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.
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.