Direnç esaslı metal plaka iplik gerginlik sensörü geliştirilmesi

Abstract

Bu yüksek lisans tezinde, üzerine dirençler (strain gauge) yapıştırılmış 35x25 mm boyutlarında, 0.5 ve 1.0 mm çelik ile 1.0 ve 2.0 mm kalınlığında alüminyum plakalar kullanılarak özgün iplik gerginlik ölçme sensörleri tasarlanmış, üretilmiş ve deneysel olarak test edilmiştir. Direnç esaslı yük hücreleri, ipliğin geçerken uyguladığı kuvvet neticesinde yapıştırıldıkları parçada oluşan boyutsal değişim (uzama/kısalma) sonucu meydana gelen direnç değişiminin elektriksel sinyale dönüştürülmesi esasına göre çalışır. Sensörün (direnç esaslı) ürettiği çıkış sinyali çok küçük olacağından (mV) kuvvetlendirici devreler kullanılmıştır. Direnç esaslı sensörün tasarımında ilk aşama, 35x25 mm lik bir metal plakada bir tarafından 2 noktadan sabitlenmiş ve diğer ucundan kuvvet uygulanması durumu için şekil değiştirme (birim uzama) ve doğal frekans analizlerinin ANSYS programıyla gerçekleştirilmesidir. Daha sonra 35x25 mm boyutlarındaki çelik ve alüminyum metal plakalara şekil değiştirmenin en fazla olduğu bölgelerde 2 üst tarafa 2 de alt tarafa olmak üzere dirençler yapıştırılmıştır. Dirençlerin yapıştırılması ve birbirine bağlanması Wheatstone köprü devresi oluşturulacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen gerginlik sensörlerinin performans testlerini yapmak için bir deney düzeneği geliştirilmiş olup, gerginlik sensörü sinyalinin karşılaştırılması amacıyla BUÜ Tekstil Mühendisliği Bölümü laboratuvarlarında mevcut Schmidt marka ticari bir gerginlik sensörü ile birlikte gerginlik ölçümü gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen ve Schmidt gerginlik ölçme sensörü sinyalleri bir arabirim kartıyla bilgisayara bağlanmış ve Labview programında yapılan bir yazılım ile 1ms aralıklarla veri toplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Son olarak ticari ve geliştirilen sensörlerden kaydedilen gerginlik eğrileri çizilmiş ve gerekli değerlendirmeler yapılarak geliştirilen iplik gerginlik sensörlerinin performans analizleri yapılmıştır.

In this master's thesis, an original yarn tension measuring sensor was designed, manufactured and tested experimentally using 35x25 mm sized, 0.5 and 1.0 mm steel and 1.0 and 2.0 mm thick aluminum plates with resistors (strain gauges) attached to them. Resistance-based load cells operate by converting the dimensional change (elongation/contraction) in the attached part, resulting from the force exerted by the yarn as it passes, into an electrical signal. As the output signal produced by the resistance-based sensor would be very small (mV), amplifier circuits were used. The first step in design of the resistance-based sensor is to perform the deformation and natural frequency analyses via the ANSYS program for a 35x25 mm metal plate fixed at 2 points on one side and a force applied at the other end. The glueing and interconnection of the resistors was carried out to create a Wheatstone bridge circuit. An experimental setup was developed to test the performance of the developed tension sensors. Tension measurements were performed by using a commercial Schmidt brand tension sensor in the BUÜ Textile Engineering Department laboratories to compare the tension sensor signals. The developed and Schmidt tension measurement sensors were connected to a computer via an interface card, and data was collected at 1ms intervals using software developed in LabView. Finally, tension curves recorded from the commercial and developed sensors were plotted, and evaluations were made to analyze the performance of the developed yarn tension sensors.