UHMFD. www. hmfdergisi.com

Transkript

1 UHMFD www. hmfdergisi.com Uluslararası Hakemli Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi Eylül / Ekim / Kasım / Aralık Sonbahar Kış Dönemi Sayı: 5 Yıl:2015 International Refereed Journal of Engineering And Sciences September / October / November / December Issue Autumn Winter Period: 5 Year: 2015 No / Document No: I

2 DERGİMİZ HAKKINDA GENEL BİLGİLER 1. Dergimiz hakemli ve uluslararası indeksli bir dergidir. Her yayın en az iki alan uzmanı hakem tarafından değerlendirilmektedir. İki alan hakemi tarafından olumlu yayınlanabilir yönünde rapor almayan yayınlar dergimizde yayınlanmaz. Bu durum karşısında hiçbir yazar(lar) dergimiz üzerinde bir hak iddiasında bulunamaz. Dergimizde yayınlanmaya hak kazanan Etik Kurul Raporu bulunan yayınlara dair etik kurul bilgileri yazılı olarak editörlüğe gönderilmesi ve sisteme yayın yüklenirken sisteme yüklenmesi zorunludur. Etik kurul raporu olan ve sisteme bilgisi girilmeyen ya da yazılı olarak editörlüğe bilgileri ulaştırılmayan çalışmalardan doğan her türlü sorumluluk yazar(lar) a aittir. Dergimizin hiçbir kurulu ve yetkilisi bu konuda maddi ve manevi sorumluluk kabul etmez. Dergi kurul ve üyeleri yetkilileri Hukuki yükümlülük altına alınamaz. Her yazar ve yazarlar bu durumu peşinen kabul etmiştir. 2. Dergi hakem ve kurullarında yer alan akademisyen ile diğer yetkililer hakkında yazar(lar) dergi sistem işleyişi sürecine dair bir talepte bulunamaz. Bulunsalar bile herhangi bir bilgi kendilerine verilmez, sistem süreci değiştirilmez. Dergimiz ile ilgili her türlü bilgi derginin web sayfasında www. hmfdergisi.com adresinden edinilebilir. 3. Dergimiz yılda ÜÇ sayı şeklinde çıkmakta her yılın Nisan Ağustos Aralık aylarının son günü derginin sayısında bulunan tüm makaleler tek cilt halinde dergi web sistemine yüklenir. Dergi web sisteminden makaleler tüm okuyucular tarafından indirilir ve ilgili eser makale ve dergimize atıf yapılmak koşulu ile kullanılabilir. Dergimizin tüm sayılarına okuyucular ücretsiz olarak ulaşmaktadır. 4. Dergimizde yayınlanan tüm makaleler ISO Belge No: 12880) kalite belgeleriyle ve (2015/04066 / Marka patent ile güvence altına alınmıştır. Yayınlanmış olan makaleler kalite, marka patent ve doi bilgileri ile ilgili çalışmanın yazarlarına eserleri hakkında her türlü hukuki hak ve uluslararası güvence sağlamaktadır. 5. Dergimiz basılı ve e dergi olarak yayınlanmaktadır. Print: / Online: numarası ile T.C. Kültür Bakanlığından dergimiz hakkında her türlü bilgiye ulaşılabilir. 6. Metin içinde (Yılmaz, 2015: 1) veya (Yılmaz ve diğ., 2015:1) şeklinde kaynak gösterimi, kaynakçada ise YILMAZ, M., (2015). Ergonomi ve Sporda Ergonominin Kulanım ve Öneminin İncelenmesi, UHMFD Uluslararası Hakemli Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, Sayı: 5, Cilt: 3, ss.1-2 şeklinde gösterilir. Tüm yazarlar dergimizin son güncel sayılarını takip ederek ilgili sayılarda yayınlanan makalelerdeki yazım formatını kendi çalışmalarında uygulayabilir. İnternet kaynaklarında mutlaka erişim tarihi ve son ulaşılabilen internet linkinin tamamının başta kaynakça ve metinin kullanıldığı sayfa altında numaralandırılarak gösterilmesi bir zorunluluktur. II

3 7. Kaynakça Türkçe alfabe sıralamasına göre düzenlenir. Tüm yazarlar için derginin son sayısındaki yazım formatı dikkate alınmak zorundadır. 8. Dergimiz uluslararası indeksli bir dergi olup dergimizde yayınlanan tüm çalışma ve makaleler derginin yayınlandığı tarih itibariyle ilgili indekslere mail yolu ile ulaştırılır. 9. Dergimizde özgün araştırma, inceleme, derleme, olgu sunumu, proje ve kitap tanıtımı makale formatında olmak zorundadır türünde yayınlara yer verilmektedir. 10. Dergimize gönderilen tüm çalışmalar sisteme yüklendiği şekil ve an itibariyle başka bir dergide yayınlanmamış, değerlendirmeye alınmamış ve red edilmemiş olması gerekir. Tüm sisteme yüklenen makaleler yazar(lar) tarafından bu kurallara uyulduğunu kabul etmiş sayılır. Aksi durumda ilgili yazar(lar) hakkında dergimiz hukuki haklarını saklı tutar. Oluşabilecek olumsuzluk karşısında maddi ve manevi tüm sorumluluk ilgili yazar(lar) a aittir. Dergimiz T.C. Kanunlarına göre hareket eder. III

4 GENERAL INFORMATION ABOUT UHMFD JOURNAL 1. Our journal is a refereed and internationally indexed journal. Each paper is evaluated by two referees who are field experts. The articles not reported as issuable positively by two field referees aren t published in our journal. None of the author(s) can lay a claim on our journal in this case. Data, concerning the ethics committe of the studies, approved to be published in our journal, having the Ethics Committee Report, should be submitted to the editors in written and uploaded to the system with the article. Author(s) should take the responsibility of their articles, having the Ethics Committee Report, which were not submitted to the editors in written and were not uploaded to the system. None of the committes and the authorities in our journal are responsible for pecuniary and non-pecuniary damages. The committes and the authorities in our journal do not have any legal obligations. Author(s) have accepted this situation beforehand. 2. Author(s) cannot make a demand for the journal s procedure concerning the academicians in journal s referee board and other boards and other authorities. Even if so, they aren t given any information, system process cannot be changed. Necessary information about our journal can be obtained from the website of the journal 3. Our journal publishes three times a year, all articles in the relevant volume of journal are uploaded to the web system of the journal in one volume on the last day of the months April / August and December All readers can download the articles from the journal s web system and the relevant paper article can be used on condition that our journal is cited. Readers can download all volumes of our journal for free. 4. All articles published in our journal are assured with certificate of quality (ISO Doc. ISO Doc. No: 12880) and trademark patent (2015/04066 / 2015-GE ). Articles published provide their authors with all kinds of legal rights and international assurance regarding their articles with quality, trademark, patent and doi information. 5. Our journal has both printed and online versions. Necessary information about our journal can be obtained from the T.R. Ministry of Culture with the number Print: / Online: Reference within the text should be (Yılmaz, 2015: 1) or (Yılmaz et al. 2015:1), in the reference part YILMAZ, M., (2015). Analysis Of Ergonomics And The Use And Importance Ergonomics In Sports, UHMFD International Refereed Journal of Engineering And Sciences, Issue:5, Volume:3, pp.1-2. All authors must follow the latest volumes of our journal and apply the print IV

5 format of the published articles in their own papers. It is an obligation to indicate the access date of the internet sources and the last accessed full internet link in the references and below the page by giving numbers. 7. References are arranged by the Turkish alphabet. The printing format in the last volume of the journal should be taken into account by all authors. 8. Our journal is an internationally indexed journal, and all articles and papers published in our journal are sent to relevant indices via by the publication date of the journal. 9. Original research, analysis, compilation, case study, project and book introduction have to be in an article format and these publications are also included. 10. All papers sent to the journal and uploaded to the system shouldn t be previously published, not evaluated and not rejected. All articles uploaded to the system are acknowledged that author(s) conform to these rules. Otherwise, our journal keeps its legal rights reserved. All material and moral responsibility regarding a negative situation belong to author(s). Our journal acts in line with the T.R. Law. V

6 İÇİNDEKİLER ARAŞTIRMA VE UYGULAMA THE COMPARISON OF KOSAGA AND CORS-TR IN REAL TIME KINEMATIC POSITIONING 1-17 Cevat INAL, Sercan BULBUL, Omer YILDIRIM EMG ETKİLEŞİMLİ PROTEZ EL İÇİN KUVVET SENSÖRÜ VASITASI İLE NESNE TAKİBİ VE KAVRAMA KUVVETİ KONTROLÜ Beyda TAŞAR, Arif Gülten, Oğuz Yakut 3D YAZICILAR İLE TASARIM VE ÜRETİME YÖNELİK AKADEMİSYENLERİN BAKIŞ AÇISI Mustafa COŞAR EFFECTS OF SOME OPERATIONAL CONDITIONS ON TEXTILE WASTEWATER TREATMENT: FULL SCALE STUDIES Dilek AKMAN, Sebnem OZDEMIR, Serden BASAK, Kevser CIRIK, Erkan SAHINKAYA KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİKLİĞİNİN YERALTI SU KAYNAKLARI ÜZERİNE ETKİLERİ Yunus ÖZTÜRK, Hüseyin Çağan KILINÇ EFFECTS OF SOME OPERATIONAL CONDITIONS ON AZO DYE CONTAINING WASTEWATER TREATMENT Cagri UZUM, Dilek AKMAN, Sebnem OZDEMIR, Kevser CIRIK AlTiN ve TiN KAPLANMIŞ YÜKSEK HIZ ÇELİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI Mümin ŞAHİN, Selçuk SELVİ ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR SÜRÜCÜLERİNDE HIZ KONTROL YÖNTEMLERİNİN ARAŞTIRILMASI Sami ŞİT, Hasan Rıza ÖZÇALIK, Erdal KILIÇ, Şaban YILMAZ HAYATİ VERİLERİ TESPİT EDEN ELEKTRONİK TEKSTİLLER Banu Hatice GÜRCÜM, Mustafa Oğuz GÖK, Sabit BABAOĞLU THE IMPORTANCE OF MODERN ILLUMINATION APPROACH AT INTERIOR DESIGN AND EXAMPLE LIGHTING DESIGN APPLICATION Mustafa ŞAHİN, Tarık TAŞCI HÖYLANDİT GRUBU ZEOLİT MİNERALLERİNİN AYIRT EDİLMESİ ÜZERİNE ELEŞTİREL BİR DERLEME Hüseyin YALÇIN, Ebru DEMİR MİKRODENETLEYİCİ KONTROLLÜ 2 BOYUTLU DEPREM SİMÜLATÖRÜNÜN TASARIMI Adem KORKMAZ EŞİT KANAL AÇISAL PRESLEME (EKAP) İŞLEMİ İLE ŞEKİLLENDİRİLEN AA7075 ALÜMİNYUM ALAŞIMININ SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE ANALİZİ Dursun ÖZYÜREK, Musa YILDIRIM, Tansel TUNÇAY, Ali KALYON, Bekir YAVUZER VI

7 BAŞ EDİTÖR Mümin ŞAHİN BAŞ EDİTÖR YARDIMCISI Murat KORKMAZ Erdal ŞEN Ercan ŞAHBUDAK Ebru CENGİZ GENEL YAYIN YÖNETMENİ Hakan AÇIKGÖZ YAZI İŞLERİ MÜDÜRÜ Ali Serdar YÜCEL TEKNİK EDİTÖR Burhan MADEN İNGİLİZCE DİL EDİTÖRÜ Gökşen ARAS Gülten GÖKDEMİR TÜRKÇE DİL EDİTÖRÜ Gülsemin HAZER Mustafa TALAS EKONOMİ EDİTÖRÜ Ayhan AYTAÇ HUKUK EDİTÖRÜ Av. Onur BAYKAN Av. Bülent YILMAZ ÖLÇME ve DEĞERLENDİRME Saliha ALTIPARMAK Gökhan DELİCEOĞLU Işık BAYRAKTAR Aylin ZEKİOĞLU İLETİŞİM ve MEDYA EDİTÖRÜ / SEKRETERLİK Michael KUYUCU Ali Murat KIRIK BİYOSİSTEM MÜHENDİSLİĞİ Oktay ERDOĞAN M.Cüneyt BAĞDATLI ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ Ülker Aslı GÜLER Sakine UĞURLU KARAAĞAÇ ELEKTRİK ve ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ Mustafa ŞEKKELİ Mahit GÜNEŞ Resul ÇÖTELİ Ahmet GÜNDOĞDU Mehmet ÜSTÜNDAĞ Hakan AÇIKGÖZ İpek ATİK Ö.Fatih KEÇECİOĞLU GIDA MÜHENDİSLİĞİ Aslı UÇAR Bedia ŞİMŞEK Şerafettin ÇELİK Gülcan KOYUNCU MADEN MÜHENDİSLİĞİ Çağatay PAMUKÇU MATEMATİK MÜHENDİSLİĞİ İrfan DELİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ Beşir DANDIL Deniz KORKMAZ MOLEKÜLER ve GENETİK MÜHENDİSLİĞİ Ömür BAYSAL Ayşegül ÜNAL ORMAN ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ Hülya KALAYCIOĞLU YER BİLİMLERİ MÜHENDİSLİĞİ / JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ Mustafa KUMRAL Hüseyin YALÇIN BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ İbrahim Taner OKUMUŞ Hidayet TAKÇI Gülsade KALE Recep BENZER ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ Abdullah KEÇECİLER Tamer EREN İzzettin TEMİZ HARİTA MÜHENDİSLİĞİ Ömer YILDIRIM Güler YALÇIN Elif TOPALOĞLU Anıl AKIN JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ Oya PAMUKÇU KİMYA MÜHENDİSLİĞİ Mehtap ERŞAN MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ Orhan ÇAKIR Rasim İPEK Cem ÇETİNARSLAN Mehmet Baki KARAMIŞ Ayşegün AKDOĞAN EKER İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ Erdoğan ÖZBAY Osman KARA Veli SÜME İnan KESKİN Erkan KANTAR ZİRAAT MÜHENDİSLİĞİ Şerafettin ÇELİK Bülent EKER Elmas ERDOĞAN Murat YAVUZ Öner DEMİREL Korkmaz BELLİTÜRK LİF ve KAĞIT TEKNOLOJİSİ Derya USTAÖMER GEOTEKNİK MÜHENDİSLİĞİ İnan KESKİN BİYOMÜHENDİSLİĞİ Bilge Hilal ÇADIRCI YAYIN KURULU Mümin ŞAHİN Ayhan AYTAÇ Murat KORKMAZ Veli SÜME Aslı UÇAR Bilge Hilal ÇADIRCI Bedia ŞİMŞEK Derya USTAÖMER Osman KARA Mehtap ERŞAN Oya PAMUKÇU Ömer YILDIRIM Tamer EREN Hidayet TAKÇI Hülya KALAYCIOĞLU Çağatay PAMUKÇU Ülker Aslı GÜLER İzzettin TEMİZ İnan KESKİN Hakan AÇIKGÖZ Ömür BAYSAL Ayşegül ÜNAL Mustafa KUMRAL Mehmet BAKİ KARAMIŞ Cem ÇETİNARSLAN Şeraffettin ÇELİK Orhan ÇAKIR Av. Onur BAYKAN Av. Bülent YILMAZ ULUSLARARASI BİLİM KURULU Peter CHILDS Ellen ARRUDA Arvind ATREYA Ackerman MARK S. Pete WALKER Jory HANCOCK Nikos CHRONIS Samantha DALY Sergio A. ALVAREZ Robert SIGNORILE Angela NORWOOD Graham B. CAMPBELL Tory FAIR Abney STEVEN Daniel ADLER Alfredo GISHOLT Eric ARMSTRONG Erika BATDORF Rebecca CAINES Jake ABERNETHY Panos PARPAS Dirk PATTINSON Lain PHILIPS Rayhaneh AKHAVAN Richard BALL Carolyn HAYLES Josef KNOTT Marco AURISICCHIO Billy WU VII

8 YAYIN KABUL ETTİĞİMİZ ALAN VE DİSİPLİNLER Atmosfer ve Meteoroloji Mühendisliği Bilgisayar Mühendisliği Biyomühendisliği Biyosistem Mühendisliği Çevre Mühendisliği Diğer Mühendislik Dalları Elektrik ve Elektronik Endüstri Mühendisliği Fizik Mühendisliği Gemi Mühendisliği Geoteknik Mühendisliği Gıda Mühendisliği Harita Mühendisliği Havacılık ve Uzay Mühendisliği Jeofizik Mühendisliği Jeoloji Mühendisliği Kimya Mühendisliği Lif ve Kağıt Teknolojisi Maden Mühendisliği Makine Mühendisliği Matematik Mühendisliği Mekatronik Mühendisliği Metalurji ve Malzeme Mimarlık Moleküler ve Genetik Nükleer Mühendisliği Orman Endüstri Mühendisliği Petrol Mühendisliği Tekstil Bilimleri Mühendisliği Yer Bilimleri Mühendisliği İnşaat Mühendisliği İşletme Mühendisliği VIII

9 DISCIPLINES Atmosphere and Meteorology Engineering Computer Engineering Bioengineering Biosystems Engineering Environmental Engineering Other Engineering Electrical and Electronics Industrial Engineering Physics Engineering Marine Engineering Geotechnical Engineering Food Engineering Geomatics Engineering Aerospace Engineering Geophysical Engineering Geological Engineering Chemical Engineering Fiber and Paper Technology Mining Engineering Mechanical Engineering Mathematical Engineering Mechatronics Engineering Metallurgical and Materials Architecture Molecular and Genetic Nuclear Engineering Forest Industry Engineering Petroleum Engineering Textile Science and Engineering Engineering Earth Sciences Civil Engineering Business Engineering Agricultural Engineering IX

10 DERGİNİN TARANDIĞI İNDEKSLER X

11 DİĞER DERGİLERİMİZ 1. BESLENME ALIŞKANLIKLARI 2. KADIN HASTALIKLARI VE JİNEKOLOJİ 3. ORTOPEDİ TRAVMATALOJİ 4. PAZARLAMA VE PAZAR ARAŞTIRMALARI 5. İKTİSAT VE EKONOMİ YÖNETİMİ 6. MULTİDİSİPLİNER SOSYAL BİLİMLER 7. SPOR SAĞLIĞI TIP BİLİMLERİ 8. EDEBİYAT VE İLETİŞİM ARAŞTIRMALARI 9. OKUL ÖNCESİ EĞİTİM ARAŞTIRMALARI 10. HEMŞİRELİK 11. MİMARLIK VE TASARIM 12. PSİKİYATRİ VE PSİKOLOJİ ARAŞTIRMALARI 13. MÜZİK VE SAHNE SANATLARI 14. EKONOMİ YÖNETİMİ VE ARAŞTIRMALARI XI

12 Değerli Okurlar., Hakan AÇIKGÖZ Editör Dergimizin bu sayısında toplam 13 çalışmaya yer vermiş bulunmaktayız. Yine bu sayıda birbirinden değerli araştırma ve Uygulama çalışmaların sayıya kazandırılmasında aktif görev alan sayı hakemlerimize ve emeği geçen tüm dergi çalışanlarına teşekkür ederim Kasımda ilki düzenlenen Uluslararası Mühendislik Mimarlık ve Tasarım Kongremizde poster ve sözel bildiri olarak sunulan bazı araştırma çalışmalarına dergimizin bu sayısında yer vermiş bulunmaktayız. Öncelikli olarak kongremize gösterilen ilgi ve alakadan dolayı tüm katılımcılara teşekkür ediyoruz. Kongreyi bilimsel sponsor olarak dergimiz desteklemiş ve diğer grup dergilerimizde kongreye yönelik genel desteği sağlamıştır. Birçok farklı dünya ülkesinden katılımla gerçekleştirilen kongrenin bir sonraki ayağı olan ikincisi yine Kocaeli Wellborn Hotel de Mayıs 2017 yılında çok kapsamlı olarak gerçekleştirilecektir. İkici kongremizde çok kıymetli hocamız Yıldız Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Ayşegül AKDOĞAN EKER hocamız yapacaktır. Kendisine bu önemli organizasyonda yanımızda olması nedeniyle tüm samimi duygularımızla teşekkür ediyoruz. Bir sonraki sayımız Ocak, Şubat, Mart ve Nisan 2016 yıl ve aylarını içine alacak şekilde sistemdeki yerini alacaktır. Şimdiden tüm okur ve yazarlarımıza esenlikler diler saygılarımızı sunarız. (Dergimizde etik kurul raporu gerektiren her türlü çalışmada yazar(lar) editörlüğe ve derginin sistemine yayın yüklerken gerekli etik kurul rapor bilgilerini girmekle yükümlüdür. Hiçbir koşul ve şartlarda oluşan ya da oluşacak bir sorunda problemde dergimiz, yayın kurulu, imtiyaz sahibi, yazı işleri, hakem ve bilim kurulları sorumluluk kabul etmez. Yazar(lar) bu bilgiyi dergiye yazılı olarak vermekle yükümlüdür. Bu konuda tüm sorumluluk yazar(lar) a aittir). Basın Yayın Kanunun 5187 gereğince basılı eserler yoluyla işlenen fiillerden doğan maddi ve manevi zarar m kapsamında dergimizde yayınlanan yayınların içeriği ve hukuki sorumluluğu tek taraflı olarak yazar(lar) a aittir. Dergimiz, yönetim, hakem, editör, bilim ve imtiyaz sahibi bu yükümlülükleri kabul etmez. Dergimizde bilimsel içerikli, literatüre katkı yapan, bilimsel anlamda değer ifade eden çalışmalar kabul edilir ve yayınlanır. Bunun dışında siyasi, politik, hukuki ve ticari içerikli fikri sınai haklar kanununa aykırılık içeren yayınlara yer verilmez. Olası bir olumsuzluk durumunda yazar(lar) doğabilecek her türlü maddi ve manevi zararı peşinen kabul etmiş ve yüklenmiştir. Bu nedenle ikinci üçüncü ve diğer şahıs ile kurumlar konusunda dergimiz yönetimi ve kurulları hiçbir sorumluluğu kabul etmez. Bu yönde dergimiz ve kurulları üzerinde bir hukuki yaptırım uygulanması söz konusu olamaz. Eserlerin içeriği ve mevcut durumu yazar(lar) ait olup dergimiz bu yayınların sadece yayınlanması ve literatüre kazandırılması aşamasında görev üstlenmiştir. Tüm okuyucu, kamuoyu ve takipçilerine ilanen duyurulur. XII

13 Distinguished Readers, There are a total of 13 papers in this volume of the journal. I extend thanks to the volume referees and all staff who contributed to publication of valuable research papers and applied studies in this volume. We have published some research papers presented as poster and verbal notice in the 1st International Congress on Engineering, Architecture and Design held on November. We extend thanks to all participants for their great interest towards our congress. Our journal has supported the congress as a sponsor and our other group journals provided general support for the congress. The second one of the congress held with the participation of the individuals from many world countries will be realized in Kocaeli Wellborn Hotel on May Distinguished Prof. Dr. Ayşegül AKDOĞAN EKER, Head of the Department of Mechanical Engineering in Faculty of Engineering of Yıldız Technical University will participate in our second congress. We thank her warmly for supporting us in such an important organization. Our next volume will be uploaded to the system covering the months of January, February, March and April We wish all our readers and authors welfare. Best regards. (In any kind of study requiring ethical board report in our journal, author(s) is/are obliged to enter the data of necessary ethical board report while uploading their publication in editorship and journal system. Our journal, publication board, grant holder, editorial office, referee and science boards do not undertake any responsibility for a problem to occur under any circumstances and conditions. Author(s) is/are obliged to give this information to journal in written. All liability in this issue belongs to author(s)). As per the 5187 of Press Law, material and emotional damage arising from the actions via published works, the content and legal responsibility of the publications published in our journal within the scope of m unilaterally belong to author(s). Our journal, executive board, referees, editor, science board and publisher don t accept these obligations. The scientifically valuable papers with scientific content which contribute to literature are accepted and published in our journal. Apart from this, the papers with political, legal and commercial content which are against the intellectual property rights are not accepted. in case of a possible negative situation, author(s) is/are regarded as accepting and undertaking all kinds of possible material and emotional damage beforehand. Therefore, our journal s management and other boards don t accept any responsibility regarding the second, third and other persons and institutions under any condition. in this sense, a legal sanction on our journal and its boards is out of question. The content and the current status of the papers belong to author(s) and our journal only takes part in the publication of these papers and contribution to literature. Respectfully announced to all readers, public and followers by publication. XIII

14 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences THE COMPARISON OF KOSAGA AND CORS-TR IN REAL TIME KINEMATIC POSITIONING (1) GERÇEK ZAMANLI KİNEMATİK KONUM BELİRLEMEDE KOSAGA VE CORS-TR KARŞILAŞTIRMASI Cevat INAL 1, Sercan BULBUL 2, Omer YILDIRIM 3 1,2 Selcuk University, Geomatics Engineering Department, Konya / Turkey 3 Gaziosmanpasa University, Geomatics Engineering Department, Tokat / Turkey Öz: Günümüzde GNSS (Global Navigation Satellite Systems) teknikleri kullanılarak nokta konumlarının gerçek zamanlı belirlenmesi mümkün olmaktadır. Nokta konumlarının gerçek zamanlı belirlenmesinde sabit bir noktaya dayalı GZK (Gerçek Zamanlı Kinematik) tekniği ya da sürekli gözlem yapan sabit GNSS istasyonlarına (CORS - Continuously Operating Reference Station) dayalı GZK teknikleri kullanılmaktadır. Ülkemizde de bazı belediyeler bölgesel amaçlı sürekli gözlem yapan GNSS istasyonları oluşturmuştur. Konya Büyükşehir Belediyesi de bu amaçla KOnya SAbit GNSS Ağını (KOSAGA) oluşturmuş bulunmaktadır. Mayıs 2009 dan itibaren ülkemiz ve Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyetini kapsayan 146 istasyondan oluşan TUSAGA-Aktif(CORS-TR) noktaları gerçek zamanlı konum belirlemede kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Selçuk Üniversitesi kampüs alanında 125 noktada GZK tekniği, KOSAGA ve CORS-TR noktalarına dayalı olarak nokta konumları belirlenmiş ve elde edilen sonuçlar hızlı statik yöntemle elde edilen koordinatlarla karşılaştırılmıştır. Test alanında yapılan ölçülerin değerlendirilmesi sonucu hızlı statik yöntemle elde edilen koordinatlara en iyi yaklaşımı GZK yönteminin gösterdiği sonucuna varılmıştır. dx, dy koordinat farklarından yararlanarak hesaplanan ds lerin maksimum değerleri 4.52 ile 7.0 cm arasında, elipsoidal yüksekliklerdeki farklar ise 10 cm nin altındadır. Uygulanan yöntemlerin konum hataları karşılaştırıldığında, ortalama hataların ±1.72 cm ile ± 5.93 cm arasında değiştiği ve KOSAGA nında GZK ve CORS-TR sonuçlarına yakın sonuçlar verdiği görülmektedir. Anahtar Kelimeler: Ağ-RTK, CORS-TR, GZK GPS, KOSAGA Abstract: Nowadays, it is possible to determine point positions in real time by using GNSS (Global Navigation Satellite Systems) techniques. In real time determination of point positions, RTK(Real Time Kinematic) technique based on a fixed point or RTK techniques based on fixed GNSS stations (CORS Continuously Operating Reference Station) making continuously observation are being used. Also, in our country, some municipalities have established regional-purpose GNSS stations which make continuously observation. Konya Metropolitan Municipality has established KOnya SAbit GNSS Ağı (KOSAGA) for such purpose. From May 2009, TUSAGA-Active (CORS-TR) points consisted of 146 stations including our country and Northern Cyprus Turkish Republic are under use in determining real time position.in this study, point positions have been determined at 125 points in the Selcuk University campus area as based on RTK technique, KOSAGA and CORS-TR points and the results obtained have been compared with the coordinates obtained through the rapid static method. As a result of evaluating the measurements taken in the test area, it has been concluded that the best approach to the coordinates obtained through the rapid static method has been exhibited by the RTK method. The maximum values of the ds calculated by making use of dx, dy coordinate differences are between 4.52 cm and 7.0 cm, and the differences in ellipsoidal heights are below 10 cm. When the position errors of the methods applied are compared, it can be seen that the root mean square errors are changing between ±1.72 cm and ±5.93 cm and KOSAGA has also given results close to the results of RTK and CORS-TR. Key Words: Network-RTK, CORS-TR, RTK GPS, KOSAGA Doi: /UHMFD (1) Corresponding Author: Ömer YILDIRIM, Selçuk University, Geomatics Engineering Department, Konya / Turkey omeryildirim2002@gmail.com Received: Accepted: Type ofarticle (Research and Practice) Conflict of Interest: None Ethics Committee: None 1

15 1. INTRODUCTION UHMFD (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: Today, in geodetic surveys requiring high precision, static GPS surveying method from among relative position determining methods is being used and the measurements collected are evaluated in the office by means of appropriate GNSS software, hence, point positions are being determined (Kahveci and Yildiz, 2012). However, in engineering applications, point positions have to be determined in real time while taking detail and during application. For this purpose, it has been developed the RTK (Real Time Kinematic) method which determines point positions in real time and at centimeter-level (Arslanoglu, 2002). However, in this method is required a reference station, position of which is known in high precision and one or more rover receiver located at a distance of at most km to this station. Due to orbit and atmospheric errors, the accuracy of the method depends on the distance between the reference station and the rover receiver (Inal et al.,2014a). In order to avoid such restrictions in the RTK method, the idea of setting up more than one fixed stations has been raised (Raquet, 1998; Landau et al., 2002). CORS system was being started to be applied since the year-ends of 1980s to make some contribution to geodetic surveys requiring high precision (Yildirim et al., 2011). As a result of applying this idea and making use of the experiences obtained, the concept of fixed GNSS Networks (Network-RTK) has come out. The Network RTK method is being used in most of applications since, it is rapid, accurate and economic (Cina et al., 2014). In Network- RTK system, dependence on a single reference station has been eliminated, moreover, also means to produce atmospheric modeling of a specific site by making use of data of many numbers of reference stations. And, as a result of such modeling, ionosphere and troposphere error which is one of the most significant error sources influencing the GNSS measurements are being taken to a minimum level for position determining practices. In this study, the real time coordinates obtained by using KOSAGA established by the Konya Metropolitan Municipality, CORS-TR produced under conduction of Istanbul Culture University and RTK technique, have been compared with the coordinates obtained by the rapid static method. 2. RAPID STATIC METHOD In position determining by GNSS, code observations or phase observations are being used. The rapid static method is one of the relative position determining methods applied by using phase observations and the point positions are being determined by evaluating in the office the collected measurements through appropriate GNSS software. In this method, one of the receivers is kept fixed on the reference point and while this makes observation continuously, the other receiver or receivers are set up at the other points for very short times and simultaneous observations are 2

16 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: ELEKTİRİK VE DOĞALGAZ FİYATLARININ 3. RTK EKONOMETRİK GPS AÇIDAN made by this way (Kahveci and Yildiz, 2012). Using fixed receiver CORS-TR stations which make observation continuously, makes it easy to determine the point positions. The users; can make static analysis by taking with their access passwords from the internet page of the General Directorate of Land Registry and Cadastre the fixed station data (30seconds RINEX free-of-charge, 1 second RINEX against charge) regarding the land observation time. In this method, while the rover receiver is moved between the new points, position of which would be determined, it has not to be open. In this method, the measurement time period depends on the distance between the points and the satellite geometry, as the number of satellites increases, the measurement time period can be reduced in same length base (Table 1). In this method, the base measurement accuracy is 3 mm+ 0.5 ppm at horizontal, and 5 mm+ 0.5ppm at vertical (Anonymous-1, 2015; Anonymous-2, 2015). Table 1. The Relationship Number Of Satellites And Measurement Time Period (Kahveci and Yildiz, 2012) Number of Satellites Measurement Time Period (minute) 4 > and above 5-10 Position determining by RTK is a position determining technique which is implemented as based on the phase observations recorded by the rover receivers from the satellites (GPS/GLONASS) and raw measurements or correction data (position, pseudorange, atmosphere, etc.) sent in real time to the rover receiver simultaneously from a reference station and the calculations which are made in the rover receiver (Kahveci, 2009). In the RTK technique, dual-frequency GPS receivers are used in both, the reference station and the rover station. Furthermore, in this method, some additional hardware are required as different from the hardware used in the static and kinematic GNSS measurement methods; a radio transmitter transmitting the calculated carrier wave phase measuring corrections is used in the fixed station and a radio receiver which receives these sent corrections is used in the rover receiver (Mekik, 2001). In the RTK applications, the corrections calculated in the reference station are being sent to the rover receiver. The correction messages which are sent should be in line with a specific format. Each receiver firm has generated its own special format for real time applications. However, in such a case, the data of different formats can t be used by different receivers. In order to avoid this problem, the Radio Technical Commission for Maritime Services, Special Committee-104 3

17 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: has published a standard format in order to transmit the correction data between the reference receiver and the rover receiver and this format has been named as RTCM SC-104 (Hofmann et al., 1997). The RTCM SC-104 format is almost the same of the GPS navigation message format. Experiences have shown that the RTCM SC-104 data format and message structure are reliable in general (Arslanoğlu and Mekik, 2003). In the RTK method, the more numbers of satellites are observed by the reference and rover receivers, according number of satellites which are observed, the initial integer ambiguity is resolved more rapid and the position accuracies are increased (Sickle,2001). For this purpose, in addition to the GPS signals, it can be benefit from the other systems which use GLONASS signals. The GPS/GLONASS dual systems are more the consumption of electricity and natural gas used et al., in industry 2015) and. houses is statistically advantageous in regions which have limited sky opening such as in determining open basin mines, city canyons, river valleys and forest boundaries (Arslanoğlu and Mekik, 2003). In the RTK applications, the correction data calculated in a reference station are sent to the rover receiver. In order to avoid systematic errors (atmospheric effects, orbit error etc.), the distance between the reference station and the rover receiver should not be longer than km. The accuracy obtained in centimeter-level by the RTK technique is being considered sufficient for many numbers of surveying applications (Pektas, 2010). 4. CORS TR In order to overcome the restriction of RTK made with a single reference receiver, the world of science and technology continuously researched it and as a result of such researches, the Network- RTK method has been developed. Because, the Network-RTK system gives rapid, accurate, economic and reliable results, it is being preferred todays. However, when the users go out of the coverage area of the GSM, they can t make any measurements anymore (Cina The Network RTK system consists of three main parts as reference stations in intervals of km, the central processing unit and the users (Figure 1). The reference stations connected to the central processing unit by broadband links. The central processing unit receives firstly the raw data and it calculates the real-time corrections or correction elements after evaluating these. Through wireless connection the users can access to such corrections in real time (Meng et al., 2005). 4

18 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: Figure 1. Schematic of the Fundamentals of Network-RTK GNSS (Lecia Geosystems, 2005) In the Network-RTK system, dependence on a single reference station has been eliminated and furthermore, means has been ensured to make atmospheric modeling of a specific site by making use of the data of many numbers of reference stations, the power of the GNSS observation techniques has been combined with the advantages of the network structure. As a conclusion, the Network-RTK is a real time position determining technique in centimeterlevel accuracy as based on phase observations in base lengths ( km) longer than those in the Classic RTK technique (Kahveci, 2009). The rover receiver in the Network RTK system is connected to the server through one or two different ways (such as, radio modem, GSM(Global System for Mobile Communications) or internet). As soon as it receives the real time kinematic data, it calculates its position according to a appropriate algorithm. Different methods are being used also in transferring the network data to the rover receivers. These methods change depending on whether the corrections are made in the reference station or rover receiver, the scope of the data to be sent, the data transmitting format and protocol (radio, GPRS, etc.) (Pektas, 2010). The Network-RTK has its superiorities with respect to the Classic RTK. By Network-RTK, the point coordinates are being determined in a single meaning and homogeneous coordinate system, high-quality results are being obtained by making use of an atmospheric model generated for the whole network and the corrections required for the measuring point can be calculated by interpolation (Kahveci, 2009). The type of the Network-RTK which is applied today most widely is the global fixed GNSS Networks. The CORS-TR network consisted of 5

19 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: points have been established in our country for such purpose. In the CORS-TR Project, active CORS approach has been adopted. Here, the CORS stations including the whole country are connected to a control center and the positions of the stations and the atmospheric corrections are being calculated continuously. Thus by this way, the atmosphere and position corrections can be modeled all over the country. As a result of these, the GNSS measuring times requiring hours are reduced to minutes and even down to seconds; and, the base lengths are increased by 10 times approximately (Eren and Uzel, 2008). 5. KOSAGA In order to make use of the satellite systems effectively and economically, as in developed countries, in our country local networks consisted of real time fixed reference stations have been established by Municipalities/Authorities. The 8-point ISKI (Istanbul Water and Sewerage Administration) UKBS (Position Determining System From Satellites) established in 2008 by ISKI and 5-point KOSAGA(Konya Fixed GNSS Network) established in 2014 by the Konya Metropolitan Municipality can be shown as examples for these(anonymous-3,2015). Fixed GNSS station (KONB) to be used in RTK measurements in Konya has been established in 2009 on the roof of municipality building by the Konya Metropolitan Municipality. However, the service area of the municipality which renders service for an area of approximately 2000km 2 as per the Metropolitan Municipality law dated 23/07/2004 and numbered 5216, has been increased to 40000km 2 by the law dated 12/11/2012 and numbered In the measurements made by taking as reference the KONB station problems have been encountered with in generating position data because, the distance was increased due to the new extended boundaries. In order to solve the problem, 4 new GNSS stations have been established by the Konya Metropolitan Municipality in Ilgın, Beyşehir, Oğuzeli and Hotamış districts, thus, a 5-point network has been established (Figure 2). Under this network structure, as Konya is the center, RTK measurements can be done in an area with a radius of approximately 150 km. In KOSAGA, Trimble Net R9-Ti1 receiver and Zephyr GNSS Geodetic II antennas have been used. The system can generate position data by means of various measuring techniques such as static, rapid static, RTK, DGPS based on code and phase measurements (Ustun, 2014). In terms of network correction, KOSAGA transmits only VRS (Virtual Referance Stations) correction (NET RTCM3,NET CMR+). It doesn t transmit the FKP(Flachen Korrectur Parameter) and MAC (Master Auxliary Concept) correction models nearby VRS. Nevertheless, all the stations can transmit RTK correction (KONYA SGNL, KONYA RTCM3) independently to work in the classic RTK system. 6

20 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: 6. APPLICATION Figure 2. KOSAGA Points and Base Lengths 6.1. Measurements Performed in Test Area and Evaluation The road located in front of the Vocational School Of Technical Sciences and Faculty of Architecture within the Konya Selcuk University Alaeddin Keykubat Campus area has been used as the test area (Figure3). Figure 3. Test Area GPS measurement has been made with Javad Triumph-1 GNSS receiver at 125 points marked on the road, by means of rapid static method by taking measuring time 15 minutes, recording 7

21 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: interval 5 seconds and elevation angle of 10 o and this has been evaluated through LGO 7.0 (Leica Geo Office 7.0) software and coordinates of the points have been calculated at ITRF96/ based on CORS-TR network. Measurement accuracy of GNSS receiver used in the application in static survey and rapid static method is; s being the distance to the reference point; at horizontal: 0.3 cm ppm. s, at vertical:0.35 cm ppm. s, and in RTK measurements at horizontal : 1cm +1 ppm. s, at vertical :1.5 cm + 1 ppm. s (Anonymous-4, 2015). In the comparison, the accuracies of the other methods have been investigated by taking as basis the coordinates obtained by rapid static method. In the 125 points in the test area, VRS correction technique has been used with CORS-TR based on the experiences in the paper carried out previously( İnal et al., 2014b), and in the measurements taken dh=h HS -h with KOSAGA;NET_RTCM3, NET_CMR+, KONYA_RTCM3 and KONYA_SNGL correction techniques have been used. In the RTK measurements, point coordinates have been determined by taking constant the L29-G002 numbered TUTGA SLCK(2005.0) point (y= (east), x= (up), h= ) located within the campus area of Selcuk University. The distance of the TUTGA SLCK point to the test points is approximately 1km, and the KONB point nearest to the test area from the KOSAGA points is approximately 17 km. In the CORS-TR, KOSAGA and RTK measurements, 5 epoch measurements have been made with 1 second record interval. In all measurements taken, the number of GPS satellites and the number of GLONASS satellites change between 6 and 9, 4 and 7, respectively. By taking as basis the coordinates calculated by rapid static method; the coordinate differences and the ellipsoidal height differences have been calculated by means of the following equalities: dx=x HS -X dy=y HS -Y (1) In the equalities; X HS, Y HS, h HS represent the coordinates and ellipsoidal heights obtained by the rapid static method and X,Y, h represent the coordinates and ellipsoidal heights determined by means of other methods. And, by making use of the coordinate and ellipsoidal height differences in equation (1); the root means square errors in the directions of x, y and h have been calculated by means of the following equations (Table 2): (2) 8

22 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: Table 2. Coordinate Differences and Root Mean Square Errors Calculated Difference Statistics Method Taken as Reference Method Compared dy(cm) dx(cm) dh(cm) 1 Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Elektrik-Enerji max Bölümü min RTK Özet : Yılları arasındaki TUİK verileri kullanılarak avrg hazırlanan bu 0.77 çalışma, sanayi rmse uygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma max daha kapsamlı 5.00 hale getirilmiştir Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve min doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi yönünde hareket edilmiş olup, CORS-TR yapılan istatistik bulgulara göre de sonuca gidilmiştir. Elde edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için tüketim aralığı avrg arttıkça, elektrik 2.34 ve doğalgaz fiyatlarının genel seviyesinde düşüş gözlendiği sonucuna rmse varılmaktadır. Sonuç 2.54 olarak tüketim max Anahtar Kelimeler : Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Sanayi, min Konut, Anova, TUİK, Fiyat NET RTCM3 avrg ECONOMETRIC ANALYSIS OF ELECTRICITY rmse AND NATURAL 1.71 GAS PRICES HS ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES IN max TERMS OF INDUSTRY 3.40 AND min NET CMR+ Abstract: In this study prepared by using data of TSI belonging avrg to the years -0.23of , the consumption of electricity and natural gas used in rmse industry and houses 1.65is statistically techniques for analysis. Moreover, tests of hypothesis were maxapplied and 5.10 the research was 9.40 min KONYA SGNL avrg KONYA RTCM3 rmse max min avrg rmse By using the calculated dx, dy coordinate differences, the change in each measuring point has been calculated by means of the following equation (Table 3). (3) 9

23 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: Table 3. Calculated Coordinate Changes The figures of ds values calculated according to equation (3) for each measuring point can be seen in figure 4-9, and the figures of dh values calculated according to equation 1 can be seen Compared Method ds(cm) max 4.52 RTK min Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Elektrik-Enerji Bölümü avrg 1.49 in figure Özet : maxyılları arasındaki 5.41 UHMFD TUİK verileri kullanılarak hazırlanan bu çalışma, sanayi ve konutlarda kullanılan doğalgaz www. ile elektrik hmfdergisi.com CORS-TR min 0.28 tüketiminin istatistiksel olarak analiz edilmesi şeklindedir. Uluslararası Farklı analiz Hakemli teknikleri Mühendislik kullanılarak ve hazırlanan Fen Bilimleri çalışmada Dergisi ANOVA modeli uygulanmıştır. Eylül / Ekim avrg Ayrıca / Kasım 2.92 hipotez / Aralık testleri uygulanarak Sonbahar araştırma Kış Dönemi daha kapsamlı Sayı: 5 hale Yıl:2015 getirilmiştir. Sanayi International ve konutlarda max tüketim Refereed 6.98 aralıklarına Journal göre elektrik of Engineering ve doğalgaz And fiyatlarının Sciences tespit edilmesi NET September RTCM3 yönünde / October hareket min / November edilmiş olup, 0.14 / yapılan December istatistik Issue bulgulara Autumn göre Winter de sonuca Period: gidilmiştir. 5 Year: Elde 2015 edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü ID:39 için K:104 tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz fiyatlarının genel avrg seviyesinde 4.09 düşüş gözlendiği sonucuna varılmaktadır. Sonuç olarak tüketim (ISO aralığı Belge Kw No cinsinden / max Document yükseldikçe, 6.95 No: fiyatlarda & da ISO azalma meydana gelmektedir. Belge No / Document No: 12880) NET CMR+ Anahtar Kelimeler min : Elektrik, 0.81 Doğalgaz, Tüketim, Sanayi, Konut, Anova, TUİK, Fiyat avrg 4.24 max Issn Online: Online: KONYA SGNLACCORDING min TO CONSUMPTION 1.33 RANGES IN TERMS OF INDUSTRY AND avrg 5.12 max 7.00 KONYA RTCM3 the consumption minof electricity 2.52and natural gas used in industry and houses is statistically analyzed. ANOVA avrg model 5.85 was applied to the study prepared with the use of different The figures of ds values calculated according to equation (3) for each measuring point can be seen in figure 4-9, and the figures of dh values calculated according to equation 1 can be seen in figure ds (cm) 3 2 ds (cm) Points Figure Figure Comparison Comparison of of Rapid Rapid Static Static RTK RTK

24 ds (cm) UHMFD (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: Points Figure 4. Comparison of Rapid Static RTK 6 UHMFD Murat www. KORKMAZ, hmfdergisi.com UHMFD Hakan AÇIKGÖZ 5 Uluslararası Hakemli www. Mühendislik hmfdergisi.com ve Fen Bilimleri Dergisi 4 Eylül Uluslararası / Ekim / Kasım Hakemli / Aralık Mühendislik Sonbahar Kış ve Fen Dönemi Bilimleri Sayı: Dergisi 5 Yıl:2015 Eylül International / Ekim / Kasım 1 Kilis Refereed / Aralık 7 Aralık Üniversitesi, Journal Sonbahar of Elektrik-Enerji Engineering Kış Dönemi Bölümü And Sayı: Sciences 5 Yıl: September / October International / November Refereed / December Journal Issue of Engineering Autumn Winter And Sciences Period: 5 Year: 2015 September / October / November / December ID:39 K:104 Issue Autumn Winter Period: 5 Year: Özet : Yılları arasındaki TUİK ID:39 verileri K:104 kullanılarak hazırlanan bu çalışma, sanayi (ISO Belge No / Document No: (ISO şeklindedir. Belge No Farklı / Document analiz teknikleri No: kullanılarak & ISO hazırlanan çalışmada Belge No ANOVA / Document modeli No: 12880) 0 uygulanmıştır. Ayrıca (MARKA hipotez testleri PATENT uygulanarak NO: araştırma TRADEMARK) daha kapsamlı hale getirilmiştir. Sanayi ve konutlarda tüketim (MARKA aralıklarına PATENT göre NO: elektrik TRADEMARK) ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi yönünde hareket edilmiş Issn Online: olup, yapılan istatistik bulgulara göre de sonuca gidilmiştir. Elde Points Online: edilen bulgular sonucunda; Issn Online: sanayi sektörü için tüketim Online: aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz ds (cm) ds ds (cm) (cm) Figure Comparison of of Rapid Static-CORS-TR Figure 5. Comparison of Rapid Static-CORS-TR Points Points Figure 6. Comparison of Rapid Static- KOSAGA (Correction Technique: Figure 6. Figure Comparison 6. Comparison of Rapid of Static- Rapid Static- KOSAGA KOSAGA (Correction (Correction Technique: Technique: NET_RTCM3) NET_RTCM3) NET_RTCM3) ds ds (cm) (cm) Points Points Figure Comparison of of Rapid Static- KOSAGA (Correction Technique: NET_CMR+) Figure 7. Comparison of Rapid Static- KOSAGA (Correction Technique: NET_CMR+) 11

25 UHMFD www. www. hmfdergisi.com hmfdergisi.com Uluslararası Uluslararası Hakemli Hakemli Mühendislik Mühendislik ve ve Fen Fen Bilimleri Bilimleri Dergisi Dergisi Eylül Eylül / / Ekim Ekim / / Kasım Kasım / / Aralık Aralık Sonbahar Sonbahar Kış Kış Dönemi Dönemi Sayı: Sayı: 5 Yıl:2015 Yıl:2015 International International Refereed Refereed Journal Journal of of Engineering Engineering And And Sciences Sciences September September / / October October / / November November / / December December Issue Issue Autumn Autumn Winter Winter Period: Period: 5 Year: Year: UHMFD International Uluslararası Refereed Hakemli Journal ID:39 ID:39 Mühendislik of Researches K:104 K:104 ve on Fen Economy Bilimleri Management Dergisi (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No (MARKA / Document No: (MARKA PATENT PATENT NO: & NO: ISO TRADEMARK) TRADEMARK) Belge No / Document No: 12880) (MARKA PATENT NO: TRADEMARK) (ISO Belge No: & Issn Issn Online: Issn Online: Online: Online: Online: (ISO (ISO Belge Belge No No / / Document Document No: No: & ISO ISO Belge Belge No No / / Document Document No: No: 12880) 12880) ds ds (cm) (cm) Points edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için Points tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz Figure Figure Comparison of of Rapid Rapid Static Static - KOSAGA KOSAGA (Correction Technique: Figure 8. Comparison of Rapid Static - KOSAGA (Correction Technique: KONYA_SGNL) Anahtar Kelimeler : Elektrik, Doğalgaz, KONYA_SGNL) Tüketim, Sanayi, Konut, Anova, TUİK, Fiyat ds ds (cm) (cm) Points Points Figure Figure Figure 9. Comparison Comparison of Rapid of of Rapid Rapid Static Static Static and and KOSAGA and KOSAGA KOSAGA (Correction (Correction Technique: Technique: KONYA_ KONYA_RTCM 3) RTCM 3) 3) The The figures figures of of ellipsoidal ellipsoidal height height differences (dh) (dh) are are as as given given below. below. The figures of ellipsoidal height differences (dh) are as given below. 12

26 www. hmfdergisi.com UHMFD Uluslararası Hakemli www. Mühendislik hmfdergisi.com ve Fen Bilimleri Dergisi Eylül Uluslararası / Ekim / Kasım Hakemli / Aralık Mühendislik Sonbahar ve Kış Fen Dönemi Bilimleri Sayı: Dergisi 5 Yıl:2015 Eylül International / Ekim / Kasım Refereed / Aralık Journal Sonbahar of Engineering Kış Dönemi And Sayı: Sciences 5 Yıl:2015 September / October International / November Refereed / December Journal UHMFD Issue of Engineering Autumn Winter And Sciences Period: 5 Year: 2015 September / ULUSLARARASI October / November HAKEMLİ / December EKONOMİ www. ID:39 hmfdergisi.com K:104 YÖNETİMİ Issue Autumn ARAŞTIRMALARI Winter Period: DERGİSİ 5 Year: 2015 Eylül / Ekim // Kasım / Aralık ID: Sonbahar K:104 Sayı: 02 Kış Cilt: Dönemi 01 Sonbahar Sayı: Kış 5 Yıl:2015 October No International // Document November / Refereed No: December Journal 2014 & ISO Issue: of Engineering Volume: And 01 Belge Autumn Sciences No Winter / Document No: 12880) (ISO September Belge No / October / Document / November No: / December & ID:13 ISO Issue K: Autumn Winter Belge Period: No / 5 Document Year: 2015 No: 12880) (MARKA PATENT (Ekonomi) ID:39 NO: & K:104 (Economy) TRADEMARK) No / Document No: (MARKA (MARKA PATENT PATENT NO: NO: TRADEMARK) TRADEMARK) (ISO Issn Online: Belge No: & ISOnline: Belge No: 12880) Issn Issn Online: Online: Online: Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik Points ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi yönünde hareket edilmiş olup, yapılan istatistik Points bulgulara göre de sonuca gidilmiştir. Elde Figure edilen 10. bulgular Comparison sonucunda; sanayi of Ellipsoidal sektörü için tüketim Heights aralığı of arttıkça, Rapid elektrik Static ve and doğalgaz RTK Figure fiyatlarının 10. Comparison genel seviyesinde of düşüş Ellipsoidal gözlendiği sonucuna Heights varılmaktadır. of Rapid Sonuç Static olarak tüketim and RTK Figure 10. Comparison of Ellipsoidal Heights of Rapid Static and RTK UHMFD 42 www. hmfdergisi.com 20-2 ECONOMETRIC Uluslararası ANALYSIS Hakemli OF Mühendislik ELECTRICITY ve Fen AND Bilimleri NATURAL Dergisi GAS PRICES 0 ACCORDING Eylül / Ekim TO / Kasım CONSUMPTION / Aralık Sonbahar RANGES Kış IN TERMS Dönemi OF Sayı: INDUSTRY 5 Yıl:2015 AND -4-2 International Refereed Journal of Engineering And Sciences -6-4 September / October / November / December Issue Autumn Winter Period: 5 Year: Abstract: In this study prepared by using ID:39 data K:104 of TSI belonging to the years of , (ISO analyzed. Belge ANOVA No / Document model was No: applied to & the ISO study prepared with Belge the No use / Document of differentno: 12880) Points made more comprehensive. (MARKA The purpose PATENT was NO: to determine electricity and natural gas prices Points TRADEMARK) Figure 11. Comparison of Ellipsoidal Heights of Rapid Static and CORS-TR dh (cm) dh (cm) dh (cm) dh (cm) Figure 11. Comparison of of Ellipsoidal Heights of of Rapid Static and CORS-TR dh (cm) Points Figure 12. Comparison of of Ellipsoidal Heights of of Rapid Static and and KOSAGA (Correction Technique: NET_RTCM3) Technique: NET_RTCM3) 8 dh (cm)

27 dh (cm) UHMFD September / October / November / December ID:13 Issue K:02-6 Autumn Winter Period: 5 Year: 2015 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: Points Figure 12. Comparison of Ellipsoidal Heights of Rapid Static and KOSAGA (Correction Technique: NET_RTCM3) 4 UHMFD 2 1 Kilis 7 Aralık www. Üniversitesi, hmfdergisi.com UHMFD Elektrik-Enerji Bölümü Uluslararası Hakemli www. Mühendislik hmfdergisi.com ve Fen Bilimleri Dergisi 0 Eylül Uluslararası / Ekim / Kasım Hakemli / Aralık Mühendislik Sonbahar ve Kış Fen Dönemi Bilimleri Sayı: Dergisi 5 Yıl: Özet : Eylül International / Ekim Yılları / Kasım arasındaki Refereed / Aralık TUİK Journal Sonbahar verileri of Engineering kullanılarak Kış Dönemi hazırlanan And Sayı: Sciences 5 bu Yıl:2015 çalışma, sanayi September ve konutlarda / October International kullanılan / November doğalgaz Refereed / ile December Journal elektrik tüketiminin Issue of Engineering Autumn istatistiksel Winter And Sciences olarak Period: analiz 5 Year: edilmesi September şeklindedir. / October Farklı / analiz November teknikleri / December kullanılarak ID:39 K:104 Issue hazırlanan Autumn çalışmada Winter Period: ANOVA 5 Year: modeli 2015 uygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri uygulanarak ID:39 K:104 araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. (ISO Sanayi ve Belge konutlarda No / Document tüketim aralıklarına No: göre & elektrik Points ISO ve doğalgaz Belge fiyatlarının No / Document tespit edilmesi No: 12880) (ISO yönünde Belge hareket No edilmiş / Document olup, yapılan No: istatistik & ISO bulgulara göre de Belge sonuca No gidilmiştir. / Document Elde No: 12880) edilen bulgular sonucunda; (MARKA sanayi PATENT sektörü için NO: tüketim TRADEMARK) aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz fiyatlarının genel seviyesinde (MARKA düşüş PATENT gözlendiği NO: sonucuna TRADEMARK) varılmaktadır. Sonuç olarak tüketim Technique: NET_CMR+) aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, Issn Online: fiyatlarda da azalma Online: meydana gelmektedir. Technique: NET_CMR+) dh (cm) 0 5 Figure 13. Comparison of Heights of Rapid Static and KOSAGA (Correction Figure 13. Comparison of Ellipsoidal Heights of Rapid Static and KOSAGA (Correction dh (cm) dh (cm) Points Points Figure Comparison of Ellipsoidal Heights of Rapid Static and and KOSAGA (Correction Figure 14. Comparison of Ellipsoidal Technique: Heights KONYA_SGNL) of Rapid Static and KOSAGA (Correction Technique: KONYA_SGNL) Points Points Figure 15. Comparison of Ellipsoidal Heights Of Rapid Static And KOSAGA Figure 15. Figure Comparison 15. Comparison (Correction of Ellipsoidal of Ellipsoidal Technique: Heights Heights Of KONYA_RTCM Rapid Of Rapid Static Static And 3) And KOSAGA (Correction Positioning accuracy for (Correction each method Technique: used in the KONYA_RTCM comparison has been 3) Technique: KONYA_RTCM 3) calculated by means of Positioning the following accuracy equation for by each using method the values used of in mthe x, mcomparison y in Table 1(figure has been 16); calculated by means of the following equation by using the values of m14 x, m y in Table 1(figure 16); (4) (4) dh (cm) dh (cm)

28 www. hmfdergisi.com Points Uluslararası Hakemli Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi Figure Eylül 14. / Ekim Comparison / Kasım / of Aralık Ellipsoidal Sonbahar Heights Kış Dönemi of Rapid Sayı: Static 5 Yıl:2015 and KOSAGA (Correction International Refereed Journal Technique: of Engineering KONYA_SGNL) And Sciences September / October / November / December Issue Autumn Winter Period: 5 Year: 2015 ID:39 K: UHMFD (MARKA PATENT September / October / November / December ID:13 NO: Issue K:02 TRADEMARK) Autumn Winter Period: 5 Year: (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: 0 Issn Online: & ISO Online: Belge No / Document No: 12880) -2-4 No / Document No: dh (cm) ELEKTİRİK VE DOĞALGAZ FİYATLARININ EKONOMETRİK Points AÇIDAN Table 3.Positionning Accuracies Of The Methods Used Positioning accuracy for each method used in the Table 3.Positionning Accuracies Of The comparison has been Figure calculated 15. Comparison by means of of the Ellipsoidal Heights Of Methods Rapid Static Used Method Murat KORKMAZ, Hakan m And KOSAGA AÇIKGÖZ p (cm) following equation by using the values (Correction of m Güven Grup x, m Technique: KONYA_RTCM 3) RTK A.Ş. y Finans ± Yönetmeni 1.72 Method m in Table 1(figure Positioning 16); accuracy for each method used in the comparison has been calculated p (cm) by means of rmse(cm) the following equation 1 Kilis 7 Aralık by using Üniversitesi, the values Elektrik-Enerji of mrtk x, mbölümü y in Table 1(figure ± 16); 1.72 CORS-TR ± 3.08 CORS-TR ± 3.08 Özet : Yılları arasındaki TUİK verileri kullanılarak NET hazırlanan RTCM3 bu çalışma, sanayi ± 4.37 ve konutlarda kullanılan doğalgaz ile (4) elektrik tüketiminin istatistiksel olarak analiz edilmesi NET CMR+ ± 4.51 NET CMR+ ± 4.51 uygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma KONYA daha kapsamlı SGNL hale getirilmiştir. ± 5.27 KONYA SGNL ± 5.27 Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz KONYA fiyatlarının RTCM3 tespit edilmesi ± 5.93 yönünde hareket edilmiş KONYA olup, yapılan RTCM3 istatistik bulgulara ± 5.93 göre de sonuca gidilmiştir. Elde NET RTCM3 ± 4.37 RTK CORS NET RTCM3 m y m x m p m h Method 6 65 NET CMR KONYA SGNL KONYA RTCM (4) Figure Figure Values of of m y x p and h y, m x, m p and m h 7. CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS 7. CONCLUSION AND ence receiver and the rover receiver doesn t exceed In RECOMMENDATIONS real time positioning technique, one of the 15 receivers km. In order is set to up eliminate on the such reference disadvantage, point, position of which is already known, whereas, the rover receiver is fixed at the points, GNSS stations making continuously observation positions In real time of positioning which would technique, be determined, one of the thus, the coordinates of the new points are have been established. By this way, the need for receivers is set up on the reference point, position a reference receiver has been eliminated and the of which is already known, whereas, the rover position of a new point could be determined in receiver is fixed at the points, positions of which real time by means of a single receiver. would be determined, thus, the coordinates of the new points are determined. In such a case, it is In this study, in 125 points in the campus area recommended that the distance between the refer- of Selcuk University point positions have been 15

29 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: determined based on RTK technique, KOSAGA and CORS-TR and the results obtained have been compared with the coordinates obtained by means of rapid static technique. As result of evaluating the measurements taken in the test area, when figure 4-15 is examined, it has been concluded that the best approach to the coordinates obtained by rapid static method has been shown by the RTK method. The maximum values of the ds calculated by making use of dx, dy coordinate differences are between 4.52 cm and 7.0 cm, and the differences in ellipsoidal heights are below 10 cm. When the m p position root mean square errors in Table.3 are compared, it can be seen that the root mean square errors are changing between ± 1.72 cm and ± 5.93 cm and that the techniques for analysis. Moreover, tests of hypothesis Congress,Ankara, were applied and the research was best result is given by the RTK method. When the results obtained are evaluated together, it is being considered that KOSAGA could be used satisfactorily in fields such as cadastral studies, zoning plan applications, the present time map, etc. as it is in RTK and CORS-TR. 8. REFERENCES ANONYMOUS-1,(2015). Lecia Viva GNS- SGS14 receiver User Manual, (Access Date: ) ANONYMOUS-2, (2015). JAVAD GROUP OF COMPANIES, com/productsurvey/articles/ id1047-javad_ GNSS.html,(Access Date: ) ANONYMOUS-3, (2015), Istanbul Metropolitan Municipality, ukbs.iski.gov.tr, Access Date : ANONYMOUS-4, (2015). JAVAD GROUP OF COMPANIES, javadgnss/sheets/triumph-1_datasheet. pdf, (Access Date: ) ARSLANOĞLU, M.,(2002). Investigating the Usability of the Real Time Kinematic GPS in Urban Information Systems, Master of Science Thesis, ZKÜ FBE, Zonguldak ARSLANOĞLU, M., & MEKİK, Ç., (2003). Accuracy Analysis of Real Time Kinematic GPS Positions and a Sample Application, 9.Turkish Map and Scientific Technical CINA, A., DABOVE, P., MANZİNO, A.M., PİRAS, M., (2014). Augmented Positioning with CORSs Network Services Using GNSS Mass-market Receivers. In: 2014 IEEE/ION Position,42 Satellite Positioning - Methods, Models and Applications Location and Navigation Symposium (PLANS), Monterey (CA-U.S.A.), May 5-8, pp CINA, A., DABOVE, P., MANZİNOA. M., PİRAS, M., (2015). Network Real Time Kinematic (NRTK) Positioning Description, Architectures and Performances, dx.doi. org/ /59083, Chapter 2, pp:

30 (Ekonomi) ID:39 & K:104 (Economy) No / Document No: EREN, K., & UZEL, T., (2008). Establishing of the National CORS System and Datum Transformation Project, İstanbul HOFMANN - WELLENHOF, B., LICTE- NEGGER, H., COLLINS, J., (1997). GPS TheoryandPractice, New York KAHVECI, M., (2009). Kinematic GNSS and RTK CORS Networks, Zerpa Tourism Publication Ltd.Co., Ankara KAHVECI, M., & YILDIZ, F.,(2012). Position Determining Systems With GPS/GNSS Satellites, Theory and Practice, Nobel Academic Publication, 5.Edition, Ankara, p.222 LANDAU, H., VOLLATH, U., CHEN, X., (2002). Virtual Reference Station Systems, Journal of Global PositioningSystem, Vol. 1, No. 2, Canada, LEICA GEO SYSTEMS, (2005). GPS Spider: New Conceptsand Architecture, trainingmaterial MEKIK, C., (2001). Time Kinematic GPS, Seminar study, ZKÜ, Zonguldak, p.11 MENG, X., DODSON, A., MOORE, T., HILL, C.; ROBERTS G.W., EULER, H.J., ALVES, P.,(2005). QualityMeasures of the Nottingham Network RTK GPS Testbed:Preliminary Research, presented at International Symposium ongps/gnss, Hong Kong INAL, C., BULBUL, S., YILDIRIM, O., (2014a). Repeatability of Network RTK Measurements, Afyon Kocatepe University Science and Engineering Sciences Journal, p.1-7, Afyonkocatepe INAL, C., GUNDUZ, A.M., BULBUL, S., (2014b). Comparison of Classical RTK and Network RTK Methods, S.U. Eng.Science and Techn. Journal, volume 2, issue 2, Konya, p PEKTAS, F., (2010). Kinematic Positioning Based On Real Time National and Local Fixed GNSS Networks, Master of Science Thesis, YTU FBE, İstanbul RAQUET, J., (1998). Development of a MethodforKinematic GPS Carrier-PhaseAmbiguityResolution Using Multiple Reference Receivers. PhDThesis, UCGE 20116, University of Calgary SICKLE, J.V., (2001). GPS for Land Surveyers, Second Editation, Taylor&Francis, New York, USA USTUN, A., (2014). KOSAGA Project Technical Control Report, Konya YILDIRIM, O., SALGIN, O., BAKICI, S., (2011). The Turkish CORS Network (TUSAGA- Aktif), FIG Working Week 2011, Bridging the Gap between Cultures, May 2011, Marrakech, Morocco 17

31 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences EMG ETKİLEŞİMLİ PROTEZ EL İÇİN KUVVET SENSÖRÜ VASITASI İLE NESNE TAKİBİ VE KAVRAMA KUVVETİ KONTROLÜ (1) OBJECT DETECTION AND GRIP FORCE CONTROL VIA FORCE SENSOR FOR EMG BASED PROSTHESIS HAND Beyda TAŞAR 1, Arif Gülten 2, Oğuz Yakut 3 1,3Fırat Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Mekatronik Mühendisliği, Elazığ / Türkiye 2Fırat Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği, Elazığ / Türkiye Öz: Protezlerin tasarımı ve kontrolü son yıllarda araştırmacıların oldukça ilgisini çeken bir alandır. Protez elin etkin kontrolü için kullanıcı kişi ile protez el arasındaki iletişim ağının başka bir deyişle bilişsel etkileşimin başarılı bir şekilde sağlanması son derece önemlidir. Bu çalışma kapsamında kullanılan Elektromiyografi yöntemi, kişinin hareket isteğinin algılanmasında oldukça etkili bir yöntemdir. Bu yöntem; kullanıcının kasına bağlanan elektrotlar ile sinirkas aktivitesi bilgisinin alınması ve anlamlandırılması prensibine dayanır. EMG sinyallerinin anlamlandırılması için yapay sinir ağı sınıflandırma algoritması kullanılmış olup bu çalışmada ayrıca; her bir parmak linkine bağlı kuvvet algılayıcıları vasıtası ile nesne takibi geliştirilmiştir. Bu sayede nesnelerin zarar görmeden kavranması, yani kavrama kuvvetinin kontrolü sağlanmıştır. Protez el, yetişkin bir erkeğin el yapısal özellikleri dikkate alınarak SolidWorks programında modellenmiştir. Elin pozisyon ve kuvvet kontrolü PI kontrolör ile gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma etkin bir kullanıcı protez etkileşimini bünyesinde barındırması, gerçekleştirilen nesne takip, pozisyon ve kuvvet kontrol algoritmalarının gerçek zamanlı çalışması açısından için son derece önemlidir. Anahtar Kelimeler: EMG, Çok Fonksiyonlu Protez El, Kavrama Kuvveti, Nesne Algılama Abstract: Design and control of the multifunctional prosthesis hand prostheses is an issue which is extremely interesting for many researchers. In order to effective control of the prosthesis hand, it is highly important supporting of the interaction network between human and prosthesis hand. Electromyography which is used in this study is highly effectively method in order to capture human motion desire. This method based on recording and sensing valuable information about the neuromuscular activity via electrode connected the muscle. In order to meaning of EMG signals has been used neural network classification algorithm also motion capture algorithm are improved via force sensors which is connected the each finger s three links in this study. Whereby grip force and grip position are controlled in so as not to damage the object while keep it. Prosthetic hand is modeled according to structural characteristics of the adult human hand using SolidWorks. Pattern and force control was carried out with designed PI Controller. This paper is important for prosthetic device control research area because of including effective interaction network between human and prosthesis, position and force control algorithms in real-time operation. Key Words: EMG, Multifunctional Prosthesis Hand, Grip Force, Object Detection Doi: /UHMFD (1) Sorumlu Yazar: Beyda TATAR, Fırat Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Mekatronik Mühendisliği, Elazığ / Türkiye btasar04@hotmail.com Geliş Tarihi / Received: Kabul Tarihi/ Accepted: Makalenin Türü: Type of article (Araştırma Uygulama / Research -Application) Çıkar Çatışması / Conflict of Interest:Yok / None Etik Kurul Raporu Yok None of Ethics Committee (Araştırmada Kurum İzni Var / Yok) YOK The Research Council Permit Yes / No NO 18

