşılılıklı veya yansıtıcılı tip sensörlerin algılamadığı cisimler için kullanılmalıdır. Bu durum, örnek olarak; cisimin sadece bir taraftan algılanabileceği veya vericiden yayılan ışığı kıramayacak kadar şeffaf olması olabilir Arka tarafın yansıtmasının sensörün çalışmasını etkilediği durumlarda kısa algılama uzaklığı olan cisimden yansımalı tipler uygundur.Daha önce de belirtildiği gibi alıcının duyarlılığı potansiyometre ile ayarlanabilir. Fakat, çalışma güvenirlirliğindeki kabul edilmesi gereken değişim dolayısıyla sensörlerin duyarlılığı sadece şeffaf cisimler algılanacağı zaman düşürülmelidir. (Ancak cisimden yansımalı sensörlerde, sensörün emin bir şekil de cismi algılaması için bu ayarlama neredeyse sürekli olarak gerekli olur.)Çoğu sensörde çıkış sinyalinin ışık var veya ışık yok anahtarlaması sağlamak için programlama olanağı vardır.

6.13 Uygulama Örnekleri

Şekil 6.37 Fiber optik kablolu yansıma ışığı Şekil 6.38 Fiber optik kablolu ışıklı algılayıcının algılayıcısının yardımıyla küçük nesnelerin tanınması yardımıyla bir maddenin tek ya da çift katlı olduğunun ayırt edilmesi

Tek kat malzemeler, çift kat malzemelere göre daha çok ışık geçirir. Bu durumda temassız algılayıcı uygun ve hassas bir şekilde ayarlanmışsa anahtarlama meydana gelir.



Şekil 6.39 Diş kontrolü Şekil 6.40 Bir iş parçası taşıyıcısının üzerinde bulunan iş parçalarının tanınması, a-b = Fiber optik kablolu ışıklı algılayıcı

Dişli vidalar alıcıyı anahtarlamaya yönlendirmek için gerekli miktarda ışık yansıtır. Verici tarafından gönderilen ışık dişsiz, düz yüzeylerden başka yönlere doğru yansır.

Aşağıdaki üç çizim optik sensörlerin çeşitli uygulamalarından bazı örnekleri gösterir.Fibek optik algılama kafalı opto–elektronik Sensörlerin çeşitli besleyicilerde kapakları Saymada ve konumlarının kontrolünde kullanımı

290 oC‘ ye kadar sıcaklıklarda kullanıma uygun olan zırhlı fiber optik kabloların sıcak cisimleri algılama uygulaması



Karşılıklı ve cisimden yansımalı sensörler kenar ve sarkma kontrolunda kullanımı.

Fiber optik sensör ile entegre bacaklarının sayılması

Cisimden yansımalı fotosel ile kağıt kopmasının izlenmesi

Yansıtıcılı sensör ile vinçlerde aşırı yaklaşım ve çarpışmanın engellenmesi

Yansıtıcılı sensör ile palet yüksekliğinin tespiti.



Otomobil boya hattında kullanılan karşılıklı sensörler

6.14 SorularSoru 6.14.1Optik temassız algılayıcılarda çevre etkileriOptik temassız algılayıcıları tozlu ortamlarda kullanırken nelere dikkat edilmelidir? Bu sorunun giderilmesi için ne gibi çözümler önerilebilir?Soru 6.14.2Uygun optik temassız algılayıcı seçimiBir üretim donanımının zor ulaşılan bir yerinde nesneler saptanacaktır. Bu yerde yüksek çevre ortam sıcaklıkları (100X) ortaya çıkabilir. Bu işlem için optik temassız algılayıcı kullanımı öngörülmektedir. Bu nesnelerin tanınması için kullanılacak uygun optik temassız algılayıcıyı seçerken nelere dikkat etmek gerekir?Soru 6.14.3Optik temassız algılayıcıların işletim güvenliğiOptik temassız algılayıcılarda, ışık gönderme modülasyonunun optik temassız algılayıcının çalışma güvenliği üzerine ne gibi bir etkisi olur?Soru 6.14.4Menevişlenmiş çeliğin tanınmasıBir üretim birimine yansıma ışığı algılayıcısı monte edilmiştir. Algılayıcı bir nesne tarafından kumanda edilmediği halde cevap vermektedir, yani anahtar çıkışı anahtarlanmakta, ışıklı diyot da cevap vermektedir. Nesnenin mevcudiyetinde ise anahtar açılmaktadır. Nesne bir menevişlenmiş çelik kışıma sahiptir. Algılayıcının bu davranışı nasıl açıklanabilir?Soru 6.14.5Optik temassız algılayıcıların elektrik bağlantılarıBir üretim işleminde, optik temassız algılayıcıların bir kısmı montaj esnasında bilinmeyen sebeplerden dolayı arızalanmıştır. Monte eden kişi temassız algılayıcı konusunda, yanlış bir elektrik bağlantısı yapılmış olduğunu anlamayacak kadar tecrübesizdir. Öte yandan kısa devre dayanımlı ve kutuplama güvenli temassız algılayıcılar kullanması gerekirdi. Bu kişi temassız algılayıcıları 24 V'luk doğru akım kaynağına bağladığını garanti etmektedir. Süzgeç elemanları olan (kısıcı- ve süzgeç-kondensatör), ama elektronik olarak kontrol edilmeyen bir güç besleme birimi söz konusudur. Size göre sorudaki arıza hangi sebeplerden dolayı meydana gelmektedir?Soru 6.14.6Optik temassız algılayıcılar ile sıvı seviyesi ölçümüŞekilde optik temassız algılayıcılar ile yapılan bir sıvı seviyesi ölçümü görülmektedir.a) Bu işlem için hangi tip optik temassız algılayıcılar kullanılabilir?b) Bu çözüm seviyenin kesin ve doğru olarak kontrol edilmesini sağlar mı? Neden?c) Söz konusu çözüm hangi koşullar altında geçerli olmaz?d) Bu çözüm bir kapta eriyik halde bulunan balmumunun seviye ölçümüne uygun mudur?e) Seviye ölçümü ile ilgili diğer çözüm yolları nelerdir?

Şekil 6.34:Işıklı algılayıcı ile seviye ölçümüİstenen seviyeye ulaşıldığında, verici tarafından gönderilen ışık alıcıya gelir.

Soru 6.14.7İş parçalarının saptanması



Şekil 6.35'te taşıma bantı üzerinde bulunan bir iş parçası görülmektedir. İş parçası, taşıyıcının iç bölümünde bulunmaktadır. Bu yüzden iş parçasının yan yüzeyleri açılan deliklerin arasından saptanmaktadır.a) Bu çözüm yolu, prensipte fiber optik kablolu bir ışıklı algılayıcı kullanılarak gerçekleştirilebilir mi? Ya da bu

çözüm yolu uygulanırken, gönderilen ışığın büyük bir kısmı, ışık deliklerden geçerken kayıp mı olur?

b) Diğer taşıyıcılarda kullanılacak temassız algılayıcı ya da tiber optik kablolar ya taşıyıcının tek taratma ya da taşıma bantının üzerine monte edilmektedir. İş parçasının malzemesi plastiktir ve yan yüzeyi tırtıklı ve mat, üst yüzeyi de parlaktır ve ışığı yansıtmaktadır. Taşıyıcının malzemesi de alüminyumdur ve yüzeyi mattır. Ne tip çözüm yolları önerilebilir?

Şek/7 6.35: İş parçasının fiber optik kablolu ışıklı algılayıcı ile sorgulanması a-b = Fiber optik kablolu ışıklı algılayıcı

Soru 6.14.8Yıkama birimlerinde optik temassız algılayıcı kullanımıAşağıdaki şekilde görülen bir yıkama tesisinde, kurutma fırçalarının hareket kontrolü için optik temassız algılayıcı kullanımının uygun olup, olmadığı belirlenecektir. Arabanın yıkanmasından sonra, üzeri arabanın genişliğini kapsayacak kadar büyüklükteki kurutma fırçası ile çevrilmiş olan bir kapı, arabanın dış yüzünün çevresinden geçmektedir. Optik temassız algılayıcıların görevi kurutma fırçası ile arabanın dış yüzeyi arasında bulunan aralığın sabit kalmasını kontrol etmektir. Optik temassız algılayıcılar yıkama esnasında ıslanabilir.

Bu işlem için hangi tip optik temassız algılayıcının kullanılması uygun olur? Her bir yıkama birimi için kaç adet optik temassız algılayıcı, ne tür bir düzenleme ile kullanılmalıdır? Şekil 6.36: Bir araba yıkama ünitesindeki kurutma işlemiSoru 6.14.9Fiber optik kablolu optik temassız algılayıcıların kullanımı

Yeni buluşlar yapan bir tasarımcı fiber optik kablolu yansıma ışığı algılayıcısını bir reflektörün yardımıyla, aşağıdaki sekile uygun olarak, yansıma ışığı algılayıcı gibi kullanmak istemektedir. Bu çözümle sadece sınırlı bir şekilde tanınabilen, koyu ve mat bir iş parçasının daha kolay ve daha büyük bir faaliyet alanı içinde tanınabileceğini düşünmektedir. Bu çözüm işe yarar mı? Size göre bu çözümün ne gibi özellikleri vardır?



Şekil 6.37:Fiber optik kablolu yansıma ışığı algılayıcısının, yansıma ışığı algılayıcı olarak kullanılması

Soru 6.14.10 Şişe kontrolüBir içecek üreticisi, bir temassız algılayıcının yardımıyla geri dönen boş şişelerin hangilerine hafif metalden yapılan kapak takıldığını, otomatik olarak saptamak istemektedir. Şişeler taşıma bantının üzerinde hep aynı konumda bulunarak te-massız algılayıcının yanından geçmelidir (bakınız şekil 6.38). Şişe boylarının farklılıklarından ve kapakların farklı oranlarda sıkıştırılmalarından dolayı maksimum 8 mm yüksekliğindeki bir tolerans hesaba katılmalıdır.a) Optik temassız algılayıcıların kullanıldığı ne gibi bir çözüm önerilebilir?b) Çözüm için, indüktif temassız algılayıcılar da kullanılabilir mi? (örneğin 8 mm anma anahtarlama aralığına sahip temassız algılayıcılar)

Şekil 6.38: Kapaklı ve kapaksız boş şişelerin ayrılması

7. BölümSesüstü Temassız Algılayıcılar

7.1 Çalışma şekliBir sesüstü temassız algılayıcının çalışma ilkesi akustik dalgaların üretilmesine,gönderilmesine, nesneden yansımasına ve tekrar alınmasına dayanır. Ses dalgaları normalde hava tarafından taşınır.



Şekil 7.1: Bir sesüstü temassız algılayıcının temel devre planı

Sesüstü temassız algılayıcı üç yapı grubundan oluşur: sesüstü dönüştürücü, değerlendirme birimi ve çıkış modülü. İşletme gerilimi uygulandığı zaman ses vericisi kısa bir peryot için darbe şeklinde çarpar. Burada genellikle bir pizo-elektrik modül söz konusudur

Sesüstü vericisi tarafından insan kulağının duyamadığı, 30 - 300 kHz aralığında-ki ses dalgaları gönderilir. Ses vericisi birçok durumda, ses dalgalarını gönderdikten sonra alıcıya dönüşür, yani bu durumda bir mikrofon gibi çalışır. Sesüstü temassız algılayıcılarda bir filtrenin yardımıyla, alınan sesin, gerçekten gönderilen sesin yankısı olup, olmadığı kontrol edilir.

Sesüstü temassız algılayıcıların çalışması esas olarak, sadece belirli bir maksimum impuls tekrarlama frekansına kadar olan ultrasonun çalışma süresine dayanır. İmpuls tekrarlama frekansı tasarım şekline göre 1 - 100 Hz aralığında bir değer olabilir.

Sesüstü temassız algılayıcıların önemli bir avantajı birbirlerinden çok farklı, değişik malzemeleri saptayabilmeleridir. Nesnelerin saptanması nesnenin yapı şeklinden, renginden ve malzemesinden bağımsız olarak gerçekleşir. Ayrıca malzeme katı, sıvı ya da toz halinde bulunabilir.Bu algılayıcı ile yapılan ölçümler tozlu, buharlı ya da dumanlı hava koşullarından etkilenmez.



ta = Titreşimin sona erme süresit. = Impuls süresitz =Darbe süresit^ =Yankı peryodu

Şekil 7.2: Ultrason ile belirnenen çalışma zamanının yardımıyla uzaklık ölçülmesi

Sesüstü temassız algılayıcılar genellikle yansıma algılayıcı olarak bulunur. Bu tip sesüstü temassız algılayıcılarda alıcı ve verici aynı gövde de bulunur. Öte yandan sesüstü engelleri de vardır. Bunlarda ise alıcı ve verici ayrı gövdelerde bulunur.

Sesüstü temassız algılayıcıların tercih edildiği uygulama alanları şunlardır:• Konum ayarları• Taşıma sistemleri• Gıda maddeleri endüstrisi• Metal, cam ve plastik işleme yerleri• Akışkan ürünlerin kontrolü

Sesüstü temassız algılayıcıların avantajları:• Nispeten daha büyük faaliyet alanı (birkaç metreye kadar)• Renk ve malzemeye bakmadan nesneleri saptaması• Saydam nesneleri güvenli bir şekilde saptaması (örneğin cam şişeler)• Toz ve kire karşı nispeten duyarsız olması• Arka fondan etkilenmemesi• Açık havada kullanılma imkanı• Çeşitli anahtarlama noktalarına sahip temassız çalışan tuşların meydana getirilmesine imkan

vermesi. Anahtarlama noktalarında yanlışlıklar meydana gelmez. Bu tuşların saptama aralıkları çeşitli bölgelere ayrılabilir. Ayrıca programlanabilir tuşlar elde edilebilir.

Sesüstü temassız algılayıcıların dezavantajları:• Sesüstü temassız algılayıcı tarafından gönderilen ses eğik durumda bulunan bir nesnenin

yüzeyinden başka yönlere yansır. Sesi yansıtan nesnenin yüzeyi ile sesin genişleme ekseni arasında bir dik açı olmalıdır ya da bu gibi durumlarda sesüstü engelleri kullanılmalıdır.

• Sesüstü temassız algılayıcılar nispeten yavaş tepki verirler. Maksimum anahtarlama frekansı 1 Hz - 125 Hz aralığında yer alır.

• Sesüstü temassız algılayıcılar genellikle optik temassız algılayıcılardan daha pahalıdır (örneğin iki katı kadar).

İşletme gerilimi tipik olarak 24 V DC

Anma anahtarlama aralığı tipik olarak 100 mm -1 m arası(genellikle ayarlanabilir) maksimum 10 m'ye kadar

Nesne malzemesi Sesi emen malzemelerin dişindeher türlü malzeme olabilir.

Kontak akımı (Transistor çıkışı) 100...400mADC

Çevre ortam sıcaklığı 0~C...70~C, kısmen -10wC'yekadar

Kirliliğe karşı duyarlılık fazla olmamakla beraber,



DuyarlıÖmür Uzun

Sesüstü frekansı 40 kHz...220 kHz

Anahtarlama frekansı 1...125 Hz

Yapı şekilleri silindirik, blok şekilli

Tablo 7.1: Sesüstü temassız algılayıcılara ait teknik veriler Sesüstü temassız algılayıcılarda genelikle anahtarlama durumu göstergesi olarak bir ışıklı diyot ve çalışma aralıklarını ayarlamak amacıyla da bir potansiyo-metre bulunur. Ayrıca iki boyutlu anahtarlama aralıkları ayarlamak amacıyla iki adet potansiyometreye sahip olan tasarımlar olduğu gibi programlanabilir özel tasarımlar da vardır. Bu özel tasarımlarda, çalışma aralıkları elektronik bir arabirimden seçilebilir. Sesüstü temassız algılayıcıların bir kısmı senkronizasyon girişleri ile donatılmıştır. Böylelikle birçok temassız algılayıcının birarada kullanıldığı durumlarda, algılayıcıların arızasız ve birbirleriyle değişerek çalışması mümkün olur.

7.3 Kullanım Bilgileri Minimum uzaklıklar Sesüstü temassız algılayıcıların montajı esnasında, indüktif ve kapasitif temassız algılayıcılar da olduğu gibi, iki komşu temassız algılayıcı arasında çeşitli minimum uzaklıklar bulundurulmalıdır. Senkronizasyon girişleri bulunmayan sesüstü temassız algılayıcıların montajında, algılayıcıların birbirlerine karşılıklı etkilerde bulunabileceğine dikkat edilmeli ve bundan kaçınılmalıdır. Kullanılacak temassız algılayıcılar saptama aralıklarına bağlı olarak, tablolarda verilen minimum aralıklarla monte edilmelidir. Bu değerler saptanan nesne, algılayıcıya paralel ve dik durumda hareket ettiği zaman geçerlidir. Bu tablolarda örnek değerler verilir. Algılayıcının tipine ve üreticinin belirlediği kurallara göre bazı değişiklikler söz konusu olabilir.

Saptama aralığı (cm) Tipik minimum uzaklık (cm)

6...30 > 15

20...100 >60

80...600 >250

Tablo 7.2: Birbirine paralel olarak yanyana bulunan iki sesüstü temassız algılayıcının arasında bulunması gereken minimum uzaklık

Farklı kullanım koşulları altında, minimum uzaklıklar her montaj durumu için deneysel olarak belirlenir. Eğer iki sesüstü temassız algılayıcı karşılıklı konumda bulunuyorsa, minimum uzaklıklar için bir sonraki tabloda yer alan değerler uygulanır.


6...30 > 120

20...100 >400



80...600 > 2500

Tablo 7.3: Karşılıklı durumda bulunan iki sesüstü temassız algılayıcının arasında bulunması gereken minimum uzaklık

Sesüstü temassız algılayıcının yan tarafında duvar ya da sesi yansıtan nesneler bulunuyorsa aşağıdaki değerler kullanılır.


