Nonlinear Characterization, Circuit-Based Modeling and Analysis of Single-Core Fluxgate Current Sensors
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: YUNUS ÇAY
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ozan Keysan
Özet:Fluxgate akım sensörleri, doğruluk ve doğrusalıklarıyla öne çıkarak, kaçak akım koruma röleleri (RCD'ler) gibi güvenlik odaklı uygulamalar için uygun hale gelmiştir. Özellikle, tek nüveli fluxgate akım sensörlerinin doğru akım ölçüm yeteneği ve yeterli bant genişliği, onları Tip B RCD'ler için ideal kılmaktadır. Ancak, bu sensörlerin basit yapıları, doğrusal olmayan çalışma nedeniyle zorluklarla karşılaşmaktadır. Doğrusal olmayan çalışmayı tanımlayan diferansiyel denklemler, her sürekli BH eğrisi yaklaşım fonksiyonu için klasik yöntemlerle çözülememektedir. Bu nedenle, doğrusal olmayan BH eğrisini ve sensörün çalışmasını ele almak için literatürde kesikli modeller ve varsayımlar öne sürülmüştür. Doğrusal olmayan çalışma karakteristiklerini incelemek için sayısal analiz bir alternatif olsa da, fluxgate transdüktörlerinin modellenmesi ve simülasyonu literatürde ayrıntılı olarak ele alınmamıştır. Bu tez, fluxgate transdüktörleri için yeni modelleme yaklaşımlarını ve devre tabanlı analizleri sunmaktadır. Fluxgate sensörlerinin modellenmesi ve simülasyonu, her ne kadar kısa ve öz analitik denklemler sağlamasa da doğrusal olmayan devre davranışı hakkında değerli bilgiler sunmaktadır. Ayrıca, bu tez, sabit frekans uyarımlı tek nüveli fluxgate akım sensörleri için sürekli BH eğrisi yaklaşımına dayalı doğrusal olmayan bir analitik model sunmaktadır. Bu matematiksel model, sensörün doğru akım aktarım karakteristiklerini doğru bir şekilde temsil etmektedir. Son olarak, tezde tek nüveli fluxgate akım sensörleri için tasarım göz önünde bulundurulmuş, doğrusal olmayan çalışmanın sensör performansına etkisi analiz edilmiştir. Bu analizlerde, doğrusalık, ölçüm aralığı, hassasiyet ve bant genişliği gibi parametrelerin performansa etkisi detaylı incelenmiştir. Modelleme çalışmaları, deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Ayrıca, açık devre ve kapalı devre tek nüveli self-oscillating fluxgate sensörleri için bir PCB tasarlanmış ve sabit frekans uyarımlı fluxgate akım sensörü için bir deneysel düzenek kurulmuştur.