İçeriğe atla

Sensör

Farklı ışık sensör tipleri
Metan (veya benzen gibi diğer yanıcı gazları) tespit sensörü
Çeşitli sıcaklık sensörleri
Endüstride kullanılan endüktif ve kapasitif sensörler harici olarak aynıdır.

Sensör,, fiziksel bir olayı tespit etmek amacıyla bir çıkış sinyali üreten cihazdır.

Sensör, ısı, ışık, nem, ses, basınç, kuvvet, elektrik, uzaklık, ivme gibi fiziksel ya da pH gibi kimyasal büyüklükleri elektrik sinyallerine çeviren düzeneklerin genel adıdır.

İnsanların çevrelerinde olup bitenleri duyu organlarıyla algılamasına benzer biçimde, makineler de sıcaklık, basınç, hız ve benzeri değerleri algılayıcıları vasıtasıyla algılarlar. Örneğin, sıcaklık sensörü değişen ortam sıcaklığına bağlı olarak bacakları arasında elektrik potansiyel farkı (gerilim) oluşturur. Bu bilgi bir mikrodenetleyiciye aktarıldığında kapalı çevrim bir sıcaklık kontrol ünitesi elde edilir.

Sensör her zaman diğer elektronik cihazlarla kullanılır.

Sensörler çoğu insanın hiç farkında olmadığı sayısız uygulamanın yanı sıra dokunmaya duyarlı asansör düğmeleri (dokunsal sensör) ve tabanına dokunulduğunda kararan veya parlaklaşan lambalar gibi çeşitli nesnelerde kullanılır.

Mikro makine ve kullanımı kolay mikrodenetleyici platformlardaki gelişmelerle sensörlerin kullanımı geleneksel sıcaklık, basınç veya debi ölçüm alanlarının [1] (örneğin MARG sensörleri gibi) ötesine geçti. Ayrıca potansiyometre ve kuvvet algılama direnci gibi analog sensörler de hala kullanılmaktadır. Uygulamalar arasında imalat, makine, uçaklar ve havacılık, arabalar, tıp, robotik ve günlük yaşamımızdaki teknolojik araçlar vardır.

Malzemelerin, kırılma indisi ölçen optik sensörler, viskozite ölçümü için titreşim sensörleri ve sıvı pH'ını izlemek için elektro-kimyasal sensörler gibi kimyasal ve fiziksel özelliklerini ölçen çeşitli sensörler de vardır.

Bir sensörün hassasiyeti ölçülen girdi miktarı değiştiğinde sensör çıktısının ne kadar değiştiğini gösterir. Örneğin termometredeki cıva, sıcaklık 1 °C değiştiğinde 1 cm hareket ederse duyarlılık 1 cm/°C'dir (doğrusal bir karakteristiğin varsayıldığı temelde dy/dx eğimdir).

Bazı sensörler ölçtüğü şeyi etkileyebilir. Örneğin sıcak bir sıvı kabına yerleştirilen termometre, sıvı termometreyi ısıtırken termometre de sıvıyı soğutur. Sensörler genellikle ölçülen şey üzerinde küçük etkiye sahip olacak şekilde tasarlanır; sensörün küçültülmesi bunu iyileştirir ve başka yararlar sağlar.[2]

Teknolojik ilerleme MEMS teknolojisini kullanan mikrosensörler olarak mikroskobik ölçekte daha fazla sensörün üretilmesine neden oldu. Mikro bir sensör makroskobik yaklaşımlarla karşılaştırıldığında çok daha hızlı ve kısa ölçüm süresine ve daha yüksek hassasiyete ulaşır.[2][3]

Günümüz dünyasında hızlı, uygun fiyatlı ve güvenilir bilgiye yönelik artan talep nedeniyle, tek kullanımlık sensörler - kısa vadeli izleme veya tek seferlik ölçümler için ucuz ve kullanımı kolay cihazlar - son zamanlarda artan bir önem kazanmıştır. Bu sensör sınıfını kullanarak, kritik analitik bilgiler, yeniden kalibrasyona gerek kalmadan ve kirlenme konusunda endişelenmeden, herhangi bir yerde ve zamanda herkes tarafından elde edilebilir.[4]

Ölçüm hatalarının sınıflandırılması

Bir kızılötesi sensör

İyi bir sensör aşağıdaki kurallara uyar:[4]

  • Ölçülen özelliğe duyarlıdır
  • Uygulamada karşılaşılması muhtemel diğer özelliklere karşı duyarsızdır ve
  • Ölçülen özelliği etkilemez.

Çoğu sensörün doğrusal bir transfer fonksiyonu vardır. Daha sonra hassasiyet, çıkış sinyali ile ölçülen özellik arasındaki oran olarak tanımlanır. Örneğin, eğer sensör sıcaklık ölçüyorsa ve voltaj çıkışlısa hassasiyet [V/K] birimleriyle sabittir. Duyarlılık transfer fonksiyonunun eğimidir. Sensörün elektrik çıkışını (örneğin V) ölçülen birimlere (örneğin K) dönüştürmek, elektrik çıkışının eğime bölünmesini (veya bunun tersi ile çarpılmasını) gerektirir. Ayrıca çoğu zaman bir ofset eklenir veya çıkarılır. Örneğin 0 V çıkışı −40 C girişine karşılık geliyorsa çıkışa −40 eklenmelidir. Analog sensör sinyalinin dijital ekipmanda işlenmesi veya kullanılması için analogdan dijitale dönüştürücü kullanılarak dijital sinyale dönüştürülmesi gerekir.

Sensör tipleri

Temelde iki tip sensör vardır, analog sensörler, dijital sensörler.

Analog sensörler

Algıladıkları fiziksel büyüklüğe orantılı olarak değişen bir akım veya gerilim çıktısı verirler. Bu tipte sensörleri dijital çalışan kontrol kartlarımıza bağlayabilmek için analog-dijital çeviriciler (ADC) kullanılır.[5]

Örneğin: LM35 birçok projede kullanılan ısı sensörüdür.

Dijital sensörler

Genellikle I2C, SPI, OneWire vb bir haberleşme protokolü aracılığıyla mikroişlemci ile haberleşir. Bunun yanı sıra, çoğu analog sensör bir op-amp ile birlikte kullanılarak belirli bir seviyenin üzerinde lojik 1 (genellikle 5V veya 3.3V) çıkışı verecek şekilde kullanılabilir. Böylelikle analog çıkışlı sensörler, Raspberry Pi gibi ADC’ye sahip olmayan kontrolcüler ile kullanılabilir.

Ayrıca sensörler aktif sensör ve pasif sensör olarak da ikiye ayrılırlar.

Aktif sensörler, kendi sinyallerini ürettikten sonra bu sinyalin ortamdaki değişimini kontrol ederek algılama yapar. Ultrasonik ve kızılötesi sensörler bu gruptadır. Pasif sensörler ise ortamdan aldıkları sinyalleri kontrol ederek algılama yapar. örnek: LDR (ışığa duyarlı direnç), NTC/PTC (ısıya duyarlı dirençler), fototransistör (ışığa duyarlı transistör)[5]

Sensör Çeşitleri

  • Mekanik sensörler: Uzaklık, alan, miktar, kütlesel akış, kuvvet, tork, basınç, hız, ivme, pozisyon
Basınç sensörü
    • Mesafe sensörleri: Ultrasonik, PIR, kapasitif, endüktif, kızılötesi optik
Mesafe sensörü
    • Kuvvet/Ağırlık/Basınç sensörleri: Kapasitif ve endüktif prensipte çalışan kuvvet ölçerler de vardır.
    • Eğim sensörleri (Flex, Lineer/Esnek Potansiyometre)
  • Isı sensörleri: Isı akışı ve sıcaklık, ısıl ikili ve termistor)
Isı akış sensörü
Optik sensör
  • Kimyasal sensörler: Yoğunluk, içerik, oksidasyon/redaksiyon, reaksiyon hızı, pH
  • Ses sensörleri (Dinamik/Kapasitif/Şeritli/Kristal/Karbon Tozlu Mikrofon, ses dalga boyu ve yoğunluğu)

Görüntü sensörleri

CCD ve CMOS sensörlerinin mikrograflarının karşılaştırılması.

