Sensör Nedir?

Sensör, projelerimizde ışık, sıcaklık, mesafe gibi fiziksel büyüklükleri elektrik sinyallerine dönüştürmek ve bu bilgileri işleyecek karar mekanizmaları kurabilmek için sensörleri kullanırız.

Sensör Nasıl Çalışır? Çalışma Prensibi Nedir?

Sensör çeşitlerinin detayına girmeden önce bu sensörlerin temel olarak iki tipte var olduklarını bilmemiz gerek: analog ve dijital. Analog sensörler, algıladıkları fiziksel büyüklüğe orantılı olarak değişen bir akım veya gerilim çıktısı verirler. Bu tipte sensörleri dijital çalışan kontrol kartlarımıza bağlayabilmek için analog-dijital çeviriciler (ADC) kullanılır. Analog-dijital çeviriciler mikrokontrolcüler içerisinde de yer alacağı gibi (örn. Arduino analog giriş pinleri), sayısının veya hassasiyetinin yetmemesi durumunda harici olarak da bağlanabilirler. Popüler bir tek kart bilgisayar olan Raspberry Pi ise maalesef dahili olarak analog-dijital çeviriciye sahip değildir. Dolayısıyla analog girişe ihtiyaç duyduğumuzda harici bir entegre kullanmamız gerekecektir.

sensör, Sensör Nedir?

Dijital sensörler ise genellikle I2C, SPI, OneWire vb bir haberleşme protokolü aracılığıyla bilgisayar (mikroişlemci) ile konuşurlar. Bunun yanı sıra, çoğu analog sensör bir op-amp ile birlikte kullanılarak belirli bir seviye üzerinde lojik 1 (genellikle 5V veya 3.3V) çıkışı verecek şekilde kullanılabilir. Böylelikle analog çıkışlı sensörler, Raspberry Pi gibi ADC’ye sahip olmayan kontrolcüler ile kullanılabilir.

sensör, Sensör Nedir?
Sensörlerin Çalışma Prensibi

Ayrıca sensörler aktif sensör ve pasif sensör olarak da ikiye ayrılırlar. Aktif sensörler, kendi sinyallerini ürettikten sonra bu sinyalin ortamdaki değişimini kontrol ederek algılama işlemini gerçekleştirirler. Ultrasonik ve kızılötesi sensörler bu gruba dahildir. Pasif sensörler ise ortamdan aldıkları sinyalleri kontrol ederek algılama işlemini gerçekleştirirler. LDR (ışığa duyarlı direnç), NTC/PTC (ısıya duyarlı dirençler), fototransistör (ışığa duyarlı transistör) bu gruba örnek olarak gösterilebilirler.

Sensör Çeşitlerinin  Kullanım Alanları

sensör, Sensör Nedir?

Gaz sensörü: Bir gaz sensörü veya detektörü belirli bir ortamda   gaz kaçağını  belirler. Mutfak ve gaz kaçağının olabilme ihtimali olan her yerde kullanabiliriz.

Renk sensörü: Farklı renkleri bir birleri arasında ayırt edebilme özelliğine sahiptir.  Kalite kontrol sistemleri, paketleme sistemlerinde kullanabilirsiniz.

Görüntü sensörü: Optik bir görüntü alma ve sonra bu görüntüyü elektrik sinyaline dönüştürme yeteneğine sahiptir. Bunları bugün pek çok cihazda bulacaksınız, ancak en tanıdık olacağınız dijital kameralar.

sensör, Sensör Nedir?

Kızılötesi algılama Sensörü (IR Sensörü): Nesne ve yakınlık  algılama gibi çeşitli uygulamalarda kullanılan ışık bazlı sensörler dir. Renk tahmin etme, cisim algılama, uzaklık ölçümü ve robotik uygulamalarda kullanılmaktadır.

Basınç sensörü: Basınç değişimine bağlı olarak değişen analog elektrik sinyallerine dönüştüren bir cihazdır. Fabrikalarda gaz ve sıvı bansıncı, biyomedikal cihazlar, cep telefonu ve elektronik terazilerde yük ölçümünde kullanılır.

Fotoelektrik sensör: Işık ve alıcının, ışık yayan kaynak kullanarak ve bu yaydığı ışığı algılayan elektronik devre elemanıdır. Işık kaynağı ile alıcının arasındaki ışık engellendiği anda sensör çıkış verir. Otomatik kapı, otomotiv endüstrisi, makine sektörü , depolama ve konveyör sistemlerine ve paketleme uygulamalarında kullanılır.