6...30 >3

20...100 > 15

80...600 > 40

Tablo 7.4: Sesüstü temassız algılayıcı ile yanında bulunan ve sesiyansıta-bilen bir duvar arasında bulunması gereken minimum uzaklık

Gerekli olan minimum nesne büyüklüğüGönderilen sesin oluşturduğu bölgeye ses topuzu denir. Gerekli ses büyüklüğü ses topuzunun çıkış açısına bağlıdır. Eğer nesne ses topuzunun içinde kalacak kadar küçükse, yani gönderilen ses nesneyi aşıyorsa, nesnenin yanında ya da arka fonda bulunan nesneler bozucu etkiler yaratabilir. Genellikle algılayıcıyı kullanan kimselerin elinde, üretici tarafından hazırlanan spesifik özelliklerin yer aldığı tablolar bulunmadığı için, nesnelerin büyüklükleri ile ön deneyler yapılarak algılayıcının çalışma durumu gözlenebilir. Bu deneylerde bir test plakası sapta nacak nesneye yaklaştırılır ne algılayıcının çalışma durumu (anahtarlama durumu) gözlenir.



O = NesneS = Ses topuzua = Ses topuzunun çıkış açısıŞekil 7.3: Bir sesüstü yansıma algılayıcının saptama aralığı

Nesne ve malzeme türleriBütün katı, sıvı, toz ve tane halindeki nesneler saptanmaya uygundur. Sesüstü yansıma algılayıcılar için uygun olmayan malzemeler sesi emen malzemelerdir

(örneğin kalın giysi maddeleri, pamuk, sarımlı dokular, lastik süngerler ve steinvvolle). Bu tip malzemeler ses üstü engelleri ile saptanır.

Ayrıca sesüstü temassız algılayıcılar ile optik temassız algılayıcıların saptayamadığı saydam, parlak ve koyu siyah malzemelerde saptanabilir.

Bununla beraber kalınlığı taklaşık 0,01 mm'ye kadar olan çok ince folyeler de sesüstü temassız algılayıcılarla cepheden saptanabilir.

Algılayıcı ile nesne arasındaki minimum uzaklıkSesüstü temassız algılayıcı, sesüstü yankısını saptamak için bir minimum işleme zamanına gereksinim duyar. Bu yüzden de belirli bir kör bölge denilen, alan da çalışmaz. Ses topuzunun sivri ucunda bulunan nesneler küçük bir uzaklıkla-ta bulundukları için, algılayıcının hatalı impulslar göndermesine sebep olabilir. Sesüstü dönüştürücülü algılayıcılarda yankı impulsunun kaydedilebilmesi için, titreşimin sona erme süresi, sesin gönderilmesinden sonra sona ermelidir(bakı-nız şekil 7.2).

Nesnenin konumu

Ses de ışık gibi, eğik yüzeylerden başka yönlere doğru yansır. Bu gibi yüzeyler mevcutsa, sesüstü yansıma algılayıcı yankı sinyali almaz. Temassız algılayıcının eksenine dik olması gerektiği halde, ±3"...± 5"'den fazla sapmalar gösteren, eğik ve pürüzsüz nesneler algılayıcı tarafından saptanamaz. Pürüzlü ve düzgün olmayan yüzeyli nesnelerde daha büyük bir sapma açısı kabul edilebilir. Burada sesüstü dalgasının boyu, yüzeyin tanecikli yapısı ve uzaklık önemli bir rol oynar.



Şekil 7.4: Sesüstü temassız algılayıcılarda nesne yüzeyinin etkisi

Çevre ortam sıcaklığının, nemin ve hava basıncının etkileri

Hava sıcaklığında meydana gelen TClik bir değişim, sesüstü hızında yaklaşık %o1,8'lik bir değişime yol açar. Sesüstü temassız algılayıcılar sıcaklığa karşı dayanıklı olmadığı için, çevre ortam sıcaklığında meydana gelen değişimler anahtarlama noktasını kolayca değiştirebilir. %0 ile %100'lük nisbi nem oranlan arasında, havanın içerdiği nem miktarı 4(TC'nin altındaki sıcaklıklarda sesüstü hızında %1,4'lük bir maksimum değişime sebep olur. Atmosferde meydana gelen doğal hava basıncı değişimleri sesüstü hızını önemli ölçüde değiştirmez. Ancak büyük yüksekliklerde sesüstü hızı kolayca azalır.

Sesüstü ışınının kırılmasıGönderilen sesüstü ışını eğik ya da hafif konveks reflektörlerde kırılır. Böylelikle bir köşenin arkasında bulunan nesneler saptanabilir.

Nesne sıcaklığının etkisiEriyik havuzları ya da kor haldeki metaller gibi çok sıcak nesneler havada güçlü yalazlar oluşturduğu için sesüstünün yayılmasında bozucu etkiler yaratır. Bu gibi durumlarda ön deneylerin yapılması tavsiye edilir.

Çevre gürültülerinin etkileriGönderilen sesin frekansının 30 - 250 kHz aralığında ya da daha büyük değerlerde olmasından ve alıcı bant genişliğinin sınırlı olmasından dolayı sesüstü temassız algılayıcılar, genellikle yabancı seslerin etkilerine karşı az dirençlidir. İstisnai durumlarda aynı frekans bantındaki yüksek gürültü



kaynaklarına cevap verebilir.

7.4 Uygulama ÖrnekleriSesüstü temassız algılayıcılar silolarda seviye kontrolü için kullanılır.

Depolardaki otomatik taşıma arabalarının kontrolünde de sesüstü temassız algılayıcıların kullanılması yerinde ve yararlı olur.

Aşağıdaki şekillerde çeşitli uygulama örnekleri yer almaktadır.

7.5 SorularSoru 7.5.1 Ölçülebilen en küçük uzaklıkSesüstü temassız algılayıcılar ile uzaklık ölçümü yapılacağı zaman bir ölçülebilen en küçük uzaklık göz önüne alınmalıdır. Neden?

Soru 7.5.2Ses dalgalarının saptırılmasıSes dalgaları, ışığın bir ayna ile saptırılması gibi, örneğin 90" saptırılabilir mi? Bu işlem yapılırken nelere dikkat edilmelidir?

Soru 7.5.3Bir taşıma bantı üzerindeki kapalı kutuların sorgulanmasıDönel bir taşıma bantı üzerindeki metal kasaların mevcudiyeti ve boş ya da dolu oldukları sorgulanacaktır. Bu işlem için kullanılacak temassız algılayıcılar kasaların mevcut olup olmadığının yanısıra, üst taraflarından içlerine bakarak, içlerinin dolu olup, olmadığını da kontrol etmelidir. Optik temassız algılayıcılar, kasaların ve kasa içlerinin farklı renklerde olmasından ve kirliliğe karşı duyarlı olmalarına rağmen kullanılmak istenmektedir.Böyle bir uygulamada, sesüstü temassız algılayıcı kullanımının, yansıma ışığı algılayıcısı kullanımına göre ne gibi avantaj ve dezavantajlar getireceğini açıklayınız



8. BölümPnömatik Temassız Algılayıcılar

8.1 Genel Özellikler

Pnömatik temassız algılayıcılar kullanıldığı zaman, bir nesnenin varlığı ya da yokluğu, hava jeti ile temassız algılama yapılması yoluyla belirlenir. Nesne daha sonra da işlenilebilen, yani ileriki işlemlerde yararlanılabilen bir işaret basıncı değişimine sebep olur.

Pnömatik temassız algılayıcıların avantajları:• Çok tozlu ortamlardaki çalışma güvenliği.• Yüksek çevre ortam sıcaklıklarındaki işletim güvenliği.• Patlama tehlikesi bulunan ortamlarda kullanılması.• Manyetik etkilere ve ses dalgalarına karşı duyarsız olması.• Optik temassız algılayıcıların cevap veremeyebileceği çok aydınlık ortamlarda ve saydam

nesnelerin algılanmasında güvenilir bir şekilde çalışması.

Pnömatik temassız algılayıcılar üç ana gruba ayrılır: Geri basınç algılayıcı, dairesel yansıma algılayıcı ve hava engeli. Saptanabilir uzaklıklar 0-100 mm aralığındadır (bakınız şekil 8.1).

Pnömatik algılayıcıların kullanılma sebeplerinden biri sistemin hava basıncını, bir basınç regülatörü ile düşük basınç seviyesine düşürmektir. Bu işlem için yağsız ve filtre edilmiş hava gerekir.

Pnömatik sinyaller daha ilerki değerlendirilmelerde kullanılacak kadar güçlü değildir. Bu yüzden çıkış tarafından bir basınç yükseltici bağlanmalıdır. Pnöma-tik-elektrik dönüştürücülerin (basınç anahtarı) yardımıyla, ikili elektrik çıkış sinyali üreten pnömatik temassız algılayıcılar oluşturulur.

Kaçak lülelerin tapasında dikkat edilmesi gereken husus, tapayı izleyen yükselticinin, o anda yükselen basıç için kullanıldığıdır.Pnömatik algılayıcıların yerlerine yenileri takılırken, yükseltici ve seviye (anah-tarlama seviyesi) ayarlarının yeniden yapılması gerekir, değişimden dolayı çünkü üretim toleranslarında sapmalar meydana gelir.

Geri Basınç Algılayıcılar (Geri Basınç Lüleleri) Hava jeti borusunun bir nesne ile kapatılması sonucu kontrol bağlantısında,besleme basıncı kadar büyük olabilecek bir sinyal basıncı oluşur.Diğer gösterim şekli: Geri basınç lülesi

Şekil 8.2: Bir geri basınç lülesinin çalışma şekli



Şekil 8.1: Çeşitli pnömatik temassız algılayıcıların algılama aralıkları (örnek olarak)P = besleme basıncı, A = çıkış basıncı (Sinyal basıncı) S = algılama aralığı

Besleme basıncı çok farklı olabilir. Normalde 0 - 8 bar aralığında değerler alır. Oluşan sinyal basıncı besleme basıncına ve lüle ile nesne arasındaki uzaklığa bağlıdır.

8.3 Dairesel Yansıma AlgılayıcılarDairesel yansıma algılayıcılar ile jet lülesinin halka lüle olarak ve alıcı lülenin, içlerinde bulunan merkezi silindir boru olarak kullanıldığı yapı şekilleri gösterilir.Halka lüleden (verici lüle) çıkan havaya belirli bir uzaklıktaki bir nesne yaklaştığı zaman, alıcı lülede bir yüksek basınç oluşur. Hava akımı seyri şekil 8.3'te şematize edilmiştir.

Bir hava jetinin algılanan nesneden yansıması, kontrol bağlantısında, algılama uzaklığına ve besleme basıncına bağlı olan bir işaret (sinyal) basıncının oluşmasına neden olur.

Tipik bir tasarım şekli yansıma algılayıcıdır.Yansıma algılayıcı esas olarak bir alıcı ve bir verici lüleden oluşur. Verici lüle sürekli olarak hava jeti akımı verir.



Şekil 8.3: Bir dairesel yansıma algılayıcının çalışma şekli

Bir nesne yansıma algılayıcıya yaklaştığı zaman, hava jeti akımı bundan etkilenir ve böylelikle alıcı lülede bir geri basınç (yansıma) oluşur.Oluşan geri basınç sinyal olarak değerlendirilir (A çıkışı). Diğer gösterim şekli: Yansıma lülesi

8.4 Hava Engelleri

Bir jet lülesi ve bir alıcı lülenin oluşturduğu kombinasyon (ışıklı algılayıcılara benzer şekilde) hava engeli olarak adlandırılır. Bu algılayıcı tipinde hava jetinin bir nesne yerine, bir başka hava jeti ile kesilmesi mümkün olur. Bu duruma bozucu jet engeli denir. Hava engelleri ile 100 mm'ye kadar olan uzaklıklar kurulabilir.Havanın sadece verici lüleden çıktığı basit hava engellerinde alıcı lülenin kirlenme ihtimali vardır, çünkü gelen havada çevreden gelen kir parçacıkları bulunur. Bu etki hava engelinin hatalı çalışmasına ve hatta tıkanma yüzünden arızaların meydana gelmesine sebep olabilir.

Şekil 8.4: Bir hava engelinin çalışma şekli

Piyasada bulunan birçok hava engeli saptırılan hava akımı ilkesine göre çalışır. Bu tip hava engellerinde, engelin iki yanından dışarıya doğru bir hava akımı olur. Bu engellerin alıcı kısımlarının çalışma şekli dairesel yansıma algılayıcının alıcı kısmı ile karşılaştınlabilir. Bu suretle kirliliğe karşı olan duyarlılığı oldukça azaltılabilir.



8.5 Kullanım Bilgileri

Komple bir pnömatik temassız algılayıcının (lüle ve basınç yükseltici/basınç anahtarı) fiyatı genellikle kapasrtif, indüktif ya da optik standart temassız algılayıcılardan daha yüksek olduğu için, pnömatik temassız algılayıcılar araştırma-geliştirme çalışmalarında özellikle spesifik konularda, diğer temassız algılayıcılar yetersiz kaldığında kullanılır.

Pnömatik temassız algılayıcıların avantaj sağladığı uygulama alanları şunlardır:• Patlama tehlikesi bulunan ortamlar.• Sabit ve değişken alanların hakim olduğu kaynak tesisleri. Bu yerlerde pnömatik temassız

algılayıcılar önemli ölçüde tercih edilir.• Kirli, tozlu ve aynı zamanda da nemli ortamlar.• Yüksek çevre ortam sıcaklıklarının bulunduğu ortamlar.• Köpüklü sıvıların seviye ölçümlerinde.

8.6 Uygulama Örnekleri

• Süzme basıncı uygulanıldığında, filtrelerin geçirme hızlarının ölçülmesi (plastik filtreler). Filtreler kirlenmeye karşı yatkın olduklarından optik temassız algılayıcılar bu işlem için uygun değildir. Bu işlem için mümkün olan bir çözüm yolu, filtre kenarının tanımlanan aralıkta bir mantel ile çevrilerek filtrenin pnömatik algılama lüleleri ile algılanmasıdır.

• Örneğin optik temassız algılayıcıların yağ ya da soğutma sıvılarından meydana gelen kirlenmelerden dolayı çalışmadıkları ortamlarda bulunan aletlerin kontrol edilmesi (örneğin matkap ucu kırılması).

• Burgu deliklerinin var olup olmadıklarının kontrol edilmesi.• Fırınlama işlemine tabi tutulan seramik plakaların yüzeylerinin düz olup olmadığının kontrol

edilmesi.

Şekil 8.5: Bir hava engeli ile matkap kontrolü

Çalışan kimse, delme işlemine başlamadan önce bir hava engelinin yardımıyla matkap ucunun kırılıp kırılmadığını kontrol edebilir.

Matkap ucunun kırılması durumunda verici lüleden çıkan hava jeti alıcı lüleye ulaşır ve böylelikle bir sinyal gönderir. Hava engeli herhengi bir nesneyi algılamıyorsa sadece tek bir çıkış sinyali verir.Bu çözüm yolunun sağladığı önemli bir avantaj (örneğin optik temassız algılayıcılara göre) delme sıvısının sebep olduğu kirlenmenin çalışmayı aksatmamasıdır.



Şekil 8.6: Bir hava engelinin plastik folye yaprağı sayımında kullanılması (L = hava engeli)

Saydam plastik folyeler 20 mm'lik aralıklarla taşıma bantının üzerinde hareket etmektedir.Folyelerin sayımında, makaraların arasında yer alan boşluklardan yararlanılmaktadır. Hava engelinin alıcısına çıkış tarafından bir basınç yükseltici bağlanmıştır.

Tipik veriler:Verici besleme basıncı 0,25 barCevap verme süresi 16 msTaşıma bantının maksimum hızı 37 m/min.

Bu işlemde optik ya da kapasitif temassız algılayıcıların kullanımı problemler getirebilir. Alternatif olarak sadece sesüstü temassız algılayıcı kullanımı söz konusu olabilir.

Şekil 8.7: Geri basınç lülesi ile seviye ölçümü

Geri basınç lülesinin dişli çıkıntısı bir dalma borusunun bağlanabilmesine imkan verir. Dalma borusundaki sıvı yüzeyi belli bir seviyeye vardığında, geri basınç lülesi ve çıkış tarafından bağlanan basınç yükseltici cevap verir.

Çıkış sinyalinin basıncı sıvı yüzeyinin yüksekliği ile doğru orantılıdır. Çıkış sinyalinin maksimum basıncı X, besleme basıncına eşittir.Bu uygulama herşeyden önce köpüklü sıvılar için uygundur. Pnömatik temassız algılayıcılar sıvı seviyesine cevap verirken, sıvının köpüğüne cevap verme.



Şekil 8.10: Çatal şeklindeki hava engeli ile kam anahtarlama faaliyeti

8.7 SorularSoru 8.7.1Havalı algılayıcıların faaliyet alanıPatlama tehlikesi bulunan bir ortamda 90 mm genişliğindeki parçalar saptanacaktır. B kısmının 1.5. bölümünde değinilen Festo SFL-100 tipi havalı algılayıcıların karakteristik eğrilerinin yardımıyla, bu algılayıcıların bu ortamda kullanılıp, kullanılamayacağını test ediniz. Çıkış sinyalinin büyüklüğünü mbar cinsinden belirtiniz.Soru 8.7.2Dairesel yansıma algılayıcı ile kapak kontrolüKapak kontrolü için bir dairesel yansıma algılayıcı kullanılacaktır. Algılayıcı ile kapak arasında bulunan uzaklık için pratikte hesaplanan bir değer verin. Bu uzaklığın yer aldığı karakteristik eğriyi B kısmının 1.5. bölümünde bulabilirsiniz.B kısmındaki karakteristik eğrilerin yardımıyla, bu düzeneğin hava tüketimini bulunuz.

