Pressure probe with built-in temperature sensor and conductivity cell design and realization of the prototype
Sıcaklık sensörü ve iletkenlik hücresi gömülü basınç probu tasarımı ve prototipin gerçeklenmesi
- Tez No: 658230
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MAHMUD YUSUF TANRIKULU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: basınç ölçümü, elektriksel iletkenlik ölçümü, sıcaklık ölçümü, MEMS, 4 kutuplu EC hücre tasarımı, su kalitesi, pressure measurement, electrical conductivity measurement, temperature measurement, MEMS, 4 pole EC cell design, water quality
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Adana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Bu tezde herhangi bir sıvının basınç, Elektriksel İletkenlik (EC), ve sıcaklık değerlerini ölçebilen ve ölçtüğü değerleri evrensel veri çıkışları ile gönderebilen yekpare bir üç parametreli sensör tasarlanmış ve prototipi gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda farklı basınç ölçüm yöntemleri araştırılmış ve gauge ölçüm methodunu kullanan piezorezistif basınç sensörlerinin kullanılması uygun bulunmuştur. Sıcaklık ölçümü için yine farklı sıcaklık sensörleri denenmiş ve PT-100 sıcaklık sensörünin prototip sensörde kullanılmasına karar verilmiştir. Elektriksel iletkenlik ölçümü için gerekli olan hücre tasarımında farklı materyaller ve farklı modellemeler denenmiştir. Elektriksel iletkenlik ölçümünü için 2 aktif 2 pasif grafit elektrotlar kullanılarak daha geniş EC ölçüm aralığına sahip hücre elde edilmiştir. Ayrıca aktif elektrotlara düzgün kare dalgalar gönderilebilmesi için single-pole / double-throw (SPDT) anahtarları kullanılmıştır. Mikroişlemci yardımı ile aktif uçlara uygulanan Eksitasyon kare dalga voltajı (±VEXC) yazılım vasıtası ile ayarlanabilir hale getirilmiştir. Ayrıca yine uygulanacak voltajın frekansı mikroişlemci vasıtasıyla kontrol edilebilmektedir. Bu kontroller sensörün farklı sıvılarda da kullanılabilmesine olanak sağlamıştır. Mikroişlemcinin iki ADC'si, basınç ve EC ile birlikte sıcaklığı ölçmek için kullanılmıştır. İki farklı ADC kullanılması ile veri akışındaki zaman kaybı azalacağından sıcaklığın, EC ve basınç ölçümü üzerindeki etkisinin azaltılması planlanmıştır. Tez konusu üç parametreli sensör endüstriyel normlarda tasarlanmıştır. Bu bağlamda sızdırmazlık için PCB ve sensörlerin suya temas etmeyen kısımları elektronik jel ile kaplanmıştır. Sürekli olarak sıvı içerisinde kalacak olan sensörün dış kılıfı korozyona dayanıklı 316 paslanmaz çelikten üretilmiştir. Prototip sensörün 22 mm. çapta olması sebebiyle 4 katmanlı bir PCB tasarlanmıştır. PCB'nin kullanılabilir alanının az olmasından dolayı, tasarım her iki yüzeyede entegreler yerleştirilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Sensör basınç, sıcaklık ve EC ham değerlerini içerisinde barındırdığı mikroişlemci ile okuyarak flash memorye istenilen aralıkta kayıt yapabilmektedir. Veri okuma isteği geldiğinde ham değerleri okunabilir hale dönüştürerek RS-485 üzerinden gönderebilmektedir. Tamamlanmış olan prototip sensör deneme havuzunda 20 gün süre ile bekletilmiş ve sonuçların doğruluğu gözlemlenmiştir. Ayrıca sensör bağımsız bir akredite laborotuvara gönderilierek teste tabii tutulmuş ve ölçüm değerlerinin doğruluğu ispatlanmıştır. Tasarlanan sensörün aynı tipteki çoğu sensörden daha doğru çalışabildiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a monolithic three-parameter sensor that can measure the pressure, Electrical Conductivity (EC), and temperature values of any liquid and send the measured values with universal data outputs has been designed and prototyped. In this context, different pressure measurement methods have been investigated. It has been found appropriate to use piezoresistive pressure sensors using the gauge measurement method. Different temperature sensors have been tested for temperature measurement and PT-100 temperature sensor has been decided to be used. Different materials and different cell models have been tried for electrical conductivity measurement. For these measurements, 2 active and 2 passive graphite electrodes have been used to obtain the cell with a wider EC measurement range. In addition, single-pole / double-throw (SPDT) switches have been used to send smooth square waves to active electrodes. An adjustable voltage is applied to active electrodes of EC cell with the help of microcontroller. Furthermore, the frequency of the voltage to be applied can be controlled by the microcontroller. These controls allow the sensor to be used in different liquids. Two ADCs of the microcontroller are used to measure the temperature together with pressure and EC. This helps to reduce the influence of temperature on EC and pressure measurement. The three parameter sensor is designed to have industrial norms in the framework of this thesis. In this context, the parts of the PCB and sensors that do not come into contact with water are coated with electronic gel for sealing. The outer cover of the sensor, which will remain in liquid continuously, is made of corrosion resistant 316 stainless steel. Since the prototype sensor has a diameter of 22 mm, a 4-layer PCB is designed. Due to the low usable area of the PCB, the PCB is designed in such a way that materials can be placed on both surfaces. The sensor can read the pressure, temperature and EC raw values with the microcontroller it contains, and record it in the desired range to the flash memory. When the request to read data is received, it can convert the raw values into readable format and send them over RS-485. The completed prototype sensor was kept in the trial pool for 20 days and the accuracy of the results has been observed. In addition, the sensor was sent to an independent accredited laboratory and tested, so the accuracy of the measurement values was proven. It has been seen that the designed sensor can operate more accurate than most of the sensors of same type.
Benzer Tezler
- Experimental and numerical investigation of momentum and heat transfer in open-cell metal foam subjected to oscillating flow
Salınımlı akış koşullarında açık hücreli metal köpükte akış ve ısı geçişinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
ÖZER BAĞCI
Doktora
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
PROF. DR. NİHAD DUKHAN
- Microcantilever based sensor for characterization of ethanol-CO2 fluid mixtures at high pressures
Mikro-mekanik çubuk temelli sensörlerin etanol-CO2 akışkan karışımlarının yüksek basınçta karakterizasyonu için kullanımı
SHADI KHAN BALOCH
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiPROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
PROF. DR. CAN ERKEY
- Yapay sinir ağları kullanılarak hava veri bilgisayarı parametrelerinin hesaplanması
The calculations of air data parameters using artificial neural networks
SEDA ARIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Sivil HavacılıkErciyes ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKE TÜRKMEN
- Türkiye'deki çimento endüstrisinin yarattığı hava kirliliği ve modellenmesi
Başlık çevirisi yok
VOLKAN ARINCI
Doktora
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. NURSEN İPEKOĞLU
- Kuru aşındırma yöntemiyle titanyum silisite seçici kontak aşındırma prosesinin optimizasyonu
Optimization of selective titanium silicide contact hole etching process via dry etching method
TUĞBA BİLGİÇ KELLE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL MERİÇBOYU