Elektronik Seviye Denetleme Devreleri ve Metal Dedektörler
Transkript
Elektronik Seviye Denetleme Devreleri ve Metal Dedektörler
Elektronik Seviye Denetleme Devreleri ve Metal Dedektörler Electronic Level Control Circuits And Metal Detectors Eren BAŞARAN Elektronik Yüksek Mühendisi (İ.T.Ü.) Boğazköy - Girne e-posta : erenbasaran@yahoo.com 1. ÖZETÇE: Bu yazıda, özellikle endüstriyel uygulamalarda metal detektör ve seviye denetleme devrelerinden bahsedilecektir. Bu uygulamalarda yaygın olarak kullanılan belli başlı iki LC osilatörünün - Colpitts ve Clapp osilatörünün osilasyon frekanslarının bağıntıları verilecektir. Bu iki LC osilatörü, metal detektör uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yazıda bu osilatörleri gerçekleştirirken gözetilecek hususlara değinilmiştir. İç-içe geçmiş silindirik bir sıvı haznesinin içindeki sıvı veya katı madde değişirken, kapasite hesaplanması örnek olarak verilmiştir. Amerika Birleşik Devletleri’nde ve İngiltere’de metal detektör kullanımı serbesttir. Eğlence amacıyla kişiler metal detektörlerini plajlara götürmekte ve kuma sakladıkları sikkeleri (metal paraları İng. coins) ve metalleri, metal detektörlerle bulmaya çalışmaktadırlar. Bu durumu kataloglarında da görmekteyiz. Böylece metal detektörler bir eğlence aracı olarak da kullanılmaktadır. Kıbrıs’ın kuzeyinde maalesef “metal detektör” bulundurmak yasaklanmıştır. Dolayısıyla metal detektörler konusunda bilimsel çalışmalar yapılması da bilvesile kösteklenmekte ve engellenmektedir. Bu yasakçı zihniyet sonucunda, tarlalarda mayın arama becerisinden insanlarımız yoksun olmaktadır ve günü geldiğinde de beceri eksikliğinden ötürü bu gibi işlerin yabancılara ihale edilmesi zorunlu olmaktadır. Yasakçı zihniyet bu tutumuyla ekonomik bakımından bindiği dalı da kesmektedir. 2. SIVI VEYA KATI MALZEME SEVİYESİNİN DENETİMİ: Mekanik olarak sıvı seviyesi denetimi yapan bir düzeneğin şematik gösterilişi Şekil 1’de görülüyor. Bu sistem arabalardaki benzin tankıdır. Tank içerisindeki benzin seviyesi belirli bir seviyeye geldiği zaman, şamandıra yukarıya doğru yükselecektir ve iğneli tıkaç benzin giren deliği tıkayacaktır. Bilahare aşağıdaki çıkış deliğinden benzin akacağından, şamandıra aşağıya doğru alçalacaktır ve böylece iğneli tıkaç, benzin giriş deliğini tıkayamayacaktır. Bu sefer de tank içerisine yukarıdaki giriş deliğinden benzin akacaktır. Tank içerisindeki benzin belirli bir seviyeye yükselirse, yine iğneli tıkaç vasıtasıyla, benzinin girdiği deliği tıkayacaktır. Böylece tank içerisinde otomatik olarak sıvı seviyesi ayarlanmış olacaktır. Şekil 1 Mekanik olarak yaplan sv seviyesi denetimi Bu şamandıralı mekanik sıvı seviyesi ayarı yapan düzenekler neredeyse her evde mevcuttur. Evlerimizin çatısında bulunan su tanklarında, tanktaki su seviyesini ayarlamak üzere veya belirli bir seviyede tutmak üzere, şamandıralı bir sistem