Görüntü sensörü fotoğraf makinesi, video kamera gibi sayısal görüntüleme aygıtlarında, görüntü bilgilerini algılayan ve elektronik ortamda işlenebilir sinyallere dönüştüren temel öğedir. Işığa duyarlı sensörler bunlara bağlı olan mikroişlemci sayesinde yakalanan görüntüyü sayısal ortama aktarır.

Sayısal kameralarda başlıca CCD (İngilizce: Charge-Coupled Device) ve CMOS (İngilizce: Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensör olmak üzere iki tür görüntü sensörü kullanılır. CMOS sensör pasif pikselli sensör ve aktif pikselli sensör olarak iki gruptur.

Resim kalitesini belirleyen tek etmen kullanılan algılayıcı değildir. Optik sistem ve verinin firmware (donanım yazılımı) ile işlenme şekli de ayrı bir önem taşır.

Üç rengi tek pikselde yakalayabilen ve geliştirilen sensör türü de vardır.

MOS teknolojisi, dijital görüntüleme ve dijital kameralarda kullanılan yük bağlaşımlı aygıt (CCD) ve CMOS aktif pikselli sensör (CMOS sensörü) dahil olmak üzere modern görüntü sensörlerinin temelidir.[6]

Willard Boyle ve George E. Smith, 1969'da CCD'yi geliştirdi. MOS sürecini araştırırken, elektrik yükünün manyetik baloncuğa benzetildiğini ve küçük bir MOS kapasitöründe depolanabileceğini fark ettiler. Bir dizi MOS kapasitörünü arka arkaya üretmek oldukça kolay olduğundan, yükün birinden diğerine ilerleyebilmesi için bunlara uygun bir voltaj bağladılar.[6] CCD, televizyon yayıncılığı için ilk dijital video kameralarda kullanılan yarı iletken bir devredir.[7]

MOS aktif pikselli sensörü (APS), 1985 yılında Tsutomu Nakamura tarafından Olympus'ta geliştirildi.[8] CMOS aktif piksel sensörü, 1990'ların başında Eric Fossum ve ekibi tarafından geliştirildi.[9]

MOS görüntü sensörleri optik fare teknolojisinde yaygın olarak kullanılır. 1980 yılında Xerox'ta Richard F. Lyon tarafından icat edilen ilk optik farede 5 µm NMOS sensör çipi kullanıldı.[10][11] 1999'da piyasaya sürülen ilk ticari optik fare olan IntelliMouse'dan bu yana, çoğu optik fare cihazı CMOS sensörlerini kullanır.[12]