32 1. GİRİŞ UHMFD (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: İnsanlar; yaralanmalar, kazalar veya herhangi bir tıbbi rahatsızlık sonucunda uzuv kaybı yaşayabilirler. İşte bu ve buna benzer durumlarda uzuv eksikliği olan kişilerce kullanılmak üzere, eksik olan uzvun hareket fonksiyonunu ve şeklini taklit eden robotik cihazlar üretilmektedir. Bu amaçla tasarlanan tüm robotik cihazlar genel olarak Protez olarak isimlendirilir ve yerini aldıkları uzva göre sıfatlarla nitelendirilirler. Kol protezi, bacak protezi gibi. yönünde hareket edilmiş olup, yapılan istatistik bulgulara Fiziksel göre de tasarımı; sonuca gidilmiştir. Elde aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma meydana gelmektedir. İnsan uzuvlarının hareket kompleksliği yani bağımsız hareket sayısı, uzuvda yer alan eklem sayısı ile orantılı olarak artmaktadır. Bu bilgi ışığında el bileği eklemleri göz ardı edilirse insan eli; beş parmakta üçer eklem olmak üzere on beş ekleme yani on beş bağımsız hareket mafsalına sahiptir (Ayral, M. N., 1974). Bu nedenle biyolojik elin hareketi her bir parmağın yani on beş eklemin ayrı ayrı hareketinin kontrolünü içerdiği için oldukça kompleks bir işlemdir. Kaybedilen biyolojik elin işlevsel ve görsel olarak yerini alması beklenen protez ellerin de nesneleri tutma ve onlara herhangi bir zarar vermeden kavrama özelliğine sahip olması istenmektedir. Ayrıca kullanıcı kişi tarafından kolay, rahat ve mümkün olduğunca doğal bir şekilde kullanılabilir olması da son derece önemlidir. Bu bilgi ışığında protez ellerin sahip olması istenen özellikler üç ana başlıkta toplanacak olursa; Kullanıcı- protez el etkileşimi; yani kullanıcının hareket isteğinin algılanması Hareket isteğine uygun olarak protez elin pozisyon ve kuvvet kontrolü şeklinde özetlenebilir. Bu makale kapsamında gerçekleştirilen protez elin biyoelektriksel sinyal tabanlı hareket kontrol algoritması ve kuvvet algılayıcıları aracılığı ile nesne algılama ve kavrama kuvveti kontrolü konularında yapılan çalışmalar yukarıda sıralanan üç ana başlık altında ayrıntılı olarak açıklanacaktır. Çalışmamızın anlaşılırlığının arttırılması amacı ile Şekil 1 de bir akış şeması sunulmuştur. 19

33 www. hmfdergisi.com Uluslararası Hakemli Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi Eylül / Ekim / Kasım / Aralık Sonbahar Kış Dönemi Sayı: 5 Yıl:2015 International Refereed Journal of Engineering And Sciences UHMFD September / October / November / December Issue Autumn Winter Period: 5 Year: 2015 International Uluslararası Refereed Hakemli Journal ID:40 Mühendislik of Researches K:105 ve on Fen Economy Bilimleri Management Dergisi October No International // Document November / Refereed December No: Journal 2014 & ISO Issue: of Engineering Volume: And 01 Belge Autumn Sciences No Winter / Document No: 12880) (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No (MARKA / Document PATENT No: NO: & ISO TRADEMARK) Belge No / Document No: 12880) (MARKA PATENT NO: TRADEMARK) Kaslar Veri Toplama EMG Sinyalinin Protez Elin Modellenmesi ve Kontrolü İşlenmesi SolidWorks ile Modelleme EMG Sensörü Ön İşleme Örnekleme Merkezileştirme Özet : Yılları arasındaki TUİK Doğrultma verileri kullanılarak hazırlanan bu çalışma, sanayi ve konutlarda kullanılan doğalgaz ile elektrik Filtreleme tüketiminin istatistiksel olarak analiz edilmesi şeklindedir. Farklı analiz teknikleri Filtering kullanılarak hazırlanan çalışmada ANOVA modeli Yükseltme ve Özellik Çıkarımı Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının Nesne algılama tespit ve edilmesi Hareket tipi Kontrolü Dönüştürme Ortalama aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda Değer da azalma meydana gelmektedir. Etkin Değer Anahtar Kelimeler : Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Maksimum Sanayi, Konut, Anova, TUİK, Fiyat Genlik SimMechanics ile Simülasyon Şekil ACCORDING TO CONSUMPTION Protez Elin Elin RANGES Kontrol Kontrol IN TERMS Şeması Şeması OF INDUSTRY AND PROTEZ ELİN FİZİKSEL TASARIMI VE 2.1. MODELLENMESİ SolidWorks Yardımı ile Protez Elin VE MODELLENMESİ Abstract: In this study prepared by using data of Üç TSI Boyutlu belonging to Modelinin the years of , Oluşturulması Protez elin fiziksel the consumption tasarımı; of electricity biyolojik and natural elin gas hareket, used in industry fonksiyonel and houses ve is statistically şekilsel özelliklerini Protez sağlayacak elin fiziksel şekilde linkler techniques tasarımı; (parmak for analysis. biyolojik kemikleri), mesnetler (eklem noktaları) ve aktuatör (kas Moreover, tests elin of hypothesis Çok were fonksiyonlu applied and protez the research elin was modelinin geliştirilebilmesi için öncelikle insan elinin yapı- hareketini sağlayan made more eyleyiciler) comprehensive. ile The purpose oluşturulması was to determine işlemidir electricity (Fedak, and natural V., gas prices Durovski F., ve hareket, Uveges, fonksiyonel R., 2014). ve şekilsel özelliklerini sağlayacak şekilde linkler (parmak kemikleri), mesnetler (eklem noktaları) ve aktuatör bir deyişle her parmağın sahip olduğu eklem sal özelliklerinin belirlenmesi gerekir. Başka (kas 2.1. hareketini SolidWorks sağlayan Yardımı eyleyiciler) ile Protez ile oluşturulması Çok fonksiyonlu işlemidir protez (Fedak, elin V., modelinin Durovski geliştirilebilmesi F., avcunun için uzunluk öncelikle ile insan genişlik elinin parametrele- yapısal Elin Üç sayısının, Boyutlu Modelinin link sayısının, Oluşturulması parmakların ve el ve özelliklerinin Uveges, R., 2014). belirlenmesi gerekir. Başka bir deyişle rinin tespit her parmağın edilmesi sahip gereklidir. olduğu Bu eklem çalışma sayısının, link sayısının, parmakların ve el avcunun kapsamında uzunluk yetişkin ile genişlik bir erkeğin parametrelerinin el karakteristik özelliği referans alınarak protez el, Tablo 1 deki gibi modellenmiştir. 20

34 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: Tablo 1. Elin Bölümlerinin Boyutları Elin kısımlarının boyutları Birinci Murat linkin KORKMAZ, Hakan İkinci AÇIKGÖZ linkin boyutları Güven Grup A.Ş. Finans boyutları Yönetmeni Uzunluk 1 Kilis 7 Aralık Genişlik Üniversitesi, Uzunluk Elektrik-Enerji Genişlik Bölümü Üçüncü linkin boyutları Uzunluk Genişlik (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) Başparmak ve konutlarda kullanılan 70 doğalgaz ile 30elektrik UHMFD tüketiminin 45 istatistiksel 30 olarak analiz 40 edilmesi 30 şeklindedir. Farklı analiz teknikleri www. kullanılarak hmfdergisi.com hazırlanan çalışmada ANOVA modeli İşaret parmak uygulanmıştır. Uluslararası Ayrıca 55hipotez Hakemli testleri 30Mühendislik uygulanarak 40 araştırma ve Fen daha Bilimleri 25 kapsamlı Dergisi hale 30 getirilmiştir. 25 Orta parmak Sanayi Eylül ve konutlarda / Ekim / tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi 55 Kasım / Aralık 30 Sonbahar 50 Kış Dönemi 26 Sayı: 5 Yıl: yönünde International hareket edilmiş Refereed olup, yapılan Journal istatistik of bulgulara Engineering göre de And sonuca Sciences gidilmiştir. Elde Yüzük September parmakedilen / October bulgular sonucunda; / November 55 sanayi / December sektörü 30 için tüketim Issue 40 Autumn aralığı arttıkça, 25Winter elektrik Period: 30 ve doğalgaz 5 Year: fiyatlarının genel seviyesinde düşüş gözlendiği ID:40 sonucuna K:105 varılmaktadır. Sonuç olarak tüketim Serçe parmak aralığı Kw cinsinden 30 yükseldikçe, fiyatlarda 30 da azalma 40 meydana gelmektedir Avuç (ISO Anahtar Belge Kelimeler No / Document 130 : Elektrik, No: Doğalgaz, Tüketim, & ISO Sanayi, Konut, Anova, Belge TUİK, No / Fiyat Document No: 12880) ACCORDING Issn TO CONSUMPTION Online: RANGES gibi Online: IN tasarlanmıştır. TERMS OF INDUSTRY AND Tablo 1 de yer alan parametre değerleri kullanılarak protez elin 3D modeli, SolidWorks programı yardımı ile Şekil 2 de görüldüğü Şekil 2. Protez Elin 3D SolidWorks Modeli Şekil 2. Protez Elin 3D SolidWorks Modeli R., 2012). SolidWorks programında geliştirilen protez elin 3D CAD modelinin Matlab 2.2. SimMechanics Yardımı ile Protez Elin Hareket Simülasyon Şemasının Geliş tirilmesi SimMechanics Yardımı ile Protez Elin SimMechanics Hareket Simülasyon programına Şemasının aktarılması ile Geliştirilmesi protez elin her bir eklem ve linkini içeren bir SimMechanics; pek çok tasarım mühendisinin ve araştırmacının pek çok kullandığı tasarım mühendisinin endüstriyel ve araştırmacının kullandığı endüstriyel robot zincir yapısı Şekil 3 de gösterildiği gibi elde SimMechanics; ve biyomedikal cihaz vb. cihazların üretim öncesinde, edilmiştir. hareket El avcuna analiz bağlı testlerinin beş parmak yapılmasına ve her robot ve biyomedikal cihaz vb. cihazların imkân sağlayan 3D tasarım ortamdır (Fedak, bir V., parmağı Durovski oluşturan F., ve üçer Uveges, adet döner R., 2012). mafsal üretim öncesinde, hareket analiz testlerinin SolidWorks programında geliştirilen protez elin ve 3D bağlantı CAD modelinin linki birbiri Matlab ardına SimMechanics dizilerek, elin programına yapılmasına aktarılması imkân sağlayan ile protez 3D tasarım elin her ortamdır gösterildiği (Fedak, V., gibi Durovski elde edilmiştir. F., ve Uveges, El avcuna bağlı beş parmak ve her bir parmağı oluşturan bir eklem simülasyon ve linkini şemasını içeren oluşturmaktadır. bir zincir yapısı Şekil 3 de üçer adet döner mafsal ve bağlantı linki birbiri ardına dizilerek, elin simülasyon şemasını oluşturmaktadır. 21

35 www. hmfdergisi.com Uluslararası Hakemli Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi Eylül / Ekim / Kasım / Aralık Sonbahar Kış Dönemi Sayı: 5 Yıl:2015 International Refereed Journal of Engineering And Sciences September / October / November / December Issue Autumn Winter Period: 5 Year: 2015 ID:40 K:105 UHMFD September / October / November (MARKA/ December PATENT ID:13 Issue NO: K:02Autumn TRADEMARK) Winter Period: 5 Year: 2015 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: Issn (MARKA Online: PATENT NO: TRADEMARK) Online: No / Document No: Şekil Şekil Serbestlik Serbestlik Dereceli Dereceli Protez Protez Elin Elin Simmechanics Program Program Şeması Şeması KULLANICI PROTEZ EL BİLİŞ- BİLİŞSEL ; ETKİLEŞİMİ Matsuoka, Y., Khatib O., ve Peshkin, M., SEL ETKİLEŞİMİ 2012 ; Yanco, H. A. ve Drury,J. L., 2002 ; Kullanıcı-protez el bilişsel etkileşimi; kullanıcının hareket isteğinin (hareket tipi) algılayıcılar vasıtası ile algılanıp protez ele iletilmesi olarak Hofmann, açıklanmaktadır. A.G. ve Williams, Bilişsel etkileşim B. C.). Manuel bir ara konu yüz olup, tasarımları; literatürde hali yer hazırda alan insan pek çok robot Kullanıcı-protez el bilişsel etkileşimi; kullanıcının hareket isteğinin (hareket tipi) algıla- konusu araştırmacıların yoğun çalışmalar sürdürdüğü bilişsel etkileşimi için sunulan ara yüz tasarımı protez yöntemleri: elde mevcuttur. manuel Avuç sistemli içinde ara ve yüz dışında tasarımı yıcılar (Joystick vasıtası ve buton ile algılanıp kullanımı protez gibi) ele ve iletilmesi S., olarak ve Rasmussen, açıklanmaktadır. J., 2011 Bilişsel ; Matsuoka, etkile- Y., Khatib O., ve Peshkin, M., 2012 ; Yanco, H. A. Biyoelektriksel bulunan sinyal buton tabanlı ve hız ara sabitleme yüz tasarımıdır(bai, ayarı düğmeleri ile yapılmış pek çok ara yüz tasarımı şim ve konusu Drury,J. araştırmacıların L., 2002 ; Hofmann, yoğun çalışmalar A.G. ve Williams, B. C.). Manuel ara yüz tasarımları; hali mevcuttur. Manuel olarak tanımladığımız bu sürdürdüğü bir konu olup, literatürde yer alan ara yüz ile kullanıcı kişinin protez elini biyolojik eliymiş gibi doğal bir şekilde kullanıl- insan robot bilişsel etkileşimi için sunulan ara yüz tasarımı yöntemleri: manuel sistemli masını mümkün kılmaktan son derece uzaktır. Biyoelektriksel sinyal tabanlı etkileşim ara yüz tasarımı (Joystick ve buton kullanımı gibi) ve Biyoelektriksel sinyal tabanlı ara yüz ise, kişinin zaten doğal bir akış ile beyninden tasarımıdır(bai, S., ve Rasmussen, J.,

36 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: el parmaklarına onları hareket ettirmesi amacı ile ilettiği biyoelektriksel emir sinyallerinin alınıp anlamlandırılması ve bu bilginin biyomedikal cihaz kontrolünde kullanılması yöntemidir (Gopura R. ve Kiguchi, K., 2012; De Luca, C. J., 2002). Bu çalışmada insan protez el bilişsel etkileşimini sağlamak için Elektromiyogram (EMG) sinyallerinden yararlanılmış ve böylece kullanıcı kişi ile protez el arasında son derece doğal bir iletişim ağı kurulmuştur. aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma zenlenmiştir. meydana gelmektedir Elektromiyogram Sinyalleri Vasıtası İle Kullanıcı- Protez El Etkileşim Ağının Kurulması Elektromiyogram (EMG), kasın kasılması sonucu ortaya çıkan biyo potansiyel işaretlerdir (Matsuoka, Y., Khatib O., ve Peshkin, M., 2012). İstemli kas hareketleri, beyinde YSA Algoritması ile Hareket tipinin Belir- analyzed. ANOVA model was applied to the study prepared with the use of different lenmesi oluşan aksiyon potansiyellerinin sinirler yoluyla kasa iletilmesi sonucu ortaya çıkar (DE LUCA, C. J., 2002). Elektromiyografi ise kaslardaki kasılıp gevşemeleri saptamak için kasların elektriksel aktivitelerini (EMG yi) kayıtlamak maksadıyla kullanılan yöntem ve ekipmanların tümüdür (Nishihara, K. ve Isho, T., 2012; Mesin, L., Merletti, R., Rainoldi, A., 2009) Elektromiyografi yöntemi; kas aktivitesinin ölçülmesi amacı ile 20. Yüzyılın ilk yarısında geliştirilen bir yöntemdir. İşaret işleme ve algılayıcı teknolojilerinin gelişmesi ve özellikle yüzey elektrotların bulunmasına paralel olarak, Elektromiyografinin mühendislik, özellikle de mekatronik alanında kullanımı hız kazanmıştır (SENIAM EMG protokol, 2014). Bu çalışma kapsamında kullanılan yüzey Elektromiyografi tabanlı insan-protez etkileşimi yönteminin anlaşılırlığını sağlanmak için bu kısım dört alt başlık halinde dü- EMG Sinyallerinin Kaydedilmesi EMG Sinyalinin Ön İşleme Safhası EMG Sinyallerinin Özniteliklerinin Çıkarılması EMG Sinyallerinin Kaydedilmesi semg (yüzey EMG) sinyalinin kayıt kalitesini etkileyen en önemli etmenler yüzeyin hazırlanması ve elektrot yerleşimidir (SENIAM EMG protokol, 2014). Çalışma kapsamında öncelikle deri yüzeyi temizlenmiş sonrasında elektrotlar SANIAM protokolünde belirtilen elektrot yerleşim planına uygun olarak, Şekil 4 de belirtilen şekilde bağlanmıştır. 23

37 ID:40 K:105 No / Document No: UHMFD (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: EMG Sinyallerinin Kaydedilmesi semg (yüzey EMG) sinyalinin kayıt kalitesini etkileyen en önemli etmenler yüzeyin hazırlanması ve elektrot yerleşimidir (SENIAM EMG protokol, 2014). Çalışma kapsamında öncelikle deri yüzeyi temizlenmiş sonrasında elektrotlar SANIAM protokolünde belirtilen elektrot yerleşim planına uygun olarak, Şekil 4 de belirtilen şekilde bağlanmıştır. Şekil Şekil Yüzey Yüzey Elektrotların Elektrotların Yerleşim Yerleşim Planı Planı EMG EMG Sinyalinin Sinyalinin Ön Ön İşleme İşleme Safhası Safhası içerirler. Sinyalin özniteliklerinin kaliteli ve doğru bir şekilde belirlenebilmesi için; gürültü sinyallerinin saf bilgi taşıyan EMG sinyal- EMG EMG sinyali sinyali stokastik (rastlantısal) bir yapı gösterir ve Gaussian dağılım fonksiyonuyla tanımlanır. gösterir ve Genliği Gaussian 0 ile dağılım 1,5 mv (RMS) fonksiyonuyla tanımlanır. Genliği 0 ile 1,5 mv (RMS) arasında değişir. Kullanılabilen sinyal enerjisi 50 ile 500Hz frekans aralığında Anahtar Kelimeler değişir. : Elektrik, Kaydedilmiş Doğalgaz, Tüketim, EMG lerinden Sanayi, Sinyalleri ayrıştırılması Konut, Anova, karakteristikleri gereklidir. TUİK, Fiyat gereği Bu çeşitli nedenle gürültü sinyallerini de içerirler. Sinyalin özniteliklerinin ham EMG kaliteli sinyali ilk ve olarak doğru ön bir işlemlerden şekilde arasında değişir. Kullanılabilen sinyal enerjisi 50 ile Bu 500Hz nedenle ECONOMETRIC frekans ham EMG aralığında ANALYSIS sinyali değişir. OF ilk ELECTRICITY olarak ön işlemlerden AND NATURAL geçirilir. GAS PRICES Kaydedilen EMG belirlenebilmesi için; gürültü sinyallerinin saf bilgi geçirilir. taşıyan EMG Kaydedilen sinyallerinden EMG sinyallerinin; ayrıştırılması gürültüden IN TERMS ayrıştırılması; OF INDUSTRY AND doğrultulması ve ör- gereklidir. ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES sinyallerinin; Kaydedilmiş gürültüden EMG Sinyalleri ayrıştırılması; karakteristikleri gereği ait blok çeşitli diyagram gürültü Şekil sinyallerini 5 de görülmektedir. doğrultulması ve örneklenmesini içeren ön hazırlık safhasına neklenmesini içeren ön hazırlık safhasına ait de blok diyagram Şekil 5 de görülmektedir. İşlenmemiş EMG Sinyali ÖRNEKLEME SİNYALİN DOĞRULTULMASI SİNYALİN YUMUŞATILMASI SİNYALİN PENCERELERE AYRIŞTIRILMASI Ön İşlemeden Geçirilmiş EMG Sinyali Şekil 5. EMG Sinyalinin Ön Hazırlık Safhası Blok Diyagramı Örnekleme: Analog gerilim sinyali örnekleme periyodu ile örneklenerek bir sayı dizisi haline dönüştürülmüştür. Doğrultma: Sinyalin bütün enerjisinin korunması amacıyla tam dalga doğrultma yöntemi uygulanmıştır (Mohammadreza, A. O. ve Huosheng, H., 2007 ; Akgün, G., Alveroğlu,A., Özkaya, G. ve Kaplanoğlu, E., 2013).Yönteme ilişkin ifade Denklem (1) de verilmiştir. ( t) = x( t) (1) xortalama Doğrultulan Sinyalin Yumuşatılması: İşaretin içerisindeki yüksek frekans bileşenlerinin atılması yani gürültüden arındırılması 24

38 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: amacı ile bant geçiren filtre ( Hz) tasarlanmıştır. Sinyalin pencerelere ayrıştırılması: Elde edilen EMG sinyallerinin öznitelikleri hesaplanmadan önce, sinyale komşu yöntemi ile çerçeveleme işlemi yapılır. Çerçeveleme işlemi için Englehart [15,16] ın çalışmasında deneyler ve hesaplamalar ile ulaştığı optimum çerçeveleme değerleri (R =256, r =32 ms) kullanılmıştır EMG Sinyallerinin Anahtar Kelimeler : Özniteliklerinin Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Sanayi, Konut, Anova, TUİK, Fiyat No / Document (MARKA No: PATENT & NO: ISO Sinyalin TRADEMARK) Ortalama Belge No Değeri: / Document Matematiksel No: 12880) Çıkarılması Issn olarak T uzunluğundaki bir m(t) sinyalinin (MARKA Online: PATENT NO: Online: TRADEMARK) EMG sinyali, genliği ECONOMETRIC rastgele ANALYSIS negatif ve OF pozitif Sinyalin değerler Ortalama alarak değişen, Değeri: Issn durağan Matematiksel Online: olma olarak Online: T uzunluğundaki bir m(t) sinyalinin ELECTRICITY ortalama AND NATURAL değeri; GAS PRICES ortalama değeri; Sinyalin Ortalama Abstract: In Değeri: this study prepared Matematiksel by using data olarak of TSI belonging T uzunluğundaki to the years of , bir m(t) sinyalinin t j ortalama değeri; the 1consumption of electricity and natural gas used in industry and houses is statistically techniques for analysis. m ( t) m( t) dt (2) t i t j t Moreover, tests of hypothesis were applied and the research was j ti t made more ij 1 comprehensive. The purpose was to determine electricity and natural gas prices G., m ( t) m( t) dt (2) t i t j t şeklinde hesaplanır j t (Akgün, i ti G., Alveroğlu,A., Özkaya, Sinyalin G. Etkin ve Kaplanoğlu, Değeri: Etkin E., 2013) değer, ortalama Özkaya, Sinyalin G. Etkin ve Kaplanoğlu, Değeri: Etkin E., 2013) değer, ortalama değer gibi zaman etki alanında sık sık kullanılan şeklinde hesaplanır (Akgün, G., Alveroğlu,A., Özkaya, G. ve Kaplanoğlu, E., 2013) bir sinyal analiz yöntemidir. T uzunluğundaki bir bir m(t) sinyal işaretinin analiz etkin yöntemidir. değeri; T uzunluğundaki Sinyalin Etkin Değeri: Etkin değer, ortalama değer bir m(t) gibi işaretinin zaman etkin alanında değeri; sık kullanılan 1 t 2 bir sinyal analiz 1 yöntemidir. T uzunluğundaki bir m(t) işaretinin etkin değeri; 2 ED m( t) m ( t) dt (3) yan, zamana ve kuvvete bağlı olan bir sinyaldir (Mohammadreza, A. O. ve Huosheng, H., 2007 ; Akgün, G., Alveroğlu,A., Özkaya, G. ve Kaplanoğlu, E., 2013). Biyoelektriksel sinyaller belirli karakteristik değerlere yani bilgilere sahiptirler. Bu çalışma kapsamında; EMG sinyalinin özniteliklerinin elde edilmesi amacıyla literatürde yaygın olarak kullanılan üç yöntem tercih edilmiştir (Akgün, G., Alveroğlu,A., Özkaya, G. ve Kaplanoğlu, E., UHMFD Özet : Yılları arasındaki www. TUİK hmfdergisi.com verileri kullanılarak hazırlanan bu çalışma, sanayi ve konutlarda Uluslararası kullanılan doğalgaz Hakemli ile elektrik Mühendislik tüketiminin istatistiksel olarak analiz edilmesi UHMFD ve Fen Bilimleri Dergisi şeklindedir. Eylül / Farklı Ekim analiz / Kasım teknikleri / Aralık kullanılarak hazırlanan çalışmada ANOVA modeli www. Sonbahar hmfdergisi.com Kış Dönemi Sayı: 5 Yıl:2015 uygulanmıştır. International Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. Sanayi ve konutlarda Uluslararası tüketim Hakemli Refereed aralıklarına Mühendislik Journal of Engineering göre elektrik ve ve doğalgaz Fen Bilimleri And Sciences fiyatlarının Dergisi tespit edilmesi September yönünde Eylül / October hareket / Ekim / November edilmiş / Kasım olup, / yapılan Aralık / December istatistik Sonbahar Issue bulgulara Kış Autumn göre Dönemi Winter de sonuca Sayı: gidilmiştir. 5 Period: Yıl: Year: 2015 Elde edilen bulgular International sonucunda; Refereed sanayi sektörü Journal ID:40 K:105 için tüketim of Engineering aralığı arttıkça, And elektrik Sciences ve doğalgaz September fiyatlarının / October genel seviyesinde / November düşüş / gözlendiği December sonucuna Issue varılmaktadır. Autumn Winter Sonuç olarak Period: tüketim 5 Year: 2015 (ISO aralığı Belge Kw cinsinden No / Document yükseldikçe, No: fiyatlarda ID:40 da & azalma K:105 ISO 2013)) meydana gelmektedir. Belge No / Document No: 12880) T 1 T 0 t ( t) dt ED m( t) olarak verilir (Akgün, m (3) G., Alveroğlu,A., Özkaya, G. ve Kaplanoğlu, E., 2013) 0 olarak olarak Maksimum verilir (Akgün, değer: Sinyalin G., Alveroğlu,A., maksimum Özkaya, Özkaya, Maksimum G. ve Kaplanoğlu, değer: Sinyalin E., 2013) maksimum değeri, ğeri, pencerelere bölünmüş her bir paketteki örneklenmiş 3.2. YSA Sınıflandırma sinyal değerlerinden Algoritması en büyük ile Hareket olanını örneklenmiş ifade Tipinin etmektedir. Belirlenmesi sinyal değerlerinden en büyük değeri, Maksimum G. ve pencerelere Kaplanoğlu, değer: bölünmüş E., Sinyalin 2013) her maksimum bir paketteki de- örneklenmiş sinyal değerlerinden en büyük olanını ifade etmektedir. Biyoelektriksel sinyallerin hareket sınıflandırılması olanını amacı ifade etmektedir YSA Sınıflandırma Algoritması ile Hareket Tipinin Belirlenmesi ile literatürde pek çok yöntem önerilmiş ve kullanılmıştır (Zheng, L., and He, X., 2005; Chu, J., Moon, I., Kim, S. ve Mun, Biyoelektriksel M., 2005; Mahdi, sinyallerin K. ve Mehran, hareket J., 2007)Ama sınıflandırılması Çok Katmanlı amacı ile Sinir literatürde ağı Metodu, pek Neuro çok yöntem Fuzzy, önerilmiş Destek ve Vektör kullanılmıştır Makine (Zheng, sınıflandırma L., He, yöntemlerinin X., 2005; Chu, J., biyoelektriksel Moon, I., Kim, S. sinyallerin ve Mun, M., sınıflandırılmasında 2005; Mahdi, K. en ve etkin Mehran, ve doğru J., 2007)Ama sonuçları Çok verdiği Katmanlı de bilinmektedir Sinir ağı Metodu, [Vuskovic, Neuro M.ve Fuzzy, Du, Destek S.J, 2002; Vektör Khzeri M., Makine Jahed, M. sınıflandırma ve Sadati, N., ; yöntemlerinin Huang, Y.; Englehart, biyoelektriksel K.; Hudgins, sinyallerin B. ve sınıflandırılmasında Chan, A.D.C. 2005]. en Bu etkin çalışmada ve doğru üç sonuçları katmanlı verdiği her bir de katmanında bilinmektedir sırası [Vuskovic, ile [2, 4,1] M.ve nöron Du, S.J, bulunduran 2002; Khzeri YSA M., sınıflandırma Jahed, M. ve algoritması Sadati, N., kullanılmış 2007; Huang, ve Y.; % Englehart, başarım K.; Hudgins, ile hareket B. ve Chan, sınıflandırması A.D.C. 2005]. gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada üç katmanlı ve her bir katmanında sırası ile [2, 4,1] nöron

39 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: YSA Sınıflandırma Algoritması ile Hareket Tipinin Belirlenmesi Biyoelektriksel sinyallerin hareket sınıflandırılması amacı ile literatürde pek çok yöntem önerilmiş ve kullanılmıştır (Zheng, L., and He, X., 2005; Chu, J., Moon, I., Kim, S. ve Mun, M., 2005; Mahdi, K. ve Mehran, J., 2007)Ama Çok Katmanlı Sinir ağı Metodu, Neuro Fuzzy, Destek Vektör Makine sınıflandırma yöntemlerinin biyoelektriksel sinyallerin sınıflandırılmasında en etkin ve doğru sonuçları verdiği de bilinmektedir [Vuskovic, M.ve Du, S.J, 2002; Khzeri M., Jahed, M. ve Sadati, N., 2007; Huang, Y.; Englehart, K.; Hudgins, B. ve Chan, A.D.C. 2005]. Bu çalışmada üç katmanlı ve her bir katmanında sırası ile [2, 4,1] nöron bulunduran YSA sınıflandırma algoritması kullanılmış ve % başarım ile hareket sınıflandırması gerçekleştirilmiştir. 4. PROTEZ ELİN KONTROLÜ Kullanıcı ile bilişsel etkileşimi biyoelektriksel sinyallerle sağlanan protez elin pozisyon ve kavrama kuvvet kontrolü blok şeması, Şekil 6 de verildiği gibidir. 15 serbestlik derecesine sahip protez elin her bir ekleminin hareketi mikro DC motorlar ile sağlanmaktadır. YSA yöntemi ile tespit edilen kullanıcının hareket isteği tipine ( el kapama ve açma) uygun olarak eklemlere referans hareket açı bilgisi iletilmektedir. Ayrıca her bir ekleme bağlı açı algılayıcıları ile de pozisyon geri besleme bilgisi alınıp kapalı çevrim konum kontrolü gerçekleştirilmiştir. Her bir parmak linkine avuç içi yönünde bağlanmış FSR (Kuvvet Duyarlı Direnç) algılayıcıları ile de elin kapanması esnasında avuç içinde herhangi bir nesne olup olmadığı; eğer nesne (bardak, anahtar, şişe) var ise parmakların nesneye zarar vermeden kavranmasını sağlayacak şekilde kuvvet ve pozisyon kontrol algoritması gerçekleştirilmiştir. Başka bir deyişle; protez ele kapanma sinyali gönderilmiş olsa dahi, eğer her bir parmak linkine bağlı FSR algılayıcıları aracılığı ile nesne algılanmış ise nesnenin algılandığı linklere ait parmaklar nesneyi algıladıkları konumda kalarak cismin zarar görmeyeceği şekilde kavrama gerçekleştirilmektedir. 26

40 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: Şekil Serbestlik Dereceli Protez Elin Kontrol Blok Şeması Eklemlere bağlı mikro dc motorların konum kontrolü PI kontrolör kullanılarak yapılmaktadır. Kontrolörün oransal kazanç katsayısı (Kp) ve integral kazanç katsayısı (Ki) sistemin aşırı aşma olmadan kararlı duruma hızlı bir şekilde ulaşmasını sağlayacak şekilde belirlenmiştir. PI kontrol seması Şekil 7 de görüldüğü gibidir. Şekil 7. Protez Elin Her Bir Eklemi İçin Tasarlana Nesne Algılama Ve PI Kontrol Şeması PI kontrolörün girişi e(t) ve çıkış u(t)olmak üzere giriş çıkış ilişkisi; (4) olarak ifade edilir. Hata değeri e(t) ve referans kavrama kuvveti değeri Ref_F olarak ifade edilmek üzere hatanın değişimi; Eğer {Force Sensor < Ref_F} ise 27

41 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: e(t)= referance_joint Sensor_angleValue_ joint Eğer {Forse Sensor > Ref_F}&&{ referance_joint - Sensor_angleValue_joint==0} ise e(t)=0 ve konutlarda kullanılan doğalgaz ile elektrik tüketiminin PI Kontrolör istatistiksel Parametreleri olarak analiz edilmesi uygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma Tüm parmak daha kapsamlı eklemleri hale için getirilmiştir. Kp 5 Ki 0.05 Eğer {Forse Sensor > Ref_F}&&{ referance_joint -Sensor_angleValue_joint=!0} ise e(t)= referance_joint Sensor_angleValue_ joint 1 şeklinde hesaplanmıştır. Ref_F değeri; kavranan nesnenin türüne bağlı olarak nesneye zarar vermeyecek şekilde deneysel olarak belirlenen değişken bir kuvvet değeridir. Protez el simülasyonunda kullanılan PI kontrolör için belirlenen iki uygun sabit kazanç değerleri Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. PI Parametreleri YSA sınıflandırma algoritmasına göre belirlenen hareket isteğinin tipine bağlı olarak PI kontrolörlere iletilen referans açı değereler ise Tablo 2 de sunulduğu gibidir. Her bir eklemin referans açı bilgisi yapılan deneysel çalışmalar sonucunda belirlenmiştir. Tablo 2. Protez Elin Hareketi İçin Deneysel Olarak Belirlenen Referans Açı Değerleri Hareket türü El kapalı İşaret the consumption Parmakof electricity Orta and Parmak natural gas Yüzük used in industry Parmakand houses Serçe is Parmak statistically Başparmak qtechniques 1 q 2 for analysis. q 3 qmoreover, 1 q 2 tests qof 3 hypothesis q 1 were q 2 applied q 3 and q 1 the research q 2 was q 3 q 1 q 2 q 3 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 30 o 30 o 2 El açık 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o q her eklem için derece ifade edilen referans açı değeridir. Şekil 8. Bir Parmağa Ait Eklemlerin Açı Algılayıcılarını Ve Eklem Aktuatör Bağlantılarını İfade Eden Simmechanich Program Alt Parçası 28

42 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: Sekil 8 de Conn1, Conn2 ve Conn3 değerleri sırası ile parmağın birinci ikinci ve üçüncü eklem aktuatörlerinden iletilen hareket referans açı bilgisini ifade etmektedir. Ayrıca s_y1,s_y2 ve s_3 ise eklem algılayıcılarından alınan geri besleme açı bilgileridir. Bu bilgiler PI kontrolöre geri besleme bilgisi olarak iletilmektedir. 5. SİMÜLASYON SONUÇLARI Po zis yo n (de rec e) Nesne algılama ve PI kontrolörün başarım bilgisinin anlaşılması adına çalışma kapsamında üç adet hareket senaryosu sunulmuştur. YSA sınıflandırma algoritması sonucunda elin kapanması emri protez el simülatörüne iletilmiş ve; 1. Senaryo: Elin kapanması sırasında parmaklara bağlı FSR algılayıcılarının hiç biri bir nesne( silgi vb.) algılamamış ise. 2. Senaryo: Elin kapanması sırasında işaret orta ve başparmaklara bağlı FSR algılayıcıları bir nesne( silgi vb.) algılamış ise. 3. Senaryo: Elin kapanması sırasında tüm parmak linklerine bağlı FSR algılayıcıları bir nesne (bardak vb.)algılamış ise. Poz isy on the consumption of electricity and natural gas (de used in industry and houses is statistically analyzed. ANOVA model was applied to the recstudy prepared with the use of different techniques for analysis. Moreover, tests of hypothesis e) were applied and the research was Poz isy on Zaman (s) Zaman(s) (de rec Referans Hareket e) PI kontrollü Sistemin Hareketi Zaman(s) Şekil 9. Senaryo 1 İçin Yüzük, İşaret, Orta Ve Serçe Parmakların Üç Eklemine Ait Hareket Grafikleri 0,05. s de elin kapanması isteği protez el simülatörüne iletildiğinde Şekil 9 da görüldüğü gibi her bir parmak eklemine bağlı DC motorlar istenilen açı değeri olan 90 0 dönmekte ve PI kontrolör sayesinde 0,076 s içerisinde 1,8 0 lık maksimum aşma değeri ile oldukça 29

43 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: kararlı bir şekilde sürekli duruma ulaşmıştır. Sonuç olarak yüzük, işaret, orta ve serçe parmakların üçer eklemine bağlı her bir mikro DC motorun 0,126 s sonunda sürekli durum pozisyon hatası ve açısal ivmelenmesi sıfırdır. Po zis yo n (de rec e) Poz isy Özet : Yılları arasındaki TUİK verileri on kullanılarak hazırlanan bu çalışma, sanayi ve konutlarda kullanılan doğalgaz ile elektrik tüketiminin (de istatistiksel olarak analiz edilmesi şeklindedir. Farklı analiz teknikleri kullanılarak rec hazırlanan çalışmada ANOVA modeli uygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri uygulanarak e) araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. edilen bulgular Poz sonucunda; sanayi sektörü için tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz fiyatlarının isy genel seviyesinde düşüş gözlendiği sonucuna varılmaktadır. Sonuç olarak tüketim aralığı Kw on cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma meydana gelmektedir. Zaman (de (s) Zaman(s) Anahtar Kelimeler rec : Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Sanayi, Konut, Anova, TUİK, Fiyat e) Referans Hareket PI kontrollü Sistemin Hareketi the consumption of electricity and natural Zaman(s) gas used in industry and houses is statistically Şekil 10. Senaryo 1 İçin Başparmağın Üç Eklemine Ait Hareket Grafikleri 0,05. s de elin kapanması isteği protez el simülatörüne iletildiğinde Şekil 10 da görüldüğü gibi; baş parmağın her bir eklemine bağlı mikro DC motorlar o eklem için belirlenen referans açı değeri {90 0,30 0,30 0 } kadar dönmekte ve PI kontrolör sayesinde sürekli duruma 1. ekleme bağlı DC motor 0,076 s içerisinde lık maksimum aşma değeri ile 2 ve 3. eklemlere bağlı DC motorlar ise 0,034 s içerisinde 1,83 0 lık maksimum aşma değeri ile sürekli duruma ulaşmıştır. 30

44 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: Şekil 11. Senaryo 1 İçin Protez El Simülatörünün Simülasyon Görüntüsü Senaryo 1; protez ele kapanma emri verilmiş ve protez elin her bir parmak linkine bağlı FSR algılayıcılarının hiç birinin avuç içerisinde bir nesne algılamamış ise protez el; 0,076 s içerisinde istenilen hareketi tamamlamakta 0,126. s sonunda sürekli durum pozisyon hatası ve açısal ivmelenme sıfır olacak şekilde el kapanmaktadır. Bu duruma ait simülasyon görüntüsü Şekil 11 de yer almaktadır. Po zis yo n (de rec e) ECONOMETRIC ANALYSIS OF ELECTRICITY Poz AND NATURAL GAS PRICES ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES isy IN TERMS OF INDUSTRY AND on (de rec the consumption of electricity and natural gas e) used in industry and houses is statistically techniques for Poz analysis. Moreover, tests of hypothesis were applied and the research was made more Zaman comprehensive. (s) The purpose was to determine electricity and natural Zaman(s) isy gas prices on (de Referans Hareket rec e) PI kontrollü Sistemin Hareketi Zaman(s) Şekil 12. Senaryo 2 İçin İşaret Ve Orta Parmağın Üç Eklemine Ait Hareket Grafikleri 0,05. s de elin kapanması isteği protez el simülatörüne iletildiğinde senaryo 2 gereği işaret ve orta parmağa bağlı FSR algılayıcıları parmağın kapanması esnasında 0,075. s de bir nesne algılamış ve kavrama kuvveti kontrol algoritması devreye girerek, parmağın nesneye uyguladığı kuvvetin referans olarak belirlenen kavrama kuvvet değerini aşmayacak şekilde nesneyi kavramasını sağlamak amacı ile her bir ekleminin hareketini 50,69 0 de sınırlamıştır. 31

45 Po zis yo n (de rec e) UHMFD (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: Poz Murat KORKMAZ, Hakan isy AÇIKGÖZ on (de 1 Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Elektrik-Enerji rec Bölümü e) Özet : Poz Yılları arasındaki TUİK verileri kullanılarak hazırlanan bu çalışma, sanayi ve konutlarda Zaman isy kullanılan (s) doğalgaz ile elektrik tüketiminin istatistiksel olarak analiz Zaman(s) edilmesi şeklindedir. on Farklı analiz teknikleri kullanılarak hazırlanan çalışmada ANOVA modeli uygulanmıştır. (de Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. Referans Hareket Sanayi ve konutlarda rec tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi yönünde hareket e) edilmiş olup, yapılan istatistik bulgulara göre de sonuca gidilmiştir. PI kontrollü Elde Sistemin Hareketi Anahtar Kelimeler : Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Zaman(s) Sanayi, Konut, Anova, TUİK, Fiyat Şekil 13. Senaryo 2 İçin Başparmağın Üç Eklemine Ait Hareket Grafikleri 0,05.s de elin kapanması isteği protez el simülatörüne iletildiğinde Şekil 13 de görüldüğü gibi; baş parmağa bağlı FSR algılayıcıları parmağın kapanması sırasında 0,075. s de bir nesne algılamış ve kuvvet kontrol algoritması devreye girerek parmağın her bir ekleminin hareketini {50.7 0,29.4 0, }de sınırlayarak belirlenen referans kuvvet değerini aşmayacak şekilde baş parmağın nesneyi kavraması sağlanmıştır. Şekil 14. Senaryo 2 İçin Protez El Simülatörünün Simülasyon Görüntüleri Senaryo 2 gereği; protez ele kapanma emri verilmiş ve protez elin orta, işaret ve baş parmaklarına bağlı FSR algılayıcılarının silgi vb. bir nesne algılaması durumuna ait simülasyon görüntüsü Sekil 14 deki gibidir. Yüzük ve serçe parmak eklemlerine bağlı DC motorları Senaryo 1 deki gibi istenilen açı değeri olan 90 0 dönmekte ve tasarlanan PI kontrolör sayesinde sürekli duruma 0,076 s içerisinde 1,8 0 lık maksimum aşma değeri ile oldukça kararlı 32

46 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: bir şekilde sürekli duruma ulaşmıştır. Sürekli durum pozisyon hatası ve açısal ivmelenmesi sıfırdır. İşaret, baş ve serçe parmaklar ise; algıladıkları nesneye zarar vermeden kavrayacak şekilde; Şekil 12 ve 13 de yer alan grafiklerdeki hareket yörüngesini izlemiş protez el tamamı ile kapanma emri almış olmasına karşın üç parmakla nesne tutma pozisyonunu almıştır. Po zis yo n (de rec e) ve konutlarda kullanılan doğalgaz ile elektrik tüketiminin Poz istatistiksel olarak analiz edilmesi şeklindedir. Farklı analiz teknikleri kullanılarak isy hazırlanan çalışmada ANOVA modeli uygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri uygulanarak on araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik (de ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi yönünde hareket edilmiş olup, yapılan istatistik recbulgulara göre de sonuca gidilmiştir. Elde edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için e) tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz aralığı Kw Poz cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma meydana gelmektedir. isy Zaman (s) Zaman (s) on Referans Hareket (de rec PI kontrollü Sistemin ECONOMETRIC e) ANALYSIS OF ELECTRICITY AND NATURAL GAS PRICES Hareketi Abstract: In this study prepared by using Zaman data of (s) TSI belonging to the years of , Şekil 15. Senaryo 3 İçin Yüzük, Orta, İşaret Ve Serçe Parmakların Üç Eklemine Ait Hareket 0,05. s de elin kapanması isteği protez el simülatörüne iletildiğinde Şekil 15 de görüldüğü gibi; yüzük, orta, işaret ve serçe parmakların üç eklemine bağlı FSR algılayıcıları parmakların kapanması hareketi devam ederken 0,07 s de bir nesne algılamış ve kuvvet kontrol algoritması devreye girerek parmakların her bir eklemine bağlı DC motorların dönme hareketini { , , }de sınırlayarak belirlenen referans kuvvet değerini aşmayacak şekilde parmakların nesneyi kavraması ve tutması sağlanmıştır. 33

47 Po zis yo n (de rec e) UHMFD (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: Poz isy on Güven Grup A.Ş. Finans (de Yönetmeni rec 1 Kilis 7 Aralık Üniversitesi, e) Elektrik-Enerji Bölümü Poz Özet : Zaman (s) Yılları arasındaki TUİK verileri kullanılarak hazırlanan bu çalışma, Zaman(s) sanayi isy on Referans Hareket (de uygulanmıştır. rec Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. PI kontrollü Sistemin Sanayi ve konutlarda e) tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi Hareketi aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da Zaman(s) azalma meydana gelmektedir. Şekil 16. Senaryo 3 İçin Başparmağın Üç Eklemine Ait Hareket Grafikler 0,05. s de elin kapanması isteği protez el simülatörüne iletildiğinde Şekil 16 da görüldüğü gibi; baş parmağa bağlı FSR algılayıcıları parmağın kapanması sırasında birinci linkine bağlı FSR algılayıcısı 0,08. s de ikinci ve üçüncü linklere bağlı algılayıcılar ise 0,06 s de nesneyi algılamış ve kuvvet kontrol algoritması devreye girerek parmağın her bir ekleminin hareketini { , , }de sınırlayarak belirlenen referans kuvvet değerini aşmayacak şekilde baş parmağın nesneyi kavraması sağlanmıştır. Şekil 17. Senaryo 3 için Protez El Simülatörünün Simülasyon Görüntüleri Senaryo 3 gereği; protez ele kapanma emri verilmiş ve protez elin tüm parmaklarına bağlı FSR algılayıcılarının bardak vb. bir nesne algılaması durumuna ait simülasyon görüntüsü Sekil 17 deki gibi elde edilmiştir. Protez ele tamamı ile kapanma emri gönderilmiş olmasına karşın parmaklar Şekil 15 ve 16 da yer alan grafiklerdeki hareket yörüngesini izlemiş ve sonuç olarak protez el tüm parmaklar ile nesne tutma hareketi gerçekleştirmiştir. 34

48 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: 6. SONUÇLAR ve YORUMLAR AKGÜN,G., ALVEROĞLU,A., ÖZKAYA, G. & KAPLANOĞLU, E., (2013). EMG Sinyallerinin Öznitelik Çıkarımı ve Geri Yayılımlı Yapay Sinir Ağı Algoritması İle Sınıflandırılması, TOK2013, Ey- aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma meydana lül, Malatya gelmektedir. Çalışma kapsamında tasarlanan EMG sinyalleri ile kullanıcı- protez el arasında etkin bir iletişim ağı kurulumu, kişinin fleksor digitorum kasına bağlı EMG elektrotları sayesinde hareket isteği algılanarak; YSA algoritması ile yüksek doğrulukta sınıflandırılma yapılmış ve protez elin gerçek zamanlı kontrolü sağlanmıştır. Kişinin tutmak istediği nesnenin şekli; tipi ve büyüklüğü ne olursa olsun kuvvet algılayıcıları ile algılanarak nesneye zarar vermeden protez el tarafından kavranması sağlanmıştır. Bu çalışma; tasarlanan nesne takip algoritması bakımından literatürde yer alan ve çok kanallı EMG cihazları ile farklı kaslardan alınıp anlamlandırılarak hareket tipi ve sayısı arttırılmaya çalışılan protez el kontrol algoritmalarından ayrılmaktadır. Protez elin yapacağı hareket sayısı ve tipi (el kapama, açma, üç parmakla nesne algılama, tüm parmaklarla nesne algılama, kanca tutma vs.) anlamlandırılabilen EMG sinyal sayısı ile sınırlandırılmamıştır. Tüm parmakların iç yüzeyine yerleştirilen kuvvet algılayıcıları ile yapılan nesne takibi sonucunda cisimler algılanarak kavrama işlemi gerçek zamanlı olarak sağlanmıştır. On beş serbestlik derecesine sahip ve 1:1 oranı ile gerçek el büyüklüğünde modellenen protez elin her bir ekleminin pozisyon kontrolü, tasarlanan PI kontrolör ile gerçekleştirilmiştir. Sürekli durumda pozisyon hatası ve açısal ivmelenme sıfıra ulaşmaktır. Sonuçlar oldukça tatmin edici olup, en kötü çalışma durumunda dahi yerleşme zamanı 0,076 s ve maksimum aşma 1,8 0 olarak sağlanmıştır. REFERANSLAR AYRAL, M. N., (1974). Anatomi ve Fizyoloji, Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Yayınları, sayı: 17 BAİ, S., & RASMUSSEN, J., (2011). Modeling Of Physıcal Human-Robot Interactıon For Exoskeleton Desıgns,Multıbody Dynamıcs, Eccomas Thematic Conference J.C. Samin, P. Fisette (eds.) Brussels, Belgium CARROZZA, M.C., CAPPİELLO, G., STELLİN, G., ZACCONE, F., VECCHİ, F., MİCERA, S. & DARİO, P. (2005). On the development of a novel adaptive prosthetic hand with compliant joints: experimental platform and EMGcontrol, International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp CHU, J., MOON, I., KİM, S., MUN, M., (2005). Control of multifunction myoelectric hand using a real time EMG pattern 35

49 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: recognition, International Conference on Intelligent Robots and Systems, China, pp DE LUCA, C. J., (2002). Surface Electromyography:Detectıon And Recordıng, by DelSys Incorporated Intelligence Lab, MIT ENGLEHART, K., HUDGİN, B., PARKER, P.A., STEVENSON M., (1999). Improving Myoelectric Signal Classification using Wavelet Packets and Principle Component Analysis, In ICEMBS 99. Proceeding of the 21st Annual International Conference on the Engineering in Medicine and Biology Society, ICEMBS Press MATSUOKA, Y., KHATİB O., & PESHKİN, M., (2012). Physical Human-Robot Interaction, Lecture Note, Stanford Univer- the consumption of electricity and natural gas used in sity industry and houses is statistically ENGLEHART, K., HUDGİN, B., PARKER, P.A.,(2001). A Wavelet-Based Continuous Classification Scheme for Multifunction Myoelectric Control, In IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Cilt:48, No:3, s: FEDAK, V., DUROVSKİ F., UVEGES, R., (2014). Analysis of Robotic System Motion in SimMechanics and MATLAB GUI Environment, Chapter 20, MATLAB Applications for the Practical Engineer GOPURA R., & KİGUCHİ, K., (2012). Application of Surface Electromyographic Signals to Control Exoskeleton Robots, Applications of EMG in Clinical and Sports Medicine, Dr. Catriona Steele (Ed.), ISBN: HOFMANN, A. G. & WİLLİAMS, B. C., Intent Recognition for Human-Robot Interaction, Computer Science and Artificial HUANG, Y., ENGLEHART, K., HUDGİNS, B., CHAN, A.D.C., (2005). A Gaussian mixture model based classification scheme for myoelectric control of powered upper limb prostheses, IEEE Trans. Biomed. Eng. 52 (11), KHZERİ M., JAHED, M. & SADATİ, N., (2007). Neuro-Fuzzy surface EMG pattern recognition for multifunctional hand prosthesis control, Industrial Electronics, IEEE International Symposium MESİN, L., MERLETTİ, R. & RAİNOLDİ, A., (2009). Surface EMG: The issue of electrode location, Journal of Electromyography and Kinesiology, MAHDİ, K. & MEHRAN, J., (2007). A Novel Approach to Recognize Hand Movements Via semg Patterns, Engineering in Medicine and Biology Society, 29th 36

50 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: Annual International Conference of the IEEE MOHAMMADREZA, A. O. & HUOSHENG, H., (2007). Review: Myoelectric control systems:a survey, Biomedical Signal Processing and Control, 2 275:294 şeklindedir. Farklı analiz teknikleri kullanılarak hazırlanan 02-03, çalışmada pp. 111 ANOVA 119 modeli NİSHİHARA K., & ISHO, T., (2012). Location of Electrodes in Surface EMG, EMG Methods for Evaluating Muscle and Nerve Function, Mr. Mark Schwartz (Ed.), ISBN: PONS, J. L., (2010). Rehabilitation Exoskeleton Robotics, IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, pp.57-63, 2010 SENIAM EMG protokol, org/ (Dowload date: ) VUSKOVİC, M., DU, S.J. (2002). Classification of prehensile EMG patterns with simplified fuzzy ARTMAP networks, in: Proceedings of the International Joint Conference on Neural Networks, vol. 3, pp YANCO, H. A., DRURY, J. L., (2002). A Taxonomy for Human-Robot Interaction, AAAI Fall Symposium on Human-Robot Interaction, AAAI Technical Report FS- ZHENG, L., HE, X., (2005). Classification Techniques in Pattern Recognition, WSCG, Conference Proceedings, ISBN Yazar Notu: Teşekkür Bu çalışma Fırat Üniversitesi tarafından BAP Mf nolu proje kapsamında desteklenmektedir. Ayrıca yazarlardan Beyda TAŞAR ın bu makaleye de konu olan tez çalışmaları (2211-C) Öncelikli Alanlara Yönelik Doktora Tez Bursu kapsamında TÜBİ- TAK tarafından desteklenmektedir. 37

51 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: EXTENDED Murat KORKMAZ, Hakan ABSTRACT AÇIKGÖZ People may lose their limbs because of injuries, accidents or medical conditions. Robotic devices, which replace the shape and the function of the missing limb, are manufactured, in order to be used by şeklindedir. people with Farklı loss analiz their teknikleri limb kullanılarak in this or hazırlanan similar çalışmada situation. ANOVA The modeli devices are called prosthesis which Sanayi design ve konutlarda for this tüketim aim. aralıklarına Prosthesis göre elektrik hand ve design doğalgaz consist fiyatlarının three tespit mail edilmesi issues. There are mechanical design yönünde and hareket humanedilmiş prosthetic olup, yapılan devices istatistik bulgulara interaction göre de and sonuca position gidilmiştir. and Elde force control of the prosthesis. fiyatlarının This paper genel focused seviyesinde these düşüş gözlendiği three parts sonucuna respectively. varılmaktadır. Sonuç Physical olarak tüketim model development of a multifunctional prosthetic hand starts by identifying its parameters: structural characteris- tics of the human hand like length and width of all fingers and hand palm, number of individual joints of each finger etc. Firstly an adult man hand characteristics are obtained as given in the following table. Then ECONOMETRIC a suitable ANALYSIS prosthesis OF ELECTRICITY hand 3D model AND NATURAL is designed GAS using PRICES SolidWorks program. The 3D physical hand model which is developed in the SolidWorks program is exported into the SimMechanics. Pattern animate are obtained via SimMechanics. In order to effective control of the prosthesis consumption hand, of electricity it is highly and natural important gas used supporting industry and houses of the is interaction statistically network between human and techniques prosthesis for analysis. hand. Moreover, There tests are many of hypothesis ways were to build applied a and cognitive the research interaction was network between the prosthesis hand and the user in the literature. Electromyography (EMG) is the most effective method to determine human motion and pattern desire. EMG widely used to design of prosthesis for its benefit to get valuable information about the neuromuscular activity of a muscle. Real time control algorithm for human hand motion by processing the signals of surface EMG sensors attached on extensor digitorum muscle. The EMG signal recorded via EMG Arduino Shield, is a low-cost and adaptable system. Recorded signals via surface EMG sensors are processed with pre-processing step, filtering noises out with a bandwidth filter, feature extraction step. In this study AVR and RMS and maximum value features of the signal are obtained from EMG signal. Then In order to meaning of motion pattern has been used neural network classification algorithm. According to RMS, max and Average value of the EMG signal features; hand pattern is determined using neural network classification algorithm. Neural network algorithm has got three layer with respectively [2, 4,1] neuron. The success of the classification algorithm for hand pattern is 98.84%. Also motion capture algorithm are improved via force sensors which is connected the each finger s three links in this study. While the sending the 38

52 (Ekonomi) ID:40 & K:105 (Economy) No / Document No: prosthetics hand actuators open or close order at the same time check whether the object is in the palm via force sensors which is connected the each finger three links. If an object detect with one or one more link of fingers, Grip force and grip position are controlled in so as not to damage the object while keep it. Position and force control was carried out with designed PI Controller. Control system of prosthesis fingers forms a collection of joint controllers. Each of joint controllers Özet : is operated Yılları to arasındaki only one TUİK joint. verileri The kullanılarak reference hazırlanan signals bu çalışma, for these sanayi controllers are supplied by motion ve konutlarda classification kullanılan doğalgaz algorithm ile elektrik determining tüketiminin istatistiksel the EMG olarak signals analiz edilmesi features. In order to check success uygulanmıştır. of the object Ayrıca detection hipotez testleri and uygulanarak classification araştırma algorithm; daha kapsamlı hale three getirilmiştir. motion scenarios are used. Closure signals has been sent to joint actuators of prosthesis hand in all the scenarios but; Scenarios 1: While edilen bulgular prosthesis sonucunda; hand sanayi is sektörü closing; için FSR tüketim sensors, aralığı arttıkça, which elektrik are ve attached doğalgaz with all finger links, not sense aralığı any Kw object. cinsinden According yükseldikçe, fiyatlarda to Scenarios da azalma meydana 1; at the gelmektedir. 0.5 sec. closure signals has been sent to joint actuators Anahtar Kelimeler of prosthesis : Elektrik, Doğalgaz, hand but; Tüketim, while Sanayi, prosthesis Konut, Anova, hand TUİK, is Fiyat closing; FSR sensors, which are attached with all finger links, don t sense any object. All joints reach desired angle value less than sec. and with 1.8 degree overshoot; both speed and angular acceleration are reached smoothly ACCORDING to steady TO CONSUMPTION state in this time. RANGES Scenarios IN TERMS OF 2: INDUSTRY While prosthesis AND hand is closing; FSR sensors, which are attached with middle and index finger links, sense an object like eraser. According to Scenarios 2; at the 0.5 sec. closure signals has been sent to joint actuators of prosthesis hand but; while prosthesis hand is closing; FSR sensors, which are attached with middle and index finger links, sense an object like eraser. Ring and pinky finger closed completely in less than sec. and with 1.8 degree overshoot both speed and angular acceleration are reached smoothly to steady state in this time. But other three finger remains at the location where the object is detected by FSR sensors to avoid damaging the object. Scenarios 3: While prosthesis hand is closing; FSR sensors, which are attached with all finger links, sense an object like glass. According to Scenarios 3; at the 0.5 sec. closure signals has been sent to joint actuators of prosthesis hand but; while prosthesis hand is closing; FSR sensors, which are attached with all finger links, sense an object like glass. All finger remains at the location where the object is detected by FSR sensors to avoid damaging the object. This paper is important for prosthetic device control research area because of including effective interaction network between human and prosthesis, position and force control algorithms in real-time operation. 39

53 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences 3D YAZICILAR İLE TASARIM VE ÜRETİME YÖNELİK AKADEMİSYENLERİN BAKIŞ AÇISI (1) PERSPECTIVES OF ACADEMICIANS TOWARDS DESIGNMENT AND PRODUCTION THROUGH 3D PRINTERS Mustafa COŞAR Hitit Üniversitesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, Çorum / Türkiye Öz: Günümüzde teknolojinin gelişimiyle birçok alanda sınırlar ortadan kalkmakta ve yeni kavramlar hayatımıza girmektedir. Bu kavramların başında da bilişim teknolojilerinin yeni gözdelerinden birisi olan 3Boyutlu (3B) yazıcılar gösterilebilir. Sağlıktan sanayiye ve daha birçok alanda bu yazıcıların kullanımı ile hayal gücünün de etkisiyle süreçlerin hem kolaylaştığı hem de hızlandığı görülmektedir. 3B teknolojisinde yaşanan müthiş hızlı gelişmeler, çok yakın gelecekte birçok bilimsel gelişmeyi de beraberinde getireceğe düşünülmektedir. Son 5-6 yıldan beri gelişmiş ülkelerde evlerde de kullanılan 3B yazıcılar artık ülkemizde de, öğrencilerin, evden çalışan tasarımcıların, küçük işletmelerin, bir bilgisayar veya akıllı mobil cihazların maliyetlerine sahip olmaları mümkün olmaktadır. Ülkemizde yıllık ev/ofis tipi 3B yazıcı pazarının yaklaşık bin adetlerde olduğu ve 3B yazıcılara en çok ilgi gösteren sektörlerin sanayi, mimari, eğitim ve sağlık olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada mühendislik fakültesi öğretim elemanlarının 3B yazıcılar ile tasarım ve üretimin ne anlama geldiği, hangi boyutlarıyla yararlanıldığı ve beklentilerin neler olduğu hakkındaki görüşlerine dayanarak bilgi toplanmış ve yorumlanmaya çalışılmıştır. Sonuç olarak akademisyenlerin, mühendislik öğrencilerinde kazandırılması beklenen ve eğitim sisteminde çeşitli arayışlara neden olan hayal gücü, yaratıcılık, somutlaştırma ve mevcut yeteneklerin geliştirilmesi kavramlarına 3B yazıcıların katkı sağlayabileceği ve etkili olabileceği görüşüne yüzde seksene yakın bir oranda katıldıkları görülmüştür. Anahtar Kelimeler: 3B Yazıcı, 3B Tasarım, Prototip Geliştirme, Tasarımda Yenilik Abstract: Borders in many areas have been going away and new notions are falling in to our daily lives thanks to improving technology nowadays. In this sense, three dimensional printers (3Ds) have come into fashion as leading technologies in information science. Many processes have been both much easier and faster to further in numerous areas such as industry and medicine as a result of human s imagination and creativity. It is no doubt that such developments in 3D technologies are going to come up with countless advances in science in the near future. 3D printers have been used at homes for five-six years in the developed countries, but it has been now possible for students, freelancers and small business stocks to have 3Ds in return for a cost of a computer or mobile device in Turkey. It has been known that home/office type 3D market is around 1000 and industry, architecture, education and health the most interested sectors. This study was conducted in an Engineering faculty, and its purpose was to investigate several perspectives of the faculty members such as a) what exactly means to design and produce by means of 3D printers, b) how they use 3Ds, and c) what their expectations from 3Ds are. As a consequence, it has been observed that most of the academic staff (around 80 %) has represented the idea that 3D printers can contribute to some important notions like imagination, creativity, concretion and improvement of available skills, which are highly expected to be gained by engineering students in current educational system. Key Words: 3D Printer, 3D Design, Prototype Development, Innovation in Design Doi: /UHMFD (1) Sorumlu Yazar: Mustafa COŞAR, Hitit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Bilgisayar Mühendisliği, Çorum / Türkiye mustafacosar@hitit.edu.tr Geliş Tarihi / Received: Kabul Tarihi/ Accepted: Makalenin Türü: Type of article (Araştırma Uygulama / Research -Application) Çıkar Çatışması / Conflict of Interest:Yok / None Etik Kurul Raporu Yok None of Ethics Committee (Araştırmada Kurum İzni Var / Yok) YOK The Research Council Permit Yes / No NO 40

54 1. GİRİŞ UHMFD (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: Meydana gelen küreselleşme ve küreselleşmenin hızlandırıcılarından biri olan bilgi teknolojilerindeki gelişmeler yaşamdaki her alanı etkilemektedir. Bu etkilenme eğitimin her kademesinde olduğu gibi üniversitelerde de yoğun bir şekilde hissedilmektedir. Küreselleşmenin hayatın bütün alanını etkilediği bir ortamda üniversiteler küreselleşme karşısında ayakta kalmayı başarabilmelidir (Yılmaz, Horzum, 2015). Çizim masaları yüzlerce yıl, yapılan tüm mühendislik ve de tasarım çizimlerine ev sahipliği yapmıştır. Fakat 1960 lı yılların sonlarına doğru, bilgisayar yazılımları sadece bu çizimlerin saklanmasına olanak veren bir arşiv olmaktan çıkıp, sınırsız bir hayal gücü içerisinde ne istiyorsan çiz felsefesine izin vermektedir. Önceleri 2B üzerinden ilerleyen bu felsefenin yerini, Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik almaya ve doğalgaz başlamıştır. fiyatlarının tespit edilmesi teknoloji ve üretim çağını yaşadığımız bu dönemde 3B Modelleme ve 3B yazıcılar ile üretim dönemi Şekil 1. Tasarım Ortamlarındaki Değişim Tasarım, kurgulanan teknolojilerin hayat bulmasının temeli sayılmaktadır. İşte tam da bu aşamada bilgisayar ortamında geliştirilen 3B tasarım yazılımları ve burada oluşturulan 3B tasarımları yine 3B tasarım ürününe dönüştüren üç boyutlu yazıcılar araştırmacıların, yenilikçi (inovatif) çalışma yapanların hayatlarını inanılmaz ölçüde kolaylaştırmaktadır. Eskiden aylar kadar süren tasarım çizimleri bir iki haftada tamamlanabilmekte, yine haftalar hatta aylar alan ilk örneklerin ve bunların kalıplarının hazırlanma süreleri ise birkaç güne inmiş bulunmaktadır. Bu teknolojik fırsatı kullanabilen, sanayi üretim kapasitesini yeni teknolojileri kullanabilme yeterliliği ile yükseltebilen ülkelerde sanayi alanındaki rekabet gittikçe azalırken, bu teknolojileri kullanamayan ülkelerin ise sanayi üretimindeki rekabeti kaybolmakta, gelişmiş ülkelerin alt üreticisi konumuna hızla sürüklenmektedirler (Akgül, 2014). Bireylerin bilgi çağının fırsatlarını değerlendirebilmealeri için teknolojik ve bilimsel gelişmelerde yaşanan hızlı değişime ayak uydurabilmeleri, diğer bir deyişle bilgi okuryazarı olmaları ile mümkün olabilmektedir. Bilgi okuryazarlığının gerektirdiği en temel özellikler bireyin, bilgiye gereksinim duyduğunu bilmesi, bu bilgiyi elde etmesi, değerlendirmesi ve etkin bir biçimde kullanmasıdır. Eğitim veren kurumlarda bu ilerlemeleri takip etmeli ve ayak uydurarak insan kaynaklarına destek olmalıdırlar (Köğce ve dig. 2014). 41

