SAHA UYGULAMA ŞEFİ
Günümüzün popüler konuları arasında bulunan nesnelerin interneti (IoT), Endüstri 4.0, yapay zeka (AI) ve akıllı evler hemen hemen hepimizin bir şekilde dahil olduğu konulardır. Önceki yazılarımda bu konulardan bazılarına detaylıca değinmiştim fakat bu ve bunun gibi teknoloji temelli birçok konunun ortak bir noktası var. Bu ortak nokta o kadar önemli ki, yokluğu içinde bulunduğu konunun aslında olmaması anlamına bile geliyor. İşte bu ortak noktanın adı, sensör teknolojisidir. Bizler her ne kadar nesnelerin interneti popüler oldukça sensör teknolojisinin önemi artıyor desek de aslında durum bunun tam tersine. Yani sensör teknolojisi ilerledikçe bir şeyleri daha iyi algılayabiliyoruz. Daha iyi algıladığımız şeyleri ise kontrol edebiliyoruz. Sensör kelime anlamıyla fiziki bir büyüklüğün elektriksel sinyale çeviren malzeme anlamına geliyor. Bunlara örnek olarak ışık, sıcaklık, nem, gaz çeşitleri, mesafe, hareket verilebilir. Bu örnek adetleri arttırılabilir. Her ne kadar çok çeşit sensörden bahsetsek de aslında sensörlerin çıkışları analog ve dijital olmak üzere iki çeşittir.
“Otonom kontrolün her geçen gün ilerlediği dünyamızda
sensör teknolojilerin çeşitlendiğini, geliştiğini ve artık her alana
gireceğini zaman içerisinde hep beraber göreceğiz.”
Analog Sensörler;
Doğada bulunan fiziki büyüklükleri kendi üzerine alarak çıkışında orantılı olarak voltaj / akım veren sensörlerdir. Girişindeki fiziki büyüklüğe oranla çıkışında elektriksel bir sinyal oluşturuyor. Analog sensörler algılama işleminin dışında bir iş yapmazlar ölçmekte olduğu fiziki büyüklüğü elektrik sinyaline çevirmek temel işleridir. Böylece analog sensör kullanan kişi, bir kontrol mekanizması kullanmak istediğinde ilgili analog sinyal ile işlem yapacağının farkındadır.
Dijital Sensörler;
Dijital sensörlerde ise tıpkı analog sensörlerdeki gibi doğada bulunan fiziki büyüklükler yine analog sinyale çevrilir. Fakat dışarıya bu analog sinyal verilmez. Bunun yerine oluşturulan analog sinyalin üzerinde çeşitli elektronik sistemler kullanılarak sinyal ikilik sistem olarak da bilinen dijitale çevrilir. Burada bahsedilen sistem sıfır ve birlerden oluşan haberleşme dizileridir. Genellikle burada kullanılan haberleşme metodları dünya çapında kabul görmüş ve artık standartlaşmış I2C, SPI, Uart, Can vb. haberleşmelerdir. Analog ve dijital sensörlerin birbirlerine göre hem avantajları hem de dezavantajları vardır. Kullanılacak projeye göre istenilen özellik doğrultusunda analog veya dijital sensör seçimi yapılabilir. Bu bağlamda analog sensör iyidir ya da dijital sensör iyidir demek yanlış olur. Küçük bir örnek vermek gerekirse, ölçtüğü fiziki büyüklüğü en hızlı şekilde karara bağlayarak aksiyon alınacak bir sistemde aranacak ilk parametre tepki hızıdır. Bu nedenle tepki süresi en düşük olan ürünler analog sensörlerdir. Analog sensörün kurulumu kontrolü ve sonuca bağlama mekanizması bir hayli uzmanlık isteyeceğinden dolayı projenin bitiş süresini bir nebze de olsa ileriye sarkıtacaktır. Diğer yandan projenin bitirme süresinin önemli olduğu bir örnekte ise dijital sensörler ölçtüğü büyüklüğü kolayca çıkışa aktarabilmesinden dolayı tercih sebebidir. Böylece çok derin mühendislik çalışması yapmadan sensör mekanizması kurularak ölçüm yapılıp karar mekanizması kurulabilir.
Peki biz sensörlere neden ihtiyaç duyarız?
Bu sorunun cevabı oldukça basit. Kontrol edilmek istenen bir şey var ise, o şeyin ölçülmesi / algılanması gerekiyor. Bir şey ölçülmek / algılanmak isteniyorsa işte burada sensöre ihtiyaç vardır. Sensörler, insandaki duyu organları kadar önemlidir. Aslında elektronik devrelerin duyu organlarına sensör demek daha anlamlı olacaktır. Günlük hayatımızda farkında bile olmadan o kadar çok sensör kullanırız ki bunların çoğu elimizin altındadır. Kullandığımız araçlarda yüzlerce sensör bulunuyor. Bizler bu sayede birçok bilgiye erişebilir ve aynı zamanda bu bilgi ile birçok şeyi kontrol edebiliriz. Otomatik far, otomatik vites, otomatik silecek, otomatik kararan dikiz aynası vb. tüm otomatik dediğimiz sistemler bir kontrol mekanizması içeriyor. Bu kontrol mekanizmasının bilgi toplayıcısı ise sensörlerdir. Eğer arabanızla bir tünele girdiğinizde farlarınız otomatik açılıyorsa, tünelden çıktığınızda ise otomatik kapanıyorsa bu işin arka planda bir sensör aracılığı ile yapıldığını bilmemiz gerekiyor. Bugün hangi konuyu ele alırsak alalım ister nesnelerin interneti, ister Endüstri 4.0, ister yapay zeka, ister robotik, ister uzay isterse de akıllı ev
konuları olsun sensörler her zaman konunun tam ortasında yer alıyor. Daha detaylı ve uygulama bazlı örnek vermek gerekirse;
Sıcaklık Sensörleri;
Bu sensörleri iki başlık altında inceleyebiliriz. Bunlardan bir tanesi hemen hemen her projede ihtiyaç duyular ortam sıcaklığını ölçen sensörler. Diğeri ise özellikle pandemiden sonra yoğun bir şekilde artan temassız insan sıcaklığı ölçen sensörler. Ortam sıcaklığının önemli olduğu yerlerde sıcaklığı ölçmek ve kontrol mekanizmasını çalıştırmak gerekiyor. Bu nedenle sıcaklık doğruluğunun önemine göre bir sensör seçilebilir. Bu gibi sistemlere örnek vermek gerekirse HopeRF firmasının TH10 kodlu ürünü 0.1C° sıcaklık hassasiyeti 1.5%Rh nem hassasiyeti ile neredeyse hiç yanılmadan ortam sıcaklığını ölçebiliyor. Diğer yandan temassız ateş ölçer projesi gibi temassız bir yüzeyin sıcaklığının ölçülmek istendiği durumlarda Excelitas firmasının TPIS 1T 1086 L5.5 kodlu ürün ile 5° gibi çok dar bir açıdan temassız ve doğru bir ölçüm yapılabiliyor. Her iki uygulamada da ölçülen sıcaklık sonucuna göre hareket edecek otomatik sistemler kurularak otonom bir kontrol sağlanmış olur.
Mesafe Sensörleri;
Mesafe sensörü deyince aklımızda her ne kadar tek tip sensör canlansa da ölçülecek cisim, ölçülecek ortam vb. birçok değişkene bağlı olarak farklı farklı sensörler ortaya çıkıyor. Bu konuda MaxBotix firması oldukça çeşitli ve doğruluğu yüksek sensörler sunuyor. Bunlara, kişi algılama, araç algılama, sıvı seviye ölçme, kar derinliği ölçme, robotik mesafe ölçme, çöp derinlik ölçme vb. gibi birçok alana yönelik farklı teknik özelliklerde sensörler örnek verilebilir. Böylelikle mesafeye bağlı bir kontrol yapılmak istenildiğinde kolaylıkla çözüm sunulabilir. Gerek dijital gerekse analog mesafe sensörü kullanılarak uygulamaya bağlı olarak mesafe algılanabilir ve kontrol yapılabilir.