Kaynakça

  1. ^ Bennett, S. (1993). A History of Control Engineering 1930–1955. Londra: Peter Peregrinus Ltd. on behalf of the Institution of Electrical Engineers. ISBN 978-0-86341-280-6The source states "controls" rather than "sensors", so its applicability is assumed. Many units are derived from the basic measurements to which it refers, such as a liquid's level measured by a differential pressure sensor. 
  2. ^ a b Jihong Yan (2015). Machinery Prognostics and Prognosis Oriented Maintenance Management. Wiley & Sons Singapore Pte. Ltd. s. 107. ISBN 9781118638729. 13 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Kasım 2020. 
  3. ^ Ganesh Kumar (Eylül 2010). Modern General Knowledge. Upkar Prakashan. s. 194. ISBN 978-81-7482-180-5. 18 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Kasım 2020. 
  4. ^ a b Dincer, Can; Bruch, Richard; Costa‐Rama, Estefanía; Fernández‐Abedul, Maria Teresa; Merkoçi, Arben; Manz, Andreas; Urban, Gerald Anton; Güder, Firat (15 Mayıs 2019). "Disposable Sensors in Diagnostics, Food, and Environmental Monitoring". Advanced Materials (İngilizce). 31 (30): 1806739. doi:10.1002/adma.201806739Özgürce erişilebilir. ISSN 0935-9648. PMID 31094032. 
  5. ^ a b c "Sensör Nedir? Sensör Çeşitleri ve Robot Kontrolcüleri". Maker | Türkiye | Robotistan.com. 16 Ocak 2021. 6 Ekim 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Ocak 2022. 
  6. ^ a b Williams, J. B. (2017). The Electronics Revolution: Inventing the Future. Springer. ss. 245 & 249. ISBN 9783319490885. 10 Kasım 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Nisan 2024. 
  7. ^ Boyle, William S; Smith, George E. (1970). "Charge Coupled Semiconductor Devices". Bell Syst. Tech. J. 49 (4). ss. 587-593. doi:10.1002/j.1538-7305.1970.tb01790.x. 
  8. ^ Matsumoto, Kazuya; ve diğerleri. (1985). "A new MOS phototransistor operating in a non-destructive readout mode". Japanese Journal of Applied Physics. 24 (5A). s. L323. Bibcode:1985JaJAP..24L.323M. doi:10.1143/JJAP.24.L323. 
  9. ^ Eric R. Fossum (1993), "Active Pixel Sensors: Are CCD's Dinosaurs?" Proc. SPIE Vol. 1900, p. 2–14, Charge-Coupled Devices and Solid State Optical Sensors III, Morley M. Blouke; Ed.
  10. ^ Lyon, Richard F. (2014). "The Optical Mouse: Early Biomimetic Embedded Vision". Advances in Embedded Computer Vision. Springer. ss. 3-22 (3). ISBN 9783319093871. 
  11. ^ Lyon, Richard F. (Ağustos 1981). "The Optical Mouse, and an Architectural Methodology for Smart Digital Sensors" (PDF). H. T. Kung; Robert F. Sproull; Guy L. Steele (Ed.). VLSI Systems and Computations. Computer Science Press. ss. 1-19. doi:10.1007/978-3-642-68402-9_1. ISBN 978-3-642-68404-3. 
  12. ^ Brain, Marshall; Carmack, Carmen (24 Nisan 2000). "How Computer Mice Work". HowStuffWorks (İngilizce). 9 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Ekim 2019. 


Şablon:Bio-stub

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Elektronik devre elemanları</span> elektronik devreyi meydana getiren ögeler

Elektronik devre elemanları, elektrik devresinin çalışabilmesi için kullanılan parçalara denir. Aktif ve pasif devre elemanları olarak iki gruba ayrılır.

Bina otomasyonu, bir binanın HVAC, elektrik, aydınlatma, gölgeleme, Erişim Kontrolü, Güvenlik Sistemleri ve Bina Yönetim Sistemi (BYS) veya Bina Otomasyon Sistemi gibi birbiriyle ilişkili diğer sistemlerin otomatik merkezi kontrolüdür. Bina otomasyonunun temel amacı, kullanıcı konforunu artırmak, bina sistemlerinin verimli çalışmasını sağlamak, enerji tüketimini azaltmak, işletme ve bakım maliyetlerini azaltmak ve güvenliği artırmaktır.

<span class="mw-page-title-main">Yük bağlaşımlı aygıt</span>

Yük bağlaşımlı cihaz (CCD) veya CCD sensörü, bir dizi bağlantılı veya birleştirilmiş kapasitör içeren bir entegre devre'dir. Harici bir devrenin kontrolü altında, her kapasitör elektrik yükünü komşu bir kapasitöre aktarabilir. CCD sensörleri, dijital görüntülemede kullanılan önemli bir teknolojidir.