55 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: Yükseköğretim düzeyinde özellikle bilim, teknoloji ve araştırmada teknolojik gelişmelerin üniversiteler üzerinde birçok etkisi olmuştur ve olmaya da devam etmektedir. Üniversitelerde ya da diğer eğitim kurumlarında teknoloji kullanılması ile ilgili birçok olumlu görüş olmasına rağmen, teknoloji kullanımı ile ilgili bir takım sorular henüz cevaplanmış değildir. Çünkü teknolojinin ürettiği çözümler kadar birçok problemi ortaya çıkardığı da ileri sürülmektedir. Eğitim kurumlarının içinde bulunduğu bu teknolojik devrimden en çok kimin yararlanacağı ile ilgili birçok soru sorulmaktadır. Üniversitelere kamu kaynaklarından ayrılan payların gittikçe azaldığı bir ortamda, bu tür maddi problemler, üniversitelerin araştırma işlevlerine de zarar vermektedir. ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES 2. 3 IN BOYUTLU TERMS OF INDUSTRY YAZICILAR AND Bazı cisimlerin ya da tasarımların sözsel anlatımı, tarifi gerçekten çok güç olabilmektedir. Oysa bu görsel çalışmalar sayesinde hayal gücü somut bir hale dönüşür, anlatılmak istenilen şeyler, kafada kurulan tasarılar, gözle görülür bir hal alır. Mimarlık alanında üç boyut teknolojisi yapıyı tasarlama anlamında oldukça değerlidir. En basit tasarımlarda bile, yani beyaz eşya, mobilya gibi ürünlerde dahi bu teknoloji kullanılır. Üstelik manuel çizimlere göre hem daha verimlidir, hem daha az yorucudur, hem de daha ekonomik bir yoldur. Bu sektörlerde, yani mimarlık alanlarında tasarım konusuna önemli bir bütçe ayrılmaktadır, çünkü tasarım aslında işin tamamlanabilmesi için belki de en önemli adımdır. Görsel gerçeklik insana çok daha kolay bir algı yaratır, bu anlamda yaratıcılık verimliliğini de doğrudan etkiler (Anonim 1) 3B modelleme aşamasında mimari yapılar, otomobil, uçak gibi araçlar, insan, hayvan ve animasyon karakterlerinin gerçeğe çok yakın detaylarda tasarlanması mümkündür. Render olarak adlandırılan görselleştirme aşamasında malzeme ve aydınlatma olanakları kullanılarak, metal, cam, sıvılar, endüstriyel yollarla üretilmiş malzemeler, kürk, saç, tüy gibi organik unsurlara sahip projeler gerçeğe yakın görsellikte sunulabilir. Bu aşamada da 3B yazıcılar ile bu cismin modeli oluşturulabilir. Geçmişi 1970 li yıllara kadar dayanan 3B yazıcılarla tasarım ve üretim 1984 yılında 3 boyutlu obje üretimi yapmak amacıyla kullanılmaya başlanmıştır li yılların başlarında kendi parçalarının yarısını kendisinin ürettiği bir teknoloji ve üretim sistemi haline gelen bu teknolojinin çıkış noktası tasarımın üretime geçmeden önce nasıl göründüğünün bir örneğini üreten teknoloji olarak ele alınmasıdır. Şekil 2. 3B Yazıcı (Url_2) 42

56 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: 3 boyutlu baskı, dijital bir dosyadan 3 boyutlu bir parçanın üretilmesi işlemi olarak tanımlanır. Bu işlemi yapan makinelere ise 3 boyutlu yazıcı veya 3B printer adı verilmektedir. Uyarlamalı üretim olarak da adlandırılan 3B baskılama üretim, sanat, eğitim ve sağlık gibi pek çok alanda olduğu gibi mühendislik alanlarında da gün geçtikçe gelişerek büyümektedir. Son gelişmelere bakıldığında 3B baskılamanın fonksiyonel yaşam dokularına bio-uyumlu malzemelerin hatta hücre ve destekleyici bileşenlerin geliştirilmesine olanak sağlamaktadır (Murphy & Atala, 2014) B Yazıcı Teknolojileri Temini ve üretimi zor olan malzemelerin geliştirilmesinde çok büyük bir kolaylık sağlayan ve oldukça ilerleme kaydeden 3B baskı teknolojisi boyutu uygun olması durumunda birçok ürün geliştirebilmektedir. Farklı boyutta ve ölçeklerde, farklı malzeme tozları ve baskı stratejilerini kullanarak birçok sektörde kullanılmaktadır (Liu at all, 2013). 3B yazıcı teknolojileri arasında fused deposition (bileşimli yığma), lazer sinterleme, polimer kurleme gibi teknolojiler sıralanabilir. En çok kullanılan teknoloji fused deposition modeling-fdm dir Fused Deposition Modelling Teknolojisi Fused deposition modeling (FDM) teknolojisinde şerit halindeki plastik hammadde ekstrüzyon kafasına iletilir. Burada malzeme ısıtılarak eriyik hale getirilir. Ekstrüzyon kafası 2 eksende bilgisayar destekli üretim (CAM) yazılımı ile hareket edebilen bir yapıdadır ve eriyik malzemeyi damlalar halinde boş bir tepsiye püskürterek parçayı oluşturacak ilk katmanı oluşturur (Caner, 2014). Şekil 3. FDM Tekniği Her katmanda tepsi bir adım aşağıya iner ve böylece parça katmanlar halinde inşa edilir. Püskürtülen malzeme anında katılaşır ve tüm katmanların inşası tamamlandığında parça tepsiden sökülür. İnşa sırasında destek görevi gören bir yapı oluşur ve üretim tamamlandıktan sonra bu yapı parçadan sökülür. 43

57 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: Laser Sinterleme Teknolojisi Selective Laser Sintering (SLS), seçici lazer sinterleme olarak isimlendirebileceğimiz bu yöntem 1980 lerin sonunda ABD de geliştirildi. Temel olarak lazer ışın kaynağının toz malzeme üzerinde gezerek, maruz bırakıldığı bölgeleri birbirine bağlaması ile üretim yapma esasına dayanır. edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için tüketim bir şekilde aralığı arttıkça, yer vereceğiz. elektrik ve doğalgaz Endüstri boyutu çok geniş olan bu yöntemde bir lazer ışın kaynağına ihtiyaç vardır. Genellikle yüksek enerjili lazerler kullanılır. Bu lazer toz malzeme üzerine dijital dosyadan gelen verilere göre hareket ederek katman katman modeli oluşturur. Bir katman oluştuktan sonra makine tarafından diğer bir katman serilir ve lazer aynı işlemi tekrarlar. Böylece her katman bir öncekine bağlanmış olur. Bu yöntemde sinterleme mekanizması önemlidir. Toz malzeme boyutları, boşluk miktarları, toz tanelerinin birbirini ıslatması, yüzey gerilimleri üretimde kaliteyi belirleyen faktörlerdir. Akademi noktasında bunlara daha geniş Şekil 4. Laser Sinterleme Tekniği Bu yöntem yaygın bir üretim sahasına sahip olduğu için metal, plastik, cam gibi birçok malzemeyi kullanmaktadır. Ayrıca son dönemde geliştirilen süper alaşımlar, ileri malzemeler de bu yöntemle üretilmektedir (Anonim 2) Polimer Kürleme Teknolojisi Sıvı esaslı hızlı prototipleme sistemlerinde malzeme başlangıçta sıvı durumdadır. Işık, lazer ya da ısıyla yaygın olarak bilinen bir kürleme/sertleşme süreci sayesinde sıvı, katı hale dönüştürülür ve üretim gerçekleştirilir. 44

58 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: B Yazıcı Kullanım Alanları Şekil 5. Polimer Kürleme Tekniği 3B yazıcılarla üretim teknolojileri öncelikle otomotiv ve giyim endüstrisinde birkaç deneme parça ile başlamış olsa da günümüzde birçok endüstride gelişmiş tasarım ve üretim sistemine entegre olmuş durumdadır (Finocchiaro, 2013). analyzed. ANOVA model was applied to the study İnşaat prepared with the use of different Yeni bir teknolojinin yapabildikleri ve avantajları görülmeye başladıktan sonra yayılma hızı da buna paralel olarak artmaktadır. 3B yazıcılarda prototip geliştirme süreçlerini hızlandırması ve diğer alternatiflerine göre daha ucuz olması sağlıktan, sanayiye, inşaattan, giyim sektörüne kadar gelişmeye başlamıştır (Narayan, 2009). Bu sektörleri sıralamak gerekirse; Havacılık ve Savunma Sanayi Tıp Alanında Dişçilik Ayakkabı Estetik Cerrahi Endüstriyel Kalıplama Ön Prototipleme Otomotiv ve Otomotiv Yan Sanayi Makine ve Yedek Parça Üretimi Mimarlık Cam İmalat sanayi Mobilya İmalat Sanayi Moda ve Tekstil Sanayi Oyuncak İmalat Sanayi Maket Yapımı Tasarım Takı ve Mücevher Üretici ve tasarımcıları Bijuteri Üreticileri Eğitim Hobi Ve her türlü model üretimi yapan sektör temsilcileri 45

59 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: Genelde çok karmaşık olmayan modellerin tasarım sürecinde, hataları görülebilir ve gerekli düzenlemeler yapılıp tasarım tamamlanır. Fakat karmaşık yapıya sahip 3D modellerin veya çok parçalı montaj gruplarında, montajın yapılabilirliği ve sistemin çalışabilirliği evreler açısından 3D modellerin prototiplerini yapmak gerekir. Hızlı prototipleme aşamasında son dönemlerde 3D edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için tüketim 3.2. Veri aralığı Toplanması arttıkça, elektrik ve ve Analizi doğalgaz yazıcılar yaygınca kullanılmaya başlamıştır. Dünyada, 3B baskı teknolojisinin yayılması ile ev kullanıcıları ve işletmeler için coğrafi mesafeler ortadan kaldırabilir. Bu sayede çevrimiçi pazarlarda bireylerin yükledikleri 3B tasarımlar ve modeller dünyanın herhangi bir yerinde satışına olanak sağlayabilir. Ayrıca üretilen nesne ne kadar büyük olursa olsun nakliye ve diğer işlemler ortadan kalktığı için kullanıcıya daha fazla avantajlar sağlayabilir (Hsu, 2013). 3B baskı kullanımı, fiziksel antropoloji, klinik ve temel tıp bilimleri olmak üzere diğer alanlarda da eğitim ihtiyaçlarının, yenilikçi bir yaklaşımla, pedagojik bir araç olarak kullanılabilir (Carter at all, 2009). Tüketiciler için, 3B yazıcılar ile yedek parça yapmak için erişebilir aletleri, güneş gözlüğü, otomobil, bisiklet, bilgisayar veya diğer patentli ürünleri oldukça yaygın bir hal almıştır. Ancak bu onarım ve yeniden oluşturma süreci bir tasarımdan kopya niteliğinde ise ve ticari amaçlı kullanıldığında bazı yasal engeller ve izinler konusunda dikkatli olunmalıdır (Kinsley at all, 2014). 3. ARAŞTIRMA YÖNTEMİ 3.1. Araştırma Grubu Hitit Üniversitesi Mühendislik Fakültesinde görevli olan öğretim elemanlarıyla araştırma yapılmıştır. Araştırmaya 89 akademik personelin izinli, görevli ve erişilemeyenler dışında toplam 29 u katılmıştır. Araştırmacı tarafından geliştirilen ve uygulanan anket soruları yardımıyla bilgiler toplanmış ve frekans dağılımları ile oransal istatistiki testler yardımıyla bulgular elde edilmeye çalışılmıştır. İki farklı soru grubuna sahip olan ankette öncelikle akademisyenlerin demografik durumlarını öğrenen sorular yer alırken, ardından bakış açısını ortaya çıkarmaya yardımcı olacak 20 sorudan oluşan ikinci grup sorular bulunmaktadır. Anket sorularına karşılık verilebilecek cevaplar şekil 6 da gösterilen 3 lü likert ölçeğine göre hazırlanmıştır. Anket uygulamasının ardından toplanan veriler bilgisayar ortamında sayısallaştırılmış ve ardından frekans ve ortalama gibi çeşitli istatistiki analizler yardımıyla yorumlanmaya çalışılmıştır. Şekil 6. Olumlu ve Olumsuz İfadelerin Puan Değerleri 4. BULGULAR 4.1. Katılıcıların Demografik Durumu Mühendislik Fakültesi akademisyenlerinin bazı değişkenlere göre demografik durumları aşağıdaki tablolarda verilmeye çalışılmıştır. 46

60 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: Tablo 1. Akademisyenlerin Cinsiyete Göre Dağılımları Cinsiyet Sayı Güven Grup A.Ş. Finans Unvan Yönetmeni Kadın 1 Kilis 7 7 Aralık Üniversitesi, Elektrik-Enerji Bölümü Prof. Dr. 2 Erkek 22 Özet : Yılları arasındaki TUİK verileri kullanılarak Doç. Dr. hazırlanan bu çalışma, sanayi Toplam ve konutlarda kullanılan 29 doğalgaz ile elektrik tüketiminin istatistiksel olarak analiz edilmesi şeklindedir. Farklı analiz teknikleri kullanılarak hazırlanan Yrd. Doç. çalışmada Dr. ANOVA modeli Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik Dr. ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi Öğretim Görevlisi Araştırma Görevlisi Uzman Tablo 1 de de görüldüğü gibi araştırmaya katılan akademisyenlerin 7 si kadın 22 i erkek olmak üzere toplam 29 kişidir. Aşağıdaki tablo 2 de araştırmacıların yaş dağılımları verilmiştir. Tablo 2. Akademisyenlerin Yaşa Göre Dağılımları Yaş aralığı Sayı sunulmuştur Tablo 4. Akademisyenlerin Bölümlere Göre Da Abstract: In this study 9prepared by using data of TSI belonging to the years of , the consumption of electricity and natural gas used in industry and houses ğılımları is statistically analyzed. ANOVA model 3 was applied to the study prepared with the use of different 55-made more comprehensive. 1 The purpose was to determine Bölümelectricity and natural gas prices Tablo 2 de görüldüğü gibi araştırmaya katılan akademik personelin yaş durumunun genç ve orta düzey olarak yoğunlaştığı görülmektedir. Ayrıca akademik personelin unvanlara göre dağılımları tablo 3 de sunulmuştur. Tablo 3. Akademisyenlerin Unvana Göre Dağılımları Sayı Araştırmaya katılan akademik personellerin fakültede bulunan bölümlere göre dağılımları aşağıdaki tabloda Sayı Bilgisayar 1 Elektrik ve Elektronik 1 Endüstri 4 Gıda 4 Kimya 5 Makine 8 Metalurji ve Malzeme 4 Polimer 2 47

61 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: Akademisyenlerin Bakış Açıları Akademisyenlerin 3 lü likert ölçeğine göre hazırlanmış anket sorularına verdikleri cevaplar doğrultusunda her bir soruya verdikleri cevapların frekans ve mod değerleri göz önüne alınarak hazırlanan tablo 5 e göre bulgular şu şekilde elde edilmiştir. Tablo 5. Akademisyenlerin 1 Kilis 7 Aralık Anket Üniversitesi, Sorularına Elektrik-Enerji Verdikleri Bölümü Cevapların Dağılımı Sorular Özet : Yılları arasındaki TUİK verileri kullanılarak hazırlanan bu Frekans çalışma, sanayi Oran (%) Mod Teknoloji kişilerin uygulanmıştır. yaşam kalitesini Ayrıca hipotez artırırtestleri uygulanarak araştırma daha kapsamlı 27hale getirilmiştir. 1 1 Teknoloji insanların yönünde yaratıcılık hareket edilmiş ve hayal olup, gücünü yapılan geliştirir istatistik bulgulara göre de sonuca 20gidilmiştir. 7 Elde 2 Tasarım sürecinde fiyatlarının teknoloji genel kullanımı seviyesinde gereklidir düşüş gözlendiği sonucuna varılmaktadır. Sonuç 29 olarak tüketim 93,1 68, Teknoloji kullanımı eğitimi daha etkili hale getir ,1 3 3B yazıcıların kullanımı hayal gücünü geliştirerek üretim çeşitliliği ,3 3 kazandıracaktır Prototip geliştirmek ECONOMETRIC için 3 Boyutlu ANALYSIS yazıcılar kullanılmalıdır OF ELECTRICITY AND NATURAL 28GAS PRICES 1 3B yazıcılar hakkında bilgim vardır ,6 55, B yazıcıların kullanımının yaygınlaşacağını düşünüyorum ,3 3 Daha önce 3Boyutlu the consumption yazıcıları of kullandım electricity and natural gas used in industry and houses 3 is 1statistically 25 Ders materyali olarak techniques 3Boyutlu for analysis. yazıcıları Moreover, kullanırım tests of hypothesis were applied and 8the research 9 12 was Malzemelerin 3B görünümü için 3B yazıcılar kullanılması ,2 41,3 89, somutlaştırmayı kolaylaştırabilir 3B yazıcıların üretimde kaliteyi düşüreceğine inanıyorum ,3 1 Eğitim ve öğretim, teknoloji merkezli bir hal almıştır ,5 3 Bilgisayar simülasyonları mühendislik uygulamalarında kullanılmalıdır ,6 3 3B yazıcılar hayal gücü ve yeteneklerin ortaya çıkarılmasında etkili bir sistemdir ,3 3 3B yazıcılar pahalı bir teknoloji olmasından dolayı kullanılmayabilir ,8 2 Bu tür teknolojilerin sarf malzemelerinin temini ve fiyat sorunlarından dolayı kullanımı kısıtlanmaktadır ,8 2 Yeni teknolojileri öğrenmek, kullanmak ve öğretmek için zaman yoktur ,7 1 Çok önemli bir teknolojik gelişme olduğunu düşünüyorum ,8 3 Kısa bir süre sonra etkinliğini kaybedeceğine inanıyorum ,8 1 48

62 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: Teknolojinin gelişimi ve günlük hayata getirdiği kolaylıklar hakkındaki görüşler ele alındığında akademisyenlerin %93,1 i teknolojinin yaşam kalitesini artırdığını ve eğitimi daha etkin hale getirdiğini düşünmektedirler. Ayrıca yeni teknolojileri öğrenmek, kullanmak ve öğretmek için zamanın olmadığı hakkındaki görüşe de aynı oranda katılmamaktadırlar. Tasarım sürecinde teknolojinin kullanılması hakkındaki görüşe %100 oranında katıldıkları görülmektedir. Ancak teknolojinin yaratıcılık ve hayal gücünü geliştirir hakkındaki görüşün %68,9 oranında ortalamanın üstünde bir değer aldığı görülmektedir. 3Boyutlu yazıcı teknolojisinin çok önemli bir teknolojik gelişme olduğuna %82,8 oranında katıldıkları ve kısa bir süre sonra etkinliğini kaybedeceğine ise yine aynı oranda katılmadıkları görülmüştür. Malzemelerin 3B görünümü için 3B yazıcılar kullanılması somutlaştırmayı kolaylaştırabilir ve 3B yazıcılar hayal gücü ve yeteneklerin ortaya çıkarılmasında etkili bir sistemdir hakkındaki görüşe yaklaşık %80 oranında katıldıkları görülmüştür. 5. SONUÇLAR Akademisyenlerin; teknolojinin önemi, günlük hayata getirdiği kolaylıklar, insanların yaşam kalitesini artırması ve yeni teknolojilerin öğrenilmesi, kullanılması ve öğretilmesinde gerekli zamanın olması hakkındaki görüşleri ele alındığında çok yüksek bir oranda olumlu görüşe sahip oldukları sonucuna varılmıştır. Ayrıca tasarım sürecinde teknolojinin kullanılmasına tüm akademisyenlerin olumlu baktığı da görülmüştür. 3Boyutlu yazıcıların çok önemli bir teknolojik gelişme olduğuna ve kısa bir süre sonra etkinliğini kaybetmeyeceğine büyük bir çoğunluğunun olumlu görüşe sahip olduğu anlaşılmaktadır. Ayrıca akademisyenlerin büyük çoğunluğunun 3B yazıcı teknolojisini duyduğu ve daha önce kullanmamasına rağmen ortalamaya yakın bir oranda ders materyali olarak kullanabileceği görüşüne sahip olduğu belirlenmiştir. Akademisyenlerin, mühendislik öğrencilerinde kazandırılması beklenen ve eğitim sisteminde olması için çeşitli arayışlara neden olan hayal gücü, yaratıcılık, somutlaştırma ve mevcut yeteneklerin geliştirilmesi kavramlarına 3B yazıcıların katkı sağlayabileceği ve etkili olabileceği görüşüne yüzde seksene yakın bir oranda katıldıkları sonucuna varılmıştır. Ayrıca, 3B yazıcıların prototip geliştirme sürecinde kullanılabileceği, üretimde kaliteyi düşürmeyip aksine artıracağı ve üretimde çeşitliliği artıracağı hakkındaki görüşe ise büyük oranda katıldıkları görülmüştür. Sonuç olarak üniversitede görev yapan akademisyenlerin büyük oranda 3B yazıcı teknolojisi gibi teknolojik gelişmeleri takip ettikleri ve kullandıkları, bu teknolojileri eğitim ortamlarında da kullanmak istedikleri belirlenmiştir. Bazı teknolojik gelişmelerin pahalı ve zaman alıcı olmasına rağmen değerlendirilmesi gerektiği de vurgulanmıştır. Anket uygulamasının görüş ve öneriler bölümüne iletilen notlardan edinilen sonuçlara bakıldığında ise, daha erken yaşlarda öğrencilere bu tip teknolojilerin kullandırılarak tasarım ve modelleme özelliklerinin geliştirilmesine işaret edilmektedir. Bu 3B yazıcı teknolojisi ile temininde ve yapımında güçlük çekilen aynı zamanda birden fazla adet üretiminde maliyet ve stoklama açısından gereksiz olan malzemelerin ihtiyaçlarına çare olabilecek bir teknoloji gözüyle bakılmaktadır. Araştırma değişik fakülte ve bölümler üzerinde de yapılarak farklı görüş ve bakış açılarının ortaya 49

63 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: çıkarılarak, sonuçların genelleştirilmesine yardımcı olunmalıdır. Ayrıca bakış açılarının ardından kullanım zorlukları ve öğrencilerin tutumları da ortaya çıkarılabilir. 6. KAYNAKLAR AKGÜL, M.,K., (2014), Sanayi Üretiminde Çığır Açan Teknolojiler Üç Boyutlu [3D] Yazıcılar. Kalkınomada Anahtar Dergisi. Ağustos 2014 Sayı:308 ANONİM 1, boyutlu-calismalar-tasarim-ve-imalati.html Erişim tarihi: ANONİM 2, Erişim tarihi: CANER, Y., (2014), FDM (Fused deposition modeling) Nedir? blogspot.com.tr/2014/05/fdm-fused-depositionmodeling-nedir.html CARTER, Y., ALLARD, T.T., MOORE, C.M., GO- ERTZEN, A., KLONISCH, T. & HOPPA, R., (2009), The Role of 3D Printing in Teaching and Education in Human Skeletal Anatomy, The Journal of The Federation of American Societies for Experimental Biology, KINSLEY, K., BROOKS, G., OWENS, T., (2014), International Legal and Ethical Challenges Related to the Use and Development of 3D Technology in the U.S. And China, Journal of Knowledge Management, Economics and Information Technology, Vol. IV, Issue 3,June KÖĞCE, D., ÖZPINAR, İ., ŞAHİN S., ve YENMEZ, A., Öğretim Elemanlarının 21. Yüzyıl Öğrenen Standartları ve Yaşam Boyu Öğrenmeye İlişkin Görüşleri. Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi, 22 (2014) LIAN, Q., D.-C. LI, Y.-P. TANG & Y.-R. ZHANG, Computer Modeling Approach For a Novel Internal Architecture of Artificial Bone, Computer Aided Design, vol. 38, no. 5, pp LIU, W., YİNG LI, JİNYU LIU, XUFENG NIU, YU WANG, & DEYU LI, Application and Performance of 3D Printing in Nanobiomaterials, Journal of Nanomaterials, Volume 2013 (2013), Article ID , 7 pages, org/ /2013/ MURPHY, S. V., ATALA,A., (2014), 3D Bioprinting of Tissues and Organs, Nature Biotechnology, 32, (2014). doi: /nbt.2958 FINOCCHIARO, C. W., (2013), Personal Factory or Catalyst for Piracy?The Hype, Hysteria, and Hard Realitites of Consumer 3-D Printing, Cardozo Arts & Entertainment Law Journal, vol. 31, no. 473, pp HSU, J., (2013), 3D Printing: What a 3D Printer Is and How it Works, LiveScience, May 21, 2013, NARAYAN, R., J., (2009), 3D-Printed Materials and Systems, ISSN: (electronic version), Springer Open YILMAZ, K., HORZUM B., (2015), Küreselleşme, Bilgi Teknolojileri ve Üniversite, İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 50

64 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: EXTENDED ABSTRACT Drawing tables have been home to all drawing works in Engineering for many decades. However, emerging soft-wares in the 1960s not only enabled 1 Kilis 7 Aralık people Üniversitesi, to use computers Elektrik-Enerji as Bölümü archives but also created the idea, draw whatever you want, in a limitless imagination. That idea employing only 2D has currently been replaced by 3D modeling and production. Designing is the basis for energizing of mounted technologies. In this regard 3D soft-wares and şeklindedir. designs, Farklı improved analiz in teknikleri computer kullanılarak environments, hazırlanan make çalışmada researchers ANOVA and modeli innovative people s lives much easier uygulanmıştır. by means Ayrıca of 3Ds. hipotez Drawings testleri uygulanarak of the designs araştırma took daha months kapsamlı and hale emergence getirilmiştir. of the first templates and samples were produced in weeks and even months in the past but now these processes can be completed in a few edilen days. bulgular Countries sonucunda; which sanayi take sektörü advantage için tüketim of such aralığı advances arttıkça, elektrik can increase ve doğalgaz their industrial and technological capacities, fiyatlarının and genel decrease seviyesinde competition düşüş gözlendiği in the sonucuna markets. varılmaktadır. In contrast, Sonuç olarak those tüketim countries which do not use such developed technological devices may lose their positions in the industrial markets, and be moved to new positions as sub-producers of the industrialized countries (Akgül, 2014). Technological developments in science, technology and research have great impacts on universities. Even though there are many encouraging perspectives towards ECONOMETRIC using technology ANALYSIS in OF educational ELECTRICITY institutions, AND NATURAL there have GAS PRICES still been certain questions remaining unanswered. ACCORDING This condition TO CONSUMPTION is admittedly RANGES reasoned IN by TERMS the idea OF INDUSTRY that technology AND may result in many problems as well as solutions. There are still plenty of questions dealing with who will mostly benefit from the technological Abstract: revolution In this in the study educational prepared by using institutions. data of TSI Such belonging financial to the years challenges of , may damage roles and functions of universities the research in the environment where public funding for the universities has been continuously decreasing. techniques It for has analysis. been possible Moreover, to tests design of hypothesis real-like were architectural applied and structures, the research automobiles, was planes as well as animation characters of humans and animal through 3Ds. Metals, glass, liquids, materials produced by industrial ways and many others having organic elements like furs and hairs can be represented by means of 3Ds as a result of the process called as render. Also, models for these materials can be developed. 3Ds dating back to 1970s were first introduced in 1984 when they were employed to create three dimensional objects. 3Ds emerged as self-producing technology and production system in the early 2000s. But its point of origin was to design samples which represent a look of a per-manufactured object. The simple models with faults can mostly be adjusted during the design process. However, it is necessary to produce prototypes of complicated 3D models and assemblies with multi-compounds, which enables easy montage and compatibility of the system. Therefore, today 3Ds are more often being employed in the processes of fast prototyping. The purpose of the current study is to investigate several perspectives of the faculty members such as a) what exactly means to design and produce by means of 3D printers, b) how they use 3Ds, and c) what their expectations from 3Ds are. 3D printing (3DP) is becoming a research and development focus in nanobiomaterials as it can quickly and accurately fabricate any desired 3D tissue model only if its size is appropriate. The different material powders (with different dimensional scales) and the printing strategies are the most direct factors influencing 3DP quality. With the development of nanotechnologies, 3DP is adopted more frequently for its rapidness in fabrication and precision in geometry. Twenty-nine faculty members out of eighty-nine participated in the 51

65 (Ekonomi) ID:41 & K:107 (Economy) No / Document No: study, and noted their perspectives. The participants completed a questionnaire with three categories. Information dealing with their details such gender, position, departments, etc. were collected in the first part of the questionnaire. The second part focused on their perspectives towards technological advances, technology use, using technological devices in their courses, Güven Grup their A.Ş. knowledge Finans Yönetmeni and skills on 3Ds. The last part covered their points of views and recommendations 1 Kilis 7 on Aralık 3Ds. Üniversitesi, According Elektrik-Enerji to some leading Bölümü findings of the study, 93 % of the participants thought that technology integration increased quality of life and made education more effective in terms of their Özet perspectives : towards Yılları arasındaki technological TUİK verileri development kullanılarak hazırlanan and its contributions çalışma, sanayi to daily lives. The same number of the participants did not also agree that there was not adequate time to spend to learn, use and teach new technologies. uygulanmıştır. 82,8 Ayrıca % of hipotez them testleri agreed uygulanarak that 3D technologies araştırma daha kapsamlı became hale very getirilmiştir. significant technological development and Sanayi believed konutlarda such technologies tüketim aralıklarına will göre not elektrik lose its ve vital doğalgaz position fiyatlarının in a tespit very edilmesi short term. Around 80 % admitted that using edilen bulgular such 3Ds sonucunda; as effective sanayi systems sektörü için helped tüketim a aralığı lot to arttıkça, concreting elektrik of ve 3D doğalgaz visuals and contributed to imagination and fiyatlarının creativity genel skills. seviyesinde As a düşüş result, gözlendiği it has been sonucuna observed varılmaktadır. that most Sonuç of olarak the tüketim academic staff (around 80 %) has represented the idea that 3D printers can contribute to some important notions like imagination, creativity, concretion Anahtar and Kelimeler improvement : Elektrik, of Doğalgaz, available Tüketim, skills, Sanayi, which Konut, are Anova, highly TUİK, expected Fiyat to be gained by engineering students in current educational system. According to some further perspectives, participants noted that some technological developments should be supported even though they are expensive and time-taking. Regarding the results ACCORDING from the last TO part CONSUMPTION of the questionnaire, RANGES the IN TERMS participants OF INDUSTRY mentioned AND that the students should be encouraged to use these technologies in their early ages to design and model and improve their skills. Additive manufacturing, Abstract: otherwise In this study known prepared as three-dimensional by using data of TSI belonging (3D) printing, to the years is of driving , major innovations in many areas, such the as consumption engineering, of manufacturing, electricity and natural art, gas education used in industry and medicine. and houses Recent is statistically advances have enabled 3D printing of biocompatible techniques for analysis. materials, Moreover, cells and tests supporting of hypothesis components were applied and into the complex research was 3D functional living tissues. The spread of 3D printing technology around the world could also shrink geographical distances for both homeowners and businesses. Online marketplaces already allow individuals to upload 3D-printable designs for objects and sell them anywhere in the world. Rather than pay hefty shipping fees and import taxes, sellers can simply arrange for a sold product to be printed at whatever 3D printing facility is closest to the buyer. The current study has provided very important data dealing with investigating and evaluating how to use such technologies in educational institutions from perspectives of the academicians. Moreover, some further results and perspectives can be attained through applications in different departments and faculties. 52

66 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences EFFECTS OF SOME OPERATIONAL CONDITIONS ON TEXTILE WASTEWATER TREATMENT: FULL SCALE STUDIES (1) TEKSTİL ATIKSULARININ ARITIMINDA BAZI İŞLETME KOŞULLARININ ETKİLERİ: TAM ÖLÇEKLİ ÇALIŞMALAR Dilek AKMAN 1, Sebnem OZDEMIR 1, Serden BASAK 2, Kevser CIRIK 3, Erkan SAHINKAYA 4 1 Kahramanmaras Sutcu Imam University, Department of Bioengineering and Science, Kahramanmaras / Turkey 2 Artvin Coruh University, Health School, Occupational Health and Safety Department, Artvin / Turkey 3 Kahramanmaras Sutcu Imam University, Department of Environmental Engineering, Kahramanmaras / Turkey 4 Istanbul Medeniyet University, Department of Bioengineering, Goztepe, Istanbul / Turkey Öz: Bu çalışmanın amacı gerçek tekstil atıksularının artımında kullanılan tam ölçekli anaerobik reaktörün farklı işletim koşulları altında (artan HRT, karıştırma hızı ve anaerobik sülfat indirgenmesi sonucu oluşan hidrojen sülfürün oluşumundan kaynaklanan koku problemini minimize etmek için ph ayarlamasında H2SO4 yerine HCl nin kullanımı) iyileştirilmesidir. Deneysel çalışmada uygun işletme koşullarında renk giderimi % 50 iyileşmiştir ve çıkış rengi 500 Pt-Co olarak elde edilmiştir. Fakat elde edilen çıkış renk değeri hala Türkiye atıksu deşarj standartlarını sağlamamaktadır. Koku kontrolü ph ayarlamasında H2SO4 yerine HCl kullanımı ve sisteme uygulanan havalandırma ile sağlanmıştır. Ayrıca HCl kullanımı ile sülfat oluşumunda %80 azalma gözlemlenmiştir. Fakat HCl kullanımı KOİ ve renk giderim verimini olumsuz etkilemiş ve çıkış KOİ konsantrasyonu %50 artmıştır. Anahtar Kelimeler: Renk Giderimi, Tam Ölçekli Reaktör, Havalandırma Hızı, Hidrolik Bekleme Süresi Abstract: The aim of this study was to investigate improvement of a full-scale anaerobic reactor treating real textile wastewater by increasing HRT, optimizing mixing rate and use of HCl instead of H2SO4 for ph adjustment to minimize the odor problem caused by the formation of hydrogen sulfide as result of anaerobic sulfate reduction. The experimental work has pointed out that color removal is improved by 50% at proper operational conditions corresponding to about 500 Pt- Co effluent color, still does not meet the requirements of the wastewater discharged regulations of Turkey. Odor control was accomplished by oxygenation and elimination of H2SO4 usage. A general improvement in reactor behavior was also clear considering results with an average 80% decrease in sulfate formation compared to H2SO4 usage. However, use of HCl adversely affected the COD and color removal efficiency and effluent COD was increased by 50%. Key Words: Color Removal, Full Scale Reactor, Aeration Rate, Hydraulic Retention Time Doi: /UHMFD (1) Corresponding Author: Kevser CIRIK, Kahramanmaras Sutcu Imam University, Department of Environmental Engineering, Kahramanmaras / Turkey kewss_@hotmail.com Received: Accepted: Type ofarticle (Research and Practice) Conflict of Interest: None Ethics Committee: None 53

67 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: 1. INTRODUCTION Textile wastewaters are among the most polluting industrial sectors and rich in different types of pollutants including organic matter, auxiliary dyeing chemicals, color, salts, acids, bases, chlorinated compounds and heavy metals (Dos Santos et al., 2007). Owing to their organic content, their coloration and their salt load, the wastewater resulting from dyeing cotton with reactive dyes are seriously polluted. The main problem with this wastewater is its high color content which is hard to remove by conventional treatment methods. During the dyeing process, approximately 10 15% of the dyes used are released into the wastewater. Generally, a strong color of the wastewater effluent, if not removed, would cause disturbance to the ecological system of the receiving waters by changing natural color, limiting drinking water supply, hindering sunlight penetration and photosynthesis and generating toxicity (Rajaguru et al., 2002; Weisburger, 2002; Pandey et al., 2007). In textile sectors, azo dyes (characterized by -N=N) are the largest class of the synthetic dyes, account 65-70% of the total dyes produced, used for coloring fiber due to their ease of synthesis, stability and variety of colors (Pang and Abdullah, 2013). Biological methods are commonly considered to be the most effective treatment applications since they present lower operating costs and improved applicability (Cırık et al., 2013). Biological processes applied for color removal of textile effluents are based on anaerobic and aerobic treatment. While anaerobic treatment provides reductive cleavage of the dyes azo bond, aerobic treatment of azo dyes has been proven ineffective in most cases, but is often the typical method of treatment used today (Somasiri et al., 2008). Though anaerobic treatment removes the color of the dye aromatic amines resulting from azo dye reduction, not mineralized under anaerobic conditions and tend to accumulate to toxic levels (Gottlieb et al., 2003). Single step anaerobic processes have also limitations in terms of low COD removal (Kapdan and Ozturk, 2005). To remove the breakdown products of dyes from the wastewater, it has been frequently reported that aerobic conditions are essential in which many aromatic amines are readily further mineralized as well as remaining COD. Combination of anaerobic and aerobic conditions is therefore the most convenient concept for treating colored wastewaters (O neill et al., 2000; Kapdan et al., 2003; Yasar et al., 2011). However, the presence of one or several benzene rings in the dye structure can render these individual treatment processes to be ineffective in color removal in the full scale plants. Therefore, dye removal strategies must consist of a combination of different techniques. The existing textile wastewater treatment plants in Turkey are mainly based on activated sludge process. Because of the complex structure of the dye and the insufficient conditions applied for color removal, many sectors have difficulty to meet the color discharge standard of 280 Pt-Co 54

68 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: in the Water Pollution Control Regulation which was created in In the present conditions, many textile industries have been addressing pre- or post-treatment methods along with the biological treatment processes to achieve the desired water quality. This means investment on wastewater treatment to ensure compliance with the regulatory discharge standards is unavoidable. However improvement of existing biological treatment systems by the application of proper operational conditions appears to be a good option providing investment cost reduction. In this study the color removal unit of a full scale treatment plant was handled and improvement of color removal efficiency by addressing some operational conditions was aimed. Initially, the present status of the reactor performance in respect to color removal and COD removal was evaluated during 28 weeks sampling. Later, some operational conditions were applied for improvement studies such as longer HRT, lower aeration rates, and use of different ph adjustment chemical. 2. MATERIALS AND METHODS 2.1. Textile industry wastewater treatment plant (WWTP) The textile industry in the city of Kahramanmaras located in the Turkey was taken into consideration. This is an integrated industry including yarn dyeing, woven fabric dyeing, denim dyeing and the daily yarn dyeing capacity is 7 ton. The dye finishing unit consist of bleaching, mercerizing, flat paint, jet dyeing, finishing, printing and also indanthrene, disperse, reactive dyeing are applied. The total production capacity of the industry is 70000m 3 and produces tons wastewater each year. The WWTP of this industry is based on biological processes including anaerobic and aerobic units. The average inflow of wastewater is equal to 9000 m 3 /d, whereas the maximum capacity is m 3 /d. The schematic flow diagram of the treatment plant is shown in Fig. 1. The anaerobic reactor (6800m 3 ) is continuously fed with textile wastewater at about HRT of 1d followed by sedimentation unit. This kind of design provides preventing mixture of anaerobic and aerobic bacteria. The effluent of the sedimentation unit is fed to the two aerobic sequencing batch reactors (each volume of 3300m 3 ) including fill, react, settle, decant, and idle periods respectively. 55

69 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: Fig. 1. Flow Chart Of Full-Scale Textile WWTP 2.2. Evaluation Of The Current Situation Before Improvement Studies To introduce the general characteristics of the raw wastewater and the efficiency of the each existing unit, data was collected three times a week at various working days within 28 weeks during dry weather conditions. It is worth mentioning that the dyeing process of this factory is continuous and utilizes many different dye types (mixture of organic, vat, azo and disperse dyes). The wastewater characteristics are largely variable and mean values are given in Table 1. the consumption Table of 1. electricity Characteristics and natural gas of used Raw in Textile industry and Wastewater houses is statistically made more Parameters comprehensive. The purpose was to Unit determine electricity and Value natural gas prices ph - 9.3±0.5 Temperature ( 0 C) 26.6±3.5 Conductivity (µs/cm) 6555±3375 COD (mg/l) 950±100 NH 4 -N (mg/l) 4.83±1 Color Pt-Co 2831±1700 Color λ 436 nm λ 525 nm λ 620 nm (m -1 ) 80.8±49 (m -1 ) 67.4±40 (m -1 ) 62.3±30 Nitrate (mg/l) 8±7 Sulfate (mg/l) 128.8±98 56

70 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: During case studies, it was observed that color removal unit (anaerobic reactor) were not effectively operated resulting in poor color removal efficiencies. Thereby, our effort was towards on the application of proper operational conditions to improve color removal performance of this reactor. Actually, the operational parameters that could be changed were limited such as sludge age, mixing rate, to control the sulfate availability, altering the ph adjustment chemical, and HRT. Thereby, after general evaluation on existing WWTP was completed, the operational conditions given in Table 2 were applied to the continuous ve konutlarda kullanılan doğalgaz ile elektrik tüketiminin flow anaerobic istatistiksel olarak reactor. analiz edilmesi edilen Periods bulgular sonucunda; HRT(day) sanayi sektörü için Aeration tüketim aralığı rate arttıkça, ph elektrik adjustment ve doğalgaz by fiyatlarının genel seviyesinde düşüş gözlendiği sonucuna (%) varılmaktadır. Sonuç olarak tüketim Period I H Anahtar Kelimeler : Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Sanayi, Konut, Anova, TUİK, 2 SO Fiyat 4 Period II H 2 SO 4 Table 2. Operational Conditions of Full-Scale Continuous Flow Anaerobic Reactor Period III H 2 SO 4 Period ACCORDING IV TO CONSUMPTION 22 RANGES 50IN TERMS OF INDUSTRY H AND 2 SO 4 Period V HCl and 50% of aeration rate. Period I reveals the current situation of the reactor. Before any improvement, the reactor was operated at HRT of 1d and ph was adjusted by H 2 SO 4. Although this reactor was projected as anaerobic color removal unit, to minimize the odor problem three surface aerators were added to convert the anaerobic conditions to aerobic conditions. The aeration rate with this new developed reactor design was assumed as 100%. Our improvement studies were started during period II by increasing HRT to 2 days since color removal needs long HRTs. Afterwards, we aimed to minimize oxygen entrance by decreasing aeration rate to 75% and 50% at Period III and IV, respectively. Finally, to evaluate the contribution of H 2 SO 4 usage on sulfate formation, HCl was used for ph adjustment during period V at 2 days HRT 2.3. Analytical Methods Before the measurements of sulfate, color, and COD, liquid samples were centrifuged (Eppendorf Centrifuge, 5415R, Hamburg, Germany) at rpm for 5 min. Afterwards, centrifuged samples were filtered using 0.45 μm filters to separate the bacterial cells from the liquid (supernatant/ filtered). COD and sulfate were measured by a photometric method using commercially available HACH testing kits (HACH DR/5000). Methods are the current US EPA (method numbers were 410.4, for COD and sulfate, respectively) approved (Standard Method COD, 5220D; Stan- 57

71 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: -2 dard Method Sulfate S0 4, 4500D) and procedures are equivalent to Standard Methods (Clesceri et al., 1998). Before COD measurements, sample ph was decreased to below 2 with concentrated H 2 SO 4 and the sample was purged with N 2 gas around 5 min to remove H 2 S from the sample. Color was measured as Pt-Co and RES units. RES parameter (m -1 ) was applied according to the standards of European Norm EN ISO The absorbance measurements with a UV/ Visible spectrophotometer (HACH DR/5000) at three wavelength, namely 436nm, 525nm and 620nm; were used to calculate the spectral adsorption coefficient (adsorption per unit path length) as shown in following equation (Eq. 1). A is the absorbance of the sample at wavelength, d is the optical path length of the cell (mm) and f is the conversion factor between mm and m, which is RES (λ) = (A/d) f (1) MLSS concentration was measured as absorbance at 600 nm using centrifuged samples as blank followed by reference to an experimentally derived standard curve (ABS 600nm = MLSS ; R 2 = ). 3. RESULTS AND DISCUSSION Full scale studies composed of five periods. Initially, current state of anaerobic reactor was evaluated before any improvement study in terms of color removal, COD removal, DO-ORP profile and sulfate concentration in the reactor. In subsequent periods some operational conditions was changed to obtain higher reactor performance Effect of Improvement Studies on Color Removal in Anaerobic Full Scale Reactor Color removal performance of the reactor was evaluated as both Pt-Co and RES parameter shown in Fig. 2. The influent color value was relatively variable depending on the textile processing protocol; however color ranged from 4500 Pt-Co to 2000 Pt-Co (Fig. 2D). Additionally, the influent RES values were in the range of 86 m -1, 72m -1, 71m -1 at λ 436, λ 525 and λ 620, respectively in Fig 2A, B and C. However, some working days relatively low influent color values below 500 Pt-Co were obtained due to the interruptions on processing and not included in the figure. Reactor was operated at 1d HRT and 100% aeration before any change. At this currently situation, reactor was able to decrease initial color of about 3036 Pt- Co to 1148 Pt-Co, corresponding to 62% color removal efficiency. After day 79 (Period II), HRT was increased to 2d to evaluate the effect of HRT on color removal efficiency. Color removal was improved by 6% corresponding to about effluent color of 1007 Pt-Co. Similar to our results, several studies report a positive relation between the anaerobic reaction time and color removal efficiency (Kapdan et al., 2003). Reactor was operated at 2 days HRT during subsequent periods. As stated before this reactor was projected as anaerobic 58

72 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: color removal unit, however surface aerators were added to convert to aerobic conditions. We aimed to minimize the oxygen entering by altering mixing rate as oxygen free conditions are favorable for color removal. This is because the electrons released from oxidation of the organic matter are preferentially used to reduce oxygen rather than the azo dye. During periods III and IV, aeration rate was reduced by 25% and 50%, respectively. Influent color value was 2764 Pt-Co and 2301 Pt-Co in periods III and IV which was lower compared to period I and II. Decreasing aeration rate increased color removal efficiency corresponding to 72% and 77% at 75% and 50% aerated conditions, respectively. The best results were obtained at the minimum aerated conditions of 50% with an effluent color of 511Pt-Co, indicating 50% improvement on effluent color value when compared to initial values (Period I). However, this value is still not compliance with the discharge standards of 280 Pt-Co. Azo dye removal mostly occurred in the anaerobic phases in the literature studies and contribution of aerobic phases to color removal was almost none (Carliell et al., 1995; Lourenco et al., 2000; O Neill et al., 2000). Frijters et al. (2006) was studied treatment of the dyeing and bleaching wastewater in a full-scale sequential anaerobic/ aerobic treatment system. They observed that the color removal efficiency of the aerated basin was poor, whereas the color was always effectively removed in the anaerobic reactor. Finally, HCl was used for ph adjustment to evaluate the contribution of H 2 SO 4 to sulfate formation. For this aim, ph was adjusted in equalization tank by HCl during period V prior to anaerobic reactor. Actually, H 2 SO 4 is the most commonly used acid for alkali wastewaters when compared to HCl, as maximum available concentration of 37% HCl is about 1/3 as potent as sulfuric acid makes HCl more expensive to use than sulfuric acid. Additionally, release of hydrogen chloride vapor that forms very corrosive vapors when combined with the water vapor already in the air decreases the demand on HCl usage. For these reasons, many industries prefer to use H 2 SO 4 for ph adjustment. 59

73 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: RES 436 (m -1 ) Period I Period II Period III Period IV Period V Present condition HRT 2d HRT 2d HRT 2d HRT 2d, 50% aeration HRT 1d, 100% aeration 100% aeration 75% aeration 50% aeration ph adjustment by HCI A ve konutlarda 40 kullanılan doğalgaz ile elektrik tüketiminin istatistiksel olarak analiz edilmesi 20 şeklindedir. 20 Farklı analiz teknikleri kullanılarak hazırlanan çalışmada ANOVA modeli uygulanmıştır. 0 Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir Sanayi 140 ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi B yönünde 120 hareket edilmiş olup, yapılan istatistik bulgulara göre de sonuca gidilmiştir. Elde RES 525 (m -1 ) ECONOMETRIC 160 ANALYSIS OF ELECTRICITY AND NATURAL GAS PRICES ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES IN TERMS OF INDUSTRY CAND RES 620 (m -1 ) techniques 40 for analysis. Moreover, tests of hypothesis were applied and the research was 20 Pt-Co (color unit) Time (days) Influent Effluent Efficiency Fig. 2. Effect of Improvement Studies on Color Removal in Anaerobic Full Scale Reactor D Efficiency (%) Efficiency (%) Efficiency (%) Efficiency (%) 60

74 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: According to our results, influent and effluent color values were average 2894 Pt-Co and 1017 Pt-Co respectively corresponds to 64% color removal (Fig. 2). This result reveals that color removal was slightly decreased as a result of HCl usage. This could be due to the corrosive effects as mentioned above Effect Of Improvement Studies On COD Removal, ORP-DO Profile In Anaerobic Full Scale Reactor The variations of COD concentrations and DO-ORP profile in the full scale reactor during period s I-V are presented in Fig. 3. Influent COD concentration was variable and in the range of mg/L. In the period I, COD removal efficiency was 74% and reached to 78% by increasing HRT to 2d during period II. During this periods influent COD was average 900mg/L. ORP and DO was +88mV and 1.7mg/L during period I indicating aerated conditions. Similar results were obtained when increased HRT to 2d as shown in Figure 3. It should be noted that, influent COD was relatively decreased to about 600mg/L in subsequent periods of III-V. After day 130, aeration rate was decreased to 75% and 50% in periods III and IV, respectively. The COD removal efficiency was decreased from 75% to 71% due to the oxygen limitation but effluent COD was still as low as 144mg/L and 173 mg/l in period III and IV, respectively, which was below 250mg/L, the current discharge upper limit in Turkey. Additionally, DO was decreased stepwise as the aeration rate decreased corresponding to lower ORP values of +42mV and -147mV at 75% and 50% aerated conditions, respectively. It is important to note that the maximum color removal was obtained during period IV in which ORP values were below -150mV, is an indicator of proper operational conditions for color removal. Biological degradation of azo dyes starts with the reductive cleavage of azo bond and this reaction is an oxidation-reduction reaction in which azo dye acts as a final electron acceptor. The redox potential values of azo dyes were found between - 430mV and -180mV in the literature, which are relatively lower than redox potential levels of other electron acceptors such as oxygen and nitrate. Therefore, to achieve effective color removal, anaerobic conditions with a low redox potential (E 0 ) is desired. 61

75 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: COD concentration (mg/l) DO concentration (mg/l) şeklindedir. 400 Farklı analiz teknikleri kullanılarak hazırlanan çalışmada ANOVA modeli 20 uygulanmıştır. 200 Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. 10 Sanayi 0 ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi 0 edilen 2,50 bulgular sonucunda; sanayi sektörü için tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz fiyatlarının 2,25 genel seviyesinde düşüş gözlendiği sonucuna varılmaktadır. Sonuç olarak DOtüketim aralığı 2,00 ORP Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma meydana gelmektedir. 50 1,75 Anahtar 1,50 Kelimeler : Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Sanayi, Konut, Anova, TUİK, Fiyat 1,25 1,00 0, ,50 0,25 0,00 Period I Period II Period III Period IV Period V Present condition HRT 2d HRT 2d HRT 2d HRT 2d, 50% aeration HRT 1d, 100% aeration Murat 100% KORKMAZ, aeration Hakan 75% aeration AÇIKGÖZ 50% aeration ph adjustment by HCI 100 Influent 90 Effluent 80 1 Efficiency Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Elektrik-Enerji Bölümü Fig. 3. Effect of Improvement Studies on COD Removal, ORP-DO Profile in Anaerobic made more comprehensive. The purpose Full Scale was to Reactor determine electricity and natural gas prices During last period, a significant decrease was observed in COD removal corresponding to 52% removal efficiency and 294mg/L effluent value. Since aeration rate remained constant at 50% similar results were obtained in terms of OPR and DO Effect Of Improvement Studies On Sulfate Profile In Anaerobic Full Scale Reactor As known, sulfate is one of the constituents of textile processing wastewaters. Sulfate is generally added to the dye baths for ionic strength adjustment or it may be formed by the oxidation of sulfur species used in dyeing processes, such as sulfide, hydrosulfide, and dithionite (van der Zee and Bisschops, 2003). Additionally, the use of H 2 SO 4 in ph control provides an important contribution on sulfate availability. During anaerobic treatment of dye containing wastewaters, sulfate is reduced to sulfide (H 2 S or HS- depending on ph) which is toxic and facilitates corrosion. Additionally, sulfide formation creates some problems related to odors around the installations and causes filamentous bulking in aerobic biological processes following anaerobic dye reducing processes. COD removal efficiency (%) ORP potential (mv) 62

76 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: Sulfate concentration (mg/l) Period I Period II Period III Period IV Period V Present condition HRT 1d, 100% aeration şeklindedir. 300 Farklı analiz teknikleri kullanılarak hazırlanan çalışmada ANOVA modeli uygulanmıştır. 150 Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. 0 edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için Time tüketim (days) aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz Biological reactor (effluent) aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda Flow da equalization azalma meydana tank gelmektedir HRT 2d 100% aeration HRT 2d 75% aeration HRT 2d 50% aeration HRT 2d, 50% aeration ph adjustment by HCI Fig. 4. Effect of Improvement Studies on Sulfate Profile in Anaerobic Full Scale Reactor One of the reasons for adding the aerators to the anaerobically projected full scale reactor was to resolve the odor problem mentioned above. Sulfate profile during our full-scale studies was shown in Figure 4. It was hard to make an accurate sulfide measurement onside due to the high color content of the wastewater. Hence the sulfide data was not included in the figure. Although fluctuations were observed at influent sulfate concentrations, influent sulfate concentrations were in the range of 100mg/L to 145 mg/l. In the first four periods (I-IV) ph of the raw wastewater which was above 10 was adjusted to by H 2 SO 4. During these periods effluent sulfate concentrations were reached to about 1200mg/L, 1360mg/L, 1380 mg/l and 1557 mg/l in period I, II, II and IV, respectively (Fig.4). It was observed that when aeration rate was limited effluent sulfate concentration was increased. This could be due to the release of sulfate ion that is probable linked to reduction of sulfonated azo (originating from the dye itself). As a conclusion, as the amount of reduced dye was increased, the release of sulfate ion was increased. No sulfate removal was observed during the study periods since the ORP value of the reactor was not low enough for sulfate reduction. After day 210 (period V), HCl was used instead of H 2 SO 4 for ph adjustment. Although influent sulfate concentrations were similar compared to previous periods, the low effluent sulfate concentration of 307mg/L was correlated with usage of HCl. These results showed that 80% of available sulfate in the reactor was originating from the H 2 SO 4 usage. Although sulfate formation originating from the H 2 SO 4 was completely eliminated hence problems caused by sulfide were prevented, different problems 63

77 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: was observed when HCl was used such as lower COD removals and color removals. 4. CONCLUSION This study showed possibility of improvement of a full-scale anaerobic reactor by application of proper operational conditions. The main parameter that has been focused on was color since COD removal performance of the treatment system was already excellent. The effluent color of 1148 Pt- Co was reduced to 1007 Pt-Co by application of longer HRT and lower aeration rates corresponding to 50% improvement. Additionally, 80% of available sulfate in the reactor was found originated from the H 2 SO 4 usage. Although this application provides elimination of sulfide formation, COD and color removal performance of the reactor was adversely affected. In this study although comprehensive improvements were achieved, the effluent color value was still above discharge limitations. As reported in so many studies, biological treatment alone does not adequately remove the color and application of pre- or post-treatment methods along with the biological treatment processes to achieve the desired water quality is inevitable. However, this study demonstrates the improvement of existing biological treatment systems is possible by the application of proper operational conditions providing investment cost reduction of pre-or post-color treatment units. 5. ACKNOWLEDGMENTS This work was funded by The Scientific and Technological Research Council of Turkey (Project No: TUBITAK-KAMAG-109G083). 6. REFERENCES CARLIELL, C.M., BARCLAY, S.J., SHAW, C., WHEATLEY, A.D., BUCKLEY, C.A., (1998). The Effect of Salts Used In Textile Dyeing on Microbial Decolourisation of a Reactive Azo Dye, Environmental Technology, 19, CIRIK, K., DURSUN, N., SAHINKAYA, E., CINAR, O., (2013). Effect of Electron Donor Source on the Treatment of Cr(VI)- Containing Textile Wastewater Using Sulfate Reducing Fluidized Bed Reactors (FBRs), Bioresource Technology, 133, CLESCERI, L.S., GREENBERG, A.E., EA- TON, A.D., (1998). Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater, 20th ed. Washington D.C: American Public Health Association and Water Environment Federation DOS SANTOS, A.B., CERVANTES, F.J., VAN LIER J.B., (2007). Review Paper on Current Technologies for Decolourisation of Textile Wastewaters Perspectives for Anaerobic Biotechnology, Bioresearch Technology, 98,

78 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: FRIJTERSA, C.T.M.J., VOS, R.H., SCHEFFERB, G., MULDERA, R., (2006). Decolorizing and Detoxifying Textile Wastewater, Containing both Soluble and Insoluble Dyes, In A Full Scale Combined Anaerobic/Aerobic System, Water Research, 40, GOTTLIEB, A., SHAW, C., SMITH, A., WHE- ATLEY, A., FORSYTHE, S., (2003). The Toxicity of Textile Reactive Azo Dyes After Hydrolysis and Decolourisation, Journal of Biotechnology, 101(1), KAPDAN, I.K. AND ÖZTURK, R., (2005). Effect of Parameters on Color and COD Removal Performance of SBR, Sludge Age and Initial Dyestuff Concentration. Journal of Hazardous Materials B, 123, KAPDAN, I.K., TEKOL, M., SENGUL, F., (2003). Decolorization of Simulated Textile Wastewater in An Anaerobic Aerobic Sequential Treatment System, Process Biochemistry, 38(7), LOURENÇO, N.D., NOVAIS, J.M., PINHEIRO, H.M., (2000). Reactive Textile Dye Colour Removal in a Sequencing Batch Reactor, Water Science and Technology, 42, O NEILL, C., LOPEZ, A., ESTEVES, S., HAW- KES, F.R., HAWKES, D.L., WILCOX, S., (2000). Azo Dyedegradation in an Anaerobic-Aerobic Treatment System Operating on Simulated Textile Effluent, Applied Microbiology Biotechnology, 53, PANDEY, A., SINGH, P., IYENGAR, L., (2007). Bacterial Decolorization and Degradation of Azo Dyes, International Biodeterioration and Biodegradation, 59, PANG, Y.L., ABDULLAH, A.Z., (2013). Current Status of Textile Industry Wastewater Management and Research Progress in Malaysia: A Review, Clean Soil, Air, Water, 41 (8), RAJAGURU, P., KALAISELVI, K., PALA- NIVEL, M., SUBBURAM., V., (2000). Biodegradation of Azo Dyes in a Sequential Anaerobic Aerobic System, Applied Microbiology Biotechnology, 54, SOMASIRI, W., LI, X.F., RUAN, W.Q., JIAN, C., (2008). Evaluation of the Efficacy of Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor in Removal of Colour and Reduction of COD in Real Textile Wastewater, Bioresource Technology, 99(9), VAN DER ZEE, F.P., BISSCHOPS, I.A., LET- TINGS, G., (2003). Activated carbon as an electron acceptor and redox mediator during the anaerobic biotransformation of azo dyes, Environmental Science and Technology, 37, WEISBURGER, J.H., (2002). Comments on the History and Importance of Aromatic 65

79 (Ekonomi) ID:43 & K:109 (Economy) No / Document No: and Heterocyclic Amines in Publichealth. Mutation Research, 30( ), 9-20 YAŞAR, S., CIRIK, K., ÇINAR, Ö., (2012). The Effect of Cyclic Anaerobic-Aerobic Conditions on Biodegradation of Azo Dyes, Bioprocess and Biosystems Engineering, 35,

80 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİKLİĞİNİN YERALTI SU KAYNAKLARI ÜZERİNE ETKİLERİ (1) THE EFFECTS ON GLOBAL CLIMATIC CHANGE UPON UNDERGROUND WATER RESOURCES Yunus ÖZTÜRK 1, Hüseyin Çağan KILINÇ 1 1Kilis 7 Aralık Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Kilis / Türkiye Öz: Dünyada, her geçen gün etkilerini daha da hissettirmeye başlayan küresel ısınma ve iklim değişikliği, su kaynaklarını azaltmakta ve yaşamı olumsuz yönde etkilemektedir. Son yıllarda etkisini iyice hissettirmeye başlayan küresel ısınmaya bağlı kuraklık etkisiyle yeraltı sularını besleyen yağışların azalması ve bilinçsiz yeraltı su kaynaklarının kullanılması, yeraltı su seviyesinde azalmaya sebep olmuştur. Her geçen gün artan dünya nüfusu suya olan ihtiyacı da arttırmaktadır. Bu nedenle yeraltı su kaynaklarını korumak önem kazanmaktadır. Bu konuyla ilgili yeraltı su kaynaklarının bilinçli tüketimi esas alınarak, her ülke kendi yaptırımlarını uygulamalıdır. Bu çalışma, temel olarak küresel iklim değişikliğinin yeraltı su kaynakları ile olan ilişkisini kapsamlı bir literatür taraması ile incelemiştir. Anahtar Kelimeler: Küresel İklim Değişikliği, Yasa, Su Kaynakları, Yeraltı Su Kaynağı Abstract: There are huge effects due to global warming s impacts on underground water resources. Global warming and climate change not only affects the ecological system, but also affects the whole life in the negative way. From the reason of decreasing at raining amount by the affect of global warming and irrational water consumption, underground water levels start decreasing. Depending on world population increasing, water demand will be increased. So, it is really important to protect the underground water resources. In order to protection of underground water resources, each country must make regulations on water consumption and people must be informed about protection of environment and atmosphere. This paper is basically one of comprehensive research in the relationship between underground water resources and global warming, on account of provide many response for other research related to global warming. Key Words: Global Climatic Change, Regulation, Water Resources, Underground Water Resource Doi: /UHMFD (1) Sorumlu Yazar: Hüseyin Çağan KILINÇ, Kilis 7 Aralık Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Kilis / Türkiye cagankilinc@kilis.edu.tr Geliş Tarihi / Received: Kabul Tarihi/ Accepted: Makalenin Türü: Type of article (Araştırma Uygulama / Research -Application) Çıkar Çatışması / Conflict of Interest:Yok / None Etik Kurul Raporu Yok None of Ethics Committee (Araştırmada Kurum İzni Var / Yok) YOK The Research Council Permit Yes / No NO 67

81 1. GİRİŞ UHMFD (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: Su bütün canlıların yaşam faaliyetleri için gerekli olan kaynaktır. Yaşamın sürdürülebilirliği için bütün canlılar suya ihtiyaç duymaktadır (İstanbulluoğlu vd., 2007). Dünyadaki su dağılımı göz önüne alındığında su kaynaklarının büyük bir kısmını (%70) denizler ve okyanuslar oluşturmaktadır. Bu su kaynaklarının %97,5 i tuzlu, %2,5 i tatlı sudur. Tatlı suyun %75 i kutuplarda buzul halde hapsolmuştur. Geriye kalan küçük bir bölümü ise yeraltı sularıdır. Bu %3 oranındaki tatlı suyun ancak %1 lik kısmı içilebilir sudur (Shiklomanov ve Rodda, 2003). Bu oran suyu ve su kaynaklarını korumanın önemini ortaya çıkarmaktadır. Su kaynaklarına doğrudan etkisi bulunan küresel ısınma ve iklim değişikliği su kaynaklarını azaltmakta ve yaşamı olumsuz yönde etkilemektedir. Hidrolik denge, dünyadaki hızlı nüfus artışı ve diğer faktörler düşünüldüğünde, küresel ısınma ve iklim değişikliğinden minimum seviyede etkilenmek için bilinçli su tüketimi, su yönetimi, bugün ve gelecekteki su ihtiyacı önem arz etmektedir. Küresel ısınma ve iklim değişikliğinin yeraltı su kaynakları üzerine etkilerinin incelendiği bu çalışmada, küresel ısınmaya karşı alınması gereken tedbirler ve bu kapsamda yapılan çalışmalar araştırılmıştır. 2. KÜRESEL ISINMANIN GENEL ETKİLERİ Dünya nüfusu bilindiği gibi her geçen gün artmakta, buna paralel olarak sanayileşme ve şehirleşme oranı da artmaktadır. Bununla birlikte oluşan sera gazları çevre kirliliğini arttırmakta ve çevresel değişikliklere sebep olmaktadır (Kadıoğlu, 2008). Sera gazlarının dünya yüzeyinde sıcaklığı arttırmasına küresel ısınma denir. Küresel ısınma temel olarak, atmosferin dünya yüzeyine yakın olan bölümlerinde ortalama dünya sıcaklığının doğal nedenlerle veya insani etkilerle yükselmesi olarak tanımlanabilir (Aksay vd., 2005). İklim, yeryüzünün herhangi bir yerinde uzun yıllar boyunca yaşanan hava koşullarının ortalama özelliklerinin yanı sıra gözlenen aşırı değerlerin ve şiddetli olayların bileşimi olarak tanımlanabilir (Türkeş, 2007). İklim değişikliği ise iklim koşullarındaki küresel ve önemli yerel etkileri bulunan, uzun süreli ve yavaş gelişen değişiklikler biçiminde tanımlanabilir (Türkeş vd., 2000). Diğer bir ifade ile İklim değişikliği, karşılaştırılabilir zaman dilimlerinde gözlenen doğal iklim değişikliğine ek olarak, doğrudan veya dolaylı olarak küresel atmosferin bileşimini bozan insan faaliyetleri sonucunda iklimde oluşan bir değişiklik demektir (Anonim-4, 1994). Küresel ısınma doğanın dengesini bozan ve tüm canlıların yaşamı için tehlike yaratan bir durumdur. Küresel ısınma insanların zihninde sıcaklıkların artacağı yönünde bir algı oluşturmaktadır. Fakat bu konuda anlaşılması gereken asıl nokta buzulların erimesi ve buna bağlı olarak iklimlerin değişmesi ve doğanın dengesini kaybetmeye başlamasıdır (Onay, 2007). İklimsel değişimlerde ilk göze çarpan etki sıcaklık artışı olacaktır yılından beri yapılan ölçümler dünya yüzeyindeki ortalama sıcaklığın özellikle 1970 lerden itibaren dikkat çekecek şekilde art- 68

82 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: tığını ortaya koymaktadır (Üzmen, 2007). Bu ısınmanın her yıl daha da artarak küresel sıcaklık rekoru kırdığı ifade edilmektedir. Dünya maksimum 2 C ye kadar küresel ortalama sıcaklık artışlarına dayanabilmektedir. 2 C den sonra önüne geçilmesi güç olan problemler açığa çıkmaktadır. Hükümetler arası iklim değişikliği panelinde (IPCC) gelecekte küresel ortalama sıcaklıktan kaynaklı oluşabilecek birçok tahmin yapılmıştır. Bu tahminler göz önüne alındığında, küresel ortalama sıcaklıkların 2010 yılı sonlarında sanayi devrimi öncesiyle karşılaştırıldığında 1,5 ile 5,8 C artabileceği öngörülmektedir (IPCC, 2007). Sıcaklık artışının dünyanın her yerinde aynı olmayacağı, kutuplar ile yüksek paralellerde(enlem) dünya ortalamasının iki katı kadar olacağı düşünülmektedir (Zülal, 2000). Küresel ısınma nedeniyle oluşan sıcaklık artışı, diğer faktörlerde de (ekonomik, sağlık ve tarımsal) etkilere sebep olacaktır. Hidrolik döngünün değişmesiyle, eriyen kara ve deniz buzulları, yükselen deniz seviyesi, yer değiştiren iklim kuşakları ve yüksek sıcaklıklarla artan salgın hastalıklar sosyo-ekonomik sektörleri, ekolojik sistemleri ve insan yaşamını doğrudan etkileyecek önemli değişiklikleri oluşturacaktır (Türkeş, 2000). Gelişmiş ülkeler mevcut su kaynaklarını teknik açıdan geliştirmişlerdir. Bahsedilen ülkeler su tüketim bilinçliliği ile suyu daha etkili ve verimli kullanma yöntemleri geliştirmekte ve geliştirme arayışlarına devam etmektedirler. Gelişmemiş toplumlarda ise suyu verimli kullanma henüz sadece suya erişim hedefli olup, su yönetimi istenen seviyelere ulaşamamıştır. Bu açıdan küresel ısınmanın etkilerinde sosyo-ekonomik gelişmişlik düzeyi de ön plana çıkmaktadır (Akkaya vd., 2006). Bunun yanı sıra küresel sıcaklık ekolojik hayatı da olumsuz etkilemektedir. Her geçen yıl artan sıcaklığın 2050 ye kadar birçok canlı türünde kayıplar yaşanmasına neden olacağı tahmin edilmektedir (Anonim-2, 2004). Tarımsal üretim sistemlerinin, ürün değerinin ve bunun sonucunda gıda üretiminin küresel iklim değişikliğinden etkileneceği belirtilmektedir (ÇOB, 2011). Bunun sonucunda tarımsal üretimle doğrudan ilgili endüstride kayıplar, üretimde düşüş, işsizlik, milli gelir ve vergi kayıpları üzerinde de önemli olumsuz etkiler ortaya çıkacaktır (Özçatalbaş, 2014). 3. DÜNYANIN SU POTANSİYELİ Dünyadaki suyun yaklaşık (1.38 milyar km 3 ) %97,5 ini tuzlu sular (okyanus ve denizler) %2,5 ini ise tatlı sular (nehir ve göller) oluşturmaktadır. Buz ve buzullar, tatlı su kaynaklarının %68 inden fazlasını kaplamaktadır. %30 luk kısmını ise yeraltı suları oluşturmaktadır. Yüzeysel tatlı su kaynağı olan nehirler ve göller dünyadaki toplam suyun ancak %1 i kadardır.%1 lik kısım yeryüzünün dörtte üçünün sularla kaplı olmasına rağmen, içilebilir su miktarının ne kadar az olduğunu göstermektedir yılında 2,5 milyar, 2005 yılında 6,5 milyar, 2015 yılında ise yaklaşık 7,5 milyara ulaşan hızla artan dünya nüfusu düşünüldüğünde mevcut durumda az olan su kaynakları 69

83 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: ileride daha da yetersiz kalacaktır. Üstelik bu su kaynaklarının dünyadaki dağılımı son derece adaletsizdir. Kıtalar arası su rezervlerinde büyük bir farklılık söz konusudur. Buna örnek olarak Afrika da kişi başına düşen tatlı su miktarı Güney Amerika nın beşte biri kadar, Güney Amerika da ise kişi başına düşen tatlı su miktarı Asya nın 10 katı kadardır (Mcneill vd., 2005). Bunların yanı sıra, içilebilir su kaynaklarının bilinçsizce kirletilmesi geri dönüşü olanaksız sorunların yaşanmasına, evrensel krizlerin (su savaşları) ortaya çıkmasına zemin hazırlamaktadır (Atalık, 2006; Dağlı, 2005; Haviland, 2002; Anonim-3, 2002) yılı itibariyle dünyada kişi başına düşen su tüketimi ortalama 7600 m 3 /yıldır. Dünyadaki yararlanılabilir tatlı suyun miktarı 2000 yıldır değişmedi fakat bu süre içerisinde dünya nüfusu 33 kez arttı. BM nin incelemelerine göre 2025 de dünyada bugünkü nüfustan 2,5 milyar daha çok insanın yaşayacağı ve su gereksiniminin sağlanabilen sudan %56 daha çok olacağı yönündedir (Anonim-5, 2008). 4. KÜRESEL ISINMANIN YERALTI SU KAYNAKLARINA ETKİSİ Yeraltı suları, yeraltındaki durağan ve hareketli bütün sular olarak tanımlanabilir. Temel bir ifade ile yeraltından nitelik ve nicelik olarak yararlanabilir tüm sular olarak açıklanabilir (Anonim-1, 1960). Yeraltı suları yağış miktarının fazla olduğu alanlarda çok, az yağış alan bölgelerde az miktarlarda görülmektedir. Özellikle hiç yağış olmayan veya yağışların birkaç yılda bir gerçekleştiği çöl ortamlarında ise yeraltı suyu oldukça düşük düzeydedir. Yağış miktarının azalması, toplanabilir su hacminde gerilemenin nedeni olup az olan yeraltı suyu kaynaklarının miktarını daha da azaltacaktır (Şen, 2005). Dünyadaki çevre kirliliği ve yine canlı yaşamını tehdit eden atmosferin ozon tabakasındaki delik, arz kabuğu üzerinde küresel ısınma etkisi yaparak, iklimsel değişikliklere neden olmaktadır. Bunun sonucu olarak yeryüzünde kimi bölgeler aşırı yağış alırken, bazı bölgelerde kuraklık tehlikesiyle karşı karşıya kalmaktadır (Çetaş, 2006). Son yıllarda etkisini iyice hissettirmeye başlayan küresel ısınmanın etkileri olan kuraklık, azalan yağışlar ve su kaynaklarının bilinçsiz kullanımı (kuyu, sondaj) ile yeraltı su kaynaklarının seviyesinde düşüşler gözlenmiştir. Şehir alanları arttıkça asfalt beton gibi suyun geçişini zorlaştıran alanlarda artış gözlenmektedir. Bu tür platformlar yağmur sularının emilme miktarını azalmaktadır. Bu durum yeraltı su seviyesini düşürmektedir. Yeraltı su seviyesinin düşmesiyle birlikte akarsuların rejimleri değişmekte bunun sonucunda da taşkınlar, erozyonlar veya heyelanlar meydana gelmektedir (Mehmet, 2004; Sandalcı ve Yüksel, 2007; Sandalcı ve Yüksel, 2011). 5. KÜRESEL ISINMAYA KARŞI ALINMASI GEREKEN ÖNLEMLER İklim ve insan arasındaki ilişki göz önüne alındığında küresel ısınmanın etkilerinin azaltılmasıyla ilgili alınacak önlemler öncelikli olmalıdır. İklim değişikliği sorunu küresel bir sorun olup, yerelden 70

84 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: merkeze tüm yapılanmayı etkilemektedir. Bu da iklim değişikliğinin etkilerine bakıldığında sorunun yalnızca çevre sorunu olmadığı aynı zamanda ekonomik ve küresel bir sorun olduğu gerçeğini ortaya koymaktadır. Küresel iklim değişikliğini durdurmak veya etkilerine uyum sağlamak için gereken önlemler, toplumlara yeni ekonomik yükler getirmektedir (Ayhan, 2010). Yeryüzündeki yaşamın sürdürülebilmesi, iklimin korunmasına, iklimin korunması ise ekonomik, toplumsal ve politik karar ve uygulamalara bağlıdır (Metz vd., 2001). Küresel iklim değişikliğini azaltmaya yönelik uluslararası bir çözüm arayışı olarak 1992 yılında Rio da yapılan Birleşmiş Milletler Çevre ve Kalkınma Konferansı nın çıktılarından olan Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çevre Sözleşmesi görülmektedir. Sözleşmenin nihai amacı, atmosferdeki sera gazları birikimlerini iklim sistemi üzerindeki tehlikeli insan kaynaklı etkileri önleyecek bir düzeyde durdurmak biçiminde tanımlanır. Sözleşme Mart 1994 te 50 ülkenin onay belgelerini sunmasıyla yürürlüğe girmiştir (Şahin, 2013). Günümüzde, uluslararası iklim politikasına yön veren ve ülkelerin anlaşmaya vardıkları sözleşme Kyoto Protokolüdür. Kyoto Protokolü, iklim değişikliğiyle mücadele kapsamında hazırlanan en kapsamlı anlaşmadır. Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çevre Sözleşmesinin yürürlüğe girmesini takiben 2,5 yıl devam eden müzakereler sonucunda hazırlanmış ve 1997 yılında imzaya açılmıştır. Ancak hemen yürürlüğe girmemiştir (Ayhan, 2010; DEK, 2008). Küresel iklim değişikliğinin, ekonomik ve politik boyutlarının yanı sıra ekolojik etkilerine yönelik uluslararası çalışmalar gerçekleşmektedir. Birleşmiş Milletler ve Avrupa Birliği bu konuda önemli raporlar sunmaktadır. İlk kez Birleşmiş Milletler altında faaliyete geçen WWC (Dünya Su Konseyi) hükümetler arası yapılan su konferansı olarak ilk olma özelliğine sahiptir. Konseyin amacı suyu etkin ve doğru kullanmaya yönelik çalışma faaliyetlerini sürdürmek olarak tanımlanabilir (AB, 2013). Avrupa Birliğinin su politikalarına baktığımızda, su kaynakları geliştirilmesi ile ilgili ilkelerini çok genel hatlarıyla ele alan, öncelikle su kaynakları geliştirilmesinin etkileri ve olumsuz olarak değerlendirilen bu etkilerin giderilmesi için önlemlerin alınması odaklıdır. Bu hedeflerde; su kaynaklarının ekolojik değere zarar vermesi muhtemel şeylerin engellenmesine yönelik ortak çözüm aranması yaklaşımları da eklenebilir (Karaman ve Gökalp, 2010). Yeterli içme suyunun elde edilmesi sel ve kuraklığın negatif etkilerinin azaltılması çevrenin korunması ve diğer ekonomik ihtiyaçlar için yeterli suyun sağlanması sürdürülebilir su politikasının temel unsurudur (Karaman ve Gökalp, 2010). Sürdürülebilirlik için yeraltı ve yerüstü sularının kirletilmemesi gerekmektedir ve bilinçsiz kullanımın önüne geçilmelidir. Bireysel su tüketiminin artması sonucu, içme ve kullanma suyuna olan ihtiyacı karşılamak için düzensiz bir şekilde yüzeysel ve derin kuyular açılmaktadır. Küresel ısınmanın etkisi sonucu artan buharlaşma, azalan yağış miktarları gözlenirken, insanların bilinçsiz tüketimi sonucu yeraltı su kaynakları 71

85 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: negatif yönde etkilenmeye başlamaktadır. Bu nedenle yeraltı su kaynaklarını korumak önem kazanmaktadır. Toplumun bu konuda bilinçlendirilmesi önem arz etmektedir. Kuraklığın fazla olduğu zamanlarda yeraltı su kaynakları yerine yerüstü su kaynaklarını kullanmak, yararlı olacaktır. Denizlere yakın bölgelerde yeraltı sularına fazla yüklenmek deniz sularının bu alanlara ilerlemesine sebep olmakta ve tuzlanan bu kaynakları tekrar kullanmak mümkün olmamaktadır (Ateş, 2008). Dünyada her geçen gün artan su talebini karşılamak zorlaşmaktadır. Bu yüzden yeraltı su kaynaklarına aşırı yüklenmek yerine (yüzeysel ve derin kuyular), dünyada popüler hale gelen deniz suyundan tatlı su elde etme (desalinasyon), suyun arıtımı gibi teknolojilerle suyun etkin kullanımı sağlanmalıdır. Ayrıca yeraltı sularının korunmasına yönelik uluslararası düzeyde önlemler alınmalı, bu konuyla ilgili yeraltı su kaynaklarının bilinçli tüketimi esas alınarak yaptırımlar uygulanmalıdır. Her ülke kendi mevzuatlarını gözden geçirmeli ve mevzuatlar geleceğe dönük uzun süreçli yapılmalıdır. 6. SONUÇ Birçok ülke arasında şimdiden su kaynaklarının kullanımı konusunda tansiyon yükselmektedir. Dünyada geniş bir coğrafyada küresel ısınmaya da bağlı olarak susuz ülkelerin sayısının giderek arttığı bilinmektedir. İklim değişikliği konusunda acil tedbirler alınmalıdır. Bunun için vakit kaybetmeden tüm dünyada seferberlik ilan edilerek ekolojik alanlar hızlı yetişen, suya az ihtiyaç duyan ağaçlarla ağaçlandırılmalıdır. Ormanlar aşırı ısınmayı engeller, yağış oluşumuna katkı sağlar ve en önemlisi oksijen kaynağıdır. Dünyada su arzının devamlılığının sağlanabilmesi için özellikle yeraltı su kaynaklarının yönetimi büyük önem arz etmektedir. Yeraltı ve yerüstü su kaynakları ulusal nitelikte olmasına rağmen, aslında tüm dünyanın ortak malı kabul edilmelidir. Bu noktada dünyadaki yeraltı ve yerüstü su kaynaklarının korunması ve bilinçli tüketimin sağlanması amacıyla başta Birleşmiş Milletler olmak üzere tüm kurumlar çalışmalarına ağırlık vermelidir. Bu konuda ulusların kendi yasal düzenlemelerini gözden geçirmeleri ve uluslararası düzeyde bağlayıcı (hukuksal) düzenlemeler yapılmalıdır. Birleşmiş Milletler, Kyoto Protokolünü devam ettirirken bunlara ek her ulus çevreci yasal düzenleme getirmelidir. Bu düzenlemelerin uygulama süreci denetlenmelidir. Ayrıca; Olabildiğince sulak alanla mikro klima alanları oluşturulmalıdır. Enerji tüketimi azaltılmalı ve yenilenebilir enerji kaynaklarına ağırlık verilmelidir. Çevrenin ve atmosferin korunmasına yönelik yaptırımlar uygulanmalı, halk bu tür konularda bilinçlendirilmelidir. KAYNAKLAR ANONİM-1 (1960). 167 Sayılı Yeraltı Suları Hakkındaki Kanun. Madde 1, 16 Aralık Metin/ pdf (Erişim Tarihi: ) ANONİM-2 (2006). Küresel İklim Değişikliğinin Tarım Yayımı ve Politikaları Üzerine Olası 72

86 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: Etkileri Küresel_iklim_değişikliğinin_tarım_yayımı_ve_politikaları_üzerine_olası_etkileri (Erişim Tarihi: ) AKKAYA, C., EFEOĞLU, A., YEŞİL., N., (2006). Avrupa Birliği Su Çerçeve Direktifi ve Türkiye de Uygulanabilirliği, TMMOB Su Politikaları Kongresi Bildirileri Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve ) doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma meydana Kurulu gelmektedir. Kongresi AKSAY, C.S., KETENOĞLU, O., KURT, L., (2005). Küresel Isınma ve İklim Değişikliği, S.Ü. Fen Edebiyat Fakültesi Fen Dergisi. 25, ss ANONİM-3 (2001). Climate Change Information for Kit. United Nations Environmental Programme, UNEP and UNFCCC, UNEP, resource/iuckit/cckit2001en. pdf (Erişim Tarihi: ) ATALIK, A., (2006). Küresel Isınmanın Su Kaynakları ve Tarım Üzerine Etkileri, Bilim Ütopya Dergisi. 139, ss ATEŞ, İ., (2008). Küresel Isınmanın Sebep Olacağı Siyasal ve Ekonomik Gelişmeler ve Muhtemel Türkiye Yansımaları, Yüksek Lisan tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Sosyal Bilimler Enstitüsü, Gebze. ss.76 AVRUPA SU POLİTİKASI VE TÜRKİYE (2013). Ortadoğu Analiz Dergisi, 5, ss AYHAN, D., (2010). Enerji, Çevre ve Sürdürülebilir Kalkınma Bağlamında Küresel İklim Değişikliği Sorunsalı ve Kyoto Protokolü: Türkiye Analizi, Doktora Tezi, Marmara Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, İstanbul ANONİM-4 (2002). BM İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi Madde-1, 21 Mart (Erişim Tarihi: ÇETAŞ, B., (2006). Fırat Haber Stratejik Planlama ÇOB. (2011). Küresel İklim Değişikliği ve Türkiye, Türkiye Cumhuriyeti ve Orman Bakanlığı, Ankara DAĞLI, H., (2005). İçme Suyu Kalitesi ve İnsan Sağlığına Etkileri, Bizim İller, İller Bankası Aylık Yayın Organı. 3, ss DÜNYA ENERJİ KONSEYİ TÜRK MİLLİ KOMİTESİ, ENERJİ VE ÇEVRE ÇA- LIŞMA GRUBU RAPORU. (2008). İklim Değişikliği ve Enerji Sektörü HAVİLAND, W. A., (2002). Kültürel Antropoloji. (Çeviri: Hüsamettin İnanç, Sedat Çiftçi). Kaktüs Yayınları. 3, pp.143 INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLI- MATE CHANGE. (2007). 4th Assessment Report. İSTANBULLUOĞLU, A., KONUKÇU, F., KOCAMAN, İ., GÖÇMEN, E., (2007). Trakya Bölgesi ve Kullanma Suyu İhtiyacı- 73

87 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: nın Belirlenmesi, Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi. 4, ss.187 KADIOĞLU, M., (2008). Günümüzden 2010 Yılına İklim Değişimi, TMMOB İklim Değişimi Sempozyumu, Ankara, Türkiye 181, ss aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma meydana UNESCO gelmektedir. KARAMAN, S., GÖKALP, Z., (2010). Küresel Isınma ve İklim Değişikliğinin Su Kaynakları Üzerine Etkileri, Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi. 3, ss MCNEILL, D., ANWAR, M., NELSON, R., (2005). Climate change impact on rainfed wheat in south-eastern Australia, Field Crops Research. 104, pp Erzurum MEHMET, K., (2004). Şehirleşmenin Küresel İklim Sapmaları ve Taşkınlar Üzerindeki Etkisi, Marmara Coğrafya Dergisi. 6, 30 Su Günü, 27 METZ, B., DAVİDSON O.R, SWART R., PAN, J., (2001). Mitigation-Contribution of Working Group III to The Third Assesment Report of The Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, New York. 96, pp.1-8 ONAY, Y., (2007). Küresel Isınma ve Batının Yeni Yurt Arayışı İklim Değişikliği Dünya Düzenini Nasıl Değiştirecek, Neden Yayınları ÖZÇATALBAŞ, O., (2014). Aile Çiftliği, Uluslararası Bölge Aile Çiftliği Bildirisi SANDALCI, M. & YÜKSEL, İ., (2007). Su Kaynakları Kullanımının İklim Değişikliği Üzerindeki Etkisi, I. Türkiye İklim Değişikliği Kongresi, TİKDEK, İstanbul. ss SANDALCI, M. & YÜKSEL, İ., (2011). İklim Değişikliğinin Türkiye deki Göller ve Barajlar Üzerindeki Etkisi, Yapı Dünyası Dergisi. SHİKLOMANOV, I.A. & J. RODDA., (2003). World water resources at the beginning of the twenty- first century. Cambridge U.P./ ŞAHİN, S., (2013). Küresel İklim Değişikliğinin Türkiye deki Su Kaynaklarına Etkileri, Yüksek Lisans Tezi, A. Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, ŞEN, Z., (2005). İklim Değişikliğinin Su ve Enerji Kaynaklarımıza Etkisi, 22 Mart Dünya TÜRKEŞ, M., (2007). Küresel İklim Değişikliği Nedir? Temel Kavramlar, Nedenleri, Gözlenen ve Öngörülen Değişiklikler, I. Türkiye İklim Değişikliği Kongresi, TİRDEK, İTÜ, İstanbul TÜRKEŞ, M., SÜMER, U.M., ÇETİNER, G., (2000). Küresel İklim Değişikliği ve Olası Etkileri ss.7-24 ANONİM-5 (2008). Türkiye de Su Yönetimi: Sorunlar ve Öneriler. TÜSİAD tusiad.org:7979/filearchive/su_yonetimi.pdf (Erişim Tarihi: ) 74

88 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: ÜZMEN, R., (2007). Küresel Isınma ve İklim Değişikliği: İnsanlığı Bekleyen Büyük Felaket Mi?, Bilge Kültür Sanat Yayınları ZÜLAL, A., (2000). Ormanlar ve Küresel Isınma, Bilim ve Teknik Dergisi. 392, ss.47 75

89 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: Murat EXTENDED KORKMAZ, Hakan ABSTRACT AÇIKGÖZ Water is the resource necessary for the life activities of all living things. All living beings need water for the sustainability of life. Considering the distribution of water in the world, seas and oceans constitute şeklindedir. a large Farklı amount analiz of teknikleri the water kullanılarak resources hazırlanan (70%). çalışmada 97,5% ANOVA of those modeli water resources are salt-water, whereas Sanayi 2,5% ve konutlarda of them tüketim are aralıklarına fresh-water. göre elektrik 75% ve of doğalgaz fresh water fiyatlarının is on tespit the edilmesi poles in the form of ice. The small amount yönünde hareket remaining edilmiş olup, is underground yapılan istatistik waters. bulgulara Only göre de 1% sonuca of gidilmiştir. that 3% Elde is drinkable. These percentages indicate fiyatlarının the genel importance seviyesinde of düşüş preserving gözlendiği sonucuna water varılmaktadır. and water Sonuç resources. olarak tüketim Global warming and climate change that have a direct impact on water resources decreases water resources and affect the life negatively. Taking the hydraulic balance, the rapid increase in world population, and the other factors into account, consuming water consciously, water management, and present and future need for water have importance ECONOMETRIC to keep ANALYSIS the influence OF ELECTRICITY of global AND warming NATURAL and GAS climate PRICES change at minimum. In parallel with the increase in the world population day by day as it is known, industrialization and urbanization increases. Greenhouse gases caused by those increase environment pollution and causes environmental change. the consumption The increase of electricity of and temperature natural gas used on the in industry surface and Earth houses caused is statistically by greenhouse gases is called global techniques warming. for Global analysis. warming Moreover, tests is, basically, of hypothesis the were increase applied and of average the research temperature was on earth caused by natural means or human effects in parts of the atmosphere near the surface of earth. Climate can be defined as the combination of average qualities of the weather conditions over long years and extreme values and severe events observed anywhere on earth. Climate change is the long-term and slow growing changes that have global and significant local impact on the climatic conditions. In other words, climate change is a change in climate as a result of human activities that damage the composition of global atmosphere in addition to the natural climate change observed in comparable periods of time. In climate change, the first noticeable effect will be temperature rise. It is believed that temperature rise won t be the same all over the world; it will be twice the world average on the poles and high latitudes. Temperature rise caused by global warming will have effects on the other factors (economical, health and agricultural). In addition to this, global warming influences ecological life, socio-economical structure, agricultural activities and industry negatively. It is estimated that temperature rising every passing year will cause losses in many species until It is stated that agricultural production systems, product value and as a result of this, food production will be influenced by climate change. As a result of this, there will be losses in the industry directly related 76

90 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: with agricultural production, decrease in production, and significant negative influence on unemployment, national income and tax losses. Considering the world population growing rapidly, 2.5 billion in 1995, 6.5 billion in 2005, and about 7.5 billion in 2015, the current insufficient resources will be more insufficient in the future. By 2015, water consumption per person in the world is around 7600 m 3 /year. The amount of the utilizable fresh-water on earth hasn t changed for 2000 years, however, the world population Özet : increased Yılları 33 arasındaki times. According TUİK verileri to kullanılarak the researches hazırlanan bu by çalışma, UN, in sanayi 2025, there will be 2.5 billion more ve people konutlarda in kullanılan the world doğalgaz and ile the elektrik need tüketiminin for water istatistiksel will be olarak 56% analiz more edilmesi than the available amount. Underground uygulanmıştır. waters Ayrıca can hipotez be defined testleri uygulanarak as all still araştırma and daha moving kapsamlı water hale getirilmiştir. under the ground. Basically, it can be explained as all water utilizable in terms of quality and quantity under the ground. Environmental edilen pollution bulgular and sonucunda; ozone sanayi layer sektörü depletion için tüketim that aralığı threatens arttıkça, the elektrik life ve of doğalgaz living beings have a global warming aralığı effect Kw on cinsinden earth s yükseldikçe, crust which fiyatlarda results da azalma in climate meydana gelmektedir. change. As a result of this, some parts of earth receive Anahtar excessive Kelimeler rain, : Elektrik, whereas Doğalgaz, some Tüketim, parts Sanayi, are in Konut, danger Anova, of TUİK, drought. Fiyat In recent years, it is observed that the amount of underground water decreases with noticeable effects of global warming such as drought, decrease in rainfall, and unconscious use of water resources (well and boring). With the rise in urbanization, ACCORDING it is observed TO CONSUMPTION that areas RANGES that complicate IN TERMS the OF pass INDUSTRY of water AND such as asphalt and concrete increase. Such platforms decrease the amount of absorption of rainwater. This decreases the ground water level. With the decline in the level of underground water, river regimes change and as a result of this, floods, erosions and landslides occur. Considering the relationship between climate and human, measures to be taken to decrease the effects of global warming must be a priority. The problem of climate change is global and it has an impact on the whole structure from local to center. Today, Kyoto Protocol is the convention that leads the international climate policy and countries have agreed on. Kyoto protocol is the most comprehensive agreement on fighting climate change. It was prepared as a result of negotiations for 2.5 years following the entry into force of United Nations Framework Convention on Climate Change, and it was opened for signatures in However, it didn t enter into force immediately. There are international studies on ecological effects of global climate change besides the economic and political effects. United Nations and European Union file significant reports on this issue. These goals may be summed up as an approach of searching for a common solution directed to stop the possible damages on ecological value of the water resources. As a result of the rise in individual water consumption, to meet the need for water intended for human consumption shallow or deep wells are opened irregularly. It is observed that evaporation rises and amount of rain decreases as a result of global warming, and underground water resources are affected negatively as a result of unconscious consumption. Therefore, preserving underground water becomes crucial. Raising the awareness of public becomes more of an issue. It will be helpful 77

91 (Ekonomi) ID:44 & K:110 (Economy) No / Document No: to use surface water instead of underground water in the times of drought. Using underground water excessively at the areas near seas causes sea water to replace the water underground, and it is not possible to use those salted resources. It is getting harder to meet the increasing demand for water. Thus, instead of using underground water excessively (shallow or deep water), efficient use of water should be provided by means of technology such as water treatment and obtaining fresh-water from sea water (desalination) Özet : which Yılları is a arasındaki popular TUİK method verileri nowadays. kullanılarak Moreover, hazırlanan bu çalışma, international sanayi measurements should be taken ve in konutlarda order to kullanılan preserve doğalgaz underground ile elektrik water tüketiminin and istatistiksel sanctions olarak should analiz be edilmesi applied based on the conscious consumption uygulanmıştır. of underground Ayrıca hipotez testleri water uygulanarak resources. araştırma Each daha country kapsamlı should hale getirilmiştir. review their legislation and legislations should be prudential and long-term. Implementation of this legislation should be inspected. In addition, edilen bulgular micro sonucunda; climate sanayi areas sektörü should için tüketim be formed aralığı arttıkça, in as much elektrik wetland ve doğalgaz area as possible. Energy consumption aralığı Kw should cinsinden be yükseldikçe, lowered and fiyatlarda renewable da azalma energy meydana gelmektedir. sources should be featured. Sanctions should be applied Anahtar to preserve Kelimeler : environment Elektrik, Doğalgaz, and Tüketim, atmosphere Sanayi, Konut, and Anova, the TUİK, awareness Fiyat of public on these kinds of issues should be raised. 78

92 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences EFFECTS OF SOME OPERATIONAL CONDITIONS ON AZO DYE CONTAINING WASTEWATER TREATMENT (1) AZO BOYA İÇEREN ATIKSULARIN ARITIMINDA BAZI İŞLETME KOŞULLARININ ETKİLERİ Cagri UZUM 1, Dilek AKMAN 2, Sebnem OZDEMIR 2, Kevser CIRIK 1 1 Kahramanmaras Sutcu Imam University, Department of Environmental Engineering, Kahramanmaras / Turkey 2 Kahramanmaras Sutcu Imam University, Department of Bioengineering and Science, Kahramanmaras / Turkey Öz: Boya içeren atıksuların arıtımında anaerobik-aerobik ardışık kesikli proseslerde anaerobik basamakta azo boyaların rengi giderilirken aerobik ortamda aromatik amin giderimi gerçekleştirilir. Bu çalışmanın amacı farklı işletim koşulları altında biyolojik azo boya giderim prosesinin optimizasyonunu sağlamaktır. Simüle tekstil atıksularının biyolojik arıtımında lab-skala anaerobik-aerobik tam karışımlı reaktör kullanılarak anaerobik-aerobik döngü süresi (3-9sa), hidrolik bekleme süresi (4-0,5gün) ve havalandırma hızının ( m3.hava/m3.reaktör.dk) reaktör performansı üzerine etkisi araştırılmıştır. HRT nin 2 saat olduğu işletme koşulunda 6sa anaerobik, 6sa aerobik reaksiyon süreleri optimum olarak bulunmuştur ve %98 KOİ, %92 renk giderim verimi gözlemlenmiştir. Fakat daha kısa HRT seviyeleri renk giderimi için yetersiz kalmıştır m3hava/m3.reaktör.dk ya kadar artan havalandırma hızı renk giderim verimini etkilemezken renk giderim hızını olumsuz etkilemiştir (-100mV ORP seviyesinin üstü). Ayrıca artan anaerobik reaksiyon süresi renk giderim verimini arttırmıştır. Anahtar kelimeler: Havalandırma Hızı, Azo Boya, Renk Giderimi, Hidrolik Bekleme Süresi Abstract: Anaerobic aerobic sequencing processes result in both anaerobic color removal and aerobic aromatic amine removal during the treatment of dye containing wastewaters. The aim of the present study was to optimize the biological azo dye removal under different operational conditions. Lab-scale anaerobicaerobic continuously stirred tank reactor treating simulated textile wastewater was used to investigate effect of cyclic anaerobic-aerobic conditions (3-9hr), hydraulic retention time (4-0.5d) and aeration rate ( m3.air/m3.reactor.min) on azo dye removal performance. 6hr anaerobic and 6hr aerobic periods at 2 days HRT was found optimum corresponding to 98% COD and 92% color removal efficiency; however, shorter HRT remained insufficient for dye removal. Raising aeration rate up to m3air/m3reactor.min did not adversely affect the color removal efficiency; however, the color removal rate was adversely affected at elevated aeration rates, corresponding to ORP values of above -100mV. Additionally, increasing anaerobic reaction time increased color removal efficiency. Key Words: Aeration Rate, Azo Dye, Color Removal, Hydraulic Retention Time Doi: /UHMFD (1) Corresponding Author: Kevser CIRIK, Kahramanmaras Sutcu Imam University, Department of Environmental Engineering, Kahramanmaras / Turkey kewss_@hotmail.com Received: Accepted: Type ofarticle (Research and Practice) Conflict of Interest: None Ethics Committee: None 79

93 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: 1. INTRODUCTION Increase in textile industry and its wastewaters have resulted in the release of colored effluents into the environment. The problem with wastewater is not only its color, but also many dyes and their degradation products are carcinogenic in nature. Dyes are known to be the constituents of textile wastewaters that are most difficult to treat and approximately 1 million tons of dyes are annually produced in the World, of which azo dyes are the most diverse group of synthetic dyes applied in textile processing (Yaşar et al., 2012). Since discharge of colored wastewater adversely affects aquatic life, much attention has been focused on the effective treatment of dyes discharged from the dying and textile industries (Rajaguru et al., 2000; Weisburger, 2002; Pandey et al., 2007). Biological methods are commonly considered to be the most effective treatment applications since they present lower operating costs and improved applicability (Cirik et al., 2013). Biological processes applied for color removal of textile effluents are based on anaerobic and aerobic treatment. While anaerobic treatment provides reductive cleavage of the dyes azo bond, aerobic treatment of azo dyes has been proven ineffective in most cases, but is often the typical method of treatment used today (Somasiri et al., 2008). Though anaerobic treatment removes the color of the dye aromatic amines resulting from azo dye reduction, not mineralized under anaerobic conditions and tend to accumulate to toxic levels (Gottlieb et al., 2003). Single step anaerobic processes have also limitations in terms of low COD removal (Kapdan & Öztürk, 2005). To remove the breakdown products of dyes from the wastewater, it has been frequently reported that aerobic conditions are essential in which many aromatic amines are readily further mineralized as well as remaining COD. Combination of anaerobic and aerobic conditions is therefore the most convenient concept for treating colored wastewaters (O neill et al., 2000; Kapdan et al., 2003; Işık & Sponza, 2004; Yaşar et al., 2012). Though treatment of colored wastewaters needs combined anaerobic-aerobic phases, microorganisms are subjected to continually alternating anaerobic and aerobic conditions. This approach can be evaluated as quite significant to determine the effect of changing redox conditions on the azo dye degradative capability of bacteria. Additionally, color removal process has been known to be affected by so many parameters such as; HRT, organic carbon source added, microorganisms selected, dye structure, cycle time, sludge age, and alternative electron acceptors involved. Therefore, we focused to evaluate the some operational conditions in continuous flow anaerobic-aerobic reactor treating azo dye containing simulated wastewater. For this aim lab-scale continuous flow anaerobic-aerobic reactor was operated under different op- 80

94 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: erational conditions and optimized for color removal. The findings of this study may be of help in future studies aimed at improving the biological treatment of azo dye-containing textile wastewaters. 2. MATERIALS and METHODS 2.1. Reactor Set-Up Lab-scale anaerobic-aerobic continuously stirred tank reactor (CSTR) consisted of a 6.5-L vessel (Bioflo 115, New Brunswick Scientific Edison, NJ, USA) with an effective working volume of 5 L. The contents of reactor were mixed by a single shaft impeller system at a speed of 400 rpm. Oxidationreduction potential (ORP) in the reactor was measured continuously using an ORP Meter (M 300, Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland) equipped with a redox electrode. The ph was measured using a ph meter probe (Mettler Toledo, Australia). Aeration was provided during aerobic cycles by an air pump run on a timer connected to plastic tubes through gas-diffusing inlets evenly placed at the bottom of the reactor. The temperature was controlled by the room air-conditioning system at 25±1 C. A 250 ml of settling funnel was inserted to the CSTR to provide 2h settling (Fig. 1). A part settled sludge was recycled to maintain a sludge retention time (SRT) of 25d. In the calculation of SRT, the amount of discharged biomass, not settled in the internal settling funnel, was also considered. The mixed liquor suspended sludge (MLSS) concentration remained around 5000 mg/l throughout the bioreactor operation. A schematic diagram of the lab-scale reactor is shown in Fig. 1. Fig. 1. Schematic View Of CSTR (1) Influent Feed Tank; (2) Peristaltic Pump; (3) Air Pump; (4) ph Probe; (5) Motor; (6) ORP Probe; (7) Settling Funnel; (8) Mixing Arm; (9) Effluent Tank 81

95 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: The performance of the reactor was evaluated for 400 days in three main parts containing nine different periods. The operational condition of CSTR was changed after observing steady state operational conditions, which was decided when the measured effluent parameters fluctuated less than 10%. The details of the each operational condition tested in this study are presented in Table 1. Table 1. Operational Conditions Of Lab-Scale Reactor 82

96 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: HRT Anaerobic Aerobic (day) reaction time reaction time (hour) (hour) Part I: Effect of HRT Air flow (m 3 air / m 3 reactor.min) Period I ve konutlarda Period kullanılan II doğalgaz ile 2elektrik tüketiminin 6 istatistiksel olarak 6 analiz edilmesi Period III Sanayi ve konutlarda Period IVtüketim aralıklarına 0.5 göre elektrik 6ve doğalgaz fiyatlarının 6 tespit edilmesi Part II: Effect edilen of cyclic bulgular anaerobic-aerobic sonucunda; sanayi conditions sektörü için tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz aralığı Kw cinsinden Period Vyükseldikçe, fiyatlarda 2 da azalma 9meydana gelmektedir. 3 Anahtar Kelimeler Period VI : Elektrik, Doğalgaz, 2 Tüketim, Sanayi, 6 Konut, Anova, TUİK, 6 Fiyat - - Period VII Part III: Effect of ECONOMETRIC oxygen ANALYSIS OF ELECTRICITY AND NATURAL GAS PRICES Period VIII Period IX the consumption Period of Xelectricity and natural 2 gas used in 6 industry and houses 6 is statistically In the first part of the study (Periods I-IV), CSTR was operated at varying HRT ( h) with 6h anaerobic-6h aerobic cycles corresponding total cycle time of 12h. In the second part, the effect of cyclic anaerobicaerobic conditions on color removal was investigated with anaerobic-aerobic periods of 9/3, 6/6, and 3/9h in Periods V, VI, and VII; respectively. Finally, anaerobic cycles of the CSTR was operated under various aeration rates at m 3 air /m 3.reactor.min to investigate the effect of oxygen on color and organic removal efficiencies in the periods VIII, IX, and X, respectively (Table 1). The effluent of the CSTR was sampled three times a week for the measurement of the following parameters to determine the system performance: COD, color, and ORP. All assays were run in triplicate and mean values were presented Simulated Textile Effluent The anaerobic-aerobic CSTR was fed with a synthetic textile wastewater contained glucose (contributed to COD of 1000 mg/l) as an organic carbon source, inorganic nutrients required for growth, and Remazol Brilliant Violet 5R (RBV-5R) as azo dye. The following nutrients were used to prepare 1 L of CSTR feed; NH 4 Cl (230), K 2 HPO 4 (37), 83

97 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: KH 2 PO 4 (67), MgCl 2 (15), CaCl 2.2H 2 O (22), FeCl 3 6H 2 O (5), H 3 BO 3 (0.35), ZnCl 2 (0.05), CuCl 2.2H 2 O (0.038), MnCl 2.4H 2 O (0.5), (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24.4H 2 O (0.05), AlCl 3.6H 2 O (0.09), CoCl 2.6H 2 O (1), NiCl 2.6H 2 O (0.092) and Na 2 SO 3.5H 2 O (0.164). The reactor was inoculated with sludge taken from a full-scale textile wastewater treatment plant and acclimatized to the described simulated textile effluent, glucose and azo dye for 90 days. The bacteria were described as facultative microorganisms, capable of growing under both anaerobic and aerobic conditions Analytical Methods aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma = ). meydana gelmektedir. Before the measurements of color and COD, liquid samples were centrifuged (Eppendorf Centrifuge, 5415R, Hamburg, Germany) at rpm for 5 min. Afterwards, centrifuged samples were filtered using 0.45 μm filters to separate the bacterial cells from the liquid (supernatant/filtered). COD was measured by a photometric method using commercially available HACH testing kits (HACH DR/5000). Method is the current US EPA (method number was 410.4) approved (Standard Method COD, 5220D) and procedure is equivalent to Standard Methods (Clesceri et al., 1998). Before COD measurements, sample ph was decreased to below 2 with concentrated H 2 SO 4 and the sample was purged with N 2 gas around 5 min to remove H 2 S from the sample. Azo dye concentrations during lab-scale studies were measured spectrophotometrically with a Shimadzu UV-1601 Spectrophotometer at 560 nm using the experimentally derived calibration curve (ABS 560nm = C azodye ; R 2 = ). MLSS concentration was measured as absorbance at 600 nm using centrifuged samples as blank followed by reference to an experimentally derived standard curve (ABS 600nm = MLSS ; R 2 3. RESULTS and DISCUSSION 3.1. Effect Of HRT On Reactor Performance In this first part of the study CSTR was operated at varying HRT (4-0.5h) with 6h anaerobic-6h aerobic cycles corresponding total cycle time of 12h. As known azo dye reduction is an oxidation-reduction reaction, a feasible electron donor is essential to supply electrons for reductive cleavage of the azo dye. Glucose was added to simulated wastewater as an electron donor source, influent COD and azo dye concentration was adjusted to approximately 1000 mgcod/l and 100 mg/l respectively. During our studies, one of the most important parameter that has been constantly observed was ORP level in the reactor. Redox potentials greater than +100mV commonly indicate an aerobic environment, whereas ones less than -100mV indicate an anaerobic environment. Biological degradation of azo 84

98 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: dyes starts with the reductive cleavage of azo bond and this reaction is an oxidation-reduction reaction in which azo dye acts as a final electron acceptor. The redox potential values of azo dyes were found between - 430mV and -180mV in the literature, which are relatively lower than redox potential levels of other electron acceptors such as oxygen and nitrate. Therefore, to achieve effective color removal, anaerobic conditions with a low redox potential (E 0 ) is desired. Fig. 2A shows the ORP profile at varying HRT during anaerobic and aerobic cycles. At the beginning of ORP (mv) the anaerobic reaction time ORP values were almost similar for all operational conditions, corresponding to about 50mV. After feeding started, ORP values were sharply decreased as a result of glucose oxidation and lowest ORP values were observed at the end of the anaerobic phases, corresponding to -200mV, -125mV, 70mV, and -52mV at HRT of 4d, 2d, 1d, and 0.5d; respectively. After 6h anaerobic reaction phase completed, ORP values suddenly increased reflecting beginning of the aerobic reaction phase since oxygen has relatively high redox potential (E 0 = +820 mv). AnaerobicECONOMETRIC Aerobic ANALYSIS OF Anaerobic ELECTRICITY Aerobic AND NATURAL GAS PRICES Anaerobic Aerobic A B C analyzed. ANOVA model was 50 applied to the study prepared with the use of different techniques for analysis. Moreover, tests of hypothesis were applied and the research was made more comprehensive. The 30 purpose was to determine electricity and natural gas prices Reaction time (h) Azo dye concentration (mg/l) Reaction time (h) COD concentration (mg/l) Reaction time (h) HRT 4 day HRT 2 day HRT 1 day HRT 0.5 day HRT 4 day HRT 2day HRT 1 day HRT 0.5 day Influent HRT 4 day HRT 2 day HRT 1 day HRT 0.5 day Influent Fig. 2. Effect Of HRT On Azo Dye Removal, COD Removal, And ORP Profile Fig. 2B and 2C shows the azo dye removals and COD removals respectively during operational periods. Azo dye removal mostly occurred in the anaerobic stages of the reactor, it could be concluded that the contribution of aerobic phases to color removal was almost none. These results are in agreement with previously published data (Carliell et al., 1998; O neill et al., 1999; Lourenço et al., 2000; O neill et al., 2000). The percentage reductions in color by the anaerobic stage of the CSTR were at 93%, 92%, 85%, and 57% at HRT of 4d, 2d, 1d, and 0.5d; respectively. When the reactor was operated at HRT 85

99 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: of 4d and 2d, the effluent azo dye concentration remained constant during aerobic reaction phases. However, it was observed that the color slightly increased on initiation of the aerobic period at HRT of 1d. These could be mainly from the autoxidation of the breakdown products of azo dye. These observations are also in agreement with previously published reports (Kalyuzhnyi & Sklyar, 2000; Cruz & Buitron, 2001; Yaşar et al., 2012). System efficiency for substrate removal was also constantly evaluated in terms of soluble COD (Fig. 2C). Because anaerobic period was the first stage of the CSTR, the glucose was rapidly consumed in the anaerobic stages by microorganisms to serve as an electron donor, thereby causing higher COD removals. COD removals under anaerobic phases were 98%, 98%, 91% and 81% at HRT of 4d, 2d, 1d, and 0.5d; respectively. The contribution of aerobic periods on COD removals was relatively low reflecting that insufficient amount of readily biodegradable substances remained after the anaerobic periods. This result is consistent with the results of previously published reports (Sponza & Isık, 2005; Yaşar et al., 2012). The overall performance of the CSTR at HRT of 4d and 2d was excellent, being over 98%, demonstrating that bacterial cultures can effectively remove 1000 mgcod/l while grown under alternating anaerobic-aerobic conditions. Decreasing HRT to 1d and 0.5d adversely affect the overall COD removal efficiency corresponding to 21 and 40 mg/l effluent COD whereas that was 15 mg/l and 18 mg/l during 4d and 2d HRT, respectively Effect Of Cyclic Anaerobic-Aerobic Conditions On Reactor Performance In the second part, effect of cyclic anaerobicaerobic conditions on color removal was investigated with anaerobic-aerobic periods of 9/3, 6/6 and 3/9h with a total cycle time of 12h. Reactor performance was evaluated in terms of azo dye removal, COD removal and ORP profile shown in Fig

100 ORP(mV) A UHMFD (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: Murat 110 KORKMAZ, Hakan AÇIKGÖZ 1020 B Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Elektrik-Enerji Bölümü Azo dye concentration (mg/l) AN AE -200 Özet : Yılları arasındaki 50 TUİK verileri kullanılarak hazırlanan 100 bu çalışma, sanayi ve konutlarda kullanılan doğalgaz ile elektrik tüketiminin istatistiksel olarak analiz AN edilmesi AE AN AE 20 AN AE AN AE AN AE 0 2 4yönünde 6 hareket 8 10edilmiş 12 olup, yapılan 0 2 istatistik 4 6bulgulara 8 10 göre 12 de sonuca gidilmiştir. 0 2 Elde Reaction fiyatlarının time genel (h) seviyesinde düşüş gözlendiği Reaction sonucuna time (h) varılmaktadır. Sonuç olarak tüketim Reaction time (h) aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma 6AN-6AE meydana gelmektedir. 6AN-6AE 6AN-6AE 9AN-3AE 9AN-3AE 9AN-3AE 3AN-9AE 3AN-9AE 3AN-9AE Influent Influent AN AE AN AE AN AE Fig. 3. Effect Of Cyclic Anaerobic-Aerobic Conditions On Azo Dye Removal, COD Re- moval, And ORP Profile The ORP values at the end of the anaerobic phases decreased as the duration of the reaction time increased. ORP values observed at the consumption of electricity and natural gas used 2003; in industry Işık & and Sponza, houses is 2004). statistically the end of the anaerobic phases were -124mV, -200mV, and -400mV at anaerobic phases of 3h, 6h and 9h; respectively. As observed previous operational conditions, ORP raised positive values with the start of aeration and reached +27mV, +39mV, and +169mV at 3h, 6h, and 9h aerobic cycles; respectively (Fig. 3A). Decrease in anaerobic cycle time to 3h resulted in significant loss in the color removal yield, corresponding to 60% azo dye removal efficiency. Similar to our results, several studies report a positive relation between the anaerobic reaction time COD concentration (mg/l) C and color removal efficiency (Kapdan et al., Additionally, about 2% increase in effluent color was observed during aerobic phase of this stage. However, the results at 6h and 9h anaerobic cycles were similar being over 93% azo dye removals (Fig. 3B). Yasar et al., (2012) evaluated cyclic anaerobic-aerobic conditions in SBR and found lowest color removal with the longest aerobic period of 9 h, indicating that longer exposure to oxygen was unfavorable for the anaerobic dye degrading microorganism, thereby resulting in lower color removal efficiencies. Overall COD removal performance of the CSTR was over 92%, demonstrating that 87

101 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: bacterial cultures can effectively remove 1000 mgcod/l while grown under alternating anaerobic-aerobic conditions. However, COD removal efficiency during 9h anaerobic phase was low being 92% when compared to 6h and 3h anaerobic periods, corresponding to 98% and 97%, respectively (Fig. 3C). Similar results were found by Sponza & Isık (2005), who found that COD was mainly removed under anaerobic conditions in a study investigating azo dye biodegradation under alternating anaerobic-aerobic conditions. Additionally, Panswand et al. (2001) obtained an overall 97% COD removal. Nevertheless, this is in contrast to the results of Ong et al. (2005) who found that the COD removal efficiency under anaerobic conditions was low and most of the COD was removed under aerobic conditions. ORP (mv) Effect Of Aeration Rate On Reactor Performance In this part of the study, CSTR was operated at 6h anaerobic and 6h aerobic cyclic conditions with an HRT of 2d. Even though the anaerobic zone has no purposeful input of oxygen, the anaerobic bacteria in it are exposed to oxygen from the atmosphere, since anoxic zones are typically open tanks. Another could be from the aerobic reactors via recirculation flow. Since oxygen is a much more preferable electron acceptor than azo dyes, our investigations were therefore directed toward examining the effect of oxygen on azo dye removal. For this aim, limited aerations ( m 3 air/m 3 reactor.min) were applied to anaerobic phases of the CSTR and results are analyzed. ANOVA model was applied to the study shown prepared in Fig. with 4. the use of different Anaerobic Aerobic Anaerobic Aerobic Anaerobic Aerobic A B C Reaction time (h) Azo dye concentration (mg/l) Reaction time (h) COD concentration (mg/l) Reaction time (h) Control (m3 air/m3 reactor.min) (m3 air/m3 reactor.min) (m3 air/m3 reactor.min) Control (m3 air/m3 reactor.min) (m3 air/m3 reactor.min) (m3 air/m3 reactor.min) Influent Control (m3 air/m3 reactor.min) (m3 air/m3 reactor.min) (m 3 air/m 3 reactor.min) Influent Fig. 4. Effect Of Aeration Rate On Azo Dye Removal, COD Removal, And ORP Profile 88

102 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: ELEKTİRİK VE DOĞALGAZ FİYATLARININ 4. CONCLUSION EKONOMETRİK AÇIDAN Control conditions demonstrate the aerationfree anaerobic conditions. Since oxygen has higher redox potential, aeration increased ORP level at the end of the anaerobic reaction time from -210mV to +0.2mV, +5.5mV, and +51mV for periods at 0.002, 0.004, and m 3 air/m 3 reactor.min aeration rates, respectively (Fig. 4A). ORP had always positive value during anaerobic-aerobic cycles at the highest aeration rate of m 3 air/m 3 reactor.min. In this period, color removal dropped to 60%, demonstrating adverse effect of oxygen. However, azo dye removal was over 92% at aeration free control conditions in which ORP values were below -200mV (Fig. 4B). The higher percentage of color removal in control condition compared with aerated conditions indicates that oxygen has an adverse effect on the dye reduction mechanism. Similarly to our results, Cinar et al. (2009) found that molecular oxygen decreased color removal significantly in the biological removal of the dyestuff. This is because the electrons released from oxidation of the glucose are preferentially used to reduce oxygen rather than the azo dye. On the other hand, results of percentage COD reduction at aerated stages were similar for all runs, giving an overall reduction of over 94%. Most of the COD was removed in anaerobic cycles of the CSTR (Fig. 4C). In this study continuously flow anaerobicaerobic stirred tank reactor was operated to optimize the biological azo dye removal under different operational conditions such as varying cyclic anaerobic aerobic conditions (3-9hr), hydraulic retention time (4-0.5d) and aeration rate ( m 3.air/m 3.reactor.min). 2 days HRT was found optimum and decreasing anaerobic reaction time limits color removals. High percentage of color removals were obtained when ORP values were below -100 mv. Examination our studies demonstrate that high HRT and long anaerobic reaction time is in favour of azo dye biodegradation. Besides, oxygen has adverse effect on azo dye removal unless ORP value in the reactor kept below -100mV. The findings of this study may provide useful outputs in the treatment of dyeing wastewater. 5. ACKNOWLEDGMENT This work was funded by The Scientific and Technological Research Council of Turkey (Project No: TUBITAK-KAMAG-109G083) and Scientific Research Project Coordination Unit of Kahramanmaras Sutcu Imam University (Project No: 2013/3-7 YLS). 89

103 6. REFERENCES UHMFD (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: CARLIELL, C.M., BARCLAY, S.J., SHAW, C., WHEATLEY, A.D., BUCKLEY, C.A., (1998). The Effect of Salts Used In Textile Dyeing on Microbial Decolourisation of a Reactive Azo Dye, Environmental Technology, 19, CINAR, Ö., DEMIROZ, K., KANAT, G., UYSAL, Y., YAMAN, C., (2009). The Effect of Oxygen on Anaerobic Color Removal of Azo Dye in A Sequencing Batch Reactor, Clean, 37 (8), CIRIK, K., DURSUN, N., SAHINKAYA, E., CINAR, O., (2013). Effect of Electron Donor Source on the Treatment of Cr(VI)-Containing Textile Wastewater Using Sulfate Reducing Fluidized Bed Reactors (FBRs), Bioresource Technology, 133, CLESCERI, L.S., GREENBERG, A.E., EATON, A.D., (1998). Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater, 20th ed. Washington D.C: American Public Health Association and Water Environment Federation CRUZ, A., BUITRON, G., (2001). Biodegradation of Disperse Blue 79 Using Sequenced Anaerobic/Aerobic Biofilters. Water Science Technology, 44, GOTTLIEB, A., SHAW, C., SMITH, A., WHEATLEY, A., FORSYTHE, S., (2003). The Toxicity of Textile Reactive Azo Dyes After Hydrolysis and Decolourisation, Journal of Biotechnology, 101(1), IŞIK, M., SPONZA, D.T., (2004). Decolorization of Azo Dye Sunder Batch Anaerobic And Sequential Anaerobic/Aerobic Conditions, Journal of Environmental Science and Health, Part a-toxic/hazard, Substances and Environmental Engineering, 39, KALYUZHNYI, S., SKLYAR, V., (2000). Biomineralisation of Azo Dyes and Their Breakdown Products in Anaerobic Aerobic Hybrid and UASB Reactors, Water Science Technology, 41, KAPDAN, I.K. AND ÖZTURK, R., (2005). Effect of Parameters on Color and COD Removal Performance of SBR, Sludge Age and Initial Dyestuff Concentration. Journal of Hazardous Materials B, 123, KAPDAN, I.K., TEKOL, M., SENGUL, F., (2003). Decolorization of Simulated Textile Wastewater in An Anaerobic Aerobic Sequential Treatment System, Process Biochemistry, 38(7), LOURENÇO, N.D., NOVAIS, J.M., PIN- HEIRO, H.M., (2000). Reactive Textile Dye Colour Removal in a Sequenc- 90

104 (Ekonomi) ID:45 & K:109 (Economy) No / Document No: ing Batch Reactor, Water Science and Technology, 42, O NEILL, C., HAWKES, F.R., HAWKES, D.L., LOURENCO, N.D., PINHEIRO, H.M., DELE, W., (1999). Colour in Textile Effluents Sources, Measurement, Discharge Consents and Simulation: a Review, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 74, O NEILL, C., LOPEZ, A., ESTEVES, S., HAWKES, F.R., HAWKES, D.L., WIL- COX, S., (2000). Azo Dyedegradation in an Anaerobic-Aerobic Treatment System Operating on Simulated Textile Effluent, Applied Microbiology Biotechnology, 53, ONG, S.A., TOORISAKA, E., HIRATA, M., HANO, T., (2005). Decolorization of Azo Dye (Orange II) in A Sequential UASB SBR System, Separation Purification Technology, 42, PANDEY, A., SINGH, P., IYENGAR, L., (2007). Bacterial Decolorization and Degradation of Azo Dyes, International Biodeterioration and Biodegradation, 59, PANSWAD, T., IAMSAMER, K., ANOTAI, J., (2001). Decolorisation of Azoreactive Dye by Polyphosphate and Glycogen- Accumulating Organisms in An Anaerobic Aerobic Sequencing Batch Reactor. Bioresource Technology, 76, RAJAGURU, P., KALAISELVI, K., PALA- NIVEL, M., SUBBURAM., V., (2000). Biodegradation of Azo Dyes in a Sequential Anaerobic Aerobic System, Applied Microbiology Biotechnology, 54, SOMASIRI, W., LI, X.F., RUAN, W.Q., JIAN, C., (2008). Evaluation of the Efficacy of Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor in Removal of Colour and Reduction of COD in Real Textile Wastewater, Bioresource Technology, 99(9), SPONZA, D.T., ISIK, M., (2005). Toxicity and Intermediates of CI Direct Red 28 Dye through Sequential Anaerobic/Aerobic Treatment, Process Biochemistry, 40, WEISBURGER, J.H., (2002). Comments on the History and Importance of Aromatic and Heterocyclicamines in Publichealth, Mutation Research, 9(20), YAŞAR, S., CIRIK, K., ÇINAR, Ö., (2012). The Effect of Cyclic Anaerobic-Aerobic Conditions on Biodegradation of Azo Dyes, Bioprocess and Biosystems Engineering, 35,

105 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences EŞİT KANAL AÇISAL PRESLEME (EKAP) İŞLEMİ İLE ŞEKİLLENDİRİLEN AA7075 ALÜMİNYUM ALAŞIMININ SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE ANALİZİ (1) ANALYSIS OF A7075 ALUMINUM ALLOY WITH FINITE ELEMENT METHOD FORMED BY EQUAL CHANNEL ANGULAR PRESSING PROCESS Dursun ÖZYÜREK 1, Musa YILDIRIM 2, Tansel TUNÇAY 3, Ali KALYON 4, Bekir YAVUZER Karabük Üniversitesi Teknoloji Fakültesi İmalat Mühendisliği, Karabük / Türkiye Öz: Bu çalışmada, AA7075 alaşımı Eşit Kanal Açısal Presleme (EKAP) işlemi sırasında numune üzerinde meydana gelen deformasyon simule edilmiştir. DEFORM- 3D Version 5 programı simulasyon için kullanılmıştır. Öncelikle numune, kalıp ve baskı pimleri SolidWorks, tasarım yazılımında tasarlanmıştır. Tasarlanan numune, kalıp ve baskı pimleri DEFORM-3D programına aktarılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, aynı sıcaklıklarda farklı kalıp kanal açılarında preslenen numunelerin üretiminde en yüksek gerilmenin ve buna bağlı olarak en fazla deformasyonun kalıp kanal açısı 75o olan kalıpta oluştuğu belirlenmiştir. Farklı kalıp açılarında preslenen numunelerde meydana gelen düğüm noktalarındaki yer (şekil) değişiminin 75o ve 90o kanal açılarında meydana geldiği gözlenmiştir. EKAP işlem süresince uygulanan yükün artmasına karşın, işlem sonuna doğru uygulanan yükte hafif bir azalma meydana geldiği anlaşılmıştır. Kalıp kanal açısı 120o olan kalıpta deforme edilen numune ile kalıp arasında boşlukların oluştuğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: EKAP, AA7075, Sayısal Analiz Abstract: In this study, deformation occured on the sample during the equal-channel angular pressing (ECAP) process of AA7075 alloy was simulated. DEFORM-3D Version 5 software used for the simulation. At first, sample, mold and pressure pins were designed SolidWorks software. Designed sample, mold and pressure pins were imported into DEFORM 3D program. As a result of studies, it was determined that the highest stresses and maximum deformation in the production of equal-channel angular pressing at the same temperature was formed at 75o mold channel angle. Node removed was observed in samples from different patterns pressed (shape) at 75o and 90o mold channel angle. It was understood that despite an increase in load applied during the ECAP process, then a slight decrease in the load applied to the end of the operation has been found to occur. Gaps have been observed between the mold and sample which deformed with mold channel angle 120o. Key Words: ECAP, A7075, Numerical Analyze Doi: /UHMFD (1) Sorumlu Yazar: Dursun ÖZYÜREK, Karabük Üniversitesi Teknoloji Fakültesi İmalat Mühendisliği, Karabük / Türkiye dozyurek@karabuk.edu.tr Geliş Tarihi / Received: Kabul Tarihi/ Accepted: Makalenin Türü: Type of article (Araştırma Uygulama / Research -Application) Çıkar Çatışması / Conflict of Interest:Yok / None Etik Kurul Raporu Yok None of Ethics Committee (Araştırmada Kurum İzni Var / Yok) YOK The Research Council Permit Yes / No NO 92

106 1. GİRİŞ UHMFD (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: EKAP işleminde, malzemelere aşırı plastik deformasyonu kesit alanlarını değiştirmeden uygulanıp, malzemenin mekanik özellikleri iyileştirilmektedir. Bu nedenle, aşırı plastik deformasyon mümkün olduğunca tekrar edilmektedir lı yılların başında EKAP yöntemi daha da geliştirilerek aşırı plastik deformasyon yöntemi olarak kullanılmıştır. Bu yöntem ile mikron altı ve nano boyutlu tane yapısına sahip malzemelerin üretimi mümkündür. Bu yöntemde genellikle, mm uzunluğunda dairesel veya kare kesitler tercih edilmektedir. Numunelerin çapı veya köşegeni bir kural olarak genellikle 20 mm yi aşmamaktadır. EKAP yönteminde kullanılan kalıplarda özel kanal açıları kullanılmaktadır. Genellikle kanal açısı olarak 90 o olan kalıp- lar tercih edilmektedir. Malzemenin yüksek deformasyona uğraması istendiğinde, EKAP işlemi yüksek sıcaklıklarda yapılmaktadır (Valiev ve Alexandrov 1999). Son yıllarda ultra ince taneli malzeme üretiminde çeşitli yöntemler denenmektedir. Fakat bu teknikler ile ticari uygulamalar için gerekli olan (yeterli miktarlarda ve boyutlarda) malzeme üretme kapasitesi sınırlıdır (Roven ve Jens, 2004). EKAP, ilk olarak Segal tarafından 1981 yılında kullanılan bir soğuk deformasyon yöntemidir. Bu yöntem, çok-adımlı deformasyonun tekrarlanmasıdır (Shan vd., 1999). Metallere aşırı plastik birim şekil değiştirme uygulamak için birçok yöntem geliştirilmiştir. Fakat EKAP yöntemi, büyük hacimli ve düzgün ultra ince taneli (UFG) malzeme üretimi ve her geçişte büyük plastik kayma deformasyonu sağlaması ile diğer yöntemlere göre avantajlıdır (Xu vd., 2005). EKAP yöntemi, başlangıçta çubuk malzemeler için plastik birim şekil değiştirme işlemi olarak geliştirilmiştir. Yaklaşık yıl önce, bu metodun ultra ince tane boyutlu malzeme üretmek için kullanılabileceği anlaşılmıştır (Zehetbauer & Valiev 2004). İşlem sırasında (özellikle iri hacimli numunelerde), kırılma olmaksızın aşırı büyük birim şekil değişimlerine ulaşılabilmektedir. Bu tekniğe olan özel ilginin sebebi, deforme edilen malzemelerin ince-tane yapısından dolayı, işleme esnekliğine sahip olmasıdır (Furukawa vd., 2001). Yapıda ultra-ince tanelerin üretilmesi, süper plastik olmayan malzemelerde muhteşem bir süper plastik şekillendirme potansiyeli sağlamaktadır. EKAP işleminin, çok hızlı birim şekil değiştirme oranları hariç ve nispeten düşük benzeş sıcaklıklarda, süper plastik sünekliğe sahip olduğu belirlenmiştir (Xu vd., 2005). EKAP işleminde malzeme (eşit kesit alanına sahip θ açısında) kesişen iki kanal boyunca basıldığı için, şiddetli plastik deformasyona maruz kalmaktadır. Burada ıstampa (baskı pimi) kullanılarak numune kalıba basılmaktadır (Zehetbauer ve Valiev 2004). Numune 93

107 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: kalıp içinden rijit olarak hareket etmektedir (Wu vd., 2004). Numunenin kesit boyutlarında herhangi bir değişme olmadığından dolayı, büyük oranda birim şekil değişimine ulaşmak için bu işlem sürekli tekrarlanarak tane boyutu, mikron-altı seviyelere düşürülebilir. Bu işlem, Al dan Cu ya, Mg, Ti, Ni ve demirli alaşımlara kadar farklı malzemelerde kullanılabilmektedir. Daha önce yapılan bazı çalışmalar, EKAP ın deformasyon mekanizması ve etkili faktörlerin belirlenebilmesi için tek fazlı alaşımlar (katı eriyikler) üzerine odaklanmıştır. Son zamanlarda, çalışmalar ticari alüminyum alaşımları üzerine yoğunlaşmaktadır. Bunun nedeni, EKAP ın endüstriyel uygulamalar için yüksek potansiyele sahip olmasıdır. Önemli yapısal iyileştirmeler 1100, 2024, 3004, 5083,6061 ve 7075 alaşımlarında elde edilmiştir (Mao vd., 2005). Tablo 1 de verilmiştir. Bu çalışmada, AA7075 alaşımının EKAP işleminde meydana gelmesi muhtemel deformasyonların ve farklı kanal açılarında kalıpların sergiledikleri davranışlar, sonlu elemanlar analiz temeline dayanan Deform 3D programı ile analiz edilmiştir. SolidWorks programıyla iş parçaları, kalıplar ve pimler 3 boyutlu olarak oluşturulmuştur. AA7075 alaşımı EKAP işleminde parametreler, sabit 40N yük altında, kalıp ve numune sıcaklığı 200 o C de, farklı kalıp kanal açılarında (75, 90 ve 120 o ) malzeme üzerindeki deformasyon sonlu elemanlar analizi ile irdelenmiştir. 2. DENEYSEL MALZEME ve METOT Deneysel çalışmalarda; DEFORM SFTC tarafından geliştirilmiş, 2 ve 3 boyutlu metal şekil verme simülasyon (DEFORM-3D Version 5) programı kullanılmıştır. SolidWorks paket programında 3 boyutlu modeli hazırlanan 20 mm çapında ve 40 mm boyutunda silindirik AA7075 alaşımlı numuneler, farklı kanal açısına sahip deformasyon kalıpları ve baskı pimlerinin DEFORM-3D programına girdisi sağlanmıştır. Şekil 1 de preslenen numuneler gösterilmektedir. Yapılan analiz işleminde, AA7075 malzemenin mekanik özellikleri ve simülasyon tanımlama parametreleri ise, Şekil 1. AA7075 Alaşım Numunelerin Şematik Görüntüsü 94

108 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: Tablo1. AA 7075 Alaşımının Mekanik Özellikleri Elastisite Modülü MPa Poisson Oranı 0.30 Isıl genleşme katsayısı 2.2e-005 Isıl İletkenlik ve konutlarda kullanılan 180 W/m-K doğalgaz ile elektrik tüketiminin istatistiksel olarak analiz edilmesi Isı Sığası J/g- C Yayılabilme Sanayi ve konutlarda 0.7tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi Analiz işlemleri için programda, AA7075 alaşımının preslenmesinde kullanılan deformasyon kalıbı ve pimlerin malzemesi takım çeliği olarak tanımlanmıştır. Deneysel çalışmalarda üç farklı kalıp kanal açısında (75, 90 ve 120 o ) malzeme üzerindeki deformasyonun sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. AA7075 alaşımı EKAP işleminde parametreler, sabit 40N yük altında, kalıp ve numune sıcaklığı 200 o C de, farklı kalıp kanal açılarında (75, 90 ve 120 o ) malzeme üzerindeki deformasyon sonlu elemanlar analizi ile irdelenmiştir. 3. DENEYSEL SONUÇLAR ve TARTIŞMALAR EKAP işleminde AA7075 alaşımı, kalıptan her bir geçişte birim şekil değişimine uğramaktadır. AA7075 alaşımında oluşan şekil değişimi, kalıp içinde bulunan kalıp kanallarını kesişme açılarına bağlıdır. Bu işlem, genellikle sünek malzemelerin şekillendirilmesinde kullanılmalıdır. EKAP işleminin sınırlı sünekliğe sahip olan malzemelere uygulandığı şartlarda, meydana gelmesi muhtemel erken deformasyon hasarlarından dolayı, bu presleme işlemi zor hatta imkansız hale gelmektedir. Bu yüzden, sünekliği düşük olan malzemelerin EKAP işleminde hasara uğramasını engellemek için geniş açılı kalıplar tercih edilmektedir. Şekil 2 de farklı kalıp açılarında preslenen numunelerde oluşan deformasyona bağlı şekil değişimi açıkça görülmektedir. Şekil 2. Farklı Kalıp Açılarında Preslenen Numunede Oluşan Deformasyonlar a)120 o, b)90 o, c)75 o Açılı 95

109 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: Şekil 2 den de anlaşıldığı gibi, farklı kanal açılarına sahip kalıplar kullanılarak gerçekleştirilen EKAP işleminde en yüksek deformasyon, 75 o açılı kalıpta şekillendirilen numunelerde elde edilmiştir. Buna karşılık en düşük deformasyon 120 o açılı kanallara sahip kalıpta elde edilirken, 90 o kanal açısına sahip kanallı kalıpta şekillendirilen numunelerdeki gözlenen deformasyon miktarının diğer kalıplarda elde edilen deformasyon miktarlarının arasında olduğu anlaşılmaktadır. Elde edilen bu sonuçlar göz önüne alındığında, kalıp açısı azaldıkça şekillendirilen numunelerde gözlenen deformasyon miktarının arttığı ifade edilebilmektedir. Kim vd. yapmış oldukları EKAP işlemlerinde, 45 o -90 o -135 o açılı kalıplarda şekillendirdikleri numunelerde oluşan deformasyonun artan kalıp açısıyla birlikte azaldığını belirtmişlerdir (Kim vd., 2002). Şekil 3 de farklı kalıp açılarında preslenen numuneler üzerinde yüke bağlı olarak gelişen gerilimler görülmektedir. Şekil 3. Farklı Kalıp Açılarında Preslenen Numunelerde Oluşan Gerilimler a)120 o, b)90 o, c)75 o Açılı Şekil 3 te elde edilen sonuçlar incelendiğinde, farklı kanal açılarına sahip kalıplar kullanılarak şekillendirilen numunelerde, en yüksek gerilmelerin 75 o kanal açılı kalıpta oluştuğu anlaşılmaktadır. En düşük gerilmenin ise 120 o kanal açısına sahip kalıpta meydana geldiği gözlenmektedir. Bu sonuçlara göre, kalıp kanal açısı ile kalıpta oluşan gerilmelerin birbirlerine ters orantılı olduğu belirlenmiştir. Başka bir ifade ile kalıp kanal açısı arttıkça, kalıpta oluşan gerilme azalmaktadır. Djavanroodi ve Ebrahimi alüminyum alaşımıyla yapmış oldukları EKAP işleminde kanal açısının azalmasıyle ortaya çıkan gerilmenin arttığını, belirtmişlerdir (Djavanroodi ve Ebrahimi, 2010). En fazla deformasyon kanal açısı 75 o olan kalıpta olmaktadır. Bu sonuca bağlı olarak, kalıp açısı büyüdükçe 96

