Gaz Algılama Sensörleri Yazı Dizisi-1

Gaz Algılama Sensörleri

Yazı Dizisi-1

İpek Yavuz Konak

Evlerimizin mutfağında, iş yerlerimizin çay ocaklarında, alışveriş merkezlerinin kapalı otoparklarında, çalıştığımız endüstriyel tesislerde, kısacası hayatımızın her alanında gaz kaçağı tehlikesi ile karşı karşıyayız. Bu gazlar patlayıcı ya da zehirleyici özellikleri ile can ve mal güvenliğimizi tehdit etmektedir. Bu sebeple gaz kaçağı tehlikesi olan yerlerde gerekli önlemlerin alınması gereklidir.

Gaz kaçağına karşı alınacak önlemlerin başında gaz dedektörlerinin kullanımı gelmektedir. Gaz dedektörleri söz konusu gazın ortamda bulunduğunu algılar ve gerekli otomasyon sistemlerini harekete geçirir. Örneğin kapalı otoparklarda bulunan karbonmonoksit gaz dedektörü algılama yaptığında jet fanların çalıştırılmasını sağlar.

Gaz dedektörlerinin içinde algılama işlevini yerine getiren sensörler bulunmaktadır. Bu sensörler algılanacak gazın özelliğine ve algılama prensibine göre çeşitlilik göstermektedir. Sık kullanılan gaz sensörleri aşağıda belirtilmiştir:

Katalitik Sensör

Genelllikle patlayıcı gazların algılamasında kullanılan katalitik sensörlerin yapısında iki tane pelistör adı verilen minik seramik kürecik bulunur. Pelistörün içinde bobin şeklinde sarılmış platinyum tel, üzerinde de katalizör katman bulunur. Patlayıcı gaz sensöre ulaştığında katalizör katman ile reaksiyona girer ve oksidasyon oluşur. Bunun sonucunda ise pelistörün ısısı artar. Pelistör ısısının artmasıyla birlikte içindeki platinyum tel bobinin elektriksel direnci artar.

Katalitik sensörlerin yapısında bulunan pelistörlerden sadece bir tanesinin üzerinde katalizör katman bulunur. Diğer pelistör ise referans görevini görür. Wheatstone köprüsü şeklinde bağlanan pelistörler sayesinde ortam sıcaklığının artışı hatalı algılamaya yol açmaz. Eğer ortam sıcaklığı artarsa iki pelistörün de ısısı artar ve sensörde sinyal oluşmaz. Ancak patlayıcı gaz algılandığında sadece bir pelistör ısınır ve sensör sinyal oluşturur.

Katalitik sensörler patlayıcı gazları %100 LEL seviyesine kadar sağlıklı bir şekilde algılayabilmektedir. Ancak katalitik sensörlerin yüksek gaz konsantrasyonuna uzun süre maruz kalmaları önerilmez. Çünkü yüksek gaz konsantrasyonunun olduğu ortamlarda oksijen seviyesi düşük olur ve pelistörde oksidasyon gerçekleşmeyebilir. Bu durumda sensör duyarlılığını kaybederek hatalı ölçüm yapabilir.

Katalitik sensörlerin normal çalışma koşullarında ortalama ömrü 5 yıldır. Her yıl yaklaşık %5 ila %10 aralığında hassasiyet kaybı meydana gelir. Sensörün patlayıcı gaza maruz kalma seviyesi ve sıklığına göre ömrü ve hassasiyeti değişkenlik gösterebilmektedir.

Infrared (IR) Sensör

Patlayıcı gazların algılamasında en çok kullanılan sensörlerden biri de Infrared (IR) sensörlerdir. Infrared sensörler genellikle hidrokarbon gazların algılamasında kullanılır. Çünkü Infrared sensörler yapısı gereği algılamasını hidrokarbon gazların Infrared ışınların dalga boyunu değiştirme özelliğinden yararlanarak gerçekleştirir.

Genel olarak Infrared sensörlerin yapısı aşağıdaki gibidir. IR ışık kaynağı optik alıcıya bir ışın gönderir. Sensörün içine giren hidrokarbon gazı ışık kaynağından çıkan IR ışınını soğurur. Referans ışın ile algılama için gönderilen ışın arasındaki sönüm farkı alarm seviyesi olarak belirlenen eşiğe geldiğinde sensör sinyal gönderir.

IR sensörler ortam sıcaklığındaki değişimlere, neme, yüksek patlayıcı gaz konsantrasyonuna ve hidrojen sülfür gibi engelleyici gazlara karşı dayanıklıdır. Düşük veya yüksek oksijen konsantrasyonunun bulunduğu ortamlarda IR sensörleri güvenilir ölçüm yapabilmektedir. Ancak aynı durum katalitik sensörler için geçerli değildir.

Ayrıca katalitik sensörlerin normal şartlarda ortalama 5 yıl gibi bir ömrü varken IR sensörlerin ömürleri çok daha fazladır. IR sensörlerin rutin kalibrayonu ortalama senede bir kez yapılırken katalitik sensörlerin ortalama 6 aylık periyotta kalibre edilmesi gerekir.

Yazımızın ikinci bölümünde "Elektrokimyasal Sensör,Yarı İletken Sensör, Termal İletkenli Sensör" anlatılacaktır.

Kaynakça: