Ölçüm sistemlerini, ölçme sistemleri kontrol noktaları alanında inceleyecek olursak, çeşitli alt gruplara ayrılabiliriz. Ölçmeden ziyade, ölçülecek işlem değişkenin ne olduğu, niceliği, zamana bağlı değişim özellikleri, fiziksel ve kimyasal niteliklerinin bilinmesi gerekir. Bu bilgiler bize, ölçüm yöntemi geliştirmede ve uygulamada yardımcı olur. Ölçme sistemlerinde kullanılan ölçüm cihazlarını, sadece ölçen cihazlar ile ölçen ve kontrol sinyali üreten cihazlar olarak iki ana gruba ayırabiliriz. Bu cihazları meydana getiren öğeleri incelemek istersek, sensörlerin ilk ölçüm noktası olduğunu görülür. Sensörlerden sonraki adım, elde edilen değerin işleneceği devreye uygun hale getirilmesi ve işlenerek göstergelerde veya otomasyonda kullanılmasıdır.

Sensörler (algılayıcı) bir ölçüm sisteminin ilk elemanıdır. Sensörler fiziksel bir niceliği algılar ve bunun sonucunu ikinci bir fiziksel nicelikle ifade eder. Kimi zaman ikinci fiziksel nicelik birincinin cinsinden olur. Örneğin açısal yer değiştirme sensörü algılama sonucu yine mekanik bir hareketle ifade eder. Tek fark açısal değişim doğrusal değişime döşümü olur. Diğer bir örnek elektrik akımının varlığını hisseden sensör sonucu yine elektriksel olarak verir. Kimi zaman ölçülmek istenen nicelik tek bir sensör ile ölçülemez. Bu gibi durumlarda ardışık sensör sistemi kullanılır. Örneğin borudaki basıncın bir körük ile yardımı ile algılanıp daha sonra elde edilen mekanik yer değiştirme hareketinin LTDV ile elektrik sinyaline çevrilmesi gibi.

Transdüserler (dönüştürücü) ise genellikle sensörden alınan sinyallerin işlenip iyileştiği kısım olarak tanımlanabilir. Fakat bu iki kavram iç içe girmiş bir şekilde zaman zaman kullanılmaktadır. Her sensör bir transdüser değildir, fakat her transdüser bir sensör içerir. Yani transdüser algılama işinin sonucunu iş edindiklerinden önlerinde mutlaka bir sensör bulunur. Kimi transdüserlerde sensör ayrık bir öğe değil beraber halde bulunur. Bu türden durumlarda sensör yerine sadece transdüser kullanılır. Transdüserlerde sensörlerde olduğu gibi algılanan nicelik analog olarak ifade edilir. Kısacası transdüserler, farklı türden algılanmış enerjiyi uygun elektrik sinyaline çeviren cihazlardır.
 

Fiziksel ortam değişikliklerini (ısı, ışık, basınç, ses, vb.) algılayan elemanlara “sensör”, algıladığı bilgiyi uygun enerji sinyaline (genel olarak elektrik) çeviren elemanlara transdüser denir.

Transdüserler, sensörlerden gelen enerjiyi dönüştüreceğinden sensörlerle birlikte çalışırlar. Sensörler alanına göre tek çalışabilir fakat transdüser algılanamayan, olmayan enerjiyi tek başına dönüştüremez. Bundan dolayı transdüserlerin olduğu yerlerde sensörler de vardır. Sürekli etkileşim içerisindedirler.

Peki transdüserler nasıl çalışırlar? çeşitleri nelerdir? nerelerde kullanılır?

Her transdüser çeşidinin farklı yapısı vardır. Elektrik enerjisine dönüşecek olan diğer enerjilerin özelliğine göre tasarlanır. Dolayısıyla, transdüserler dönüştürdükleri enerjinin çeşidine göre (ısı, ışık, ses, basınç vb.) farklı çalışma prensiplerine sahiptir. Örneğin sesi elektrik sinyaline dönüştürmek için mikrofon kullanılırken, ışığı elektrik bilgisine dönüştürmek için ise fotodiyot, fototransistör gibi optik elemanlar kullanılır.

►İlginizi Çekebilir: Akım Harmoniği Nedir? Şebekeye Etkileri Nelerdir?