110 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: gerilme daha az olduğundan dolayı, daha az plastik şekil değişikliği meydana gelmektedir. Şekil 4 de farklı kalıp açılarında preslenen numunelerde uygulanan yükün tesiri ile kalıp kanalı içinde hareket eden numunenin hareketi (düğüm noktalarının yer değiştirmeleri ile) görülmektedir. Şekil 4. Farklı Kalıp Açılarında Preslenen Numunelerde Düğüm Noktalarının Yer Değiştirmeleri a)120 o, b)90 o, c)75 o Açılı 97

111 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: techniques Meydana for analysis. Gelen Moreover, Yük Değişimi: tests of hypothesis a) 120 were o b) applied 90 o and ve the c) 75 research o Açılı was Şekil 5. Farklı Kanal Açılarına Sahip EKAP Kalıplarında Preslenen Numunelerde Şekil 4 te 200ºC sıcaklığında farklı kalıp açılarında preslenen numunelerde meydana gelen düğüm noktalarının yer değiştirmeleri (birim şekil değişimleri) incelendiğinde, en fazla düğüm noktası yer değişiminin (birim şekil değişiminin) 75 o ve 90 o kanal açılarına sahip kalıplarda meydana geldiği anlaşılmaktadır. Bu sonuçlar göz önüne alındığında, 75 o ve 90 o kanal açısına sahip kalıpların EKAP işleminde daha başarılı sonuçların alınmasında önemli katkılar sağladığı sonucuna varılabilmektedir. Xu vd. çalışmalarında, kalıp açısının artmasıyla düğüm noktalarının yer değiştirmelerinin azaldığını belirtmişlerdir (Xu vd., 2007). Şekil 5 de 200ºC sıcaklığındaki farklı kanal açılarına sahip (75 o açılı, 90 o açılı ve 120 o açılı) EKAP kalıplarında preslenen numunelerde strok ilerlemesine bağlı olarak meydana gelen yük değişimi verilmektedir. Şekil 5 te verilen analiz sonuçlarından da anlaşıldığı gibi, EKAP işleminin erken safhalarında kalıp boyunca hareket eden pimin yer değiştirme miktarının artması ile birlikte, işlem sırasında uygulanan yükte artmaktadır. Daha önce yapılan bazı çalışmalarda, işlem sırasında pimin yer değiştirme miktarındaki 98

112 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: artışa bağlı olarak uygulanan yükün arttığı belirtilmektedir (Kim 2001; Kim 2002). Yapılan analizlerde özellikle 75 o kanal açılı kalıpta EKAP işlemi ile şekillendirilen numunelerde uygulanan yükün N ulaştığı açıkça görülebilmektedir (Şekil 5). Kanal açısı 90 o olan kalıpta bu yük N olarak kaydedilirken, kanal açısı 120 o olan kalıpta ise N olarak kaydedilmiştir. Bu sonuçlar kanal açısının işlem üzerindeki etkisini açıkça göstermektedir. Numune kalıbı tamamen doldurduktan sonra, tek olasılık numunenin deformasyonu için kalıbın yatay kanalı boyunca hareket etmesidir. Presleme yükünün maksimum noktası, uygulanan yükün alaşımın akma direncinin üzerine çıkması ile deformasyonun başladığını göstermektedir. Bu kritik bir noktadır ve noktadan itibaren yükte bir miktar azalma eğilimin oluştuğu görülmektedir. EKAP işleminde kullanılan kalıpların kanal açıları, işlemin başarılı bir şekilde tamamlanması açısından büyük önem taşımaktadır. Yapılan simülasyon çalışmalarında, 90 o ve daha küçük kanal açılarında EKAP işlemleri sırasında herhangi bir problemle karşılaşılmadığı gözlenmiştir. Yapılan analiz çalışmaları, EKAP uygulamalarında sonlu elemanlar analiz yöntemi kullanılarak başarılı sonuçlar elde edilebildiğini göstermiştir. Mahallawy vd. çalışmalarında, EKAP işlemini Deform 3D version5 programını kullanarak Al-Cu alaşımlarını simüle ettiklerinde, elde edilen deneysel sonuçlar ile sonlu elemanlar analizinin sonuçlarının benzer olduğunu belirtmişlerdir (Mahallawy vd., 2010). Bu çalışmada 120 o kanal açılı kalıpta yapılan EKAP işlemleri sırasında kalıbın dirsek kısmında boşluk oluştuğu belirlenmiştir. Bu durum Şekil 6 da net olarak görülebilmektedir. 99

113 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: Şekil o Kanal Açılı Kalıpta EKAP İşlemi Uygulanan Numune İle Kalıp Arasında Meydana Gelen Boşluk Oluşumu Şekil 6 dan da görüldüğü gibi, EKAP işlemleri sırasında 120 o kanal açılı (yani geniş açılı) kalıplarda, kalıbın dirsek kısmında boşluklar oluşmaktadır. Dar kanal açılı kalıplarda boşluğun oluşması zordur. Numuneler dar kanal açılı kalıpta şekillendirildiğinde, numune 100

114 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: kalıp içerisinde döndüğünde, kalıpla temas ettiği bölgede numuneye sıkıştırma kuvveti uygulayarak boşluk oluşmasını engellemektedir. 4. SONUÇLAR 1- Gerçekleştirilen EKAP işleminde en yüksek deformasyon, 75 açıya sahip kanallı kalıpta ve en düşük deformasyon 120 açılı kalıpta oluştuğu, 90 açılı kanala sahip kalıptan elde edilen deformasyon değerlerinin ise diğer kalıplarda elde edilen deformasyon miktarının arasında olduğu anlaşılmıştır. 2- Yapılan sonlu elemanlar analizinin sonucunda en yüksek gerilmelerin 75 kanal açılı kalıpta olduğu görülmüştür. Kalıp kanal açısı arttıkça gerilmelerin düştüğü gözlemlenmiş ve en düşük gerilmelerin de 120 açılı kalıpta meydana geldiği belirlenmiştir. 3- Farklı kalıp açılarında preslenen numunelerde meydana gelen düğüm noktalarının yer (şekil) değişiminin 75 o ve 90 o kanal açılarında meydana geldiği belirlenmiştir kanal açılı kalıpta EKAP işlemi ile şekillendirilen numunelere uygulanan yük N, kanal açısı 90 olan kalıpta N ve kanal açısı 120 olan kalıpta ise N olarak kaydedilmiştir. 5- Yapılan simülasyon çalışmalarında, 90 ve daha küçük kanal açılarında EKAP işlemleri sırasında herhangi bir problemle karşılaşılmadığı fakat 120 kanal açılı kalıpta yapılan şekillendirme işlemleri sırasında kalıbın dirsek kısmında boşluk oluştuğu gözlenmiştir. 5. KAYNAKLAR DJAVANROODI, F. and EBRAHIMI, M., (2010). Effect of die channel angle, friction and back pressure in the equal channel angular pressing using 3D finite element simulation, Materials Science and Engineering A, 527(4-5), FURUKAWA, M., HORITA, Z. and LANGDON, T.G., (2001). Developing ultrafine grain sizes using severe plastic deformation, Advanced Engineering Materials, 3(3), KIM, H.S., (2002). Finite element analysis of deformation behaviour of metals during equal channel multi-angular pressing, Materials Science and Engineering: A, 328(1-2), KIM, H.S., (2001). Finite element analysis of equal channel angular pressing using a round corner die, Materials Science and Engineering: A, 315(1-2), KIM, H.S., SEO, M.H. and HONG, S.I., (2002). Finite element analysis of equal channel angular pressing of strain rate sensitive metals, Journal of Materials Processing Technology, ,

115 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: MAHALLAWY, N. EL, SHEHATA, F.A., HAMEED, M.A. EL, AAL, M.I.A. EL, and KIM, H.S., (2010). 3D FEM simulations for the homogeneity of plastic deformation in Al Cu alloys during ECAP, Materials Science and Engineering: A, 527(6), Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi MAO, J., KANG, S.B., and PARK, J.O., (2005). Grain refinement, thermal stability and tensile properties of 2024 aluminum alloy after equal-channel angular pressing, Journal of Materials Processing Technology, 159(3), ROVEN, H., and JENS, W., (2004). Conventional light alloys towards the bottom - a physical metallurgical approach, NANOMAT Conference, Oslo, 100 SHAN, A., MOON, I., KO, H., and PARK, J., (1999). Direct observation of shear deformation during equal channel angular pressing of pure aluminum, Scripta Materialia, 41(4), VALİEV, R.Z. and ALEXANDROV, I.V., (1999). Nanostructured materials from severe plastic deformation, Nanostructured Materials, 12(1-4), WU, P.C., CHANG, C.P. and KAO, P.W., (2004). The distribution of dislocation walls in the early processing stage of equal channel angular extrusion, Materials Science and Engineering: A, 374(1-2), XU, C., FURUKAWA, M., HORITA, Z., and LANGDON, T.G., (2005). Influence of ECAP on precipitate distributions in a spray-cast aluminum alloy, Acta Materialia, 53(3), XU, S., ZHAO, G., MA, X., and REN, G., (2007). Finite element analysis and optimization of equal channel angular pressing for producing ultra-fine grained materials, Journal of Materials Processing Technology, 184(1-3), ZEHETBAUER, M. and VALIEV, R.Z., (2004). Nanomaterials by Severe Plastic Deformation, FRG: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, ss

116 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: EXTENDED Murat KORKMAZ, Hakan ABSTRACT AÇIKGÖZ Significant improvements in the production of nano-structured materials have led to the creation of a special field in materials science. Excessive plastic deformation (EPD) in the production of nano-structured Özet : materials Yılları emerges arasındaki a TUİK bright verileri future kullanılarak in the hazırlanan production bu çalışma, of bulky sanayi materials. By this method, conventional konutlarda kullanılan metals doğalgaz and alloys ile elektrik grain tüketiminin structure istatistiksel can be olarak reduced analiz edilmesi to nano (submicron) levels. EPD as uygulanmıştır. uncommon Ayrıca cases hipotez in materials, testleri uygulanarak it provides araştırma daha high kapsamlı strength hale getirilmiştir. and high ductility combination. For this purpose, to apply the EPD method for conventional metals and alloys, special techniques are edilen being bulgular tested. sonucunda; One of sanayi these sektörü techniques için tüketim is aralığı equal-channel arttıkça, elektrik angular ve doğalgaz pressing (ECAP). Bulky materials aralığı can Kw be cinsinden produced yükseldikçe, nonporous fiyatlarda and da azalma ultra-fine-grained meydana gelmektedir. by using this technique. By this technique Anahtar without Kelimeler any change : Elektrik, in Doğalgaz, size of Tüketim, the material Sanayi, Konut, can Anova, be produced. TUİK, Fiyat Equal-channel angular pressing, by using excessive plastic deformation is an effective method for grain refining. By using ECAP technique while maintaining the shape and dimensions of billets, with changes in the microstructure ACCORDING of TO the CONSUMPTION material grain RANGES size, IN high TERMS stress OF INDUSTRY concentration AND occurs. During ECAP process describing of the plastic deformation though made with rigid plastic approach. Excessive plastic deformation is a method which is an issue that has been extensively studied in recent years. These deformation methods, especially powder metallurgy methods, produced by nanostructured materials as well as by other methods, it provides a lot of convenience for excessively deformed fine-grained materials. ECAP which is excessively deformation method can be produced very fine grain structure materials. The two main channels in the mold used in the practice of this method for the movement of a workpiece, it causes large plastic deformation in the material. In the operation, knowing the plastic deformation behavior of the workpiece during the process, optimum parameters as designing of mold, operation rate and temperature, friction and preform design are very important. In this study, after applying the equal channel angular extrusion process to A7075 alloy, the changes analyzed by using Deform 3D version 5 program which developed by DEFORM SFTC and can make 2D and 3D metal forming simulation and analyze. Solidworks is a 3D computer aided design (3D CAD) software. Sample, molds and pins are designed with Solidworks 2007 which is 3D solid modelling software. As a result of studies, maximum stress was determined in the production of the pressed samples with different angles at the same mold temperature and according to this it was determined that the maximum deformation occurred in the mold with angle 75 o. Also, by using deform 3D analyze program after ECAP method applied to the samples, deformation, strain, removal of meshed 103

117 (Ekonomi) ID:46 & K:113 (Economy) No / Document No: were observed. Removed meshes were observed at the same temperature in different mold angles pressed samples. Mold sections gave better results in cylindrical sample than rectangular sample, mold temperature has an effect on the process and mold angle has been found the most important parameters in this process. In the stroke-load graphics during experimental trials, in the early stages of deformation with an increase in the load applied during the displacement of the pin mold was determined to increase until the maximum point. As the process progresses, a slight reduction of load has been found at the end of the process. Gaps were seen between the die and mold-pressed sample at 120 angle. 104

118 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences AlTiN ve TiN KAPLANMIŞ YÜKSEK HIZ ÇELİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI (1) COMPARISON OF ALTiN AND TiN COATED HSS MATERIALS Mümin ŞAHİN 1, Selçuk SELVİ Trakya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Edirne / Türkiye Öz: Kaplanmış malzemeler, son yıllarda buhar fazından biriktirme kullanarak kaplama tekniklerinin gelişimi sonrası uygulamada büyük oranda artmıştır. Fiziksel buhar biriktirme ve kimyasal buhar biriktirmeli kaplamalar, klasik kaplamalarla karşılaştırıldığında mukavemet açısından önemli iyileşmeler elde edilmiştir. Bu kaplamalar içerisinde yer alan PVD kaplamalar, talaşlı şekil verme endüstrisinin ihtiyaç duyduğu kesme takım uygulamalarında çoğunlukla tercih edilmektedir. Bu çalışmada; HSS (yüksek hız çeliği) çelik parçalar, PVD (Fiziksel Buhar Biriktirme) cihazında dört saat süresince yaklaşık olarak 650 C sıcaklıkta AlTiN ve TiN kaplanmış ve sonrasında çeşitli testlere tabi tutulmuşlardır. AlTiN ve TiN kaplamalı parçalar için çekme dayanımı, yorulma dayanımı, sertlik testleri yapılıp; elde edilen sonuçlar kaplamasız HSS parçalarla karşılaştırılmıştır. Daha sonra, SEM cihazı ile mikroyapı ve XRD analizleri yapılmıştır. Sonuçlara göre TiAlN ve TiN kaplamalı HSS parçaların çekme dayanımı, kaplamasız HSS parçalardan yüksek bulunmuştur. En yüksek çekme dayanımı ise TiN kaplamalı HSS çeliklerden elde edilmiştir. Bununla birlikte, aynı gerilme değerleri için yorulmada TiAlN ve TiN kaplamalı HSS parçaların tekrar sayısı, HSS çeliklerine göre daha yüksek saptanmıştır. Ayrıca, yüksek sıcaklık uygulamalarında TiN kaplamalı HSS parçaların yorulma dayanımından daha iyi olduğu anlaşılmaktadır. Bunun yanında, SEM görüntülerinden ALTiN ve TiN kaplanmış parçaların yüzeylerinde düzgün taneli bir mikroyapı gözlemlenmiştir. Abstract: Coated material in applications has increased substantially after development of coating techniques with vapour phase precipitation in recent years. By the combination of Physical Vapour Deposition (PVD) and Chemical Vapour Deposition (CVD) coatings a significant improvement in strength is obtained in comparison to conventional coatings. PVD coatings have been preferred in applications for cutting tools requiring the metal machining industry. In this study, HSS (high-speed steel) steel parts have been processed through machining and have been coated with AlTiN and TiN on PVD (Physical Vapour Deposition) workbench at approximately 6500C for four hours. Tensile strength, fatigue strength, hardness tests for AlTiN and TiN coated HSS steel samples have been performed and the obtained results have been compared with uncoated HSS components. Moreover, XRD analysis and microstructure analysis have been made by SEM. It has been found that tensile strength of TiAlN and TiN coated HSS parts is higher than uncoated HSS steels. However, for the same stress values, the number of cycles for failure was higher for AlTiN and TiN coated samples compared to uncoated HSS samples. Then, TiN coatings are suggested to be more advantageous than TiAlN coatings for fatigue strength in high temperature use. It is observed from SEM that AlTiN and TiN coatings exhibit an extreme fine-grained morphology. Key Words: PVD, AlTiN Coating, TiN Coating, Properties Anahtar Kelimeler: PVD, AlTiN Kaplama, TiN Kaplama, Özellikler Doi: /UHMFD (1) Sorumlu Yazar: Mümin ŞAHİN, Trakya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği, Edirne / Türkiye mumins@trakya.edu.tr Geliş Tarihi / Received: Kabul Tarihi/ Accepted: Makalenin Türü: Type of article (Araştırma Uygulama / Research -Application) Çıkar Çatışması / Conflict of Interest:Yok / None Etik Kurul Raporu Yok None of Ethics Committee (Araştırmada Kurum İzni Var / Yok) YOK The Research Council Permit Yes / No NO 105

119 1. GİRİŞ UHMFD (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: Tribolojik olarak makina parçalarının ve takımların performansı, aşındırıcı ve mekanik yüklemeli ortam özellikleri esas olarak yüzeydeki kaplama türüne göre belirlenir. PVD kaplama bu amaca yönelik olarak geliştirilmiştir. PVD (Fiziksel Buhar Biriktirme) metodu temel olarak atomların yüzeyden ayrılması ve ayrılan atomların ana malzeme yüzeyine, vakum altında buharlaştırma veya yapıştırma yöntemiyle kaplanması esasına dayanır. Ekipmanlardaki aşınmalar, makine parçalarının kullanım süresini ve fiziksel ömrünü sınırlandırırlar. Son yıllardaki üretim adetleri ve kullanım periyotları otomasyondaki aşınmalar sebebi ile endüstrideki maliyet faktörünü artırmaktadır. Bu sebeple, aşınmanın önlenmesi ekonomik açıdan giderek artan bir öneme sahiptir. Yeni takım çeliği tipleri, yıllar süren çalışmalar sonucunda geliştirilmiştir ve takım ömrünü artırıcı yollar üzerine yapılan çalışmalar halen devam etmektedir. Takım yüzeyine kaplanan ultra-sert ince filmler sayesinde son yıllarda önemli gelişmeler sağlanmıştır. Bu kaplamalardaki nitrit, karbit ve oksitin sertlik, yağlayıcılık ve aşınma direnci gibi özellikleri uzun süreden beri bilinmektedir. Bu malzemelerin kırılganlığı azaltıcı özelliğinin bilinmesine rağmen fiyatları yüksektir (Bunshah, 1980; Coll et al., 1992; Coll et al., 1992). Sert metallerin geleneksel CVD teknolojisi ile kaplanması, mekanik özelliklerde bozulmalara ve kesici takımların teknik uygulamalarında kısıtlamalara neden olur. PVD ve CVD kaplamanın birlikte uygulanması ile, geleneksel CVD kaplama metoduna göre dayanıklılık ve ömür açısından önemli başarı elde edilmiştir. TiAlN-PVD temelli kaplamalar fonksiyonel olarak at tabaka yüzeyinde dekarbürizasyon meydana gelmesine engel olur (Schlund et al., 1999). Sert kaplamalar, kesici takımların işleme performansı ve ömrü açısından birçok yarar sağlamıştır. En çok kullanılan ince film kaplama tekniğinin temeli CVD ya da PVD yöntemlerine dayanır. PVD kaplama yönteminin CVD kaplama yöntemine göre en büyük avantajları arasında düşük kaplama sıcaklığı (oda sıcaklığı) vardır; tipik bir CVD kaplama işlemi için en az C veya üzerindeki sıcaklıklar gerekir. Bu nedenle PVD kaplamalar takım çelikleri için geniş bir spektruma sahiptir. Ayrıca PVD kaplama yöntemi, keskin kesici köşeler gerektiren karbür takımlar için de giderek geçerlilik kazanan bir yöntemdir. Çevreye duyarlı üretim kapsamında, işleme endüstrisinde kesici takımlardaki kaplamaların verimliliğinin artırılması talebi sonucu aşınmaya dirençli yeni kaplama malzemeleri ve kaplama işlemleri araştırılmaktadır (Panckow et al.,2001; Dejun et al.,2015). TiAlN kaplamaların sürtünme katsayısı, önceden düşük kayma hızlarında bile TiN kaplamalardan daha fazla iken artık yüksek kayma hızlarında daha düşük hale gelmiştir. Aynı durum başka mal- 106

120 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: zemeler ve uygulanan yüklerden bağımsız olarak bu çalışmada gözlenmiştir. Buna gore TiAlN kaplamaların TiN kaplamalara göre yüksek hızlardaki işleme verimliliği ve yüksek sıcaklık oksidasyon dayanımı açısından daha avantajlı olduğu söylenebilir (Ducros et al., 2003; Y.C. Chim et al., 2009). Spesifik işleme operasyonlarında kullanılacak PVD kaplamalı kesici takımların aşınma dirençleri ve kenar dayanımı, kaplama özelliklerinin optimizasyonu ile sağlanabilir. Tek kat kaplamalar için (TiN, TiCN ve TiAlN ün homojen kaplamaları) bir ekleme daha yapılacak olursa, birden fazla katmana sahip yapıların tek katmanlı yapılara göre mekanik ve tribolojik özelliklerinde üstünlükler görülmektedir. Ve TiN/AlTiN kaplamalar CrN/TiN kaplamalara göre daha yüksek pürüzlülük ve kırılganlık gösterirler (Dobrza nski et al., 2004). Yüksek hız çeliklerinin kesme kenarlarında gözlenen önemli ömür artışının nedeni PVD işlemi sayesinde tribolojik özelliklerinin iyileştirilmesine bağlıdır. Gaz fazından fiziksel depolama yöntemi ile elde edilen kaplamalar, yüksek hız çeliklerinden yapılan aletlerin çalışma özelliklerinin iyileştirilmesinin sonucu birçok uygulamada kendilerine yer bulmuşlardır (Fox-Rabinovich et al., 2004). HSS ten üretilen kesme takımları genellikle işlenen malzeme ile temas halinde iken yoğun aşındırıcı koşullar altında çalışırlar. Kaplamadaki aşınma takım aşınmasının kaçınılmaz bir şekilde yoğunlaşmasına neden olur. HSS kesici takımlarını içeren imalat uygulamalarında iyon nitritleşmesi ve yoğun kaplama depolaması birlikte uygulandığında Dubleks yüzey davranışı sergilerler (Santos et al., 2004). Kaplamalar, günümüzdeki takım teknolojisinin gelişmesinde önemli rol oynamaktadırlar. Kaplamalı takımların kullanımı birçok nedenden dolayı günümüzde zorunlu hale gelmiştir. Çünkü işleme sırasında kesme sıvıları olmaksızın yapılan kesme işleminde (kuru işleme) çok yüksek ısı meydana gelmekte ve yüksek hızlı kesme sırasında kesici takımları yüksek ısıya dayanıklı olması gerekmekte ya da yüzeye ısı geçişinin önlenmesi için ısı yalıtımlı kaplama kullanılması gerekmektedir. Bu durum kesici takımlarda kaplamaların kullanılması ve değişik türde kaplama malzemelerinin geliştirilmesi gerekliliğini desteklemektedir. TiN evrensel bir kaplayıcı malzeme olarak düşünülebilir ve bunun yanında aynı kesici takımla birlikte değişik türde malzemelerin işlenmesi sırasında kullanılabilir. TiCN ün yüksek sertliği bu kaplamanın sert malzemelerin işlenmesi için uygun olduğunu gösterir. TiN ve TiCN kaplamalar takım performansını geliştirmek için kullanılan geleneksel PVD kaplamalardır. Yüksek sıcaklıklarda dahi görülen yüksek aşınma direnci Ti- AlN kaplamaların en büyük özelliklerinden biri olduğu için, bu özelliği sayesinde dökme demir ve alüminyum-silikon alaşımlar gibi aşındırıcı malzemelerde yüksek devirlerde yapılan kuru işleme operasyonlarında en çok 107

121 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: aranan kaplama malzemesi haline gelmiştir (Baragettia et al., 2005). Kaplama sisteminin aşınma özellikleri gelişmiş olsa da, kaplama yüzeyinde ve kaplanan malzemede oluşan çatlaklar nedeniyle şiddetli bir şekilde malzemenin yorulma dayanımı düşer. Örneğin, yüksek aşınma direnci gösteren krom kaplamalı parçalar ele alınırsa, bu parçaların yorulma ömürlerinin kaplamasız parçalara göre daha düşük olduğu gözlenir. Ayrıca bilindiği üzere yorulma, yüzeydeki artık gerilme derecesiyle oldukça yakından bağlantılıdır. Böylece basma altındaki artık gerilmeleri artıran kaplama teknikleri, çekme artık gerilmelerini artıran yüzey işlemleri ile karşılaştırılırsa potansiyel olarak yorulma dayanımını iyileştirici davranış sergilerler. Bununla birlikte yorulma limitindeki artış, ana malzemenin yaşlanma etkisini sınırlamak amacıyla depolama parametrelerindeki iyileştirmeler sayesinde elde edilebilir (Chenglong et al., 2005). Sert ve ince kaplamalar günümüzde makine parçaları, kesme ve kalıplama takımlarının tribolojik özelliklerini iyileştirmek amacı ile sıkça kullanılmaktadırlar. Tüm bu uygulamalarda kaplanan malzemelerin yüzey pürüzlülükleri sürtünmeyi, aşınmayı ve yorulma karakteristiklerini etkiliyeceği için büyük önem arz etmektedir. TiN/çelik kaydırmalı birleşimler, FeO/FeO kayma arayüzeyini oluşturarak yüksek sürtünme katsayısı sergilemektedirler (Harlin et al., 2006; Birol, 2013). Son yıllarda (Ti,Al)N kaplamaların gelişen özelliklerine bakıldığında, Al bileşeninin miktarındaki artış, kesici takımın operasyonu sırasında koruyucu film görevi gören koruyucu alüminyum oluşumunu desteklemektedir. Ayrıca, Al yönünden zengin TiAlN kaplamaların tavlanmasının mekanik özelliklerde iyileşme sağladığı da görülmektedir. Sonuçlara gore tavlama sırasında mikroyapıdaki değişimin mekanik ve tribolojik özeliklerin yanısıra Al 0.67 Ti 0.33 N kaplamaların aşınma davranışlarını da etkilediği görülmüştür (Fox- Rabinovich et al., 2006). Tüm Al atomlarının seramik nitrit filme birleşmesi sonucu sertliği, oksidasyon direncini ve aşınma direncini artırır. Kesme takımlarının ömürlerini artıran son gelişmeler (Ti, Al)N kaplamaların geliştirilmesi ile olmuştur. (Ti, Al)N kaplamalar yüksek sıcaklık seviyelerinde yüksek sertlik, termal ve kimyasal stabilite, düşük ısı iletimi sergilerler. (Ti, Al)N kaplamaların bir diğer en büyük avantajı yoğunluklarının değişimi, yapışma kabiliyetlerinin artışı, koruyucu Al 2 O 3 yüzey filminin oluşumu sayesinde kesme sırasında yüksek ısıl kararlılık göstermeleridir. Yüzey filmi kaplamanın içine oksijen difüzyonu olmasını engeller ve bu sayede takımların aşınma mekaniklerindeki en büyük etmen olan difüzyon aşınması azalmış olur (Chen et al., 2007). Ti(C, N) ve TiN/Ti(C,N) bileşimli kaplamalar karbonlu çeliklerin işlenmesi sırasında yaklaşık olarak benzer performans göstermelerinin yanında aynı zamanda farklı olumsuzluklar da göstermekte- 108

122 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: dirler. Fakat TiN/Ti(C,N) bileşenli kaplamaların performansı, paslanmaz çeliklerin işlenmesi sırasında Ti(C,N) kaplamalara göre termal kararlılıkları nedeni ile üstünlük gösterir. TiN kaplamalar yüksek sertlikleri, düşük aşınma katsayıları ve diğer üstün özellikleri sebebi ile aşınmaya dirençli kaplama çeşidi olarak başarılı bir şekilde birçok alanda kullanılırlar. TiN/Ti(C,N) bileşimli kaplamaların sahip oldukları yüzey sertliği sebebi ile kullanmları yaygınlaşmıştır. TiN/Ti(C,N) bileşimli kaplamaların yapışma değerinin Ti(C,N) kaplamalara göre yüksek olmasının sebebi TiN ve Ti(C,N) tabakasının kaplama deformasyonu sırasında basıncı azaltması nedeniyledir (Chen et al., 2008). Yine de çift katmanlı TiAlN kaplamalı BGA (ball grid array) kesicilerin işleme prosesi sırasında ömürlerinin, kaplamasız olanlara oranla iki kat fazla olduğu görülmüştür. TEM analizi sonuçlarına göre TiAlN kaplamaların talaş boyutlarının küçük (yaklaşık 5nmx15nm) olduğu görülmüştür. Bundan dolayı da oluşan film tabakalarının nanokompozit filmler kadar etki gösterdiği saptanmıştır. Tane boyutundaki ve taneler arasındaki yoğunluğun azalması dislokasyon oluşumunu engeller ve bu da TiAlN bileşimli kaplamaların mekanik özelliklerini iyileştirir (Huang et al., 2009). PVD TiN, Ti- AlN ve TiSiN film kaplamalı sert metal uçların tornalamada gösterdiği kesme performansı kaplamanın etkisini göstermek için yeni analitik deney metodlarıyla test edilmiştir (Hardel and Prakash, 2010). Yüksek sıcaklıklarda çalışan tribolojik bileşenlerde yüksek aşınma, oksidasyon, ısıl yorulma ve mekanik özelliklerinde değişim gözlenebilir. Sonuçlara bakıldığında plazma nitritlenmiş takım çeliğinin rulman bilyesi üzerinden kayması incelendiği zaman sürtünme katsayısının oda sıcaklığında oldukça yüksek olduğu ve C de ani bir şekilde düştüğü gözlenmektedir. Aşınma etkisi genel olarak oda sıcaklığında aşındırıcı yüksek sıcaklıklarda ise yapıştırıcı etki göstermektedir. CrN kaplama yapıldığında takım çeliğinin sürtünmesi fazla olsa da oda sıcaklığıda kabul edilebilir seviyede kalmaktadır C sıcaklıkta sürtünme giderek azalmakta ve rulman çeliğinden CrN kaplamalı diske sıcaklık geçişi gözlenmektedir. TiAlN kaplama CrN kaplama ile karşılaştırıldığında nispeten daha az sürtünme ve daha makul bir aşınma göstermektedir C sıcaklıkta sürtünme oldukça düzensiz ve yüksek olmakla birlikte TiAlN kaplamada bozulmalar gözlenmektedir (Dinç, 2010). 2. PVD (FİZİKSEL BUHAR BİRİKTİR- ME) KAPLAMA METODU Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) işlemi vakum, düşük basınçlı gaz veya plazma ortamında kaplama malzemesi kaynağından buharlaşan buharın kaplanacak yüzeye yoğunlaşarak atomik depolanması yöntemidir. Ancak, PVD kaplama metodu yüksek enerji sayesinde ham maddenin plazmaya çevrilerek, kaplana- 109

123 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: cak malzeme üzerine yapıştırılması yöntemi olarak özetlenebilir. Vakum buharlaştırması yöntemiyle 1850 yılında Faraday tarafından kaplanan metaller, uygulanan ilk PVD metodu olarak kabul edilir. Ayrıca Kundt bu yöntemle üretilen film tabakalarının yansıtma özellikleri üzerine bazı çalışmalar yapmıştır. Daha sonraki yıllarda ince metal film tabakalarının kinetik özellikleri, gaz difüzyonu ve gaz reaksiyonları ile ilgili akademik çalışmalar yapılmıştır. İkinci Dünya Savaşı nda vakum teknolojisinde yaşanan gelişmelerle birlikte PVD metodu endüstriyel uygulamalarda kullanılmaya başlanmıştır (Bunshah, 1980). PVD metodunda, kaplama malzemesi yüzeye atomik, moleküler ya da iyonik yapıda iletilir ve katı, sıvı, gaz malzemeden kimyasal değil de fiziksel yöntemlerle elde edilir. Düşük sıcaklıklarda gerçekleşen CVD ( C) 3.1. Deney Malzemesi kaplama yönteminde, ana malzemede kimyasal reaksiyonlar gerçekleşebilir ancak böyle bir kimyasal reaksiyona ihtiyaç yoktur. PVD yöntemi bu yönteme gore nispeten daha düşük sıcaklıklarda gerçekleşir. Ayrıca kaplama sonrası ana malzemenin mikroyapısı ve diğer özellikleri etkilenmez. PVD metodu vakum altında buharlaştırma, sıçratma ve iyon kaplama şeklinde üç tipte meydana gelir. İyon kaplama, eşzamanlı veya periyodik enerjik parçacık bombardımanı yöntemini kullanarak kaplanan filmin özelliklerini ve bileşimini belirler. Depolanan malzeme sıçratma, aşındırma veya diğer buharlaştırma yöntemleri ile elde edilir (Zalnezhad, 2012). Bu çalışmada AlTiN ve TiN kaplamaların HSS çeliklere uygulanabilirliği test edilmiş olup; numunelere çekme, yorulma ve sertlik testlerinin yanında; kaplanmış yüzeylerde ve mikroyapıda oluşan faz değişimlerinin hesaplanması için EDX ve XRD analizleri yapılmıştır. 3. DENEYLE İLGİLİ DETAYLAR Tablo 1. HSS Çeliğinin Kimyasal Bileşimi Yapılan deneylerde kesici takımlar için önemli bir yeri olan HSS çeliği kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan HSS çeliğinin kimyasal bileşimi Tablo 1 de verilmiştir. Material DIN % C % Cr % Mo % V % W %Si %Mn P % S % % Co Çekme Dayanımı High Speed Steel S MPa HSS bu kategoride en önemli yere sahiptir. Suya ve asite karşı direncinin olması yanında, ayrıca çentik-darbe direnci de oldukça yüksektir. Özellikle düşük sıcaklıklar için iyi bir 110

124 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: tercihtir. Bunun yanında elastikiyet direnci ve sıcaklık direnci oldukça yüksektir. Tüm bunların dışında, işlemesinin kolay olması sayesinde endüstrinin her alanında kullanılmaktadırlar. Ev ve mutfak gereçlerinde, yiyecek sektöründe, genelde süt sağım makineleri endüstrisinde, tekstil ve kimya sektöründe ve ilaç sektöründe tercih edilmektedirler. HSS yorulma ve çekme numuneleri Şekil 1 de görüleceği üzere talaşlı işleme operasyonu ile üretilmişlerdir (Sahin et al., 2015). ACCORDING Şekil TO 1.Çekme CONSUMPTION ve Yorulma RANGES Deney IN TERMS Numuneleri OF INDUSTRY AND Bu çalışma ile mekanik özelliklere iyileştirme olması hedeflenmektedir. Çünkü kolay aşınmaları sebebi ile yüksek hız çelikleri (HSS), the consumption of electricity and natural gas used 3.2. in Test industry Cihazları and houses is statistically AlTiN ve TiN kaplandıkları zaman kesici takım olarak kullanılabilmektedirler. Ek olarak; HSS çeliklerine, AlTiN ve TiN kaplama yapıldığı sırada Isıtma, İyon Temizliği, Kaplama, İyon Temizliği, Kaplama ve Soğutma işlemleri uygulanır. Bu işlemler C sıcaklıkta yaklaşık olarak 4 saatte tamamlanır ve sonrasında soğutma işlemine geçilir. Bundan dolayı; yapılan bu çalışmada, kaplamalı ve kaplamasız HSS parçaların yorulma ve çekme dayanımı özellikleri hakkında daha detaylı bilgiye sahip olunması amaçlanmıştır. Kaplamadan önce çelik numuneler; 80, 200 ve 400 lük kumlama suyu ile kumlanıp daha sonra aseton ile temizlenmişlerdir. Böylece oksidin tehlikeli etkileri ile örneklerin yüzeylerinde kalıntı ve gres bulunmasının önüne geçilmiştir. Daha sonra; AlTiN ve TiN kaplama, numunelerin üzerine CemeCOM AG CC800 cihazı ile uygulanmıştır. Örneklere uygulanan AlTiN ve TiN kaplama operasyonuna ait parametreler Tablo 2. de verilmiştir. 111

125 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: Tablo 2. AlTiN ve TiN Örneklerinin Kaplama İşlemine Ait Parametreler Deney Numunesi Ana Gerilim Murat KORKMAZ, (V) Sıcaklık Hakan AÇIKGÖZ ( C ) Basınç( MPa ) Akım( A ) 4 saat süresince AlTiN ve TiN kaplanmış HSS Kilis 7 Aralık Üniversitesi, 650 Elektrik-Enerji Bölümü Ayrıca, PVD yöntemi ile kaplanmış HSS örneklerine ait görseller, Şekil 2 de verilmiştir. AlTiN Kaplanmış HSS x8 TiN Kaplanmış HSS x8 Şekil 2. PVD Yöntemiyle Kaplanmış HSS Örnekleri 3.3. Çekme Testi Çekme testleri, INSTRON 8501 cihazı ile 100 N/saniye değerinde yapılmıştır. Test edilecek örnek her iki ucundan tutucular ile sabitlenmiştir. Örneklerin boylarına göre dikey olarak pozisyonu ayarlanabilmesine rağmen, üst tutucu geçerli ayarda sabitlenmiştir. Alt tutucu güçlü bir hidrolik tarafından kontrol edilmektedir. Test örneği, tutucular ile sabitlendikten sonra gerekli yükleme alt tutucunun dikey hareketi ile yapılmaktadır Yorulma Testi Yorulma testi, INSTRON 8501 dinamik test cihazı ile gerçekleştirilmiştir. Deney sırasında, yükün uygulama frekansı 20 Hz. olarak ayarlanmıştır. Test örneklerinde herhangi bir 112

126 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: hasar (kırılma) meydana geldiği zaman cihaz otomatik olarak durmaktadır. Yorulma testlerinde test numunelerine değişik miktarlarda sabit ön yükleme uygulanmıştır. Sabit ön yükleme 400MPa olup, yükleme genliği MPa arasında değişir. Daha sonra, AlTiN ve TiN kaplamalı HSS parçaların yorulma dayanımı ve tekrar sayısı karşılaştırılmıştır Sertlik Testi Test örneklerinin mikro-sertlik değerleri HV (Vickers Hardness), INSTRON TESTOR 2100 SERIES mikro-sertlik cihazı ile 500gr yük altında 10 saniyelik ölçümlerle elde edilmiştir SEM ve XRD Analizleri PVD kaplamalı numunelere mikropyapı analizi yapılmıştır. SEM analizleri ise kaplama üzerinde oluşan faz değişimlerini gözlemlemek amacı ile yapılmıştır. Gözlemler 20kV etkili tarayıcılı elektron mikroskobu (SEM- JEOL JSM 5410 LV) ile gerçekleştirilmiştir. Ancak, kaplamalı yüzeylerin faz bileşenlerinin XRD analizi son derece önemlidir. Bu nedenle; daha sonra, kaplamalı yüzeyler XRD ile analiz edilmiştir. 4. DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA 4.1. Çekme Testi Her bir durum için üç adet deney numunesi test edilmiş olup, yapılan üç adet ölçümden alınan değerlerin ortalaması deney sonuçlarında gösterilmiştir. AlTiN ve TiN kaplamalı HSS numunelerinin çekme dayanımı sırasıyla 950 MPa ve 1000 MPa arasında değişmiş olup, kaplamasız HSS örneğinin çekme dayanımı ise 920 MPa olarak bulunmuştur. Yapılan gözlemlemelere göre AlTiN ve TiN kaplama, numunelerin çekme dayanımını artırmaktadır. Özellikle TiN kaplamalı örneklerde çekme dayanımı yaklaşık olarak %10 artış göstermektedir Yorulma Testi Yorulma testleri sabit bir çekme ile birlikte dalgalı çekme gerilmelerinin numuneye uygulanması ile yapılmıştır. Sabit çekme gerilmesi 400 MPa lık bir gerilme meydana getirir. Dalgalı çekme gerilmeleri 250 MPa ile 350 MPa arasında değişmiş olup; tekrar sayısı ile birlikte kırılmalar kayıt altına alınmıştır. Üç test örneği de her bir koşulda test edilmiştir. Kaplamalı AlTiN ve TiN ile kaplamasız HSS parçaların yorulma sonuçları aynı grafik içinde verilmiştir. Ayrıca kaplamalı AlTiN ve TiN ile kaplamasız HSS parçaların yorulma sonuçlarının karşılaştırması da burada verilmiştir (Şekil 3). Dinamik yüklemeler altında yapılan gözlemlere göre, kaplamalı parçaların yorulma dayanımları çekme dayanımlarına benzer şekilde daha iyi sonuçlar göstermektedir. Tekrar so- 113

127 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: nuçlara bakıldığında ise aynı gerilme değerleri altında AlTiN ve TiN kaplamalı parçaların yorulma ömürleri kaplamasız olanlara göre daha yüksektir. Sonuçlara göre kaplamalı parçalarda hasarın gözlenmesi daha fazla zaman almaktadır. Şekil 3. HSS Çeliklerine Ait Yorulma Sonuçları 114

128 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: Bununla birlikte, yorulma örneklerinin yüzey pürüzlülükleri çentik etkisi yaratabilmektedir. Bu nedenle, kaplamalı örneklerin yüzey pürüzlülükleri kaplamasız olanlarla karşılaştırılmıştır. Sonuçlara bakıldığında kaplamasız parçaların Ra pürüzlülük değerleri 0.40 µm seviyesinde iken, AlTiN ve TiN kaplamalı olanların Ra pürüzlülük değerlerinin 0.60 ile 0.80 µm arasında değiştiği görülmüştür. Bu sonuçlara göre, yüzey pürüzlülük değerlerindeki ufak farkın parçaların dayanımlarını değiştirmediği söylenebilir (Sahin et al., 2015) Sertlik Testi Kaplamalı örneklerin mikro sertlik değerleri 500 gram yük altında 10 saniyelik ölçümlerle üç defa ölçülerek ortalamaları alınmıştır. Mikro sertlik değerleri Tablo 3 te verilmiştir. fiyatlarının Tablo genel 3. Deney seviyesinde Örneklerine düşüş gözlendiği sonucuna Ait Mikro-Sertlik varılmaktadır. Sonuç Sonuçları olarak tüketim 115

129 UHMFD www. hmfdergisi.com ULUSLARARASI HAKEMLİ EKONOMİ International Refereed Journal of Researches Management Uluslararası Hakemli Mühendislik ve on FenEconomy Bilimleri Dergisi Sayı: 02Kış Cilt:Dönemi 01 Sonbahar Eylül /Ekim Ekim// Kasım Kasım //Aralık Aralık2014 Sonbahar Sayı:Kış 5 Yıl:2015 OctoberInternational / November / Refereed December 2014 Issue: 02 Volume:And 01 Autumn Journal of Engineering SciencesWinter ID:13Issue K:02Autumn Winter Period: 5 Year: 2015 September / October / November / December (Ekonomi) (Economy) ID:50& K:117 No / Document No: (2015/04066 Malzeme Kaplamanın Mikro-Sertlik Değeri ( HV 500g/10 ) AlTiN Kaplamalı Numune Yüzeyi 1 TiN Kaplamalı Numune Yüzeyi 1.Ölçüm 2.Ölçüm Murat KORKMAZ, Hakan AÇIKGÖZ3.Ölçüm Ortalama 371 Güven Grup A.Ş.375 Finans Yönetmeni ,3 Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Elektrik-Enerji Bölümü ,3 konutlarda kullanılan doğalgaz ile elektrik tüketiminin istatistiksel olarak analiz edilmesi AlTiN ve TiNve kaplamalı parçaların yüzey değerlerine bakıldığında, kesici takım olarak sertliklerine sırasıyla bakıldığında ortalama kolay aşınmayacakları göuygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri uygulanarakkullanıldıklarında araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. Sanayi konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi olarak 370,3 HV veve 439,3 HV değerleri görülmektedir. rülmektedir. Bununla birlikte kaplamasız par-için tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü 4.4. SEM ve XRD fiyatlarının genel seviyesinde düşüş gözlendiği sonucuna varılmaktadır. Sonuç Analizleri olarak tüketim çaların sertlik değerleri 250 HV olarak bulun muştur. Çok katmanlı bileşenler arasında çok AlTiN ve TiN kaplamalı HSS çeliklerin gö bileşenli katman ( AlTiN ve TiN ) en ince rüntü analizleri SEM- JEOL JSM 5410 olanıdır ve katı çözelti sertleşmesi nedeni ile LV markalı SEM elektron mikroskobunda bu yapılarda yüksek yüzeytosertlik değerle-ranges 20 IN kv de yapılmıştır. HSS ACCORDING CONSUMPTION TERMS OF INDUSTRY ANDörneğinden alınan ri gözlenmektedir. Sonuç olarak; kaplamalı SEM görseli, Şekil 4 te verilmiştir. parçaların yüzey sertliği ve study yüzey pürüzlülük Abstract: In this prepared by using data of TSI belonging to the years of , 116

130 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: ELEKTİRİK Şekil 4. VE HSS DOĞALGAZ Örneğinden FİYATLARININ Alınmış EKONOMETRİK SEM Görseli AÇIDAN HSS mikroyapısı incelendiğinde, düzensiz karbitlerin dengesiz bir şekilde yumuşak bir matriste dağıldığını göstermektedir. Sonrasında, 20kV da birçok görsel alınmış olup kaplama kalınlığının hesaplanması için SEM elektron mikroskobu ile büyütülmüş ve kaplama kalınlığının homojen olduğu görülmüştür. SEM araştırmaları filmin morfolojisini analiz amaçlı olarak yapılmış olup, sert kaplamaların özelliklerini belirlemeye katkıda bulunmaktadır. AlTiN ve TiN kaplamalı deney örneğine ait çekilmiş resimler Şekil 5 ve 6 da verilmiştir. AlTiN kaplanmış parçalarda film kalınlıkları 1,520 ile 1,560µm arasında değişirken, TiN kaplanmış numunelerde film kalınlıkları numunelere ait film kalınlıklarının ise 2,108 ile 2,166µm arasında değiştiği gözlemlenmiştir. Şekil 5. AlTiN Kaplamalı Örnekten Alınmış 10000x SEM Görseli 117

131 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: Şekil 6. TiN Kaplamalı Örnekten Alınmış 5000x SEM Görseli SEM resminde görüldüğü üzere TiN kaplamalı numunenin kaplama kalınlığı, AlTiN kaplamalı olana göre daha fazladır. Resimden de görüldüğü gibi kaplama kalınlığı örneğe ait yüzeye homojen olarak dağılmamıştır. AlTiN ve TiN kaplamalar ince taneli bir yapı sergilediklerinden dolayı yumuşak bir yüzeye sahiptirler (Şekil 5 ve Şekil 6). PVD kaplamalara bakıldığında sütunlu bir yapı görülmemektedir. Ayrıca diğer kaplama yöntemleriyle kaplanmış AlTiN ve TiN depolamalı filmlere bakıldığında herhangi bir farklılık gözlenmemektedir. Bununla birlikte, AlTiN ve TiN kaplanmış HSS parçalarının yüzeylerinde hangi fazların elde edildiğinin tespiti için parçalara XRD analizi uygulanmıştır. Kaplamalı yüzeylerin XRD sonuçları Şekil 7 ve 8 de verilmiştir. Şekil 7. AlTiN Kaplamalı Yüzeylerin XRD Analizi 118

132 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: Şekil 8. TiN Kaplamalı Yüzeylerin XRD Analizi Şekil 7 ve 8 e göre, kaplamalı yüzeyde oluşan X-ray kırınımı yüzeyde Al bakımından zengin AlTiN kaplama faz formlarının oluştuğunu göstermektedir (Şekil 7). Sonrasında, TiN kaplamalar güçlü bir tercihli yönlenmeyle büyürler. Ancak, AlTiN kaplamalar nispeten çoklu yönlenme gösterirler. (Al,Ti)N pikleri, kristalografik yönlenmeyle ilişkilidirler (Şekil 7 ve 8). Diğer gözlenebilir pikler, HSS malzemesinin pikleri ile ilişkilidir. Ti atomlarının yüzey merkezli kübik kafes sisteminde, daha küçük Al atomları ile yer değiştirmesi sonucu (Ti,Al)N filmlerinin kafes parametresinde saf TiN ile karşılaştırıldığında azalma gözlenmiştir. Fakat TiN kaplamalarda Ti, Fe ve O türlerinden örnekler görülmektedir (Şekil 8). 1. SONUÇLAR Bu çalışmada, AlTiN ve TiN kaplamalı HSS çeliklerinin mekanik ve metalürjik özellikleri incelenmiştir. PVD kaplamalı parçalara çekme ve yorulma testlerinin yanısıra, metalografik ve sertlik testleri yapılmıştır. Aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır: - Testlerin düzenli bir ortamda yapılabilmesi için test düzeneği başarılı bir şekilde hazırlanmıştır. AlTiN ve TiN kaplamalı HSS çeliklerin eldesi için PVD metodu verimli bir şekilde uygulanmıştır. - AlTiN ve TiN kaplamalı HSS numunele- 119

133 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: rin, dinamik ve statik yüklerin etkisi altında yapılan çekme ve yorulma testlerine bakıldığında hasarlara karşı daha dirençli oldukları görülmüştür. TiN kaplamaların AlTiN kaplamalara göre, yorulma dayanımı ve yüksek sıcaklık açısından daha avantajlı oldukları görülmüştür. - SEM ve XRD sonuçları gözlemlendiğinde kaplamaların, HSS çelikleri üzerine başarılı bir şekilde kaplandığı görülmüştür. - Mikro sertlik testleri incelendiğinde amaçlanan yüzey sertlik değerine ulaşıldığı görülmüştür. - AlTiN ve TiN kaplamalar, HSS takımların takım ömrünü ve performansını önemli ölçüde arttırmaktadır. KAYNAKLAR BARAGETTIA, S., LA VECCHIAB, GM., TERRANOVA, A., (2005). Variables affecting the fatigue resistance of PVDcoated components, International Journal of Fatigue. 27: BIROL, Y., (2013). Sliding wear of CrN, AlCrN and AlTiN coated AISI H13 hot work tool steels in aluminium extrusion, Tribology International, Volume: 57 Pages: BUNSHAH, RF., (1980). Higt rate PVD processes. Materials Coating Techniques. Harford, London. AGARD Lecture series no : 106 CHEN, L., WANG, SQ., DU, Y., LI J., (2008). Microstructure and mechanical properties of gradient Ti(C, N) and TiN/Ti(C, N) multilayer PVD coatings, Materials Science and Engineering :A. 478: COLL, BF., SATHRUM, P., FONTANA, R., PEYRE, JP., DUCHATEAU, D., BEN- MALEK, M., (1992). Mechanical Properties of (Ti,Al) N films prepared by arc evaporation for cutting tool application. 11th ICVM: 11th International Conference on Vacuum Metallurgy COLL, BF., SATHRUM, P., FONTANA, R., PEYRE, JP., DUCHATEAU, D., BEN- MALEK, M., (1992). Optimization of arc evaporated (Ti,Al) N film composition for cutting tool applications. Surface & Coatings Technology. 52-1: CHENGLONG, L., DAZHI, Y., GUOQI- ANG, L., MIN, Q., (2005). Corrosion resistance and hemocompatibility of multilayered Ti/TiN-coated surgical AISI 316L stainless steel. Materials Letters. 59: DEJUN, K., HAOYUAN, G., (2015). Friction-wear behaviors of cathodic arc ion plating AlTiN coatings at high temperatures, Tribology International. 88:

134 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: DINÇ, M., (2010). AlTiN Coating with PVD Method of HSS Steels. Edirne, Turkey Graduate School of Natural Applied Sciences of Trakya University, Msc. Dissertation. Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve Materials. doğalgaz fiyatlarının 28: tespit edilmesi DUCROS, C., BENEYENT, V., SANCHET- TE, F., (2003). Deposition, characterization and machining performance of multilayer PVD coatings on cemented carbide cutting tools. Surface & Coatings Technology : DOBRZA NSKI, LA., KWA SNY, W., BRYTAN, Z., SHISHKOV, R., TOMOV, B., (2004). Structure and properties of the Ti + Ti(C,N) coatings obtained in the PVD process on sintered high speed steel, Journal of Materials Processing Technology : FOX-RABINOVICH, GS., VELDHUIS, SC., WEATHERLY, GC., KOVALEV AI., KORSHUNOV, SN., SCVORTSOV, VN., DOSBAEVA, GK., SHUSTER, LS., WAINSTEIN, DL., (2004). Improvement of duplex PVD coatings for HSS cutting tools by ion mixing, Surface & Coatings Technology. 187: FOX-RABINOVICH, GS., ENDRINO, JL., BEAKE, BD., KOVALEV, AI., VELD- HUIS, SC., NING, L., FONTAINE, F., GRAY, A., (2006). Impact of annealing on microstructure, properties and cutting performance of an AlTiN coating, Surface & Coatings Technology. 201: HARDEL, J., PRAKASH, B., (2010). Tribological performance of surface engineered tool steel at elevated temperatures, Int. Journal of Refractory Metals & Hard HARLIN, P., CARLSSON, P., BEXELL, U., OLSSON, M., (2006). Influence of surface roughness of PVD coatings on tribological performance in sliding contacts, Surface & Coatings Technology. 201: HUANG, SH., HSIEH, TE., CHEN, JW., (2009). BGA cutter improvement utilizing nano-tialn coating layers synthesized by cathodic arc ion plating process, Surface & Coatings Technology. 204: LI CHEN, YONG, DU, S.Q. WANG, JIA LI, (2007). A comparative research on physical and mechanical properties of (Ti, Al) N and (Cr, Al)N PVD coatings with high Al content, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 25: PANCKOW, AN., STEFFENHAGEN, UJ., WEGENER, B., DUBNER, L., LIE- RATH, F., (2001). Application of a no- 121

135 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: vel vacuum-arc ion-plating technology for the design of advanced wear resistant coatings. Surface & Coatings Technology. 138: SAHIN, M., MISIRLI, C., OZKAN, D., (2015). Characteristic properties of AlTiN and TiN coated HSS materials. Industrial Lubrication and Tribology. 67-2: SANTOS, SC., SALES, WF., SILVA, FJ., FRANCO, SD., SILVA, MB., (2004). Tribological characterisation of PVD coatings for cutting tools, Surface and Coatings Technology. 184: SCHLUND, P., KINDERMANN, P., SCHULTE R., SOCKEL, HG., SCHLE- INKOFER, U., GORTING, K., HEIN- RICH, W., (1999). Mechanical behaviour of PVD/CVD-coated hard metals under cyclic loads. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 17: Y.C. CHIM, X.Z. DING, X.T. ZENG, S. ZHANG, (2009). Oxidation resistance of TiN, CrN, TiAlN and CrAlN coatings deposited by lateral rotating cathode arc, Thin Solid Films, 517: ZALNEZHAD, E., SARHAN, AAD., HAM- DI, M., (2013). Optimizing the PVD TiN thin film coating s parameters on aerospace AL7075-T6 alloy for higher coating hardness and adhesion with better tribological properties of the coating surface, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 64: Yazar Notu. Teşekkür Yazarlar, Trakya Üniversitesi/Edirne-Türkiye, HEMA A.Ş./Çerkezköy-Türkiye ve TUBİTAK MRC/Gebze-Türkiye ye teşekkür eder. 122

136 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: EXPANDED Murat KORKMAZ, Hakan ABSTRACT AÇIKGÖZ The manufacturing numbers in recent years and stopping periods due to wearing on automation substantially increase the cost factor in industry. Thus, wear preventing is gaining more and more importance Özet economically. : Yılları PVD arasındaki coating TUİK verileri has been kullanılarak developed hazırlanan for bu çalışma, this purpose. sanayi Coated material in applications ve konutlarda has kullanılan increased doğalgaz substantially ile elektrik tüketiminin after development istatistiksel olarak of analiz coating edilmesi techniques with vapour phase precipitation uygulanmıştır. Ayrıca in recent hipotez testleri years. uygulanarak By the araştırma combination daha kapsamlı of Physical hale getirilmiştir. Vapour Deposition (PVD) and Chemical Vapour Deposition (CVD) coatings a significant improvement in strength is obtained in comparison edilen bulgular sonucunda; to conventional sanayi sektörü coatings. için tüketim PVD aralığı coatings arttıkça, elektrik have been doğalgaz preferred in applications for cutting aralığı Kw tools cinsinden requiring yükseldikçe, the fiyatlarda metal da machining azalma meydana industry. gelmektedir. Physical Vapor Deposition (PVD) processes Anahtar are atomistic Kelimeler : Elektrik, deposition Doğalgaz, processes Tüketim, Sanayi, in which Konut, Anova, material TUİK, vaporized Fiyat from a source is transported in the form of a vapour through a vacuum or low pressure gaseous or plasma environment to the substrate where it condenses. However, PVD coating method can be summarized as operation ACCORDING of that raw TO material, CONSUMPTION by making RANGES it IN plasma TERMS with OF INDUSTRY high energy, AND and it is adhered onto material to be coated. In this study, HSS (high-speed steel) steel parts have been processed through machining and have been coated with AlTiN and TiN on PVD (Physical Vapour Deposition) workbench at approximately C for four hours. Tensile strength, fatigue strength, hardness tests for AlTiN and TiN coated HSS steel samples have been performed and the obtained results have been compared with uncoated HSS components. Moreover, XRD analysis and microstructure analysis have been made by SEM. The tensile strength of AlTiN and TiN coated HSS sample has been found to be as 950 MPa and 1000 MPa, respectively while the tensile strength of the uncoated HSS sample has been found to be as 920 MPa. It has been found that tensile strength of TiAlN and TiN coated HSS parts is higher than uncoated HSS steels. However, for the same stress values, the number of cycles for failure was higher for AlTiN and TiN coated samples compared to uncoated HSS samples. Then, TiN coatings are suggested to be more advantageous than TiAlN coatings for fatigue strength in high temperature use. Then, it has been found that the surface hardness of AlTiN-coated HSS parts and TiN-coated ones are approximately 364,2 HV and 443,4 HV respectively, while surface hardness of uncoated HSS parts is 250 HV. The well known solid solution hardening effect is responsible for the high hardness values of multi-layers where a multi-component layer is the thickest one ( AlTiN and TiN ). However, specimens that were PVD-coated were subjected to micro structural analysis. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray (EDX) analysis were per- 123

137 (Ekonomi) ID:50 & K:117 (Economy) No / Document No: formed in order to investigate the phases that occur on the surface of the coated parts. Observations were realized with a 20 kv field effect scanning electron microscope (SEM- JEOL JSM 5410 LV microscopy) coupled to EDX (energy dispersive X-ray) analysis. However, an XRD analysis of phase constituents in the coated surface is quite important. In this experiment, the coated surface of the parts was analyzed by XRD. It is observed from SEM that AlTiN and TiN coatings exhibit an extreme fine-grained morphology. The X-ray diffraction which results in coated surface indicates that there are Al-rich AlTiN coating phases formed. Then, TiN coatings have been grown with a strong preferred orientation. Then, AlTiN coatings have shown relatively multiple orientations. TiN coatings have also revealed the presence of Ti, Fe and O species 124

138 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR SÜRÜCÜLERİNDE HIZ KONTROL YÖNTEMLERİNİN ARAŞTIRILMASI (1) INVESTIGATION OF SPEED CONTROL METHOD IN THREE-PHASE INDUCTION MOTOR DRIVES Sami ŞİT 1, Hasan Rıza ÖZÇALIK 1, Erdal KILIÇ 2, Şaban YILMAZ 3 1 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Kahramanmaraş / Türkiye 2 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Afşin MYO, Elektrik ve Enerji Bölümü, Kahramanmaraş / Türkiye 3 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Kahramanmaraş MYO, Elektronik ve Otomasyon Bölümü, Kahramanmaraş / Türkiye Öz: Asenkron motorlar, yüksek verim, basit yapılı, dayanıklı, az bakım gerektiren ve düşük maliyetli olmasından dolayı, endüstride en fazla kullanılan elektrik makineleridir. Bu özelliklerinden dolayı asenkron motorların hız kontrolünde etkili kontrol metotlarının geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu motorlar, hızlı teknolojik gelişmelerle birlikte motor sürücülerinin kullanılmasıyla değişken hız uygulamalarında kullanılmaktadır. Üç fazlı asenkron motorlarının kullanımının yaygın olması bu tip motorlarda hız ve moment kontrolü için birçok kontrol metodu ileri sürülmüştür. Bu çalışmada, üç fazlı asenkron motorların hız kontrol yöntemleri ile ilgili yapılan çalışmaların araştırılması ve etkili metotların tespit edilmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın sonunda, üç fazlı asenkron motor sürücülerinde hız kontrol yöntemleri ile ilgili kısa bir değerlendirme sunulmaktadır. Anahtar Kelimeler: Asenkron Motor, Skaler Kontrol, Vektör Kontrol, Alan Yönlendirmeli Kontrol, Doğrudan Moment Kontrol Abstract: Induction motors are the most used electric motors in industry which are high efficient, robust, little maintenance and because of its low cost. Because of these features, in speed control of the induction motors, it has a great importance to improve effective control methods. This kind of motors are used in variable speed applications with the use of motor driver by technologic improvements. Because of the fact that the three-phased induction motors are commonly used, a lot of control methods have been put forward for the speed and torque control of these kinds of motors. In this study, it is aimed to investigate the studies in speed control techniques and to identify the effective methods. At the end of the study, an evaluation is presented about the speed control methods of threephased induction motors. Key Words: Induction Motor, Scalar Control, Vector Control, Field Oriented Control, Direct Torque Control Doi: /UHMFD (1) Sorumlu Yazar: Sami ŞİT, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektirik - Elektronik Mühendisliği, Kahramanmaraş / Türkiye samisit@hotmail.com Geliş Tarihi / Received: Kabul Tarihi/ Accepted: Makalenin Türü: Type of article (Araştırma Uygulama / Research -Application) Çıkar Çatışması / Conflict of Interest:Yok / None Etik Kurul Raporu Yok None of Ethics Committee (Araştırmada Kurum İzni Var / Yok) YOK The Research Council Permit Yes / No NO 125

139 1. GİRİŞ UHMFD (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Doğru akım motoru bilinen en eski motor çeşididir ve icadı 1822 dayanır (Doppelbauer, 2015). Her motorun kendine mahsus avantaj ve dezavantajları vardır. DC motorların en büyük avantajı hız kontrolünün kolay bir şekilde yapılabilmesidir. Bu özelliğinden dolayı sanayide uzun bir süre kullanılmıştır. DC makinelerinde kolektör ve fırça teçhizatın olması en büyük dezavantajdır. Ayrıca bakım, üretim maliyetlerinin yüksek olması ve çalışma şartlarından dolayı kolay aşınmaları gibi olumsuz yönleri mevcuttur (Özçalık vd., 2013). Alternatif akım (AC) makinelerinin icadı 1885 lere dayanır ve ilk olarak 1900 lü yıllarda Rusya da denenmiştir (Boldea vd., 2009; Alger vd., 1976; Akdemir, 2003). Asenkron motorlar, DC motorlara kıyasla basit yapıları, ucuz olmaları, az bakım gerektirmeleri ve yüksek verimleri nedeniyle günümüz endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. En büyük avantajlarından biri de kolektör ve fırça düzeneğinin olmamasıdır. Asenkron motorların hız denetimlerinde, sürekli durum modelinden çıkarılan skaler denetim yöntemi ve motorun dinamik modelinden elde edilen vektörel denetim yöntemleri kullanılır (Özçalık vd., 2013). Skaler hız denetim yönteminde, motorun sürekli durum modeli kullanılır ve gerilim/frekans oranı (V/f) sabit tutularak hız denetimi yapılır (Bose, 1986; Bose, 1987). Skaler denetimin en büyük sakıncası, 3-5 Hz lik düşük frekanslarda stator direncinde düşen gerilimin faz gerilimine olan bağıl etkisinin artması sonucu, anma momenti nin azalmasıdır (Stefanovic, 1995). Asenkron motorların hız denetiminde yüksek performans elde etmenin temeli vektör kontrol tekniklerine dayanmaktadır. Vektör kontrolü, serbest uyartımlı doğru akım makinelerinde sağlanan dinamik performansı asenkron motor kontrolünde de mümkün hale getirmiştir. Vektör kontrol yöntemi ile motorun akı ve moment değişkenleri birbirinden bağımsız olarak kontrol edilebilmektedir. (Ertürk, 2006; Taşkafa, 2006; Şahin, 2006; Öztürk, N., 2006) Asenkron motorların hız denetiminde, sistemin doğrusal olmayan yapısı, değişen çevre koşulları ve bozucu girişlerin etkisi nedeniyle geleneksel geri beslemeli denetleyiciler ile iyi bir performans elde edilememektedir. Matematiksel modeli iyi tanımlanamamış, doğrusal olmayan sistemlerin kontrolünde klasik denetleyicilerin performansı düşüktür. Asenkron motor sürücülerinin performansının arttırılmasında yapay zekâ tabanlı, kayan kip modu ve bulanık mantık esaslı yöntemlerin kullanılmasının yararları son yıllardaki araştırmalarla açık bir şekilde ortaya konulmuştur (Öztürk, M., 2006; Paçacı, 2011; Kılıç vd., 2015). 126

140 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: 2. ASENKRON MOTOR SÜRÜCÜLE- RİNDE HIZ KONTROLÜ Asenkron motor sürücülerinde hız kontrol teknikleri genel olarak sabit frekanslı sürücüler ve değişken frekanslı sürücüler olarak Şekil 1 de gösterildiği gibi sınıflandırılabilir. Sabit frekanslı asenkron motor sürücülerin devir sayısı miline bağlanan yük ve benzeri etkenlerden dolayı değişebilmektedir. Bazı uygulamalarda bu değişimler ciddi sorunlar oluşturur (Çakır vd., 2009). Değişken frekanslı sürücüler sabit frekanslı sürücülere kıyasla iyi bir dinamik performans sunmaktadır. Bu sürücüler genellikle vektör ve skaler kontrol olarak ikiye ayrılabilir. Asenkron Motor Sürücülerinde Hız Kontrolü Sabit Frekanslı Kontrol Değişken Frekanslı Kontrol Kutup Değişimi Değişken Gerilim Skaler (V/f) Vektör Kontrol Kontrol Alan Yönlendirmeli made more comprehensive. The purpose was to determine Doğrudan electricity Moment and natural gas prices Geri Beslemeli Kontrollü Kontrollü Doğrusallaştırma (AYK) (DMK) Pasiflik Tabanlı Kontrol Rotor Akısı Yönlendirmeli (RAY) Stator Akısı Yönlendirmeli (SAY) Dairesel Akı Yörüngeli DMK (Takahashi) Uzay Vektör Modülasyonu Altıgen Akı Yörüngeli DMK (Depenbrock) Doğrudan (RAY) (Blaschke) Dolaylı (RAY) (Hasse) Açık Çevrim SAY (Jönsson) Kapalı Çevrim Akı ve Moment Kontrollü Şekil 1. AC Sürücülerinde Hız Kontrollü Tekniklerin Sınıflandırılması (İbrahim vd., 2013; Reza vd., 2014; Arun vd., 2014) 127