vardır. Yaklaşık 50 cm uzunluğunda bir çubuğun ucunda plastik bir top vardır. Su tankında şamandıra vazifesi gören bu top yukarıya doğru yükselirse, tanka su giriş deliğini tıkamaktadır ve su tankının taşması önlenmektedir. Şamandıra vazifesi gören bu top aşağıya doğru çökerse, bu giriş deliği serbest kalmakta ve su tankı içerisine bol bol su girebilmektedir. Böylelikle, su tankındaki su seviyesi ayarlanmaktadır. Ayrıca, tuvaletlerdeki klozetlerde ( niyagaralarda ) da sıvı seviyesi bir şamandıra vasıtasıyla kontrol edilmektedir. Hatta sıvı seviyesini muayyen bir değerde tutabilmek için vidalı bir ayarlama düzeneği vardır... Suyun taşmasını önlemek için, seviye ayarlarının yapılması gerekiyor. EMOBİLİM 55 kullanılabilir. Aşağıdaki bağıntılarda Şekil 4’de gösterilen simgelere sadık kalınmıştır. Konsentrik Silindirik Kondansatörün hareketli kısmı şekilde gösterilmiştir. Hareketli malzemenin (sıvı veya katı) değişmesi halinde, kondansatörün toplam sığasını (kapasitesini) veren formül aşağıda gösterilmiştir: Bu ifadede t(m), h (m), Ln doğal logaritma (yani e tabanına göre logaritma) ve εo =8.85x10-12 F/m. 2πεo[t+(εr-1)〈〈h] Ct =—————————————( Farad ) Ln(b/a) Şekil 2 Haznedeki sv seviyesinin elektriksel yolla denetimi 0.556[ t+( εr - 1) 〈 h ] Ct =———————————( piko farad ) Ln (b/a) Burada uzunluk birimleri t ve h için cm olarak alınmıştır. t (cm) olarak silindirin yüksekliğidir. Silindirin içinde sıvı veya katı malzeme olabilir. Sıvı malzeme petrol olabilir ve katı malzeme de kömür olabilir. Bu yükseklik içinde bulunan sıvı veya katı malzemeye göre hareketli bir yüksekliktir ve bunu da h simgesiyle gösteriyoruz. Silindirin dış çapı 2 b ( cm) ve silindirin iç çapı 2a (cm) olarak alınmıştır. Dolayısıyla bu silindiri; iç-içe geçmiş bir silindir olarak göz önüne alıyoruz. Havanın bağıl ( izafi ) dielektrik sabitesi εr , 1 (bir) değerine eşittir. Silindirin içinde petrol veya kömür gibi, sıvı ve katı malzeme olabilir. Buna göre εr bağıl dielektrik sabitesinin ( 1 ) birden büyük değerleri olacaktır. Bu malzemelerin yüksekliği şekilde h simgesi ile gösteriliyor ve bu h yüksekliği, silindirin içine konan malzemeyle değişmektedir. Dolayısıyla, iç-içe geçmiş silindirin toplam kapasitesi değişmiş olacaktır. εo boşluğun dielektrik sabitesi olup bunun değeri εo = 8.85 〈 10 -12 F / m’dir. Bu ifadeyi εo = 8.85 〈 ( 1. 0 E – 12 ) F / m biçiminde de yazabiliriz. Şekil 3 Solenoit vanann prensip şemas 3. SİLİNDİRİK HAREKETLİ KONDANSATÖRLE SIVI VEYA KATI SEVİYESİNİN DENETİMİ: Bu amaçla iç-içe geçmeli silindirik bir tank kullanılacaktır. Tank içerisindeki sıvı seviyesi veya katı seviyesi değiştikçe silindirik kondansatörün kapasitesi değişecektir. Bu değişen kapasite vasıtasıyla, seviye kontrolünü otomatik olarak yapabileceğiz. Şimdi iç-içe geçmeli bu silindirik tankın veya kondansatörün yapısından bahsedeyim: İç-içe geçmeli (Konsentrik ) Silindirik