Analog veri, zamana göre değişen başka bir türden niceliği temsil edip kendisi de zaman göre değişen ve sürekli bir özellik gösteren veridir. Farklı bilimlerde de köken olarak farklı olmakla birlikte aynı işlevi gören ve birbirine karşılık gelen yapılardan her birine verilen isim olan analog kelimesi burada da aynı şekilde büyüklük değişimleri açısından başka bir sinyalin eşdeğeri olan sinyallere verilen isimdir. Böylece bir ortamdaki veri başka bir ortamda temsil edilebilir ve işlenebilir hale gelir. Örneğin analog bir ses sinyali, ses dalgalarının oluşturduğu basınç kuvvetini elektrik ortamında gerilim ile eşleştirerek temsil edilebilmesini sağlar. Analog ses sinyalinde gerilim değeri zamana göre sürekli bir değişiklik gösterir ve bu değişiklik orijinal ses sinyalindeki ses dalgalarının oluşturduğu basınç kuvvetinin değişimine paralellik gösterir. Yani diğer bir deyişle analog bir ses sinyalinde gerilim değeri orijinal ses sinyalindeki ses dalgalarının basınç kuvveti büyüklüğüne endekslenmiştir. Sayısal veya dijital veriler ise orijinal verinin değerlerinin belirli zaman aralıklarıyla örneklenmesi sonucu elde edilen sayı değerlerinin sıralanmasıyla oluşan veridir. Dolayısıyla analog veriler gibi orijinal veriyle sürekli eşleşme özelliğine sahip değildir çünkü zamanın sadece belli noktalarında örneklenerek oluşturulmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Sismograf</span> Sismograf ölçüm cihazı

Sismograf ya da depremyazar,, depremler, volkanik patlamalar ve patlamaların neden olduğu yer seslerini ve sarsıntılarını sürekli olarak kaydederek yer sarsıntılarının büyüklüğünü, süresini, merkezini ve zamanını saptamaya yarayan alete denir. Genellikle sismograf ‘ın zamanlama ve kayıt cihazı vardır. Daha önce kağıda veya filme ama atık dijital olarak kaydedilen ve işlenen bu cihazın çıktısı bir sismogramdır. Bu tür veriler depremlerin yerini belirlemek ve karakterize etmek ve Dünya'nın iç yapısını incelemek için kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Dijital fotoğraf makinesi</span>

Dijital fotoğraf makinesi, fotoğrafları elektronik olarak çeken ve saklayan elektronik bir cihazdır. Geleneksel fotoğraf makinelerinde olduğu gibi fotoğraf filmleri kullanılmaz. Bunun yerine ışık film görevi gören ve adına sensör denen yeşil, kırmızı ve mavi renge duyarlı hücrelerden oluşan sandviç tipinde sıkıştırılmış bir katmandan geçer ve bu katmandan alınan değerlerle fotoğraf dijital olarak saklanabilir. Günümüzün dijital fotoğraf makineleri tipik olarak çok fonksiyonludur ve fotoğraf çekiminin yanı sıra ses ve/veya görüntü kaydetme özelliklerine de sahiptir.

Fotosel, Fotodetektör, ışık sensörü, optik dedektör, optoelektronik sensör 'ler fotoelektrik etki kullanarak algıladığı ışını elektrik sinyaline dönüştüren veya gelen radyasyona bağlı bir elektrik direnci gösteren bir sensör'dür. Optoelektronik'te "ışık" terimi yalnızca görünür ışığı değil aynı zamanda görünmez kızılötesi ışığı ve ultraviyole radyasyonu'nu da ifade eder.

<span class="mw-page-title-main">Basınç sensörü</span>

Basınç sensörü, gaz veya sıvıların basıncını ölçer. Basınç, birim alana uygulanan kuvvetin büyüklüğüdür. Basınç sensörü genellikle bir transduser gibi çalışır. Basınca bağlı genellikle 4-20 mA büyüklüğünde bir fonksiyon sinyali oluşturur. Bu sinyal dijital basınç ölçerde analog değere dönüştürülür ve değeri ekranda görülür.

Transdüser, bir enerji biçimini başka enerji biçimlerine dönüştüren cihazdır. Dönüşüm, elektriksel, manyetik, elektromanyetik, kimyasal, termal enerji biçimleri olabilir.

Fotometri bir astronomik nesnenin ışık akısı veya elektromanyetik radyasyonunun yoğunluğunun ölçülmesi ile ilgili bir astronomi tekniğidir.

<span class="mw-page-title-main">Ölçü aleti</span>

Ölçü aleti, fiziksel nicelik ölçmeye yarayan bir cihazdır. Fiziksel bilimler, kalite güvencesi ve mühendislikte kullanılan ölçme; gerçek şeylerin ve olayların, fiziksel niceliklerini elde etme ve kıyaslama etkinliğidir. Yerleşik standart nesneler ve olaylar ölçü birimleri olarak kullanılır ve ölçme işlemi; üzerinde çalışılan unsur ve bununla ilişkili ölçü birimi hakkında bir sayı verir. Ölçü aracının kullanımını tanımlayan araçlar ve formel test yöntemleri, elde edilen sayıların arasındaki ilişkilerin vasıtalarıdır.