141 2.1. Skaler Kontrol UHMFD (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Skaler kontrol metodu, stator frekansını sadece gerilim ve akımı kontrol sinyali uygulayarak sürer. Yani stator gerilimi, stator frekansı ile orantılı olarak değiştirilerek kontrol sağlanır. Burada tork ve akı sabit kaldığı esastır. Bu yöntemin avantajı tekniğin basitliğinden ve hesaplama kolaylığından kaynaklanır (Zidani vd., 2002). Temel kontrol amacı, dışarıdan gelebilecek herhangi bir bozulmaya karşı koyarak makinayı istenilen hızda tutmaktır. Gerilim kaynaklı bir PWM inverter ile hem gerilim hem de frekans sabit bir oranda tutularak makinanın akısı aynı değerde tutulur (Garcia vd., 1998). kontrolü kullanılmaktadır. Bu yöntemlere düşük performanslı yöntemler de denilmektedir. Bu yöntemler oldukça ucuz ve kolay gerçekleştirilebilmesine rağmen bu yöntemlerin kullanılması ile elde edilen değişken hızlı tahrik sistemlerinin performansı, doğru akım motorlu sürücülerden elde edilen performansı yakalayamamaktadır. Skaler kontrol yöntemlerinin temeli, motora uygulanan gerilim ve frekansın, gerilim/frekans (V/f) oranı sabit kalacak şekilde uygulanmasıdır. Asenkron motorda V/f oranının sabit tutulması, hava aralığı akısının sabit tutulması anlamına gelir. Şekil 2 de Skaler kontrol blok diyagramı gösterilmektedir. Stator akımı hem moment hem de akı ile ilişkili olduğundan bu yöntemde bağımsız olarak moment kontrolü yapmak mümkün değildir. Ayrıca momenti değiştirmek gerektiğinde akı değeri de değişeceğinden moment cevap süresi, akının değişim hızına bağlı olarak yavaş olacaktır. Skaler kontrol yöntemlerinin uygulanmasında, frekans referansının basamak şeklinde uygulanması gerektiğinden gerçek kayma değeri aşılması sonucunda kararsızlık oluşmaktadır. Ayrıca parametre değişimleri kontrolün sonuçlarını olumsuz etkilemektedir. Bu yöntemin geliştirilmesi için kayma Skaler kontrol yöntemleri düşük hızların dışında, hızın yavaş değiştiği uygulamalar için elverişlidir. Fakat hassas hız ve moment ayarının gerektiği uygulamalarda kullanılması mümkün değildir (Kolbas vd., 2011). 128

142 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Şekil 2. Asenkron Motor Skaler Kontrol Blok Şeması (İbrahim vd., 2013) 2.2. Vektör Kontrol Vektör Kontrolü, asenkron motorların yüksek performans sürücüleri için yaygın olarak kullanılmaktadır. Asenkron motorun kontrolünde kontrol edilecek büyüklük olarak akımın genliği, fazı ve frekansı düşünüldüğünde tanımlanan kontrol büyüklüğü akım vektörü olmaktadır. Bu kontrol literatürde vektör kontrol olarak isimlendirilmektedir ve uzay vektör teorisinin gelişmesi ile ortaya çıkmıştır. Bu teori ile akım vektörü ele alındığında moment ve akı olarak iki ayrı bileşene ayrılabilmektedir (Kolbas vd., 2011; Holtz, 1993; Vas, 1998). Asenkron motorlarda moment ve akı birbirine bağımlıdır. Asenkron motorlarda vektör kontrolün amacı, DC motorlar gibi moment ve akı arasındaki kenetlenme etkisini ortadan kaldırarak moment ve akının birbirinden bağımsız olarak denetlenebilir hale getirmektir (Jung vd., 1999; Lin vd., 2000; Suwankawin vd., 2002; Dandil vd., 2005 ). Güç elektroniği devreleri ile kontrol edildiği zaman elektrik motorlarının döndürme momenti, hızı ve ivmelenmesi iyileştirilebilir ve verimliliği artırılabilir (Öztürk, M., 2006) Vektör kontrolü, Doğrudan Moment Kontrolü (DMK) ve Alan Yönlendirmeli Kontrol (AYK) olmak üzere iki şekilde kontrol edilebilmektedir Alan Yönlendirmeli Vektör Kontrolü (AYK) Alan Yönlendirmeli Kontrol, ilk olarak Hasse (1969) ve Blaskhe (1972) tarafından keşfe- 129

143 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: dildi. Bu kontrol ile asenkron motorların momenti ve akısı DC motorlar gibi birbirinden bağımsız moment ve akı bileşenleri olarak kontrol edilebilmektedir (İbrahim vd., 2013; Reza v., 2014). Asenkron motorların üç fazlı gerilimleri, akımları ve akıları Uzay Vektör Darbe Genişlik Modülasyonu (UVDGM) ile temsil edilebilir. UVDGM için bir takım koordinat dönüşümlerine gerek vardır. Bu dönüşümler Clarke ve Park dönüşümleridir. AYK, Clarke ve Park dönüşümleri ile moment ve akı kontrolünü ayırarak motorun DC motor gibi modellenmesini sağlar. Bu dönüşümler Clarke dönüşümü kullanarak stator akımlarının iki DC akımına çevrildiği abc-αβ dönüşümü olarak bilinir. Bu iki DC akım daha sonra Park dönüşümü kullanılarak α-β iki koordinatlı techniques for analysis. Moreover, tests of hypothesis (Demirtaş, were applied 2002). and the research was duran eksen takımındaki vektör bileşenleri d-q iki koordinatlı dönen eksen bileşenlerine dönüştürülür. Dönen eksen takımına aktarım yapıldığında artık d ve q eksenlerinde sırasıyla akı ve momenti temsil eden iki bileşen elde edilir. Stator akımlarının dönüştürülmesi asenkron motorun kompleks üç fazlı motor gibi değil DC motor gibi modellenmesini sağlar (Artar vd., 2010; Azcue, 2012; Özçalık vd., 2013). AYK, doğrudan ve dolaylı alan yönlendirme kontrol olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Doğrudan alan yönlendirmeli kontrol (akı geri besleme kontrolü), ilk olarak Blasckhe (1972) tarafından uygulanmıştır (Blaschke, 1972). Doğrudan alan yönlendirme kontrol uygulanırken, yönlendirme akışı hail etkili duyargalar, sezici bobinler, stator geriliminin üçüncü harmoniği veya kademeli stator sargıları ya da stator akım-gerilim ve hız ölçümleri kullanan gözlemleyiciler üzerinden elde edilen akı bilgisi geri beslenir ve ayrıştırmanın temelini oluşturan dönüşümler gerçekleştirilir (Vas, 1990). Dolaylı alan yönlendirmeli kontrol (akı ileri besleme kontrolü), ilk olarak Hasse (1969) tarafından uygulanmıştır (Hasse, 1968). Bu uygulama tarzında yönlendirme bilgisi, stator akımları ve hızını gözlemleyerek elde edilir Birçok araştırmacı Asenkron motorun alan yönlendirmeli vektör kontrol yöntemlerini araştırdı. Bu araştırmaların bir kısmı asenkron motorun dolaylı alan yönlendirmeli vektör kontrol metotları üzerinde yapılan (Hasse, 1986; Heber vd., 1997; Robyns vd., 1999; Wai-Chuen vd., 2003; Singh vd., 2005; Dandil vd., 2005; Omaç vd., 2011; Boharia vd., 2013; Lekhchine vd., 2014; Hernandez vd., 2015 ) çalışmalardır. Bu araştırmaların bir kısmı asenkron motorun doğrudan alan yönlendirmeli vektör kontrol 130

144 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: metotları üzerinde yapılan (Blaschke, 1972; Pucci, 2012) çalışmalardır. Sensörlü ve sensörsüz olarak yapılan (Poddar vd., 2004; Bojoi vd., 2008; Bascetta vd., 2010; Jouili vd., 2012; Luo vd., 2012; Arun vd., 2014;) araştırmalardır. Bulanık mantık, kayan kip ve yapay sinir ağları ile yapılan (Ba-Razzouk vd., 1997; Lin vd., 2000; Demirtaş, 2002; Dandil vd., 2005; Özçalık vd., 2013) araştırmalardır. Asenkron motorun alan yönlendirmeli vektör kontrol ile yapılan diğer (Gabriel vd., 1980; Sathiakumar vd., 1986; Vas vd., 1990; Lorenz vd., 1990, Sen, 1990; Seibel vd., 1997; Bech vd., 2001; Cheng-Tsung vd., 2003; Bazzi vd., 2012; Holmes vd., 2012; Chen vd., 2012; Yeh vd., 2012; Drobnic vd., 2012) araştırma çalışmalarıdır. Alan yönlendirmeli kontrol hız ve moment kontrollü AC sürücüler için yüksek dinamik motor davranışı elde edilmesinden dolayı günümüzde bir endüstri standardı haline gelmiştir (Omaç vd., 2011). Şekil 3 te Alan yönlendirmeli vektör kontrol blok şeması gösterilmiştir. Burada geleneksel bir PI hız denetleyici ile asenkron motorların alan yönlendirmeli vektör kontrol hız blok şeması verilmiştir. Şekil 4 te bulanık mantık yöntemi ile asenkron motorun alan yönlendirmeli vektör kontrol şeması verilmiştir. Modern kontrol yönteminde PI kontrol yerine sadece bulanık mantık bloğu yerleştirilmiştir. Aynı mantıkla kayan kip modu veya yapay sinir ağları bloklarını PI kontrollünün yerine yerleştirerek kontrol işlemi gerçekleştirilebilmektedir. 131

145 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Şekil 3. Alan Yönlendirmeli Vektör Kontrol Blok Şeması [PI] (Özçalık vd., 2013) Şekil 4. Alan Yönlendirmeli Vektör Kontrol Blok Şeması [Bulanık Mantık] (Özçalık vd., 2013) 132

146 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Doğrudan Moment Kontrolü (DMK) 1985 yılında Almanya da Depenbrock (Depenbrock, 1985) ve 1986 yılında Japonya da Takahashi ve Noguchi (Takahashi ve Noguchi, 1986) tarafından geliştirilen doğrudan moment kontrolü ilk olarak asenkron makineler için uygulanmıştır (Ozcira vd., 2012). Doğrudan Moment Kontrolü uygun stator gerilim vektörlerinin seçimi ile stator akısının ve momentin doğrudan kontrol edilmesi olarak adlandırılır (Korkmaz vd., 2008). DMK yöntemin temeli, stator akısı ile elektromanyetik momentin eşzamanlı olarak denetlenmesine dayanır (He vd., 2007). Alan yönlendirmeli vektör kontrolünde koordinat dönüşümleri, işlemi daha karmaşık hale getirmektedir. DMK yönteminde koordinat dönüşümleri yapılmadan doğrudan kontrol edilmektedir (Karaman vd., 2011). Doğrudan moment kontrolü ile motor ve yük parametrelerinin değişimlerinden etkilenmeden, motorun moment ile akısını etkin bir şekilde ve istenen yörüngede doğrudan kontrol etmek mümkündür (Ozcira vd., 2012). Alan yönlendirmeli vektör kontrol yöntemiyle karşılaştırıldığında DMK nin avantajları; daha basit denetim yapısı, daha hızlı moment cevabı, daha düşük harmonik kayıpları, daha hızlı tepki performansı ve parametre değişimine karşı hassasiyetinin daha az olması olarak sayılabilir (Korkmaz vd., 2008; Chunyuan vd., 2007). Anahtarlama frekansının akı ve moment histerezis bandlarının genişliğine göre değişmesi ve moment dalgalanmalarının meydana gelmesi, geleneksel DMK nin en büyük dezavantajıdır. DMK sürücü sisteminde, stator akı hatasının belirlenen histeresiz bant içerisinde kalmasını sağlayacak invertör anahtarlama durumunun seçilmesi sağlanır. Histerisiz bantların genişliklerinin seçimi de oldukça önemlidir. Histerezis bandların dar seçilmesi evirici anahtarlama frekansının artmasına, bunun sonucu olarak da güç elemanlarının ısıl sınırlarının zorlanmasına yol açmaktadır. Bandların geniş seçilmesi ise evirici anahtarlama frekansının düşmesine, bunun sonucu olarak da yüksek moment dalgalanmasına sebep olmaktadır. Bu durum özellikle düşük hız bölgelerinde daha fazla moment dalgalanmalarına yol açmaktadır. Akı ve moment histerezis band genişlikleri evirici anahtarlama frekansını etkilediği için, histerezis kontrolörlerinin band genişlikleri uygun bir şekilde seçilmesi gerekir (Kang vd., 2001; Buja vd., 2004; Korkmaz vd., 2008; Karaman vd., 2011). Birçok araştırmacı asenkron motorun doğrudan moment vektör kontrol yöntemleri üzerine araştırmalar yaptı; 133

147 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Sensörlü ve sensörsüz olarak yapılan (Lascu vd., 2000; Barut vd., 2005; Cirrincione vd., 2005; Chunyuan vd., 2007; Reza vd., 2014) araştırmalardır. Doğrudan öz kontrol ile yapılan (Depenbrock, 1985; Depenbrock, 1987; Depenbrock, 1988; Baader vd., 1992;) çalışmalardır. Bulanık mantık, kayan kip ve yapay sinir ağları ile yapılan (Yazdanpanah vd., 2008; Gadoue vd., 2009; Orlowska-Kowalska vd., 2014; Ramesh vd., 2015; Wang vd., 2015; Kılıç vd., 2015) araştırmalardır. Asenkron motorun doğrudan moment vektör kontrol ile yapılan diğer (Faiz vd., 1999; Okumuş, 2002; İdris vd., 2002; Wei vd., 2004; Arias vd., 2005; Zelechowski, 2005; Vasudevan vd., 2006; Kennel vd., 2006; Prasad vd., Behera vd., 2007; 2008; Kumsuwan vd., 2008; Talaeizadeh vd., 2010; Carmeli vd., 2011; Lazim vd., 2011; Kuzmanovic vd., 2011; Arnan vd., 2011; Abdelli vd., 2011; Liv d., 2012; Rashag vd., 2012; Lufei vd., 2012; Pimkumwong vd., 2012; El Badsi vd., 2013; Molina, 2015; Jonnala vd., 2015; Tazerart vd., 2015; Lokriti vd., 2015) araştırma çalışmalarıdır. Şekil 5 te Doğrudan moment vektör kontrol blok şeması gösterilmiştir. Şekil 6 da Uzay vektör darbe genişlik modülasyonu tekniği ile doğrudan moment kontrol şeması verilmiştir. Burada geleneksel bir PI hız denetleyici ile asenkron motorların hız kontrol blok şeması verilmiştir. Şekil 7 de bulanık mantık yöntemi ile asenkron motorun doğrudan moment vektör kontrol şeması verilmiştir. Modern kontrol yönteminde PI kontrol yerine sadece bulanık mantık bloğu yerleştirilmiştir. Aynı şekilde yapay sinir ağları veya kayan kip modu kontrol bloğu PI kontrol bloğu yerine yerleştirerek yapılabilmektedir. 134

148 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Şekil 5. Doğrudan Moment Vektör Kontrol Blok Şeması [PI] (Faiz vd., 2001) 135

149 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Şekil 6. DMK-UVDGM Vektör Kontrol Blok Şeması (Azcue, 2012) 136

150 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Şekil 7. Doğrudan Moment Vektör Kontrol Blok Şeması [Bulanık Mantık] (Faiz vd., 2001) Tablo 1 de, motor sürücülerinin kontrol özellikleri ile avantaj ve dezavantajları kısaca özetlenmiştir. 137

151 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Tablo 1. Kontrol Yöntemlerinin Çeşitli Açılardan Karşılaştırılması (Öztürk, 2006) Kontrol Moment Akı Murat KORKMAZ, CevapHakan Avantaj AÇIKGÖZ Dezavantaj Türü Kontrollü Kontrollü Güven Grup Verme A.Ş. Finans Yönetmeni Hızı DC -Yüksek doğruluk -Motor bakım ve fiyatı Kontrol Doğrudan Doğrudan Yüksek -İyi moment cevabı -Yüksek doğruluk için ve konutlarda kullanılan doğalgaz ile elektrik tüketiminin - Basitlik istatistiksel olarak analiz edilmesi hız algılayıcı gerekli Skaler -Hız algılayıcı -Düşük doğruluk Kontrol Sanayi ve konutlarda tüketim - aralıklarına Düşük göre elektrik gerekmez ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi -Kötü moment cevabı yönünde hareket edilmiş olup, yapılan istatistik bulgulara - Basitlik göre de sonuca gidilmiştir. Elde Alan -Yüksek doğruluk Daima hız algılayıcı Yönlendirmeli aralığı Dolaylı Kw cinsinden Doğrudan yükseldikçe, fiyatlarda Yüksek da azalma -İyi meydana moment gelmektedir. cevabı gerekli Kontrol Doğrudan -Hız algılayıcı Yüksek doğruluk için Moment Doğrudan Doğrudan Yüksek gerekmez hız algılayıcı gerekli Kontrol ECONOMETRIC ANALYSIS OF ELECTRICITY -Orta AND seviyeli NATURAL GAS PRICES ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES doğruluk IN TERMS OF INDUSTRY AND -Mükemmel moment 3. SONUÇ cevabı Asenkron motor sürücüler, günümüz endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Üç fazlı asenkron motorlarının kullanımının yaygın olması bu tip motorlarda hız ve moment kontrolü için birçok kontrol yöntemi ileri sürülmüştür. Geleneksel bir PI tipi hız denetleyici ile asenkron motor sürücülerinde hız kontrol yöntemlerinin avantaj ve dezavantajları vardır. Sabit frekanslı asenkron motor sürücülerin devir sayısı miline bağlanan yük ve benzeri etkenlerden dolayı değişebilmektedir. Bazı uygulamalarda bu değişimler ciddi sorunlar oluşturur. Değişken frekanslı sürücüler sabit frekanslı sürücülere kıyasla iyi bir dinamik performans sunmaktadır. Skaler kontrol yöntemleri düşük hızların dışında, hızın yavaş değiştiği uygulamalar için elverişlidir. Fakat hassas hız ve moment ayarının gerektiği uygulamalarda kullanılması mümkün değildir. Vektör kontrolünün avantajları, skaler kontrolle karşılaştırıldığında, daha iyi moment cevabı olması, sıfır hıza yakınken tam yük momenti, kesin hız kontrolü, DC sürüşe yakınlık olarak sayılabilir. Geri besleme elemanları nedeniyle, bu yöntemin, skaler kontrole göre daha pahalı oluşu yöntemin dezavantajıdır. 138

152 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Bununla birlikte gerçek zamanda hız hesabı için karmaşık bir algoritmaya gereksinim duyulur. Alan yönlendirmeli kontrol, uygun anahtarlama tablosu, UVDGM tekniği ile sağlanır. Bu yöntem, DC motor motorda olduğu gibi mükemmel bir moment-hız cevabı sağlar. AYK de akı kontrolü çok başarılıdır. AYK; daima hız algılayıcının olması, karmaşık algoritması, Park ve Clarke dönüşümler olması gibi dezavantajı vardır. DMK yöntemin avantajları; en hızlı cevap süresine sahip olması, geri besleme elemanlarını ortadan kaldırması, mekanik hatayı azaltması, neredeyse geri beslemesiz DC motor sürümü performansında oluşu, vb olarak sıralanabilir. Dezavantajları ise; karşılaştırıcının histerezisi nedeniyle yüksek moment ve akı dalgalanmalarının var olmasıdır. parametrelerinden dolayı hız kontrolünde sorunlar yaşanmaktadır. Geleneksel bir PI tipi hız denetleyici ile asenkron motorların hız kontrolünde bu sorunları gidermek oldukça zordur. Son yıllarda yapılan çalışmalar, daha dayanıklı ve doğrusal olmayan modern kontrol tasarımına doğru kaymaya başlamıştır. Modern kontrol yöntemleri, doğrusal olmayan yapıları, uyarlama ve öğrenebilme yetenekleri, tasarım aşamasında karmaşık matematiksel işlemlere gerek duymaması nedeniyle asenkron motorların hız denetiminde yaygınlaşmıştır. Modern kontrol yöntemleri genel olarak kayan kip modu, yapay sinir ağları ve bulanık mantık gibi denetleyici yapılar içermektedir. Modern kontrol yöntemleri kullanılarak elde edilen hız kontrol performansı geleneksel PI tipi kontrol yöntemine kıyasla daha yüksek olmaktadır. Alan yönlendirmeli kontrol, Doğrudan moment kontrol arasındaki fark, DMK nin önceden belirlenmiş anahtarlama tablolarının olmamasıdır. DMK de, yükün gereksinimlerine göre evirici anahtarlanır. Sabitlenmiş anahtarlama tablolarının olmaması nedeniyle, ani yük değişimlerine, alan yönlendirmeli kontrolü ve skaler kontrole göre, DMK nin cevabı son derece hızlıdır. Asenkron motorların hız denetiminde, doğrusal olmayan yapısı, değişen çevre koşulları, bozucu girişlerin etkisi ve zamanla değişen Sonuç olarak, üç fazlı asenkron motor sürücülerinde hız kontrol yöntemlerinin birbirlerine karşı üstün ve zayıf olduğu durumlar vardır. Bu nedenle, motorun kullanılacağı yer, çevre koşulları vb. göz önüne alınarak uygun hız kontrol yöntemi seçilmelidir. 4. KAYNAKLAR ABDELLİ, R., VE REKİOUA, D., VE RE- KİOUA, T., (2011). Performances Improvements and Torque Ripple Minimization for VSI Fedinduction Machine with 139

153 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Direct Control Torque. ISA Transactions 50 (2011) pp AKDEMİR, A., (2003). MC3PHAC Microcontroller Based Speed Control of 3-Phase Asynchronous Motors. Master s Thesis, Selcuk University, p:83, Konya, Turkey edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için tüketim pp. aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz ALGER, P.L., VE ARNOLD, R.E., (1976). The History of Induction Motors in America. Proceedings of The IEEE, Vol, 64, No:9, September ARİAS, A., VE ROMERAL, L., VE ALDA- BAS, E., VE JAYNE, M., (2005). Stator Flux Optimised Direct Torque Control System for İnduction Motors. Electric Power Systems Research 73 (2005) pp ARNAN, R., MİGUEL, L.J., PERA, J.R., MENDOZA, A., (2011). A Modified Direct Torque Control with Fault Tolerance. Control Engineering Practice 19 pp ARTAR, R., ERTUGRUL, S., (2010). AC Asenkron Motorun Model Tabanlı Kontrolü. itüdergisi/d Mühendislik, Cilt:9, Sayı:5, ss Ekim 2010 ARUN, D.D., CHELLİAH, T.R., (2014).. Analysis of Field-Oriented Controlled Induction Motor Drives Under Sensor Faults and an Overview of Sensorless Schemes. ISA Transactions 53 (2014) pp AZCUE, J.L., (2012). Three Types of Fuzzy Controllers Applied in High-Performance Electric Drives for Three-Phase Induction Motors. Fuzzy Controllers Recent Advances in Theory and Applications. Brezil, BAADER, U., DEPENBROCK, M., Gİ- ERSE, G., (1992). Direct Self Control (DSC) of İnverter-Fed İnduction Machine A Basis for Speed Control With Out Speed Measurement. IEEE Trans Ind Appl, 1992;28:581 8 BA-RAZZOUK, A., CHERİTİ, A., OLİVİ- ER, G., SİCARD, P., (1997). Field-Oriented Control of İnduction Motors Using Neural-Network Decouplers. IEEE Trans Power Electron 1997;12: BARUT, M., BOGOSYAN, S., GOKASAN, M., (2005). Speed Sensorless Direct Torque Control of IMs with Rotor Resistance Estimation. Energy Conversion and Management 46 (2005) BASCETTA, L., MAGNANİ, G.A., ROC- CO, P., ZANCHETTİN, A.M., (2010). Performance Limitations in Field-Oriented Control for Asynchronous Machines with Low Resolution Position Sen- 140

154 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: sing. IEEE Trans Control Syst Technol 2010;18: BAZZİ, A.M., DOMİNGUEZ-GARCİA, A., KREİN, P.T., (2012). Markov Reliability Modeling for İnduction Motor Drives Under Field-Oriented Control. IEEE Trans Power Electron 2012;27: Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve Press doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi BECH, M.M., PEDERSEN, J.K., BLAAB- JERG, F., (2001). Field-Oriented Control of an İnduction Motor Using Random Pulse Width Modulation. IEEE Trans Ind Appl 2001;37: BEHERA, S., DAS, S.P., DORADLA, S.R., (2007). Quasi-Resonant İnverter-Fed Direct Torque Controlled İnduction Motor Drive. Electric Power Systems Research 77 (2007) pp ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES IN IEEE TERMS Press OF INDUSTRY AND BLASCHKE, F., (1972). The Principle of Field Orientation as Applied to The New TRANSVECTOR Closed Loop Control System for Rotating Field Machines. Siemens Rev 1972;34: BOHARİA, A.A., UTOMOA, W.M., HA- RONA, Z.A., ZİNA, N.M., SİM, S.Y., ARİFF.,R.M., (2013).. Speed Tracking of Indirect Field Oriented Control Induction Motor using Neural Network. Procedia Technology 11 ( 2013 ) pp BOJOİ, R., GUGLİELMİ, P., PELLEG- RİNO, G.M., (2008). Sensorless Direct Field-Oriented Control of Three-Phase İnduction Motor Drives for Low-Cost Applications. IEEE Trans Ind Appl 2008;44: BOLDEA, I., NASAR, S.A., (2009).The Induction Machines Design Handbook, Second Edition, December 9, 2009 by CRC BOSE, B.K., (1986), Power Electronics and AC Drives, Prentice Hall, 1986 BOSE, B.K., (1987), Microcomputer Control of Power Electronics and Drives, BUJA, G.S. VE KAZMİERKOWSKİ M.P., (2004). Direct Torque Control of PWM İnverter-Fed Ac Motors a Survey, IEEE IE Trans., vol. 51, pp , August CARMELİ, M.S., MAURİ, M., (2011). Direct Torque Control as variable Structure Control: Existence Conditions Verification and Analysis. Electric Power Systems Research 81 (2011) pp CHEN, K.Y., HU, J.S., TANG, C.H., SHEN, T.Y., (2012). A Novel Switching Strategy for FOC Motor Drive using Multi-Dimensional Feedback Quantization. Control Engineering Practice 20 (2012) pp

155 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: CHENG-TSUNG, L., CHİANG, T.S., ZA- MORA, J.F.D., LİN, S.C., (2003). Field- Oriented Control Evaluations of a Single- Sided Permanent Magnet Axial-Flux Motor for An Electric Vehicle. IEEE Trans Magn 2003;39: şeklindedir. Farklı analiz teknikleri kullanılarak hazırlanan pp , çalışmada 1985 ANOVA modeli CHUNYUAN, B., SHUANGYAN, R., Lİ- ANGYU, M., (2007). Sensorless DTC of Super High Speed SPSM, Proceeding of the IEEE International Conference on Automation and Logistics, Jinan, CİRRİNCİONE, M., PUCCİ, M., (2005). Sensorless Direct Torque Control of an İnduction Motor by a TLS-Based MRAS Observer with Adaptive İntegration. Automatica 41 (2005) pp ÇAKIR, A., ÇALIŞ, H., AYRILMIŞ, A., KI- ZIL, A., (2009). 3 Fazlı Asenkron Motorun Sabit V/F Oranlı Kapalı Döngü Hız Denetimi. 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), Mayıs 2009, Karabük, Türkiye DANDİL, B., ATA, F., (2005). Robust Speed Control of Indirect Vector Controlled Induction Motors Using Neuro-Fuzzy Controllers. Journal of Polytechnic, Vol: 8 No: 2 pp DEMİRTAS, M., (2002). Alan Yönlendirmeli Asenkron Motorun Bulanık-Kayan Kip Ve Genetik-Kayan Kip Konum Kontrolü. Doktora Tezi, s. 144, İstanbul, Türkiye DEPENBROCK, M., (1985). DTC Leans on the Theory of Field-Oriented Control of İnduction Machines and the Theory of Direct Self-Control, Etz-Archive BD.7, H7, DEPENBROCK, M., (1987). Direct Self- Control of The Flux and Rotary Moment of a Rotary-Field Machine. Google patents DEPENBROCK, M., (1988). Direct Self- Control (DSC) of İnverter-Fed İnduction Machine. IEEE Trans Power Electron;3:420 9 DOPPELBAUER, M., (2015). The Invention of The Electric Motor A Short History of Electric Motors. eti.kit.edu/english/1376.php (Access date: ) DROBNİC, K., NEMEC, M., FİSER, R., AMBROZİC, V., (2012). Simplified Detection of Broken Rotor Bars in İnduction Motors Controlled in Field Reference Frame. Control Engineering Practice 20 (2012) pp EL BADSİ, B., VE BOUZİDİ, B. VE MAS- MOUDİ, A., (2013). DTC Scheme for a Four-Switch İnverter-Fed İnduction Motor Emulating The Six-Switch İnverter 142

156 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Operation. IEEE Trans Power Electron 2013;28: ERTÜRK, İ., (2006). Asenkron Motorun Sayısal İşaret İşleyici Tabanlı Vektör Kontrolü, Selçuk Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Konya edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz FAİZ, J., HOSSİENİ, S.H., GHANEEİ, M., KEYHANİ, A., PROCA, A., (1999). Direct Torque Control of İnduction Motors for Electric Propulsion Systems. Electric Power Systems Research 51 (1999) pp FAİZ, J., SHARİFİAN, M.B.B., (2001). Comparison of Different Switching Patterns in Direct Torque Control Technique of İnduction Motors. Electric Power Systems Research 60 (2001) pp the consumption of electricity and natural gas used in 2354 industry and houses is statistically GABRİEL, R., LEONHARD, W., NORDBY, C.J., (1980). Field-Oriented Control of a Standard AC Motor Using Microprocessors. IEEE Trans Ind Appl 1980: (IA-16) GADOUE, S.M., GİAOURİS, D., FİNCH, J.W., (2009). Artificial İntelligence-Based Speed Control of DTC İnduction Motor Drives- A Comparative Study. Electric Power Systems Research 79 (2009) pp GARCİA, A. M., LİOP, T. A. AND NO- VOTNY, D. W., (1998). A New Induction Motor V/f Control Method Capable of High-Performance Regulation at Low Speeds, IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 34, no. 4, pp , Jul.-Aug HASSE, K., (1968). Zum Dynamischen Verhalten der Asynchronmaschine bei Betrieb mit variabler Stânderfrequenz und Stânderspannung ETZ-A 89, 1968, pp. HE, Y., WEN, J., (2007). A New Variable Structure Controller for Direct Torque Controlled İnterior Permanent Magnet Synchronous Motor Drive, Proceeding of the IEEE International Conference on Automation and Logistics, Jinan, HEBER, B., LONGYA, X., TANG, Y., (1997). Fuzzy Logic Enhanced Speed Control of an İndirect Field-Oriented İnduction Machine Drive. IEEE Trans Power Electron, 12:772-8 HERNÁNDEZ, M.A.M., GUZMÁN, V.M.H., SERRANO, R.V.C., RESÉNDİZ, J. R., (2015). A Slightly Modified Indirect Field Oriented Controller for Voltage-fed Induction Motors with a Global Asymptotic Stability Proof. European Journal of Control 25 (2015) pp HOLMES, D.G., MCGRATH, B.P., PAR- KER, S.G., (2012). Current Regulation 143

157 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Strategies for Vector- Controlled İnduction Motor Drives. IEEE Trans Ind Electron 2012;59: HOLTZ, J., (1993), Speed Estimation and Sensorless Control of AC Drives, Proc. IEEE 20th. International Conference on Ind. Elec. Cont. And Instr. IECON 93, ISBN: , Vol.2, pp , 5-19 November, Hawaii, USA IBRAHİM, M.A., IDRİS, N.R.N., (2013). A Review on Sensorless Techniques for Sustainable Reliablity and Efficient Variable Frequency Drives of Induction Motors. Renewable and Sustainable Energy Reviews 24 (2013) pp IDRİS, N.R.N. VE YATİM, A.H.M., (2002). Animproved Stator Flux Estimation in Steady-State Operation for Direct Torque Control of İnduction Machines. IEEE Trans Ind Appl, 2002;38:110 6 JONNALA, R.B., CH, S.B., (2015). A Modified Multiband Hysteresis Controlled DTC of Induction Machine with 27-level Asymmetrical CHB-MLI with NVC Modulation. Ain Shams Engineering Journal JUNG, J., NAM, K., (1999). A Dynamic Decoupling Control Scheme for High Speed Operation of İnduction Motors. IEEE Transaction on Industrial Electronics, 46 1Feb 1999), KANG, J. VE SUL, S., (2001). Analysis and Prediction of İnverter Switching Frequency in Direct Torque Control of İnduction Machine Based on Hysteresis Bands and Machine Parameters, IEEE Trans. On Industrial Electronic, Vol. 48, Num.3, , (2001) KARAMAN, O.A., ALTUN, H., BAYINDIR, M.I., (2011). Investıgatıon of Direct Torque Controlled Inductıon Motor Drıve System. e-journal of New World Sciences Academy 2011, Volume: 6, Number: 1, Article Number: 1A0147 KENNEL, R., EL-KHOLY, E.E., MAHMO- UD, S., EL-REFAEİ, A., ELKADY, F., (2006). Improved Direct Torque Control for İnduction Motor Drives with Rapid Prototyping System. Energy Conversion and Management 47 (2006) pp JOUİLİ, M., JARRAY, K., KOUBAA, Y., BOUSSAK, M., (2012). Luenberger State Observer for Speed Sensorless ISFOC İnduction Motor Drives. Electric Power Systems Research 89 (2012) pp KILIC, E., ÖZÇALIK, H.R., YILMAZ, Ş., ŞİT, S., (2015). Vektör Kontrollü Asenkron Motorların RTYSA Temelli Model Referans Adaptif Kontrol ile Değişken Yük Altında Hız Denetimi. APJES III-III 144

158 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: (2015) ss: Sakarya, Türkiye. DOI: /apjes KOLBAS, İ., VAHAPOGLU, H., SENOL, İ., BEKİROGLU, N., (2011). Yeni Bir Asenkron Motor Sürücü Algoritmasının Gerçekleştirilmesi. Türkiye nin Otomasyon Dergisi, Ekim 2011/10 sayı:232, pp KORKMAZ, Y., KORKMAZ, F., (2008). Comparing Performances of Direct Torque Controlled Asynchronous Motor and Permanent Magnet Synchronous Motor. Journal of Polytechnic,Vol: 11 No: 4 pp KUMSUWAN,Y,, PREMRUDEEPREEC- HACHARN, S., TOLİYAT, HA., (2008). Modified Direct Torque Control Method fo Rinduction Motor Drives Based on Amplitude and Angle Control Ofstator Flux. Electric Power Systems Research, Volume 78, Issue 10, October 2008, pp KUZMANOVİC, D., LETTL, J., (2011). The Use of Prediction to Improve Direct Torque Control. Progress In Electromagnetics Research Symposium Proceedings, Marrakesh, Morocco, Mar , 1411 LASCU, C., BOLDEA, I., BLAABJERG, F., (2000). A Modified Direct Torque Control for Induction Motor Sensorless Drive. IEEE Transactıons on Industry Applıcatıons, Vol. 36, No. 1, January/February 2000 LAZİM, M.T., AL-KHİSHALİ, M.J.M., AL- SHAWİ, A.I., (2011). Space Vector Modulation Direct Torque Speed Control of Induction Motor. Procedia Computer Science 5 (2011) pp LEKHCHİNE, S., BAHİ, T., SOUFİ, Y., (2014). Indirect Rotor Field Oriented Control Based on Fuzzy Logic Controlled Double Star Induction Machine. Electrical Power and Energy Systems 57 (2014) pp Lİ, Y., WEİ, H., (2012). Research on Controlling Strategy of Dual Bridge Matrix Converter-Direct Torque Control of Induction Motor. Energy Procedia 16 (2012) pp LİN, F. J., WAİ, R. J., LİN, C. H., LİU, D. C., (2000). Decoupling Stator-Flux Oriented İnduction Motor Drive with Fuzzy Neural Network Uncertainly Observer. IEEE Transaction on Industrial Electronics, 472 Apr 2000, pp LOKRİTİ, A., SALHİ, I., DOUBABİ, S., (2015). IM Direct Torque Control with no Flux Distortion and No Static Torque Error. ISATransactions(Elsevier) 145

159 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: LORENZ, R.D., LAWSON, D.B., (1990). Flux and Torque Decoupling Control for Field- Weakened Operation of Field-Oriented İnduction Machines. IEEE Trans Ind Appl 1990;26:290-5 LUFEİ, X. GUANGQUAN, N., (2012). Research on Direct Torque Control of Induction Motor Based on TMS320LF2407A. Physics Procedia 25 ( 2012 ) pp LUO, Y.C., CHEN, W.X., (2012). Sensorless Stator Field Orientation Controlled İnduction Motor Drive with a Fuzzy Speed Controller. Computers and Mathematics with Applications 64 (2012) pp MOLİNA, L.I.P.P.A., (2015). Robust QFT- Based Control of DTC-Speed Loop of An İnduction Motor Under Different Load Conditions. IFAC-PapersOnLine 48-3 (2015) pp OKUMUŞ H.İ., (2002). Doğrudan Moment Kontrollü Asenkron Makinalarda Akı Düşüşünün Azaltılması, ELECO 2002, Bursa, Türkiye, Aralık 2002, ss OMAÇ, Z., OKSUZTEPE, E., SELCUK, A.H., (2011). Indirect Field Oriented Speed Control of Induction Motor Using Digital Signal Processor. 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS 11), May 2011, Elazığ, Turkey ORLOWSKA-KOWALSKA, T., TARCHA- LA, G., DYBKOWSKİ, D., (2014). Sliding-Mode Direct Torque Control and Sliding-Mode Observer with Amagnetizing Reactance Estimator for The Field-Weakening of The İnduction Motor Drive. Mathematics and Computers in Simulation 98 (2014) pp OZCİRA,S., BEKİROGLU,N., SENOL, I., AYCİCEK, E., (2012). Analysis and Realization of Simulation Study on Direct Torque Control for Permanent Magnet Synchronous Motor. The Chamber of Electrical Engineers (EMO) Journal, Vol 2, No: 3, pp. 1-6, June 2012 ÖZÇALIK, H.R., KILIÇ, E., ŞİT, S.,(2013). Uzay Vektör Darbe Genişlik Modülasyonu İle Sürülen Üç Fazlı Bir Asenkron Motorun Denetiminde PI-Fuzzy Tipi Denetim Yönteminin Başarımının İncelenmesi, Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, sh: , Eylül 2013, Malatya, Türkiye ÖZTÜRK, M., (2006). Uzay Vektör Modülasyonu İle Asenkron Motor Kontrolü, Yıldız Teknik Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, İstanbul 146

160 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: ÖZTÜRK, N., (2006). Yumuşak Anahtarlamalı Asenkron Motorun Dolaylı Vektör Denetiminin Gerçekleştirilmesi, Gazi Üniversitesi Doktora Tezi, Ankara PAÇACI, S., (2011). Yapay Sinir Ağları, Bulanık Mantık ve Sinirsel Bulanık Denetleyiciler ile Asenkron Motorların Hız Denetimi İçin Simülatör Tasarımı, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Isparta PİMKUMWONG, N., ONKRONG, A., SA- PAKLOM, T., (2012). Modeling and Simulation of Direct Torque Control Induction Motor Drives via Constant Volt/ Hertz Technique. Procedia Engineering 31 (2012) pp PODDAR, G., RANGANATHAN, V.T., (2004). Sensorless Field-Oriented Control for Double- İnverter-Fed Wound-Rotor İnduction Motor Drive. IEEE Trans Ind Electron, 51: PRASAD, D., PANİGRAHİ, B.P., SENGUP- TA, S., (2008). Digital Simulation and Hardware İmplementation of A Simple Scheme for Direct Torque Control of İnduction Motor. Energy Conversion and Management 49 (2008) pp PUCCİ, M., (2012). Direct Field Oriented Control of Linear Induction Motors. Electric Power Systems Research 89 (2012) pp RAMESH, T., PANDA, A.K., KUMAR, S.S., (2015). Type-2 Fuzzy Logic Control Based MRAS Speed Estimator for Speed Sensorless Direct Torque and Flux Control of an İnduction Motor Drive. ISA Transactions57 (2015) pp RASHAG, H.F., KOH, S.P., ABDALLA, A.N., TAN, N.M.L., CHONG, K.H., Tİ- ONG, S.K., JABER, A.S., (2012). Improved Close Loop Stator Flux Estimation of Direct Torque Control Drive. Preccedia Engineering 38 (2012) pp REZA, C.M.F.S., DİDARUL ISLAM, MD., MEKHİLEF, S., (2014). A Review of Reliable and Energy Efficient Direct Torque Controlled Induction Motor Drives. Renewable and Sustainable Energy Reviews 37 (2014) pp ROBYNS, B., SENTE, P.A., BUYSE, H.A., LABRİQUE, F., (1999). Influence of Digital Current Control Strategy on The Sensitivity to Electrical Parameter Uncertainties of İnduction Motor İndirect Field-Oriented Control. IEEE Trans Power Electron, 14:690-9 SATHİAKUMAR, S., BİSWAS, S.K., VİT- HAYATHİL, J., (1986). Microprocessor- Based Field-Oriented Control of a CSI- 147

161 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Fed İnduction Motor Drive. IEEE Trans Ind Electron 1986:39-43 (IE-33) SEİBEL, B.J., ROWAN, T.M., KERKMAN, R.J., (1997). Field-Oriented Control of an İnduction Machine in the Field-Weakening Region with DC-link and Load Disturbance Rejection. IEEE Trans Ind Appl 1997;33: Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik ve 827, doğalgaz 1986 fiyatlarının tespit edilmesi SEN, P.C., (1990). Electric Motor Drives and Control-Past, Present, and Future. IEEE Trans Ind Electron 1990;37: SİNGH, G.K., SİNGH, D.K.P., NAM, K., LİM, S.K., (2005). A Simple İndirect Field-Oriented Control Scheme for Multiconverter-Fed İnduction Motor. IEEE Trans Ind Electron 2005;52: STEFANOVİC, V.R., (1995), Opportunities in Motor Drive Research_A View From Industry, Proc. IEEE 21. Int. Conf. On Ind. Elec. Cont. And Inst., IECON 95, Vol.2, ISBN: , 6-10 November, Florida, USA SUWANKAWİN, S., SANGWONGWA- NİCH, S., (2002). A Speed Sensorless IM Drive with Decoupling Control and Stability Analysis of Speed Estimation. IEEE Transaction on Industrial Electronics, 492 Apr 2002, pp ŞAHİN, K., (2006). Asenkron Motorların Dinamik Yapay Sinir Ağları ile Hız Kontrolü, Fırat Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Elazığ TAKAHASHİ, I., NOGUCHİ, T., (1986). A New Quick Response and High- Efficiency Control Strategy of an Induction Motor, IEEE Trans. on Industry Applications, Vol.IA-22, No. 5, pp TALAEİZADEH, V., KİANİNEZHAD, R., SEYFOSSADAT, S.G., SHAYANFAR B, H.A., (2010). Direct Torque Control of Six-Phase İnduction Motors using Three-Phase Matrix Converter. Energy Conversion and Management 51 (2010) pp TAŞKAFA, Ş., (2006). Asenkron Yapay Sinir Ağları ile Vektör Kontrolü, Fırat Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Elazığ TAZERART, F., MOKRANİ, Z., REKİOUA, D., REKİOUA, T., (2015). Direct Torque Control İmplementation with Losses Minimization of İnduction Motor for Electric Vehicle Applications with High Operating Life of The Battery. International Journal Of Hydrogen Energy VAS, P., (1990), Vector Control of AC Machines, Oxford Univ. Press VAS, P., (1990). Alakula M. Field-Oriented Control of Saturated İnduction Machines. 148

162 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: IEEE Trans Energy Convers 1990;5: VAS, P., (1998), Sensorless Vector and Direct Torque Control, Oxford University Press, New York uygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma pp daha kapsamlı hale getirilmiştir. VASUDEVAN, M., ARUMUGAM, R., PA- RAMASİVAM, S., (2006). Real Time İmplementation of Viable Torque and Flux Controllers and Torque Ripple Minimization Algorithm for İnduction Motor Drive. Energy Conversion and Management 47 (2006) WAİ-CHUEN, G., QİU, L., (2003). Design and Analysis of A Plug-in Robust Compensator: An Application to İndirect-Field-Oriented-Control İnduction Machine Drives. IEEE Trans Ind Electron 2003;50: WANG, S.Y., TSENG, C.L., CHİU, C.J., (2015). Design of a Novel Adaptive TSK-Fuzzy Speed Controller for use in Direct Torque Control İnduction Motor Drives. Applied Soft Computing 31 (2015) WEİ, X., CHEN, D., ZHAO, C., (2004). Minimization of Torque Ripple of Direct- Torque Controlled İnduction Machines by İmproved Discrete Space Vector Modulation. Electric Power Systems Research 72 (2004) pp YAZDANPANAH, R., SOLTANİ, J., MAR- KADEH, G.R.A., (2008). Nonlinear Torque and Stator Flux Controller for İnduction Motordrive Based on Adaptive İnput Output Feedback Linearization and Sliding Mode Control. Energy Conversion and Management 49 (2008) YEH, J.Y., WANG, S.T., LİN, C.H., (2012). Explore Financial Data Characteristics of Different Types of Enterprises During Rise in Stock Prices, Using a Semantic Attribute-Oriented Induction Algorithm. Procedia Engineering 29 (2012) pp.4218 ŻELECHOWSKİ, M., (2005). Space Vector Modulated Direct Torque Controlled (DTC SVM) Inverter Fed Induction Motor Drive. Ph.D. Thesis. Faculty of Electrical Engineering, Institute of Control and Industrial Electronics Warsaw University of Technology. Warsaw Poland, 2005 ZİDANİ, F., NAİT SAİD, M. S., ABDES- SEMED, R., DİALLO, D., AND BEN- BOUZİD, M. E. H.,(2002). A Fuzzy Technique for Loss Minimization in Scalar-Controlled Induction Motor, Electric Power Components and Systems, vol. 30, pp

163 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: EXTENDED Murat KORKMAZ, Hakan ABSTRACT AÇIKGÖZ Induction motors are the most used electric motors in industry which are high efficient, robust, little maintenance and because of its low cost. Because of these features, in speed control of the induction motors, Özet : it has Yılları a great arasındaki importance TUİK verileri to improve kullanılarak effective hazırlanan bu control çalışma, sanayi methods. This kind of motors are used ve konutlarda in variable kullanılan speed doğalgaz applications ile elektrik tüketiminin with istatistiksel the use of olarak motor analiz driver edilmesi by technologic improvements. uygulanmıştır. Because of Ayrıca the hipotez fact that testleri the uygulanarak three-phased araştırma induction daha kapsamlı motors hale getirilmiştir. are commonly used, a lot of control methods have been put forward for the speed and torque control of these kinds of motors. Speed edilen control bulgular techniques sonucunda; sanayi for sektörü induction için tüketim motor aralığı drives arttıkça, are elektrik generally ve doğalgaz divided into constant frequency aralığı drives Kw and cinsinden variable yükseldikçe, frequency fiyatlarda da drives. azalma meydana Rotation gelmektedir. speed of the constant-frequency induction motor Anahtar drives Kelimeler may change : Elektrik, according Doğalgaz, Tüketim, to the Sanayi, load Konut, on shaft Anova, or TUİK, similiar Fiyat factors. This kind changes create serious problems in some applications. Variable frequency drives present more dynamic performance than constant frequency drives. Variable speed drives are commonly used in industrial applications ACCORDING such TO as,pump,fan,crane,elevator, CONSUMPTION RANGES IN TERMS turning OF INDUSTRY lathe,paper AND machine,winding machine that feed various loads in control of electric motors. Also, it is known that, in recent industry, rather cheap but robust three phased induction motors that need less maintenance are mostly used instead of DC motors which are more expensive and require frequently maintenance. These drives can be generally mentioned in two parts as vector and scalar control. Basic variables of scalar control are voltage and frequency. Fundamental of this control methods is to make the V/f (Voltage/Frequency) constant by assembling the voltage and frequency applied to the motor. Disadvantages of the scalar control is that it can not be directly controlled for the change of torque depending on the load. However, the transitional response of the control is not fast enough because of the predefined switching tables of inverter. Scalar control methods are suitable for the applications that the speed changes slowly but it is not suitable for the low speeds. However, it is not possible to use in the systems requiring sensitive speed and torque adjustment. This driver is convenient for applications such as pumps and fans that do not require high levels of accuracy. The way to obtain high performance in the speed control of induction motors is based on vector control techniques. Vector control, dynamic performance obtained in free excited direct current machine has become possible with the induction motor control. Vector control is widely used for high performance drives of induction motors. Vector control can be controlled in two ways which are Direct Torque Control (DTC) and field oriented control (FOC). Stator current vector is converted into rotor coordinates in field oriented control. 150

164 (Ekonomi) ID:51 & K:118 (Economy) No / Document No: Rotor coordinates rotate in angular speed of rotor flux. Optimum torque and speed control are obtained by adjusting the component of stator current vector that generates torque and the component of stator current vector which creats flux. Three-phase voltage, current and flux of induction motors can be represented by Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM). It is required to make some coordinate transformation for SVPWM which are Clarke and Park tranformations. Özet Field : oriented Yılları control arasındaki enables TUİK verileri to model kullanılarak the hazırlanan induction bu çalışma, motor sanayi as DC motor separating torque and ve konutlarda flux control kullanılan with doğalgaz Clarke ile elektrik and Park tüketiminin transformations. istatistiksel olarak analiz FOC edilmesi is separated into direct and indirect uygulanmıştır. field orientation Ayrıca hipotez control. testleri uygulanarak While Direct araştırma field daha kapsamlı orientation hale getirilmiştir. control is applied, flux obtained by orientation flow effected sensors, sensor coil, third harmonic of the stator voltage either cascade stator edilen bulgular windings sonucunda; or stator sanayi current-voltage sektörü için tüketim aralığı and arttıkça, obtained elektrik from ve doğalgaz the observer that uses speed measurement aralığı Kw is cinsinden feeded yükseldikçe, back and fiyatlarda the transformation da azalma meydana gelmektedir. of the basic separation is achieved. In the application Anahtar of indirect Kelimeler : field Elektrik, oriented, Doğalgaz, Tüketim, orientation Sanayi, data Konut, is Anova, obtained TUİK, Fiyat by observing the stator current and speed. Aim of field oriented control, torque and flux of the induction motor can be controlled independently of each other such as DC motor torque and flux components. Direct Torque Control is ACCORDING called as direct TO CONSUMPTION control of the RANGES stator IN flux TERMS and OF torque INDUSTRY by AND selection of appropriate stator voltage. Fundamental of direct motor control is based on simultaneously checking the electromagnetic torque and stator flux. The voltage and current response time obtained in direct motor control is completely determined by motor and the inverter is no longer a limiting factor. The idea of using the motor flux and torque as basic control variables in direct motor control is the same as the operation made in DC drive. In direct motor control, both flux and torque are controlled with hysteresis controller and the delays related with PWM modülatör are eliminated. Optimal switching logic is used instead of PWM. Thus, quick response characteristic is obtained by torque control of DC drive and direct flux control. Torque response is better than DC or field oriented control. There is a need for torque control in most of the variable speed drive applications but may be requied speed control. In transportation applications such as electric cars and diesel electric locomotives that do not require sensitive speed control, electromagnetic torque is directly controlled and speed control is not used. The method of direct torque control is especially ideal for these applications. In this study, it is aimed to investigate the studies in speed control techniques and to identify the effective methods. At the end of the study, an evaluation is presented about the speed control methods of three-phased induction motors. 151

165 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences HAYATİ VERİLERİ TESPİT EDEN ELEKTRONİK TEKSTİLLER (1) ELECTRONIC TEXTILES THAT DETERMINING VITAL DATAS Banu Hatice GÜRCÜM 1, Mustafa Oğuz GÖK 2, Sabit BABAOĞLU 3 1 Gazi Üniversitesi, Tekstil Tasarımı Bölümü, Ankara / Türkiye 2 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Tekstil ve Moda Tasarımı Bölümü, Kahramanmaraş / Türkiye 3 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Kahramanmaraş / Türkiye Öz: Gelişen teknolojiye bağlı olarak tekstil de bu gelişimden önemli bir derecede etkilenmiştir. Tekstil sadece örtünme amacıyla kullanılırken gelişmelere bağlı olarak örtünme ile birlikte farklı ihtiyaçları da karşılama görevini üstlenmiştir. Bunun sonucu olarak da Teknik Tekstiller olarak tanımlanan yeni bir tekstil alanı ortaya çıkmıştır.teknik tekstillerin yüksek katma değere sahip bir alt başlığı olan Akıllı Tekstiller de önemli bir pozisyona gelmiştir. Akıllı tekstiller, sıradan tekstillerden farklı olarak çevreden kaynaklanan bir değişikliği algılama ve bu değişikliğe karşı bir cevap verme özelliğine sahip ürünlerdir. Diğer tekstil ürünlerine göre yüksek performans ve kullanım özelliklerine sahiptirler. Akıllı tekstil ürünleri özellikle 2007 yılından itibaren prototip olmaktan çıkıp günlük yaşamımıza girmeye başlamıştır. Markalar ürünlerini modaya uygun olarak ortaya çıkarmaya başlamışlardır. Bu da tasarımcıların dikkatini bu noktaya çekmesine neden olmuştur. Bu gelişimin sonucu olarak sanat, moda ve teknoloji birbiri ile disiplinler arası bir bağlantı kurmuştur.bu çalışma kapsamında giyilebilir elektronikler alanında teknolojideki son gelişmeler, kullanılan yöntemler ve uygulama örnekleri incelenmiştir. Kablosuz bir şekilde uzaktan nabız ölçümü yapabilen bir sistem tasarlanmıştır. Bu sistem ile birlikte vücuda yerleştirilen kumaş elektrodlar sayesinde kişinin nabız değerleri ölçülebilmiştir. Ölçülen bu değerler bilgisayar ekranında görüntülenmiştir. Özellikle Avrupa ülkelerinde yaşlı insan nüfusunda artış gözlenmektedir. Yapılan bu çalışma ile yaşlı insanların sağlık değerlerinin uzaktan izlenmesi sağlanarak gerekli önlemlerin alınmasına yardımcı olabilecek bir tasarım oluşturulmuştur. Anahtar Kelimeler: Akıllı Tekstil, E-Tekstil, Tıbbi Tekstil, Nabız Abstract: Textiles are affected from development significantly depending on the advancing technology. Textiles used only for the purpose of covering in the past, they undertook different needs with covering depending on development. As a result of this, a new field of textiles has emerged defined as Technical Textile. Smart textiles that having high added value are a subheading of technical textiles. They have a prominent position. They can perceive the environmental effects or changes and react against these unlike ordinary textiles. Compared to other textile products, they have high performance and handling properties. Smart textile products especially since 2007 began to come into our daily lives and they are produced not a prototype, as a daily product. Trademarks have begun to uncover according to the fashion of the product. This has led to draw attention to this point of designers. As a result of this development, art, fashion and technology have established interdisciplinary connection with each other. In this study, The Integration to Woven Fabric Structure of Circuit and Conductive Materials Used in the Field of Electronic Textiles was examined. The system is designed in a way that can remotely wireless heart rate measurement. The person s pulse rate could be measured with this system by the implantable electrodes. These measured values are displayed on the computer screen. The elderly population has been increased especially in European countries. Together with this study, remote monitoring of particularly elderly people s health value was provided. A design was created to help take the necessary precautions. Key Words: Smart Textile, E-Textile, Medical Textile, Pulse Doi: /UHMFD (1) Sorumlu Yazar: Mustafa Oğuz GÖK, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Tekstil ve Moda Tasarım Bölümü, Kahramanmaraş / Türkiye tekstil1453@gmail.com Geliş Tarihi / Received: Kabul Tarihi/ Accepted: Makalenin Türü: Type of article (Araştırma Uygulama / Research -Application) Çıkar Çatışması / Conflict of Interest:Yok / None Etik Kurul Raporu Yok None of Ethics Committee (Araştırmada Kurum İzni Var / Yok) YOK The Research Council Permit Yes / No NO 152

166 1. GİRİŞ UHMFD (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: İnsanlar yaşamlarını sürdürmek amacıyla farklı ihtiyaçlar gözetmişlerdir. Bu ihtiyaçların arasında beslenme, örtünme, barınma ve/ veya korunma önemli bir yer tutmaktadır. Örtünme ihtiyacı ilk zamanlarda hayvan postları ile yapılmıştır. Bunun yerini zamanla tekstil yüzeyleri almıştır. Gelişen ihtiyaçlara bağlı olarak tekstil ürünlerinde önemli değişiklikler ortaya çıkmıştır. Örtünme sadece insanlar için değil aynı zamanda eşyalar için de önemli bir konuma gelmiştir. Bu ihtiyaca bağlı olarak Teknik Tekstiller olarak tanımlanan yeni ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES IN TEKSTİLLER TERMS OF INDUSTRY AND bir tekstil alanı ortaya çıkmıştır. Bu tekstillerin kullanım yerleri gelişen teknolojiye bağlı olarak hızla artmıştır. İnşaat, ziraat, sanayi, sağlık, vb. birçok alanda teknik tekstillerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Gelecekte bu alanlarda kullanılacak teknik tekstil miktarının ve çeşidinin önemli bir artış göstereceği düşünülmektedir. Artan kullanım alanına paralel olarak tüm tekstiller içerisinde, teknik tekstiller önemli bir paya sahip olmuştur. Kullanım yeri ve amacına göre tekstil elyaf ve malzemeleri bazen tek başına bazen de diğer polimer ve/ veya malzemelerle karışım halinde kullanılmışlardır ve kompozit yapılar elde edilmiştir. Özellikle 2007 den sonra yapılan çalışmalar incelendiğinde teknik ve elektronik tekstillerin prototip olmaktan çıkıp günlük yaşantımıza girdiği görülmektedir. Markalar ürünlerini modaya uygun olarak ortaya çıkarmaya başlamışlardır. Bu da tasarımcıların dikkatini bu noktaya çekmesine neden olmuştur. Bu gelişimin sonucu olarak sanat, moda ve teknoloji birbiri ile disiplinler arası bir bağlantı kurmuştur. Bu çalışma kapsamında geniş literatür taraması yapılmıştır. Çalışma kapsamında alıcıverici devrelerin kullanıldığı uzaktan nabız ölçümü yapabilen, iletken iplikler ve kumaşların kullanıldığı yeni bir tasarım oluşturulmuştur. Bu sistem bir tekstil ürününe entegre edilerek değerler incelenmiştir. 2. TEKNİK TEKSTİLLER ve AKILLI Teknik tekstiller çok eski zamanlardan bu yana kullanılmaktadır. Bu tekstillerin üretimi, gemiler için yelken bezlerinin üretilmesi ile başlamış, 1939 yılında ilk sentetik liflerin kullanılmasıyla teknik tekstil üretiminde önemli bir artış yaşanmıştır (Arslan, 2009). Teknik tekstilin tanımı konusunda henüz tam olarak bir görüş birliği sağlanamamıştır. Bu nedenle teknik tekstil kavramı ile neyin kastedildiğinin açıklanması gerekmektedir. Teknik tekstiller ile ilgili birçok tanım var olmasına rağmen en fazla kabul göreni The Textile Institute tarafından yapılan yapılmıştır. The Textile Institute tarafından yayınlanan Textile Terms and Definitions adlı yayında estetik veya dekoratif özelliklerinden ziyade esasen sahip oldukları teknik ve performans 153

167 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: özellikleri için imal edilen tekstil materyalleri ve ürünleri olarak tanımlanmaktadır (Arslan, 2009). Kullanım alanları incelendiğinde teknik tekstillerin bir geçiş sektörü olduğu görülmektedir. Üretilen ürünler, ihtiyaca göre değişiklik gösterebilmektedir. Üretilen ürünlerde ileri teknolojiler kullanılmaktadır. Bu ürünler diğerlerine göre yüksek performansa sahiptirler. Kullanım kolaylığının olması, daha hızlı ve ucuz üretilebilmeleri, performanslarının yüksek olması, vb. etkenlerden dolayı dünya pazarında önemli bir yer edineceği öngörülmektedir. Teknik tekstiller kendi içerisinde on iki alt sınıfa ayrılmaktadır. Bunlar arasında gelişime en açık olanı ve katma değeri en yüksek olanı akıllı tekstillerdir. Akıllı tekstiller farklı disiplinleri bir araya getiren bir çalışma alanıdır. Farklı disiplinleri bir araya topladığından oldukça farklı biçimlerde tanımlanmışlardır. Her bir araştırmacı bu terimi kendi alanı ile ilişkilendirerek tanımlamıştır. Dadi ve Sweden (2010:9) akıllı tekstillerin çevresel uyarıcı durumlarda aktif bir kontrol mekanizması üzerinden hissedip reaksiyon verebilen tekstil materyal ve yapıları olduğunu belirtmektedir. Cherenack ve Pieterson a (2012:2) göre ise Akıllı tekstiller çevresel uyaranları algılayıp cevap verebilen materyallerdir. Stoppa ve Chiolerio (2014: 11958) akıllı tekstilleri çevresi veya kullanıcıyla etkileşim halinde olan, birlikte dokunan, örülen ya da dokusuz yüzey olarak işlenen iplikler, filamentler veya lif gibi tekstil ürünleri olarak tanımlamışlardır. Meinander (2005:91) akıllı kumaşlar ve interaktif tekstil çözümleri, çevresi veya kullanıcısıyla olan etkileşimleri izlemeyi sağlayan ya da geliştirebilen ürünler olarak tanımlamıştır. Tüm bu akıllı tekstil tanımlarından da anlaşıldığı gibi akıllı tekstiller genel olarak, çevresel değişikliği algılayıp bu değişikliklere tepki veren ürünler olarak tanımlanmaktadırlar. Akıllı tekstiller ilk olarak 1850 yılında çeşitli korse ve kemerlerin elektro terapi amaçlı kullanılmasıyla ortaya çıkmıştır (Karayianni, 2002). İkinci dünya savaşının ardından sanayileşmenin gerçekleşmesi ile birlikte daha yeni ve geliştirilebilir akıllı tekstiller ortaya çıkmaya başlamıştır. İlk giyilebilir bilgisayar 1955 yılında Edward Thorpe ve Claude Shannon tarafından geliştirilmiştir (Thorp, 1998). İnsanlar, 18.yy dan bu yana bilgisayarların da yaygın şekilde kullanılmasıyla teknoloji ve bilimdeki gelişmeleri takip ederek en hızlı şekilde öğrenmeye, üretmeye ve ürün geliştirmeye başlamışlardır. Bu gelişimlerden tekstil ve hazır giyim de payını almıştır. Yapay liflerin kullanımı artmış, lif üretim teknikleri geliştirilmiş ve yeni işleme teknolojileri ortaya çıkmıştır. Doğal liflere benzeyen yapay lifler üretilmiştir. Bilgisayarlar yardımıyla tasarım ve üretim artış göstermiştir. 154

168 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: li yıllarda the Curies kardeşlerin keşfettiği piezo materyallerde ilerlemeler olmuş ve bu materyaller kullanılmaya başlanmıştır yılında ABD de bir laboratuvarda yaşanan kaza sonrasında farkında olmadan bir sigaranın alaşımın şeklini değiştirdiğini fark etmişlerdir. Böylece şekil hafızalı Nitinol keşfedilmiştir (Çelik Bedeloğlu, 2011). Şekil hafızalı bu materyaller akıllı perdelerde, itfaiyeci giysilerinde, mikroklima özellikli tekstil tasarımlarında, yastıklarda, moda alanında, vb. uygulamalarda kullanım alanı bulmuştur (Şekil 1). Şekil 1. Şekil Hafızalı Materyallerin Tekstilde Kullanımı (Çelik Bedeloğlu, 2011) 1970 li yıllarda polimerik jeller kullanılmaya başlamış ve yeni sentetik malzemeler keşfedilmiştir. Tüm bu gelişmelerle birlikte akıllı tekstiller de çeşitlenmiştir. Geçmişte sadece spesifik uygulamalarda karşımıza çıkan bu özellikler gündelik yaşamda sıklıkla karşımıza çıkmaya başlamıştır. Akıllı tekstillerin önemli bir alt sınıfını ise elektronik tekstiller ve giyilebilir bilgisayarlar oluşturmaktadır. Toplumların refah seviyesindeki artışın bir sonucu olarak insanların ihtiyaçlarında da önemli artış görülmeye başlanmıştır. Tekstillerin sadece örtünme amacının dışında farklı fonksiyonel özellikleri (akıllı tekstil yapıları) göstermesi istenmiştir. Bunun sonucu olarak da tekstil farklı bilim dalları ile özellikle de elektronik endüstrisi ile iş birliği içine girmiştir. Önceleri elektromanyetik koruma ve ısıtma amaçlarıyla kullanılmış olan iletken iplikler, güç transferi, sensörler, vericiler ve mikro denetleyicilerle uyarı kontrolleri sağlamada, vb. kullanılarak farklı gereksinimleri yerine getirmeye başlamışlardır (Vassiliadis, Provatidis, Prekas ve Ranguss, 2005). Tüm bu çalışmaların temelinde iletkenlik yatmaktadır lerden itibaren iletken tekstil ürünleri piyasaya çıkmaya başlamıştır (Smith, 1988). Elektronik bileşenlerin tekstile entegre edilmesi ile ilgili ilk çalışma 1990 ların sonunda Levi s ve Philips in birlikte çalışması sonucu ortaya çıkmıştır (Çelik Bedeloğlu, Sünter ve Bozkurt, 2010). Özellikle askeri 155

169 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: alanda ve sağlık alanında çalışmalara öncelik verilmiştir. Bu çalışmalarda amaç elektriğin iletilmesi ve iletişimin sağlanmasıdır. Bu konuda yapılan çalışmaların sayısı da gün geçtikçe artmıştır. Farklı kullanım alanları ortaya çıkmıştır. Lif ve ipliklere iletkenlik veya yarı iletkenlik farklı yöntemlerle sağlanabilmektedir; Metal levha veya bantlardan liflerin elde edilmesi (Anderson ve Seyam, 2002), Farklı üretim ve çekim yöntemleri kullanılarak lif elde edilmesi (Kim, Koncar, Devaux, Dufour ve Viallier, 1999; Pormfret, Adams, Comfort ve Monkman, 2004) Metal oksitleri veya tuzları, iletken karbon ve kendiliğinden iletken olan polimerlerin kullanılması (De Rossi, Santa ve Mazzoldi, 1999; Mazzoldi, De Rossi, Lorussi, Scilingo ve Paradiso, 2002; Xue ve Tao, 2005) bu yöntemlerin en fazla kullanılanlarıdır. İpliklerde iletkenlik (Çelik Bedeloğlu v.d., 2010); İletken filamentlerden, Kesikli iletken liflerden, İletken lif veya tellerin iletken olmayan tekstil lifleri ile birlikte eğrilmesinden İlletken olmayan ipliklerin iletken malzemelerle kaplanmasıyla sağlanabilmektedir. İletken kumaşlar ise iletken iplikler veya tellerin kullanılmasıyla veya kumaşa iletken malzemeler ile muamele edilerek elde edilmektedirler. Çalışmalarda en fazla kullanılan yöntem kimyasal kaplama yöntemidir. Bu yöntemde lifler metal tuzları ile kaplanmakta ve liflerin indirgenliği sağlanarak banyo sonrasında kalıcılığı sağlanmaktadır (Çelik Bedeloğlu v.d., 2010). Her bir aşamadan sonra yıkama gerektirmektedir. İletken elyaflar kullanılarak elde edilmiş bu ürünler yıkanabilir özelliktedirler. Elektronik tekstiller ve giyilebilir bilgisayarlar, iletken kumaşlara elektronik bileşenlerin entegre edilmesiyle elde edilmektedirler. Burada önemli olan iki nokta vardır. Bunlar iletken kumaşın üretilmesi ve üretilen bu kumaşa elektronik bileşenlerin (mp3, GPS, mikrofon, algılayıcı, işlemci, vb.) entegre edilmesidir. Tıp alanında elektronik tekstiller de yaygın şekilde kullanılmaya başlanmıştır. İnsan vücudu karmaşık bir yapıya sahiptir. Birçok hayati sinyali bir arada idare etmektedir. Bu sinyallerin belirli bir düzen içerisinde ilerlemesi gerekmektedir. Bu değerler ölçülerek kontrol altına tutulabilmektedir. Çalışmada gerçekleştirmiş olduğumuz sistemin esas amacı in- 156

