Endüstriyel bir Nesnelerin İnterneti (IoT) sistemi kuruyorsanız, kesinlikle arsenalinize bir gaz sensörü eklemeyi düşünmelisiniz. Adından da anlaşılacağı gibi, endüstriyel gaz sensörleri, endüstriyel bağlamlarda gazların varlığını algılamak ve çeşitli özelliklerini ölçmek için kullanılır. Bu nispeten basit görünen uygulamaya rağmen, gaz sensörleri güvenli ve güvenilir endüstriyel süreçler oluşturmakta kritik bir rol oynayabilir! Bu nedenle daha fazla aramayın ve bugünkü makalemizde IoT’de endüstriyel gaz sensörleri ile nasıl başlayacağınızı öğrenmek için bize katılın!
Bu makalede şunları ele alacağız:
- Gaz Sensörleri Nasıl Çalışır?
- Gaz Sensörlerinin Kullanım Alanları ve Faydaları
- Bir Gaz Sensörü Nasıl Seçilir
- TinyML ile Gaz Sensörlerinin Sınırlarını Zorlama
Gaz Sensörleri Nasıl Çalışır? – Çalışma Prensibi
Gaz sensörleri, bir test gazının varlığına farklı şekillerde yanıt veren bir algılama yüzeyi ile donatılmıştır. Örneğin, yüzey, test gazı konsantrasyonunun büyüklüğünü belirlemek için kullanılan direnç, kapasitans, kütle veya optik özelliklerde bir değişim yaşayabilir. Doğal olarak, algılama yüzeyinde kullanılan farklı malzemeler, farklı gazların algılanmasına olanak tanır!
Örnek: Elektriksel Gaz Sensörleri
Bir elektrikli gaz sensörünün farklı gazları algılama yeteneği, sensörde kullanılan kimyasal direnç (chemiresistor) ile ilgilidir; bu, çevresindeki kimyasal ortamda meydana gelen değişikliklere bağlı olarak elektriksel direncini değiştiren bir malzemedir.
Yaygın olarak kullanılan bir kimyasal direnç, Kalay Dioksit (SnO2) olarak bilinir. Kalay Dioksit, serbest elektronları taşıyarak elektrik iletimi yapan n-tipi bir yarı iletken olarak bilinir. Normal koşullar altında, çevredeki havadaki bol miktarda oksijen, bu elektronları kalay dioksit malzemesinin yüzeyine çeker. Elektrik iletimi için malzeme içinde serbest elektron eksikliği olduğunda, malzeme üzerindeki ölçülen akım neredeyse sıfıra yakındır.
Öte yandan, sensör toksik veya zararlı gazların varlığında olduğunda, bu gazlar oksijene karşı bir azaltıcı ajan görevi görerek serbest elektronlardan ayırır. Bu serbest elektronlar artık malzemeye geri döner ve elektrik iletimi yapabilir. Böylece, algılama malzememiz üzerinden ölçtüğümüz akım artık daha büyük olacak ve zararlı gazların varlığını gösterecektir!
Aşağıdaki tabloda bazı diğer popüler gaz sensörü türleri gösterilmektedir!
