Giriş: Tekstil ürünlerinin nem seviyelerini belirleme işlemi bazı süreçlerde büyük öneme sahiptir. Tekstil üretimi, tekstil ürünlerinin kurutma işlemleri gibi süreçlerde çamaşır nem seviyesinin ölçülmesi önemli bir çalışma konusu olmuştur. Özellikle çamaşır kurutma makinaları için nem seviyesinin algılanması kurutma çevrimini sonlandırmak için kritik bir konudur. Kurutma makinaları, çamaşır makinasında yıkanmış, ıslak olarak çıkan çamaşırların kurutma işlemini gerçekleştiren bir üründür. Kurutma makinalarında, rezistans veya ısı pompası ile ısıtılan hava tambur içerisine gönderilir ve ıslak çamaşırlar sıcak hava etkisiyle üzerindeki nemi havaya atar. Daha sonra bu havadaki nem yoğuşturularak, hava tekrar ısıtılır ve tambur içerisine gönderilir. Böylece kurutma işlemi gerçekleştirilir. Kurutma makinalarında çamaşır nemini belirlemek için iletkenlik ölçümü yapılmaktadır. İletkenlik ölçümü bir direnç ölçme yöntemidir. Çamaşırlar nemliyken direnci düşük, iletkenliği yüksektir. Çamaşırlar kurudukça direnci artar, iletkenliği düşer. Kurutma çevriminin sonlarında ise çamaşır direnç değeri çok yüksek seviyelere ulaşmaktadır. Yüksek seviyedeki direnç değerlerini hassas bir şekilde ölçebilmek ise düşük gerilim seviyelerinde mümkün olmamaktadır. Amaç: Bu çalışmada, tekstil ürünlerinde hassas nem seviyesi algılama problemine çözüm olacak bir ölçüm yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen ölçüm yöntemi ile düşük gerilim seviyelerinde yüksek direnç ölçümlerinin yapılabilmesi amaçlanmıştır. Geliştirilen ölçüm yöntemini kullanarak mobil bir sensör cihazı yapılmış ve kurutma makinasında nem seviyesini algılamak için kullanılmıştır. Kapsam: Bu çalışma kapsamında, yüksek direnç seviyelerini ölçebilen bir laboratuvar cihazıyla farklı tekstil tiplerinin farklı nem seviyelerinde iletkenlikleri ölçülerek direnç seviyeleri belirlenmiştir. Ölçülmesi gereken yüksek direnç değerleri belirlenerek, düşük DC gerilimlerle bu direnç değerlerini ölçebilecek bir sensör devresi tasarımı yapılmıştır. Geliştirilen sensör sistemi mobil bir ürün haline getirilerek çamaşır kurutma makinasında kuruluk algılama için kullanılmıştır. Sınırlıklar: Çamaşır nem oranı azaldıkça yükselen direnç değerlerini düşük DC gerilimlerde ölçmek çeşitli gürültü problemlerine sebep olmaktadır. Yöntem: Bu çalışmada çamaşır nem seviyesini algılamak için çamaşır iletkenliği ölçülmeye çalışılmıştır. İletkenlik ölçümü aslında bir direnç ölçme yöntemidir. Çamaşırlar nemliyken iletkenliği yüksek, direnci düşüktür. Çamaşırlar kurumaya başladığında iletkenliği düşer ve direnci artar. Tekstil ürünlerinin nem seviyelerini ölçmek için tasarlanacak yeni sensör sistemi için farklı tekstil tiplerinde, yüksek direnç ölçümü yapabilen bir cihaz ile nem seviyesine göre direnç değerleri belirlenmiştir. Farklı tekstil ürünlerinin %60 nem seviyesinde sahip olduğu direnç değeri ve kuruma sınırı olan %5 nem seviyesindeki direnç değerleri ölçülmüştür. Bu ölçümler sonucunda farklı tekstil tipleri için ölçülmesi gereken en düşük ve en yüksek direnç değerleri belirlenmiştir. Bu direnç değerleri standart pamuklu çamaşır için 70kΩ-150MΩ, ipek dokuma için 17kΩ-47MΩ, viskon örme için 28kΩ-40MΩ, polyester dokuma için 60kΩ -60MΩ, keten dokuma için 15kΩ-66MΩ, polyester örme için 60kΩ-20MΩ, pamuk örme için 27kΩ-84MΩ, pamuk dokuma için18kΩ-25 MΩ olarak ölçülmüştür. Bu yüksek direnç değerlerini DC olarak ölçmek bazı sıkıntılara yol açmaktadır. Çamaşırın üzerinden geçirilen akım seviyesi düşük seviyelere ulaşmaktadır. En yüksek direnç seviyesine sahip olan standart pamuklu tekstil tipi örnek alınırsa, 5V/150MΩ=33nA seviyelerinde bir akım işlemcilerle ölçüldüğünde gürültüden çok etkilenen bir sistem haline gelmiştir. Tasarlanan ölçüm devresinde kullanılan donanımsal ve yazılımsal filtrelerle bu gürültü problemi ortadan kaldırılmıştır. Ölçülen direnç aralığı yüksek olduğundan aynı ölçüm devresiyle bu dirençleri hassas bir şekilde ölçmek de mümkün olmamaktadır. Ölçüm sistemi üzerinde düşük direnç seviyelerini ve yüksek direnç seviyelerini ölçebilecek, yazılımla otomatik geçiş yapılabilecek bir ölçüm devresi tasarlanmıştır. 7MΩ direnç değerlerine kadar düşük seviyelerde ölçüm yapabilen ölçüm devresi, 7MΩ ve daha yüksek direnç değerlerinde ise yüksek seviyelerde ölçüm yapabilen ölçüm devresi kullanılmıştır. Sensör devresi üzerinde yazılımsal olarak anahtarlama yapılır ve dirençler arasında geçiş sağlanır. Geliştirilen sensör sistemi mobil hale getirilerek kurutma makinasında kuruluk algılanması için kullanılmıştır. Bulgular: Yüksek nem seviyesine sahip tekstil ile düşük nem seviyesine sahip tekstil, aynı sensör sistemiyle ölçülerek hassas bir şekilde nem seviyesi algılanmıştır. Kullanılan donanımsal ve yazılımsal filtreler gürültü problemlerini ortadan kaldırmıştır. Sensör sistemi mobil hale getirilerek kurutma makinası için bir uygulama alanı haline getirilmiştir. Sonuç: Geliştirilen sensör sistemi ile tekstil nem seviyeleri hassas olarak ölçülebilmiştir. Düşük ve yüksek seviyelerdeki direnç değerleri aynı sensör sistemiyle ölçülmüştür. Donanımsal ve yazılımsal geliştirmeler yapıldıktan sonra mobil hale getirilen sensör sistemi kurutma makinalarında test edilmiştir. Kurutma makinasında, çamaşır nem seviyeleri kurutma çevrimi boyunca ölçülmüş ve kuruluk algılanması sensör sistemi ile gerçekleştirilmiştir. Bu şekilde çamaşır kurutma makinalarındaki kuruluk algılama problemine çözüm olarak sunulmuştur. Kurutma makinasının mevcut sensör yapısı ile %10 ve altı kuruluk seviyesi hassas olarak ölçülemezken, tasarlanan yeni sensör sistemi ve algoritmalarla hassas ölçümler yapılabilir hale gelmiştir.
Anahtar Kelimeler: Kurutma Makinası, İletkenlik Ölçümü, Kuruluk Algılama
|
