Transdüser ve Sensör Kavramı Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Transdüser ve Sensör Kavramı

Günlük hayatımızda ısı, ışık, basınç ses gibi büyüklükler var olup bunların etkilerini duyu organlarımızla algılar, varlıklarından haberdar oluruz. Bu fiziksel büyüklükleri insanlar gibi algılayan ve bu algılama sonucunda gerekli ekipmanları devreye sokan ve çıkartan elemanlar sensörler ile transdüserlerdir.

Sensör: Fiziksel ortam değişikliklerini, ısı, ışık, basınç, ses, vb. algılayan elemanlara denir.

Transdüser: Algıladığı ortam bilgisini elektrik enerjisine çeviren elemanlara denir.

Fiziksel ortamlardaki değişikliklerden dolayı mekanik bir makineyi veya elektronik bir devreyi çalıştırmamız gerektiğinde sensörler ve transdüserleri kullanırız.

Transdüser çeşitlerini şu şekilde sıralayabiliriz:

1- Isı transdüser ve sensörleri
a-) NTC Termistör içintıklayınız...
b-) PTC Termistör için tıklayınız...
c-) Termokupl için tıklayınız...

2- Manyetik transdüser ve sensörler
a-) Bobinli (Endüktif)Manyetik Sensörler için tıklayınız...
b-) Elektronik Devreli Manyetik Sensörler (Yaklaşım Sensörleri) için tıklayınız...
c-) Alan (Hall) Etkili Transdüserler için tıklayınız...

3- Basınç (gerilme) transdüserleri
a-) Kapasitif basınç ölçme sensörleri için tıklayınız...
b-) Strain gage (şekil değişikliği) sensörler için tıklayınız...
c-) Load cell (yük hücresi) basınç sensörleri için tıklayınız...
d-) Piezoelektrik özellikli basınç ölçme sensörleri için tıklayınız...

4- Optik transdüser ve sensörler

a-) Foto Direnç (LDR) için tıklayınız...

b-) Foto Diyot için tıklayınız...

c-) LED Diyot için tıklayınız...

d-) İnfrared Diyot (IR Diyot, Kızıl Ötesi Diyot) için tıklayınız...

e-) Foto Pil (Işık Pili, Güneş Pili) için tıklayınız...

f-) Optokuplör için tıklayınız...

5- Ses transdüser ve sensörleri 

a-) Mikrofon için tıklayınız...
b-) Hoparlör için tıklayınız...

Transdüserlerin bir kısmı pasif elemandır. Pasif elemanın çalışması için dışarıdan elektrik enerjisinin uygulanması gerekir. Foto direnç, kondansatör, mikrofon bunlara bir örnektir. Diğer kısım aktif transdüserler ise ölçülecek büyüklüklerle uyarılırlar. Bunlara dışarıdan bir enerji uygulanmaz. Termoçift, fotovoltaik, piezoelektrik bunlara bir örnektir.

Otomobillerin arka tamponuna yerleştirilen ultrasonik dedektörler aracılığı ile geri manevra sırasında araçla , arkasındaki engel arasındaki mesafe ölçülür. Bu ölçüm, engele yaklaştıkça frekansı yükselen (periyodu kısalan) bip sesleri ile sürücü tarafından algılanır. Engel ile araç arasındaki mesafe 30 cm’ye kadar düştüğünde bip sesi sürekli hale gelir.

Metal dedektörler ise içerisindeki manyetik sensörler vasıtası ile metal cihazları algılayan aygıtlardır. Günümüzde güvenlik amaçlı olarak işyerleri ve özel alanlarda giriş kontrollerinde kullanılmaktadır.

Otomatik açılır kapanır kapılar hareket algılayıcı bir sensöre sahip olarak çalışmaktadır.

Isı, ışık, basınç, ses vb. değişimleri algılayarak çok çeşitli uygulamalar yapılabilir.

Lojik Devrelerde Toplama İşlemi Yapan Entegre Toplayıcı Blok Şeması, Lojik Devresi, Doğruluk Tablosu

Entegre Devre Toplayıcılar

Dört bit paralel toplayıcı devresi lojik kapılarla yapılabildiği gibi, hazır halde lojik entegre olarak da satılmaktadır. Tek yapmamız gereken entegrenin katalog bilgilerinden doğruluk tablosuna bakmak ve entegrenin nasıl çalıştığını öğrenmek.

Entegrenin kataloğunda, bağlantıların nasıl yapılacağı, entegre bacaklarının isimleri ve ne işe yaradıkları, çalışma sıcaklığı, dayanma gerilim ve akımları, çalışma gerilim ve akımları, entegrenin lojik diyagramı, parametreleri, dış görünümü, boyutları, çalışma karakteristikleri gibi birçok bilgi vardır ve bunlar entegrenin çalışması hakkında bizi bilgilendirirler.

Doğruluk tablosu ise entegrenin ne iş yaptığı konusunda fikir verir.

Bir toplayıcı entegresi aslında dört bitlik paralel toplayıcı devresidir, yani içinde dört bitlik paralel toplayıcı devresi barındırmaktadır. Bununla birlikte ek bazı özelliklerde taşıyabilmektedir.

7483 Entegresi

Şeklin solunda entegrenin gerçek görünüşü, sağda ise entegrenin ne iş yaptığını daha iyi anlayabilmek için tasarlanmış temsili bir şekildir. Burada dikkat ederseniz, bacak numaraları sıralı halde gitmemektedir.

NOT: Dijital elektronikte 4 bitlik girişler çok kullanılmaktadır. Bunun geçerli bir sebebi vardır. Bildiğiniz gibi 8 bit 1 bayt yapmaktadır ve 2 adet 4 bit ile 8 bit kolayca elde edilebilir. Yani 2 adet 7483 entegresi kullanarak 8 bitlik paralel toplayıcı elde edebilirsiniz. Ayrıca 4 bitinde ayrı bir önemi vardır. Dijital elektronikte genelde onaltılık sayı sistemi kullanılmaktadır ve her 4 bit, onaltılık sistemde 1 sayıya karşılık gelmektedir. İkilik sayıları sağdan itibaren dörder dörder gruplayıp altlarına onaltılık değerlerini yazarsanız, ikilik sayıyı kolayca onaltılık sayıya çevirmiş olursunuz. Böylece kullanımı zor olan ikilik sayıları daha kısa ve daha kullanışlı hale getirmiş olursunuz.

7483 entegresi doğruluk tablosu

Devre Bağlantı Şeması

Malzeme Listesi

1 x DM74LS83A

5 x 330 ohm direnç

5 x Led

8 x iki konumlu anahtar

5 V DC güç kaynağı

Buradaki devrede sadece çıkışlara led bağlanmıştır. Eğer istersek girişlere de led bağlayarak devremizi daha iyi gözlenebilir hale getirebiliriz ve ayrıca hata yapma riskimizi azaltmış oluruz.

Lojik Devrelerde Toplama İşlemi Yapan Paralel Toplayıcı Blok Şeması, Lojik Devresi, Doğruluk Tablosu

Dört Bitlik Paralel Toplayıcı 

* 4 adet tam toplayıcı devresi ile elde edilir. 

* Dörder bitlik 2 sayıyı toplayan devredir. 

* Girişlere uygulanan A sayısı A3 A2 A1 A0, B sayısı B3 B2 B1 B0 ve çıkıştaki sonucu gösteren S sayısı S3 S2 S1 S0 bitlerinden oluşmaktadır. Birde Cout elde biti çıkışı vardır. 

* Çıkış ifadesi Cout S3 S2 S1 S0 şeklinde sıralandığında sonucu göstermektedir.

Çalışmasını aşağıdaki formül açıklamaktadır.

