Manyetik bağlaşımla kablosuz pasif sensör tasarımı

Abstract

Sıcaklık değişimlerinin izlenmesi, endüstriyel uygulamalar, günlük yaşamda kullanılan cihazlar, tıbbi ve araştırma geliştirme faaliyetleri gibi birçok uygulamada kritik öneme sahiptir. Zorlu ortamlar ve izleme sistemleri için fiziksel bağlantıların mümkün olmadığı yerlerde çalışabilen sıcaklık sensörlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Sinyal iletişimi için fiziksel temas veya batarya gibi güç kaynağı gerektiren mevcut sıcaklık sensörlerinin çoğu ihtiyaçları karşılayamamaktadır. Bu çalışmada, sıcaklık değişimlerini ölçmek için kullanılabilen manyetik bağlaşımla kablosuz pasif bir sıcaklık sensörü tasarımı ve deneysel ortamda ölçümlerinin gerçekleştirilmesi sunulmaktadır. Sıcaklık değişiminden kaynaklı sistemde meydana gelen frekans kayması ve empedans değişimi tespitine dayanan tamamen pasif bir endüktif-kapasitif (L-C) sensör temassız olarak sıcaklık değişimlerinin izlenmesi için entegre edilmiştir. Sensörde kullanılan bobin yapılarının tasarımı Düşük Frekanslı Elektromanyetik Alan Simülasyonu Ansys-Maxwell-14.0 programında yapılmıştır. Sonuç olarak sıcaklık değişimlerinin izlenmesinin, sensör devresinde fiziksel bağlantı, güç kaynakları veya aktif elemanlar gerektirmeden gerçekleştirilebileceği doğrulanmaktadır.

Monitoring the temperature change is very critical in many applications such as industrial machines, home appliances, medical devices and laboratory equipmants. For demanding environments and monitoring systems, wireless temperature sensors, which can operate without a physical connection, are needed. Most existing temperature sensors do not satisfy the needs because they require either physical contact or a battery power supply for signal communication. In this master of science (MSc) thesis, the design and experimental realization of a wireless passive temperature sensor based on magnetic coupling is presented. A complete passive inductive capacitive (L-C) sensor based on the detection of the frequency and impedance variation in the system due to temperature changes is designed for monitoring the temperature change without a physical contact. The Low Frequency Electromagnetic Field Simulation Ansys-Maxwell-14.0 is utilized todesign and analyze the performance of the magnetic coils (loops). It is experimentally verified that the temperature monitoring can be carried out without requiring physical connection, power supplies or active elements in the sensor circuit.