| Tür | Çalışma Prensibi |
|---|---|
| Elektrokimyasal | Akım, voltaj, kapasitans/empedans değişiklikleri: 1. Voltametri (amperometri dahil) 2. Potansiyometri 3. Kimyasal olarak duyarlı alan etkili transistör 4. Gaz algılama için katı elektrolitlerle potansiyometri |
| Elektriksel | Metal oksit iletkenliği Organik iletkenlik Elektrolitik iletkenlik Hetero birleşim iletkenliği (Schottky diyot, FET, MOS) İş fonksiyonu Elektrik permitivitesi (kapasitans) |
| Kütle Duyarlı | Ağırlık, genlik, faz veya frekans, boyut, şekil veya konum değişiklikleri: 1. Kuvars kristal mikrodenge 2. Yüzey akustik dalga yayılımı 3. Kantilever |
| Manyetik | Paramanyetik gaz özelliklerinin değişiklikleri |
| Optik Cihazlar | Işık yoğunluğu, rengi veya emisyon spektrumlarındaki değişiklikler: 1. Absorpsiyon 2. Yansıma 3. Luminans 4. Kırılma indisi 5. Optotermal etki 6. Işık saçılması (Raman saçılması, plazmon rezonansı) |
| Termometrik (Kalorimetrik) | Belirli bir kimyasal reaksiyonun ısı etkileri. Sıcaklık, ısı akışı, ısı içeriğindeki değişiklikler: 1. Termoelektrik 2. Piroelektrik 3. Katalitik boncuk (pellistor) 4. Isıl iletkenlik |
Gaz Sensörlerinin Kullanım Alanları ve Faydaları
Gaz sensörlerinin arka planda nasıl çalıştığını daha iyi anladığınıza göre, aslında birçok uygulamaları olduğunu bilmek sizi mutlu edecektir, özellikle endüstriyel IoT’de. İşte gaz sensörlerinin IoT sistemleriniz için faydalı veya hatta gerekli olabileceği bazı örnekler!
1. Çalışma Koşullarını İzleme ve Koruma
Gazlar, uygulamanızın çalışacağı bağlamda önemli mi? Laboratuvar, tarım veya hatta üretim ortamlarında, mevcut gazların türleri ve miktarları, işlerin doğru çalışıp çalışmadığını gösteren anahtar göstergeler olabilir!
Diğer bazı uygulamalarda, çevredeki gazın bileşimini yakından izlemek kritik olabilir. Örneğin, hassas çiftliklerde bulunan CO2 veya NO2 miktarı, mahsul verimini büyük ölçüde etkileyebilir ve bu nedenle yakından izlenmeli ve korunmalıdır. Endüstriyel IoT sisteminize bir gaz sensörü eklemek, uzaktan izlemek ve böyle verileri toplamak için kablosuz teknolojilerden yararlanmanızı sağlar ve gereksinimlerinizi daha etkili bir şekilde karşılamanıza yardımcı olur!
2. Süreç / İş Yeri Güvenliğini İyileştirme
Pek çok işletme, güvenlik sistemlerinin bir parçası olarak endüstriyel gaz sensörleri kurmayı tercih etmeye devam ediyor. Gazların, endüstride karşılaşılan en tehlikeli tehlikeli maddelerden biri olduğunu düşündüğünüzde, bu durum sürpriz değil.
Çoğu toksik endüstriyel gaz, hem renksiz hem de kokusuz olduğundan, sessiz katiller olma potansiyeline sahiptir ve sensörler ve ölçüm cihazları aracılığıyla tespit edilmelidir. IoT destekli güvenlik sistemlerinize gaz sensörleri entegre etmek, çalışanların toksik gaz sızıntıları gibi potansiyel tehlikeler hakkında güvenilir bir şekilde uyarılmasını sağlayabilir, iş yeri güvenliğini önemli ölçüde artırabilir ve en kötü durumu – bir yaşam kaybını – önleyebilir.
“`html
3. Daha Akıllı, Daha Yeşil Şehirler Geliştirmek
İklim değişikliğinin giderek artan etkileriyle birlikte, işletmelerin ve endüstrilerin çevreyi korumak için üzerlerine düşeni yerine getirmesi her zamankinden daha önemli hale geldi. Daha yeşil endüstrilere ve şehirlere geçişin zaman alması bekleniyor; bu, hem yeni, daha temiz teknolojilere yönelik araştırmalar hem de mevcut endüstriyel uygulamalar üzerine derin bir düşünmeyi gerektiriyor.
Yine de, IoT izleme kullanarak eko-bilinç geliştirmek harika bir başlangıç noktasıdır. Eylemlerimizin çevre üzerindeki etkilerini daha iyi anlayarak, iyileştirilmesi gereken süreçleri belirleyebilir ve etkilerini daha iyi azaltabiliriz. Bu bağlamda, gaz sensörleriyle ölçülen hava kalitesi, çevresel kirliliği anlamak için son derece önemli bir ölçüttür!