Kondansatör Yapımı: Pratik olarak deneme amacıyla böyle bir devreyi gerçekleştirmek isteyenler, tenekeden yapılmış bir konserve kutusundan yararlanabilir. Örneğin bir domates salçası kutusunu ele alabilirler. Konserve kutusunun içine yaklaşık bir cm çapında metal bir çubuk konabilir. Bu çubuk altta kesilmeyen teneke kısma değmeyecektir. Bu çubuk ortada sabit tutturulacaktır. Sıvı olarak petrol veya kömür de 56 EMOBİLİM Şekil 4 İç-içe geçmiş metal silindirin kapasitesi Kondansatör yapımında kullanılabilen bazı malzemelerin εr bağıl (izafi) dielektrik sabitelerinin ortalama değerleri aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Kesin değerleri bir Q-metre ölçü aletinde ölçülebilir. Ortadaki metal çubuk ( 2a cm çaplı ) en alttaki metal kısımdan yalıtılacaktır veya değmeyecek şekilde monte edilecektir. Sayısal örnek: Silindirik domates salçası kutusunun yüksekliği t=11,5 cm ve silindirik çap 2b =10 cm’dir. Bunun ortasına yerleştirilen silindirik metal çubuğun çapı 2a=0,8 cm olsun. Ortadaki metal çubuk ile silindirik kutu arasına, belirli miktarlarda h yüksekliği değişken olan ve bağıl dielektrik katsayısı 3,4 olan parafin yağı konuyor. h= 1 cm, h= 6 cm ve h= 10 cm ise Ct toplam kapasite değerini hesaplayınız. Bu problemi çözmek için şu aşağıdaki bağıntıyı kullanabiliriz: 0.556[ t+( εr - 1) 〈 h ] Ct =———————————— ( piko farad ) Ln (b/a) Çizelge 1 Baz/ malzemelerin bağ/l ( izafi ) dielektrik katsay/lar/ Konsentrik ( iç-içe geçmeli ) Silindirik Kondansatörler; tanklardaki kömür veya petrol veya herhangi bir sıvı seviyesinin ölçülmesinde veya otomatik olarak kontrol edilmesinde kullanılabilir. Bu amaçla Colpitts veya Clapp Osilatöründen de yararlanılmaktadır. Burada uzunluk birimleri t ve h için cm olarak alınmıştır. t (cm) olarak silindirin yüksekliğidir. 1 ) h= 1 cm Ct toplam kapasite değerini hesaplayalım 0.556[ 11. 5 cm+( 3,4 - 1) 〈 1 cm ] Ct =———————————— ≈ 3 pF 2.53 2 ) h= 6 cm, Ct ≈ 6 pF 3 ) h= 10 cm, Ct ≈ 7,8 pF 4. BELLİBAŞLI ENDÜSTRİYEL METAL DETEKTÖRLER Şekil 5 İç-içe geçmeli metal silindirik hazne için, tenekeden domates salças/ kutusunun kullan/lmas/ Şekil 6 Diferansiyel Transformatörlü endüstriyel metal detektör devresi aşağ/da görülmektedir. Çizelge 2 Silindirik iç-içe geçmeli metal kutunun boyutlar/ Şekil 7 Sosisleri veya sucuklar/ üretimleri aşamas/nda denetleyen ve sistemi durduran endüstriyel metal detektör düzeneği yukar/da görülüyor. EMOBİLİM 57 Fabrikalarda üretilen sucuk ve sosislerin içlerinde istenmeyen herhangi bir yabancı madde (özellikle metal ) olup olmadığını denetleyen ve sistemi otomatik olarak durduran endüstriyel metal detektör düzeneğinin fotoğrafı görülüyor. ( Şekil 7 ) . Endüktif pikaplarla ( transdüserler veya sensörlerle ) de sıvı seviyesi denetimi yapılabilmektedir. Ayni eksenli ve birbirinden birkaç santim veya daha fazla mesafeli bobinlerin içinden bir demir çekirdek geçiriliyor ve bir köprü devresinin iki kolunda, endüktans değerleri, çekirdeğin hareketiyle değişen bobinler yer alıyor. KERESTELERDE ÇİVİ OLUP OLMADIĞINI ALGILAYAN METAL DETEKTÖR: Metal Detektör ve Sıvı Seviyesi Denetimi gibi otomatik kumanda sistemlerinde veya devrelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek frekanslara çıkıldıkça LC elemanlarından oluşan osilatörler tercih edilmektedir. Saf sinüs elde edebilmek için, Colpitts osilatör devresinde, emetör dirençleri ayarlanır. Eğer frekans metre veya osiloskobunuz yoksa bir küçük radyo alıcısını, osilatörünüzün yakınında çalıştırarak yaptığınız osilatörün çalışıp çalışmadığını anlayabilirsiniz. Radyo alıcısının dalga bandı düğmesini döndürerek, osilatörün ürettiği sinüsoidal dalganın frekansını alıyorsa, radyo alıcısı hoparlöründen “ötme” sesini duyacaksınız. Radyo alıcısının frekans veya dalga boyu değerleri, cetvel üzerinde yazılı olduğundan, ötmenin oluştuğu frekans, osilatörün osilasyon frekansını verecektir ve böylece ösilatörün osilasyonfrekansını ölçebileceksiniz. Osilatörünüzün pilini dokundurup bırakarak gerçekten “ötme” sesinin, sizin osilatörünüzden gelip gelmediğini anlayabilirsiniz. Şekil 8. Çivili keresteleri alg/layan bobinli temel devre aşağ/da görülüyor. Çivili keresteyi algılamak için köprü kollarına, şekilde gösterilen ortalarındaki delikleri ( boşlukları) kereste geçişini sığacak kadar büyük, 4 tane bobin konuyor. Keresteleri kesen planya cihazları çok pahalı olduğundan, planyaları korumak amacıyla kerestelerdeki çivi ve benzeri metal parçaların sistem tarafından algılanması ve planyaların otomatik olarak durdurulması gerekiyor. Örneğin giriş uçlarına şebeke frekansı 50 Hz’in harmoniği olan 100 Hz bir rederesör çıkışından alınarak, giriş uçlarına uygulanmaktadır. Çıkış uçları, genellikle bir elektronik yükseltecin ( amplifikatörün ) girişine verilmektedir. ( Şekil 8.) İnsan kulağı 1000Hz ile 4000 Hz arasındaki seslere çok hassastır. Kulakla algılama yapılacaksa, fark frekansları veya vuru ( batman =heterodin ) frekansları, bu mertebelere getirmeye çalışmak yararlı olacaktır. İnsan kulağı bu frekanslarda, çok gelişmiş ( sofistike) bir algılayıcı sensör gibi çalışmaktadır. :-) Bu frekans bölgesi, insan kulağının tetikte olduğu bölgedir. İnsan kulağının bu bölgedeki kusurları bağışlamasını da beklemeyiniz. 5. TRANSİSTÖRLÜ ELEKTRONİK OSİLATÖRLER 5.1.Colpitts Osilatörünün metal detektör olarak kullanılması: Bu osilatörün çok geniş uygulama alanları vardır. Şekil 9 Sinüsoidal dalga üreten transistörlü Colpitts osilatörü devresi Burada Şekil 9’daki Colpitts Osilatöründe osilasyon frekansı formülünde; fo ( Hz ),C1 ve C2 ( farad ) ve L ( henry ) birimindedir. Colpitts osilatöründe Q transistörü pnp olup OC44 veya eşdeğeri olabilir. Vcc=9V besleme gerilimi, L=350uH, C1=1000pF, C2=1000pF, Ra=2.2K, Rb=10K, Re1=330ohm, Re2=1K pot., Cc=0.1uF, fo= 378kHz. 5.2. Clapp Osilatörünün metal detektör olarak kullanılması: Şekil 10’da gösterilen, Transistörlü Clapp Osilatörünün, Colpitts Osilatöründen pek az bir farkı Çizelge 3. Sadece L bobin endüktans/ değiştirilerek Şekil 9’daki devrede osilasyon frekans/n/n alacağ/ değerler aşağ/da verilmiştir.