170 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: san nabız değerini ölçmek ve kontrol altında tutmaktır. Bu tür sistemlerin genel amacı insanın hayati değerlerini (nabız, tansiyon, ateş vb. gibi) ölçmek, kaydetmek, depolamak ve iletmektir. Bu işlem iletişim radyo dalgaları ile sağlanmaktadır. Polisler, itfaiyeciler, askeri personeller, sağlık personelleri, hastalar, vb. geniş bir kullanım kitlesine sahiptir. Bu tür ürünler gündelik giysilerde veya objelerde de kaşımıza çıkmaya başlamıştır. Günlük kullandığımız sensörlü objelere örnek olarak; ayna, yatak, sandalye, direksiyon, tuvalet kapağı, çevre için gereken saat benzeri cihaz, gözlük üzerine monte edilen kalp atışını ve SpO 2 yi ölçen sensörler, ayakkabı üzerine monte edilen sensörler ile hareket değerlendirme, kalp değerlerinin ayakta izlenmesi için kablosuz EKG kolyesi, kalp değerlerinin ve çevre değerlerinin ölçülmesi için sağlık tişörtü, kulağa takılan aktivite tanıma sensörü, eldiven tipi nabız oksimetresi, hareketleri izlemek için çorap üzerine monte edilen gerginlik sensörleri ve SpO 2 ve nabız değerlerini ölçmek için yüzük şeklindeki alet, vb. verilebilir. Bu tür giysilerde amaç, belirlenecek olan işlemi sağlayacak devre elemanlarını tekstil yüzeyi üzerine entegre ederek akıllı bir giysi tasarlamaktır. Sistem genel olarak şu şekilde çalışmaktadır. Sensörden gelen sinyal işlemci tarafından değerlendirilir ve sonuçlar ekranda görüntülenir. Alınan sonuçlar kablolu veya kablosuz bir şekilde bilgisayara iletilir. Böylece kişinin hayati fonksiyonları uzaktan takip edilmiş olmaktadır. 3. ELEKTROKARDİYOGRAM (EKG) Elektrokardiyogram (EKG), kalbin elektriksel potansiyelini gösteren ve kalbin durumu hakkında bilgi içeren bir sinyaldir (Acharya, Bhat, Iyengar, Roo ve Dua, 2003; Caner, Engin ve Engin, 2008). Bu sinyal vücuda yerleştirilen elektrotlar aracılığıyla ölçülmektedir ve kaydedilmektedir. Kalp sağlığının durumu EKG dalga biçiminin şekline ve kalp atış oranına bağlıdır (Acharya v.d., 2003). Elde edilen veriler doğru bir şekilde doktorlar tarafından yorumlanarak hastalıkların teşhis edilmesinde kullanılmaktadır. Özellikle tıp ve biyomedikal mühendisliği alanlarında daha çok ön planda tutulmaktadır. Literatürde bu alanlarda yazılımsal ve donanımsal birçok çalışma yapılmıştır. Bu alanda çalışmalar hız kesmeden devam etmektedir. Kalbin anatomik yapısı ve dolaşım sistemi oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir. Kalpte oluşan elektriksel potansiyelleri anlamak ve yorumlamak için kalbin elektriksel iletim sistemi hakkında bilgi sahibi olmak gerekir. Elektrokardiyogram ve EKG bileşenleri bu değerlendirmenin yapılmasında önemli etkenlerden bazılarıdır. Daha sonra ise bu değerlerin kaydedilmesi ve kullanılması gerekmektedir. Böylece kalpte meydana gelen 157

171 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: şekil ve ritim bozuklukları hakkında yorum yapılabilmektedir. Kalbin kasılması ve gevşemesi sırasında ortaya çıkardığı elektriksel potansiyel değişiminin bedenin iletken bir ortam gibi davranmasından yararlanılarak zamana karşı çizdirildikten sonra kaydedilmesine elektrokardiyografi denilmektedir. Bu kaydedilen (görüntülenen) değişimlere elektrokardiyogram (EKG), elektrokardiyografi sırasında kullanılan ve temelde değiştirilip geliştirilmiş bir galvanometre olan aygıta ise elektrokardiyograf adı verilir (Karadağ, 2009). Elektrokardiyogram üzerinde yön, genlik gibi farklı bilgiler yer almaktadır. Normal EKG, izoelektrik hat üzerinde sırayla bulunan P, Q, R, S, T, U adları verilen dalgalardan oluşmaktadır. Q, R ve S dalgaları EKG işaretinin en belirgin ve kolay gözlemlenebilir kısmı olan QRS kompleksini oluştururlar (Nizam, 2008). Bu değerler Şekil 2 de görülmektedir. Şekil 2. EKG İşareti Genlik ve Süre (Nizam, 2008) Kalpte üretilen elektriksel potansiyel değişiklikleri elektrotlar yardımıyla tespit edilmektedir. İletken bir yapıya sahiptirler. Vücudun belirli noktalarına bağlanarak değerleri ölçmemize yardımcı olmaktadırlar. EKG, Kalbin düzgün çalışıp çalışmadığını belirlemede, Aniden olan veya daha önceden gerçekleşen kalp krizlerinin zararlarını belirlemede, İletim anormalliklerini tespit etmede (kalp tıkanıklığı gibi), Kalbin fiziksel durumu hakkında bilgi öğrenmede, Kalple ilgili olmayan bazı rahatsızlıkları da ortaya çıkarmak amacıyla, 158

172 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: İstemik kalp rahatsızlığında egzersiz dayanıklılık testi esnasında bir görüntüleme aracı olarak kullanılmaktadır. Nabız değerleri yaşa göre farklılık gösterebilmektedir. Ortalama arasında değişmektedir. Yaşın ilerlemesi ile birlikte bu değer azalmaktadır. Bu değerlerin altına inildiğinde veya üstüne çıkıldığında bir sorun oluşabilmektedir. Kalbin atım sayısının 60 ın altında olmasına bradikardi (Anonim, 2015a), 100 ün üzerinde olmasına taşikardi (Anonim, 2015b) denilmektedir. Bu hastalıkların farklı tedavi yöntemleri bulunmaktadır. Bu çalışmanın amaçlarından birisi de olumsuzluk durumlarını erken teşhis etmek ve önlem almaktır. 4. LİTERATÜR TARAMASI Elektronik tekstiller farklı alanlarda kullanım alanı bulmuştur. Çalışmanın bu bölümünde geçmiş yıllarda özellikle tıbbi alanda yapılmış olan araştırmalar incelenmiştir. Soukup, Hamacek, Mracek ve Reboun (2014) tarafından yapılan Textile based temperature and humidity sensor elements for healthcare applications başlıklı çalışma sağlık ve medikal alanında akıllı tekstil uygulamaları için sıcaklık ve nem sensörlerinin tekstil kumaşları içerisine entegre edilmesi ile ilgilidir. Sağlık tedavisinde kullanımı için akıllı tekstil ürünlerinden dayanıklılık, yıkama dayanımı, esneklik, zehirsiz olması ve giysinin konforu, vb. özellikler beklenmektedir. Bu özellikleri ise iletken ipliklerin kullanıldığı sensörler yardımı ile sağlanmaktadır. Bunlar kumaşlara farklı yöntemler ile entegre edilebilmektedir. Tasarlanan sıcaklık ve nem sensörleri farklı ortamlarda test edilmişlerdir. Sonuç olarak tasarlanan sensörlerin yıkama esnasında yüksek bir dayanıklılığa sahip olduğu görülmüştür. Çalışmada farklı iletkenlik ve direnç değerlerine sahip iplikler kullanılmıştır. Zheng, Ding, Yan Poon, Lai Lo, Zhang, Zhou, Yang, Zhao ve Zhang (2014) tarafından yapılan Unobtrusive sensing and wearable devices for health informatics başlıklı çalışmada basit ve giyilebilir teknolojilerden bahsetmişlerdir. Popülasyondaki yaşlı nüfusunun artması, kronik hastalıkların yaygın bir hal alması ve bulaşıcı hastalıklar bugünün önemli olumsuzluklarından bazılarıdır. Bu olumsuzluklar ile birlikte hastalıklar artmış ve bunun sonucunda insanların sağlık ihtiyaçları da artış göstermeye başlamıştır. Özellikle de büyük hastalıkların erken teşhisi ile birlikte tedavisi mümkün olmaya başlanmıştır. Hastaların sürekli kontrol altında tutulması günümüz şartları ile yeterince imkân ve yer bulunmamasından dolayı oldukça zordur. Fakat bazı hastalıkların da tedavisi için hastanın sürekli gözlem altında tutulması gerekmektedir. Bu ihtiyaçtan dolayı disiplinler arası önemli çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Sağlık bilgilerinin (edinme, iletim, işle- 159

173 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: me, depolama, geri alma ve sağlık bilgisinin kullanımı) kontrol altında tutulması teşhis için oldukça önemlidir. Bu amaçla elektronik giyilebilir tekstillerin tasarlanması oldukça önemli bir hal almıştır. Bir dönüm noktası olarak görülmektedir. Bilginin alınması için sensörler giysi içerisine insan vücuduna zarar vermeyecek şekilde yerleştirilebilmektedir, dokunabilmektedir. Tasarlanacak olan prototip ile sağlık bilgisi günlük yaşamda yaygın bir şekilde ve sorunsuz olarak edinilebilmektedir. Sensörler elektronik baskılar üzerine çubuk şeklinde tasarlanmaktadırlar veya uzun süreli sağlık izlenimlerine olanak vermek için insan derisi üzerine direk olarak da basılabilmektedirler. Romagnoli, Alis, Guillen, Basterra, Villacastin ve Guillen (2014) tarafından yapılan A novel device based on smart textile to control heart s activity during exercise başlıklı çalışmada egzersiz esnasında kalp aktivitesini kontrol eden bir sistem üzerinde araştırma yapılmıştır. Sistemde kalp atış ve HRV analizleri kıyaslanmıştır. Testler poliklinikte yapılmıştır ve sonuçlar çalışmada gösterilmiştir. Tasarlanan bir akıllı tekstil uygulaması ile ölçülen kalp atışları kişisel cep telefonu veya bilgisayara iletilmiştir. HRV yönünden sistemin uygun olmadığı fakat HR ölçümleri bakımından sistemin kullanılabileceği çalışmada gösterilmiştir. Morrison, Silver ve Otis (2014) tarafından yapılan A single-chip encrypted wireless 12-lead ECG smart shirt for continuous health monitoring başlıklı çalışmada elektrokardiyografik bir devre (esnek elektrotlar, batarya ve anten) tekstil içerisine uygun formda entegre edilmiştir. Alınan bilgiler 1mW dan daha az hızla gönderilerek akıllı telefonlar üzerinden devamlı olarak izlenmiştir. Kalp değerlerinin izlenmesine, şifrelenmesine ve esnek anten ile ISM bandı üzerinden bir çip ile iletilmesine izin vermektedir. Ma, Chao ve Tsai (2013) tarafından yapılan Smart-clothes-prototyping of a health monitoring platform başlıklı çalışmada sağlık izleme platformu prototipi akıllı giysiler başlığı altında araştırılmıştır. Çalışmada elektronik tekstiller kullanılmış ve sağlık takibi amacıyla 5 farklı sensörün giysi içerisine entegre edildiği akıllı bir kıyafet tasarlanmıştır. Çalışmada sıcaklık, EKG, EMG, solunum ve akselerometre sensörlerinin kullanıldığı gösterilmiştir. Sistemden alınan veriler kaydedilmekte ve aynı zamanda cep telefonuna kablosuz şekilde iletilebilmektedir. Bu ise uzaktan izlemeye yardımcı olmaktadır. Çalışma sonucunda giyilebilir sensörlerin elektronik tekstillerde sağlıklı biçimde kullanılabileceği ve medikal tekstillerde başarılı sonuçlarla elde edileceği anlatılmaktadır. Soh, Bergh, Xu, Aliakbarian, Farsi, Samal, Vandenbosch, Dominique, Schreurs ve Bart 160

174 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: (2013) tarafından yapılan A smart wearable textile array system for biomedical telemetry applications başlıklı çalışmada biomedikal uzaktan izleme (telemetri) sistemi üzerine araştırma yapılmıştır. Tasarlanan sistem ile varış yönü tahminlemesi yapılmakta ve biomedikal amaçlı uzaktan izleme sağlanmaktadır. Sistemde esnek antenlerin tekstil kullanılarak yapıldıkları ayrıca sistem performansının vücut benzeri sıvı kullanımı ve kullanıcı kıyafetiyle vücuttan gerçekçi bir mesafeyle karakterize edildiği belirtilmektedir. Sonuç olarak 2 farklı yerleşim için sistemin doğru şekilde verileri ilettiği ve kullanılabilir olduğu belirtilmiştir. Peng, Wang, Hu ve Zhang (2012) tarafından yapılan A wearable heart rate belt for ambulant ECG monitoring başlıklı çalışmada hareket halindeyken EKG değerlerinin izlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla giyilebilir kalp atış kemeri tasarlanmıştır. Elde edilen verilerin kablosuz bir yolla belirlenen birimlere iletimi sağlanmıştır. Çalışma sonucunda medikal amaçlı kalp atış takibinin yapılan e-tekstil tasarımı ile konforlu bir biçimde ve doğru ölçüm değerleri ile sağlandığı belirtilmektedir. Löfhede, Seoane ve Thordstein (2012) tarafından yapılan Textile electrodes for EEG recording - A pilot study başlıklı çalışmada yeni doğan bebeklerin bakım üniteleri için bir sistem geliştirilmeye çalışılmıştır. EEG elektrotlara sahip tekstil yüzeyleri tasarlanmıştır. Beş sağlıklı yetişkinde sistem denenmiştir ve test sonuçlarının olumlu olduğu gözlenmiştir. Tasarlanan ölçücüler çeşitli boyutlardaki tekstil pedlerine yerleştirilmiştir. Sistemin en önemli noktası ölçücü kısmın önüne iletken bir kumaşın yerleştirilmesi olduğu açıklanmış, böylece bu kumaş cilt üzerinde yaralanmayı engellediğine değinilmiştir. Çalışma sonucunda tekstrotların sodyum klorür veya jel ile birlikte kullanımının uygun olduğu gösterilmiştir. Fábio, Marques, Ribeiro, Colunas ve Silva (2011) tarafından yapılan A real time, wearable ECG and blood pressure monitoring system başlıklı çalışmada gerçek zamanlı giyilebilir EKG ve kan basınç izleme sistemi üzerine araştırma yapılmıştır. Elektronik bileşenlerin entegre edildiği bir ceket tasarlanmıştır. Sistemin kalp atış diyagramı ve kan basıncını düzgün şekilde ölçebildiği bildirilmiştir. Zieba, Frydrysiak, Tysiorowski ve Tokarska (2011) tarafından yapılan Textronic clothing to ECG measurement başlıklı çalışmada EKG ölçümü için tekstronik kıyafet üzerine araştırma yapılmıştır. Tehlikeli görevlerde bulunan insanların hayati fonksiyonlarının sensör içeren ve kıyafete entegre edilmiş tekstronik sistemlerle tespitinin mümkün olabileceği belirtilmiştir. Tekstil modülü elektronik ölçüm sistemiyle bağlantılı EKG elekt- 161

175 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: rotları ile entegre bir tişörtten oluşmaktadır. Ölçücü elektrotların kompozit bir tekstil yapısına sahip oldukları ve elektro iletken tekstil materyalinden oluştukları belirtilmiştir. Dokuma kumaş olarak gümüş kullanıldığı, EKG sisteminin 3 elektrottan oluşmaktadır. Elektrotların düşük gerilimle çalışmaktadır. Onlardan alınan gerilimin yükseltici ile filtre edildikten sonra bilgisayar sistemine iletildiği belirtilmiştir. Yapılan ölçümler sonucunda sistemin hem hasta konforunu sağladığı hem de doğru şekilde kalp atım değerlerini alabildiği gösterilmiştir. Cunha J., Cunha B., Pereira, Xavier, Ferreira ve Meireles (2010) tarafından yapılan Vital-jacket: a wearable wireless vital signs monitör for patients mobility in cardiology and sports başlıklı çalışmada kardiyoloji ve sporda hastaların hareketliliği için giyilebilir kablosuz hayati sinyal izleyici ceket üzerine araştırma yapılmıştır. Tasarımın kalp atış takibini doğru şekilde yapabildiği ve konforlu bir tekstil yüzeyi ile bu amaca ulaştığı belirtilmiştir. Coyle, Lau, Moyna, O Gorman, Diamond, Di Francesco, Costanzo, Salvo, Trivella, De Rossi, Taccini, Paradiso, Porchet, Ridolfi, Luprano, Chuzel, Lanier, Revol-Cavalier, Schoumacker, Mourier, Chartier, Convert, De-Moncuit ve Bini (2010) tarafından yapılan BIOTEX Biosensing textiles for personalized healthcare management başlıklı çalışmada BIOTEX projesi hakkında bilgiler verilmiştir. Biotex, AB tarafından finanse edilen bir projedir. Vücut sıvılarının kimyasal bileşenleri (özellikle ter üzerine odaklanan) ve fizyolojik sinyalleri ölçen tekstil sensörlerini geliştirmeyi hedeflemiştir. Bu sistem örnek toplama ve taşınması için sıvı taşıma sistemi, sodyum içeren birçok sensörü, iletkenlik ve ph sensörlerini içermektedir. Bu bileşenler tekstil yapısı üzerine entegre edilmiştir. Çalışma kapsamında terleme oranı, EKG, solunum ve kan oksijenini ölçmek için sensörler geliştirilmiştir. Özellikle de ter konusu üzerine çalışmalar sürdürülmüştür. Çalışmada kemer üzerine ph, sodyum, iletkenlik ve ter ölçümleri yapan sistem ve sensörler yerleştirilmiştir ve yelek (göğüs bandı) üzerine EKG, solunum ve nabız oksimetresi ölçen sensör ve sitemler yerleştirilmiştir. Cho, Lee ve Cho J. (2009) tarafından yapılan Review and reappraisal of smart clothing başlıklı çalışmada akıllı tekstiller hakkında genel bilgiler verilmiş ve pratikte yapılan uygulamalara değinilmiştir. Çalışmada tekstil tabanlı klavyeler, tekstil tabanlı biosensörler, kumaş zedelenme tespitleri, vücut hareket tespitleri, ses tanıma sistemleri, gerilim ölçücüler, kablosuz haberleşme araçları, enerji teknolojileri, entegre devreler gibi uygulamalar ve araştırmalar hakkında bilgiler verilmiştir. EKG kalp ölçüm sistemi ile t-sihrt üzerine iletken materyallerin yerleştirildiği uygulama 162

176 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: resimlerle anlatılmıştır. Son olarak gelecekte akıllı tekstil uygulamalarına yönelik ne gibi gelişmeler olabileceği yönünde tahminler yapılmıştır. Lee ve Chung (2009) tarafından yapılan Wireless sensor network based wearable smart shirt for ubiquitous health and activity monitoring başlıklı çalışmada sağlık ve aktivite görüntülemede kablosuz sensör ağları araştırılmıştır. Çalışmada tasarlanan akıllı tişört ile elektrokardiogram (EKG) ve hızlanma ölçümleri gerçek zamanlı görüntüleme olarak yapılmış ve geliştirilmiştir. Bu değerler kablosuz yöntemlerle iletilmiştir. Çalışmada giyilebilir sensör parçacıklarının küçük boyutlarda olmasına, düşük güç tüketimine sahip olmasına ve giysinin fit oturmasına özen gösterilmiştir. Pandian, Mohanavelu, Safeer, Kotresh, Shakunthala, Gopal ve Padaki (2008) tarafından yapılan Smart Vest: Wearable multi-parameter remote physiological monitoring system başlıklı çalışmada akıllı yelek, giyilebilir çok parametreli uzaktan fizyolojik görüntüleme sistemi üzerine araştırma yapmışlardır. Çalışma kapsamında ilk olarak giyilebilir bir yelek tasarlanmıştır. Sistemde kullanılan giysi kalp ritim takibini yapan EKG sensörü, fotolitismogram, vücut sıcaklığı, kan basıncı ve galvanik deri verici sensörlerinden oluşmaktadır. Bu sensörlerden alınan tüm verilen kablosuz iletişim yoluyla uzaktan izlenip takip edilmiştir. Çalışma sonucunda vücut sağlığı kontrolünün e-tekstillerle konforlu ve doğru bir şekilde yapıldığına vurgu yapılmıştır. Sporcu ve hastaların gerek evde gerekse iş esnasında anlık sağlık ve performans takiplerinin yapılabileceği belirtilmiştir. Chung, Lee ve Toh (2008) tarafından yapılan WSN based mobile u-healthcare system with ECG, blood pressure measurement function başlıklı çalışmada fizyolojik işaretlerin ölçüldüğü mobil sağlık hizmetleri sistemi tasarlanmıştır ve geliştirilmiştir. Bu sistemde hastaların elektrokardiyogram (EKG) ve kan basıncı sinyalleri devamlı olarak monitörden takip edilmektedir, işlenmektedir ve cep telefonunda bölgesel olarak analiz edilmektedir. Herhangi bir bilinmeyen veya kuşku duyulan sinyal örneği belirlendiğinde, hücresel telefon ilk olarak basit bilgi analizi yapmaktadır. Daha sonra bu sinyaller belirlenen bir hastane sunucusuna gönderilmektedir. Sonuç olarak hastaların uzaktan izlenmesinde önemli bir gelişim sağlanmıştır. Lymberis ve Dittmar (2007) tarafından yapılan Advanced wearable health systems and applications-research and development efforts in the European union başlıklı çalışma sağlık bakım maliyetlerinin azaltılması ve bu aşamada ortaya çıkan sorunlara çözüm bulmak amacıyla oluşturulmuştur. Yüksek kalitede bir tedavi hizmeti vermek, tedavilere her yerden kolay erişim imkânına sahip ol- 163

177 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: ELEKTİRİK VE DOĞALGAZ FİYATLARININ RF Alıcı EKONOMETRİK Modül AÇIDAN mak ve iyileştirme programlarını geliştirmek için sağlık ve bakım masraflarının düşürmek planlanmıştır. SWHS; vücut hareketleri, vücut sıcaklığı, solunum oranı, kalp atış hızı ve EKG gibi hayati sinyallerin ölçülmesini içine almaktadır. Giyenin fiziksel aktivitesi ve bilgilerin yorumlanması esnasında sinyal kalitesinin iyileştirilmesi ve sinyal işleme üzerinde çalışmaktadırlar. uygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri uygulanarak 7805 araştırma Voltaj daha kapsamlı Regülatörü- hale getirilmiştir. 5V 5. MATERYAL ve METOD Çalışmada kullanılan elektronik devre bileşenlerinin özellikleri ve izlenen yöntem bu bölümde açık bir şekilde belirtilmiştir Materyal Haberleşme Sistemleri ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES Kondansatör IN TERMS OF INDUSTRY AND RF haberleşme, radyo frekansı üzerinden alıcı-verici cihaz arasında veri iletimine verilen isimdir. Günümüzde birçok uygulamada kullanılmaktadır. Modül bir tek anten ile baskılı devre kartına (PCB) monte edilebilmektedir. RF Verici Modül RF 433 verici modülün besleme gerilimi 5V (volt) ile 12V aralığındadır. Uzak mesafelerde haberleşme yapılacaksa besleme geriliminin yüksek olmasında (12 volt veya bu değere yakın) fayda vardır. Pil ile rahatlıkla çalışabilmektedir. RF 433 alıcı modülün çalışma voltajı 5V dur. Besleme geriliminin ters verilmemesine dikkat edilmelidir. Düşük maliyetli olması için ters voltaj koruması koyulmamıştır. Tasarım pil kullanımı düşünülerek yapılmıştır voltaj regülatörü projelerde sıklıkla kullanılan bir voltaj sabitleyicisidir. Dijital entegreler ve denetleyicilere uyumlu bir şekilde kolayca monte edilmektedir. 6V-36V arası uygulanan gerilimi 5V a sabitlemektedir. Kondansatörler, elektrik yüklerini kısa süreliğine depo etmeye yarayan devre elemanlarıdır (Anonim, 2015c). Kondansatörler iki iletken levha arasına konulmuş bir yalıtkandan oluşmaktadır. RS232 Seri Portu ve Max232 Entegresi RS232 iletişimi bilgisayarların kendi aralarında haberleşmesi için ortaya çıkmış bir yöntemdir. 9 bacaklı bir yapıya sahiptir. Her bir bacağın farklı görevleri bulunmaktadır. Günümüzde bilgisayara bağlanan birçok donanım bu yöntemi tercih etmektedir. Bunlara yazıcılar, tarayıcılar, vb. verilebilir. Mikrodenetleyicilerin RS232 portuna direk bağlanamaması ise bir dezavantaj yaratmaktadır. Çünkü düşük gerilimle çalışmaktadır. Bu 164

178 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: elemanlarda 12 voltu TTL seviyeye indirgeyen bir sistem kullanmak gerekmektedir. MAX232 entegresi bu özelliklere sahiptir ve çalışmada kullanılmıştır. Seri haberleşme sağlamaktadır. Data Sheet den alınan bilgilere göre PIC18F452 mikrodenetleyicisi PIC18FXXX serisine ait 40 bacaklı bir mikrodenetleyicidir. Bu mikrodenetleyicilerde C derleyicisi kullanılmaktadır. Kaynak kodlara sahiptir ve PIC16 ve PIC17 komut setleri ile uyumlu ça- Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik lışmaktadır. ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için tüketim Kristal aralığı Osilatör arttıkça, elektrik ve doğalgaz AD624AD Enstrümantasyon Yükselteci AD624 data sheet inden alınan bilgilere göre AD624, Analog Devices şirketi tarafından üretilen bir enstrümantasyon yükselticidir. Düşük seviyeli güç çeviriciler (transducer) için tasarlanmış, yüksek hassasiyet ve düşük gürültü özelliklerine sahip bir tümleşik devredir. Direnç Direnç, adından da anlaşıldığı gibi bir şeye karşı gösterilen zorluktur. Bu devre elemanı elektronikte akımın geçmesini engeller veya azaltır. Bunu ise elektrik enerjisini ısıya dönüştürerek yapar. Diyot Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki dirençleri çok küçük diğer yöndeki dirençleri çok büyüktür. PIC18F452 Mikrodenetleyicisi Frekans kararlılığı en iyi olan osilatör tipidir. Özellikle alıcı-verici devrelerinde kullanılan frekansta yayın yapabilmek için frekans kararlılığı çok iyi olmalıdır Metod Çalışma aşamalar halinde gerçekleştirilmiştir. Tasarlanacak olan devre sanal olarak proteus programında çizilmiştir. Çizilen devrenin deney setinde prototipi tasarlanmıştır. Prototipi tasarlanan bu devre delikli kart üzerine yerleştirilerek, gerekli bağlantılar sağlanarak ve alıcı-verici devreler oluşturularak sistem kurulmuştur Verici Devrenin Hazırlanması LM741 OP-AMP (Operational Amplifiers) İşlemsel yükselteç olarak da bilinirler. 741 ve 747 gibi türleri vardır. Devrenin gerilim kazancı kontrol etmeye yararlar. Nabız değerlerinin ölçülmesi için gereken verici devre proteus programında sanal olarak çizilmiştir (Şekil 3). 165

179 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: Şekil 3. Verici Devrenin Proteus Programında Çizimi Çizilen bu devrenin çalışma esnasındaki görüntüsü Şekil 4 te verilmiştir. Sonuçların görüntüsü doğru bir şekilde alındıktan sonra devrenin deneme seti üzerinde kurulması aşamasına geçilmiştir. Şekil 4. Verici Devrenin Sanal Olarak Çalışma Esnasındaki Görünümü 166

180 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: Nabız değerini ölçen devre ilk olarak deneme seti üzerinde yapılarak devrenin gereken ölçümü doğru bir şekilde yapıp yapmadığı test edilmiştir. Ölçüm sonuçları doğru bir şekilde elde edildikten sonra bu devre elemanları delikli kart üzerine monte edilmiştir. Tasarlanan devre Şekil 5 te görülmektedir. Bu devrede 18F452 piki kullanılmıştır. Şekil 5. Nabız Değerlerini Ölçen Devre (Üstten Görünüm ve Alttan Görünüm) Tasarlanan kartın devreye bağlanması Nabız değerini ölçmek için tasarlanan sistemde +9 voltluk ve -9 voltluk iki besleme yer almaktadır. Alıcı ve verici devreler güç kaynağına Şekil 6 da görüldüğü gibi bağlanmak- the consumption of electricity and natural gas used tadır. in industry and houses is statistically Şekil 6. Nabız Değerlerini Ölçen ve İleten Devrenin Bağlantıları 167

181 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: Nabız Değerini Ölçen Sistem Tasarlanan devrede bulunan siyah kablo 100 ohm luk direnç ile insan vücudundaki statik yükü topraklanmaktadır yani insan vücudunun referans gerilimini toprak seviyesine getirilmektedir. Kırmızı (kalbin sol tarafa takılan ve elektroda bağlanan) ve beyaz (kalbin sağ tarafa takılan ve elektroda bağlanan) kablolar ile AD624AD entegresine (Enstrümantal yükselteç) giriş yapılmaktadır. Bu iki kablo (kırmızı ve beyaz) arasındaki fark gerilimi devrede bulunan yükselteç tarafından yükseltilmektedir. 4,7 kilo ohm luk direnç ve 1000 mikrofaradlık kapasitör ile bir alçak geçiren filtre tasarlanmıştır. Bu filtre entegrenin çıkışına dâhil edilmektedir. 47 kilo ohm luk direnç ve 0,1 mikrofaradlık ikinci bir devre oluşturulmaktadır ve sisteme seri olarak bağlanmaktadır. Bu devre alçak geçiren bir filtredir. Bu filtrelerin amacı şehir şebekesinden kaynaklanan gürültüler sönümlenmektedir. Kapasitör (kondansatör) ile DC gerilimden kurtulup diğer yükseltece sevk edilmektedir. Burada LM 741 yükselteci kullanılmıştır. Bu yükseltecin girişine 1,5 kilo ohm luk dirençler inverting bacağına uygulanmıştır. 470 kilo ohm luk dirençle (RF direnç) devreye eklenmektedir. Bu direnç non-inverting devrelerde çıkışla inverting bacağına bağlanan bir dirençtir. AC gerilimlerin, 0,7 voltun altındaki gerilimlerin ve küçük gürültüleri filtrelemek için bir diyot üzerinden gerilim geçirilmektedir. Bu diyotun katot ucu (çıkış ucu) bir led ile 1,5 kilo ohm luk dirence bağlıdır. Buradan alınan sinyali pikin port interrupt 0 kesme bacağına uygulanmaktadır. Pike gelmeden önce 1,5 kilo ohm luk direnç üzerinden geçirip 5,1 voltluk zener ile topraklanmaktadır (Bu sayede 5,1 voltun üzerindeki gerilimler topraklanmaktadır). Bu işlemin yapılmasının amacı 5,1 voltun üzerindeki gerilimlerin pike uygulanmaması, pikin zarar görmemesi içindir. Pik her bir voltaj yükselmesinde voltajın yükselme esnasında timer 0 zamanlayıcısının içerisindeki sayıyı alarak zamanlayıcı tekrar sıfırlamaktadır, kesme meydana getirmektedir (timer 0 high ve timer 0 low). Led in her yanması kalpten bir sinyal geldiğini göstermektedir. Eğer zamanlayıcının interrupt bacağı sıfırsa elde ettiği değeri transmitter ile 433 MHz lik alıcı devreye göndermektedir (Şekil 7) baud rate asenkron Usart protokolünde haberleşme bu sayede yapılmış olmaktadır. Alıcı devre aldığı bu sinyali TTL seviyesindeki (0-5 volt) bu gerilimi RS 232 Max entegresi ile 232 protokol voltaj seviyesine (+9 volt ve -9 volt) getirip bilgisayara 232 portu üzerinden aktarılmaktadır. Elde edilen değerler yazılan matlab yazılımı sayesinde düzgün bir şekilde alınıp alınmadığı kontrol edildikten sonra zaman yani periyod değerimiz (iki kalp atışı arasındaki periyodu) elde edilmektedir. Matlab programı ile de alınan 168

182 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: timer 0 değerleri dönüşüm formülü yardımıyla nabız değerlerine dönüştürülmektedir ve ekrana yazdırılmaktadır. Böylece dakikadaki kalp atım sayısı hesaplanmaktadır. the consumption of electricity Şekil 7. and 433 natural Mhz lik gas used Alıcı in industry Devre and houses is statistically Yazılımda işaretsiz olarak 32 baytlık veri alınmaktadır. Yazılan koşullar ile bu sayıların net bir şekilde alınıp alınmadığı anlaşılmaktadır. Nabız değişkeni hesaplanmaktadır. Bu hesaplama; Yüksek öncelikli bayt 256 ile çarpılmaktadır. Elde edilen değer düşük öncelikli bayt ile toplanarak bir nabız değişkeni elde edilmektedir. Elde edilen bu nabız değeri 256 ile çarpılmaktadır. Daha sonra osilatör frekansına bölünüp 60 ile çarpılarak dakikadaki nabız değeri elde edilmiş olmaktadır. Sistemin gürültülerden etkilenmemesi için bu nabız değerlerinin 30 ile 200 arasında olması beklenmektedir. Ölçülen değerler bu aralıkta ise ekrana yazdırılmaktadır (Şekil 8). 169

183 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: Tasarımın Son Hali Şekil 8. Ölçülen Nabız Değerleri Tasarlanan giysiye elektrot görevi yapması için iletken kumaşlar yerleştirilmiştir. Giysi üzerindeki bağlantılar iletken iplikler ile sağlanmıştır. Şekil 9 da kullanılan iletken iplikler ve elektrotlar görülmektedir. Şekil 9. Kullanılan İletken İplikler ve Kumaşlar 170

184 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: 6. SONUÇLAR VE BULGULAR İnsan hayatı boyunca temel bazı ihtiyaçlara önem duymuştur. Bu ihtiyaçlar arasında örtünme de yer almaktadır. Örtünme ihtiyacını ise tekstil kavramı ile gidermeye çalışmıştır. Tekstil ilk zamanlarda korunma amacıyla kullanılırken zamanla yeni amaçlar için de kullanılmaya başlanmıştır. Fonksiyonel özellikler kazanmıştır. Bu yapıya multidisipliner bir çalışma sonrası ulaşılmıştır. Refah seviyesinin yükselmesiyle ve yeni teknolojilerin ortaya çıkmasıyla tekstil yeni bir boyut kazanmıştır. Tekstil ürünleri teknik yapıya sahip olmuşlardır. Bu yapıya sahipken eski görevlerini yerine getirdikleri gibi bunun yanında farklı özelliklere de sahip olmuşlardır. Bu durumda kullanım alanları zamanla artış göstermeye başlamıştır. Tekstil yalnız başına genel bir kullanım alanına sahipken, teknik tekstiller biraz daha özellikli (spesifik) yerlerde tercih edilmişlerdir. Bu kullanım alanlarına örnek olarak itfaiyeci elbiseleri, astronot kıyafetleri, sağlık alanında kullanılan kıyafetler, vb. verilebilir. Teknik tekstiller çok geniş bir alanda kullanılmaya başlandığından bu tekstiller kendi aralarında alt sınıflara ayrılmışlardır. Bu alt sınıflar arasında en fazla dikkat çeken ve katma değeri yüksek olan ürün grubu akıllı tekstillerdir. İsminden de anlaşıldığı gibi akıllı bir yapıya sahiptirler. Çevresel uyarıları algılayan ve bu uyarılara tepki veren ürün grubu bu sınıfta yer almaktadır. Akıllı tekstil ürün grupları arasında elektronik tekstiller ve giyilebilir bilgisayarlar bu sınıfın en önemli kısmını oluşturmaktadırlar. Bu ürünler farklı alanlarda kullanılmaktadırlar. Bu alanlar arasından en fazla dikkat çekenleri tıp, spor ve askeri alanda yapılan uygulamalardır. Bu çalışmada kişinin nabız değerleri kablosuz olarak ölçülmesi hedeflenmiştir. Ölçülen değerler haberleşme sistemleri ile bilgisayara gönderilerek kaydedilmiştir. Nabız değerlerinin ölçülmesinde elektrotlar yerine dokunmuş iletken kumaşlar kullanılmıştır. Bağlantılar ise iletken iplikler ile sağlanmıştır. Tasarlanan devre tek bir kart üzerinde birleştirilmiştir ve tasarımın boyutu küçültülmüştür. Tasarlanan kart bir tekstil giysisi üzerine yerleştirilmiş ve iletken iplikler ve kumaşlar kullanılarak bağlantılar sağlanmış ve ölçümler alınmıştır. Bu çalışma doktora tezinin bir parçasıdır ve gelişme aşamasındadır. Tasarımın SMD elemanları ile küçültülmesi üzerine çalışmalara devam edilmektedir. Yapılan bu çalışmanın Türkiye deki çalışmalar için yardımcı bir kaynak olacağı düşünülmektedir. Katma değeri yüksek bu ürünlerin üretimi ile Türkiye nin tekstil pazarında önemli bir pay sahibi olması beklenmektedir. 7. KAYNAKLAR ACHARYA, U. R., BHAT, P. S., IYENGAR, S. S., ROO, A., & DUA, S., (2003). Classification of Heart Rate Data Using Artificial Neural Network and Fuzzy 171

185 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: Equilavence Relation Pattern Recognition, 36 (61-68) ANDERSON, K., & SEYAM, A., (2002). The Road to True Wearable Electronics JTATM, 2/2 Anonim (2015a) org/query?url=http%3a%2f%2fwww. saglikvakti.com%2fkalbin Anonim (2015b) normalden-yavas-atmasi- bradikardi%2f&date= , org/query?url=https%3a%2f%2ftr.wikipedia.org%2fwiki%2fta%25c5%25 9Fikardi&date= , the consumption of electricity and natural gas used in 1536) industry and houses is statistically Anonim (2015c) org/query?url=http%3a%2f%2fwww. robotiksistem.com%2fkondansator_ nedir_kondansator_ozellikleri. html&date= , ARSLAN, K., (2009). Teknik Tekstiller Genel ve Güncel Bilgiler, Müstakil Sanayici ve İşadamları Derneği (MÜSİAD) Araştırma Raporu: 58, ISBN , İstanbul, Mart 2009, Mavi Ofset Basım Yayın Tic. San. Ltd. Şti CANER, C., ENGİN, M., & ENGİN, E., (2008). The Programmable ECG Simulator J. Med. Syst., 32 ( ) CHERENACK, K., & PIETERSON, L. V., (2012). Smart Textiles: Challenges and Opportunities Journal of Applied Physics, 112 (091301) CHO, G., LEE, S., & CHO, J., (2009). Review and Reappraisal of Smart Clothing International Journal of Human-Computer Interaction, 25/6 ( ) CHUNG, W. Y., LEE, S. C., & TOH, S. H., (2008). WSN Based Mobile u-healthcare System with ECG, Blood Pressure Measurement Function Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS th Annual International Conference of the IEEE, (1533- COYLE, S., LAU, K. T., MOYNA, N., GOR- MAN, D. O., DIAMOND, D., FRAN- CESCO, F. D., COSTANZO, D., SAL- VO, P., TRIVELLA, M. G., ROSSI, D. E. D., TACCINI, N., PARADISO, R., PORCHET, J. A., RIDOLFI, A., LUP- RANO, J., CHUZEL, C., LANIER, T., REVOL-CAVALIER, F., SCHOUMAC- KER, S., MOURIER, V., CHARTIER, I., CONVERT, R., DE-MONCUIT, H., BINI, C., & MEIRELES, L., (2010). BIOTEX-Biosensing Textiles for Personalised Healthcare Management Information Technology in Biomedicine, IEEE Transactions on, 14/2 ( ) 172

186 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: ÇELİK BEDELOĞLU, A., (2011). Şekil Hafızalı Alaşımlar ve Tekstil Malzemelerindeki Uygulamaları Tekstil ve Mühendis, 18/83 (27-37) ÇELİK BEDELOĞLU, A., SÜNTER, N., & BOZKURT, Y., (2010). Elektriksel Olarak İletken Tekstil Yapıları, Üretim Yöntemleri ve Kullanım Alanları Synthetic Metals, 79/17 (7-17) DADİ, H. H., & SWEDEN, B., (2010). Literature Over View of Smart Textiles, Textilhögskolan Högskolan I Boras, Swedish School of Textiles, Master of Textile Technology, Examiner Nils Krister techniques for analysis. Moreover, tests of hypothesis sors, were applied 12 ( ) and the research was DE ROSSI, D., SANTA, A. D., & MAZZOL- DI, A., (1999). Dressware: Wearable Hardware Mater. Sci. Eng. C, 7 (31-35) FABIO, A., MARQUES, F., RIBEIRO, D. M. D., COLUNAS, M. F. M., & CUN- HA, J. P. S., (2011). A Real Time, Wearable ECG and Blood Pressure Monitoring System Information Systems and Technologies (CISTI), th Iberian Conference, (1-4). [257] KARADAĞ, A., (2009). Dalgacık Ağlarıyla Elektrokardiyografik Aritmilerin Sınıflandırılması, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul KARAYIANNI, E.., (2002). Space Technology Moves Textiles Smart Smart Materials Bulletin, 2002/9 (9-10) KIM, B., KONCAR, V., DEVAUX, E., DU- FOUR, C., & VIALLIER, P., (1999). Electrical and Morphological Properties of PP and PET Conductive Polymer Fibers Synthetic Metals, 146/2 ( ) LEE, Y. D., & CHUNG, W. Y., (2009). Wireless Sensor Network Based Wearable Smart Shirt for Ubiquitous Health and Activity Monitoring Sensors and Actuators B, 140 ( ) LÖFHEDE, J., SEOANE, F., & THORD- STEIN, M., (2012). Textile Electrodes for EEG Recording -A Pilot Study Sen- LYMBERIS, A., & DITTMAR, A., (2007). Advanced Wearable Health Systems and Applications Engineering in Medicine and Biology Magazine, IEEE, 26/3 (29-33) MA, Y. C., CHAO, Y. P., & TSAI, T. Y., (2013). Smart-Clothes - Prototyping of a Health Monitoring Platform Consumer Electronics?? Berlin (ICCE-Berlin), ICCEBerlin IEEE Third International Conference on, (60-63) MAZZOLDI, A., DE ROSSI, D., LORUSSI, F., SCILINGO, E. P., & PARADISO, 173

187 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: R., (2002). Smart Textiles for Wearable Motion Capture Systems AUTEX Res. J., 2/4 ( ) MEINANDER, H.., (2005). Smart and Intelligent Textiles and Fibers, In Shishoo R (ed.) Textiles in Sport. Cambridge, UK, Woodhead Publishing in association with The Textile Institute and Boca Raton, FL, CRC Press MORRISON, T., SILVER, J., & OTIS, B., (2014). A Single-Chip Encrypted Wireless 12-Lead ECG Smart Shirt for Continuous Health Monitoring VLSI Circuits Digest of Technical Papers, 2014 Symposium on (1-2) NİZAM, A., (2008). Karınca Koloni Optimizasyonuna Dayalı Yeni Bir Aritmi Sınıflama Tekniği, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul PANDIAN, P. S., MOHANAVELU, K., SA- FEER, K. P., KOTRESH, T. M., SHA- KUNTHALA, D. T., GOPAL, P., & PA- DAKI, V. C., (2008). Smart Vest: Wearable Multi-Parameter Remote Physiological Monitoring System Medical Engineering & Physics, 30 ( ) PENG, M., WANG, T., HU, G., & ZHANG, H., (2012). A wearable heart rate belt for ambulant ECG monitoring 2012 IEEE 14th International Conference on e-health Networking, Applications and Services (Healthcom), ( ) PORMFRET, S. J., ADAMS, P. N., COM- FORT, N. P., & MONKMAN, A. P., (2004). Advances in Processing Routes for Conductive Polyaniline Fibers Tekstil ve Mühendis, 101/1-3 ( ) ROMAGNOLI, M., ALIS, R., GUILLEN, J., BASTERRA, J., VILLACASTIN, J. P., & GUILLEN, S., (2014). A Novel Device Based on Smart Textile to Control Heart s Activity During Exercise Australas Phys Eng Sci Med., 37 ( ) SMITH, W., (1988). Metallized Fabrics- Techniques and Applications Journal of Coated Fabrics, 17/4 ( ) SOH, P. J., BERGH, B. V. D., XU, H., ALI- AKRIBAN, H., FARSI, S., SAMAL, P., VANDENBOSCH, G. A. E., SCHRE- URS, D. M. M-P., & NAUWELAERS, B. K. J. C., (2013). A Smart Wearable Textile Array System for Biomedical Telemetry Applications Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on, 61/5 ( ) SOUKUP, R., HAMACEK, A., MRACEK, L., & REBOUN, J., (2014). Textile Based Temperature and Humidity Sensor Elements for Healthcare Applications 174

188 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: Electronics Technology (ISSE), Proceedings of the th International Spring Seminar on, ( ) STOPPA, M., & CHIOLERIO, A., (2014). Wearable Electronics and Smart Textiles: A Critical Review Sensors, 14/7 ( ) THORP, E. O., (1998). The Invention of The First Wearable Computer ISWC 98 Proceedings of the 2nd IEEE International Symposium on Wearable Computers, IEEE Computer Society (4) VASSILIADIS, S., PROVATIDIS, C., PRE- KAS, K., & RANGUSS, M., (2005). Novel Fabrics with Conductive Fibres, Intelligent Textile Structures Application. Production & Testing International Workshop XUE, P., & TAO, X. M., (2005). Morphological and Electromechanical Studies of Fibers Coated with Electrically Conductive Polymer J. Appl. Polym. Sci., 98/4 ( ) ZHENG, Y. L., DING, X. R., POON, C. C. Y., LO, B. P. L., ZHANG, H., ZHOU, X. L., YANG, G. Z., ZHAO, N., & ZHANG, Y. T., (2014). Unobtrusive Sensing and Wearable Devices for Health Informatics Biomedical Engineering, IEEE Transactions on, 61/5 ( ) IEBA, J., FRYDRYSIAK, M., TESIO- ROWSKI, L., & TOKARSKA, M., (2011). Textronic Clothing to ECG Measurement Medical Measurements and Applications Proceedings (MeMeA), 2011 IEEE International Workshop on, ( ) 175

189 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: EXTENDED Murat KORKMAZ, Hakan ABSTRACT AÇIKGÖZ Textiles are affected from development significantly depending on the advancing technology. Textiles used only for the purpose of covering in the past, they undertook different needs with covering depending Özet : on development. Yılları arasındaki As TUİK a result verileri kullanılarak of this, a hazırlanan new field bu çalışma, of textiles sanayi has emerged defined as Technical ve konutlarda Textile. kullanılan Smart doğalgaz textiles elektrik tüketiminin that having istatistiksel high olarak added analiz value edilmesi are a subheading of technical textiles. uygulanmıştır. They Ayrıca have hipotez a prominent testleri uygulanarak position. araştırma They daha kapsamlı can perceive hale getirilmiştir. the environmental effects or changes and react against these unlike ordinary textiles. Compared to other textile products, they edilen have bulgular high performance sonucunda; sanayi sektörü and handling için tüketim properties. aralığı arttıkça, Smart elektrik ve textile doğalgaz products especially since 2007 aralığı began Kw cinsinden to come yükseldikçe, into our fiyatlarda daily da lives azalma and meydana they gelmektedir. are produced not a prototype, as a daily product. Trademarks Anahtar Kelimeler have : Elektrik, begun Doğalgaz, to uncover Tüketim, Sanayi, according Konut, to Anova, the TUİK, fashion Fiyat of the product. This has led to draw attention to this point of designers. As a result of this development, art, fashion and technology have established interdisciplinary connection with each other. The basis of all this work starts with ACCORDING conductivity. TO CONSUMPTION Conductive RANGES textile IN products TERMS OF began INDUSTRY to hit AND the market in 1980s. The first study on the integration of electronic components into textiles is made by Levi s and Philips in the last of 1990s. A lot of studies have been made after these studies especially in military and health fields. Aim of these studies is the transmission of electricity and providing communication. Aim of this type of clothing is to integrated circuit components on the textile surface and to design smart clothes. The system operates in general as follows. The signal that getting from sensors evaluated by processor and the results appear on the screen. The results are transmitted to a computer wired or wireless. Thus, person s vital functions are monitored remotely. EKG is a signal that showing the heart s electrical potential and informing about condition of the heart. This can be provided by electrodes. These values are measured and recorded. The state of the heart health depends on EKG shape of the waveform and heart rate. Obtained datas accurately are interpreted by doctors and used for diagnose disease. Especially uses in medicine and biomedical engineering. Many studies that having software and hardware have been made in the literature. Heart rates can be changed according to age. These values are average between These values decrease with advancing age. When these values fall or exceed of limit, it can be a problem. The number of heart rates to be under 60 is known as bradycardia. If the numbers of hearth rate exceed 100, it is known as tachycardia. There are different treatments of these diseases. One of the aims of this study also is early diagnosing of negative status and taking precaution. Communication Systems, 7805 voltage regulator, 176

190 (Ekonomi) ID:52 & K:120 (Economy) No / Document No: condenser, RS232 serial port, integrated with MAX232, AD624AD instrumentation amplifier, resistances, diodes, LM741 OP-AMP, PIC18F452 microcontroller, crystal oscillator, etc. have been used in this study. Work has been executed in stages. The designed circuit has been drawn on Proteus. The prototype of drawn circuit designed in the experimental set. This circuit placed on punch cards. Necessary connections are provided. In this study, The Integration to Woven Fabric Structure Özet of : Circuit and Yılları Conductive arasındaki TUİK Materials verileri kullanılarak Used hazırlanan in the Field bu çalışma, of sanayi Electronic Textiles was examined. ve The konutlarda system kullanılan is designed doğalgaz ile in elektrik a way tüketiminin that can istatistiksel remotely olarak wireless analiz edilmesi heart rate measurement. The person s uygulanmıştır. pulse rate Ayrıca could hipotez be testleri measured uygulanarak with araştırma this daha system kapsamlı by hale the getirilmiştir. implantable electrodes. These measured values are displayed on the computer screen. The elderly population has been increased especially edilen bulgular in European sonucunda; sanayi countries. sektörü için Together tüketim aralığı with arttıkça, this elektrik study, ve remote doğalgaz monitoring of particularly elderly aralığı Kw people s cinsinden health yükseldikçe, value fiyatlarda was da provided. azalma meydana A gelmektedir. design was created to help take the necessary precautions. 177

191 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences THE IMPORTANCE OF MODERN ILLUMINATION APPROACH AT INTERIOR DESIGN AND EXAMPLE LIGHTING DESIGN APPLICATION (1) İÇ MEKÂN TASARIMINDA MODERN AYDINLATMA YAKLAŞIMININ ÖNEMİ VE ÖRNEK AYDINLATMA TASARIMI UYGULAMASI Mustafa ŞAHİN 1, Tarık TAŞCI 2 1 Erzincan University, Department of Electrical & Electronics Engineering, Erzincan / Turkey 2 General Directorate of State Airports Authority, Erzincan Airport, Erzincan / Turkey Öz: Gelişen teknolojiyle birlikte insanların yaşam tarzları da hızla değişmektedir. Bu sayede, mimari yapıların klasik kalıpların ötesine geçip şekillenmesinin önü açılmış ve tasarımcılar dizaynlarında standartların dışına çıkmıştır. Bu noktada aydınlatma mühendisliği ve modern aydınlatma tasarımı önem kazanmaktadır. Bu çalışmada modern mimari başlığı adı altında aydınlatma kavramı ele alınmış. Uygun aydınlatma tasarımının mimari ve ergonomi açısından önemine vurgu yapılmıştır. Uygulama için ise Marmara Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümüne ait Bilgisayar Laboratuarı seçilmiş. Uygulama için seçilen, aydınlatma hesaplamaları klasik yollarla yapılan bu mekâna ait aydınlatma tasarımı Uluslararası Aydınlatma Komisyonu (CIE) nin normlarına uygun olarak DIALux programı kullanılarak yeniden yapılmıştır. Bir iç mekânda standartlara uygun ve bilinçli olarak yapılan aydınlatma sayesinde görsel konfor koşullarının iyileştiği gözlemlenmiştir. Ayrıca ışık ve nesneler arasında kurulan kombinasyonların farklı zevklere hitap eden yeni estetik anlayışları oluşturabileceğine vurgu yapılmış ve mimariye uyumu bakımından da doyurucu noktaya ulaşıldığı gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Aydınlatma Mühendisliği, İç Mekân Tasarımı, Modern Aydınlatma, Görsel Konfor, Estetik, Ergonomi Abstract: People s lifestyle change fastly, too, with developing technology. Thus, some concepts have been come forward as shaping of architectural structures going beyond the classical mould and designers go beyond the standards of design. At this point, Lighting Engineering and modern lighting design have gained importance. In this study, the concept of enlightenment discussed under the title of modern architecture. The importance of suitable lighting design in terms of architecture and ergonomics has emphasized. Marmara University Technology Faculty Electrical Electronic Engineering Department Computer Laboratory has been chosen for the application. The environment which is chosen for application, formerly, lighting calculation which has been calculated by using traditional methods, lighting design has been made again by using DIALux program with International Illumination Commission (CIE) standard suitability. It is observed that visual comfort gets better as a result of the suitable and conscious illumination. It is also stressed that combinations among light and objects can consist new aesthetic perception which address different pleasure and also observed to reach a satisfactory point in terms of suitability architecture. Key Words: Lighting Engineering, Interior Design, Modern Illumination, Visual Comfort, Aesthetic, Ergonomics Doi: /UHMFD (1) Corresponding Author: Mustafa ŞAHİN, Erzincan University, Department of Electrical & Electronics Engineering, Erzincan / Turkey mustafasahin@erzincan.edu.tr Received: Accepted: Type ofarticle (Research and Practice) Conflict of Interest: None Ethics Committee: None 178

192 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: 1. INTRODUCTION Since 1879 when Edison has invented the carbon filament incandescent whether to go down in history, lighting industry has gone further quite quickly. After the first electric light bulb, tungsten filament which is more glossy and lighting fixtures which spread light better has been developed. Then fluorescent lamps replace incandescent lamps in the industry. Ballast was developed to run discharge metal vapour lamps which can give more powerful light and work more efficiently than incandescent lamps and take place in the illumination techniques (Luckiesh,1920). Especially in the last decade a new revolution has begun to be experienced about illumination as a result of Electronic and Lighting sciences. While electronic ballasts can adjust the colour of the light to fluorescent and other discharge lamps more easily, using electronic starters and igniters to start discharge, electrodeless lamps which work by inducing high-frequency, converters which have been developed for every low voltage halogen lamps with electronic and incandescence togetherness, blazed a trail about illumination. Along with all of these as part of building automation illumination installations have become very easy and inexpensive to be controlled with various electronic devices (Küçükdoğu, 2005). While developing new products with new technologies, presented conception of service about illumination also develops. A new kind of science called Light Architecture and new job called Illumination Engineering have occurred with the integration of Electrical-Electronic Engineering and architecture. Professional Consultancy Foundations which present only consultancy service have developed. In the source of these whole efforts; good and better illumination underlies. The purpose of the illumination is both to enable illumination level which is suitable for the purpose of architectural usage and to make better the condition of sight (Özkaya, 2004). Thus when the integration of eye, soul, physics, aesthetic, motivation is ensured useful condition of work could be constructed (Kocabey vd., 2004). 2. THE CONCEPT OF ILLUMINATION Lighting, with its simplest definition, is to ensure necessary lighting level for fulfilment of a function. Lighting is defined by the International Commission on Illumination (CIE) as to apply light for the purpose of enabling to see environment and objects properly (CIE, 2002). Nowadays lighting technique is a kind of term which pursues aesthetic, psychological, economical gains (Yavuz, 2004). Namely illumination is changed into a topic that firstly answering the physiological sights of people also it is indented to focus on visual comfort, business efficiency, architectural volume and architectural specialities of surface (Görgülü vd., 2010). The important point on illumina- 179

193 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: tion is to ensure most suitable illumination for the system work on the used volumes (Şahin, 2010). In this point, the colour of the light, direction of the light, softness and hardness of the acquired shade has an important role. Perceiving a colourful object correctly, colour speciality of lighting source has an important role (Kocabey, 2008). Today, a good lighting has become compulsory to meet special needs of persons and as well as to solve various problems of societies that live both under ordinary and extraordinary conditions (Doğan, 2004). Otherwise, inconvenient lighting will cause visual fatigue and serious injuries at working areas. In a study realized in a work environment, it was determined that physical fatigue of two out of every three persons results from weak lighting (Steelcase, 2009) Types of Illumination On the design phase of lighting system at Architectural, targeted illumination level should been well identified considering usage needs of environment. In this case the purpose of illumination is responding requested quantity of enlightenment. Lighting types are shown hierarchically at figure 1. Figure 1. Lighting Types (Şahin, 2014) Lighting types regarding to purpose Lighting typeswith regard to purpose is separated into three groups; decorative lighting, 180

194 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: physiological lighting, striking lighting (Kocabey, 2008). Decorative lighting Purpose of this type lighting is not showing the desired objects with all details, It keeps in the forefront of aesthetic effects.founded combination can been created between light and objects and this combination can form new aesthetic perception which addressed different pleasures. Physiological lighting Lighting which aim to see quickly and easily with regard to shape, colour and detail is physiological lighting. As any lighting types, also of physiological lighting, it should be avoided from effect which may impair eyesight and cause physiological disease, like eye glare. Striking lighting Aim of this type lighting is to attract attention, Namely aim is to emphasize. For that, high enlightenment level, colorful lights, variable light shapes or blinking systems are used, meanwhile aesthetic and decorative elements are utilized widely (Şahin, 2010). Especially at shop window, fair and environment that aims to demonstration it is used for advertising. Decorative lighting, physiological lighting and striking lighting exemplified respectively at Figure 2(a), (b) and (c) (Kocabey, 2008) (a) (b) (c) Figure 2. Lighting Types Regarding To Purpose (Şahin, 2014). Types of lighting in terms of light sources Natural Lighting Lighting type is made with daylight and help of space as window and doors at the buildings. For centuries, the aim of benefit from daylight has an important role at shaping building. The main goal of using daylight at building is to create comfortable and an efficient study environment. It is understood 181

195 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: that there is a positive effect in improving the performance and productivity of employees in natural lighting. Besides ensuring the psychological and physiological comfort of users, the main purposes are illuminated by daylight in the interiors are in terms of reducing energy consumption (Yener, 2007); The most efficient usage daylight To ensure smooth lightingas much as possible Providing glare control while preventing direct sunlight Establishing a visual relation with the outside world The sense of qualitative and quantitative differences in the level of external light during the day the realization of a design compatible with other physical environmental issues such as climate control and noise control (Capeluto, 2003) we can list form. Also good designed natural lighting, while supporting the health of building users, reduce building energy consumption and enables load balancing of heating and cooling[13]. Electrical energy is maintained as there is no need for lighting with electric during the day (Leslie, 2003). As a result of energy conservation, acid rain caused by the release of harmful waste for the environment, air pollution and global warming are reduced (Annex, 2010). Artificial Lighting Artificial lighting is an event which is ensured with various lighting elements out of daylight. Artificial light source can be checked, by that visual perception can be provided in the best way. Where daylight is not enough, usage artificial light never can replace daylight but it respond many difficulties. Artificial lighting must have certain characteristics for implementation in a healthy manner. The level of illuminance and light distribution is at the beginning of these. Artificial lighting can be divided into two main topics, interior lighting and exterior lighting (Özlü, 2008). Interior Space Lighting Illumination of closed area is defined interior space lighting, walls and ceilings contribute to enlighten study plane sending the lightby way of reflection.illumination of enclosed volumes are in this class such as house, school, hospital, factory, cinema, hangar, theatre, open and closed office environment ect. Including the interior lighting group, Museum lighting is shown at Figure 3 (Proffesionel Lighting Desing, 2012) 182

196 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Figure 3.Museum Lighting (Şahin, 2014) Semi Direct Lighting Interior lighting is separated into five groups depending on how light comes to the surface, in other words, to distribution of lighting levels (Gordon, 2003). Direct, Lighting It is a lighting Type that sends 60%-90% of light directly to the plane to be illuminated. Ceiling lightings can be given as an example for this lighting type (Şahin vd., 2014). It is a lighting type that sends 90%-100% of light emerging from lighting tools directly to the plane to be illuminated. Indirect lighting, sharp limits and shadows are obtained. The spotlight is the most important example of a direct lighting. Especially, in light of sizeable artworks, this lighting type must be used. For instance, volumes and shadows in sculpture exhibitions will be apparent with this lighting (Şahin vd., 2014). Diffused Lighting It is a lighting Type that sends 40%- 60% of light directly to the plane to be illuminated. Ceiling and wall reflectors are the examples of this lighting type (Yapar, 2007). Semi Indirect Lighting It is a lighting Type made with armatures that sends 10%-40% of light downwards and remaining part of it to upwards. Here, it is aimed to ensure a dim and restful environment for users (Şahin vd., 2014). 183

197 Indirect lighting UHMFD (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: ELEKTİRİK VE DOĞALGAZ FİYATLARININ Exterior EKONOMETRİK Lighting AÇIDAN It is a lighting type made with armatures that sends 0%-10% of light indirectly downwards and remaining part of it towards the ceiling and upwards. Indirect lighting is preferred in places with high reflection factor (Dursun, 2005). Colors of ceiling and wall have an important effect (Lighting Language, 2013). Exterior lighting is illumination of open field. Surface to be illuminated is usually illuminated by light coming directly (Led Lighting Blog, 2012). İllumination of road, airport, square, tunnel, exterior surfaces of buildings and their environment, sports fields, docks and similar places fall into this class. At Figure 4, an airport lighting are shown (Anonim, 2013). Figure 4. Exterior Lighting, For Instance an Airport Illumination (Şahin, 2014) 2.2. Suitable Lighting and Benefits The first question that must be asked before asking the benefits of a suitable lighting is how a correct lighting must be? (Sirel, 1991). Correct lighting is a prerequisite at workplaces to ensure perfect performance and most importantly, to protect eye health of employees. Lighting requirement in a work environment depends on characteristic of the work performed, the normality of the eye functions of employees and detailed lighting because of features of the work. Convenient lighting does not mean highlighting level. Even environments where are sufficient bright level, it is determined complains of some users (Çetin vd., 2003). For this reason, minimum illumination level values of various locations are chosen according to standard of EN : 2011 of usage area at interior (Yapar, 2007). To work for 6-7 hours in an en- 184

198 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: vironment not illuminated conveniently with these standards may cause visual impairment after a few months (Şahin vd., 2014). The effects of lighting are felt both perceptibly and abstractly and the projects, obtaining of correct lighting is important as much as providing a lighting system (Kürkçü, 2013). With correct lighting; eyesight increases accidents is reduced Efficiency increases Transaction volume increases Industry efficiency increase Safety is provided Aesthetic and comfort can be responded The most important thing to ensure the usage of the true light in the correct place by focusing on the architectural specialities of environments and how to get benefit from the light in the correct manner problems like brightness, contrast, look and excessive of the light may occur when the lighting is implemented in a wrong way. Another factor which is encountered and affects the study efficiency is shading. Mistakes which are done during the lighting may cause lapses depending on shading. When we focus on the psychological effects of illumination on people, colours of environment, specialities of light, number of the light sources are great factors. In the living rooms which are used with different densities and takes place in residential buildings, using local illuminations remove monotony and ensure a suitable illumination for the fiction of the medium (Led Lighting Blog, 2012). While passing from one medium to another; we can encounter maximum triple illumination difference. Different conditions may cause accidents, crashes and falling down. Depending on all of these data it could be told that amount of the light may change according to the quality of light and this relies on function (Özlü, 2008). When we observe illumination ergonomically, we should determine the necessary of luminance on the condition that being careful about the architectural specialities and environmental fiction. While making this determination, luminance level of neighbour medium and level of luminance during this transition of medium is very important. After this grade, lighting elements which ensure the level of luminance should be chosen. For that height of the study plane and index of chosen back efficiency which relies on colour should be effective (Kürkçü, 2013). To ensure suitable lighting system, we should make illumination calculations and determine the number of armature when we pass to the placement of the lighting elements (Smith, 2000). It is necessary to make assembly which will ensure suitable shading that avoids glare (Şahin, 2014). (Figure 5) 185

199 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Laboratory environment where is still used as interior space and lighting design which was calculated by using conventional method has been chosen for study. As application, in the Marmara University Technology Faculty Electrical Electronic Engineering Depart- ment Figure 5. Ergonomically Design of Correct Illumination System (Şahin, 2014) 3. MATERIALS AND METHODS Computer Laboratory is used and Calculations are made on this environment. The laboratory where lighting design is made in, 10,35x10,35x3,7 meter in size. Measurement is made of the Volume walls and ceilings are painted white. When we entered the door, windows are in front of us and all of volume is left hand side of the door (Figure 6) 186

200 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Figure 6. General View of Laboratory As it is shown Figure 7, from window to hallway, longitudinal, without reflector totally 12 (2 x 36 W TMS022) fluorescent fixtures were placed directly on the ceiling. Figure 7.The Girder on The Ceiling and Distribution of Light Source As shown Figure 8, there are 24 units 36 W standard tube fluorescent lamp, 24 units 36 W magnetic ballast and 24 units starters in these fixtures. 187

201 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Figure 8. Interior Using 2 X 36 W Fluorescent Fixtures Without Reflector While making calculation about How many lighting fixtures need in the used volume is preferred lighting calculation methods and Dialux program (Dialux, 2015). After the determination of lighting design program, lighting level of laboratory is determined as 500 lux by using minimum luminance level table (Table 1) which is prepared as standard EN : Table 1.Minimum Luminance Level Table As Standard of EN : 2011 (Şahin, 2014) PLACE analyzed. ANOVA model Continuous was applied to the study prepared with the use of different Bright PLACE (lux) Continuous Bright (lux) HOSPITALS SCHOOLS Corridor night 50 Studies and reading room, library 300 Corridor day 200 Classroom, laboratory, Conference Halls 500 Rooms 150 Gym, Art Gallery 500 Reading and control rooms 300 Stuff(Nurse) Rooms 300 HOTELSAND RESTAURANTS surgery preparation room 500 Mess Halls 200 Surgery rooms 1000 Entrance and General meeting room 300 Surgery rooms local Kitchen 500 Laboratory 750 Laboratory local HAUSES 188

202 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Consultation Rooms 500 Bedrooms 50 Consultation Specific 750 Murat KORKMAZ, Headboards Hakan AÇIKGÖZ 200 Güven Grup A.Ş. Bathrooms Finans Yönetmeni 100 NATIONAL BUILDING 1 Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Bathrooms Elektrik-Enerji (Mirror Bölümü Fronts) 500 Cinema 50 Living Rooms 100 Cinema (Foyer) ve konutlarda kullanılan 150doğalgaz ile elektrik Living tüketiminin Rooms istatistiksel reading and olarak sewing analiz edilmesi Concert Hall, uygulanmıştır. Theaters Ayrıca hipotez testleri uygulanarak araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. 100 Stairs (General) Theaters (Foyer) edilen bulgular sonucunda; 200 sanayi sektörü Kithchens için tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz Precision light exhibits 150 Kithchens (On Washing Stands) Sensitive light exhibits Anahtar Kelimeler : 300 Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Study Rooms Sanayi, Konut, Anova, TUİK, Fiyat Child room 100 OFFICES Arşivler 200 SHOPS AND STORES Conference Halls 300 Traditional shops Software Office 750 Showrooms Large and big offices techniques for analysis Moreover, tests Self of hypothesis service were shopsapplied and the research was Drawing Office 500 Large Stores and Supermarkets 750 After minimum luminance levels are determined from table 1, Datas are written to Dialux Light Program as room sizes, minimum illumination level, ceilings, walls and degree of reflect the floors as shown Figure 9. Then luminance selection is made by using these plugins which are loaded the program. Also we can see light flux of lighting source. 189

