Search

Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Süt; sağılma, toplama, ölçülme ve paketleme aşamasında hijyen konusuna çok hassas olunması gereken, sağımı ve toplanması çok zahmetli temel bir gıda ürünüdür. Özellikle sağım aşamasında hijyenin sağlanması kritik ve son derece önemlidir. Sağım aşamasında sağılan miktarın sağım hayvanı başına ölçülmek istenmesi ve sağım işleminin en az, günde iki kere yapılma gerekliliği bu durumu daha hassas ve karmaşık hale getirmektedir. Sağım esnasında, süt miktarının ölçülmesindeki en büyük problem sağım işlemi bittikten sonra sistemde bir miktar sütün kalmasıdır. Bu artık süt yapısı gereği çok hızlı bir şekilde bozulmaktadır. Bozulan sütün, yeni sağılacak sütü bozmaması için, her sağım faaliyetinden sonra sistemin temizliğinin çok iyi ve aksatılmadan yapılması gerekmektedir. Temizlik konusunun hassasiyetinin arttırılabilmesi için sistemin klasik yöntemle değil tam otomasyonlu sistemlerle yapılması kaçınılmazdır. Kurulan tam otomasyonlu sağım odasının yıkama sistemi PLC kontrolü ile gerçekleştirilmiştir. Sistemde kullanılan ölçü aletlerinin de mümkün olduğu kadar sade ve süte temasının az olması gerekmektedir. Bu çalışmada, sağım esnasında borudan geçen süt miktarının temassız ölçümü için elektronik devre tasarlanmıştır. Sağım esnasında boru içinden geçen süt miktarı mili litre cinsinden hesaplanmaktadır. Bu devre, kullanıcı tarafından kalibre edilecek ve ölçülen miktarlar ekrandan okunacak şekilde bir kap içerisine gömülmüş şekilde hazırlanmıştır. Tam otomasyonlu bir sağım odası kurularak, sistemin ölçüm testleri sağım odasında ve gerçek sağım hayvanlarında yapılmıştır., Milk is an elementary kind of food whose milking and collecting both need effort and also hygiene should be observed while unwinding, collecting, measuring and packaging stage. In particular, ensuring hygiene in the milking stage is critical and extremely important. Requesting for milking measurement per animal at milking stage and the necessity that these process has to be done at least twice a day make this process more complex and sensitive. The main problem at a single milking process is that there always remains somewhat milk in the milking apparatus. This remained milk tends to spoil quite fast. In order to not deteriorate freshly milked milk, the milk remained from previous milking process must be removed from the system after each process. To increase the sensitivity of hygiene the manual system must be exchanged by a full automatic system. In addition, the measurement instrument must be simple and be contactless as soon as possible. The full automatic cleaning system installing on milking room is controlled by PLC. To increase the sensitivity, the manual cleaning system has been exchanged by a fully automated system. The measuring instruments used in the system must be simple and contactless as soon as possible. In the study, an electronic circuit has been designed for contactless measurement of the milk passing in a pipe. During milking process, the amount of milk passing is calculated in mili liters. The electronic circuit has been embedded into a container so that measurements displayed via a monitor can be read easily, and it must be calibrated by user. Tests of the new system stored have been carried out in the milking room with real test animals., Bu tez çalışması Sanayii ve Ticaret Bakanlığı Sanayii Araştırma ve Geliştirme Genel Müdürlüğü tarafından Tam Otomasyonlu Süt Sağım Ünitesi ve Ölçüm Takip İstasyonu Geliştirilmesi İsimli 0607.STZ.2013-2 nolu proje ile desteklenmiştir.