Şekil 8.12: Bir dairesel yansıma algılayıcı ile kapak kontrolü



9.Bölüm Akış ve Basınç Sensörleri9.1 Akış Sensörleri9.1.1 Çeşitli Akış İzleme Yöntemleri Günümüzde otomatik endüstriyel üretim tesislerinde ,dokunma, aşınma ve yıpranma olmadan çalışan yaklaşım anahtarları(efectorler ve fotoseller ) sorunsuz ve verimli üretime katkıda bulunurlar. Fakat üretim süresince sürekli , sabit ve doğru sıvı akışlarının da izlenmesi gereklidir. örnek olarak: dönen parçaların yağ beslemelerinde, soğutma sistemleri dolaşımında, pompaların susuz çalışmasını önlemede veya havalandırma sistemlerinde akışların izlenmesi çok önemlidir.Sıvı akışını algılamak için kullanılan çeşitli yöntemler vardır.Açık bir sistemi denetlemenin en kolay yolu bakmaktır. Fakat kim bir tüpün içine sürekli bakmak isteyebilir. Ayrıca bu, arabalarda kullanılan soğutma sitemleri gibi kapalı sistemlerde tümüyle olanaksızdır. Şüphesiz bir Gözetleme camından bakılabilir , ancak bu da yeterli çözüm değildir.Bunun yerine kullanılan bazı yöntemler şunlardır: akış olduğunda uç tarafı elektromekanik bir kontağı kapatan hareketli kanatlar tüp içine yerleştirilebilir. (1) veya daldırılan bir şamandıra yukarı kalkar (2), böylece akışı gösterir. Aynı zamanda bir ses üstü (ultrasonik) verici ve alıcı (3) tüp içine yerleştirilebilir ve doppler etkisinden dolayı akış algılanabilir. Aynı ilke lazer ışını (4) içinde geçerlidir. Özel bir tüp içinde basınç farkını değerlendirmek de(5) olasıdır. İletken sıvılarda da manyetik alan uygulanan yalıtılmış tüplere yerleştirilen problar (elektrotlar) yardımıyla sıvı akışı manyetik indüklemeden dolayı algılanabilir (6).

(1) kanat anahtar

(2) şamandıralı çeşitli akış ölçerler



(3) temel yapı

(4) akışölçer yapısı

(5) basınç farkı ilkesi

(6) manyetik indükleme ile akış ölçümünün şematik çizimi



Fakat bu ilkelerde ya hassasiyet azdır, ya sorunsuz değildir (kanat veya gözetleme camı gibi) yada yalnızca akış izleme için kullanılamayacak kadar çok karmaşık tasarımlıdır (doppler etkisi veya manyetik indüksiyon gibi). Bu nedenlerle ifm diğer bir teknik ilkeyi kullanır.

9.2. Isıl Iletkenliğe Dayalı Akış İzleme9.2.1.Çalışma İlkesiAşağıda daha detaylı olarak anlatılan ilkeye göre bir ısı kaynağı tarafından ortam, bir noktada birkaç derece ısıtılır. akış olması ve olmaması durumundaki ısı iletimi, bir sıcaklığa bağlı direnç tarafından algılanır.ifm, akış izleyiciler için sıcaklığa bağlı direnç olarak PTC dirençler ( positive temperature coefficient = pozitif sıcaklık katsayısı ) kullanılır. Bunların direnci aşşağıdaki şekilde gösterildiği gibi sıcaklık arttıkça artar.

Pozitif sıcaklık katsayılı dirençlerin ( PTC ) özellikleri

Sıcaklığa bağlı PTC direncin değişim eğrisiAkış olan bir tüp içersine böyle bir sıcaklığa bağlı direnç yerleştirildiği zaman, doğrudan akım değişimine dönüşen PTC dirençteki değer değişimi, akışın bir göstergesi olarak değerlendirilebilir. Sıvı doğrudan PTC direnci geçerek akarsa sıcaklığını (ısıl enerji) ileterek uzaklaştırır. PTC direnci geçen akış yoksa bu enerji, o kadar iyi uzaklaştırılamaz, PTC direnç birazcık daha sıcaktır ve böylece başka bir elektriksel dirence sahiptir. PTC direnç üzerinden farklı bir akım akar.

Isıl iletkenlik ilkesine dayalı akış izleme



PTC direnç doğrudan kendi akımı ile değil de yakına yerleştirilen ısıtıcı direnç tarafından dolaylı olarak ısıtılırsa değerlendirme işlemi geliştirilmiş olur. Bu, PTC dirençteki değer değişiminin, akış var veya yok olması durumlarında ısıtmayı etkilemeden değerlenmesini sağlar.Sıvı sıcaklığındaki değişimlerden kaynaklanan etki sinyalleri, ısıtılmayan fakat sıvı içine yerleştirilen ikinci bir aynı değerdeki PTC dirençle kompanze edilebilir. Bu ikinci direnç termometre görevi görür ve sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan PTC dirençteki değer değişimlerini kompanze eder.

Anlatılan ilkeye göre çalışan sensörün yapısı yukarıdaki şekillerde gösterilmiştir. Sensör kafasında ortamı ısıtan iki ısıtıcı direnç olduğu görülebilir. Birinci sıcaklığa bağlı direnç de oraya yerleştirilmiştir. Prob kenarına yerleştirilen ikinci aynı özellikteki hassas direnç ısıtıcı olmaksızın ortam sıcaklığını algılar ve (önceden anlatıldığı gibi) ortam sıcaklık değişimlerini kompanze eder. Eğer akış olursa, sensör kafasındaki ısıtıcı dirençlerin yarattığı ısı, akışın olmadığı duruma göre daha hızlı ve daha iyi iletilir (sıvıya ve akış hızına bağlı olarak).Sensördeki direnç değişimi, değerlendirme elektroniği tarafından işlenir ve " sıvı akıyor " sinyali üretilir . Sensör kafası içindeki hava (ısıyı iletir ) ve hassasiyetle belirlenen kılıf kalınlığı iki hassas direncin birbirinden etkilenmesini olanaksızlaştırır. (Bu ısıl iletkenlik ilkesi "kalorimetrik ilke" olarak da adlandırılır .



9.3. Basınç Sensörleri

9.3.1.Basınç Ölçüm TeknolojisiSensör ve Ölçüm aletleriPratikte genellikle sadece ikili sinyal verilmesi değil basıncın da belirlenip ölçülmesi istenir.Eğer bir basınç sensörünü bir kapasitif, indüktif ya da akış sensörüyle karşılaştırırsak görürüz ki isteğimizi en iyi basınç sensörü karşılar. İndüktif veya kapasitif sensörler söz konusu olduğunda ölçüm yapılan cismin şekli, kimyasal yapısı ve iletkenliği gibi karakteristik özellikleri önem kazanır. Akış monitörleri için ise viskozite, ısı kapasitesi, ısı iletkenliği vs. gibi özellikler önemlidir. Bu sebepten bu sensörler genelde ikili sinyal ileterek çalışırlar. Basınç sensörleri için böyle bir bağlılık yoktur. Diğer yandan, ölçülen değer ve ölçüm sinyali arasındaki ilişki lineer değildir. Bu yüzden yaklaşık bir dönüştürme akış monitöründeki sıcaklığın tanımına yakındır. Ayrıca ısı, etkileri kolayca ayar edilemeyen rahatsızlık veren bir değerdir.DiyagramBasınç ölçümü sırasında neler olur?Aşağıdaki diyagram ölçülen değer ve sinyal çıkışı arasındaki basamaklara genel bir bakışı verir.Bu basamaklarda bazı bileşenler, aralarındaki ilişkiler ve ölçüm prensipleri açıklanacaktır.Bourdon Tüpü, diyafram elementi vs. gibi terimler açıklanacaktır.

Yapı Gerçekleşme

Mekanikbileşenler

elektriksel bileşenler

Basıncın başlangıcı

ayrım diyaframı akışkan kuplajı

¯

Mekanikçevrim

yaylar – diyafram elemanı

– Bourdon tüpü¯

Elektrikselçevrim

mikrosviç

kondansatördirenç

¯

sinyal üretimi ve alıştırması

Kapasitedeki farkWheatstone

köprüsü¯

sinyal işlemi dijital (mP)

analog

¯

sinyal çıkışı

mekanik gösterge gösterge(LCD, LED,7 bölümlü gösterge,

LED çubuğu)

Anahtarlama çıkışı(ikili, analog)

Diyagram 1Pek çok sistem basıncın, mekanik olarak bir bileşeni deforme edecek bir kuvvete dönüştüğü prensibiyle çalışır. Bu bileşenlerin en genelleri aşağıda sıralanmıştır.



Mekanik bir ünitede bu deformasyon bir kontağı kapatmak ya da ibreyi hareket ettirmek için kullanılır. Elektriksel bir ünitede deformasyon bir elektrik sinyaline dönüştürülür. Bunun için pek çok yöntem vardır. En önemlileri burada açıklanacaktırStandartlaştırma DIN 16 086 “ Elektriksel basınç ölçüleri” standardının tamamını tartışmak istemiyoruz. Burada indüktif ve kapasitiflerde de benzeri bulunan standardın içerdiği bir diyagram sunuyoruz. Bu diyagram genel olmak zorundadır çünkü çeşitli ölçüm prensipleri vardır.

Şekil 14 Örneğin basınç toplama (pick-up) ve basınç toplama elemanı ayrımı her ürün için mümkün değildir. Pratikte, ifm ürünleri için, basınç toplama elemanı yerine sensörler vardır. Her bileşenin işlevini daha iyi anlamak için bir sonraki bölüm açıklanmıştır ve Diyagram 1 ile ilgilidir.

Basınç başlangıcı ve mekanik dönüşümİdeal basınç ölçüsü “Fiziksel tanım” paragrafında tanımlanmıştı (yaylı piston). Bu prensip pratikte sadece hidroliklerde piston basınç siviçleri olarak kullanılır. Genelde sensör kafası bir diyafram ya da plaka içerir. DiyaframAyrım diyaframıBu diyaframlar aracıyı (akışkanı) asıl pikaptan ayırır. Bu sıkı olması ve basınç kaybını önlemenin dışında basınç toplama elemanı, basıncı ileten aracıdan (akışkandan) korumak içindir. Güç transferinin hala mekanik olarak sağlandığı birkaç üründe diyaframa kuvvet yaya bir kol yardımıyla aktarılır. Ölçüm hatalarına engel olmak için yönün olabildiğince az etkisi olmasına dikkat edilmelidir. O halde “yönlendirici kuvvet olmaksızın transfer” den bahsederiz. Bu tür uygulamalar pahalı ve zordur. Uygulama sırasında mekanik problemler ortaya çıkabilir.

Şekil 15



Diyaframdaki deformasyon için bir kuvvete gerek vardır. Bunun için ayar yapmak oldukça zordur çünkü aralarında lineer olmayan bir ilişki vardır. Bununla birlikte kolay deforme oldukları için diyaframlar kullanılmaktadır. Bahsettiğimiz “yumuşak” bir diyaframdır. Ama diyaframlar istenildiği kadar ince yapılamaz çünkü bu sefer de kolayca hasar görür. Diyaframlar kolayca buruşturulup oluklu hale getirilebilir, bu sayede kolayca yer değiştirilebilir. Aynı zamanda körük şeklinde diyaframlar da vardır. Sıvı kuplajıSıvı bileziği özel bir ayırma diyaframıdır. Ayrım diyaframı ve basınç pick-up’ ı tek parçalı sistemde kombine edilmiştir. Akışkanın pick-up’ tan ayrı tutulması gereken sistemlerde kullanılır. Bununla birlikte diyafram akışkanda açıktadır. Basıncı transfer eden daha çok akışkan diyafram ve pikap arasına yerleştirilmiştir. Bu, yumuşak ayrım diyaframıdır. Bununla akışkan ortamdaki termal genleşme etkileri azaltılır. Diyafram bu genleşmeyi yutabilmelidir ki basınç artmasın. Sıvı kuplajları aksesuar olarak da bulunabilir. Düşük -basınç bölgelerinde kullanılırlar. Bununla birlikte basınç ölçüm hataları artar ve ölçüm aletleri pahalılaşır. Eğer hasar görürse, basınç pikaplı bütün sıvı kuplajı değiştirilmeli gerekirse ürün yeniden ayarlanmalıdır. Gıda sektöründe dıştaki diyaframın hasar görmesi sorun yaratabilir. Akışkan sıvı kuplajından sızabilir ve ölçülecek alanı kirletebilir. Bu yüzden gıda sektöründe sıvı kuplajı olarak zeytin yağı kullanılır.

Şekil 16Avantajlar Ortamdan ayrı bulunma Ortamdan(akışkandan) sıcaklık dekuplajı (kuplaj bozma) Gıda endüstrisi için steril bağlantı, silme (flush) montaj Korozif ortam (akışkan) için daha iyi kimyasal direnç Patlama koruma, atlama (flaşover) koruması Daha iyi titreşim direnci Kristalize olan ortama (akışkana) daha az duyarlı diyaframDezavantajlarıDüşük basınç bölgesinde sıcaklık etkisiFiyatDiyafram elamanı (malzemesi)Bir diğer olasılık da diyaframın yayın yerini almasıdır. Böyle olduğunda “elastik” bir diyaframdan veya bir diyafram malzemesinden bahsetmeliyiz. Malzemeye bağlı olarak üretim ve kurma sırasında daha çok şey talep edilmelidir. Eğer mekanik gerilim olursa ölçüm sonucunda hata oluşur. Bu malzemelerin özellikleri basınç direnci halinde önemlidir.



Şekil 17TerimlerYukarıda söylediğimiz gibi farklı özelliklerdeki diyaframlar, yumuşak veya elastik, kullanılır. Teknik dokümanlarda diyafram terimi genellikle herhangi bir ek özellik belirtilmeden tanımlanır. Çizim de ilk bakışta diyaframın tipini gösteremez. Diyaframın tipi tüm içerikten çıkarılabilir. Modern ürünler diyafram için genelde diyafram elementi kullanırlar. Bu genel bir terim olduğu için metinde bu kullanılacaktır. Yumuşak diyaframlı ürünler kullanıldığında bunlar ayrım diyaframları olarak adlandırılacaktır. Basınç direnciHer iki durumda da, ayrım diyaframı ya da elastik diyafram (diyafram elemanı), diyafram aşırı gerginliğin sebep olduğu tahripten, deformasyonu olabildiğince küçük tutarak korunmalıdır. Arkasına sabit bir duvar koyularak aşırı gerginlik halinde diyafram desteklenebilir veya eleman iç gerilimle sağlanabilir. Bu sebepten ek mekanik gerilimi önlemek önemlidir. Farklı malzemeler farklı gerilim koşulları altında farklı tepkiler gösterirler. Metallerde mekanik gerilim altında “akma” olayı gerçekleşir. Bu halde diyafram daimi olarak deforme olur. Ürün güvenilir sinyaller gönderemez ama sıkı kalır. Seramik yüksek basınç altında iyi mekanik özellikleri olan bir malzemedir. Ama eğer sınırlar genişletilirse diyafram, malzemenin gevrekliği yüzünden bozulabilir. Daha kalın seramik diyaframlar ise daha yüksek basınç direncine bağlıdır ama bu sefer de eğilme/eğme yarıçapı azalır. Dinamik yüklemelerde de, örneğin kısa basınç piklerinde de (Dizel etkisi) malzemenin yüksek kısa-zaman sabitliği (stabilitesi) önemli bir avantajdır. Silikon için düşük kütle ve düşük atalet birer dezavantajdır. Pratik uygulamalar için bunlar önemli özelliklerdir.Diğer yay tipleriPratikte sadece piston çizimlerindeki yaylar yoktur, saatlerdeki gibi düz spiral yaylar da vardır. Böylelikle boydaki değişim direk ibrenin rotasyonel hareketine dönüştürülebilir. Bourdon Tüpü özel bir durumdur. Eğilmiş bir tüp içerir. Eğer basınç verilirse eğrilik azalacak şekilde deformasyon olur ve tüp gerilir.

Şekil 18Modern bir sensörün elektrik sinyali alabilmesi ve kontağı mekanik olarak kapatmaması gerekir. Kuvveti mekanik olarak, örneğin dişli ile ileten ürünler mekanik deformasyonu da kullanır.



Aşağıdaki gibi farklı tür yaylar da vardır. Onlardaki deformasyon elektrik sinyaline kolayca dönüştürülebilir.

Şekil 19Başarılı lineer sinyaller almak için başka çeşitler vardır, örneğin farklı malzeme kalınlığı, Bourdon Tüpü için oval kesitler vs.Ölçüm hatalarıÖlçüm hatalarının temel sebebi sıcaklıktaki değişikliklerdir. Çünkü termal genleşmenin doğuracağı mekanik gerilimlere sebep olabilir. Buna ek olarak direnç gibi elektriksel parametreler de değişebilir. Bundan başka, sensörü ,üretimi ve kurulumu sırasında, rahatsız edici mekanik gerilim olmaması da önemlidir. Mekanik yapı ne kadar karmaşık olursa, örneğin güç transferi için kollu vitesler, rulman boşluğu ve aşınma gibi sebepler yüzünden o kadar çabuk hata oluşabilir. Bu tür ürünler pahalıdır ve pazarı küçüktür. Bu yüzden bir diyafram elemanıyla (malzemesiyle ) çalışmak daha iyidir. 9.4 Mekanik ürünlerBu ürünlerde daha önce gördüğümüz diyagramdaki gibi ara basamaklar gerekmez. Kuvvet direk (elektro-) mekanik kontağa veya göstergenin (display) ibresine iletilir. Bazı ürünlerde ikisini birden bulmak mümkündür. 9.4.1 Manometreler ve basınç sviçleri Basınç svici ayarlı basınç değeri aşıldığında veya o değere ulaşılamadığında (elektriksel) anahtarlama sinyali gönderir. Bir manometre o anki basınç değerini gösterir. Bu iki özelliği de taşıyan ürünler vardır.Geçmişte sadece basıncı görüntülemek için ibreli mekanik ürünler vardı (manometre). Günümüzde büyük miktarlar için hala kullanılmaktadırlar. Mekanik ürünlerdeki benzer problemleri taşırlar.Anahtarlama noktasının doğru ayarı için basınç değerinin görüntülenmesi genelde gereklidir. Bununla birlikte standart basınç sviçleri, manometreye veya istenen basıncı ayarlamak için valf gibi bir başka basınç ölçüsüne ihtiyaç duyar. Her basınç svici için bir manometre kurulduğunda bu tesisin kurulması veya anahtarlama noktasının her ayarı için ayrı bir manometre montajı ve demontajı gerekince de tesisin bakımı ve onarımı pahalılaşacaktır.



Şekil 20

9.4.2 Mekanik basınç svicinin özellikleriŞimdi temel özellikleri-çoğunlukla dezavantajları sıralayacağız. Genelde basınç sviçleri piston segmanının tanımlanan iç gerilimine göre yerleştirilir.

Malzeme yaşlandıkça bu değer değişir. Mekanik basınç sviçleri genellikle yüksek ve aşırı gerilim dirençlidir. Pek çok mekanik basınç svici tipinde sistem basıncının görüntülenmesi mümkün değildir.

Bununla birlikte pek çok kullanıcı da tesiste monitörleme için bu bilgiye ihtiyaç duyar. Bu sebepten basınç sensörlerini genelde manometreyle birlikte buluruz. Ek manometre, ek montaja olan ihtiyaç , artan ek bakım onarım zamanı da mekanik svicin daha uygun olduğunu bir kez daha gösterir.

Mekanik basınç svicinin anahtarlama noktasının ayarını yapmak da zordur. Bir manometrenin varlığı bu ayarın yapılmasını kolaylaştırır. Ama eğer yoksa ayar için bir tane manometrenin montajı yapılmalı ve sonra da sökülmelidir. Bu tür bir ayar zaman tüketen bir ayardır. Ayrıca tesis basıncının tümü göz önüne alınıp anahtarlama noktası ayarı yapılmalıdır çünkü sadece bir ürünün skalasına göre yapılacak bir ayar güvenilir olmayacaktır.

Mekanik basınç svicinin histerezisi kötüdür. Basınç değerler aralığına bağlı olarak üründen ürüne ve sıcaklıktaki değişime bağlı olarak çeşitlilik gösterir. Hepsinin ötesinde kolay kolay değiştirilemez. Kullanıcı için bu depolanmış yedek ürünlere yapılacak harcamanın artması demektir. Histerezisteki farklılıklar yüzünden kullanıcı kolay kolay 20 bar değerler aralığındaki bir ürünün yerine 100 bar değerler aralığında basıncı olan bir ürün kullanamaz.

Piston basınç sviçlerinin sıkılığı (tightness) da ayrı bir problemdir. Özellikle eğer anahtarlama noktası sık sık değiştiriliyorsa ve aşırı gerilim varsa yağ kolayca fışkırabilir.

Pozisyon sviçleri gibi mekanik sviçler de yüksek atalete sahiptir. Bu ürünlerin anahtarlama frekansını kısıtlar böylelikle de tüm tesisin ömrü kısalır.

Piston basınç sviçleri yüksek viskoziteli akışkan olan ortamlarda kullanılmaz. Diğer mekanik parçalara göre mekanik sviçlerdeki topraklama daha tehlikelidir. Bu

metinde geçen hareketli parçaların aldığı yol bir dezavantajdır, örneğin bu yüzden kontağı kapatma süreleri elektronik sviçten daha uzundur. Ayrıca mikrosviçlerin kullanımı da sorun yaratmaktadır.

Arıza tehlikesi olasılığı da, örneğin kontağı çalıştırmama, elektronik sviçlerde olduğu gibi fazladır. Ek olarak mekanik sviçlerde görülen kontak sıçraması da elektronik ürünlerdeki sinyallerin değerlendirilmesini zorlaştırır.

Elektronik sviçlerin mekanik sviçlere oranla avantajlı olduğunu gösteren birkaç madde eklenebilir (indüktif ve kapasitif sviçler için), örneğin mekanik kontaklardaki korozyon. Kullanıcılar tarafından belirtilen önemli noktalar:1. Kötü histerezis2. Sadece mikrosviçler için olmayan kontak problemleri



10. BölümTemassız Algılayıcı Seçiminde Kullanılan Kriterler

Temassız algılayıcılar, ilk olarak kendileri ile hangi tür malzeme saptanmak isteniyorsa, ona göre seçilmelidir.

Eğer küçük anahtarlama aralıklarına ihtiyaç duyuluyorsa (örneğin 0,4... 10 mm), bütün metaller kolayca ve fiyatı uygun bir şekilde indüktif temassız algılayıcılar ile saptanabilir.

Daha büyük uzaklıklar için optik temassız algılayıcıların çeşitli tipleri kullanılır.

Işıklı algılayıcılar ile en büyük uzaklıklar arasında köprü kurulabilir.

Kapasitif temassız algılayıcılar indüktif temassız algılayıcılar gibi, birçok malzemenin saptanması için uygundur. Bu malzemeler ile algılayıcı arasındaki uzaklık nispeten küçük de olabilir. Kapasitif temassız algılayıcılar ile saptanacak nesneler belirli bir minimum hacime sahip olmalıdır.

Sesüstü ve optik temassız algılayıcılar ile de buna benzer, malzemeden bağımsız algılamalar yapmak mümkündür.

Temassız algılayıcı seçimindeki diğer kriterler şunlardır: nesne nasıl sorgulanmaktadır, temassız algılayıcı montajındaki mevcut koşullar nelerdir ve hangi çevre etkileri göz önünde bulundurulmalıdır. Bütün bu koşullar aydınlatıldıktan sonra arz edilen ürünlerin çeşitli alternatifleri arasından uygun temassız algılayıcı seçilir.Yukarıda belirtilen kriterler, takip eden sayfalarda sistemli ve detaylı bir şekilde ele alınmıştır.

Temassız Algılayıcı Seçme Kriterleri

10.1 Nesne MalzemesiElektrik ileten malzemeler• Çelik• Paslanmaz çelik• Pirinç• Bakır• Alüminyum• Nikel• Krom• İletken olmayan, ama metal ile kaplanan malzemeler• Grafit• v.d.

Elektrik iletmeyen malzemeler• Plastikler• Karton, kağıt• Tahta• Mensucat• Cam• v.d.İletken olmayan malzemelerin özellikleri• Optik saydam ya da değil• Yüzeyin optik yansıtma yeteneği (ışığı emen yüzeylerden, tam olarak yansıtan

yüzeylere kadar)



• Homojen, homojen olmayan (örneğin bileşik malzemeler)• Gözenekli, lifli• Katı, sıvı, akışkan• Dielektrik sabiti

Büyüklük ve şekilAlgılanan maddenin büyüklük sırası, örneğin standart şekillere göre sınıflandırma (örneğin küp, silindir, küre, koni v.d.).

10.2 Nesnenin Sorgulanması İçin Gereken Koşullar

• Temaslı ya da temassız.• Temassız algılayıcı ile nesne arasındaki gerekli uzaklık; gerektiğinde aralık için söz konusu olan

toleranslar dikkate alınmalıdır (örneğin hareketli nesnelerde).• Hareketli nesnenin hızı, özellikle de hareket ya da durma süreleri.• Hep aynı kalan ya da değişen sorgulama koşulları (örneğin nesnenin aldığı farklı konumlar).• Komşu nesnelere, sorgulama için yeterli büyüklükte olması gereken uzaklık.• Arka fonun ya da tabanın cinsi.

10.3 Montaj Koşulları

• Algılanan konum için yeterli büyüklükte yer (uzaklık/hacim) bulunmalıdır. Küçük boyutlarda tasarlanan ya da gövdesi bir yerin içine monte edilen temassız algılayıcılara (örneğin fiber optik kablolu optik temassız algılayıcılar ya da pnömatik algılayıcı başları ile teçhiz edilen pnömatik temassız algılayıcılar) gerek duyulur. Bir köşenin etrafından, deliklerin içinden ya da boşluklarda algılama yapabilen temassız algılayıcıların kullanılması da yer kaybını azaltır.

• Birarada montajın gerekliliği.• Komşu temassız algılayıcılar arasında bulunması gereken minimum uzaklık.

10.4 Çevre Etkileri

• Çevre ortam sıcaklığı• Toz, kir, partikül, nem, püskürtülen ve tazyikli su etkileri, v.d. (İP koruma

sınıflarınabakılmalıdır).• Manyetik ya da elektriksel alan etkileri (örneğin kaynak bölümlerinde).• Optik ışınların etkileri (örneğin çevre ışıklarının etkileri).• Patlama tehlikesi bulunan ortamlar• Saf ortamlar• Tıp alanında ya da gıda maddeleri üretiminde kullanılan temassız algılayıcıların hijyenik ya da

sterile olması gerekir.• Yüksek basınç ya da vakum koşullarında kullanım.

10.5 Koruma Talimatları

• Patlama tehlikesi bulunan ortamlarda kullanım• Kazalardan korunma amacıyla kullanım• Çalışma sırasında meydana gelen arızalara karşı alınan yüksek güvenlik önlemleri altında kullanım



10.6 Temassız Algılayıcı Hakkında Bilinmesi Gerekenler

Boyutları ile yapı çeşidi ve şekli Besleme gerilimi (doğru akım, alternatif akım) Anahtar çıkışının ve koruma devrelerinin çeşitleri: Pozitif anahtarlanan (PNP çıkışlı) Negatif anahtarlanan (NPN çıkışlı) Kısa devre dayanımlılığı Kutuplama güvenliği Bağlantı: Kablo ya da fiş

Koruma sınıfı (DİN 40 050'ye göre) Çalışma esnasında müsaade edilebilir maksimum çevre ortam sıcaklığı Mevcut olan özel tasarımlar (örneğin DİN 19234'e göre hazırlanan tasarımlar (NAMUR))

ya da Kendinden güvenlikli tasarımlar (patlamaya karşı koruması bulunan tasarımlar) ya da kazalardan korunma amacıyla yapılan tasarımlar

Anahtarlama aralığının ya da faaliyet alanının büyüklüğü; sabit ya da ayarlanabilir Anma anahtarlama aralığı ya da anma faaliyet alanı Anahtarlama histerezisi Yeniden üretilebilirlik Maksimum kumanda frekansı (anahtarlama frekansı) Maksimum yük akımı Tek başına ya da birarada monte edilebilme imkanı Aynı cins komşu temassız algılayıcı ile arada bulunması gereken minimum uzaklık Optik temassız algılayıcılarda işletim rezervi faktörü Optik temassız algılayıcılar için mevcut olan fiber optik kablolu tasarımlar. Fiber optik

kablolu tasarımlar için geçerli olan teknik veriler, örneğin: Faaliyet alanı Fiber optik kablo başının boyutları Fiber optik kabloların uzunlukları Algılama açısı, cevap aralığı Müsaade edilebilir çevre ortam sıcaklığı Yansıma ışığı algılayıcılar için mevcut olan yardımcı donanım (reflektörler, boyutlar) Temassız algılayıcıların fiyatları ya da fiyat sınıfları

11. Bölüm



Bağlantı ve Devre Tekniği

11.1 Bağlantı Çeşitleri 11.1.1 İki Tel TekniğiTemassız algılayıcılar iki tel tekniğinde sadece iki adet bağlantı kablosuna sahiptir. Bu kablolar devredeki yük ile seri bağlanır ve bu yüzden besleme gerilimini bu yükün üzerinden alır. Bu durum çıkışın kapalı olduğu durumda, belirli bir kalıcı akımın yükten geçmesine ve anahtarlanma durumunda da temassız algılayıcı üzerinde bir gerilim düşüşüne sebep olur.Temassız algılayıcılar ya "açıcı" ya da "kapatıcı" olarak tasarlanır. Aynı zamanda her iki fonksiyonu da gerçekleştiren tasarımlar vardır.

Gerektiğinde ek olarak bulunan bir koruma kablosu bağlantısı yeşil-sarı gösterilir.Bağlantı kabloları alternatif ya da üniversal akımla çalışan temassız algılayıcılarda yeşil-sarı haricindeki renklerle gösterilir. Bu kablolar genellikle doğru akım tasarımlarında olduğu gibi kahverengi ve mavi ile gösterilir.Besleme gerilimi, örneğin: 15V-250V = 20V - 250 V ~İki telli algılayıcılarda, algılayıcının kumanda edilmediği durumlarda, besleyici akım olarak bir kalıcı akımın geçmesi gerektiğine dikkat edilmelidir. Kalıcı akım aynı zamanda yükün üzerinden de geçer. Temassız algılayıcının kumanda edildiği durumda, temassız algılayıcının güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamak için bir minimum yük akımı geçmelidir.



10.1.2 Üç Tel TekniğiTemassız algılayıcılar üç tel tekniğinde üç adet bağlantı kablosuna sahiptir. Bağlantı kablolarının renkleri Avrupa standartları EN 50044'e göre belirlenmiştir. Bu kablolardan ikisi (kanverengi +, mavi -) gerilim beslemesini sağlar. Üçüncü kablo (siyah) ise temassız algılayıcının sinyal çıkışını gösterir.

11.1.4 Dört ve Beş Tel TekniğiDört ya da beş tel tekniğinde tasarlanan temassız algılayıcılar da yine PNP çıkışlı (pozitif anahtarlanan) ve NPN çıkışlı (negatif anahtarlanan) olmak üzere ikiye ayrılır. Dört tel tekniğindeki temassız algılayıcılar, üç tel tekniğindeki temassız algılayıcılardan farklı olarak antivalent anahtarlama fonksiyonuna sahiptir, yani hem açıcı hem de kapatıcı çıkışa sahiptir.Beş tel tekniğindeki temassız algılayıcılarda kontrol devresi ile besleme gerilimi (röle çıkışı) arasında galvanik bir ayırım oluşur.



Bağlantı Gösterimleri

Bağlantı gösterimleri EN 50044 Avrupa standartına göre yapılmıştır. Renklerin kısaltmaları IEC 757 uluslararası standartmda tespit edilmiştir.

11.2 Pozitif Anahtarlanan ve Negatif Anahtarlanan ÇıkışlarTemassız algılayıcı tasarımları genellikle PNP çıkışlı (pozitif anahtarlanan) ve NPN çıkışlı (negatif anahtarlanan) olmak üzere ikiye ayrılır. Bu tanımların yerine P-anahtarlanan ve N-anahtarlanan tanımları da kullanılabilir. Pozitif anahtarlanan temassız algılayıcılar çoğunlukla PNP-transistör çıkışı içerir. Buna karşılık NPN-transistör çıkışlı pozitif anahtarlanan temassız algılayıcılar da mevcuttur. Buna rağmen PNP çıkış ve NPN çıkış gösterimleri yaygındır.11.2.1 PNP ÇıkışDoğru akımla çalışan PNP çıkışlı temassız algılayıcılardaçıkış kablosu anahtar-lama (tetikleme) durumunda pozitif gerilime bağlanır. Yani devreye bağlanan bir yükün (gösterge, röle, ...) bir bağlantısı temassız algılayıcının çıkışı ile diğer bağlantısı da toprak ile yapılmalıdır. PNP temassız algılayıcılar pozitif anahtarlanandır.Pnp temassız algılayıcılar "açıcılar" ve "kapatıcılar" olmak üzere iki gruba ayrılır.



Şekil 10.4: PNP-çıkış (Diyotlar devrenin korunmasına yarar, L = yük)

Şekil 10.5:PNP-kapatıcı (L = yük)

Şekil 10.6:PNP-açıcı (L = yük)

11.2.2 NPN ÇıkışNPN çıkışlı temassız algılayıcılarda çıkış bağlantısı anahtarlama durumunda negatif gerilime bağlanır. Yani bağlanan bir yükün (gösterge, röle, ...) bir bağlantısı temassız algılayıcının çıkışı ile diğer bağlantısı da pozitif gerilime bağlanmalıdır.NPN temassız algılayıcılar da "açıcılar" ve "kapatıcılar" olmak üzere iki gruba ayrılır.

Şekil10.7:NPN-çıkış (Diyotlar devrenin korunmasına yarar, L = yük)



Şekil 10.8:NPN-kapatıcı (L = yük)

Şekil 10.9:NPN-açıcı (L=yük)

11.3 Devre TekniğiNormalde temassız algılayıcıların lojik devresi kontrol sisteminde yer alır. Aynı şekilde birçok temassız algılayıcının seri ve paralel bağlanması ile bu algılayıcıların oluşturduğu lojik devre elde edilir.

Temassız Algılayıcıların Paralel ve Seri Olarak Bağlanması

Paralel bağlama ile bir loojik (Boolean) VEYA-devresi, seri bağlama ile bir lojik VE-devresi gerçekleştirilir.Bu tip devrelerin avantajları şunlardır:• Lojik devreler elektronik kontrol organlanlarından yararlanılmadan gerçekleştirilir.• Elektronik kontrol organlarının kullanılması ile lojik devreler oldukları yerde işletilebilir ve

böylelikle, lojik işlem sonucu az bir kablo masrafı ile kontrol organlarına bildirilir.Bu tip devrelerin dezavantajları da şunlardır:• Bileşik devrelerin plan ve montajı belli bir tecrübe gerektirir. Çünkü bağlantılar, ancak sınırlı

sayıdaki temassız algılayıcının bağlanabilmesi, bağlanan algılayıcıların karşılıklı etkileri ve artan cevap ve gecikme süreleri gibi özellikler göz önüne alınarak yapılmalıdır.

