Medikal ve endüstriyel sıvılar için manyetik sıvı akış-hava kabarcığı sensörünün geliştirilmesi ve uygulanması
| dc.authorid | 0009-0005-8032-2513 | |
| dc.contributor.advisor | Tabak, Abdülsamed | |
| dc.contributor.advisor | Yavşan, Emrehan | |
| dc.contributor.author | Elhan, Yasin | |
| dc.date.accessioned | 2025-08-19T11:17:26Z | |
| dc.date.available | 2025-08-19T11:17:26Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.date.submitted | 2025 | |
| dc.department | NEÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mekatronik Mühendisliği Anabilim Dalı | |
| dc.description | Yüksek Lisans Tezi | |
| dc.description.abstract | Bu tez çalışması, medikal ve endüstriyel sıvı hatlarında hava kabarcıklarını ve metal partikülleri tespit etmek amacıyla, manyetik algılama prensibine dayalı, temassız ve yüksek hassasiyetli bir sensör sistemi geliştirmeyi amaçlamaktadır. İntravenöz (IV) sıvılarda hava kabarcıklarının yol açtığı hava embolisi riski ile endüstriyel sıvılardaki metal partiküllerin sistem verimliliğini düşürmesi gibi kritik güvenlik ve kalite sorunlarına çözüm sunulması hedeflenmiştir. Mevcut optik ve mekanik yöntemlerin; sıvı rengi, bulanıklığı veya viskozitesi gibi dış etkenlerden kolayca etkilenmesi, yüksek maliyet ve karmaşık kurulum gereksinimleri, manyetik alan temelli yaklaşımı daha cazip kılmaktadır. Geliştirilen düzende, akış hattının üst ve altına yerleştirilen “iç içe seri” düzlemsel PCB bobinleri bir LC rezonatör oluşturarak, algılama bölgesinde kararlı bir manyetik tünel alanı üretmektedir. Kabarcık veya partikül geçişi bu alanı bozarak rezonans frekansında ölçülebilir bir kayma yaratmaktadır. Frekans değişimleri, LDC1612 tabanlı frekans-dijital dönüştürücü ile sayısallaştırılmakta, STM32F103 mikrodenetleyicide işlenmekte ve ESP32 Wi-Fi modülü aracılığıyla yerel LCD ekran ile C# tabanlı uzak arayüze gerçek zamanlı olarak aktarılmaktadır. Deneyler, 19,6–47 mL/dk debilerde 1,76 mm³’e kadar küçük kabarcıkları ve 0,095 mm³ hacmindeki metal parçacıkları güvenilir biçimde algılandığını göstermiştir. Yüksek Q faktörü ve düşük gürültü seviyesine sahip bobin tasarımı, algılama hassasiyetini belirgin biçimde artırmıştır. Laboratuvar düzeneğinden, 3B yazıcıyla üretilen kompakt ve Faraday kaplamalı nihai prototipe uzanan geliştirme sürecinde; otomatik başlangıç kalibrasyonu ve hareketli ortalama–yüksek geçiren filtre tabanlı anomali tespit algoritması eklenerek çevresel değişkenliklere karşı sistem kararlılığı güçlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, önerilen manyetik sensörün hem IV tedavi hatlarında hem de endüstriyel proseslerde düşük maliyetli, kolay entegre edilebilir ve gerçek zamanlı bir izleme çözümü sunduğunu ortaya koymaktadır. | |
| dc.description.abstract | This thesis aims to develop a non-contact and high-precision sensor system based on magnetic sensing principles for the detection of air bubbles and metallic particles in medical and industrial fluid lines. The proposed system addresses critical safety and quality concerns such as the risk of air embolism caused by air bubbles in intravenous (IV) fluids and the reduction of system efficiency due to metal particles in industrial liquids. Conventional optical and mechanical methods are often influenced by external factors such as fluid color, turbidity, or viscosity, and typically require complex installation and high costs, making the magnetic field-based approach more attractive. In the developed setup, planar PCB coils arranged in an “inner-serial” configuration are placed above and below the flow line to form an LC resonator that creates a stable magnetic tunnel field in the sensing region. The passage of a bubble or particle disturbs this field, causing a measurable shift in the resonance frequency. Frequency shifts are digitized using an LDC1612 based frequency-to-digital converter and processed by an STM32F103 microcontroller, then transmitted in real time to a local LCD and a remote C# based interface via an ESP32 Wi-Fi module. Experiments demonstrated that air bubbles as small as 1,76 mm³ and metal particles as small as 0,095 mm³ could be reliably detected at flow rates ranging from 19,6 to 47 mL/min. The high Q factor and low noise coil design significantly enhanced detection sensitivity. Throughout the development process, which culminated in a compact, Faraday-shielded final prototype produced via 3D printing, features such as automatic startup calibration and a moving average high-pass filter-based anomaly detection algorithm were implemented to improve system stability against environmental variability. The findings indicate that the proposed magnetic sensor offers a low-cost, easily integrable, and real-time monitoring solution for both IV treatment lines and industrial processes. | |
| dc.identifier.citation | Elhan, Y. (2025). Medikal ve endüstriyel sıvılar için manyetik sıvı akış-hava kabarcığı sensörünün geliştirilmesi ve uygulanması. (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Mekatronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12452/19636 | |
| dc.language.iso | tr | |
| dc.publisher | Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü | |
| dc.relation.publicationcategory | Tez | |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
| dc.subject | Endüktif Algılama | |
| dc.subject | Hava Kabarcığı Algılama | |
| dc.subject | Manyetik Sensör | |
| dc.subject | Medikal Uygulamalar | |
| dc.subject | Metal Partikül Tespiti | |
| dc.subject | Sıvı Akış Sensörü | |
| dc.subject | Inductive Sensing | |
| dc.subject | Air Bubble Detection | |
| dc.subject | Magnetic Sensor | |
| dc.subject | Medical Applications | |
| dc.subject | Metal Particle Detection | |
| dc.subject | Liquid Flow Sensor | |
| dc.title | Medikal ve endüstriyel sıvılar için manyetik sıvı akış-hava kabarcığı sensörünün geliştirilmesi ve uygulanması | |
| dc.title.alternative | The development and application of a magnetic liquid flow-air bubble sensor for medical and industrial liquids | |
| dc.type | Master Thesis |