Farklı alanlarda kullanım ihtiyacı ve projelendirme biçimine göre farklı çeşitleri bulunmaktadır. Kullanım alanlarına özel olarak üretilen birçok transdüser cihaz vardır. İşte en çok kullanılan transdüser çeşitleri:
 

İçindeki bulundukları ortamın sıcaklığından kaynaklı, ısıya bağlı oluşan potansiyel farkın değişiminden etkilenen elemandır. Dört çeşidi vardır; bunlar Termostat, Termokupl, Termistör ve Yarı iletken Isı Sensörleridir. Bunlardan termostat, metallerin ısıya göre uzaması; termokupl, iki farklı metalin oluşturduğu elektrik gerilimine göre; termistör, ısı değişiminin beraberinde getirdiği direnç değişimine göre ve yarı iletken ısı sensörleri de daha hassas ısı değişimleri için entegre devre şeklinde çalışır. Kullanım alanları ise elektrikli ısıtıcının sıcaklık kontrolü, termometreler veya motoru aşırı ısıdan koruma örnek olarak verilebilir.
 

Ortamdaki manyetik değişime göre çıkış gerilimi üreten elemandır. İki çeşit elemandan üretilmektedir. Bunlar Endüktif ve Yarı İletkendir. Endüktif olarak bobinin manyetik değişim içinde uçlar arası gerilim üretmesidir. Yarı iletken ise yarı iletkenin üzerinden akım geçerken akım yönüne dik bir manyetik alan uygulanmasıyla elektronların bir bölgede toplanması, diğer uçlarında da gerilim oluşmasıdır. Bu yapıya ‘Hall Sensörü’ de denir. Örnek olarak hareket eden cisimlerin hızlarının ölçülmesi, metal detektörleri gibi alanlarda kullanılmaktadırlar.
 

Uygulanan basınçla orantılı bir şekilde fiziki yapılarındaki değişimi elektrik enerjisine dönüştüren elemandır. Manyetik ve Piezo Elektrik Kristal Yapılı olarak ikiye ayrılır. Manyetik yapılı olanları, üzerlerine binen basınçla birlikte değişen dirençlerin üzerinde oluşan gerilim değişimleri ile algılanır. Ses transdüserleri ve frekans transdüserleri adı altında iki adet alt başlıkları vardır. Piezo elektrik kristal yapılı olanlar ise kristal yapılıların basınç altında direnç değişimi göstermeleri sonucu oluşur. Basınç transdüserleri ise tartı veya kan basıncını ölçme gibi alanlarda kullanılır.

 

Bulunduğu ortamın ışık şiddetine göre direnç değişimi veya potansiyel farkı elektrik enerjisine dönüştüren elemandır. Işık Yayan ve Işık Algılayıcı olmak üzere iki çeşidi vardır. Her iki çeşidi de ışığa duyarlı mercek bulundurur. Kullanım alanlarına da örnek olarak uzaktan kumandalar, otomatik lambalar ve akıllı telefonlar verilebilir.

Farklı alanlarda farklı amaçlarla kullanılması için pek çok farklı çeşidi bulunan transdüser, projelendirme biçimine bağlı olarak seçilir ve aktif olarak kullanılır. Hatta kullanım alanına bağlı özel olarak tasarlanarak üretilen seçenekler de bulunur. Akım transdüserleri ve gerilim transdüserleri günümüzde en çok tercih edilen seçeneklerdendir.



 

Genel olarak bir enerji biçimini başka bir enerji biçimine çeviren transdüserler arasında özellikle akım transdüserleri yaygın olarak kullanılır. Akım transdüserleri en basit haliyle alternatif akım (AC) veya doğru akım (DC) olarak isimlendirilen elektrik akımı sinyallerini analog enstrümantasyon sinyallerine dönüştürülen cihazlar olarak ifade edilebilir. Bu tür analog enstrümantasyon sinyalleri, özellikle endüstriyel kontrol sistemlerinde aktif olarak kullanılır. Bu nedenle bu tür dönüştürücü cihazlara olan talep endüstriyel alanlarda oldukça fazladır.

Bu cihazlar sayesinde çok çeşitli sinyaller farklı enerji biçimlerine dönüştürülür. Örneğin; algılanarak ölçülen AC veya DC akım değeri belirli bir motorun çalışması için ihtiyaç duyulan enerji biçimine çevrilebilir. Aynı şekilde bir pompanın güç kaynağı DC analog proses değerine dönüştürülebilir. Kısacası her türlü enerji biçimi ihtiyacı için dönüştürme görevini yerine getiren bu tarz cihazlar, hayatımızı fazlasıyla kolaylaştıran teknolojiler arasında yer alır.



Entes TA-111 Akım Transdüseri Kullanma Talimatı için Tıklayınız

 

Transdüserler arasında ön plana çıkan bir diğer çeşit ise gerilim transdüserleridir. Bu tür cihazlar ise ölçülen gerilimi yani voltajı başka bir enerji biçimine dönüştürür. Bu noktada akım AC ya da DC olabilir. Buna göre dönüştürücünün devresi farklı şekilde tasarlanmış olur. Devre boyunca voltaj seviyelerini ölçen ve izleyen gerilim transdüserleri, sahip olduğu ölçüm yetenekleri sayesinde bilgisayar devrelerinden büyük transformatör devrelerine kadar sayısız alanda kendine kullanım alanı bulur.