• Bakım işleri zorlaşır.Zaten bir kontrol organı sinyalleri işleme amacı ile kullanılıyorsa, bütün lojik devreler kontrol sisteninde işletilir.11.3.1 İki Tel Tekniğinde Temassız Algılayıcıların Paralel BağlanmasıTemassız algılayıcılar iki tel tekniğinde paralel bağlanırken şu noktalar dikkate alınmalıdır:• Anahtarlanmayan (tetikleme olmadığı) durumda, paralel bağlanan temassız algılayıcıların

durağan durumdaki akımlarının toplamı yükten geçer. Bu durumun, çıkış tarafından bağlanan kontrol organlarının hatalı çalışmasına sebebiyet vermemesi garantiye alınmalıdır.

• Bir temassız algılayıcı anahtarlandığı zaman, kendisine paralel bağlı diğer temassız algılayıcıların besleme gerilimlerini çeker. Bu yüzden diğer temassız algılayıcılar gerçek anahtarlama durumlarını gösteremez. İlk temassız algılayıcı anahtarlanmayan konuma döndüğü zaman, aslen daha önceden anahtarlanan ikinci temassız algılayıcı kendisinin gerçek anahtarlama durumunu doğru olarak, aradan geçen ve temassız algılayıcı tipine göre spesifik



olan gecikme zamanından sonra gösterebilir. Bu sebeple hatalı anahtarlamalar meydana gelebilir.

• Temassız algılayıcıların NAM UR tekniğinde paralel bağlanması mümkün değildir.

Şekil 10.10: İki tel tekniğinde paralel bağlama (L=yük)11.3.2 Üç Tel Tekniğinde Temassız Algılayıcıların Paralel BağlanmasıÜç tel tekniğinde temassız algılayıcıların paralel bağlanması sorun çıkarmaz. Burada aşağıdaki hususlar göz önüne alınmalıdır.• Anahtarlanmama durumunda, paralel bağlı temassız algılayıcıların durağan durumdaki akımları

toplanır (mekanik anahtarların ve temassız algılayıcıların aynı anda kullanılması mümkündür).• Çıkış kademesi "açık kollektör" devresi olarak tasarlanan temassız algılayıcılar paralel

bağlandığında, birbirlerini karşılıklı olarak etkilemezler. Başka tip anahtar çıkışlı temassız algılayıcılarda çözme diyotları kullanılmalıdır (bakınız şekil 10.11).

Şekil 10.11: Üç tel tekniğinde paralel bağlama (DC), (L = yük)

Üç tel tekniğinde tasarlanan ve doğru akımla çalışan temassız algılayıcılar, eğer sinyal çıkışlarının durağan durumdaki akımları anahtarlanmayan durumda yeterli küçüklükte ise, önemli bir kısıtlama olmadan paralel bağlanabilir. Bu durum birçok temassız algılayıcıda böyledir, öyle ki, 20 - 30 adet temassız algılayıcı paralel bağlanabilir. Ayrıca üç tel tekniğinde tasarlanan temassız algılayıcıların ve mekanik anahtarların birarada kullanılması da mümkündür. Çıkışında çalışma direnci olan temassız algılayıcılar anahtarlandığında, bu algılayıcıların paralel bağlı diğer temassız algılayıcılara yüklenmesini önlemek amacıyla, bu algılayıcılarda şekilde gösterilen çözme diyotlarının kullanılması ön görülür. Ayrıca LED göstergeli algılayıcılarda bütün ışıklı diyotlann haber vermeleri önlenir.Alternatif akımla çalışan temassız algılayıcıların paralel bağlanması tavsiye edilmez, çünkü osilatörlerin salınımları sırasında hatalı anahtarlamalar meydana gelebilir.

11.3.3 İki Tel Tekniğinde Temassız Algılayıcıların Seri Bağlanması



İki tel tekniğinde temassız algılayıcıların seri bağlanmasından kaçınılmalıdır. Eğer algılayıcılar seri olarak bağlanırsa aşağıdaki noktalar göz önüne alınmalıdır.• Besleme gerilimi seri bağlanan her bir temassız algılayıcıya dağılır. Aynı tip temassız algılayıcıların

kullanımında her bir temassız algılayıcıda oluşan gerilim (çıkışın kapalı olduğu durumda) şu şekilde bulunur:

UTemass\zAlgi/ayiCl= UBesleme Geri/imi n(n = temassız algılayıcı sayısı)

Anahtarlanma durumunda, her bir temassız algılayıcıda gerilim düşer (temassız algılayıcı tipine göre spesifiktir, yaklaşık 0,7...2,5 V). Bağlanan bir yükün gerilimi besleme geriliminden gelir. Bu yüzden besleme geriliminin seri bağlanan temassız algılayıcılardaki gerilim düşüşlerinden dolayı azaldığı göz önüne alınmalıdır.

11.3.4 Üç Tel Tekniğinde Temassız Algılayıcıların Seri BağlanmasıTemassız algılayıcıların üç tel tekniğinde seri bağlanması mümkündür (bakınız şekil 10.13). Burada şu noktalara dikkat etmek gerekir:• Seri bağlanan her bir temassız algılayıcının çıkışları ek olarak yüklenir: Yükün akım tüketimi

için, seri bağlanan temassız algılayıcıların akım tüketimleri toplanır.• Anahtarlanma durumunda her bir temassız algılayıcıda gerilim düşer (temassız algılayıcı tipine

göre spesifiktir, yaklaşık 0,7...2,5 V). Böylelikle yükün gerek duyduğu besleme gerilimi her bir temassız algılayıcıda azalan gerilimlerin toplamı kadar azalır.

• Temassız algılayıcıların üç tel tekniğinde seri bağlanmasında, söz konusu algılayıcıda her zaman bir sonraki algılayıcının besleme gerilimi uygulandığı için, her defaya mahsus olarak hazır olmayı geciktiren gecikme zamanı göz önüne alınmalıdır. Eğer bu gecikme zamanı içerisinde bir saptama olayı söz konusu olursa, bir hatalı anahtarlama meydana gelebilir. Bu yüzden anah-tarlama durumu göstergesi bulunan (örneğin LED) algılayıcılarda bile, anahtarlama durumu doğru gösterilmiş olmayabilir.

Şekil 10.13: Üç tel tekniğinde seri bağlama (L = yük)

11.4 Kuvvetli Elektromanyetik Etki Altındaki Bağlantı Tekniği



Temassız algılayıcı kablolarının motorlara, anahtarlama valflerine v.d. giden besleme hatlarından ayrık olarak bağlanmasına dikkat edilmelidir.Temassız algılayıcı bağlantı kabloları, kablo demetleri ya da kablo yuvalarında diğer kablolara paralel olarak uzun mesafelerde kullanılıyorsa ve bu diğer kablolardan değişken akımlar ya da kuvvetli akım impulsları geçiyorsa, bu durumda bağlantı kabloları temassız algılayıcıda bozucu etkiler meydana getirir.Temassız algılayıcılar aşırı bozucu sinyallerin bulunduğu ortamlarda kullanılıyorsa (kaynak makineleri, motorlar, manyetik kavramalar, ...), aşağıda belirtilen önlemler alınmalıdır.Temassız algılayıcı bağlantı kabloları kısa tutulmalıdır. Temassız algılayıcı kabloları örtülerek korunmalıdır. Bozucu sinyal mümkünse oluştuğu yerde sınırlandırılmalıdır. Gerilim beslemesinde bozucu gerilim filtresi kullanılmalıdır.11.5 Kontrol Organlarının, Rölelerin ve Gösterge Elemanlarının BağlanmasıBir temassız algılayıcının çıkışı, bağlanan bir cihazla yüklendiğinde şu noktalara dikkat edilmelidir.• Bağlanan cihazdaki akım tüketimi, temassız algılayıcı tarafından müsaade yük akımından fazla

olamaz. Temassız algılayıcıların müsaade ettikleri yük akımları tipik olarak 50...500 mA aralığındadır.

• Anahtarlanan durumda, temassız algılayıcının güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamak için, bağlanan yükün direnci çok büyük olmamalıdır. Böylelikle gerekli olan minimum yük akımı geçebilir.

• Temassız algılayıılar besleme gerilimine tabi tutuldukları ya da tutulmadıkları zaman kontrol edilmeyen anahtarlama impulsları gönderebilir. Bu impulslar temassız algılayıcının sönümlenmiş ya da sönümlenmemiş olmasına (be-dampfl) göre farklı şekilde ortaya çıkar. İmpulslar çıkış tarafından bağlanan kontrol elemanlarının hatalı anahtarlama yapmasına sebep olabilir. Bu sebeple ilave bir donanım şeklinde bastırılmalı ya da kontrol elemanında alınacak yazılım tedbirleri ile dikkate alınmalıdır.

• Gösterge elemanı olarak ampuller kullanıldığında, ampul soğukken ampulden geçen başlangıç akımının, anma akımından oldukça büyük olduğuna dikkat edilmelidir. Başlangıç akımının azaltılması, ampul telinin temassız algılayıcıya paralel bağlanan bir ısıtma direnci ile önceden ısıtılması yoluyla mümkün olabilir.

• Temassız algılayıcı çıkışı ile bir röle kontrol edildiğinde, yukarıda belirtilen hususların yanısıra, rölenin anahtarlanma durumunda oluşan gerilim tepe değerlerinin, gerektiğinde boşta çalışan diyotlarla bastırılması gerektiğine dikkat edilmelidir.

11.6 Güç Temininde Aranan Özellikler İşletme gerilimi temini için kullanılan güç besleme elemanlarının anahtarlanma ya da anahtarlanmama durumlarında, temassız algılayıcı için tehlikeli olan gerilim tepe değerlerinin oluşmamasına dikkat edilmelidir. Elektronik ayarlama birimleri yetersiz olan güç besleme elemanları, anahtarlandıkları durumda yüksek gerilimler oluşturabilir ve bu yüksek gerilimler temassız algılayıcı için müsaade edilen besleme gerilimlerinden daha büyük olabilir. Bu değerler devrenin zaman sabitine göre nispeten daha yavaş azalır. Daha önceden bilinmeyen güç besleme elemanları kullanıldığı zaman, gerilimin devreye uygulanma seyri bellekli osiloskoplar ile kontrol edilmelidir.Temassız algılayıcıya ait veri yaprağına göre, besleme geriliminde meydana gelen dalgalanmalar belli bir sınır değerinin üzerine çıkmamalıdır.

B. EYLEYİCİLER



1. EYLEYİCİLER (ACTUATORS)Eyleyiciler kuvvet, tork veya hareket oluşturmak üzere kullanılan elemanlardır. Mekatronik sistemler genellikle fiziksel sisteme kuvvet, moment veya hareketle müdahale ederler.Kontrol sistemindeki hareketi sağlayan elemanlar elektriksel girişleri mekanik harekete çeviren elemanlardır. Elektronik veya mikrobilgisayarlı kontrol sistemlerinin çıkış elemanları grubunda önemli bir yer tutan hareket elemanları, girişlerine uygulanan elektrik sinyali sonucunda bir mekanik hareket sağlarlar. Genelde elektromekanik olan bu elemanlara son yıllarda elektrohidrolik ve elektropnömatik elemanlar eklenmiştir. Selenoidler ve elektrik motorları en çok kullanılan hareket elemanlarıdır. Ayrıca görüntü sağlayan elemanlar da bu sınıfta değerlendirilebilir.

Mekatronik sistemler hareket için ihtiyaç duydukları gücü elektriksel, hidrolik ve pnömatik eyleyicilerden alırlar. Mekatronik sistemlerde kullanılan eyleyiciler endüstriyel eyleyicilerin geliştirilmiş halleridir. Onlardan farkları küçük boyutlarla büyük güç sağlayabilmeleridir. Birçok eyleyici içerisinde yer ve hız algılayıcıları bulunmaktadır. Her eyleyici çeşidinin kendine göre avantajları ve dezavantajları vardır. Mekanik kapasitelerinin yanı sıra çevresel özellikleri de değerlendirmede ele alınmalıdır. Örneğin elektriksel eyleyiciler patlayıcı gazların bulunduğu ortamlarda özel önlemler ile kullanılabilirler. Bu ortamlarda genellikle hidrolik eyleyiciler kullanılır. Diğer yönden hidrolik eyleyiciler yağ kullanırlar ve bir sızıntı halinde çevre kirliliğine yol açabilirler. Bu yüzden yüksek derecede temizlik gerektiren ortamlarda pnömatik eyleyiciler tercih edilebilir. Bazı doğrusal eyleyiciler dişli sistemleri bir şaft ile döndürerek dairesel hareketi de başarabilirler. Gazlar büyük oranda sıkıştırılabilir olduklarından birim kütlede büyük miktarda enerji depolayabilirler. Bu nedenle yapay kollara güç sağlamak için uygun bir seçimdir. Ancak gazların sıkıştırılabilir olması pnömatik eyleyicilerin servo kontrolünü karmaşık hale getirir. Bir yükü bir silindir ile ufak bir mesafeye makul bir hızla taşımak için silindir içindeki odalarda yüksek bir basınç farkı gereklidir. Bu basıncı sağlamak için silindir odasında oluşacak olan boşluğun hacminden daha fazla bir havanın odaya alınması gerekir. Ayrıca piston gerekli mesafeyi kat etmeden önce pistonu yavaşlatmak için odadaki hava dışarıya bırakılmalı ve diğer odaya hava alınmalıdır. Piston durduktan sonra alınan bu hava tekrar boşaltılmalıdır ve bunlar da büyük enerji kayıplarıdır. Üstelik havanın sıkışabilir olması nedeniyle bu işlemi modellemek ve tam olarak kontrol etmek zordur. Buna karşılık sıvıların gazlar kadar sıkıştırılamaz olması hidrolik eyleyicilere pnömatik eyleyicilerden farklı özellikler kazandırır. Hidrolik sıvılar enerji depolamak için kullanılamazlar bu sebeple yağı sıkıştırmak için gerekli enerjiyi depolamak için başka bir güç kaynağı gerekmektedir. Ayrıca hidrolik yağ kullanıldıktan sonra gazlar gibi havaya bırakılamayacağı yağ için bir geri dönüş yolu da bulunmalıdır. Hidrolik eyleyiciler pozisyon bilgisinin geri beslemesi ile kolayca kontrol edilebilirler ve küçük bir hata payı ile çok hızlı hareket edebilirler.2. EYLEYİCİ ÇEŞİTLERİ2.1. Elektrikli EyleyicilerElektrik motoru bütün otomotiv kontrol sistemlerinde kullanılan en yaygın hareket sağlayıcı elemandır. Selenoidler gibi temel çalışma prensipleri, bobinlerden geçen elektrik akımının oluşturduğu manyetik alan ile hareketin sağlanması esasına dayanır. Selenoidler doğrusal olarak hareket ederken, elektrik motorları dairesel hareket verirler. Elektronik kontrol devreleri ile motorlarda sonsuz vida dişli mekanizmalarıyla doğrusal hareket sağlayan eleman olarak da iş görebilirler.Taşıtlarda farklı tip elektrik motorları cam sileceği, elektrikli merkezi kilit, cam, ayna mekanizmaları, yakıt pompası, klima fanı gibi birçok yerde kullanılmaktadır.

2.1.1. Doğrusal hareket yapan elektrikli eyleyiciler



2.1.1.1. SelenoidlerSelenoid doğrusal mekanik hareket sağlayan bir elektro-manyetik devredir. Yapısal olarak demir malzeme içine yerleştirilmiş bir bobinle (hareketsiz kutup) demir nüveden ibaret hareketli kutuptan oluşur. Giriş sinyali selenoid bobinde bir akımın geçişine neden olur ve bobinin etrafında güçlü bir manyetik alan yaratır. Bu manyetik alanın uyguladığı çekim kuvveti ile madeni çubuk bobinin merkezine doğru çekilir. Giriş sinyali kesildiğinde bir yay kuvveti ile madeni çubuk tekrar Şekil 2.1. Selenoid prensibigeriye çekilir. Şekil 2.1’de böyle bir selenoidin çalışma prensibini göstermektedir.

Nüvenin hareket yönü bobinden gecen akımın yönüne bağlıdır ve “sağ el” kuralıyla basit olarak bulunabilir. Şekil 2.2’de görüldüğü gibi iletken, başparmak akım yönünü gösterecek şekilde avuç içine alındığında diğer parmaklar iletkeni çevreleyen manyetik kuvvet çizgilerinin yönünü gösterir.

Şekil 2.2. Sağ el kuralı

Selenoidler çekilir ve çekilir-itilir tip olarak iki çeşittir. Çekilir tiplerde manyetik bobin tarafından oluşturulan manyetik hatlar bir demir nüveyi manyetik alanın merkezine doğru çeker. Genellikle başlatma sistemlerinde elektromanyetik anahtar olarak kullanılır (Şekil 2.3).

Şekil 2.3. Çekilir tip selenoid

Çekilir-itilir tiplerde ise demir nüve olarak daimi mıknatıs kullanılır. Manyetik bobinden geçen akımın yönü değiştikçe manyetik kutuplar değişeceğinden daimi mıknatıs bobin tarafından sürekli çekilip itilir. Bu sistem elektronik kapı kilitlerinde sıkça kullanılmaktadır (Şekil 2.4).

Selenoidlerin otomotiv sistemlerinde klasik uygulamaları, yakıt kesici valf veya yakıt enjektör valfı olarak kullanılmalarıdır. Selenoidlerin başlıca dezavantajı, üretilen doğrusal hareketin manyetik kutuplar ve demir nüve arasındaki uzaklığın karesi ile doğru orantılı olmasıdır. Bu durum uygulamada selenoidin darbe uzaklığının 8 mm den daha fazla olmasını sınırlar. Bir başka dezavantajı da selenoidin çalışmaya ve hareket periyoduna geçişi için geçen süredir. Bu özelliklen nedeniyle selenoidler sürekli hareket



elemanı olarak kullanılma yerine açma kapama elemanı olarak kullanılırlar. Şekil 2.4. Çekilir-itilir tip selenoidŞekil 2.6’da görüldüğü gibi selenoid valfli enjektöre akım uygulandığında armatür hareket ederek yayı sıkıştırır. Enjektörlerde 0.1 mm gibi küçük bir konum değişimi ve 1.5 ile 10 ms. arasında açık kalma süresi söz konusudur. Akım kesildiğinde armatür yay kuvvetinin etkisiyle eski konumuna gelir.

Şekil 2.6. Selenoid valfli enjektör

Şekil 2.7’de ise ilk hareket enjektörü görünmektedir. İlk hareket enjektörü elektromanyetik olarak çalışır. Enjektörün görevi, soğukta ilk hareket sırasında silindire giren karşımı ek yakıtla zenginleştirmektir. Normal durumda enjektör bir yay ile kapalı tutulur. Elektro mıknatıs uyarıldığında supap açılarak yakıta yol verilir; memenin ucuna verilen biçimle yakıt dönerek pülverize bir şekilde hava kelebeğinin önüne püskürtülür. Enjektör, marş devresine bağlı termik zaman şalteri ile kumanda edilir.

1.Elektrik bağlantısı 2.yakıt girişi(filtreli) 3.manyetik subap(plancır) 4.selenoid sargı 5.çevirici (dönüşlü)meme

Şekil 2.7. İlk hareket enjektörü



2.1.1.2. Lineer motorlar3 fazlı bir AC motor gibi çalışır. AC motorun dairesel kutup sargıları bir noktadan açılıp düz olarak sıralanacak olursa basit bir lineer motor yapılmış olunur. AC akımın hızına bağlı olarak da sargılar üzerindeki nüve alternatif akım yönünde hareket edecektir (Şekil 2.8).

Şekil 2.8. Lineer AC motor2.1.1.3. Lead screw (ilerleme vidası)Hassas ilerleme sağlayan motor bağlanmış vidalı düzeneklerdir (Şekil 2.9). Parçaları;1. Hassas kılavuz vida2. Ön yükleme somunu3. İtme burcu4. Baskı yatağı5. Opsiyonel yağlayıcı

Şekil 2.9. İlerleme vidası2.1.1.4. Lineer DC motorLineer DC motorlarının en büyük dezavantajı hız dönüşümünün vites kutusu mekanizması ile azaltılması ve dönüştürülmesi ile doğrusal çıkış sağlanmasıdır. Şekil 2.10.b’de küçük elektrik lineer eyleyici göstermektedir. Bunlar düşük voltajlı DC motorlarıdır ve kısa lineer çıkış sağlar.

Aslında bunlar ısıtma ve havalandırma birimleri için dizayn edilmiştir.

(b)Şekil 2.10. Lineer DC motorlar

2.1.2. Dairesel hareket yapan elektrikli eyleyiciler2.1.2.1. DC motorlarBütün motorlar aynı kutupların birbirini itmesi, farklı olanların birbirini çekmesine dayalı, temel mıknatıs prensibiyle çalışır. DC motorunda sabit manyetik alan, iki daimi manyetik kutup parçasıyla sağlanır. Diğer bir manyetik alan, akım taşıyan endüvi (rotor) kanatçıkları etrafında elde edilir. Komütatör ve fırçalar dönüş sırasında endüvi akımının yönünü değiştirmede kullanılır. Şekil 2.12’de temel bir DC motorun yapısı görülmektedir. Şekil 2.12. DC motor yapısı



2.1.2.1.1. İçinden akım geçen bir iletkenin manyetik alan içerisindeki durumu ve sol el kuralıManyetik alan içinde hareket eden bir iletken üzerinde E.M.K indüklenir ve bu E.M.K. den dolayı devreden bir akım geçer. Şimdi bu durumun tersini inceleyelim. Yani; manyetik alan içinde bulunan bir iletkenden akım geçerse ne olur?Manyetik alan içindeki iletkenin itilme yönü, iletkenin içinden geçen akımın ve manyetik alanın yönüne bağlıdır. İletkenin hareket yönü, sol el kuralı ile bulunur. Sol el, dört parmak birbirine birleştirilerek açılır. Sol el kuvvet çizgileri avuç içinden gidecek ve bitişik dört parmak iletkenden geçen akımın yönünü gösterecek şekilde tutulursa; başparmak iletkenin hareket yönünü göstermektedir (Şekil 2.13).

Şekil 2.13. Sol el kuralı2.1.2.1.2. İletkenin alan tarafından iletilmesiŞekil 2.14.a: İletken içerisinden geçen akım, iletken etrafında bir alan oluşturur. Oluşan bu alan sol tarafta ana alanla zıt yönde, sağda tarafta ise ana alanla aynı yöndedir.Şekil 2.14.b: Sol tarafta alanlar zıt yönde olduğu için alan zayıflaması, sağ tarafta ise alanlar aynı yönde olduğu için alan kuvvetlenmesi olur.Bu durumda iletken alanın dışına doğru itilir. İletkenin hareket yönü sol el kuralına göre sağ taraftan son tarafa doğrudur.Şekil 2.14.c: Manyetik alanın yönü değiştirilecek olursa iletkenin hareket yönü değişir. Sol el kuralı uygularsak iletkenin hareket yönünün sol taraftan sağ tarafa doğru olduğunu tespit ederiz.Şekil 2.14.d: İletkenden geçen akımın yönünü değiştirirsek hareket yönü yine değişir. İletkenin hareket yönünün sol el kuralına göre sol taraftan sağ tarafa doğru olduğunu tespit ederiz. Böylece manyetik alan içindeki iletkenin itilme yönünün, iletkenin içinden geçen akımın ve manyetik alanın yönüne bağlı olduğu görülmektedir.Not: Akım yönü ve manyetik alan yönü aynı anda değiştirilirse iletkenin hareket yönü değişmez. Sadece birinin değiştirilmesi yeterli olmaktadır.

Şekil 2.14. Manyetik alan içindeki iletkenin durumu

Silver Maxon Mot Dişli Kutulu Global Motor Polaroid Motor Dişli Kutulu Green

Maxon Motor Şekil 2.16. Çeşitli DC motorlar



Temel DC motorların yapısı Şekil 2.17 ve 2.18’de gösterilmektedir. Bütün motorlar temel manyetizma prensiplerine göre çalışır. DC motorların ana sabit manyetik alanı kalıcı manyetik kutuplar meydana getirir. Diğer manyetik alan rotorun çalışması için gerekli olan enerjiyi sağlar. İki manyetik alan sistemi rotor üzerinde karşı bir güç oluşturur. Bu da rotorun dönmesine neden olur. Rotorun manyetik alanı her zaman devamlı dönmeyi sağlar. Bu işlev Şekil 2.15’de gösterilmiştir. Uygun dönüş süresince rotorun geçerli kontrolü seçilebilir. DC motorları çok büyük bir güç dizisi oluşturacak şekilde yapılabilir. Bunun için sadece motora 100-150 watt gereklidir.

Şekil 2.17. DC motorun yapısı

Şekil 2.18. DC motorun çalışma prensibi

Aşağıda DC motorlarının üç ana tipi gözlenmektedir. 1. Demir çekirdekli2. Demirsiz rotorlu3. Baskılı halkalı motor

2.1.2.1.5. Demir çekirdekliBu model motor tiplerinin geleneksel tipidir. Bakır tel demir nüve üzerine yamanmıştır. Demir nüveden bobine doğru bir manyetik alan oluşur. Bu kalıcı manyetik alan motorun etrafında yer alır ve bakır komütatör üzerindeki karbon fırça sayesinde devamlılık sağlanır. Bu motorlar genelde yardımcı uygulamalar içinde çoğu yerde kullanılır. Şekil 2.19’da demir çekirdek motorları gösterir. Burada manyetik alan aslında bobin tarafından sağlanmıştır.

Şekil 2.19. Demir çekirdekli DC motor



2.1.2.1.6. Demirsiz rotorlu (çekirdeksiz) motorMotorun bu tipi merkezi silindirik kalıcı manyetizmanın kablo dönüşlü silindirik bobinde kullanıldığı tiptir. Yüksek derecede kıymetli metaller fırçalarda ve komütatörlerde kontak rezistansı ve sürtünme için kullanılır. Bununla birlikte rotorda demir kullanılmaması atalet momentini azaltmaktadır. Yüksek verim, iyi performans/ağırlık oranı ve mükemmel yardımcı özelikleri kazandırmaktadır (Şekil 2.20).

Şekil 2.20. Demirsiz rotorlu DC motor

2.1.2.1.7. Baskılı halka motorBu motorlar bir disk içerir ve bu disk direnç kondüktörler üzerinde bulunur. Karbon fırçalar bu kondüktörlerle temas halindedir ve gerekli olan manyetik alanı geçirirler ve merkezi mıknatıs ile birbirlerini etkilerler. Baskılı disk kondüktörler gibi düzgün bir dönüş gösterir ve dönüş süresince tork artmaz. Bu motorlar çok iyi ortadan yüksek güce kadar çalışma imkânı verecek şekilde dizayn edilmiştir. DC motorlar otomotiv mekatroniğinde birçok yerde kullanılmaktadır. Enjeksiyon sistemlerinde yakıt pompası içerisinde DC motor bulunmaktadır. Pompa ile elektrik motoru ortak bir gövdeye yerleştirilmiştir; elektrik motoru, çevresinde dolaşan yakıt soğutulur (Şekil 2.21).

1. Yakıt girişi 2. Yüksek basınç ayar valfi 3. Masuralı paletli pompa 4. Elektrik motoru 5. Çek valf 6. Yakıt çıkışıŞekil 2.21. Pompa motoru

2.1.2.1.8. DC motorların mukayesesiAvantajHızlı ve hassasKüçük BoyutPolarite değişikliği ile ters dönmePozisyon ve hız kontrolüne uygunUcuzGeri beslemeli kontrole uygunDezavantajYüksek hız ve düşük momentlidir. Bu nedenle dişli kutusu vb. hız düşürücü kullanımını gerektirir Fırçaların ömrü vardırPatlayıcı ortamda tehlikelidirKilitleme yapamaz bu nedenle fren gerektirir Kalkışta yüksek akımdan dolayı ısınma olur



Ek AvantajGiriş voltajı anahtarlaması fırça yerine devrelerle yapılırUzun ömürlüdür, az bakım gerektirirDaha az komplekstir ve ucuzdur

2.1.3. Adım (step) motorlarAçısal konumunu adımlar halinde değiştiren, çok hassas sinyallerle sürülen motorlara adım motorları denir. Adından da anlaşılacağı gibi adım motorları belirli adımlarla hareket ederler. Bu adımlar, motorun sargılarına uygun sinyaller gönderilerek kontrol edilir. Herhangi bir uyartımda, motorun yapacağı hareketin ne kadar olacağı, motorun adım açısına bağlıdır. Adım açısı motorun yapısına bağlı olarak 90°, 45°, 18°, 7.5°, 1.8° veya daha değişik açılarda olabilir.Adım motorlarının hangi yöne doğru döneceği, devir sayısı, dönüş hızı gibi değerler mikroişlemci veya bilgisayar yardımı ile kontrol edilebilir. Sonuç olarak adım motorlarının hızı, dönüş yönü ve konumu her zaman bilinmektedir.Adımlı motorlarda manyetik kutuplar arasında birbiri ile anahtarlanmış şekilde birden çok alan sargısı bulunmaktadır. Endüvi rotoru küçük adımlar halinde ilerler. Şekil 2.22’de adımlı motoru temel çalışma prensibi gösterilmiş ve mekanik anahtarlarla akım alan sargılara akışın devre şeması çizilmiştir. Pratikte adımlı motor anahtarlaması elektronik ve dijital kontrollü olarak yapılmaktadır. Çevrim hızı manyetik alanı oluşturan adımların sayısına ve sargı sisteminin etrafında dönüşüne bağlıdır.

Şekil 2.22. Adımlı motor prensibi

Adımlı motorlar iyi bir kararlığa ve aynı zamanda güç uygulanmadığı zaman da iyi torka sahiptirler. Bununla birlikte tork karakteristiğinin bir sınırı olabilir (hızının karesinin tersi olduğundan dolayı).Şayet motor durduktan sonra aniden anahtar açılırsa bütün hızıyla kalkmak isteyecektir. Bundan dolayı hız aşamalı olarak yükselecektir. Bir başka karakteristiği rezonans noktasına dayanmasıdır. Düşük hızda tork azaldığında da dönmeye devam edecektir. Özel bir sürücü ünitesi iki girişli terminalli olarak gereklidir, biri sürücü darbesini (puls) işletmek için olacak, diğeri ise dönüş yönünü düzenleyecektir.En yaygın adımlı motor tipi, beş konvektörlü olmak üzere, dördüne faz verilerek otomotiv alanında kullanılan tiptir (bir ortak pozitif besleme ve dört negatif dönüş).



Elektronik kontrol ünitesinin toprak kombinasyonları da kullanılarak rotorun 7.5° lik adımlarla (dakikada 48 adım) dönüşü sağlanmaktadır. Rotorun devir sayısı 150 kombinasyon kullanarak istenilen derecede adımlarla özel olarak ayarlanabilir. Bir motor 48 darbe üzerinden çalışarak dönen bir devir için 120 d/dk hızla işletmek için saniyede 96 darbe gerekir. Bir adımlı motorun çıkış hareketi dairesel veya lineer olabilir (sık olarak motorun en az hız ve torkta çalışması istenmeyen durumlarda). Vites kutusunda kullanılınca, motor performansı yük şartlarına eşlenerek dairesel hareket lineer harekete çevrilebilir.Adımlı motorlar gaz kelebek motoru, rölanti hava ayar motoru vb. birçok hassas konum değişimi gerektiren yerde kullanılırlar. Örneğin gaz kelebeği kapalı konumda iken rölanti havasının motor sıcaklığına bağlı olarak kontrolü gereklidir. Hava miktarının ayarlanabilmesi için Şekil 2.23’de görüldüğü gibi bir adımlı motor rölanti hava ayar valfi olarak kullanılır. ECU' den gelen bilgilere göre adımlı motor rölanti hava ayar valfini 200 farklı konumda ileri geri hareket ettirebilir.

Şekil 2.24. Step motorda adımların oluşumu



Akımın geçebileceği birden fazla bobin sargısı vardır bu sargıların sayısı artırıldıkça adım atabilme yetisi yani açısal dönüşü o kadar küçülür. Örneğin 4 ayrı sargılı fakat 100 parçalı bir adım motoru bir devirde 100*4 = 400 adım atabilir açısal olarak ise 360/400 = 0,9 derecedir.Step motorlar bir dizi kısa elektrik akımıyla hareket ederler. Stator (hareketsiz kısım) birbirine dik manyetik alan üreten iki ayrı bobinden oluşur. Bu bobinlere sırayla elektrik akımı verilerek statorun içerisinde döndürme etkisine sahip bir manyetik oluşması sağlanır. Statorun içindeki rotor (hareketli kısım) bobinler tarafından sırayla oluşturulan manyetik alanla polarize olarak döner. Her bir elektrik akım vurgusu (pulse) rotorun belli bir açı kadar (bir adım) dönmesine neden olur. Bu şekilde verilen elektrik akım vurgularının frekansı motorun dönme hızını belirler. Hızlı ivmelenme sonucunda step motorda kayma meydana gelebilir bunun önlenmesi için ivmelenme sırasında vurgu sıklığı ayarlanmalıdır. Stepper motorlarda yüksek hassasiyetin gerektiği durumlarda geri beslemeli kontroller kullanılır. Step motorlar durma pozisyonu etrafında salınım yapabilirler ve hafif yükler taşırken hassasiyeti kaybedebilirler. Eğer güç sadece bir bobine verilirse manyetik alanın etkisiyle rotor sabitlenecektir, bu da motorun durdurulmasında kullanılır. Step motorlar rotorlarının yapıldığı malzemeye göre sınıflandırılırlar. Değişken dirençli (variable reluctance) step motorlar dişleri olan yumuşak demirden yapılmış bir rotora sahiptir. Düşük momentlidirler, orta derecede adım açılarına sahiptirler (5-15 derece) ve hızlı bir ivmeye sahiptirler. Sabit mıknatıs step motorlarında sabit bir mıknatıs rotor bulunur. Daha ucuzdurlar fakat daha kötü adım açılarına sahiptirler ve momentleri daha düşüktür. Bu motorlarda rotor silindir değil de samarium kobalt mıknatıslarından yapılmış ince bir disk şeklindedir. Hibrid step motorlar içinde sabit mıknatıs rotor bulunan variable reluctance motorlardır. Yüksek momente, küçük adım açılarına (0.5-15 derece) ve yüksek hassasiyete sahiptirler. Bu motorlar içerisinde çoğu alanlar sabit mıknatıs etrafında döner. Demir nüve küçük artışları takip eder. Şekil step motorların çalışma prensibini göstermektedir. Bobin manyetik alanının mekanik kontrolü şekilde canlandırılmıştır. Bu pratik step motor anahtarı elektronik ve dijital kontrollüdür. Dönüş hızı manyetik alanla doğru orantılıdır. Bu motorlar güç uygulanmadığı sürece sağlamdır ve genelde iyi torka sahiptir. Motorlarda maksimum güç seçildiğinde hız yavaş yavaş artacaktır. Bir başka karakteristik rezonans noktasında güçlü kalmak için dinlenmesidir. Ayrıca özel sürücü birimi iki giriş terminali gerektirir. Step motorların otomotivde en kullanışlı tipi dört aşamalı beş bağlantılı, tek müşterek pozitif ve negatif kutuplu olanıdır. Elektronik kontrol birimi 7.50 açıyla 150 değişik kombinasyon sağlar. Taşınma step motor lineer veya lineer olmayan artış gösterir ve çok yüksek hız ve tork gerektirmez.

2.1.3.1. Step (Adım) motorları çeşitleri2.1.3.1.1. Değişken relüktanslı (DR) adım motoruDeğişken relüktanslı adım motoru en temel adım motoru tipidir. Bu motorun temel prensiplerinin daha iyi anlaşılabilmesi için kesit görünüşü yanda gösterilmiştir. Bu üç-fazlı motorun 6 adet stator kutbu vardır. Birbirine 180° açılı olan herhangi iki stator kutbu aynı faz altındadır. Bunun anlamı, karşılıklı kutupların üzerindeki sargıların seri veya paralel olması demektir (Şekil 2.25).

Şekil 2.25. Değişken relüktanslı (DR) adım motoru

2.1.3.1.2. Sabit Mıknatıslı (SM) Adım Motorları



Rotorunda sabit mıknatıs kullanılan adım motoruna sürekli mıknatıslı adım motoru adı verilir. 4-fazlı bir SM adım motorunun bir örneği yanda gösterilmiştir. Silindirik sabit mıknatıs rotor gibi çalışır, etrafında ise her biri üzerine sargılar sarılı olan 4 adet kutbun bulunduğu stator vardır (Şekil 2.26).

Şekil 2.26. Sabit mıknatıslı (SM) adım motorları

Burada C ile adlandırılan terminal, her bir fazın birer uçlarının birleştirilerek güç kaynağının pozitif ucuna bağlandığı ortak uçtur. Eğer fazlar Faz1, Faz2, Faz3, Faz4 sırasıyla uyartılırsa; rotor saat ibresi yönünde (CW) hareket edecektir. Bu motorda, adım açısının 90° olduğu açıkça görülmektedir.

2.1.3.1.3. Karışık yapılı (Hybrid) adım motoruRotorunda sabit mıknatıs bulunan bir diğer adım motoru da karışık yapılı adım motorudur. Hybrid kelimesi motorun sabit mıknatıslı ve değişken redüktanslı motorların prensiplerinin birleşmesinden dolayı verilmiştir. Karışık yapılı adım motorundaki rotor ve stator dişleri küçük adım açıları elde etmek için dizayn edilmiştir (Şekil 2.27).

Şekil 2.27. Karışık yapılı (hybrid) adım motoru

Adım motorlarının uyartımı;1. Tek-faz uyartımıMotor sargılarının sadece birinin uyartıldığı uyartım cinsine tek-faz uyartımı adı verilir. Bu uyartım metodunda rotor her bir uyartım sinyali için tam adımlık bir hareket yapmaktadır. Uyartım dönüş yönüne bağlı olarak sıra ile yapılır.2. İki-faz uyartımMotor sargılarının ikisinin sıra ile aynı anda uyartıldığı uyartım cinsine iki-faz uyartımı adı verilir. İki faz uyartımlıda rotorun geçici durum tepkisi tek-faz uyartımlıya göre daha hızlıdır. Fakat burada güç kaynağından çekilen güç iki katına çıkmaktadır.3. Karma uyartım



Bu uyartım yönteminde tek-faz uyartımı ile iki-faz uyartımı ardarda uygulanır. Burada rotor herbir uyartım sinyali için yarım adımlık bir hareket yapmaktadır. Bu uyartım metodunda adım açısı yarıya düştüğünden adım sayısı iki katına çıkmaktadır.Adım motorlarının denetimi;1. Açık döngü denetimiAşağıda açık döngü denetim için blok diyagramı görülmektedir. Sayısal kontrol sinyalleri denetleyici tarafından üretilir ve sürücü devre tarafından yükseltilip adım motorunun sargılarına uygulanır (Şekil 2.28).

Şekil 2.28. Açık döngü denetimi2. Kapalı döngü denetimiKapalı döngü sistemlerde ani rotor konumu sezilerek denetim birimine iletilir. Her adım komutu için bir önceki komutun gerçekleştirildiği adım bilgisi alınarak uygulanır. Bu nedenle motor ile denetleyici arasında herhangi bir adım kaybı olmaz. Kapalı döngü denetime bir örnek aşağıda gösterilmiştir (Şekil 2.29).

Şekil 2.29. Kapalı döngü denetimi

Adım Motoru Sürücü Sistemleri; Şekil’de bir adım motoru için gerekli olan sürücü devrenin blok diyagramı gösterilmiştir. Şekil 2.30’da motorun lojik sıralayıcısı, Şekil 2.31’de ise giriş kontrolörü gösterilmiştir.

Şekil 2.30. Lojik sıralayıcının motora bağlantısı



Şekil 2.31. Adım motoru sürücü sisteminin blok diyagramı

Şekil 2.34. Çeşitli step motorlar

2.1.3.1.4. Step motorların mukayesesiAvantajAçık çevrim kontrole uygundurUcuzdur Uzun ömürlüdür, az bakım gerektirirDezavantajEnerji verimliliği düşüktürTitreşim olurYüksek hızda ve yük altında gürültülü çalışırAdımlar sabittirKilitleme yapamaz bu nedenle fren gerektirirKalkışta yüksek akımdan dolayı ısınma olur

2.1.4. Servo motorlar Servomotorlar uçaklarda kanat flaplerini ve buna benzer cihazların ayarlamalarını yapmak için kullanılırlar. Servo motorlar dahili dişli sistemine sahiptirler ve yüksek momentlere ulaşırlar. Çıkış şaftı DC ve step motorlarda olduğu gibi serbestçe dönmez belli açılarda döner. Servo motorlar bunu elektronik şaft yeri algılayıcısı ve bir kontrol devresiyle yaparlar. Servo motorların 3 çıkışı vardır: güç, toprak ve kontrol. Çoğunlukla 5 voltta çalışırlar. Kontrol sinyalleri bir dizi vurgudan oluşur ve şaftın istenilen konumunu belirlerler. Her vurgu bir konum komutunu simgeler. Şaftların çoğu 180 derece dönebilirler (Şekil 2.35). Servo Motorlarda Sürekli Dönme Hareketi Servo motorlar bazı ayarlamalardan sonra sürekli dönme hareketi yapabilirler ve hareketli robotlar için çok uygun hale gelirler ancak bunun önünde 2 engel vardır: Geri Besleme Döngüsü Motorun şaft dişlisi bir potansiyometreye bağlıdır ve bu potansiyometre şaftın pozisyon bilgisini sürekli gerideki kontrol devresine gönderir. Şaftın açısal yeri bu şekilde ayarlanır. Fakat bu potansiyometre sınırlı bir dirence sahiptir ancak sürekli dönme hareketi direncini sürekli arttırmasını gerekli kılar. Mekanik Durdurma



Genellikle şaftın üzerinde şaftın 0 ve 180 dereceler arasında kalmasına neden olacak plastik engelleyiciler vardır. Bu sorunların çözümü şu şekilde gerçekleştirilebilir. Motorun, şaftın her zaman 90 derecede olduğunu sanması sağlanabilir ve plastik tutucu kesilir. Eğer kontrol devresi şaftın sürekli 90 derecede olduğunu düşünürse 0 ve 180 derecelik dönme komutlarında hiç bir zaman o konuma ulaşamayacağı için sürekli dönecektir. Servo motorun şaftının her zaman 90 derecede olduğunu düşünmesini sağlamak için 2 yol vardır:

1. Potansiyometre 2 adet sabit dirençle değiştirilir. Bu dirençlerin değeri potansiyometrenin 90 derece direncine eşit olmalıdır.

2. Potansiyometrenin şaft ile bağlantısı kesilir ve dönmesi engellenir.

Şekil 2.35. Servo motor

2.1.5. Dönel selenoidler (tork motoru)Aktörlerin bu tipi lineer hareket yerine dönel hareket sağlamak için kullanılmaktadır. Şekil 2.36 tork motorlarının çalışma prensibini gösterir ve bunlar çift sarımlıdırlar. Demir nüvenin atalet moment gücü çift sarımla alâkalıdır. Bunlar yüksek tork kapasitesi ve çabuk cevap verme kabiliyetleri ile avantaj sağlarlar.

Şekil 2.36. Dönel selenoid

2.1.6. AC MotorlarAC motorlar alternatif gerilimle çalışan elektrik motorlarıdır (Şekil 2.37). Bu motorları 2 kısımda inceleyebiliriz:Tek fazlı indüksiyon AC motorları.Üç fazlı AC motorlar.Ancak; Elektrikle tahrik sisteminde kullanılan şönt ve seri karakterislikli pek çok çeşit A.C. motoru vardır.Kısa devre rotorlu ( Sincap Kafesli ) asenkron motorlar



Rotoru sargılı ( Bilezikli ) asenkron motorlar gibi.Şekil 2.37. AC motorlar

2.1.7. RöleRöle elektriksel kontrol sisteminin önemli bir parçasıdır. Çünkü dolaylı yoldan anahtarın açılıp kapanmasını gerçekleştirerek, uzaktan kontrol için ve yüksek akımla çalışan devrelerde düşük sinyal akımı ile kontrolü sağlayabilmektedir. Röleler genel olarak 15-40 amper akım çeken devrelerde kullanılırlar. Esas itibariyle bir röle tek kontaklı özel bir manyetik şalterdir. Manyetik alan kuvveti ile madeni kontaklar çekilerek devrenin bir anahtar gibi işlem görmesi sağlanır. Bobin sargılarında manyetik alan azalınca yay vasıtasıyla kontaklar açılır (Şekil 2.38). Yaptıkları iş bakımından akım ve emniyet röleleri olarak iki guruba ayrılabilirler.

Şekil 2.38. Basit röle sistemiAkım röleleri far, korna, marş selenoidi gibi sistemlerde gerilim düşmesini azaltarak ait oldukları alıcının çalışma verimini yükseltirler. Emniyet röleleri çift kontaklıdır ve yüksek güçlü alıcıların görevi bittikten sonra çalışmasını otomatik olarak durdurmak için kullanılırlar. Röle çoğu elektrikli kontrol sistemlerinin önemli parçasıdır. Çünkü dolaylı elektrik kontrolü sağlar. Bu uzaktan kontrol, düşük kontrol sinyali ile birlikte yüksek kontrol sağlar. Röle temel olarak sabit çekirdek ile birlikte selenoidle çalışır. Buradaki manyetik güç demir nüveden çekirdeğe doğrudur. Bobinin manyetikliği geçtiği zaman yay kontakları açar. Bazı röleler normal olarak kontakları kapatır. Manyetik güç bütün aygıtları açar. Küçük değerli bir akım ile yüksek güçlü bir alıcıyı çalıştırabilmek (anahtarlayabilmek) için kullanılan elemanlara röle denir. BC547 kodlu NPN transistörle en fazla DC 100 mA akım çeken bir alıcıyı çalıştırabiliriz. ancak transistor ün kolektörüne bir röle bağladığımız zaman 1-16 A (DC ya da AC) akım çeken bir alıcıyı çalıştırmamız mümkün olur. İşte bu kolaylığı sağlamasından ötürü röleler, otomasyon sistemlerinin başta gelen elemanlarından birisi durumundadır.Tamamen otomatikleşmeye başlayan üretim araçlarında yüzlerce tip ve modelde röle kullanılmaktadır. Tek kontaklıdan tutun 10-20 kontaklısına kadar geniş bir model yelpazesine sahip rölelerin çalışması her modelde de aynıdır. Uygulamada kullanılan röleler, kontaklarının özelliğine göre şöyle sınıflandırılır:I. Tek kontaklı tek konumlu röleler,II. Tek kontaklı çift konumlu röleler,III. Çok kontaklı tek konumlu röleler,IV. Çok kontaklı çift (iki) konumlu röleler.

Şekil 2.39. Mini rölenin yapısı



Şekil 2.40'da görüldüğü gibi, bobin, demir nüve, palet, yay ve kontaklardan oluşan rölenin mıknatıs oluşturan bobinleri 5-9-12-24-36-48 V gibi gerilimlerde çalışacak biçimde üretilir. Elektronik sistemlerde çoğunlukla DC ile çalışan röleler kullanılır.

Şekil 2.40. Rölelerde kontakların hareketiRölenin çalışma ilkesiŞekil 2.41.-a-b-c'de görüldüğü gibi röle içinde bulunan demir nüve üzerine geçirilmiş makaraya ince telden çok sipirli olarak sarılmış bobine akım uygulandığında, N-S manyetik alanı oluşur. Bu alan ise bobinin içindeki nüveyi elektromıknatıs hâline getirip, paletin kontaklarının konumunu değiştirmesini sağlar. Akım kesilince elektromıknatıslık ortadan kalkar, esnek gergi yayı paleti geri çekerek kontakları ilk konumuna getirir.Kontaklardan geçen akım nedeniyle birbirine temas eden yüzeyler zamanla oksitlenebilir (karbonlaşır). Kontaklardaki oksitlenmeyi en az düzeyde tutabilmek için platin ya da tungsten üzerine ince gümüş tabakasıyla kaplama yapılır. Düzgün çalışmayan bir elektronik devrede rölelerin kontaklar ında oksitlenme oluşmuş ise bu istenmeyen durum su zımparasıyla giderilebilir. Düzelme olmazsa yeni röle kullan ılır. Rölenin bobininin içine yerleştirilen nüvenin yumuşak demirden yapılmasının nedeni: Bobinin oluşturduğu manyetik alan, yumuşak demirden üretilmiş nüvede kalıcı bir mıknatısiyet oluşturamaz. Bu da bobinden geçen akım kesildiği anda paletin demir nüveden ayrılıp eski konumuna dönmesini sağlar. Hatta bazı rölelerde paletin daha hızlı olarak nüveden ayrılmasını sağlamak için nüve üzerine ince bir plastik levha yerleştirilir.

Şekil 2.41. Çeşitli rölelerin içyapısıRölenin ayaklarının tanımlanması Rölelerin gövdesinde bulunan,a, b harfleri: Bobin uçlarını,NC (Normal closed): Normalde kapalı durumda olan kontakları,NO (Normal open): Normalde açık durumda olan kontakları belirtir.Röle bobini enerjisizken bazı kontaklar açık, bazıları ise kapalı durumdadır. Anlatımlarda kolaylık olması için, bobin enerjisizken açık olan kontaklara normalde açık kontak denir. Kapalı olan kontaklar ise normalde kapalı kontak olarak adlandırılır.Rölenin bağlantı uçlarının bulunması



Şeffaf plâstik gövdeli rölelerin iç yapısı dışardan bakılarak anlaşılabilir. Ancak rölenin içi görünmüyorsa a-b ile kodlanmış uçların bobin olduğu anlaşılır. Eğer a-b kodları bulunmuyorsa, ohmmetreyle ölçüm yapılarak önce bir direnç değeri (10-1000 W) gösteren ayaklar belirlenir. Daha sonra bobin uçlarına röle gövdesinde yazılı olan gerilim (AC ya da DC) uygulanıp kontakların konum değiştirme durumlarına dikkat edilerek diğer ayaklar belirlenebilir.Rölelerin iyi yönleriI. Giriş devresi çıkış devresinden yalıtılmıştır. Yani röleye kumanda eden elektronik devreyle güç devresi arasında elektriksel bir bağlantı yoktur. II. Aşırı yüklenmelere karşı dayanıklıdır. Röle kontaklarından kısa süreli olarak anma (nominal) akımının bir kaç katı büyüklükte akım geçebilir. Örneğin kontaklarının anma akımı 6 A olan bir röle, kısa süreli olmak koşuluyla (1-3 s) 30-50 amperlik akımlara dayanabilir.III. Dış manyetik alanlardan (gürültü) etkilenmezler.IV. Üretim esnasında, palete bağlı olarak konum değiştiren kontak sayısı istenildiği kadar artırılabilir.

2.2. Hidrolik Eyleyiciler2.2.1. Hidrolik silindirlerBir pompa vasıtasıyla depodan emilen hidrolik akışkana, basınç enerjisi kazandıran, bu enerjiyi mekanik enerjiye (doğrusal, dairesel veya açısal harekete) dönüştüren sistemlerdir (Şekil 2.42). Şekil 2.42. Hidrolik silindirBilindiği üzere lineer motor olarak ta tanımlanan hidrolik silindirler akışkanın hidrolik enerjisini mekanik enerjiye çeviren hidrolik ekipmanlardır. Hidrolik sistemlerin tamamına yakini nihai olarak bir hidrolik silindiri tahrik ederler. Hidrolik ünite ekipmanlarının seçimi ne kadar isabetli yapılırsa yapılsın, bu seçimin iş olarak karşılığını hidrolik silindirler sayesinde görürüz. Belirli prensiplere dikkat edilmeden tasarlanan ve üretilen hidrolik silindirler servis sırasında istenildiği gibi performans göstermeyebilir. Sonuç olarak bundan hidrolik sistemin tamamı etkilenir ve büyük maddi kayıplara neden olabilir .

2.2.1.1. Silindir çeşitleri2.2.1.1.1. Tek etkili hidrolik silindirHidrolik akışkanın pistona tek yönden etki ettirildiği silindir türüdür. Pistonun geri konumuna gelişi dış kuvvetlerle (yay, ağırlık vb.) sağlanır (Şekil 2.43).

Şekil 2.43. Tek etkili hidrolik silindir

2.2.1.1. 2. Çift etkili hidrolik silindirHidrolik akışkanın pistona çift yönden etki ettirildiği silindir çeşididir. Pistonun ileri ve geri hareketi basınçlı akışkan yardımıyla sağlanır. Genellikle her iki yönde iş istendiği için, en sık kullanılan silindir çeşididir (Şekil 2.44).