<span class="mw-page-title-main">Kamera</span>

Kamera görsel bir görüntü yakalayan optik bir araçtır. Temel düzeyde, kameralar kapalı kutulardır.

Elektrooptik sensör, ışığı dönüştüren veya bir elektronik sinyal halinde ışıktaki değişimi sağlayan elektronik detektörlerdir. Bu sensörler birçok endüstriyel ve tüketici alanlarda kullanılır. Örneğin:

<span class="mw-page-title-main">Enkoder</span>

Enkoder, standardizasyon, hız ya da sıkıştırma amacıyla bilgileri bir biçimden veya koddan diğerine dönüştüren bir cihaz, devre, dönüştürücü, yazılım programı, algoritmadır.

Analog sinyal işlemesi, sürekli analog sinyallere uygulanan sinyal işleme türüdür.

<span class="mw-page-title-main">Fotoelektrik sensör</span>

Fotoelektrik sensör, genellikle kızılötesi bir ışık vericisi ve fotoelektrik alıcı kullanarak bir nesnenin mesafesini, yokluğunu veya varlığını belirlemek için kullanılan bir sensördür. Büyük ölçüde endüstriyel üretimde kullanılırlar. Üç farklı kullanışlı tip vardır: karşılıklı birbirine bakan, retro-yansıtıcı ve yakınlık algılamalı (yayılmış).

<span class="mw-page-title-main">Görüntü sensörü</span>

Görüntü sensörü veya görüntüleyici, bir görüntü oluşturmak için kullanılan bilgileri algılayan ve ileten bir sensördür. Bunu, ışık dalgalarının değişken zayıflamasını sinyallere, bilgiyi ileten küçük akım patlamalarına dönüştürerek yapmaktadır. Dalgalar, ışık veya diğer elektromanyetik radyasyon olabilir. Görüntü sensörleri, dijital fotoğraf makineleriları, kamera modüllerini, kameralı telefonları, optik fare cihazlarını, tıbbi görüntüleme ekipmanlarını, termal görüntüleme cihazları, radar, sonar ve diğerleri gibi gece görüş ekipmanlarını içeren hem analog hem de dijital tipteki elektronik görüntüleme cihazlarında kullanılır. Teknoloji değiştikçe, elektronik ve dijital görüntüleme, kimyasal ve analog görüntülemenin yerini alma eğilimindedir.

Seviye sensörleri, sıvıların ve sıvılaştırılmış katıların, bulamaçların, tanecikli malzemelerin ve üstünde serbest yüzeyli tozlar dahil olmak üzere sıvılaştırılmış katıların seviyesini algılar. Akan maddeler, yerçekimi nedeniyle kaplarında esasen yatay hale gelirken, çoğu dökme katı, bir tepe noktasına bir durma açısında yığılır. Ölçülecek madde bir kabın içinde olabilir veya doğal halinde olabilir. Seviye ölçümü sürekli veya noktasal değerler olabilir. Sürekli seviye sensörleri, belirli bir aralıktaki seviyeyi ölçer ve belirli bir yerdeki tam madde miktarını belirlerken, nokta seviye sensörleri yalnızca maddenin algılama noktasının üstünde mi yoksa altında mı olduğunu gösterir. Genellikle ikincisi, aşırı yüksek veya alçak seviyeleri tespit eder.

<span class="mw-page-title-main">Karışık sinyal devreleri</span>

Karışık sinyalli entegre devre, tek yarı iletken kalıpta hem analog hem de dijital devresi olan entegre bir devre'dir.

<span class="mw-page-title-main">Hall etkisi sensörü</span>

Hall etkisi sensörü, herbiri Hall etkisi’ni kullanan manyetik alan vektörü B'nin eksenel bileşeniyle orantılı voltaj üreten bir veya daha çok Hall elemanlı sensördür.