Dönüştürücüden gönderilen voltaj miktarını ölçerek bunu istenen akım miktarına çevirebilen bu tarz cihazlar, çok çeşitli alanlarda kullanılan devrelerde herhangi bir bileşenin aşırı yüklenmesini veya hasar görmesini engeller. Bu sayede daha güvenli ve ideal bir çalışma ortamı elde edilir.



 

Kullanım alanı oldukça yaygın olan transdüser, hem evimizde kullandığımız teknolojik cihazlarda hem de endüstriyel alanlarda kendine yer bulan profesyonel makinelerde aktif olarak kullanılır.

Özellikle; sanayi ve endüstriyel alanlarda büyük bir ihtiyaç olarak karşımıza çıkan bu tür dönüştürücüler; aynı zamanda çeşitli alanlardaki kumanda ve kontrol sistemlerinde, fabrikalardaki hassas ölçümlerde, tıp elektroniğinde önemli cihazlarda çokça kullanılır. Aynı zamanda kullandığımız araçlarda yer alan park sensörlerinden fark ve yağmur sensörlerine kadar birçok alanda algılama fonksiyonlarını yine bu cihaz gerçekleştirir.

Günümüzde hemen hemen her alanda enerji tasarrufu yapılmasına imkan tanıyan transdüser çeşitleri, enerji biçimlerini algılama görevi gören sensörler ile bir arada çalışır ve oldukça geniş bir alanda ihtiyaçlara eksiksiz yanıt verir.
 

Elektriksel açıdan transdüser, herhangi bir fiziksel büyüklüğü elektriksel işarete dönüştüren eleman olarak tanımlanabilir. Çok çeşitli tipleri vardır. Bunların bir kısmı; herhangi bir sıvıdaki konsantrasyonunun ölçümü (sıvı veya gazdaki akış hızı ölçümü) mekanik hız (ivme-dönme, basınç ve kuvvet ölçümü) sıcaklık, ses şiddeti ve frekans ölçümü yapan transdüserler şeklinde özetlenebilir. Kontrol ve ölçme alanında transdüser kullanmadan bir iş yapmak mümkün değildir. Transdüserlerin tasarımları kolay, fakat yapım ve kalibrasyonları zordur. Transdüserler, özellikle elektronik cihazların önemli bir elemanıdır. Çeşitli fiziksel büyüklükleri elektriksel işaretlere çeviren transdüserler daha çok tercih edilir. Çünkü, elektriksel işaretlerin ölçülmesi, işlenmesi ve bir yerden başka bir yere iletilmeleri kolaydır. Transdüser çıkışında elde edilen elektriksel işaret analog, dijital veya modülasyonlu olabilir.
 

Elektriksel olmayan büyüklüklerin ölçümünde temaslı ve temassız ölçme yapılır. Temaslı yöntemlerde transdüser fiziksel olayın cereyan ettiği ortamın içerisindedir. Bu yöntemle yapılan ölçmeler basit ve yüksek hassasiyetlidir ve ölçülecek teknolojik parametreler hakkında tam bilgi elde etmek mümkündür. Bu yöntemin eksikliği ise, transdüserin ilgili ortama veya olaya etki etmesi ve ölçme sonuçlarının hatalı olmasıdır. Temassız yöntemlerde transdüserler incelenen olayın cereyan ettiği ortamın dışındadır ve bu ortama etkisi yoktur. en çok etki transdüser ile incelen olay arasındaki ortamın özelliklerinin etkisidir. Dolayısı ile fiziksel olmayan büyüklüklerin ölçümünde ölçme aletlerinin hatası ile birlikte ölçme yöntemlerinin hataları da göz önüne alınmalıdır.
 

En çok merak edilen konulardan biri de transdüser fiyatıdır. Ancak kullanım alanları ve amaçlarına bağlı olarak transdüser fiyatları değişiklik gösterebilmektedir. Ayrıca birbirinden farklı ihtiyaçlara yanıt vererek çeşitli alanlarda kullanım imkanı sunar. Bu nedenle öncelikle projenizin ne olduğu ve bu projede nasıl bir transdüsere ihtiyacınız olduğu belirlenmelidir. Buna göre ihtiyaçlarınıza ve beklentilerinize yanıt veren seçeneklere anında ulaşabilir ve hem teknik özellikleri hem de fiyatları konusunda net bilgi alabilirsiniz.

Kaynak: