Yazar "Koyuncu, Mustafa Talip" seçeneğine göre listele

Listeleniyor 1 - 1 / 1
  • Küçük Resim
    Öğe
    Kapasitans-frekans dönüşümü temelli yenilikçi kapasitif yaklaşım sensörü
    (Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2024) Koyuncu, Mustafa Talip; Erişmiş, Mehmet Akif
    Kapasitif sensörler, birçok endüstriyel ve bilimsel uygulamadaki fiziksel parametrelerin tespiti ve ölçümü için sıklıkla tercih edilen sensör türlerindendir. Bunun nedeni düşük maliyet, hızlı tepki süresi, yüksek doğruluk ve temassız algılama gibi çeşitli avantajlara sahip olmalarıdır. Ayrıca kapasitif sensörler, nesnelerin dielektriksel özelliklerinden faydalanarak ölçüm gerçekleştirdiği için, iletken veya yalıtkan birçok nesnenin kolaylıkla algılanabilmesine olanak sağlarlar. Tahıl ürünlerinin kapasitif sensörler ile ölçülmesi, gıda endüstrisinde önemli bir konudur. Bu nedenle yapılan tez çalışması, tahıl ürünlerinin kapasitif sensörler kullanılarak ölçülmesi için yeni bir kapasitif yaklaşım sensörünün, tasarlanması, geliştirilmesi ve optimizasyonunu içermektedir. Tasarlanan sensör ile tahıl ürünlerinin depolama esnasındaki durumları (Dolu-Boş) hakkında, bilgi elde edilmesi amaçlanmaktadır. Tahıl ürünleri yapıları itibariyle çok düşük bir kapasitif değişime (fF) neden olurlar. Bu sebeple tasarlanacak olan sensörün de bu değişimi algılayabilecek nitelikte olması gerekmektedir. Kapasitif yaklaşım sensörlerini, farklı yöntem ve metotlar kullanarak tasarlamak mümkündür. Bu çalışma kapsamında tasarlanan sensör için, Kapasitans-Frekans Dönüşüm (KFD) tekniğine dayalı, yeni bir osilatör devresi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yeni osilatör devresi sayesinde, sensör önündeki kapasitansın frekansa dönüştürülmesi ve bu frekans değerindeki değişime bağlı olarak da algılama yapılabilmesi amaçlanmıştır. Yeni tasarlanan osilatör devresinin analizi, bilgisayar tabanlı simülasyon araçları kullanılarak doğrulanmış ve optimize edilmiştir. Simülasyon sonuçları literatürde bulunan standart bir RC osilatör devresi ile karşılaştırılmış ve yeni tasarlanan osilatör devresinin standart bir RC osilatör devresine göre yaklaşık 8 kat daha fazla kazanç sağladığı gözlemlenmiştir. Simülasyon sonuçlarından elde edilen veriler doğrultusunda, ilk elektronik devre kartı prototipleri oluşturulmuştur. Algılama yüzeyi olarak kapasitif yapıdaki dairesel elektrotlardan yararlanılmıştır. Elektrot kapasitansının değeri, yeni tasarlanan osilatör devresinin çıkış frekansı ile orantılı olacak şekilde ayarlanmıştır. Çıkış sinyalinin frekans değeri de bir mikrodenetleyici yardımı ile anlık olarak ölçülerek, frekans değerindeki değişim takip edilmiştir. Bu değişimin belirli bir seviyenin üzerinde olması halinde, sensörün algılama yaptığı bilgisi, kullanıcıya iletilmiştir. Ardından mekanik tasarımının ilk numuneleri ile ürün algılama testlerine geçilmiştir. Ürün algılama testleri laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir. Ürün olarak farklı tanecikli yapıya ve dielektrik katsayıya sahip tahıl ürünleri (mısır, buğday, kepek, razmol) kullanılmıştır. Yapılan testler ile sensör kazanç değerinin yükseltilmesi amaçlanmıştır. Farklı sıcaklık seviyelerinin, sensör üzerinde oluşturabileceği performans kayıplarını önlemek için -10°C ile 60°C arasında sıcaklık testi yapılmış ve elde edilen sonuçlar neticesinde sıcaklık optimizasyon işlemi uygulanmıştır. Son olarak ise sensör tasarımının temel şartlardaki EMC dayanımı için, EMC testleri ve saha testleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan testler ve elde edilen test sonuçları, yeni sensör tasarımının farklı yapıdaki tahıl ürünlerini, temassız ve amacına uygun bir şekilde başarıyla algıladığını göstermiştir. Düşük dielektrik katsayılarına sahip tahıl ürünlerinin (kepek, razmol), sensör üzerinde %2 seviyelerinde frekans değişimine neden olduğu gözlemlenirken, biraz daha yüksek dielektrik katsayılarına sahip tahıl ürünlerinin (buğday, mısır) %6 seviyelerinde frekans değişimine neden olduğu gözlemlenmiştir. Sıcaklık kompanzasyonu sayesinde de sıcaklık farklarının sensör performansında oluşturduğu olumsuz etki, büyük ölçüde azaltılmıştır. Bu sonuçlar neticesinde, tasarlanan sensörün tahıl ölçümündeki uygunluğu doğrulanmıştır.