Günümüzde teknolojinin ilerlemesi ile algılayıcılar (sensörler) oldukça önem kazanmıştır. Sensörlerin pek çoğu basit yapıda olmasına karşın bazı durumlarda çok hassas ölçüm yapmak isteyebiliriz. Böyle durumlarda hassas ölçüm yapabilen kaliteli sensörleri kullanırız. Strain-Gage sensörler basınç sensörleri içerisinde en hassas ölçüm yapabilen türüdür. Strain Gage ifadesi, Strain Gauge, Gerinim ölçer, gerinim pulu ve şekil değişikliği sensörleri gibi isimlerle de ifade edilir. Strain Gage, yük hücresi (load cell), tork ve pozisyon algılayıcılarının iç kılıfında yer almaktadır.
Strain-Gage Nedir?
Strain Gage sensörünün ne işe yaradığını anlamak için strain kelimesinin anlamını bilmek bile yeterli olabilir. Strain kelimesi Türkçe de zorlanma anlamına gelmektedir. Strain Gage, bir tür dirençtir. Fakat bu direncin kullanım alanı yüzeyin uzama miktarını ölçmektir. Strain-Gage, üzerine bağlandığı metalin genleşmesi sonucu oluşan uzama miktarını ölçmek için kullanılır. Bu ölçüm işlemi yapılırken Strain-Gage malzemesinin direnç değişimi hesaplanarak malzemenin uzama katsayısı ortaya çıkartılır. Gerilmeye bağlı olarak strain gage üzerinde bir kaç mili voltluk değişim gözlenir. İyi bir ölçüm için strain-gage sensörü genleşen malzemeye çok iyi bir şekilde sabitlenmelidir. İşte bu yüzden folyo kağıdı kadar çok ince bir yapıda imal edilir. İnceliği yaklaşık olarak 1/1000 inch yani 25,4 mikron seviyelerindedir. Strain gage yapı olarak, bakır ve nikel karışımı metalik tellerin üzerinin yalıtkan bir madde ile kapatılması işlemidir. Yukarıda belirttiğim gibi bu sensör sadece metal gibi genleşme özelliği olan malzemelerde kullanılabilir.
Strain-Gage’in Malzeme Yüzeyine Montajlanması
Strain gauge hücresinin ince yapısı düşünüldüğünde metal yüzeye montajlanması çok da kolay olmayacaktır. Fakat strain gage metal malzeme üzerine öyle bir şekilde yerleştirilmelidir ki sanki bütünleşik tek bir malzeme gibi durmalıdır. Bundan dolayı metal yüzeyi çok iyi bir şekilde temizlenmelidir. Temizlik işlemi bittikten sonra alkol yada kolonya gibi sıvılar yardımı ile ince tozlar yüzeyden atılmalıdır. Sonrasında alt tabanı metale tutkal gibi akışkan bir yapıştırıcı yardımı ile metale sabitlenmelidir. Yüzeye montajlandıktan sonra kablo lehimleme işlemleri yapılarak devreye bağlanır. Aşağıda montajlama işlemini daha iyi anlamanızı sağlayacak bir video ekledim.
[iframe src=”https://www.youtube.com/embed/d4IXbj04Wso” width=”500″ height=”300″]
Strain-Gage Çalışma Prensibi
Oluşturulan weatstone köprüsüne bağlanan strain gage hücresindeki gerilime bağlı olarak oluşan basıncın etkisi ile oluşan direnç değişimi sayesinde pulun montaj edildiği yüzeye uygulanan kuvveti yani basıncı hesaplamış oluruz.
Hesaplama işleminin temel mantığı ise; Uzama esnasında strain gage telinin boyu uzayarak kesiti azalır. Bilindiği gibi iletkenlerin kesiti azaldıkça dirençleri artacağından uygulanan kuvvete bağlı olarak iletkenin direncinde artma yada azalma meydana gelecektir. Bu meydana gelen direnç değişimine bağlı olarak ise uygulanan kuvvetin miktarı tespit edilebilir.
Gerinim= Kuvvet/Yüzey Alanı formülü ile strain gage hücresinde meydana gelen gerinim miktarı tespit edilerek bu gerilmeye bağlı olarak elektriksel bir direnç çıkışı meydana getirir.
Wheatstone Köprüsü ile Basınç Ölçme İşlemi
Satın alınan Strain-Gage sensörü gerilim miktarı ölçülmek istenen yüzeye montaj edildikten sonra direnç değişimini hassas bir şekilde ölçmek için wheatstone köprüsü oluşturulması gerekir. Wheatstone köprüsü dört direnç ile oluşturulmaktadır. Bu dirençlerin bağlantı şekli ise köprü diyot ile bire bir aynıdır. wheatstone köprüsünün 4 düğüm noktasından iki tanesi bir ikaz voltajı ile beslenirken diğer iki noktadan ise köprüde deformasyona bağlı oluşan direnç değişimleri ölçülür. Tam köprü ölçüm yapılabilmesi için 4 strain gage sensöre ihtiyaç vardır. Fakat ölçüm yapılacak yüzeye ve ölçüm hassasiyetine göre strain gage hücresi azaltılabilir. 2 strain gage hücresi ile yarım wheatstone köprüsü kurulabilir. Yada tek bir strain gage hücresi ile çeyrek wheatstone köprüsü oluşturularak yüzeyin gerilimi ölçülebilir.
Bu ölçüm türleri ile bir noktanın sürekli basınç ölçümü yapılabilir. Böyle durumlarda 2 ya da 1 adet Gerinim Ölçer Sensörü kullanılır. Eksik dirençlerin dışarıdan köprü tamamlama dirençleri ile tamamlanması gerekir. Hassas bir ölçüm için, köprü tamamlama dirençlerinin yüksek doğruluk ve hassasiyette olması gerekir.
Strain-Gage Kullanım Alanları
Strain-Gage sensörleri şekil değişikliklerini ölçer ve bu değişikliğe göre direnci de değişim gösterir. Hassas olmasından dolayı pek çok alanda kullanılır. Başlıca kullanım alanları ise şunlardır;
Deplasman ve Pozisyon sensörlerinde
Sağlamlık testlerinde
Esneklik algılamada kullanılmakta.
Dijital Barometreler
Alarm Cihazları
Bilgi için teşekkürler.
yardımcı olabildiysem ne mutlu bana :)) Bende bu değerli yorumunuz için teşekkür ederim
Ucaksavar ates ederken sınir sartları tanimlanarak yapılmış olan sonlu eleman analizleri sonuçlarına gere kritik bolge tespit edilmiştir. Resimde gorolen bu bölgede strain gage ile gerilimo olçumleri yapılacaktir. Ilgili bölgedeki radyus yarıçapi yaklaşık 4 mm olup test signkliklarının -40 deg ile +150 deg C arasinda olması beklenmektedir. Bu nsarim doğrulama çalışmalarında yapılacak testlerde kullanmak üzere Strain Gage katalogundan strain gage seçimi yapmanız beklenmektedir. Hangi özelliklerde (ana başlıklarla) ve niçin “O strain gage’i seçtiniz anlatınız.
yardımcı olurmusunz
cok güzel anlatilmis,tsk
beğendiğinize sevindim 🙂
sadık bey mrblr starin gate lerle ilgili bir kaç sorum olacak avcaaba yardımcı olabilirimisiniz
544 650 3117
ilginize şimdiden tşkkrlr
merhaba yardımcı olmak tabi ki de isterim fakat ben bu işin ticaetini falan yapmıyorum. Amaç bilgilendirmek anlatmak telefon ile görüşme yaparak bir şeyler de anlatmayı açıkcası hem sevmiyorum. Hem de bu kadar bir bilgim olup olmadığını bilmiyorum. Eğer derdinizi yorum kısmında yada iletişim sayfasında anlatırsanız en kısa sürede size döneceğim…
Bu arada geç cevap için özür 🙂
bitirme tezim için sunumda faydalanabileceğim kısa ve öz şekilde anlatılmış teşekkürler admin
Yazınızı okudum çok beğendim ellerinize sağlık. Bitirme tezim için köprü üzerine kurulabilen bir kablosuz sensör ağı arıyorum. Amaç araba geçtiği zaman köprünün deplasmanını bulabilmek. Tam olarak hangi sensörü alacağıma karar veremedim mail adresimden bana yardımcı olursanız çok sevinirim.
strain gage sensörünü kullanmanız gerekir sizin yaptığınız bitirme tezinin örnekleri var interneetten bulabilirsiniz
merhaba sadık bey sizinle iletişime geçebileceğimiz bir mail adresiniz veya linkedln hesabınız bulunuyor mu bir konuyla ilgili bilginizi almak isterim
iletişim sayfasını kullanabilirsiniz
Wheatstone Köprüsü ile Basınç Ölçme İşleminde
çeyrek ve yarım köprüleri anlayamadım görsel olsaydı daha iyi anlayacağımı düşünüyorum