Düşük maliyetli salınım tipi dijital yoğunluk ölçer geliştirilmesi

Abstract

Düşük maliyetli, yüksek hassasiyetli ve kompakt yapıya sahip bir salınım tipi dijital yoğunluk ölçer geliştirilmiştir. Sistem; ‘U’ şeklinde bükülmüş cam tüp, piezoelektrik tahrik mekanizması, tüp sapmasını algılayan optik slot sensör ve rezonans frekansını ölçen Arduino tabanlı elektronik devreden oluşmaktadır. Cihazın çalışma prensibi, sıvının tüp içerisindeki kütlesine bağlı olarak rezonans frekansının değişmesine dayanmaktadır. Bu değişim, yoğunluk ile rezonans frekansı arasında doğrusal bir ilişki oluşturmakta; sistem, yoğunluğu bilinen referans çözeltiler (saf su ve farklı tuz konsantrasyonları) ile kalibre edilmiştir. Ölçümler sonucunda rezonans frekansı ile sıvı yoğunluğu arasındaki ilişkinin yüksek derecede lineer olduğu belirlenmiştir (R² = 0.9996). Yoğunluk değerleri virgülden sonra üç basamak hassasiyetle ve kararlı şekilde ölçülmüştür. Düşük maliyetli bileşenlerle üretilen bu prototip, laboratuvar ve endüstriyel kalite kontrol uygulamaları için ekonomik ve güvenilir bir alternatif sunmaktadır. Ayrıca sistemin taşınabilir yapısı, saha koşullarında hızlı ölçüm yapılmasına imkan tanımakta ve gelecekte sıcaklık kompanzasyonu gibi ek iyileştirmelerle daha geniş bir kullanım alanına uyarlanabileceğini göstermektedir.

A low-cost, high-precision, and compact oscillation-type digital density meter has been developed. The device consists of a U-shaped glass tube, a piezoelectric actuation mechanism, an optical slot sensor for detecting tube deflection, and an Arduino-based electronic circuit for resonance frequency measurement. The working principle is based on the variation of resonance frequency as a function of the liquid mass inside the tube. This variation establishes a linear relationship between resonance frequency and liquid density. Calibration was performed using reference solutions with known densities (pure water and aqueous salt solutions of varying concentrations). Experimental results demonstrated a strong linear correlation between resonance frequency and density (R² = 0.9996). The system achieved stable density measurements with a precision of three decimal places. Owing to its low-cost components, the prototype provides an economical and reliable alternative for both laboratory and industrial quality control applications. In addition, its portable design enables rapid on-site measurements, and with further improvements such as temperature compensation, the system can be adapted for a broader range of applications.