Günümüzde sıvıların akışkanlığının ölçülmesinde çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Endüstriyel boyuttaki bu akış ölçerlerde ölçümler makro düzeydedir. Biyomedikal uygulamalarda ise sıvıların akış hızının mikro boyutlarda ölçülmesi farklı tekniklerle yapılmakla birlikte pahalı ve birçoğu özel kurulum gerektirmektedir. QCM (kuvartz kristal mikroterazi- Quartz Crystal Microbalance) kullanılarak akış hızının ölçülmesi ile ilgili ticari bir ürün bulunmamaktadır. Literatürde sıvı ortamda QCM ile yapılan çalışmalar oldukça fazla olmasına karşın akış altında ölçüm yapılması ile ilgili yapılan çalışmalara nadiren rastlanmaktadır. Deneysel olarak yapılan bu laboratuar çalışmaları, akış hızının ölçülmesinden ziyade, akış altında sıvının özelliklerinin (viskozite, yoğunluk gibi) belirlenmesi yönündedir ve ürün haline getirilmemiştir. Sunulan tez çalışması kapsamında, QCM kristaller kullanılarak akış hücresinden geçen sıvının akış hızının neden olduğu frekans değişiminden yararlanılarak akış ölçer tasarımının yapılması hedeflenmiştir. Ayrıca tasarımda kullanılan QCM ile ürünün ticari değerinin olması hedeflenmiştir. Sunulan tez çalışması kapsamında; 1) Elektronik Devre Tasarımı 2) Akış Hücresi Tasarımı 3) Frekansmetre Tasarımı ve 4) Bilgisayar Haberleşme Tasarımı gerçeklenmiştir. QCM kristalin çalışması için osilatör devresi ve frekansın ölçülmesi için LCD göstergeli elektronik devre tasarlanmış ve üretilmiştir. Elektronik devre ile bilgisayar arasındaki haberleşme sağlanmış ve kullanıcıya yönelik bir grafik ara yüz programı yazılımı tasarlanmıştır. QCM kristalin içine yerleşeceği bir akış hücresi de akrilik malzemeden tasarlanmış ve üretilmiştir. There are multiple methods are used for measuring the liquid flow today. These Industrialized flowmeter?s measurements are at macro level. However, thechniques which is used for biomedical applications are measuring the liquid flow rate at the micro level and are often expensive and need additional setup. There are no commercial product available for measuring the liquid flow rate using QCM (Quartz Crystal Microbalance). Although there are several studies done with QCM in liquid media, there are very few studies done for measurements under flow. These experimental studies are done to determine the liquid properties (i.e. viskozite) under flow rather than measuring the flow rate and not resulted as a product. In this thesis, goal is to design a flowmeter utilizing the frequency changes caused by flow rate of liquids flowing through the flow cell using QCM crystals. Also, Commertial value of the product is expected by using QCM during manufacturing. As part of this thesis; 1) Electronic circuit design 2) Flow Cell design 3) Frequencymeter design and 4)Computer Communication design are done. Oscillator circuits for QCM crystals to work and electronic circuits with LCD display for frequency measurements are designed and manufactured. Communication between electronic circuit and computer is provided and graphical user interface design is done for end users. A flow cell for QCM crystal to be placed into is designed and manufactured using acrylic material. 92

ii ÖZET Bu çalışmada, bir boru içinden akan gaz akışının kütlesini, yoğunluğundan bağımsız olarak ` Isıl akış ölçüm ` yöntemi ile ölçen, bir kütlesel gaz akışmetresi geliştirilmiştir. Süreç denetiminde akan bir gazın kütle niceliğinin ölçülmesi, önemli ve büyük bir sorundur. Bu amaçla, yapılan diğer yöntemler tanıtılmış ve aygıtları İncelenmiştir. Yoğunluktan bağımsız ölçüm yapılabilmesi nedeni ile, ölçümlerde hata yaratan sıcaklık ve basınç etkilerinin yok edilebilmesinden dolayı ` Isıl akış ölçüm ` yöntemi kullanılmıştır. iii SUMMARY In this study, a gas mass flowmeter is developed based on the method of thermal flow measurement which measures the true mass flow rate of a gas in a pipe independent of its density. In process control, measuring the mass flow rate of a gas is an important problem. Thermal flow measurement method is used because of its advantages of being independent of the density and eliminating the effects of temperature and pressure which create errors during measurements. 51