ORANSAL BASINÇ REGÜLATÖRLERİ

1. Çevrenin Böcekleri Nasıl Etkilediği

Çevresel koşullar (rüzgar, yağmur, sıcaklık, atmosferik basınç vb.), böceklerin üreme, beslenme, uçuş, yumurtlama ve çiftleşme gibi temel davranış kalıplarını etkiler. Böcek davranışları ile hava basıncı arasındaki korelasyonun laboratuvar ortamında incelenmesi, doğal koşullarda gözlem yapmanın düşük verimlilik ve yanlışlık sorunlarını aşmak için kritik öneme sahiptir.

Mevcut manuel kontrollü hava basınç odalarının aksine, müşterilerimizden gelen talep, doğal atmosferik basıncın yavaş değişim sürecini doğru ve otomatik olarak simüle edebilen yüksek hassasiyetli bir sistem kurulması yönündedir.

Spesifik Gereksinimler:

Gereksinim	Tanım
Kontrol Aralığı	Mutlak basınç aralığı: $90 \text{ kPa} \sim 110 \text{ kPa}$ (Standart atmosfer basıncının pozitif ve negatif basınç aralığı).
Kontrol Şekli	Doğal değişimi simüle eden, keyfi olarak belirlenen kırık çizgi (polyline) formuna göre basınç değişiminin yön ve hızının hassas kontrolü.
Kontrol Doğruluğu	Tüm $90 \text{ kPa} \sim 110 \text{ kPa}$ aralığında, kontrol doğruluğu $\pm 0.1\%$’den az olmalıdır.

Önerilen çözüm, kapalı kabin içine giren ve çıkan gazın dinamik denge yöntemini benimseyecektir. Yüksek basınçlı gaz silindirleri gaz kaynağı, vakum pompası tahliye kaynağı olarak kullanılacak ve kontrol, çift kanallı bir vakum basıncı program kontrolörü ile sağlanacaktır.

2. Sorun Nasıl Çözülür?

Hava odasının pozitif ve negatif basıncının otomatik kontrolü, tipik bir bölünmüş aralık kontrolü (split-range control) problemidir. Çözüm, pozitif ve negatif basıncı dinamik dengeleme yöntemiyle oluşturur ve yüksek hassasiyetli bileşenlerle kontrol eder.

2.1. Dinamik Dengeleme ve Bölünmüş Aralık Kontrolü

Pozitif ve negatif basınç dinamik dengeleme yöntemiyle oluşturulur:

• Pozitif Basınç: Hava giriş akışı, tahliye akışından büyük olduğunda oluşur (Giriş valfi açılır).
• Negatif Basınç (Vakum): Tahliye akışı, hava giriş akışından büyük olduğunda oluşur (Tahliye valfi açılır).

PID Kontrolörü bölünmüş aralık kontrolünü yönetir. Kontrolörün çıkışı, farklı çalışma aralıkları (pozitif/negatif basınç) için hava giriş valfi ve tahliye valfinin açılmasını eş zamanlı olarak ayarlar.

2.2. Aktüatör Seçimi: Oransal Basınç Regülatörü

Hava giriş ve çıkış valfleri için, yüksek doğruluk ve tepki hızı kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, Gaz Kütle Akış Ölçerleri (MFC) yerine Oransal Basınç Regülatörleri kullanılmaktadır:

• Teknoloji: Yüksek hızlı bir step motor tarafından tahrik edilen mekanik iğne vana.
• Tepki Hızı: Tam açılma hızı 0.8 saniyedir. Küçük hacimli entomolojik deney odaları için bu ultra yüksek tepki hızı esastır.
• Dayanıklılık: Ultra düşük vakum sızıntı oranına ve $7 \text{ bar}$ pozitif basınç direncine sahiptir.
• Kontrol: 0-10V, 4-20mA veya RS485 analog sinyal ile doğrudan sürülebilir, yüksek doğrusallık ve tekrarlanabilirlik sunar.

2.3. Sensör ve Kontrolör Seçimi

1. Basınç Sensörü:
   • Kontrol doğruluğu gereksinimi ($\pm 0.1\%$) nedeniyle, sensörün ölçüm doğruluğunun $\pm 0.05\%$ veya daha iyi olması gerekir.
   • Harici bir formda doğrudan hava basınç odasının yan duvarına monte edilerek daha doğru algılama sağlanır ve farklı odalar için farklı sensörlerin seçilmesine ve değiştirilmesine olanak tanır.
2. Süper Hassasiyetli PID Vakum Kontrolörü:
   • Nihai kontrol hassasiyetini garanti eder.
   • 24-bit AD ve 16-bit DA dönüştürücülere sahiptir.
   • Minimum çıkış yüzdesi $\pm 0.01\%$’e ulaşmak için çift hassasiyetli kayan nokta aritmetiği kullanır.
   • İletişim: Standart MODBUS RS 485 arayüzü ile bilgisayara bağlanabilir. Gelen kontrol yazılımı, tüm kontrol programını kurabilir, çalıştırabilir ve süreç eğrilerini toplayıp saklayabilir.

3. Sonuç

Önerilen pozitif ve negatif basınç hassas kontrol çözümü, entomolojik deneyler için otomatik hava basınç odalarının gereksinimlerini karşılamakla kalmaz, aynı zamanda güçlü bir uygulanabilirliğe ve ölçeklenebilirliğe sahiptir.

Sistemin Genişletilebilirliği:

• Geniş Kontrol Aralığı: Mutlak basınç kontrol aralığı $0.1 \text{ Pa} \sim 0.5 \text{ MPa}$ aralığını kapsayabilir.
• Çoklu Kontrol Biçimleri: Pozitif basıncın ayrı kontrolü, negatif basıncın ayrı kontrolü veya pozitif ile negatif basıncın sürekli program kontrolü yapılabilir.
• Çevre Kontrolü: Sistem, diğer çevresel değişkenleri (sıcaklık, nem ve ışık) de kontrol etmek için genişletilebilir.

Kısacası, Oransal Basınç Regülatörleri ve süper hassasiyetli PID kontrolörleri kullanılarak, çeşitli laboratuvar hava odalarının basınç programı kontrolü $\pm 0.1\%$ ‘den fazla kontrol doğruluğu ile karşılanabilir ve otomasyon derecesi büyük ölçüde artırılabilir.