Nem sensörü: Bu tip sensörlerin bir diğer adı  higrometre dir. Belirli bir alanda ve havadaki net nemi ve nem oranını ölçen alettir. Bağıl nemi hissedebiliyor ve ölçebiliyorlar. Bunları genellikle evde bulunan HVAC (klima) sistemlerinde, seralarda  ve hayvan sürüsünün bulunan ortamlarda nemi belirleyebilirsiniz.

Titreşim sensörü: Belirli bir alandaki hafif vuruş ve titreşimleri algılama da kullanılır.  En yaygın olarak araç alarm ve güvenlik sistemlerinde görebiliriz.

sensör, Sensör Nedir?

Hareket sensörü: algılama özelliklerine aktif sensörler ve pasif sensör olmak üzere  iki çeşit hareket sensörü vardır. Aktif hareket sensörleri ultrasonik ses dalgaları gönderirken, pasif sensörler kızılötesi enerjiyi algılar.

  • Pasif harekt sensörleri: Pasif hareket algılama sensörleri Dual Passive Infrared Dedector (kızıl ötesi dedektör) ışınlarını bulunduğu ortama kızıl ötesi ışınlarını yayarak üzerinde bulunduğu Fresnel Lens sayesinde kızıl ötesi dedektör (PIR) çevresindeki vücud sıcaklık radyasyonunu algılayarak hareketi tespit eder ve  sensörde bağlı bulunan lambayı çalıştırmak için çıkış verir.
  • Aktif hareket sensörleri: Piyasada radar tabanlı hareket dedektörleri olarak da adlandırılır ve ultrasonik ses dalgaları göndererek istediğiniz alanı aktif bir şekilde sürekli tararak ulaştığı noktada ya emilir ya da bir yankı oluşturur. Nesneye ulaşan dalgalar sonraki karşılaştırmalar için hassas şekilde hesaplanır. Bulunduğu alanda hareketli nesne yada insanı fark ettiği durumda dalgaların frekansı sensöre yansıtılır ve alandaki nesnenin hareketini algılamak için sensör çıkış verir.

Bu sensörlerden robotik sistemlerde en yaygın kullanılanlarından biraz bahsetmek istiyorum.

Ultrasonik Sensör Nedir?

Ultrasonik sensör ismini “ultra” ve “sonic” kelimelerinin birleşmesinden alır. “Daha yüksek ses” anlamına gelmektedir. Bu sensörler mesafe ölçme amaçlı kullanılmaktadırlar. Çalışma prensipleri ise şu şekildedir: Ultrasonik sensörler dışarıya bir ses dalgası sinyali gönderirler. Gönderdikleri ses dalgasının bir cisme ulaşıp kendisine geri dönmesini beklerler. Sinyalin gönderilip tekrar geri gelme süresi baz alınarak sensörün cisme olan uzaklığı hesaplanır. (x = v * t / Yol = Hız * Zaman)

sensör, Sensör Nedir?
HC-SR04 Ultrasonik Sensörün Çalışma Prensibi

Passive Infra-Red (PIR) Sensörü Nedir?

PIR sensörleri ortamdaki sıcaklık ve kızılötesi dalga değişimlerine göre hareket algılayan sensörlerdir. Bu sensörler en yaygın olarak alarm sistemlerinde ve otomatik aydınlatmalarda kullanılırlar. Çalışma prensipleri ise şu şekildedir: Tüm nesneler bulundukları ortama sıcaklık ve kızılötesi dalga yayarlar. PIR sensörlerin yapısında da bir fresnel lens vardır. Bu mercek sayesinde ortamdaki ışınlar sensörün tam üzerine düşüp odaklanmasını sağlar. Sensör, sabit olan sıcaklık ve kızılötesi dalgalar değiştiğinde bunu algılayarak sisteme bildirir. Örneğin bir odaya monte edilen PIR sensörü sabit olarak odadaki duvar ve cisimlerin yaydıkları sabit dalga değerlerini kontrol eder. Odaya bir insan girdiğinde bu değerler değişime uğrayacağından sensör algılar ve bağlı olduğu sisteme bilgi verir.

sensör, Sensör Nedir?
PIR Sensörü Yapısı ve Çalışma Prensibi

Hall Effect Sensör Nedir?

Hall effect sensörleri, manyetik alan algılayarak sinyal çıkışı sağlayan sensörlerdir. Bu sensörler mesafe, hız, akım algılamada ve konumlandırmada kullanılırlar.

sensör, Sensör Nedir?
Hall Effect Sensör Çalışma Prensibi