Elektromanyetik açıcının bazı fiziksel özelliklerinin ölçümü, sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve karakteristiğinin makine öğrenmesi ile kestirimi

Elektromanyetik açıcılar, sanayide, günlük hayatta karşılaşılan ve sık kullanılan cihazlardan biridir. Bu cihazlar sıvı, gaz ve yağ gibi akışkanları kontrol etmek için kullanılmaktadır. Sıvı geçişlerini kontrol etmek için açıcıların basıncı, debisi, çekme süresi, elektromanyetik açıcının boyutu, bobin, ve kullanılan manyetik malzemeler önem teşkil etmektedir. Bu parametreler tasarımın fiziksel büyüklüklerine, kullanılan malzemenin tipine, çalışma akımına, kullanılan bobine göre farklı değerlere sahip olmaktadır. Bu çalışmada tasarım özellikleri bilinen bir elektromanyetik açıcı kullanılarak mekanik ve elektriksel ölçümler gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda cihazın yay sabiti ve çekme süresi ölçülmüştür. Yay sabitini ölçmek için dinamometre kullanılmıştır. Daha sonra ise elektriksel ölçüm için osiloskop kullanılmış ve açıcının çekme süresi belirlenmiştir. Elektromanyetik açıcının mekanik özellikleri (boyutu, yay sabiti) ve elektriksel akımın zamana göre değişimi açıcının çekme süresine etki etmektedir. Elektromanyetik açıcı farklı gerilimlerde ve pistonun farklı çekme mesafelerinde çalıştırılarak çekme süresi ölçülmüştür. Daha sonra Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) temelli çözümleyicilere sahip COMSOL Multiphysics programı ile açıcının benzetimi gerçekleştirilerek çalışma karakteristiği verileri alınmıştır. Yapılan benzetim ile açıcının çalışma karakteristiğinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Benzetimlerle pistonun yer değişmesi, hızı, endüktans ve manyetik akı değişkenleri zamana bağlı olarak hesaplanmıştır. Açıcıda ölçüm ile elde edilen gerilim ve pistonun farklı hareket etme mesafeleri kullanılarak Yapay Sinir Ağı (YSA) eğitimi gerçekleştirilmiş ve akım karakteristiğin tahmini yapılmıştır. Hataların Karesinin Ortalamasının Karekökü yöntemi kullanılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. Yapılan eğitimler sonucunda %2 – %5 aralığında hata oranı bulunmuştur. Ölçüm sırasında pistonun hızı ve yer değişmesi doğrudan belirlenemediğinden COMSOL Multiphysics programındaki benzetimler ile bu karakteristikler belirlenmiştir. Model sonuçları temel alınarak yapılan YSA eğitimleri ile söz konusu büyüklükler %3 – %6 arasında hata oranı ile tahmin edilmiştir. İki farklı manyetik karakteristikli nüveye sahip elektromanyetik acıcının çekme süresi ölçümleri yapılmış ve bu nüvelerin karakteristiğinin açıcının çekme süresi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ölçülen çekme süresi ve uygulanan gerilim kullanarak kullanılan piston malzemesinin tipinin tahmin edilebileceği görülmüştür. Piston malzemesinin tahmin edilmesi ve sınıflandırılması için destek vektör makineleri ve yapay sinir ağları eğitim yöntemleri kullanılmıştır. Yapılan eğitimler sonucunda performans değeri %91 olarak elde edilmiştir.