İletkenlik sensörleri, bir çözeltideki iyonların elektrik akımını iletme yeteneğini ölçerek çalışır. Elektrotlara uygulanan voltaj sayesinde iyonlar akımı taşır ve bu akım ile gerilim değerlerinden çözeltinin iletkenliği hesaplanır. Mühendislik merakı ile süpermarket içindeki 30-40 ayrı çeşit gıda ve kimyasal sıvılarını almış ve hepsinin iletkenliğini ölçmüştüm. Buna vesile olan süt ile 1mS'in altındaki demineralize kovalama suyunu(pushing water) ayırmak ve ürün zayiatına mani olmak için başlayan test idi.
Çalışma Prensibi
- Temel Mantık:
Çözeltideki iyonlar elektrik akımını taşır. İyon yoğunluğu arttıkça iletkenlik de artar. - Ohm Yasası ile İlişki:
σ =L/R.A
Bu ifade, iletkenliğin çözeltinin geometrisi ve direnciyle nasıl ilişkilendirildiğini net şekilde gösterir.
- R: Direnç
- L: Elektrotlar arası mesafe
- A: Elektrot yüzey alanı
- Sensörün İşleyişi:
Elektrotlara alternatif akım uygulanır → çözeltideki iyonlar hareket eder → akım ölçülür → iletkenlik değeri hesaplanır.
- Elektrotlar arası mesafe: L = 1cm
- Elektrot yüzey alanı: A = 1 cm^2 = 1 X10^-4m^2
- Ölçülen direnç: R = 200 Ohm
σ =0,01/0,002=0,5S/cm=500mS/cm olur.
Yorum
- Bu çözeltinin iletkenliği 0.5 S/m çıktı.
- Saf suyun iletkenliği yaklaşık 5mikroS veya altında iken
- Damacana suyu veya kaynak suyu 100mikroS
- deniz suyunun iletkenliği yaklaşık 5 S/mcivarındadır.
- Yani bu örnekteki çözeltinin iletkenliği saf sudan çok daha yüksek, ama deniz suyundan daha düşük.
Sensör Türleri
| Sensör Tipi | Çalışma Şekli | Avantajları | Kullanım Alanları |
|---|---|---|---|
| İki elektrotlu | İki paralel elektrot arasında akım ölçümü | Basit, düşük maliyetli | Su kalitesi, laboratuvar |
| Dört elektrotlu | Ekstra elektrotlarla temas direncini azaltır | Daha hassas ölçüm | Endüstriyel proses kontrolü |
| Endüktif (Toroidal) | Elektrot yerine bobin kullanır, temassız ölçüm | Kirlenmeye karşı dayanıklı | Gıda, kimya, ilaç endüstrisi |
| Biyosensör tabanlı | Enzim/antikor kullanarak iyonik iletkenliği değiştirir | Spesifik analizler | Glikoz, DNA, üre tespiti |
| Gaz iletkenlik sensörleri | Gazların iyonik etkilerini ölçer | Hava kalitesi izleme | NH₃, CO₂, H₂S tespiti |
Uygulama Alanları
- Su Arıtma:
Saflık ve tuzluluk ölçümü - Endüstriyel Prosesler:
Kimya, enerji üretimi, yarı iletken üretimi - Gıda & İçecek:
Kalite kontrol, hijyen standartları - Biyomedikal:
Glikoz ve üre ölçümü, DNA analizleri - Çevresel İzleme:
Kirleticilerin ve ağır metallerin tespiti
Dikkat Edilmesi Gerekenler
- Elektrot kirliliği
ölçüm doğruluğunu bozar → düzenli temizlik şart. - Sıcaklık değişimleri
iletkenliği etkiler → sensörlerde sıcaklık kompanzasyonu bulunur. - Doğru sensör seçimi
(iki elektrotlu mu, endüktif mi?) uygulama alanına göre yapılmalıdır.