( C1=1000pF ve C2=1000pF sabit tutuluyor.) 58 EMOBİLİM vardır. Şekil 9’da gösterilen Colpitts osilatörünün rezonans devresindeki L1 bobinine seri bir C1 kondansatörü bağlanarak, Şekil 10’da gösterilen Clapp osilatörü elde edilmiştir. Clapp osilatörü devresinde, Q transistörü pnp tipi olup AF116 veya eşdeğeri bir yüksek frekans transistörü kullanılmıştır. Bu osilatör devresinde Ra=5.6K, Rb=27K, Ry=3.3K, Re1=820ohm, Re2=1K, C1=200pF, C2=220pF, L1≅200uH, C3=10000pF, Vcc=9V, Cc=0.1uF alınmıştır ve hesaplama sonucu fo≅796kHz olarak bulunmuştur. Clapp osilatörü genellikle daha hassas ve daha stabil ( kararlı ) bir osilatördür. Yukarıda geçen uF mikro farad ve uH ise mikrohenry demektir. Bu bağıntıda L(µH) olup D(cm), b(cm), d(cm) birimindedir. N bobinin sarım sayısıdır. H.A.Wheeler’e göre bu formülün paydasındaki her üç terim biri birine eşit alınırsa, ( eğer 3D=9b=10d ) seçilmişse, bobin formülünün hatası %1 dolayındadır. Piyasada, perakende fiyatları 80 USD ile 290 USD arasında değişen çok çeşitli biçimlerde arayıcı bobinler yapılmaktadır. Dairesel, Dikdörtgen, Sekizgen ve Eliptik biçimlerde arayıcı bobinler gerçekleştirilmektedir. Dairesel arayıcı bobinlerin çapları 10cm ile 32cm arasında değişmektedir. Örneğin dairesel çaplı arayıcı bobinlerde çaplar 11.5cm, 22cm, 24cm, 32cm olabilmektedir. Eliptik arayıcı bobinlerin çapları 7.5cmx18cm, 12.5cmx25cm, 25cmx36cm ve 31cmx18cm olabilmektedir. Tek tabakalı Silindirik Bobinin Hesaplanması: Metal detektörlerde arayıcı bobin olarak, aranan parçanın büyüklüğüne, cinsine ve toprak altındaki derinliğine göre çok çeşitli arayıcı bobinler kullanılmaktadır. Bobinde üretilen magnetik alan ne kadar yoğun ise, o denli çok derinlerde metalleri belirleyebilmektedir. Denemeler yaparak isabetli sonuçlara ulaşılabilmektedir. Şekil 10 Clapp Osilatörü devresi 6. OSİLATÖRLERDE ARAYICI BOBİN HESAPLANMASI Çok tabakalı silindirik bobinin L endüktans değerini mikrohenry biriminde veren formül aşağıya alınmıştır: 0.0785 D2N2 L = —————————————— ( 3D + 9 b + 10 d ) Çok tabakalı silindirik bobinin şekli, Şekil 11’da gösteriliyor. Çok tabakalı bobinler vericili ve alıcılı metal detektör devrelerinde, verici ve alıcı anten bobinleri olarak da kullanılmaktadır. Şekil 12. Tek-tabakal silindirik bobin Şekil 12’de gösterilen tek-tabakalı silindirik bobinin endüktansı şu formülle bulunur . 0.41a2N2 L= ———————— 9a + 10b Bu bağıntıda, boyutların birimleri a(cm) ve b(cm) cinsindendir. N sarım sayısıdır. Bu bağıntıda L(µH) birimindedir. Eğer b>0.8a seçilirse, bu formülün hatası %1 dolayındadır. Yine tek-tabakalı silindirik bobin halinde, b bobin uzunluğu ; ( 2a>b>0.2a ) sınırları arasında seçilirse, hatası %5 dolayında olan şu formül kullanılabilir: 0.41a2N2 L= ———————— 8a + 11b Şekil 11. Çok tabakal silindirik bobinin şematik gösterilişi Bu bağıntıda L(µH) birimindedir. Tek-tabakalı Spiral Bobin Hesaplanması: EMOBİLİM 59 Şekil 13. Tek tabakal' silindirik spiral bobin Şekil 13’de gösterilen tek tabakalı helisel ( spiral ) sarılmış bobinde c>0.2a seçilirse, %5 hata ile şu formül kullanılabilir: 0.41a2N2 L= ———————— 8a + 11c N sarım sayısıdır. Uzunluk boyutları cm birimindendir. a(cm) ve c(cm) cinsindendir. Bu bağıntıda L(µH) birimindedir. Daha başka biçimlerde de tek-tabakalı ve spiral bobin yapılabilir. Örneğin uzunlukları eşit olmayan sekiz köşeli spiral bobinler de yapılabilir. haznedeki kapasite değişimi ve diğer elemanlar, bir osilatörün rezonans devresi olarak kullanılabiliniyor. A ile B uçlarından bakılınca bir rezonans devresi olarak görülüyor. Akortlu LC rezonans devreleri enerji depolayabilmektedir. Bu nedenle, İngilizce teknik dilde bunların ismi – veya lâkapları – “tank” devreleri olarak geçmektedir. LC osilatörlerinde osilasyon frekansını belirleyen LC devresi, tank devresine örnektir. Osilâtör tank devresinin üç temel özelliği; osilasyonun doğal frekansı, seçicilik (selectivity) ve karakteristik empedansıdır. LC-tank devresi aşağıdaki işlevleri yapmaktadır: 1.Osilasyon frekansını belirlemektedir. 2.LC-tank devresi, geri besleme ( feedback ) devresidir. 3.Osilatörün stabilitesini ( kararlılığını ) belirlemektedir. 4.Yüke bağlantı ( kuplaj) devresinin bir parçasıdır. 5.Osilatör çıkışındaki gürültü enerjisini etkilemektedir. 6.Devre verimini belirleyen temel faktördür 7. LC OSİLATÖRLERİNİN İNCELENMESİ LC Osilatörlerini incelemek için hem doğru akımdaki eşdeğer devresini ve hem de alternatif akımdaki eşdeğer devresini göz önüne almak gerekir. Doğru akımın istenmeyen devre elemanlarına gitmesini önlemek için kondansatör kullanmaktayız. Cc =0,1 uF’lık kondansatör bir kuplaj kondansatörüdür. Bu kondansatör; Colpitts Osilatörü devresinde istenmeyen doğru akımın transistörün bazına geçişini önlemektedir. Alternatif akımda batarya devresi çok küçük direnç gösterdiğinden, kısa devre gibi davranmaktadır. Alternatif akımda açık devre gibi davranmasını istediğimiz yollara, özellikle yüksek frekanslı osilatör devrelerinde boğucu bobinleri ( veya bir başka deyişle ) şok bobinleri kullanırız. Yüksek frekanslarda kullanılan bu “boğucu bobinlere” , “radyo frekans şok bobini” de denmektedir ve “RFC” ( Radio Frequency Choke ) simgeleriyle gösterilmektedir. Şekil 14’de Şekil 15-1. Gerçekleştirdiğimiz aray'c' bobinin üsten görünüşü Şekil 15-2. Gerçekleştirdiğimiz aray'c' bobinin alttan görünüşü Şekil 14 S'v' seviyesi denetiminde rezonans devresi aşağ'da görülüyor. 