Günümüzde basınç ölçümlerinde giderek yaygınlaşmakta olan basınç sensörleri özellikle endüstri dünyasında önemli bir yer edinmektedir. Özellikle endüstri alanında sensörlerin kullanımı büyük ölçekte fayda saplamakta ve bu faydaların başında enerji verimliliği gelmektedir. Basınç sensörlerinin yayınlaşmasının bir başka sebebi ise anlık verilerin sağlanmasıdır. Gelişen endüstride otomasyonun artması doğru orantılı olarak basınç sensörlerinin kullanımını da arttırmaktadır.
Piezorezistif Sensör Nedir?
Piezorezistif teknolojisi, elektrik hareketi oluşturmak için mekanik bir baskı altında kaldığında yarı iletken malzemelerin dirençlerindeki değişkenleri kullanan bir teknolojidir. Piezorezistif sensörlerin içinde bulunan malzemeler basınç etkisi altında esneyerek oluşan elektrik direncindeki değişimi kullanır. Piezorezistif sensörlerde kullanılan yarı iletken parçalar günümüzde birçok elektronik cihazda bulunan temel metalik ve silikon parçalarından oluşur. Piezorezistif sensörler etki, hızlanma ve basınç gibi ortamda stres oluşturan kuvvetleri ölçmek ve kaydetmek için kullanılan yaygın bir çözüm haline gelmiştir.
Çalışma Prensibi
Piezorezistif sensörler gerinim ölçer ve en yaygın sensör türleri arasında olduğunu bahsetmiştik. Basıncı ölçmek için stres altında malzemenin elektrik direncindeki değişkinliği kullanır. Piezorezistif sensörler gerinimi ölçer ve sensör elemanı deforme olduğunda dirençteki değişkenliği tanıyan bir diyaframa takılır ve çıkış sinyaline dönüşür. Hem yüksek hem de düşük basınçlı uygulamalarda mutlak, gösterge, bağlı ve fark basınç ölçümlerinde kullanılır.
Kullanım Alanları
Piezorezistif teknolojisi mekanik stres ölçümü olan tüm uygulamalarda kullanımı görülmektedir. Çeşitli sektörlerden örnekler verebiliriz. Otomativ endüstrisinde piezorezistf sensörler motor kısmında yakıt ve gaz basınç değerlerini ölçmede. Tıp alanında tansiyon ve solunum cihazlarında. Deniz taşıtlarında doğru derinliği ve makinelerin denizin altında maruz kaldığı basınç değerlerini ölçmede kullanılmaktadır. Bu cihazların en gelişmiş örnekleri ise uçakların altimetrelerinde ve barometrik basınç cihazlarında kullanılmaktadır.
Avantaj ve Dezavantajları
Piezorezistif teknolojisine sahip basınç sensörleri uzun süreli performans ve sabit kalibrasyonlara sahiptir.
Silikon bazlı sensörlerin aksine Piezorezistif daha dayanıklı yapıya sahiptir ve yaklaşık 200⁰C’ye kadar çalışma sıcaklığı da bu teknolojinin en büyük avantajıdır.
Piezorezistif teknolojisinin dezavantajı, muadil basınç sensörlerine kıyasla yüksek enerji tüketimidir. Bundan dolayı piezorezistif sensörler pille çalışamaz ve taşınılabilir bir sistemde kullanılamaz.
Endüstri 4.0 ve Piezorezistif Teknolojisi
Endüstri 4.0 sistemde birlikte çalışabilirliği, kaynak verimliliği ve üretkenliği arttırarak sistemde modernize etmek için otomasyon sistemleri ile ağ oluşturma ihtiyacı ortaya çıkar. Endüstri 4.0 da hedef sistemin kendi kendine yönetebilen sistem oluşturmaktır. Bu sistemin oluşturulması için “Siber-Fiziksel Sistemler” ve “Nesnelerin İnterneti” iki kavramın birlikte çalışması ile gerçekleşebilir. Piezorezistif sensörlerin buluta bağlanması ile ağ üzerinden birbirleri ile otomatik iletişim kurarak üretimi kontrol altında tutar ve insan katkısını minimum seviyeye indirir. Oluşabilecek basınç arızaları önceden tahmin edilebilerek arıza kaynakları azaltılabilir ve duruş süreleri kısaltılabilir. Oluşan verileri eş zamanlı görmek ve anında müdahile edilmesi kalite ve verimliliği de üst seviyeye çıkaracaktır.