Gaz Sensörü Nasıl Seçilir
Gaz sensörü arıyorsanız, Seeed, IoT sistemleriniz için etkili ve sağlam performans sunacak geniş bir endüstriyel ürün yelpazesine sahiptir, bunlar arasında gaz sensörleri de bulunmaktadır.
Seeed’in SenseCAP Serisini Tanıtıyoruz
Seeed’in Endüstriyel IoT (IIoT) ürünleri arasında, SenseCAP serisi kablosuz çevresel algılama sağlayan ürünlere odaklanmaktadır. Akıllı tarım, hassas tarım ve akıllı şehirlerden, SenseCAP donanım (sensörler, veri kaydediciler, ağ geçitleri), yazılım (SenseCAP portalı, mobil uygulama, API) ve LoRa, 4G, NB-IoT gibi farklı iletişim protokolleriyle çok yönlü uyumluluk sunmaktadır!
SenseCAP Sensör Hub 4G Veri Kaydedici
SenseCAP ile gaz algılama uygulamalarınızı oluşturmaya başlamak için, SenseCAP Sensör Hub 4G Veri Kaydedici ve seçtiğiniz bir gaz sensörüne ihtiyacınız olacak. SenseCAP Sensör Hub, standart MODBUS-RTU RS485 bağlantılarıyla uyumludur; bu da, topladığı verileri buluta kolayca göndermek için çoğu endüstriyel sensörle kullanılabileceği anlamına gelir!
Ürün Özellikleri:
- Çeşitli çevresel verileri aynı anda toplama
- Verilerin yerel olarak depolanmasını destekler
- Standart MODBUS-RTU RS485 sensörleriyle uyumlu
- Verileri herhangi bir sunucuya yüklemeyi destekler (SenseCAP Sunucusu / Kullanıcının özel sunucusu)
- 4G/3G/2G iletişimini destekler, küresel LTE frekans bandını destekler
- Yerleşik GPS konumlandırma fonksiyonu
- Uzaktan güncelleme ve bakım yapabilme yeteneği
- İki güç kaynağı seçeneği mevcuttur: Sadece DC, Güneş Enerjisi (ayrı olarak satın alınacak, yakında gelecek)
- Kurulumu ve dağıtımı kolay, mühendislik bilgisi gerektirmiyor
- Endüstri standartları, zorlu dış mekan koşullarına uygun
SenseCAP Sensör Hub 4G Veri Kaydedici hakkında daha fazla bilgi için Seeed Online Store‘u ziyaret edin!
SenseCAP SOLO CO2 5000 (A2)
SenseCAP SOLO CO2 5000, RS485 ve SDI-12 iletişim protokollerini destekleyen dijital bir CO2 konsantrasyon sensörüdür. Tarım, şehirler, ulaşım gibi birçok uygulama için son derece uygun olan, yerleşik kalibrasyon yeteneklerine sahip kompakt bir endüstriyel sensördür. CO2 seviyeleri, hemen hemen her endüstriyel bağlamda önemli bir ölçümdür ve SenseCAP SOLO CO2 5000, bunu yapmanızı sağlayacak uygun fiyatlı bir seçenektir!
Ürün Özellikleri:
- Yüksek performans: yüksek hassasiyet, hızlı tepki ve üstün stabilite
- MODBUS RS485 ve SDI-12’yi destekler
- Kompakt boyut, en iyi performans-fiyat oranı
- Kullanıcı dostu: tamamen kalibre edilmiş, kurulumu ve entegrasyonu kolay
- Geniş Güç Kaynağı Aralığı: 5V ~ 16V
- Geniş Aralık & Yüksek Hassasiyet: 400ppm ~ 5,000 ppm, ± (50ppm+5%*MV)
Daha fazla bilgi için, Seeed Online Store’daki ürün sayfasını buradan ziyaret edin!
AFM3000-200 Gazlar için Kütle Akış Sensörü
Toksik gazların endüstriyel bağlamlarda tespit edilmesi kritik olduğu gibi, havalandırma performansı da eşit derecede önemlidir. Hava, oksijen ve diğer agresif olmayan gazların akışını mükemmel bir hassasiyetle izleme yeteneği sunan AFM3000-200, kapalı çalışma alanlarının iyi havalandırıldığından ve güvenli olduğundan emin olmanızı sağlar. Ayrıca, sensör üzerindeki gaz akışında düşük basınç düşüşü yaratır, bu da onu tıbbi havalandırma ve solunum uygulamaları gibi zorlu uygulamalarda kullanılabilir hale getirir.
Ürün Özellikleri:
- Hızlı güncelleme süresi ile mükemmel hassasiyet
- Yüksek performanslı 24-bit AD alım CMOS mikroişlemci ile entegre termal sensör çipi
- Cihazla kolay iletişim için standart I2C arayüzü
- Hava, oksijen ve diğer agresif olmayan gazlar gibi birkaç gazı ölçme yeteneği
- Düşük basınç düşüşü sağlayan özel sensör kanalı tasarımı
- Kutudan çıkar çıkmaz tamamen kalibre edilmiş ve sıcaklık telafisi yapılmış
- Gaz akışı sensör üzerinden iki yönlü olabilir
- Tıbbi uygulamalar için çok uygundur
Daha fazla bilgi için, Seeed Online Store’daki ürün sayfasını buradan ziyaret edin!
Grove – Çok Kanallı Gaz Sensörü v2
Yeni başlıyorsanız veya gaz sensörlerinin IoT uygulamanızı nasıl geliştirebileceğini denemek istiyorsanız, Grove Çok Kanallı Gaz Sensörü tam size göre. Karbon monoksit, azot dioksit, etil alkol ve uçucu organik bileşenler gibi çeşitli gazları tespit edebilen Grove Çok Kanallı Gaz Sensörleri, Wio Terminal veya Seeeduino XIAO ve Raspberry Pi gibi herhangi bir Grove uyumlu cihaza gaz algılama yetenekleri eklemenizi sağlar; bunlar kendi genişletme kartı / Grove temel şapkası ile birlikte!
“`
Ürün Özellikleri:
- Bir pakette dört tamamen bağımsız sensör elemanı.
- Karbon monoksit (CO), Azot dioksit (NO2), Etil alkol (C2H5CH), Uçucu Organik Bileşikler (VOC) gibi çeşitli gazları tespit etme yeteneği.
- Nicel değil, nitel tespit.
- Kolay dağıtım için kompakt boyut.
Daha fazla bilgi için, Seeed Online Store’daki ürün sayfasını buradan ziyaret edin!
TinyML ile Gaz Sensörlerinin Sınırlarını Zorlama
Gaz sensörleri, havadaki farklı gazların miktarlarını ölçerek, her an farklı türde gazların varlığını anlamamıza yardımcı olur. Ne yazık ki, farklı miktarlardaki aynı gaz bileşimi farklı sonuçlar gösterebilir. Ancak, bu senaryoları kapsayan bir kod yazmak son derece zahmetli olabilir ve yine de tam olarak etkili olmayabilir.
Neyse ki, TinyML veya Küçük Makine Öğrenimi kullanabiliriz. TinyML, düşük güç tüketen ve küçük mikrodenetleyici birimlerinde makine öğrenimi modellerini çalıştırarak, uç noktada keskin veri analizi ve çıkarım yapılmasını sağlar! Wio Terminal, Grove Multichannel Gas Sensor ve Edge Impulse ile gerçekleştirilen bu makine öğrenimi tabanlı alkol tespit projesi hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!
Özet & Daha Fazla Kaynak
Gaz sensörleri basit, ancak çeşitli senaryolar için gerçekten önemli ve faydalıdır. TinyML ile gaz sensörlerinin sınırlarını daha da zorlayarak, gaz ölçüm verilerimizden daha fazla içgörü elde etmemize yardımcı olabiliriz. Eğer endüstriyel bir IoT sistemi geliştiriyorsanız, gaz sensörlerinin rolünü ve bunların daha verimli, daha güvenli ve daha temiz endüstriyel süreçler tasarlamanıza nasıl yardımcı olabileceğini göz önünde bulundurmayı unutmayın!
Daha fazla kaynak için, aşağıdaki makaleleri okumak isteyebilirsiniz: