Basınç kontrol cihazı ara yüz bağlantısı

Tescom ER3000SI-1, USB’den RS-485’e dönüşümü gerçekleştiren bir ara yüz bağlantısı kullanılarak (OMG-USB-485-1) seri bağlantı seti ile PC’ ye bağlanır. Transducer, basınç kontrol cihazı ve PC bağlantı diyagramı Şekil 3.2’ de verilmiştir.

ġekil 3.2 : ER 3000SI-1 sistem bağlantı diagram [24].

Yukarıda verilen bağlantı diyagramında, basınç kontrol cihazının bir ara yüz dönüştürücü ile PC’ye bağlantısı görülmektedir. OMG-USB-485-1 I/O adaptörü, RS- 485 ara yüz bağlantısını USB bağlantısına dönüştüren bir donanımdır.

Ara yüz bağlantısı için sistem gereksinimleri:

- OMG-USB-485-1 USB den RS-530/422/485’ye seri I/O adaptörü - PC Host girişine bağlantı için USB kablosu (CA179)

-Yazılım (SeaCOM).

OMG-USB-485-1 USB kablosu ile PC Host girişine bağlantı yapıldıktan sonra, SeaCOM yazılımı yüklenir. Bilgisayarın donanım özelliklerinde, Aygıt Yöneticisinde COM & LPT Device Class ikonu görülecektir. Şekil 3.3’te veri akışını ve sistemin çalışır durumda olduğunu gösteren LED durumu görülmektedir.

Sistemin doğru şekilde çalıştığını anlamak için, Başlat- Programlar menüsünden WinSSD görev çubuğu kullanılır.

Elektriksel ara yüz seçimi: OMG-USB-485-1 üzerinde bulunan port farklı ara yüz bağlantıları için (RS-530/422/485, RS-422 veya iki kablolu RS-485) uyumlu olduğundan port üzerinde bulunan, dip anahtarların konumlama ayarları Şekil 3.4’te gösterilmiştir.

ġekil 3.4 : RS-485 dip anahtar konumları.

Yukarıda dip anahtar konumları, şekildeki gibi gösterilmesine karşın 5, 6 ve 7 numaralı dip anahtarlar OFF, 8 numaralı dip anahtar ise ON konumunda iken veri akışı sağlanmıştır. RS-485 saniyede 10 Mbit veri geçişi yapabilmektedir. İki kablolu bağlantıda aynı anda tamamen çift yönlü veri geçişine izin vermez, sadece tek yönlü veri akışı yapılır. Yarı çift taraflı operasyonlar için, iki iletici pinle iki alıcı pinin birbirlerine bağlantısı yapılmalıdır (Tx+

ile Rx+ ve Tx- ile Rx-). Dört kablolu bağlantıda, tamamen çift yönlü veri geçişi sağlanır (Şekil 3.5).

ġekil 3.5 : 25 pinli RS 485/422 bağlantısı (DB25 Erkek).

Burada OMG-USB-485-1’i asıl görevi, basınç kontrol cihazı ile PC arasında ara yüz bağlantısının yapılarak işletim sisteminde veri akışının sağlanmasıdır. Basınç kontrol cihazının çalışabilirliğinin anlaşılması için PC’de Başlat menüsünde ER 3000 (CVI) görev çubuğundan çalıştırıldığında OMG-USB-485-1 üzerinde bulunan TD ve RD LED’lerinin her ikisinin birlikte yandığı görülmelidir. Bu işlemler tamamlandığında PC ile basınç kontrol cihazı arasında bağlantı sorunsuz olarak kurulmuş olur.

3.1.1.2 Jet akıĢ kontrolü ve VI oluĢturma

ER3000SI-1 normal çalışma şartlarında, 24 VDC ve 4-20 mA’lik bir güç kaynağı ile beslenmelidir. Güç kaynağı sisteme, belirli limitlerde ayarlanabilen elektriksel akım

Elektronik basınç kontrol cihazının çıktı sinyali, analog 1-5 volt veya 4-20 mA aralığında ve % 0.5 kesinliğe sahiptir. Sistemin özelliklerine göre bu iki çıktı seçeneklerinden biri tercih edilir. Kurulu düzenekte 1-5 volt seçeneği kullanılarak transducer ile kontrol cihazı arasında bağlantı yapılmıştır.

Piozo elektrik basınç transduceri, jet dinlenme odası basıncını algılayarak, geri besleme sinyali ile sürekli olarak sisteme bilgi gönderir. Basınç transducerinden gelen sinyale göre, ER3000SI-1 solenoid valfları kullanır ve akış debisini ayarlamak suretiyle jet dinlenme odası basıncını istenilen değerlerde tutar. Burada önemli bir sorun, kullanılan basınç transducerin gönderdiği analog çıkış sinyalinin, kontrol cihazının çalışma sinyali değerinden farklı olmasıdır.

Kullanılan basınç transducerleri, farklı basınç aralıklarında çalıştıklarından geri besleme sinyali de farklı olabilir. (0-5 volt veya 0-10 volt).

Farklı çıkış sinyallerinde çalışan basınç transducerlerinin, basınç kontrol cihazının çalışma sinyali ile uyumlu olabilmesi için bir VI yazılımına ihtiyaç duyulmuştur. LabVIEW programı kullanılarak oluşturulan VI yazılımı, transducerden gelen 0-5 volt aralığındaki sinyali, basınç kontrol cihazına 1-5 volt olarak gönderir. Böylece, basınç ayarlaması yapılacak alandan gelen sinyal basınç kontrol cihazının çalışma aralığında olacaktır (Şekil 3.6)

Transducer 0-5 volt ER -3000S1 1-5 volt 0-5 volt 1-5 volt Transducer sinyali ER -3000 sinyali Basınç bilgisi PSI-MIO 16E-

DAQ kartı [NI]

ġekil 3.6 : Gerçek zamanlı sinyal dönüşümü.

Bu yazılımın avantajı, farklı basınç aralıklarında çalışan ve farklı çıktı sinyallerine sahip transducerlerin, kalibrasyon eğrilerini kullanmak suretiyle, sisteme kolayca adaptasyon edilerek kullanabilmeleridir. Aynı zamanda, transducer sinyali, basınç kontrol sinyali ve dinlenme odası basınç bilgisi, VI penceresinden izlenebilmektedir.

Bu işlemde, PCI-MIO-16E-1 (NI) veri toplama kartı kullanılarak, 25 pin adaptör ile PC bağlantısı yapılmıştır.

Şekil 3.7’de sinyal entegrasyonunu sağlayan VI ‘Blok Diagramı’ gösterilmiştir.

ġekil 3.7 : Elektronik basınç kontrolü ve transducer çıktı sinyali entegrasyonu blok diagramı, LabVIEW.

Şekil 3.8’de sistemde kullanılan basınç transduceri çıktı sinyali ile kontrol cihazına eş zamanlı gönderilen sinyalin grafik ve sayısal ekranı görünmektedir.

ġekil 3.8 : Elektronik basınç kontrolü ve basınç transduceri çıktı sinyal entegrasyon penceresi LabVIEW.

Ekranın önünde ‘Signal Generator’ penceresinde, kullanıcı tarafından dinlenme odası basınç değerleri bu alana girilir. Basınç kontrol cihazı, sistemin çıkış basıncını istenilen değere ayarlar. Şeklin sağ alt köşesinde ayarlanan basınç değeri VI

Grafikteki basınç değeri, kontrol cihazının yazılımında (Windows Tune Program) ‘Plot’ ekranında basınç değeriyle aynıdır. Dolayısıyla bu iki ekrandaki veriler kullanıcıya sistem basıncını doğrulamakta büyük kolaylık sağlar (Şekil 3.9).

ġekil 3.9 : Set edilen ve gerçek basınç değeri plot ekranı (Windows Tune Program).

Windows Tune Programı, RS-485 ara yüz üzerinden bağlantısı yapılan, ER3000SI- 1’in çalışma ayarlarının yapıldığı programdır. Programda bulunan sistem araçları, sistem girdilerini grafiksel ve nümerik olarak veri akışının izlenebilmesi, gerekli durumlarda sistemde değişikliklerin yapılması ve verilere ait sonuçlarının alınabilmesi amacıyla kullanılırlar.

Şekil 3.10’da ‘Plot’ ekranında sinyal üretici ve veri akışı penceresi gösterilmiştir.

Burada kullanıcı, jet çıkışında zamanla değişken bir akım üretecek şekilde basıncı kontrol etmek istemektedir. Regülatör, 5 saniye periyotta 20 ve 25 psi basınç aralığında sinüs eğrisine uygun harmonik bir akış üretmektedir. Ekranda kırmızı çizgi, kullanıcının sinyal üretecinde ayarlamış olduğu değerdir. Grafikteki beyaz çizgi ise kontrol cihazı tarafından ayarlanan jet dinlenme odası basınç değeridir. Şekil 3.11’de ise aynı basınç değerlerinde VI ekranında gerçek zamanlı voltaj sinyalleri ile basınç grafiği ekranı verilmiştir. Ekranda sol üst tarafta, transducerden gelen voltaj sinyali, sağ üst tarafta basınç kontrol cihazına gönderilen sinyal ve sağ alt köşede ise kontrol cihazının ayarladığı basınç değerleri sayısal ve grafiksel olarak görülmektedir.

ġekil 3.11 : VI ekranında sinusoidal akımın oluşturduğu analog sinyal ve basınç değerleri.

Basınç kontrol cihazı, sitemin çalışma basıncını ayarlamak için, dijital kontrol çalışma algoritmasını uygulayan mikro-kontrol tabanlı bir cihazdır. Tescom ER3000SI-1, regülatör ve akış hattı bağlantısı Şekil 3.12’de gösterilmiştir.

Kaynak basıncı, cihaz giriş kanalında bulunan ‘pulse oranlı’ modülasyonu yapılmış solenoid valf sayesinde ve çıkış kanalında benzer özellikte valf ile ayarlanır. Jet sisteminde basınç, jet dinlenme odasında bulunan basınç transduceri (piezoelektrik transducer) ile algılanan ve kubbesel şekle sahip regülatör üzerine basınçlı hava etkisi ile girişte akım debisi ayarlanmak suretiyle yapılır. Cihaz, 25 milisaniye aralıklarla geri besleme sinyalini, istenilen (set point) değerdeki sinyal ile karşılaştırır. Eğer geri besleme sinyali istenilen değerden küçükse sistemin çıkıştaki basıncı istenilen basınca ulaşmamıştır. Bu durumda basınç kontrol cihazı, giriş kanalında bulunan solenoid valfını açarak, basınç düşürücü regülatör kubbesi üzerine basınçlı havanın geçişine izin verir. Bu şekilde ana akım hattında regülatör vanası açılır ve havanın debisi arttırılmak suretiyle çıkıştaki hava basıncı yükseltilir. Kontrol cihazı regülatör kubbesi üzerindeki hava basıncını arttırmaya devam eder, çıkıştaki akımın basıncı set edilen basınca eşit oluncaya kadar bu durum sürdürülür.

Çıkıştaki basınç değeri istenilen basınç değerinden büyük olduğunda, kontrol cihazı çıkış valfını açarak regülatör kubbesi üzerindeki basıncı azaltılır. Regülatör kendiliğinden fazla basıncı dışarı atar ve sistem basıncını istenilen değere getirir. Dört kablolu sistem çıkışına bağlı transducer ve kontrol cihazı bağlantı detayı Şekil 3.13’te gösterilmiştir.

ġekil 3.13 : Dört kablolu dıştan geri beslemeli basınç transduceri ve basınç kontrol cihazı bağlantı detayı.

Jet çıkış şartlarının belirlenmesinde, sistem basıncı algılaması, yüksek oranda kararlı ve doğru basınç ölçebilen piezo elektrik transducer tarafından yapılır. Transducerin bir parçası olan pasif diyafram vasıtasıyla, uygulanan kuvvetten dolayı oluşan gerilmelerdeki değişimler, sensör direncinde bir değişikliğe neden olur.

Sensör direncide oluşan değişimler, gerekli çıktı değeri ve performans karakteristiklerine uygun şekilde şartlandırılır ve amplifiye edilir.

3.1.2 Jet dinlenme odası

Şekil 3.14’te jet akışını oluşturan ve üzerinde parçacık ekimi ile basınç transducerin bulunduğu düzenek görülmektedir. Jet dinlenme odası, çelik alaşımdan yapılmış, yüksek basınca dayanıklı (10-15 bar), 150 mm çap ve 550 mm uzunluğa sahip, girişte yine yüksek çalışma basınçlarına dayanıklı çelik hortumla ana akım girişine bağlanmıştır. Jet lülesinin en dar kesiti, çıkışta 6,5 mm ve daralan bir profile sahiptir. Jet dinlenme odası içerisinde, parçacıkların ve akımın düzgün dağılımın sağlamak için bal peteği akım düzleştiricisi konulmuştur.

Jet dinlenme odası üzerine basınç transduceri çıkış koşullarını ayarlamak için bağlanmış, jet merkezine kadar inen ve akıma karşı konumlandırılmış parçacık ekimi yapan bir mibzer bağlanmıştır. Mibzer girişinde bir valf sayesinde parçacık konsantrasyonu, istenilen seviyelerde elle kumanda ile yapılır. Ayrıca, ihtiyaç duyulduğu anlarda çıkış basıncının görülebilmesi için, Bourdon tüp manometre mevcuttur.

ġekil 3.14 : Jet düzeneği.

Sistemin akım ihtiyacı, atmosferik dış ortamdan alınan havanın, kompresörler yardımıyla 40 atm basınca kadar çıkabilen tanklarda muhafaza edilen havadan temin edilir. Bu tanklardan gelen hava, iletim hatlarıyla taşınarak siteme girmeden önce, filtreleme ve kurutma işlemleriyle şartlandırılarak, nem ve tozlarından arındırılır. Şekil 3.15’de jet lülesi ölçülerin gösteren perspektif görüntü verilmiştir.

ġekil 3.15 : Jet lülesi perspektif görünüşü (mm).

El kumandalı basınç regülatörleri ile giriş basınçları istenilen seviyeye ayarlanabilmektedir. Daha önceki bölümlerde anlatıldığı gibi, jet sisteminin çıkış basıncı, elektronik basınç kontrol cihazı ve regülatör tarafından, sabit değerde veya değişken harmonik basınçlarda (sinüs veya kare dalgası) sağlanmaktadır.