Blok Şeması

NOT: Burada 4 adet tam toplayıcı kullanılarak dört bitlik girişlere sahip paralel toplayıcı elde edilmiştir. Eğer isterseniz siz de yukarıdaki bağlantı şekli mantığını kullanarak 5 adet tam toplayıcı ile beş bitlik paralel toplayıcı veya 3 adet tam toplayıcı ile üç bitlik paralel toplayıcı, hatta 8 adet tam toplayıcı ile sekiz bitlik paralel toplayıcı devresi yapabilirsiniz.

Devre Bağlantı Şeması

Malzeme Listesi

2 x DM74LS08N ( VE Kapısı)

1 x DM74LS32N (VEYA Kapısı)

2 x DM7486N (ÖZEL VEYA kapısı)

5 x 330 ohm direnç

5 x LED

9 x iki konumlu anahtar

5V DC güç kaynağı

Lojik Devrelerde Toplama İşlemi Yapan Tam Toplayıcı Blok Şeması, Lojik Devresi, Doğruluk Tablosu

Tam Toplayıcı 

* Tam toplayıcının 3 girişi ve 2 çıkışı vardır. 

* Bu devrenin 3 girişi olduğundan birer bitlik 3 ikilik (ikilik) sayıyı toplar ve toplam sonucunu çıkışlara aktarır. (A+B+Cin) işlemini yapar. 

* Girişlerden 2 tanesi sayı girişleridir ve aynen yarım toplayıcıdaki gibidirler. 

* Üçüncü giriş ise Cin (Carry In) yani “elde” girişidir. Bu giriş eğer bu devre başka bir devrenin çıkışına bağlanacaksa kullanılır ve bağlı olduğu bu devreden gelecek elde sonucunu aktarmak için kullanılır. Eğer bu elde girişi olmasaydı öncesine bağladığımız devreden gelen elde bitini kullanamazdık.

* 2 adet çıkış aynen yarım toplayıcıda olduğu gibidir. Birisi “toplam” , diğeri “elde” çıkışıdır ve birlikte toplamın sonucunu gösterirler. 

* İki adet yarım toplayıcı kullanılarak tam toplayıcı devre elde edilir. 

Blok şeması

Lojik Devresi

Doğruluk Tablosu ve Çıkış Fonksiyonları

Lojik Devrelerde Toplama İşlemi Yapan Yarım Toplayıcı Blok Şeması, Lojik Devresi, Doğruluk Tablosu

Yarım Toplayıcı 

* Yarım toplayıcının 2 giriş ve 2 çıkışı vardır. 

* Girişler  “A” ve “B” olarak isimlendirilmiştir ve sayı girişleridir. 

* Bu devre, girişlerine uygulanan birer bitlik 2 ikilik sayıyı toplar ve toplamı çıkışlara aktarır. (A+B) iĢlemini yapar. 

* Çıkışlardan biri “S” (Sum) yani “toplam” çıkışıdır. 

* Çıkışlardan diğeri “Cout” (Carry Out) yani “elde” çıkışıdır. 

* Bu iki çıkış birlikte sonucu gösterirler. Adlarından da anlaşılacağı üzere “elde” çıkışı elde olup olmadığını gösterir. Bu çıkış “0” ise elde yok, “1” ise elde “1” var demektir. 

Bilindiği gibi ikilik sayılarda toplama işleminde ; 

0 + 0 = 0 (Elde 0),

1 + 0 = 1 (Elde 0) 

0 + 1 = 1 (Elde 0),

1 + 1 = 0 (Elde 1) olmaktadır. 

Blok şeması

Lojik Devresi

Doğruluk Tablosu ve Çıkış Fonksiyonları 

DİKKAT: Devrenin doğruluk tablosu, girişlere hangi sayılar verilirse çıkışlarda ne olacağını göstermektedir. Bu da devrenin toplama işlemi yaptığını kanıtlamaktadır.

Lojik Devrelerde Aritmetik Toplama İşlemi Yapan, Yarım, Tam, Paralel, Entegre Toplayıcı Devreleri

Bu devreler ikilik sayı sisteminde toplama işlemi yapmaktadırlar.

Girişlerindeki ikilik sistemle ifade edilen sayıları toplayıp çıkışa toplanmış şekilde aktaran devrelerdir. 

Toplayıcılar yarım toplayıcı ve tam toplayıcı olmak üzere ikiye ayrılmakla beraber, tam toplayıcılarla oluşturulan paralel toplayıcı devresi de bulunmaktadır. 

Ayrıca toplama işlemi yapan entegreler vardır. 

Toplayıcılar 2 bitlik, 3 bitlik, 4 bitlik... gibi kaç bitlik sayıları topladıklarına göre çeşitlendirilirler. 

Aşağıdaki örnek devrede 3 bit olan A ve B sayıları, toplayıcı devresinin 3 bitlik girişlerine uygulanmış, sayılar ikilik sistemde toplanmış ve çıkışta C sayısı meydana gelmiştir.

1- Yarım Toplayıcılar için tıklayınız...

2- Tam Toplayıcılar için tıklayınız...

3- Paralel Toplayıcılar için tıklayınız...

4- Entegre Toplayıcılar için tıklayınız...

Uçakların Meydana Getirdiği Ses Olayı Sonik Patlama ve Doppler Olayı Nedir?

Sonik Patlama Nedir? Nasıl Oluşur?

Ses, bir ortamın taneciklerinin bir ses kaynağı tarafından titreştirilmesiyle oluşan periyodik bir basınç dalgasına verilen addır. 

Bu dalgalar kulak tarafından toplanır ve beyinde ses olarak algılanır. Ses dalgaları, deniz seviyesinde ve 20ºC sıcaklıkta 343 m/s hızla yayılır. 

Sonik patlama, ses dalgalarını oluşturan kaynağın ses hızında veya ses hızından daha hızlı hareket etmesinin bir sonucudur.

Doppler olayı; dalga kaynağının hareket etmesi nedeniyle, bir gözlemciye göre dalga boyunun uzaması veya kısalmasıdır. Örneğin bize doğru gelen bir ambulansın yaydığı sesin dalga boyu kısalırken bizden uzaklaşan ambulanstan gelen sesin dalga boyu ise uzar. Bunun sonucunda ambulans sirenini farklı tonlarda duyarız.

Uçakların neden olduğu sonik patlama da Doppler olayıyla yakından ilişkilidir. Ses hızının altında hareket eden bir uçak ses dalgalarının ön tarafta sıkışmasına neden olur. Uçak ses hızına ulaştığında ise ses dalgaları ses duvarını geçemedikleri için üst üste gelerek birikmeye başlar. Böylece yüksek enerjili bir dalga meydana gelir. 

Ses hızının aşılması durumunda ise ses dalgaları bir koni şeklinde yayılır buna Mach konisi denir. Ses hızına verilen ad 1 Mach’tır.

Ses hızında veya üstünde hareket edilmesinin sonucunda sıkışan ses dalgaları uçağın arkasında bir bulut gibi gözüken yüksek basınç alanını oluşturur, bu da gözlemciler tarafından sonik patlama olarak duyulur. 

Sonik patlama etrafa zarar verebilecek kadar güçlü ve çok gürültülüdür. 

Süpersonik yani ses hızınını geçebilen ilk yolcu uçakları 1960’ların sonlarına doğru ortaya çıkan Tupolev Tu-144 ve Concorde’dur. Her ne kadar bu uçaklar günümüzde hizmet vermese de yakın gelecekte süpersonik hızlarda yolculuk yapmak tekrar mümkün olacak gibi görünüyor. NASA 2020’ye kadar daha az gürültü çıkaran ve daha az yakıt harcayan X-Plane adını verdiği süpersonik uçakları uçuşa hazır hale getirmeyi hedefliyor.