İstanbul Atatürk Fen Lisesi öğrencileri Kerem Gelir, Hasan Yağız Özer ve Eren Kaygısız, danışman öğretmenleri Mehmet Durmuş rehberliğinde yaklaşık iki yıl süren çalışmalarıyla elektromanyetik prensiple çalışan yüzde 100 yerli bir rüzgar hızı ölçüm cihazı geliştirdi. Proje, TÜBİTAK Liseler Arası Araştırma Projeleri Yarışması’nda Türkiye birincisi olduktan sonra ABD’de düzenlenen International Science and Engineering Fair (ISEF) yarışmasında “Embedded Systems” kategorisinde dünya ikinciliği elde etti. Elde edilen bu başarı sayesinde ekip, Türkiye’de istedikleri üniversitelerin mühendislik ve fizik bölümlerine sınavsız giriş hakkı kazandı.
Rüzgar hızını ölçen cihazlara “anemometre” adı veriliyor. Günümüzde kullanılan anemometrelerin büyük bölümü, rüzgarın etkisiyle dönen pervaneler veya kanatçıklar sayesinde çalışıyor. Rüzgar ne kadar hızlı eserse pervane de o kadar hızlı dönüyor ve cihaz bu dönme hızını ölçerek rüzgarın hızını hesaplıyor. Bu sistemlerde sürekli hareket eden mekanik parçalar bulunduğu için zamanla aşınma meydana gelebiliyor.
Lise öğrencilerinin geliştirdiği sistem farklı bir fizik prensibinden yararlanıyor. Cihazın içine giren hava önce iyonlaştırılıyor. İyonlaşma, havadaki bazı gaz moleküllerinin elektron alarak veya elektron kaybederek elektrik yükü kazanması anlamına geliyor. Böylece normalde yüksüz olan hava tanecikleri pozitif veya negatif yüklü parçacıklara dönüşüyor.
Elektrik ve manyetik alanın gücü
Bu yüklü tanecikler güçlü bir manyetik alanın içinden geçiriliyor. Fizikte elektrik yüklü bir parçacık hareket halindeyken manyetik alanla karşılaştığında üzerine bir kuvvet etki ediyor ve parçacığın yönü değişiyor. Pozitif ve negatif yüklü tanecikler zıt yönlere sapınca cihazın içindeki iki iletken plaka arasında çok küçük bir elektriksel gerilim, yani potansiyel fark oluşuyor. Potansiyel fark, iki nokta arasındaki elektrik enerjisi farkını ifade ediyor ve volt cinsinden ölçülüyor.
Rüzgarın hızı arttıkça cihazdan geçen hava miktarı da artıyor ve bu da daha fazla yüklü taneciğin manyetik alanla etkileşime girmesine neden oluyor. Sonuç olarak oluşan elektriksel gerilim değişiyor. Sensör, milivolt seviyesindeki yani voltun binde biri kadar küçük elektrik sinyallerini bile algılayabiliyor. Sisteme entegre edilen yazılım ise bu gerilim değerlerini analiz ederek rüzgarın hızını anlık hesaplıyor.
Henüz prototip aşamasında bulunan yerli sensörün geliştirme çalışmaları devam ediyor. Gelecekte özellikle insansız hava araçlarında, dronlarda, gemilerde, meteoroloji istasyonlarında ve akışkanlar dinamiği alanındaki bilimsel araştırmalarda kullanılması hedefleniyor.
Kaynak: Anadolu Ajansı