Endüstri 4.0 uygulamaları için piezorezistif akıllı basınç sensörü tasarımı ve geliştirilmesi
Piezoresistive smart pressure sensor design and development for industry4.0 applications
Yazar: İBRAHİM TOY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKKI SOY
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Dünya'da endüstriyel alanda gelişmeler hızlı bir şekilde devam etmektedir. Devrim olarak nitelendirilen bu gelişmelerin Endüstri 1.0 ile başlayan serüveni günümüzde Endüstri 4.0 ile devam etmektedir. Endüstri 4.0 ile hayatımıza giren nesnelerin interneti kavramı, sensör teknolojisinde yenilikleri kaçınılmaz kılmıştır. Üretim alanında kullanılmakta olan sensörlerin enerji verimliliği, güvenilirliği ve kullanılabilirliği son derece önem arz etmektedir. Klasik sensörlerin üretimde doğruluğunu artırmak için yapılan iyileştirmeler ile akıllı sensörlerin ortaya çıkması, bu gelişmelerin en önemli örneklerindendir. Endüstride makine ve proses kontrolünde, otomasyon uygulamalarında kullanılan basınç sensörleri geliştirilmeye açık sensörlerdendir. Bu tez çalışmasında Endüstri 4.0 uygulamalarında kullanılabilecek piezorezistif algılama yöntemi tabanlı basınç sensörü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarımı gerçekleştirilen akıllı basınç sensörü CAN Bus üzerinden haberleşme yeteneğine sahiptir. Sensörün geliştirilmesinde dijital ve analog sinyal filtre tasarımları ile sensöre gürültü bağışıklığı kazandırılmıştır. Ayrıca sensörün kendi kendine kalibrasyon (self-calibration) özelliğine sahip olabilmesi için yapay sinir ağı (YSA) ile sensör çıkışının doğrusallaştırılması sağlanmıştır. Tasarlanan akıllı basınç sensörü deneysel olarak test edilerek ölçüm sonuçları doğrulanmıştır.

Abstract:
Developments in the industrial field continue rapidly in the world. The adventure of these developments, which are described as revolution, started with Industry 1.0 and continues with Industry 4.0 today. The consept of Internet of Things (IoT) that came into our lives with Industry 4.0 and it made inevitable the innovations in the sensor technology. Energy efficiency, reliability and efficiency of the sensors used in the production fields are extremely important. With the improvements that made to increase the accuracy of conventional sensors in production, the emergence of smart sensors is one of the most important examples of these developments. In the industry, the pressure sensors used in machine, process control and automation applications are open to development. In this thesis, the piezoresistive sensing method based pressure sensor design has been realized for Industry 4.0 applications. The designed smart pressure sensor has the ability to communicate over CAN Bus interface. In the development of the sensor, the noise immunity has been added to the sensor with the digital and analog signal filter designs. Besides, the sensor output is linearized with an artificial neural network (ANN) so that the sensor can have self-calibration ability. The designed smart pressure sensor has been experimentally tested and the measurement results have been verified.