Hareket Sensörleri;
Hareket sensörleri günlük hayatlarımızda oldukça sık kullandığımız sensörler arasındadır. PIR sensör olarak da biliniyor. Pyroceramik bazlı iki veya dört pencereli olarak sunuluyor. Burada kullanılan pencere sayısı algıla yapılacak hareket yönü ile bağlantılıdır. PIR sensör konusunda dünyanın en büyük firmalarından birisi olan Excelitas firmasının ürettiği dijital PYD1798 sensörü kullanılarak basit bir şekilde hareket algılama yapılabiliyor. İki pencereye sahip olan PYD1798 yatay yönde yapılan hareketleri kusursuz bir şekilde algılayabiliyor. Bu nedenle gerek hırsız alarm sistemlerinde olsun gerek merdiven otomatlarında olsun bu ve bunun gibi ürünler kullanılıyor. Algılama işlemi harekete bağlı olarak analog şekilde başlar, Excelitas’ın geliştirdiği dijital filtreler ve DSP mekanizması ile birlikte gelen analog sinyal dijitale çevrilerek kullanıcıya iletilir. Kullanıcı da aldığı bu sinyali kullanarak kendi kontrol mekanizmasını kurabilir. Tıpkı merdivende ilerlerken hareketin algılanmasından sonra ışık yakma eyleminin başlatılması gibi.
Basınç Sensörleri;
Basınç sensörleri birçok uygulamada olmazsa olmaz olarak kullanılan sensörler arasında. Bu nedenle ölçüm için birçok metot ortaya çıkıyor. Bunların başlıcaları; differential ölçüm, absolute ölçüm, gage ölçüm, wet-wet differential şeklindedir. Bu konuda Honeywell firmasının basınç sensörleri farklı farklı çalışma sıcaklıkları, ölçüm tipleri, doğruluk ve hassasiyet, sıcaklık kompanzasyonu ve ölçüm aralığı gibi buna benzer birçok parametresi ile neredeyse tüm sektörlere ürün sunabiliyor. Ayrıca Honeywell firmasının yine bir çok farklı alan için üretmekte olduğu hava akış sensörleri, akım sensörleri, akış sensörleri, güç sensörleri, gaz sensörleri, sıcaklık & nem sensörleri, manyetik sensörler, hareket ve pozisyonlama sensörleri, partikül sensörleri, basınç sensörleri ve hız sensörleri gibi ürünleri mevcuttur. Kullanıcının ihtiyacına göre her bir sensör grubu kendi içerisinde birçok parametreye ayrılmış durumdadır. Tıpkı bir olasılık kitabında da yazıldığı gibi, bir yazı-tura deneyinde eğer paranın parmaktan çıkış hızı, hava direnci, havaya çıktığı mesafe vb. bilgileri biliyor olsaydık paranın yazı veya tura gelme olasılığı yüzde elli olmazdı. Tam olarak sonucun ne olduğunu bilebilirdik. Bu nedenle bir kontrol yapılmak isteniyorsa ve bu kontrolün hatasız ve kesin olması isteniyorsa bunun için gereken en önemli bilgi kontrolün yapılacağı alandaki bilgilerdir. Bu bilgilerin toplanması ise tamamıyla sensörler ile yapılıyor. Otonom kontrolün her geçen gün ilerlediği dünyamızda sensör teknolojilerinin çeşitlendiğini, geliştiğini ve artık her alana gireceğini zaman içerisinde hep beraber göreceğiz.
