Piezorezistif folyo kullanarak yer tepki kuvveti ölçümüne dayalı düşük maliyetli sıçrama matı geliştirilmesi
Development of a low-cost jump mat based on ground reaction force measurement using piezoresistive foil
- Tez No: 964264
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPASLAN YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Spor, Sports
- Anahtar Kelimeler: Basınca Duyarlı Mat, Dikey Sıçrama, Velostat Folyo, Pressure-Sensitive Mat, Velostat Foil, Vertical Jump
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hareket ve Antrenman Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
PİEZOREZİSTİF FOLYO KULLANARAK YER TEPKİ KUVVETİ ÖLÇÜMÜNE DAYALI DÜŞÜK MALİYETLİ SIÇRAMA MATI GELİŞTİRİLMESİ İsmail Orkun ÖZCAN Erciyes Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü Hareket ve Antrenman Bilimleri Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Ağustos, 2025 Danışman: Prof. Dr. Alpaslan YILMAZ ÖZET Bu çalışmada, sporcuların dikey sıçrama performansını ölçmek için kullanılan geleneksel yöntemlerin (yüksek maliyetli ve karmaşık kuvvet platformları gibi) sınırlılıklarına bir çözüm olarak, düşük maliyetli ve taşınabilir bir sıçrama matı prototipinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Geliştirilen mat, mekanik basınca maruz kaldığında elektriksel direnci değişen piezorezistif bir malzeme olan Velostat® folyo kullanılarak tasarlanmıştır. Matın temel yapısı, iki iletken tabaka arasına yerleştirilen piezorezistif folyodan oluşmaktadır. Bu yapı sayesinde, uygulanan yer tepki kuvvetinin ölçüm sinyallerine dönüştürülmesi hedeflenmiştir. Matın kalibrasyonu için 2.5 kg'dan başlayarak 80 kg'a kadar artan ağırlıklar uygulanarak çıkış voltajı değerleri kaydedilmiş ve bu verilerle üssel bir azalma modeli oluşturulmuştur. Bu modelin, statik yükler altındaki davranışı en iyi şekilde açıkladığı tespit edilmiştir. Dinamik sıçrama testleri kapsamında, mat üzerinde 21 adet squat jump testi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kuvvet-zaman eğrileri, geleneksel kuvvet platformlarının eğrilerine benzemekle birlikte, özellikle referans çizgi üzerinde kararsız dalgalanmalar içermektedir. Bu dalgalanmaların, dinamik hareketler sırasında yüzey alanındaki değişimden ve folyonun bükülmesinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Yapılan analizlerde, sıçramalara ait itme miktarı ile uçuş süresi arasında istatistiksel olarak anlamlı bir ilişki bulunamamıştır (P=0.738). Bu durum, matın yer tepki kuvvetini güvenilir bir şekilde ölçme ve itme miktarını hesaplama yeteneğinin yetersiz olduğunu göstermiştir. Ancak, matın yerle temasın kesildiği ve tekrar temasın sağlandığı anları tespit edebilme potansiyeli nedeniyle, uçuş süresi ölçümüne dayalı sıçrama yüksekliği kestirimi için kullanılabileceği düşünülmektedir. Bu tez, piezorezistif malzemelerin bu alandaki potansiyelini ve sınırlılıklarını ortaya koyarak, gelecekteki daha güvenilir ve pratik sıçrama matı tasarımları için temel oluşturmayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
DEVELOPMENT OF A LOW-COST JUMP MAT BASED ON GROUND REACTION FORCE MEASUREMENT USING PIEZORESISTIVE FOIL İsmail Orkun ÖZCAN Erciyes University, Institute of Health Sciences Department of Movement and Exercise Sciences Master's Thesis, August 2025 Advisor: Prof. Dr. Alpaslan YILMAZ ABSTRACT In this study, a low-cost and portable jumping mat prototype was developed as an alternative to traditional methods (such as high-cost and complex force platforms) used to measure athletes' vertical jump performance. The developed mat was designed using Velostat® foil, a piezoresistive material whose electrical resistance changes when exposed to mechanical pressure. The basic structure of the mat consists of a piezoresistive foil placed between two conductive layers. This structure aims to convert the applied ground reaction force into measurable signals. For the calibration of the mat, weights ranging from 2.5 kg to 80 kg were applied, and output voltage values were recorded. Using these data, an exponential decay model was created, which was found to best describe the behavior under static loads. Within the scope of dynamic jump tests, 21 squat jump tests were performed on the mat. The obtained force-time curves were similar to those of traditional force platforms; however, they included unstable fluctuations, especially around the reference line. These fluctuations are thought to be caused by changes in surface area and the bending of the foil during dynamic movements. In the analyses, no statistically significant relationship was found between the thrust force and flight time of the jumps (P = 0.738). This indicates that the mat lacks the capability to reliably measure ground reaction force and calculate thrust force. However, due to its potential to detect the moments when contact with the ground is broken and reestablished, it is considered suitable for estimating jump height based on flight time. This thesis aims to reveal the potential and limitations of piezoresistive materials in this field and to lay the groundwork for more reliable and practical jumping mat designs in the future.
Benzer Tezler
- A Piezoresistive pressure and temperature sensor cluster
Bir piezorezistif basınç ve sıcaklık duyargası modülü
ÖZGE ZORLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- Piezorezistif tabanlı MEMS basınç sensörünün tasarımı ve analizi
Design and analysis of piezoresistive based MEMS pressure sensor
ERDEM ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. LEVENT TRABZON
- Flow sensing with a piezoresistive silicon nanowire-based mems force sensor
Piezorezistif silikon nanotel tabanlı mems kuvvet sensörü ile akış algılama
LEVENT DEMİRKAZIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURHANETTİN ERDEM ALACA
- Design of a piezoresistive pressure sensor using topology optimization
Topoloji optimizasyonu ile piezorezistif basınç sensörü tasarımı
ECE NAZ ERÜLKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLLÜ KIZILTAŞ ŞENDUR
- MEMS tabanlı piezorezistif akış sensörünün tasarımı ve analizi
Design and analysis of a MEMS based piezoresistive flow sensor
ÖNDER TÜRKMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. LEVENT TRABZON