60 EMOBİLİM Bu arayıcı bobin, tek tabakalı ve sık sargılı olarak sarılmıştır. Bobinin endülktansı 200 mikrohenry’dir. { Şekil 9’daki Colpitts Osilatöründe L endüktansı ile ve Şekil 10’da L1 endüktansı ile gösteriliyor. } Metal detektörlerde kullanılan bir arayıcı bobindir. Bu arayıcı bobin prototip olarak, ahşap işi yapan Lefkoşa’daki bir tornacıda hazırlanmıştır. Plastik olarak da hazırlanabilir. Plastik kalıpların hazırlanıp dökümünün yapılması, bir tek arayıcı bobin için ahşaptan çok daha pahalıya mal olmaktadır. Arayıcı bobinler kalıpsız da yapılabilir. Yalıtılmış bakır tel sarımları yapışkanla, birbirlerine yapışık vaziyette durmaları sağlanabilir. Şekil 16 Alternatif Gerilim Taş.y.c. Amplifikatörü ( AC Carrier Amplifier ) blok diyagram halinde gösterilmiştir. Tasarımı ve gerçekleştirilmesi, özenle ve iyi yapılmış bir LC-osilatör devresinde, LC-tank devresini çevreleyen reaktif bileşenler, tank devresinin L ve C elemanları tarafından belirlenen rezonans frekansına olan Etkileri ihmâl edilebilecek mertebede olacaktır. Şekil 16’deki numaralar şunları göstermektedir: Transdüser: Kapasitif veya Endüktif olabiliyor Alçak Geçiren Filtre (Süzgeç ) Alternatif Gerilim Amplifikatörü ( Yükselteç ) Fazı-sezen Demodülatör ( Phase sensitive demodulator) Alçak Geçiren Filtre ( Low pass filter ) Osilatör Şekil 16’da görülen Alternatif Akım Taşıyıcı Amplifikatörünün belli başlı özellikleri: 1.Taşıyıcı ( carrier ) köprü devresine, sistemin çalışmasını sağlamak için, ek bir güç kaynağı olarak uygulanmaktadır. 2. Taşıyıcının sensör modülasyonu, direkt olarak amplifikatöre uygulanmaktadır. 3. Referans sağlamak üzere, osilatör sinyali, fazsezen (duyarlı ) demodülatöre uygulanmaktadır. Bu sistemin avantajı: Kapasitif veya endüktif transdüser kullanılmasının mümkün olmasıdır. Dezavantajı: Faz sezen (duyarlı ) demodülatör referans sinyalin ya ayni fazda (in phase ) veya 180 o zıt fazda ( out of phase ) olmasını gerektiriyor. 5 kHz ve 25 kHz’lik taşıyıcı frekansları, amplifikatör geçirme-bandında dinamik frekans yanıtsamasını ( frequency response ) sınırlamaktadır. Kablo kapasiteleri ve endüktanslarının faz bakımından ayarlanmalamakta Yukarıdaki devrede, Co kaliteli mika ve seramik kondansatör olabilir. Gümüş mika kondansatör de kullanılabilir. Ro küçük değişken dirençtir. Ro direnci sıfır da alınabilir. R1 ve R2 ayarlanarak köprü dengeye getirilir. Denge halinde, Cx = Co • ( R1/R2) olup Cx bilinmeyen kondansatörün faz açısı 90 o den biraz azdır. Ro ayarlanarak Cx ve Co kapasitelerinin faz açıları eşit kılınır ve köprü dengeye getirilir. Bu durumda Rs direnci; Cx kapasitesine seri bağlı olarak düşünülen direnç değeridir. tg δ = 2π f Cx Rs = 2π f Co Ro olup f ve Co sabit tutulursa, Ro potansiyometresinin düğmesi, tg δ değerine kalibre edilebilir. Şekil 18 Yağ seviyesi ölçülmesi ( Kapasite ölçme aleti ) aşağ.da görülüyor. Yağ seviyesi ölçme aletinde, sinüzoidal osilatör frekansı fo = 400 Hz ile 30 kHz arasındadır. Tipik değer olarak, R3 = 50 kΩ ve R4 = 50kΩ ve C3 = 100 pF, Cx = 20-500 pF dolayındadır. 