Şekil 2.44. Çift etkili silindir2.2.1.1. 3. Teleskobik hidrolik silindirYüksek strok gereken yerlerde kullanılır. Fazla yer kaplamamaları en önemli tercih sebebidir. İç içe yerleştirilmiş farklı çaplı pistonlardan oluşur. Genelde tek etkili yapılır. İş makinelerinde ve damperli araçlarda çok sık kullanılır (Şekil 2.45).

Şekil 2.45. Teleskobik hidrolik silindir

2.2.1.1. 4. Yastıklı hidrolik silindirÖzellikle piston hızının 6 m/dk’yı geçtiği durumlarda ve ağır cisimlerin hareket ettirilmesinde kurs sonlarında darbe oluşur. Bu darbeler devre elemanlarının çalışma ömürlerini azaltır. Yapılan işin bozulmasına da yol açabilir. Bu nedenle darbe, hidrolik sistemlerde kesinlikle istenmeyen bir özelliktir (Şekil 2.46).Böyle durumlarda kurs sonlarında piston hızını yavaşlatarak, darbeleri önleyen silindirler kullanılır. Bu tip silindirlere yastıklı silindir adı verilir. Şekil 2.46. Yastıklı hidrolik silindir

Yastıklama işlemi; yastıklama burcu ve ucu konik olan yastıklama muylusu ile sağlanır. Kurs sonunda akışkanın geçtiği kesit daraltılarak hızın azalması sağlanır. Yastıklı silindirler tek tarafı ya da çift tarafı yastıklı olabilir. 2.2.1.1. 5. Tandem hidrolik silindirHidrolik silindirlerde daha yüksek itme kuvveti, basıncın arttırılması veya piston çapının büyütülmesiyle elde edilir. Hidrolik devrelerde basıncın arttırılması, pompa kapasitesinin büyütülmesini gerektirir. Bu da önemli bir maliyet unsurudur. Piston çapının arttırılması ise, yer sorununun olduğu durumlarda bunu mümkün kılmamaktadır. Böyle durumlarda, tek piston koluna bağlı iki ya da daha fazla piston kullanılır. Bu tip silindirlerde itme kuvveti F1+F2+....Fn olur (Şekil 2.47). Şekil 2.47. Tandem hidrolik silindir



2.2.1.1. 6. Çift kollu hidrolik silindirlerPistonun her iki tarafında da piston kolu vardır. Hidrolik akışkanın etki ettiği piston kesit alanı her iki yönde eşit olduğu için, pistonun ileri-geri hızları ve itme kuvvetleri aynıdır. Her iki yöndeki hızın eşit olması istenen yerlerde kullanılır. Örneğin; taşlama tezgahları gibi (Şekil 2.48).

Şekil 2.48. Çift kollu hidrolik silindirler

2.2.1.1. 7. Döner hidrolik silindirlerAçısal motor adı da verilen döner silindirler, 90, 180, 270 ve 360 derecelik açısal dönme hareketlerinin elde edilmesinde kullanılır. Dişli ya da kanatlı tipleri vardır (Şekil 2.49).

Şekil 2.49. Döner hidrolik silindirler

2.2.1.1. 8. Dişli tip döner silindirPiston koluna kramayer dişli açılmıştır. Pistonun ileri-geri hareketi sonucu, piston koluna açılmış kramayer dişli bir düz ya da helisel dişliyi döndürerek açısal hareketin oluşmasını sağlar (Şekil 2.50).

Şekil 2.50. Dişli tip döner silindir

2.2.2. Hidrolik motorlarHidrolik motor hidrolik enerji ile dairesel hareket üreten devre elemanıdır. Hidrolik pompanın ürettiği hidrolik enerjiden yararlanır. Çalışma prensipleri pompalara göre terstir. Pompalar mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye, motorlar ise hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürür (Şekil 2.51).

Şekil 2.51. Hidrolik motor

2.2.2.1. Hidrolik motorların çeşitleri2.2.2.1.1. Kanatlı motorBir kanatlı motor, dışarı çıkmış kanatlarına hidrolik basıncın etkiyerek milinde çıkış momenti oluşturduğu pozitif iletimli elemanlardır (Şekil 2.52).



Şekil 2.52. Kanatlı motor

2.2.2.1.2. Dişli motorDişli tip bir hidrolik motor hidrolik basıncın dişli dişlerine etkiyip milinde moment oluşan pozitif iletimli bir elemandır (Şekil 2.53).

Şekil 2.53. Dişli motor2.2.2.1.3. İçten dişli motorEndüstriyel sistemlerde yaygın olarak kullanılan içten dişli motor tipi gerotor tipi motordur.Gerotor motorda içte bir çeviren dişli dışta bir fazla sayıda dişe sahip çevrilen dişli vardır. İçteki dişli bir mil aracılığıyla yüke bağlanmıştır. Bir gerotor motorda dengesizlik motor girişinde hidrolik basınca maruz dişli alanlarının farklılığından oluşur (Şekil 2.54).

Şekil 2.54. İçten dişli motor2.2.2.1.4. Pistonlu motorBir pistonlu motor, pistonlarına etkiyen basıncın milinde moment oluşturduğu pozitif iletimli bir elemandır. Pistonlar silindir blokunun içinde hareket ederler. Eğim plakası belli bir açı ile yerleştirilmiştir ve yüzeyinde, pistonlar, pabuçları aracılığıyla hareket ederler. Piston pabuçları, pabuç plakası ve baskı yayı yardımıyla eğim plakası ile temas halindedir. Dağıtım plakası motora giren akışkanı çıkan akışkandan ayırır (Şekil 2.55).

Şekil 2.55. Pistonlu motor



2.2.2.1.6. Overcenter pistonlu motorBazı eksenel pistonlu motorların eğim plakasının düşeyle yaptığı açıyı ters yönde yapabilme yani merkezi aşabilme özelliği vardır. Böylece bu tür motorda akış yönünü değiştirmeksizin milin dönüş yönünü değiştirmek kabildir. Çünkü eğim plakasının açısı şekilde görüldüğü gibi değiştirildiğinde pistonların kayma yönü değişecektir.2.2.3. Hidrolik valflerValf: hidrolik akışkanın gideceği yönü belirleyen, istenildiğinde yönünü değiştiren, akışkanın basıncını ve debisini kontrol eden devre elemanıdır. Valfler basıncı yükselen, sistemde işini bitiren ya da sisteme gitmesi istenmeyen akışkanı depoya gönderir.2.2.3.1. Valflerin görevleri ve çeşitleri

1. Akışkanın yolunu açıp-kapatır. 2. Akışkanın gideceği yönü değiştirir. 3. Akışkanı depoya gönderir. 4. Akışkanın debisini kontrol ederek alıcıların çalışma hızını ayarlar. 5. Devre elemanlarını yüksek basınçlara karşı korur. Basıncı yükselen akışkanı depoya

gönderiri. 6. Akışkanın basıncını kontrol ederek, devre elemanlarının belirli basınçlarda çalışmasını

sağlar. 7. Akışkanın basıncını, debisini, yönünü belirli zaman aralıklarında kontrol eder. 8. Bazı valfler yukarıda sayılan görevlerin bir veya birkaçını yapabilir.

2.2.3.1.1. Basınç kontrol valfleriHidrolik sistemlerin basınç hatlarında kullanılan, akışkanın basıncını istenen değerde tutan valflerdir. Kullanılan yerlerine göre çeşitleri;a) Emniyet valfleric) Basınç sıralama valflerib) Basınç düşürme valfleri d) Boşaltma valfleria) Emniyet valfleriHidrolik sistemdeki ani basınç yükselmelerinde, sistemi yüksek basınçlardan koruyan devre elemanıdır. Basıncı yükselen akışkanı depoya göndererek basıncın, çalışma basıncına düşürülmesini sağlar. Normalde kapalı konumdadır. Basınç yükselmesi durumunda açık konuma geçer (Şekil 2.56) . Şekil 2.56. Emniyet valfi

b) Basınç düşürme valfleri

Hidrolik devrelerde farklı basınçlarda çalıştırılması istenen, birden fazla sayıdaki silindir ve motorun kullanılması gerekebilir. Özellikle sıkma, bağlama vb. işlemlerinde basıncın sabit kalması istenir. Bu gibi durumlarda basınç düşürme



valfleri kullanılır. Normalde açık konumdadır. Basınç yükseldiğinde kapalı konuma geçer. İki yollu ve üç yollu olmak üzere değişik tipleri vardır (Şekil 2.57).Şekil 2.57. Basınç düşürme valfleri

c) Basınç sıralama valfleriBasınç sıralama valfleri bir hidrolik devrede birden fazla sayıda ki silindir, motor gibi alıcıları farklı zamanlarda çalıştırmak için kullanılır. Çalışma sistemi emniyet valfleri ile aynıdır. Normalde kapalı konumdadır. İstenen basınçta açılıp diğer alıcıları harekete geçirir (Şekil 2.58).

Şekil 2.58. Basınç sıralama valfid) Boşaltma valfleriGenelde sıkma işlemi yapan silindirlerde kullanılır. Normalde kapalı olan valf uyarı geldiğinde açılır ve akışkanı depoya gönderir (Şekil 2.59).

Şekil 2.59. Boşaltma valfi2.2.3.1.2. Yön kontrol valfleri Hidrolik devrelerde akışkanın, ne zaman, hangi yolu izlemesi gerektiğini belirleyen valflerdir. İstenildiğinde akış yolunu değiştirirler; istenildiğinde akış yolunu açıp kapatırlar.a) 2 / 2 yön kontrol valfleriGenelde akış yollarının açılıp-kapatılmasında kullanılır. P,A olmak üzere iki yollu, iki konumlu valftir. Çok sık kullanılmaz (Şekil 2.60).

Şekil 2.60. 2/2 yön kontrol valfi



b) 3 / 2 yön kontrol valfleriGenelde tek etkili silindirlerin hareketinde kullanılır. P,A,T olmak üzere üç yollu iki konumludur. Normalde açık ya da normalde kapalı olabilir (Şekil 2.61).

Şekil 2.61. 3/2 yön kontrol valfic) 4 / 2 yön kontrol valfleriP,A,B,T olmak üzere dört yollu iki konumlu valflerdir. Çift etkili silindirlerin ileri-geri hareket ettirilmesinde kullanılır. Genelde hidrolik sistemlerde kullanılır. Pnömatikte kullanımı yok denecek kadar azdır. Pnömatikte 4/2 valf yerine 5/2’lik valfler kullanılır (Şekil 2.62).


d) 5 / 2 yön kontrol valfleriBu valflerin 4/2’lik valflerden farklı iki tane depo hattının olmasıdır. Çift etkili silindirlerin hareket ettirilmesinde kullanılır. Dayanımları 4/2 valflere göre daha düşüktür. Bu nedenle hidrolikte 5/2 valf yerine 4/2 valf kullanılır (Şekil 2.63).


e) 5 / 3 yön kontrol valfleri Bu valfler iki iş konumu, bir de merkez konumu olmak üzere üç konumludur. 5/2 yön kontrol valfleri diğer valflere oranla, daha az kullanılır (Şekil 2.64).




f) 4 / 3 yön kontrol valfleri Bu tip valfler ise 4/2’lik yön kontrol valflerine benzer. Tek farkı ise fazladan bir konumun olmasıdır. Bu konuma merkez konum adı verilir (Şekil 2.65).Hidrolikte farklı amaçlar için değişik tipte merkez konumlar kullanılır. 4/3 valflerde yaklaşık 30 değişik tipte merkez konum vardır.Valfin konum değiştirme işlemine kumanda şekli adı verilir. Yön kontrol valflerinin konum değiştirmeleri için kullanılan kumanda çeşitlerinden bazıları aşağıda gösterilmiştir.a) Elle Kumanda: Buton ya da kollu tip kumandaları içerir. Sürgüye elle uygulanan kuvvet sonucu valf konum değiştirir. Valfi tekrar normal konuma getirmek için diğer yönde kuvvet uygulamak gerekir. b) Pedalla Kumanda: Pedala ayakla kuvvet uygulandığında, valf sürgüsü yay kuvvetini yenerek valfin konum değiştirmesini sağlar. Kuvvet kaldırıldığında valf tekrar önceki konuma gelir.


c) Mekanik Kumanda: Makaralı, yaylı, pimli, mafsal makaralı kumanda çeşitlerini içerir. Sürgü koluna kuvvet uygulanması sonucu valf konum değiştirir. d) Hidrolik Basınçla Kumanda: Basınçlı hidrolik akışkanın valf gövdesine x veya y girişinden gönderilerek valf sürgüsünün konumunu değiştirmesi sağlanır. Hidrolik akışkanı yerine basınçlı hava da kullanılabilir.



e) Elektrik ( bobinli) Kumandalı Valfler: Valf gövdesi üzerine yerleştirilmiş ( tek tarafa ya da çift tarafa) bobinlere elektrik akımı verildiğinde manyetik bir kuvvet oluşur. Oluşan bu kuvvet sonucu bobin içindeki pim hareket ederek valf sürgüsünün konum değiştirmesini sağlar.2.2.3.1.3. Çek valflerHidrolik akışkanın tek yöne geçmesine müsaade eder. Diğer yöndeki geçişe izin vermez. Hidrolikte pompayı yüksek basınçlardan korumak amacıyla, pompa çıkışından sonra ve baypaslı filtre hatlarında çek valfler çok kullanılır. Çek valfler tek yöne geçişli valf ya da geri dönüşsüz valf gibi değişik adlarla da ifade edilir(Şekil 2.66).

Şekil 2.66. Çek valfler2.2.3.1.4. Akış kontrol valfleriHidrolik sistemlerde debi miktarını ayarlamak amacıyla kullanılan valftir. Akış miktarını değiştirerek silindirlerin hızını, motorların devir sayısını ayarlayabiliriz. Akış kontrol valfleri önemli ölçüde basınç düşümüne sebep olur; bu nedenle, büyük oranlar da ısı açığa çıkar. Ayar vidası yardımıyla akış kesiti değiştirilerek debi miktarı ayarlanır.Çek Valfli Akış Kontrol Valfi: Her iki yöndeki akışa izin verir. Soldan sağa giden akışkan çek valften geçemeyeceği için kısma etkisi yapılan kesitten miktarı azaltılarak geçer. Diğer yönden gelen akışkan çek valfi açarak rahatça geçer. Bu tür valfler silindirlerin geri konuma hızla gelmesi için kullanılır (Şekil 2.67).

Şekil 2.67. Çek valfli akış kontrol valfiPilot Kumandalı Akış Kontrol Valfi: Yapıları çek valfe benzer. Tek farkı istenildiğinde kapalı yöndeki akışa izin vermeleridir. Pilot kontrollü çek valfler oturmalı tipte yapıldıkları için sızdırmazlıkları yüksektir. Bu valfler özellikle ağır yüklerin belirli konumlarda durdurulması, sistemde meydana gelecek arızalar sonucunda yükün aşağı düşmemesi istenen durumlarda kullanılır (Şekil 2.68).



Şekil 2.68. plaot kumandalı akış kontrol valfi2.3. Pnömatik EyleyicilerAkışkan olarak havanın kullanıldığı sistemlerdir. Endüstride birçok yerde kullanılmaktadır. Yapı itibariyle silindir, motor ve valfleri hidrolik sistemlerle birbirine çok benzemektedir (Şekil 2.69).

Şekil 2.69. Pnömatik eyleyici2.4. Pnömatik, hidrolik ve elektrik eyleyicilerin karşılaştırılması 2.4.1. Pnömatik eyleyiciler Avantajları:

Ucuz Hızlı Temiz Laboratuvar çalışmalarında kullanılabilir Endüstride sık kullanılan bir enerji türü kullanır Hasar almadan durabilir

Dezavantajları: Havanın sıkışabilir olması kontrolü ve hassasiyeti azaltır Ekzos gürültü kirliliği yaratır Hava sızıntısı meydana gelebilir Ekstra kurulama ve filtreleme gerekebilir Hız kontrolü zordur

2.4.2. Hidrolik eyleyiciler Avantajları:

Büyük kaldırma kapasitesi Hafif olmasına rağmen güçlü Yağ sıkışmadığından bağlantılar sabit bir halde tutulabilir Çok iyi servo kontrol yapılabilir Kendini soğutabilir Çabuk tepki verebilir Alev alabilir ortamlarda güvenlidir Düşük hızlarda yumuşak haraket edebilir

Dezavantajları: Pahalıdırlar



Yüksek hızlarda dairesel hareket için uygun değildirler Boyutlarını küçültmek zordur Uzak güç kaynağına ihtiyaç duyar bu da yer kaplar

2.4.3. Elektrik eyleyiciler (DC motorlar ve step motorlar) Avantajlar:

Hızlı ve hassasdırlar Harekete sofistike kontrol teknikleri uygulanabilir Ucuz Yeni modeller çok kısa zamanda üretilebilir

Dezavantajları: Düşük moment ve yüksek hızda çalışır. Bu nedenle hareketi değiştirecek aktarma

organlarına ve dişlilere ihtiyaç vardır. Dişlilerdeki boşluk hassasiyeti sınırlar Elektrik atlamaları yanıcı ortamlarda tehlikeli olabilir Hareketin engellenmesi durumunda hararet yapar Pozisyonu sabitlemek için fren gerekir

Robot üreticilerinin bir çoğu elektrik motorlarını tercih ederler. Elektrik motorlarının 2 çeşidi kullanılmaktadır: Step motorlar ve DC (direct current- doğru akım) motorlar.


Algilayici k 304 Tap Son

Documents

Transcript of Algilayici k 304 Tap Son