8.VARDAMA ( İng. Conclusion ) Şekil 17 S.v. seviyesi ölçen bir devre : ( Kapasite ölçen devre) Günümüzde gerek Metal Detektör devrelerinde ve gerekse Elektronik Seviye Denetimi devrelerinde özellikle Mikrokontrollerler, Mikroişlemciler, Elektronik Lojik Devreler ve Analog / Dijital EMOBİLİM 61 Dönüştürücüler de kullanılmaktadır. Dolayısıyla, çok başarılı devreler gerçekleştirebilmek için “takım çalışması” yapmak da gerekebilir... İlk başlarda Türkçede “metal detektör” diye yazılıyordu ve bana göre, bunun söylenişi daha fonetik idi. Son zamanlarda “metal detektör” demek çok yaygınlaştı ve bu yazış tarzı İngilizcedekinin neredeyse aynısıdır. Dolayısıyla, bu makalemde bu yaygın “metal detektör” yazış tarzını tercih ettim... Geçenlerde Çinlilerin büyük bir buluşu diye televizyon kanallarında anlatıldı. Yollarda uyuya kalan şoförlerin başları öne eğilince, uyaran bir sensör yapmışlar. Cıva kontaklı bu sensörü şoförün kulağına yakın koyuyorlar. Şoförün başı öne eğilince, sesli olarak veya başka bir yolla şoför uyarılıyor...1972 yılında Lefkoşa’da surlar içindeki Haydarpaşa Camisinin karşısındaki eski Lise binasının arkasında, yanılmıyorsam Soner Cuvalcıoğlu beyin ailesinin, bir kuru temizleme ( İng. dry cleaning ) dükkanı vardı. Elektromekanik Kuru Temizleme Sistemlerindeki arızayı gidermek için beni çağırmışlardı ve bu cıva-kontaklı sensörleri 1972 yılında ilk kez orada görmüştüm... Aradan 37 yıl geçmesine rağmen, cıva-kontaklı sensörler yine işe yarıyor. Teknoloji gelişti diye ondan vazgeçilmiyor. Bu nedenlerle, çok eskiden kullanılmış olsa da, temel sensörlerin yapılarının öğrenilmesinin, en azından yeni buluşlar için de yararı vardır, diyebilirim. Az kalsın “cıva kontaklı sensörler için, artık demode oldular” 62 EMOBİLİM diyecektim. :-) Bu teknik makaleyi hazırlarken, 1975 yılında İngiltere’deki modern eğilimlere uyarak, yazıda yer alan şekillerin <<birkaç kalem darbesiyle birkaç dakikada karatahtaya çizilmesine>> imkan verecek biçimde olmasına özen gösterdim. Yer darlığından ötürü kaynakça sayısını da çok fazla uzatmak istemedim. Bu nedenle çok geniş bir kaynakça vermem mümkün olmadı. Bu yazımın bir gayesi de bu ilginç sahalara merak uyandırmaktır... 9. KAYNAKÇA 1.Measurement and Control of Liquid Level, C.H.Cho, Instrument Society of America,1982 2. Charles L.Garret, Modern Metal Detectors, ( Ram Publishing Co., Dallar, TX, 2002 ) 3. Instrument Engineer’s Handbook, Bela Liptak, Third Edition, CRC Press, 1995 4. Principles of Industrial Measurement for Control Applications, E.Smith, Instruments Society of America, 1984. 5. Ses Frekans Tekniği, Eren BAŞARAN, T.C. Milli Eğitim Bakanlığı, 1981, İstanbul Yayın No: 48 ( Bobin yapım tekniği: s.685700) { Bu teknik makale EMO Bilim dergisine ilk kez 20 Haziran 2009 tarihinde gönderilmiştir. } EMOBİLİM 31