203 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Figure 9. Physicaldata Entry to Dialux Light Program After physical dates are transferred to Dialux, calculation is performed through the next step as shown Figure

204 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: techniques for Figure analysis. Moreover, 10. Dialux tests of Light hypothesis Calculation were applied and Page the research was Computer program calculation which is made according to sizes of laboratory and used lighting elements match up with calculation which is made by using conventional methods formerly. So according to the minimum 500 lux illuminance values, program offer to be used fixtures which are 3x4 units and 2x36 Watt. We can see light distribution which is calculated with Dialux Light in interior space as two-dimension. If we want to see same distribution as three-dimension, it is necessary to design with DiaLux. For this, firstly the laboratory is designed according to actual sizes Dialux environment. Then furniture of interior space and lighting elements are placed into the space of fidelity. Figure 11 shows the top view of laboratory designed realistically. 191

205 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Figure 11. Top View of Laboratory Lighting Design Three-Dimension After the interior is designed with exactly Dialux, 3D view is revealed as shown in Figure 12. Figure 12. Three-Dimensional View of Laboratory After interior design, the luminaire selection is made. Attachment height, How the fixture above working plane and How suspended from the ceiling are determined according to lighting plan. Finally we start calculation. Room is rendered and three-dimensional 192

206 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: view is revealed as shown in Figure 13 after calculation. Figure 13. 3D View of Room Which is Rendered After the three-dimensional appearance is obtained, the firstly distribution curves of izolux is obtained within the interior space (Figure 14). 193

207 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Figure 14. Distribution Curves of Izolux Within The Interior Space As shown Figure 14, luminance level is obtained on the working plane (on the surface of study table) is equal luminance level which is desired as 500 lux. Distribution analysis of luminance level in interior is done according to the colour. At the result of the analysis according to colour, the views obtained as shown Figure 15 which is from floor to ceiling and Figure 16 which is top view of room. 194

208 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Figure 15. Luminance Level Distribution Analysis According To Colour From Ground ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES Up IN TERMS OF INDUSTRY AND At figure 13 and figure 14; luminance level values corresponds to the colour of yellow places 500 lux, green places 451,25 lux, light blue places 402,50 lux, dark blue places 350,75 lux, purple places 305 lux, orange places 207,5 lux, dark green places 158,75 techniques for analysis. Moreover, tests of hypothesis lux, black were applied places110 and the lux. research was 195

209 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: techniques for analysis. Moreover, tests Colour of hypothesis were applied and the research was Figure 16. Top View Interior of Luminance Level Distribution Analysis According To In addition to these, at figure 14 and figure 16 interior izolux curves distribution and luminance level analysis according to colour can be displayed on a single figure as shown Figure

210 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: techniques Level Distribution for analysis. Moreover, Analysis tests of According hypothesis were To applied Colour and the Of research Interior was Figure 17. Distribution Curves of Izolux Within The Interior Space And Luminance At Figure 17; Locations corresponding to the yellow izolux band line is 500 lux, green izolux band line is 450 lux, and light blue izolux band line is 300 lux luminance levels values. As shown Figure 17, luminance level on the study table is 500 lux. it is desired value on working plane. Thanks to the lighting program, it renders to possible to see distribution of luminance level in interior as 3D (three-dimension). In Figure 18; interior ray viewer image is seen Pov Ray image which is taken with 3D views on the CAD window. 197

211 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Figure 18. Interior Ray Viewer Image Which is Taken Pov Ray Also thanks to the design program as shown Figure 19, light distribution of used fixtures is possible to see as three dimensions. The place where to be lighted is very important, Using design program provides benefits. Figure 19. Display of Light Distribution As 3D Of Using Fixtures At The Illumination 198

212 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: 4. RESULTS and DISCUSSION As parallel of developed technology, specific changes have been in people s lifestyle. With the advances in the lifestyle, some concepts Looking at the results of the accounts, place of lighting fixtures are determined on project and meantime fixtures are controlled suitability of the structure. Also other advantage of using design program is a visual program which has three-dimension for users. Thanks to this advantage, after the design is finished, it becomes possible even shoot videos of luminance distribution in interior beyond the distribution analysis of luminance level in in- aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma terior meydana according gelmektedir. to colour. have been come forward as shaping of architectural structures going beyond the classic mold, change of working environment, to go beyond the standards of design for designers and most important one careful usage of energy resources. At this point, lighting design and so Lighting Engineering largely gained importance. In lighting design, choice of fixture is carried out according to architectural project. This choice can be made with traditional lighting analyzed. ANOVA model was applied to the study Daylight prepared with in the Buildings use of different calculation by using quite easy formulas. But this leads to loss of time and users can not offer data visually. Also in the calculations made with traditional lighting formulas, if you want to just change the used fixtures to evaluate the project again, the studies which you have done need to repeat the beginning each time. But thanks to modern lighting program, it is possible to achieve results within seconds. Therefore lighting design is realized with lighting design programs which have more modern techniques. Thanks to software program DIALUX which used for design and consist of light data of fixtures, design of laboratory which is chosen as a model has been made very effectively. REFERENCES ANNEX, (2010). Daylight İn Buildings, A Source Book On Daylighting Systems And Components, Energy Conservation İn Buildings & Solar Heating and Cooling Programmes, ANONİM, (2013). Dünyanın En Büyük Havaalanı, acildi_p3424_1.html, CAPELUTO, I.G., (2003). The influence of the urban environment on the availability of daylighting in Office buildings in Israel, Building and Environment, COMMİSSİON INTERNATİONALE DE L ECLAİRAGE, (2002). The Correlation of Models of Vision and Visual Performance, CIE Publication, Vienna, Avustria ÇETİN, F.D., GÜMÜŞ, B., ÖZBUDAK, Y.B., (2003). Aydınlatma Özelliklerinin Ergonomik 199

213 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: Açıdan Değerlendirilmesi, II. Ulusal Aydınlatma Sempozyumu ve Sergisi Bildirileri, Mayıs, Diyarbakır, Türkiye DEMİRARSLAN, S., (2004). Renk ve dokunun algılamadaki rolü ve mimariye etkisi, Boya Sayı: 127 Sempozyumu Bildiriler Kitabı, İstanbul DİALUX, (2015). Dialux Lighting, dial.de/dial/en/dialux.html, DOĞAN, H., (2004). Sonlu Farklar Yöntemiyle Aydınlatma Hesabının Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye DURSUN, B., (2005). Dâhili Ortamlarda Aydınlatma Hesaplama Tekniklerinin Analizi ve Bir Uygulama Örneği, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, Türkiye GORDON, G., (2003). Interior Lighting for Designers, Fourth Edition, John Wiley & Sons, Inc. Canada GÖRGÜLÜ, S., KOCABEY, S., YÜKSEK, İ., DURSUN, B., (2010). Enerji Verimliliği Kapsamında Yapılarda Doğal Aydınlatma Yöntemleri: Kırklareli Örneği, Uluslararası II.Trakya Bölgesi Kalkınma-Girişimcilik Sempozyumu, 1-2 Ekim, İğneada, Kırklareli, Türkiye KOCABEY, S., (2008). Finding of Illuminance Levels In Indoor Atmosphere And Analysis of Finite Element Method, Marmara University Institute of Pure and Applied Sciences, doctoral thesis KOCABEY, S., DURSUN, B., (2004). İç Aydınlatmada Etkin Enerji Kullanımı İle İlgili Bir Uygulama, 3e Electrotech Dergisi, KÜRKÇÜ, E. A., ÇAKAR, İ., ZEYREK, S., (2013). İşyerinde Aydınlatma. Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı İş Sağlığı ve Güvenliği Enstitüsü Müdürlüğü (İSGÜM), Bilgi Dokümanları, Ankara, Türkiye KÜÇÜKDOĞU, M. Ş., (2005). Temel Aydınlatma Bilgileri-2, Best Dergi, İstanbul LED LİGHTİNG BLOG, (2012). eneltec-led.com/led-lighting-blog/, LESLİE, R.P., (2003). Capturing the daylight dividend in buildings: why and how?, Building and Environment, LİGHTİNG LANGUAGE, (2013). ieslightlogic.org/lighting-language/, LUCKİESH, M., (1920). Lighting The Home, The Century Co. Newyork SİREL, Ş., (1991). Aydınlatma Tekniği Nedir?, Yapı Fiziği Uzmanlık Uygulamaları, İstanbul, Türkiye 200

214 (Ekonomi) ID:54 & K:123 (Economy) No / Document No: SMİTH, N. A., (2000). Lighting For Health and Safety2, Butterworth-Heinemann, London, England STEELCASE, (2009). The Impact of Lighting on Office Workers, Steelcase Workplace Index.: ŞAHİN, M., (2014). Determination of maintenance coefficient and estimation of illumination levels of places where have different physical and technical properties by using artifıcial neural networks, Marmara University Institute of Pure and Applied Sciences, doctoral thesis, İstanbul ŞAHİN, M., BÜYÜKTÜMTÜRK, F., OĞUZ, Y., (2014). Karma ve Yarı Endirekt Aydınlatma Türlerinin Teknik ve Ekonomik Yönden Karşılaştırılması, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, BAUFBE İstanbul, Türkiye ŞAHİN, M., (2010). Analysis Of Illumınance Levels In Indoor Atmosphere By Using Artifıcial Neural Networks, Marmara University Institute of Pure and Applied Sciences, postgraduate thesis, Istanbul ŞAHİN, M. BÜYÜKTÜMTÜRK, F., OĞUZ, Y., (2014). Technical and Economical Compare Semi Direct and Semi Indirect Lighting,LightWorld, Lighting Industry, 27, pp ÖZKAYA, M., (2004). Aydınlatma Tekniği, İ.T.Ü Elektrik-Elektronik Fakültesi, İstanbul, Türkiye ÖZLÜ, K., (2008). Konut Yaşama Mekânlarında Yapay Aydınlatma. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen BilimleriEnstitüsü, Trabzon, Türkiye PROFFESİONEL LİGHTİNG DESİNG, (2012) YAMANER, F., (2001). Farklı Fonksiyonlarda Renk Kullanımına İlişkin Yaklaşımların Değerlendirilmesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık, Konya YAPAR, T., (2007). Aydınlatma Otomasyonu İle Enerji Tasarrufu, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, YAVUZ, C., (2004). Stadium Lighting Tecniques- Applications Around The World And Turkey, Aydınlatma Türk Milli Komitesi, İstanbul, Türkiye YENER, K.A., (2007). Binalarda Günışığından Yararlanma Yöntemleri: Çağdaş Teknikler, VIII. Ulusal Tesisat Mühendisli Kongresi, Sempozyum Bildirisi, İzmir, Türkiye,

215 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences HÖYLANDİT GRUBU ZEOLİT MİNERALLERİNİN AYIRT EDİLMESİ ÜZERİNE ELEŞTİREL BİR DERLEME (1) A CRITICAL REVIEW UPON DISTINGUISHING OF HEULANDITE GROUP OF ZEOLITE MINERALS Hüseyin YALÇIN 1, Ebru DEMİR 2 1 Cumhuriyet Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Sivas / Türkiye 2 Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Anabilim Dalı, Ankara / Türkiye Öz: Zeolitler, fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle son yıllarda kullanımı giderek daha da artan önemli endüstriyel hammaddeler arasındadırlar. Doğada altmış üç zeolit serisi mineral bulunmakta olup en yaygın olanlar arasında höylandit ve klinoptilolit bilinmektedir. Zeolitlerin incelenmesinde çok çeşitli teknikler kullanılmakla birlikte, bu çalışmada doğal zeolit mineralleri arasında yer alan höylandit ve klinoptilolitin ayırt edilmesinde kullanılan yöntemler üzerinde durulmuştur. Bu yöntemlerdeki temel ölçütler, eleştirel bir bakış açısıyla ve çeşitli araştırma sonuçlarıyla da desteklenerek açıklanmıştır. Çalışma sonunda, höylandit ve klinoptilolit ayrımında önemli olan parametrelere açık bir şekilde vurgu yapılmış, bu iki mineralin ayrımında kullanılan en iyi yöntemin de kimyasal bileşimin belirlenmesi olduğu belirtilmiştir. Anahtar Kelimeler: XRD, Isıl Kararlılık, Kimyasal Bileşim Abstract: The zeolites are an important group of industrial minerals, used increasingly in recent years based on their physical and chemical properties. Zeolite series minerals of the sixty-three are found in the nature and heulandite and clinoptilolite are known among the most common ones. Although a variety of methods used in the study of zeolites, this study focuses on the methods used to distinguish between heulandite and clinoptilolite which are among the natural zeolite minerals. The main criterions in these methods are described with a critical perspective with the support of various research results. In conclusion, the significant parameters in distinguishing between heulandite and clinoptilolite are clearly emphasized and it was observed that the best method for distinguishing these two minerals is to identify the determination of the chemical composition. Key Words: XRD, Thermal Stability, Chemical Composition Doi: /UHMFD (1) Sorumlu Yazar: Hüseyin YALÇIN, Cumhuriyet Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği, Sivas / Türkiye yalcin@cumhuriyet.edu.tr Geliş Tarihi / Received: Kabul Tarihi/ Accepted: Makalenin Türü: Type of article (Araştırma Uygulama / Research -Application) Çıkar Çatışması / Conflict of Interest:Yok / None Etik Kurul Raporu Yok None of Ethics Committee (Araştırmada Kurum İzni Var / Yok) YOK The Research Council Permit Yes / No NO 202

216 1. GİRİŞ UHMFD (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: Zeolit mineralleri; katalizör, emici (sorbent), iyon değiştirici ve katalizör destekleyici olarak kullanılan doğal malzemelerdir. Tekdüze gözenek ve kanal sistemlerinden oluşan çerçeve (tektosilikat) yapıları ile ayırt edilen zeolitlerin en önemli özelliği, emilenleri (sorbatlar) ve tepkime ürünlerini seçebilme yeteneğine sahip olmasıdır (Breck, 1974; Smith, 1976; Mumpton, 1978; Gottardi, 1978; Kokotalio ve Fyfe, 1989). Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına göre elektrik incelenmiştir. ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi Van Reeuwijk (1974), kalorimetrik olarak ölçülen dehidrasyon (suyunu verme/kaybetme) sıcaklıklarını esas alıp zeolitlerdeki suyu üç kategoriye ayırarak sınıflandırmıştır: gevşek tutulan su, zeolitik su ve kristal suyu. Bazı zeolitlerin, ısıtıldıklarında yapıları çökmeksizin bu su moleküllerini verme özelliğine sahip olması da araştırıcıların ilgisini çekmeyi sürdürmelerine neden olmuştur. Höylandit ve klinoptilolitin ayrımı için genel mineralojik (ışığı kırma indisi, morfoloji, kristal kimyası), X-ışınları kırınımı (XRD) ve diferansiyel termal analiz (DTA) verilerini sunan birçok görüş ortaya atılmıştır. Bu çalışma, güncel bilgiler ışığında höylandit grubu minerallerinin ayırt edilmesinde kullanılan ölçütleri, kendi bulgularımızı da katarak eleştirel bir gözle tartışmayı amaçlamaktadır. 2. MATERYAL ve YÖNTEM Emet ve Kırka basenlerindeki tüflere ait örnekler (Yalçın, 1984; 1988); Hacettepe Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Laboratuvarları nda ince-kesitin (optik mikroskopi-om) yanı sıra, kırma-öğütmeeleme işlemini izleyerek XRD yöntemleri ile Höylandit grubu minerallerinin ısıl kararlığını ölçmek için önce 74 µ dan küçük tane boyuna sahip zeolitli tüfler eleme ile elde edilmiştir. Bu örnekler 16 saat 450 C de etüvde ısıtıldıktan sonra 45 dakika desikatörde soğutulmuş ve ardından d 020 yansımasının konumu ve şiddeti kontrol edilmiştir. Bu minerallerin morfolojileri ve kimyasal bileşimleri SEM-EDS yöntemi ile Strasbourg Louis Pasteur Üniversitesi Yüzey Jeokimyası Laboratuvarları nda saptanmıştır. 3. HÖYLANDİT-KLİNOPTİLOLİT AY- RIMI Zeolitlerin incelenmesinde birçok teknik kullanılmaktadır: optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışınları kırınımı (XRD), termogravimetrik analiz-diferansiyel termal analiz (TGA-DTA), Fourier dönüşümlü kızıl-ötesi spektroskopisi (FTIR), Raman spektroskopisi, elektron mikroprob (EMP), enerji yayılım spektrometresi (EDS) vb. Burada höylandit-klinoptilolit ayrımında 203

217 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: önemli olan yöntemlerden bahsedilmekle yetinilecektir Optik ve Taramalı Elektron Mikroskobu Mason ve Sand (1960), Ca-höylanditin Na- K-klinoptilolitten ışığı kırma indisleri ile ayrılabileceğini belirtmişlerdir. Ancak bu yöntem genellikle volkanik kayaçların gözeneklerinde ortaya çıkan iri mineraller için uygulanabilmektedir. aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma veya meydana yeniden gelmektedir. kristallenme). Mumpton ve Ormsby (1978), höylandit grubu minerallerini de kapsayacak biçimde zeolitlerin genel morfolojik özelliklerinden bahsetmişlerdir. Yalçın ve Gündoğdu (1992), SEM morfolojilerinden itibaren alkali klinoptilolitlerin levha, buna karşın toprak-alkali höylanditlerin prizmatik biçime sahip olduklarını belirtmişlerdir. Araştırıcılar bu görüşü mikroprob çözümlemeleri ile de desteklemişlerdir X-ışınları Kırınımı MINCRYST (2015) tarafından J.C.P.D.S (Joint Committee on Powder Diffraction Standarts) kartlarından itibaren derleyerek höylandit (12 adet) ve klinoptilolit (7 adet) için verdiği XRD verilerinin birbirine oldukça benzer olması, bu iki mineralin ayrımı için yeterli olmamaktadır Diferansiyel Termal Analiz Zeolitlerin ısıtılması ile farklı türde yapısal değişiklikler meydana gelir (Cruciani, 2006): (i) Su ve/veya organik moleküllerin uzaklaştırılmasına bağlı olarak hücre hacminin büzülerek küçülmesi (dehidrasyon ve kalsinasyon), (ii) Az ya da çok yarı-kararlı fazlara yer değiştirmeli veya yeniden yapılandırıcı dönüşümler, (iii) T O T bağlarının kırılması ve yeniden oluşması, (iv) Negatif ısısal genleşme, (v) Yapısal çökme (bazı emme özelliklerinin halen korunuyor olması anlamında), (vi) Yapısal yıkılma (bütünüyle amorflanma Zeolitlerin ısısal davranışları üzerindeki çalışmalar; sentetikler için Breck (1974), doğal olanlar için ise Gottardi ve Galli (1985) tarafından özetlenlenmiştir. Gottardi ve Galli (1985), höylandit-klinoptilolit ayrımı için üç tip tanımlamıştır: (i) I. Tip: 230 C nin altında çerçeve yapısının az büzülmesi ve tersinir dehidrasyon, C arasında tersinir olmayan değişimler ve sınırlı rehidrasyon, 450 C nin üzerinde yapısal çökme; (ii) II. Tip: 280 C nin altında çerçeve yapısının az büzülmesi ve tersinir dehidrasyon, C arasında tersinir olmayan yapısal değişimler ve sınırlı rehidrasyon, 550 C nin üzerinde yapısal çökme; (iii) III. Tip: 750 C ye kadar ısıtıldığında çok az yapısal büzülmeyi kapsayan kesiksiz tersinir dehidrasyon ve tahrip olmuş çerçeve yapısı. Cruciani (2006), ısısal kararlılıklarından itibaren zeolitlerin ayırt edilmesinde Si/Al oranı ve iyon yükünün iyon yarıçapına oranı ile 204

218 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: belirlenen iyon potansiyeli (Z/r) wt kullanmıştır. Si/Al oranı açısından: (i) Si/Al 3.80 çok kararlı, (ii) Si/Al 1.28 oldukça kararsız, (iii) Si/Al ise öngörülemez. (Z/r) wt açısından: (i) (Z/r) wt < çok kararlı, (ii) (Z/r) > kararsız, (iii) (Z/r) ise wt wt öngörülemez. Araştırıcı bu ilişkilerden giderek Kararlılık İndeksi (SI) olarak adlandırdığı yeni bir parametre geliştirmiştir. Buna göre S.I. (a.u.) 1, 2, 3, 4 ve 5 e karşılık gelen çökme/yıkılma sıcaklık ( C) değerleri <350, , , ve >800 olarak belirtilmiştir. Ayrıca çökme/yıkılma sıcaklıklarını Na-, K- ve Ca-klinoptilolit için sırasıyla ~920, ~ 1000 ve ~900 ( C) (SI 4.5, 5 ve 4.5), K-, Ca-Na-, Ca-K- ve Sr- höylandit için >300, >360, >175 ve <270 ( C) (SI 2, 2, 1.5 ve 1) olarak ifade etmiştir Birleşik DTA-XRD Breger ve diğ. (1970), d 020 yansıması için A (20 C de d 020 =8.92 Å), I ( C arasında d 020 =8.75 Å), B ( C arasında d 020 =8.33 Å) olmak üzere üç farklı fazın varlığını gözlemişlerdir. Alietti (1972), höylandit grubu içinde d 020 yansımasına göre üç ana tip ayırt etmiştir: 1. Tip höylandit (400 C de B-fazına dönüşme ve 550 C de amorf), 2. Tip höylandit (400 C de A-, B- ve çok az I-fazlarına dönüşme ve 550 C de kararlı; Ca-klinoptilolit: Alietti ve diğ., 1977) ve klinoptilolit (750 C ye kadar A-fazı). Boles (1972), höylandit-klinoptilolit serisini d 020 yansımasına göre üçe ayırmıştır: 1. Grup ( C arasında B-fazına dönüşme ve 450 C de yıkılma), 2. Grup (255 C veya daha yüksek sıcaklıklarda B- ve I-fazlarına dönüşme ve 450 C de kısmi yıkılma, 450 C nin üzerinde kararlı A-fazı) ve 3. Grup (450 C üzerinde kararlı ve C arasında şiddet kaybı) Birleşik sabit ısıl işlem-xrd Höylandit-klinoptilolit ayrımı için Mumpton (1960), örneklerin bir gece (16 saat) ısıtılarak d 020 yansımasının izlenmesini önermiştir. Araştırıcıya göre höylandit 450 C de amorf (yıkılma) hale geçmekte, buna karşın klinoptilolit 700 C de hiçbir değişikliğe uğramamaktadır. Gündoğdu (1982), höylandit-klinoptilolit ayrımında Boles un önerdiği 450 C sıcaklık değerinin ayırt edici olduğunu, fazların bu sıcaklıkta kararlı/düzenli bir yapıya ulaştıklarını ortaya koymuştur. Yalçın ve Gündoğdu (1992), kimyasal bileşim ve ısıl kararlılık (thermal stability=ts) arasındaki ilişkiden elde ettiği verilere göre; 450 C sıcaklık değeri için d 020 yansıması toprak alkali höylanditlerde yıkılmakta, toprak alkali klinoptilolitlerde şiddet kaybına uğramakta, alkali höy- 205

219 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: landit ve alkali klinoptilolitlerde ise kararlı kalmaktadır. Esenli ve Kumbasar (1998), höylandit-klinoptilolit ayrımında d 111 =5.11 Å (2q =17.35) ve d 311 =5.24 Å (2q =16.92) piklerinden itibaren şiddet oranı I(111)/I( alkali oranı (Na+K)/(Ca+Mg) ve ısıl kararlılık I 020 için (550 C)/(25 C) arasında anlamlı bir ilişkinin olduğunu ortaya koymuşlardır. Buna göre şiddet oranları höylandit için ve klinoptilolit için arasında değişmektedir Spektrometre ve konutlarda kullanılan 11), doğalgaz alkali/toprak ile elektrik tüketiminin istatistiksel olarak analiz edilmesi Abstract: In this study prepared by using data of TSI belonging the years of , the consumption of electricity and natural gas used Çerçeve in industry topolojisi. and houses is statistically Höylandit grubu minerallerinin kimyasal bileşimlerinin saptanmasında saf örnekler için çeşitli spektrometre/spektrofotometreler kullanılabilmektedir. Ancak kayaçlarda çoğunlukla submikroskopik boyutta bulunan zeolitler için EMP ve/veya EDS yöntemleri daha uygun gözükmektedir. Uluslararası Mineraloji Birliği Zeolit Alt Komitesi nin yüzlerce araştırmadan elde ettiği verilerden itibaren sunduğu rapora göre (Coombs ve diğ., 1997), höylandit grubu mineralleri, höylandit serisi (Ca-, Na-, K- ve Sr-höylandit) (Ca 0.5,Sr 0.5,Ba 0.5,Mg 0.5,Na,K) 9 [Al 9 Si 27 O 72 ]. ~24H 2 O ve klinoptilolit serisi (K-, Na- ve Ca-klinoptilolit) (Ca 0.5,Sr 0.5,Ba 0.5,Mg 0.5,Na,K) 6 [Al 6 Si 30 O 72 ]. ~20H 2 O olmak üzere eşyapısal iki seriye ayrılmaktadır. Ayrıca klinoptilolitlerde Fe +2 ve Fe +3 olası bileşenler olarak bulunabilmektedir. Elektron mikroprob analizleri, bu iki uç üye arasında bileşimsel kesiksizliğe (katı çözelti serisi) işaret etmektedir (Bish ve Boak, 2001). 4. TARTIŞMA ve SONUÇLAR Zeolitlerin ısısal davranışlarını dehidrasyon ve çökme/yıkılma sıcaklıklarını etkileyen birçok kimyasal ve yapısal etken denetlemektedir (Smith, 1976; Kokotalio, 1989; Tsitsishvili ve diğ., 1992; Cruciani, 2006): (i) Çerçeve yapıdaki Si/Al oranı, (ii) Değişebilir katyonların (yük dengeleyiciler) iyonik potansiyeli ve büyüklüğü, (iii) Suyun atılmasından sonra açıkta kalan katyonların koordinasyonu, (iv) Alberti ve Vezzalini (1984), ısıtma ile ortaya çıkan hacımsal ve yapısal değişikliklere göre, diğer bir ifadeyle ısısal kararlılığa göre zeolitleri üç kategoriye ayırarak sınıflandırmıştır: 1. Kategori: Tersinir dehidrasyona sahip, çerçeve yapısında veya birim-hücre hacminde az veya değişiklik olmayan zeolitler, 2. Kategori: Yaklaşık veya bütünüyle tersinir dehidrasyona sahip, çerçeve yapısında büyük ölçüde bozulma veya birim-hücre hacminde önemli ölçüde azalma olan zeolitler, 3. Kategori: Düşük sıcaklıkta tersinir dehidrasyona sahip, çerçeve yapısında büyük değişiklik ve tam dehidrasyondan önce T-O-T bağlarının kırılmasına bağlı olarak tersinir olmayan 206

220 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: değişimler gösteren zeolitler. 1. Kategori için K-klinoptilolit, 2. Kategori için Ca/Naklinoptilolit, 3. Kategori için höylandit örnek verilebilir (Bish ve Carey, 2001). Si/Al oranı teorik höylandit serisi için 3 ve klinoptilolit serisi için 5 verilmiştir (Coombs ve diğ., 1997). Diğer bir ifadeyle höylandit grubu minerallerinde Si/Al oranının 3-5 arasında değişmesi, geçiş tiplerinin de olabileceğine işaret etmektedir. Bu nedenle bu araştırıcılara (Coombs ve diğ., 1997) göre, höylandit grubu mineralleri hariç (Si/Al oranı höylandit için <4.0, klinoptilolit için 4.0), zeolit türleri bir tek Si/Al oranı ile ayırt edilememektedir. Dehidrasyon, kısmi hidrasyon ve aşırı-hidrasyon zeolit türlerinin tanımlanmasında yeterli ölçütler değildir. Zeolitlerin basitleştirilmiş veya ortalama formüllerine istinaden ideal formül terimini kullanmaktan kaçınılmalıdır (Coombs ve diğ., 1997). Höylandit grubu minerallerinin kanal, kafes ve/veya gözeneklerinde farklı katyonların (Na, K, Ca, Mg, Sr, Ba) bulunabilmesi, bu minerallerin ayırt edilmesini zorlaştırmaktadır. Alkali / toprak alkali oranı 1 den büyük höylandit grubu mineralleri ancak alkali höylandit/klinoptilolit; bu oran 1 den küçük ise toprak alkali höylandit/klinoptilolit olarak adlandırılabilir (Çizelge 1). Tablo 1. Höylandit Grubu Minerallerinin Bazı Kimyasal, XRD ve Isıl Kararlılık Sonuç- analyzed. ları ANOVA (Derlenen model was Veriler: applied to Yalçın the study ve prepared Gündoğdu, with the use 1992) of different made more Örnek comprehensive. Si/Al The purpose (Na+K) was to determine I(450 electricity C) and I(111) natural gas prices No /(Ca+Mg) /I(25 C) /I( 11) HY

221 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: KK Murat KORKMAZ, 1.68 Hakan AÇIKGÖZ KS Güven Grup 1.06 A.Ş. Finans Yönetmeni KK Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Elektrik-Enerji 0.53 Bölümü fiyatlarının genel HY-19a seviyesinde düşüş gözlendiği sonucuna varılmaktadır Sonuç 1.17olarak tüketim Anahtar Kelimeler -33: Elektrik, 4.48Doğalgaz, 0.99 Tüketim, Sanayi, 0.41 Konut, Anova, 1.05 TUİK, Fiyat ECONOMETRIC -104 ANALYSIS OF ELECTRICITY AND 0.17NATURAL 1.22 GAS PRICES analyzed. ANOVA -116model was applied to the study prepared 0.23 with the 0.83 use of different made more comprehensive The purpose was to determine 0.11 electricity and 0.96 natural gas prices

222 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: Özet : Yılları arasındaki TUİK verileri kullanılarak 0.11hazırlanan 1.18 bu çalışma, sanayi şeklindedir. Farklı -504analiz teknikleri kullanılarak hazırlanan 0.24 çalışmada 1.09 ANOVA modeli Sanayi ve konutlarda -505tüketim aralıklarına göre elektrik ve doğalgaz 0.14 fiyatlarının 1.02tespit edilmesi edilen bulgular KK-92 sonucunda; sanayi sektörü için tüketim aralığı 0.44arttıkça, elektrik 1.14 ve doğalgaz aralığı Kw cinsinden -637yükseldikçe, fiyatlarda da azalma meydana 0.44 gelmektedir Anahtar Kelimeler -638: Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Sanayi, 0.47 Konut, Anova, 1.46 TUİK, Fiyat KK Abstract: In this -648 study prepared by using data of TSI belonging 0.18 to the years 1.07of , analyzed. ANOVA -649model was applied to the study prepared 0.25 with the 1.38 use of different Höylandit grubu minerallerinin ayırt edilmesinde kullanılan parametreler (Si/Al, I(111)/I( 11), alkali/toprak alkali ve ısıl kararlılık), ısıl kararlılığın alkali/toprak alkali oranı ile arttığını göstermektedir (Şekil 1). 209

223 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: Şekil 1. Höylandit Grubu Minerallerin Ayırt Edilmesinde Kullanılan Değişim Diyagramları, a) Si/Al-I(111)/I( 11), b) (Alkali/Toprak alkali)/ I(111)/I( 11), c) Isıl kararlılık- I(111)/I( 11), d) Isıl kararlılık-alkali/toprak alkali Höylandit ve klinoptilolitlerin hem alkali hem de toprak alkali katyonları içermesi, bu minerallerin ısıl kararlılık yöntemi ile ayırt edilmesini olanaksız kılmaktadır. Ancak ısıl kararlılık 0.50 den büyük ise alkali höylandit/klinoptilolit, bu oran 0.50 den küçük ise toprak alkali höylandit/klinoptilolit olarak tanımlanabilir (Şekil 2). 210

224 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: Şekil 2. Höylandit Grubu Minerallerin Isıl Kararlılık İle İlişkili XRD Difraktogramları (N=Normal çekim, F= 450 C de fırınlanmış), a-b) Alkali höylandit/klinoptilolit, c-d) Alkali-toprak alkali höylandit/klinoptilolit, e-f) Toprak alkali höylandit/klinoptilolit 211

225 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: Daha ayrıntılı bir sınıflama ile höylandit grubu mineralleri dörde ayrılabilir: (i) TS= ise alkali höylandit/klinoptilolit, (ii) TS= ise toprak alkali-alkali höylandit/klinoptilolit, (iii) TS= ise alkali-toprak alkali höylandit/klinoptilolit, (iv) TS= ise alkali höylandit /klinoptilolit. Sonuç olarak höylandit/klinoptilolit ayrımında en sağlıklı yöntem, kimyasal bileşimin saptanması ile mümkün olabilmektedir. Ancak höylandit grubu minerallerinin bileşimsel sürekliliği, diğer bir ifadeyle ara/geçiş üyelerinin (Ca/Na/K/Sr/Ba höylandit/klinoptilolit) bulunması bu minerallerin ayırt edilmesini zorlaştırabilmektedir. Isıl kararlılık ile ancak alkali ve toprak alkali ayrımı yapılabilmektedir. XRD ve SEM verileri ise bir yaklaşım olarak değerlendirilmelidir. KAYNAKLAR BISH, D.L., BOAK, J.M., (2001). Clinoptilolite heulandite nomenclature. In: Natural Zeolites: Occurrence, Properties, Applications; Bish, D.L., Ming, D.W. (eds.), Reviews in Mineralogy and Geoc- ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES IN hemistry, TERMS OF 45, INDUSTRY AND ALBERTI, A., VEZZALINI, G., (1984). Topological changes in dehydrated zeolites: Breaking of T O T bridges. In: Proceeding of Sixth International Zeolite Conference, Reno, Nevada, 1983, Olson,D., Bisco, A. (eds.), Butterworths, Guildford, United Kingdom, p ALIETTI, A., (1972). Polymorphism and crystal-chemistry of heulandites and clinoptilolites. American Mineralogist, 57, ALIETTI, A., BRIGATTI, M.F., POPPI, L., (1977). Natural Ca-rich clinoptilolite (Heulandites of Group 3): New data and review. N. Jb. Min. M. 11, BREGER, I.A., CHANDLER, J.C., ZUBO- VIC, P., (1970). An infrared study of water in heulandite and clinoptilolite. American Mineralogist, 55, BISH, D.L., CAREY, J.W., (2001). Thermal stability of natural zeolites. In: Natural Zeolites: Occurrence, Properties, Applications, Bish, D.L., Ming, D.W. (eds.), Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 45, BOLES, J.R., (1972). Composition, optical properties, cell dimensions and thermal stability of some heulandite group zeolites. Amer. Miner., 57, BRECK, D.W., (1974). Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemistry, and Use. John Wiley and Sons,. New York, 771 COOMBS, D.S., ALBERTI, A., ARMBRUS- TER, T., ARTİOLI, G., COLELLA, C., GALLI, E., GRICE, J.D., LIEBAU, 212

226 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: F., MANDARINO, J.A., MINATO, H., NICKEL, E.H., PASSAGLIA, E., PEA- COR, D.R., QUARTIERI, S., RINALDI, R., ROSS, M., SHEPPARD, R.A., TILL- MANNS, E., VEZZALINI, G., (1997). Recommended nomenclature for zeolite minerals: Report of the subcommittee on zeolites of the internatıonal mineralogical association, commission on new minerals and mineral names. Canadian Mineralogist, 35, şeklindedir. Farklı analiz teknikleri kullanılarak hazırlanan Solids çalışmada 50, ANOVA modeli CRUCIANI, G., (2006). Zeolites upon heating: Factors governing their thermal stability and structural changes. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 67, ESENLİ, F., KUMBASAR, I., (1998). X-ray diffraction intensity ratios I(111)/I( 11) of natural heulandites and clinoptilolites. Clays and Clay Minerals, 46, Doktora Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Beytepe, Ankara, 386 s (yayımlanmamış) KOKOTAILO, G.T., FYFE, C.A., (1989). Perspective zeolites; unique materials for research and industry. J. Phys. Chem. MASON, B., SAND, L.B., (1960). Clinoptilolite from Patagonia: The relationships between clinoptilolite and heulandite. American Mineralogist, 45, MUMPTON, F.A., (1960). Clinoptilolite redefined. American Mineralogist, 45, 351- MUMPTON, F.A., (1978). Natural zeolites. A new industrial mineral commodity. In: Natural Zeolites, Occurrence, Properties, Use, Sand, L.B., Mumpton, F.A. (eds.), Pergamon Press, New York, p GOTTARDI, G., (1978). Mineralogy and crystal chemistry of zeolites. In: Natural Zeolites, Occurrence, Properties, Use, L.B. Sand and F.A. Mumpton (eds.), Pergamon Press, New York, p GOTTARDI, G., GALLI, E., (1985). Natural Zeolites. Springer-Verlag, Berlin, 409 GÜNDOĞDU, M.N., Neojen yaşlı Bigadiç sedimanter baseninin jeolojik, mineralojik ve jeokimyasal incelenmesi. MUMPTON, F.A., ORMSBY, W.C., (1978). Morphology of zeolites in sedimentary rocks by scanning electron microscopy. In: Natural Zeolites, occurrence, properties, use. Sand, L.B., Mumpton, F.A. (eds.), Pergamon Press, New York, p SMITH, J.V., (1976). Origin and structure of zeolites. In: Zeolite Chemistry and Catalysis, American Chemical Society, 213

227 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: Washington DC, Monograph Series, 171, 3-79 TSITSISHVILI, G.V., ANDRONIKASH- VILI, T.G., KIROV, G.M., FILIZOVA, L.D., (1992). The Mineralogy of Zeolites. In: Natural Zeolites, Williams, P.A. (ed.), Ellis Horwood Series in Inorganic Chemistry, Ellis Horwood Ltd., Chichester, UK, p VAN REEUWİJK, L.P., (1974). The thermal dehydration of natural zeolites. Meded Landbouwhoge school, Wageningen, 74, 1 88 YALÇIN, H., (1984). Emet Neojen gölsel baseninin jeolojik ve mineralojik-petrografik incelenmesi. Yüksek Mühendislik Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Beytepe, Ankara, 269 s (yayınlanmamış) YALÇIN, H., (1988). Kırka (Eskişehir) yöresi volkanosedimanter oluşumlarının mineralojik-petrografik ve jeokimyasal incelenmesi. Doktora Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Beytepe, Ankara, 209 s (yayınlanmamış) YALÇIN, H., GÜNDOĞDU, M.N., (1992). Emet ve Kırka volkanosedimanter gölsel basenlerinde zeolitlerin kimyasal bileşimleri, kristal morfolojileri ve ısıl kararlılıkları arasındaki ilişkiler. Doğa-Türk Yerbilimleri Dergisi, 1, WWW-MINCRYST., (2015). Crystallographic and Crystallochemical Database for Minerals and their Structural Analogues. Institute of Experimental Mineralogy, Russian Academy of Sciences, 214

228 (Ekonomi) ID:55 & (Economy) K:05 No / Document No: ELEKTİRİK VE DOĞALGAZ EXTENDED FİYATLARININ ABSRACT EKONOMETRİK AÇIDAN The zeolites, especially the heulandite Murat KORKMAZ, group of Hakan minerals, AÇIKGÖZ are one of the important industrial minerals, used increasingly in recent Güven years Grup based A.Ş. Finans on their Yönetmeni physicochemical properties. Although a variety of methods used in 1 the Kilis research 7 Aralık Üniversitesi, of zeolites, Elektrik-Enerji this study Bölümü focused on the general mineralogical (refractive index, morphology, crystal chemistry) method used to distinguish heulandite and clinoptilolite. The main criterions in these methods are described with a critical perspective with the support şeklindedir. of various Farklı research analiz teknikleri results. kullanılarak The fact hazırlanan that çalışmada the Si/Al ANOVA ratio modeli ranges from 3-5 in heulandite group Sanayi minerals ve konutlarda may tüketim also aralıklarına indicate göre the elektrik existence ve doğalgaz of fiyatlarının transition tespit edilmesi types. The existence of different cations yönünde on hareket channels, edilmiş olup, lattices yapılan and/or istatistik bulgulara pores of göre heulandite de sonuca gidilmiştir. group Elde minerals makes it difficult to distinguish fiyatlarının genel these seviyesinde minerals. düşüş Heulandite gözlendiği sonucuna group varılmaktadır. minerals Sonuç that olarak have tüketim the alkali/alkaline earth ratio greater than 1 are called alkaline heulandite/clinoptilolite, if this ratio is less than 1 they are called alkaline earth heulandite/clinoptilolite. The thermal stability (TS) increases in line with their alkali/alkaline earth ratio in the heulandite group minerals. The fact that these minerals include ECONOMETRIC both alkali and ANALYSIS alkaline OF earth ELECTRICITY cations makes AND NATURAL them impossible GAS PRICES to distinguish by thermal stability method. However heulandite group minerals can be divided into four categories including: (i) if TS = , alkali heulandite /clinoptilolite, (ii) if TS = , the alkaline earth-alkali the consumption heulandite of electricity /clinoptilolite, and natural gas (iii) used if in TS industry = 0:50 and - houses 0:25, is the statistically alkali-alkaline earth heulandite /clinoptilolite, techniques for analysis. (iv) if Moreover, TSR = 0:25 tests of - hypothesis 0:00, alkaline were applied earth and heulandite the research was /clinoptilolite. In made more comprehensive. The purpose was to determine electricity natural gas prices conclusion, the best method in distinguishing heulandite/clinoptilolite is possible with determination of their chemical compositions. But, compositional continunity of heulandite group minerals, in other words, the existence of transition members makes them difficult to distinguish. The thermal stability can only be used to distinguish alkali and alkaline earth types. On the other hand, XRD and SEM data should be considered as an approach. 215

229 ACED UHMFD ULUSLARARASI HAKEMLİ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ DERGİSİ International Refereed Journal of Engineering And Sciences MİKRODENETLEYİCİ KONTROLLÜ 2 BOYUTLU DEPREM SİMÜLATÖRÜNÜN TASARIMI (1) DESIGN OF MICROCONTROLLER CONTROLLED 2 DIMENSIONAL EARTHQUAKE SIMULATOR Adem KORKMAZ Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Bilgisayar Teknolojileri Bölümü, Kilis / Türkiye Öz: Bu çalışma ile yer kabuğunda gerçekleşen titreşimlerin simülatörü yapılarak, depremin yapılar üzerinde oluşturduğu etkiler incelenmiştir. Gerçekleşen titreşim dalgalarından 2 boyutlu etkilere sahip dalgaların sistem üzerinde etkileri, tablanın 2 düzlem üzerinde hareket ettirilerek yüzey üzerinde bulunan nesneye nasıl etki verdiği amaçlanmıştır. Ana mikrodenetleyici üzerinde bulunan tuş takımı ile her boyutun hangi frekans aralığında titreşim yapacağı frekans değeri dışardan manuel girilerek, istenilen frekans değerlerinde titreşim yapılması sağlanmaktadır. Ana mikrodenetleyici tarafından kontrol edilen uydu 2 mikrodenetleyici ile de sistemi hareket ettirecek servo motorlarına gerekli frekans sinyali gönderilerek saniye de yapacakları titreşim hızı verilmektedir. Manuel değer giriş sayesinde kullanıcı, platformlardan bağımsız bir şekilde istediği aralık değerlerini göndererek farklı deprem değerlerinin yarattığı titreşim ortamlarını simülatör ile görebilecektir. Anahtar Kelimeler: Deprem Simülatörü, Mikrodenetleyici Kontrollü Deprem, 2b Deprem Simülatörü Abstract: In this study, it has been made a Simulator of vibrations that happens on the earth and have observed the effects of an earthquake on stuructures. It has been aimed to observe the implications of waves that has 2 dimensional effects among all the occuring vibration waves and how it effects the objects on the surface by moving the platform on two planes. In order to make the vibration on the required frequency range, we enter the frequency values manually, for which dimension will vibrate at which frequency range, with the keyboard on the main microcontroller. With the satellite microcontroller that controlled by man microcontroller and two other microcontroller frequency signals send to the servo engine that activates the system and gives the frequency speed per second. Thanks to manuel value entrance the user independet from the platforms- can send any range values as he wants and they can observe the vibration effects created by different earthquakes. Key Words: Earthquake Simulator, Microcontroller Controlled Earthquake, 2b Earthquake Simulator Doi: /UHMFD (1) Sorumlu Yazar: Adem KORKMAZ, Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Bilgisayar Teknolojileri Bölümü, Kilis / Türkiye adem@kilis.edu.tr Geliş Tarihi / Received: Kabul Tarihi/ Accepted: Makalenin Türü: Type of article (Araştırma Uygulama / Research -Application) Çıkar Çatışması / Conflict of Interest:Yok / None Etik Kurul Raporu Yok None of Ethics Committee (Araştırmada Kurum İzni Var / Yok) YOK The Research Council Permit Yes / No NO 216

230 1. GİRİŞ UHMFD (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: Karşı konulamayan doğa olaylarının başında gelen depremlere önceden hazırlıklı olmak gelişen teknoloji ile mümkün hale gelmektedir. Hayatımızı ikame ettirdiğimiz yapıların depremler sonucunda yıkılması en büyük felaketlerin başında gelmektedir. Bu amaçla depremlerin yaşadığımız yapılara olan etkilerini önceden kestirebilmek onları daha sağlam ve güvenilir hale getirmemize yardımcı olacaktır. Depremler; yerkabuğundaki tabakalardaki kırılmalar sonucunda meydana gelen veya volkanların lav püskürtmeleri sonucunda oryaya çıkan sarsıntılara denir, diğer bir değişle zelzele denir. Depremin meydana geldiği yerde zemin titreşimler sonucu yüzeydeki cisimleri sallar. Depremlerin yapay olarak the consumption of electricity and natural gas used yapılabilir in industry (Baran and houses vd., is statistically 2007). oluşturulmasına ise yerin salınışı adı verilir. Meydana gelen bir depremin hemen başlayıp bitmesi, salınım süresince yeni bazı fay hatlarının oluşması olarak açıklanır. Yeryüzünde depremler yerkabuğunun kıvrım oluşturdukları alanlarda, inişli çıkışlı yerlerde, vadilerin başlangıçlarında ve dağ yamaçlarının denizin en alt kısmında birleştiği yerlerde ortaya çıkmaktadır (Balık, 2003). Depremler esnasında yer kabuğunda dört dalga meydana gelmektedir. Yüzeyin altında oluşan bu dalgalar cisim dalgaları olarak P (Primer) ve S (Secondary), bu dalgaların yer yüzeyine olan etkisi ise R (Rayleigh) ve L (Love) dalgalarıdır. L dalgasının etkisi binaların taşıyıcı yapılarına dik yönde etki yaptığından binalara hasar vermektedir (Kramer,2003). Sarsma tablaları deprem etkilerinin yapılara etkisini öğrenmede kullanılan en iyi yöntemlerden biridir. Aralık değerleri doğru olarak uyarlandığında binaların deprem anında verecekleri tepkileri hakkında önemli bilgiler vermektedir. Sarsma tablası üzerine tam ölçekli binaların testleri yapılabilmekle birlikte maliyet, hız ve performans gibi ölçütler sağlanamadığı durumlarda yapının benzeri ölçekler yasaları kullanılarak daha kısıtlı imkanlar sahip sarsma tablaları kullanılarak da testler Yer yüzeyine etki eden deprem titreşimlerini öğrenmek amacıyla simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Balık (Balık vd.,2003) deprem etkisinde kalan çatı kalkan duvarlarının tutumlarını, tek boyutta salınım yapan ve neopren takozlar sistemi üzerinde duran bir sarsma tablası ile incelemiştir. Baran ve arkd. (Baran vd., 2007) tek eksende rastgele bir salınımı yapıya gerçekleştirebilen, bilgisayar kontrollü bir sarsma tablası yapmıştır. Sistem, laboratuar tabanına sabitlenerek yerleştirilmiş bir taşıyıcı çelik çerçeve üzerindeki rijit çelik bir levhadan oluşmaktadır. Dozono ve arkd. (Dozono vd., 2004) yaptıkları çalışmada, sarsma tablasına iletilen sinyalin geri besleme ile gi- 217

231 (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: rişe aktarılıp farklı filtreleme işlemlerinden sonra tekrar sisteme düzeltme sinyali olarak verilmesi ile adaptif kontrol sağlanmıştır. Korkmaz ve arkd. (Korkmaz vd., 2005) yaptıkları sarsma tablası, yatayda bir yönde hareket edebilen bir platform ve sisteme hareketi veren basit bir elektrik motorundan oluşmaktadır. Seki ve arka. (Seki vd., 2008) iki serbestlik derecesine sahip kontrol stratejisi ile yaptıkları sarsma tablasında numune tarafından ortaya çıkarılan reaksiyon kuvvetini gidermeye çalışmışlardır. Hedeflenen kompanze algoritması bir prototip çalışma üzerinde deneysel olarak test edilmiştir. Torun ve Çunkaş (Torun ve Çunkaş, 2009) iki eksende salınım yapan sarsma tablası tasarımı gerçekleştirmiş, sarsma tablasından uygun ivme değerlerinin elde edilmesini sağlamak için motor sürücü frekanslarının ayarlanmasında bulanık kontrol ile gerçekleştirilmişlerdir. Dünyada ve ülkemizde yapılmış bazı simülatör çalışmaları ise şöyledir; Hyogo Deprem Mühendisliği Araştırma Merkezi nde, 20 m x 15 m lik boyutlarında üç boyutlu sarsma tablası bulunmaktadır. Bu laboratuvarda, dört katlı bir yapıya kadar, betonarme bir yapıyı birebir ölçekte test etmek için kullanılabilmektedir. California Berkeley Üniversitesi Deprem Simülatörü Laboratuvarı nda, ABD ndeki en büyük üç boyutlu sarsma tablası sistemi bulunmaktadır. 6m x 6m boyutlarındaki bu sarsma tablasında sayesinde 45 tona kadar olan yapılar, 1.5g lik maksimum yatay ivme ile sarsabilmektedir. EUCENT- RE da bulunan 5.6 m x 7.0 m boyutlarındaki tek eksenli servo-hidrolik tahrikli sarsma tablasında 70 tona kadar olan yapılara 1.8g lik ivme ile sarsabilmektedir. Türkiye de Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü nde yatay tek eksende hareket kabiliyetine sahip 3m x 3m ebatlarında sarsma tablası, 2003 yılından itibaren araştırmacıların hizmetine sunulmuştur. Burada, 10 ton ağırlığına kadar olan nesneler, servo hidrolik iticiler tarafından 0-50 Hz frekans aralığında test edilebilmektedir. T.C İçişleri Bakanlığı Sivil Savunma Genel Müdürlüğü, Ankara Sivil Savunma Arama ve Kurtarma Birliği tesisleri içinde, insanlara şiddetli depremler esnasında meydana gelen fiziksel koşulları (sarsıntı, ses, toz, ışık vb.) çağrıştırma yoluyla sunmak amacıyla servosürümlü deprem simülatörü bulunmaktadır. Sistemin hareketli platformu 6.90 metre X 3.90 metre boyutunda olup, üç doğrultuda (3-D) titreşebilmekte, üzerine yüklenen 2 ton a kadar ağırlıklarla, MM skalasında 8+ şiddetini aşan deprem sarsıntılarını canlandırabilmektedir. Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KRDAE) nde özel bir firma tarafından geliştirilen büyük ölçekli tek eksenli sarsma tablası ile birlikte, küçük ölçekli bir sarsma tablası da hizmete sunulmuştur. 70 cm x 70 cm ölçülerinde, üç eksenli servo elektrik 218

232 (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: ELEKTİRİK VE DOĞALGAZ FİYATLARININ 2.1 Mikrodenetleyiciler EKONOMETRİK AÇIDAN sarsma tablası ikisi yatay biri düşey şeklinde olmak üzere tablalar birbirinden bağımsız olarak hareket edebilmektedirler.100 kg ağırlığına kadar olan test nesnelerini 0-40 Hz frekans aralığında test etmek mümkündür. Tablada +/- 12 cm deplasman, 1.2 cm/s hız ve 10g ye kadar ulaşan ivme uygulanabilmektedir (Kutanis, 2007). Tüm bu sistemler hayatımızın artık bir parçası haline gelen doğan olaylarından depremlerin insanlara ve yapılara olan etkilerini öğrenmektir. Etkilerin boyutları ne kadar kestirilebilirse ona karşı alınacak önemlerin geçerliliği de o kadar artacaktır. Bu çalışma ile L dalgalarının yapılara verdiği yatay ve dikey yönlü etkileri incelemek için 2 boyutlu salınım yapan bir sarsma tablasının mekanik tasarımı, yazılım ve elektronik devresi tasarlanmıştır. Sistemin ekonomik ve deneysel bir ön çalışma niteliğinde olması açısından sistemde kontrol ünitesi olarak mikrodenetleyici ve motor olarak servo motor kullanılmıştır. Sistemin herhangi bir ek donanım veya bilgisayar gibi ek bir donanıma ihtiyaç duymaması için sitemin gereksinimi olan dışardan sinyal girişi için bir tuş takımı kullanılmıştır. 2. MATERYAL ve METOT Bu bölümde 2 boyutlu deprem simülatörünü gerçekleştirebilmek için gerekli olan malzemeler hakkında genel bilgiler verilmiştir. Mikro denetleyiciler temel bir bilgisayarda bulunan merkezi işlem birimi, hafıza, kontrol birimi, giriş-çıkış üniteleri gibi temel birimleri üzerinde barından, genel anlamda bir bilgisayar gibi davranan küçük elektronik devre elemanlarıdır. Günümüzde mikrodenetleyiciler hayatımızın her alanda kullanılmaktadır. Alarmlı saatler, evlerde kullanılan beyaz eşyalarda, arabalarda, cep telefonlarında, pos cihazlarında ve hayatımızın her alanında kullanılan akıllı cihazlarda ve kontrol edilebilir her türlü elektronik cihazlarda kullanılabilmektedir (Özcerit, 2008). Şekil 1 de görüldüğü üzere bir sistemin her türlü kontrol süreçlerinde ihtiyaç duyulan her türlü bileşen bir mikrodenetleyici içerisinde bulunmaktadır. Yaptığımız sistem endüstriyel bir sistem olmadığından ve çevresel elektromanyetik sinyallerin etkilerin çok olmayacağından dolayı mikrodenetleyici sistemimizde kullandık Kontrol sistemlerinde en çok kullanılan elektronik araçlarından başında gelen mikrodenetleyiciler kolay kullanım ve kodlanmasından dolayı, dışardan girilecek frekans değerlerinin girişi ve bu frekans değerlerine bağlı olarak motorların kontrolünde kullanılmıştır. 219

233 (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: Servo Motorlar Şekil 1. Mikrodenetleyici Blok Diyagramı (Özcerit, 2008) Servo motorlar, özellikle günümüzde hobi ve robotik uygulamalarında sıklıkla tercih edilen motor çeşitlerindendir. Servo motorun dönmesi için gerekli sinyal, 20 msn lik zaman dilimlerinde bir gönderilmesi gereken 1 ms (merkeze konumlanması için), 1,5 msn (sola dönmesi için) ve 2 msn lik (sağa dönmesi için) gönderilen sinyallerdir (Özcerit vd, 2008). Çalışmamıza HS-311 servo motor modelini baz alarak tasarladık. Motorumuzun çalışması her 20 msn bir gönderilen değere bağlı olarak 90 0 açılar şeklinde dönmesi şeklindedir. Bu da bize çalışmamızda 3 Herz(Hz) lik bir çalışma aralığı vermektedir BOYUTLU SİMÜLATÖR TASARI- MI Sistemin elektronik tasarımı Şekil 3 de görüldüğü gibi Proteus elektronik devre çizim programında tasarlanmış ve test edilmiştir. Sistemin çalışması için gerekli kodlar Keil uvision programı ile yazılıp HEX e kodlara derlendikten sonra Proteus programına aktarılarak miktodenetleyicinin çıkış portlarına gönderdiği sinyaller osiloskop ile test edilmiştir. Deprem simülatörün genel blok diyagramı Şekil 2 de görüldüğü gibidir. Sistemin çalışması için gerekli sinyalleri tuş takımı sayesinde, herhangi bir platforma bağlı olmaksızın, bağımsız olacak şekilde direk kullanıcı tarafından girilmektedir. Ana mikrodenet- 220

234 Servo motorlar, özellikle günümüzde hobi ve robotik uygulamalarında sıklıkla tercih edilen motor çeşitlerindendir. Servo motorun dönmesi için gerekli sinyal, 20 msn lik zaman dilimlerinde bir gönderilmesi gereken 1 ms (merkeze konumlanması için), 1,5 msn (sola dönmesi için) ve 2 msn lik (sağa dönmesi için) gönderilen sinyallerdir (Özcerit vd, 2008). Çalışmamıza HS-311 servo motor modelini baz alarak tasarladık. Motorumuzun çalışması her 20 msn bir gönderilen değere bağlı olarak 90 0 açılar şeklinde dönmesi şeklindedir. Bu da bize çalışmamızda 3 Herz(Hz) lik bir çalışma aralığı vermektedir. UHMFD (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: BOYUTLU SİMÜLATÖR TASARIMI Sistemin elektronik tasarımı Şekil 3 de görüldüğü gibi Proteus elektronik devre çizim programında tasarlanmış ve test edilmiştir. Sistemin çalışması için gerekli kodlar Keil uvision programı ile yazılıp HEX e kodlara derlendikten sonra Proteus programına aktarılarak miktodenetleyicinin çıkış portlarına gönderdiği sinyaller osiloskop ile test edilmiştir. Deprem simülatörün genel blok diyagramı Şekil 2 de görüldüğü gibidir. Sistemin çalışması leyici için gerekli sırasıyla sinyalleri yatay düzlemde tuş takımı sayesinde, hareket yapacak olacak motorların şekilde direk bağlı kullanıcı olduğu tarafından uydu mikro- girilmektedir. kendilerine Ana mikrodenetleyici gönderilen değerle sırasıyla bağlı yatay olarak herhangi lere bir gönderecektir. platforma bağlı Uydu olmaksızın, mikrodenetleyiciler bağımsız denetleyicilere, düzlemde hareket kendi yapacak düzleminde motorların yapacağı bağlı olduğu motorun uydu saniye mikrodenetleyicilere, yapacağı harekete kendi göre düzleminde yapacağı hareket için gerekli Güven Grup frekans A.Ş. Finans değerleri Yönetmeni girildiği andan itibaren direk uydu hareket mikrodenetleyicilere için gerekli frekans gönderecektir. değerleri Uydu girildiği mikrodenetleyiciler servo motora kendilerine darbe değerlerini gönderilen gönderir. değerle andan bağlı itibaren olarak motorun direk uydu saniye mikrodenetleyici- yapacağı harekete göre servo motora darbe değerlerini gönderir. Başla şeklindedir. Farklı analiz teknikleri Ana kullanılarak hazırlanan Uydu çalışmada ANOVA Motor modeli uygulanmıştır. Ayrıca hipotez Kontrol testleri uygulanarak araştırma Kontrol daha kapsamlı hale getirilmiştir. Sürücü Sanayi ve konutlarda tüketim aralıklarına Frekansları göre elektrik ve doğalgaz fiyatlarının tespit edilmesi yönünde Frekans hareket edilmiş olup, yapılan istatistik bulgulara göre de sonuca gidilmiştir. Elde Uydulara edilen Değerleri bulgular Girişi sonucunda; sanayi sektörü için tüketim aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz fiyatlarının genel seviyesinde düşüş Gönderme gözlendiği sonucuna Uydu varılmaktadır. Sonuç olarak Motor tüketim Kontrol Sürücü Şekil 2. Simülatörün Çalışma Diyagramı Şekil 2. Simülatörün Çalışma Diyagramı 2 boyutlu deprem simülatörünün gerekli elektronik devresi Şekil 3 de görüldüğü gibidir. Simülatörün gerçekte nasıl davranış göstereceğini öğrenmek için Proteus elektronik devre çizim ve test programı sayesinde gerekli yazılımlar mikrodenetleyicilere yüklenerek sistem bilgisayar ortamında test edilmiştir. Sistem 1-3 Hz aralıkların girilen Bitiş giriş değerlerine bağlı olarak motor uçlarına gelen sinyaller osiloskop yardımı ile kontrol edilmiştir. Yapılan testler neticesinde istenilen aralık değerlerinde herhangi bir sorun görülmemiş sistem çıkışlarına servo motorun ihtiyaç duyduğu sinyal değerleri osiloskop aracılığı ile ölçülmüştür. 221

235 3 2 1 UHMFD (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: U1 XTAL1 XTAL2 RST P0.0/AD P0.1/AD1 P0.1/AD1 Güven 37 P0.2/AD2 Grup A.Ş. Finans 37 Yönetmeni P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD P0.5/AD5 P0.5/AD P0.6/AD6 P0.6/AD6 Kilis 7 Aralık 32Üniversitesi, Elektrik-Enerji 32 Bölümü9 P0.7/AD U2 P0.0/AD0 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.7/AD7 XTAL1 XTAL2 RST # PSEN P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A ALE P2.4/A12 P2.4/A12 ALE Özet : Yılları arasındaki 26 TUİK verileri kullanılarak 26 hazırlanan 31 EA P2.5/A13 P2.5/A13 EA bu çalışma, sanayi P2.6/A14 P2.6/A P2.7/A15 P2.7/A P1.0/T2 P3.0/RXD P3.0/RXD P1.0/T P1.1/T2EX/SS P3.1/TXD P3.1/TXD P1.1/T2EX/SS şeklindedir. Farklı 3 analiz teknikleri 12 kullanılarak 12hazırlanan çalışmada 3 ANOVA modeli P1.2/ECI P3.2/INT0 P3.2/INT0 P1.2/ECI P1.3/CEX0 P3.3/INT1 P3.3/INT1 P1.3/CEX uygulanmıştır. Ayrıca P1.4/CEX1 hipotez P3.4/T0 testleri uygulanarak araştırma P3.4/T0 daha P1.4/CEX kapsamlı 6 hale getirilmiştir. P1.5/CEX2/MISO P3.5/T1 P3.5/T1 P1.5/CEX2/MISO P1.6/CEX3/SCK P3.6/WR P3.6/WR P1.6/CEX3/SCK Sanayi A ve konutlarda P1.7/CEX4/MOSI tüketim P3.7/RD aralıklarına göre elektrik ve P3.7/RDdoğalgaz P1.7/CEX4/MOSI fiyatlarının tespit edilmesi AT89C51RC2 AT89C51RC2 Master Slave2 B 4 edilen bulgular sonucunda; sanayi sektörü için tüketim U3aralığı arttıkça, elektrik ve doğalgaz P0.0/AD0 XTAL1 38 C P0.1/AD1 7fiyatlarının genel seviyesinde düşüş gözlendiği sonucuna 37 varılmaktadır. Sonuç olarak tüketim P0.2/AD P0.3/AD3 XTAL2 35 P0.4/AD4 aralığı Kw cinsinden yükseldikçe, fiyatlarda da azalma 34 meydana gelmektedir. D 330R 330R 21 Anahtar Kelimeler : Elektrik, Doğalgaz, Tüketim, Sanayi, P2.0/A8Konut, Anova, TUİK, Fiyat 10 1 P3.0/RXD P1.0/T2 ECONOMETRIC ANALYSIS OF ELECTRICITY 11 AND NATURAL 2 P3.1/TXD P1.1/T2EX/SS GAS PRICES 12 3 P3.2/INT0 P1.2/ECI 13 4 ACCORDING TO CONSUMPTION RANGES IN P3.3/INT1 TERMS OF P1.3/CEX0 14 INDUSTRY 5 AND P3.4/T0 P1.4/CEX P3.5/T1 P1.5/CEX2/MISO 16 7 P3.6/WR P1.6/CEX3/SCK P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 PSEN RST P3.7/RD P1.7/CEX4/MOSI 29 P2.1/A9 P2.2/A10 29 P2.3/A11 PSEN 30 P2.4/A12 ALE 31 P2.5/A13 EA P2.6/A14 P2.7/A ÇALIŞTIR AT89C51RC2 Slave1 Şekil 3. 2 Boyutlu Deprem Simülatörü Elektronik Devre Çizimi Şekil 4 de görüldüğü üzere mekanik tasarım, yatay düzlemde hareket edecek tablayı motorların birbirlerini en az etkileyecek şekilde şekil de tasarlanmaya çalışılmıştır. Zemini oluşturan tabla 4 ayak üzerine oturtulmuş ve ayakların uç kısmı yarım daire içine yerleştirişmiş bilyeler şeklindedir. Bu da zemin tablasının ayaklar üzerinde sağ ve sol yönlerine her türlü hareketine olanak sağlamaktadır. Şekil 4. 2 Boyutlu Deprem Simülatörün Yan Mekanik Tasarım Görünüşü 222

236 (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: SERVO MOTOR Mil uygulanmıştır. Ayrıca hipotez testleri Halatlar uygulanarak araştırma daha kapsamlı hale getirilmiştir. fiyatlarının genel seviyesinde düşüş gözlendiği sonucuna varılmaktadır. Sonuç Halka olarak tüketim Halatlar SERVO MOTOR Şekil 5. 2 Boyutlu Deprem Simülatörün Üstten Mekanik Tasarım Görünüşü Şekil 5 incelendiğinde tablayı yatay yönde hareket ettirecek servo motorun bağlantıları gözükmektedir. Burada konumlanan servo motorlar merkeze konuma göre 90 0 açılar şeklinde sağ ve sola dönüş yapmaktadır. Motorların yaptıkları dönüşler sayesinde üst tablaya bağlı olan halatlar ile tabla ileri-geri yönünde motorun sarım miktarına göre gidip gelmektedir. Burada ki sarım miktarı motorun çevirdiği milin çapına göre değiştirilebilir. Servo motorun çektiği hatlar üst tablada 2 adet halka içinde geçen mile bağlıdır. Bir 223

237 (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: düzlemdeki motor mili çektiğinde diğer düzlemdeki mil halka içinde gidip geldiğinden dolayı düzlemler arasında bir çakışma olmayacaktır. 4. SONUÇLAR Amaçlanan hedefler doğrultusunda 2 boyutlu bir deprem simülatörünün bilgisayar ortamında, tasarlanması ve gerçekleştirilmesi yapılmıştır. 2 boyutlu bir deprem simülatörü tasarımı gerçekleştirilmiş olup sistemin çalışması için gerekli yazılım ve elektronik devre çizimi yapılmıştır. Sistem bilgisayar ortamında test edilmiş, belirtilen aralık değerleri bazında çıkış sinyalleri okunmuştur. Yapılan çalışma ile deprem titreşimleri benzetim modeli baz alınarak küçük ölçekli yapılar üzerinden test edilerek depremin yapılara vereceği etkiler gözlemlenebilecektir. Sistemin portatif ve taşınabilir bir yapıda olması, gerekli sinyalleri herhangi bir ek donanıma ihtiyaç duymadan çalıştırabilmesi simülatörün eğitim ortamlarında da çok rahat kullanılmasına olanak sağlayacaktır. 224

238 (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: Şekil 6. Servo Motor Uçlarına Giden Sinyalin Osiloskop Görüntüsü 225

239 (Ekonomi) ID:56 & K:119 (Economy) No / Document No: Şekil 6 da görüldüğü üzere servo motorların çalışması için ihtiyaç duyduğu 20msn bir alması gereken sinyal görüntüsü. Motorun ileri-geri hareketi yapması için ihtiyaç duyduğu, sol konum için 1msn ve sağ konum için 2 msn lik kare dalga sinyaller görülmektedir Şekil 7. Sistemin Proteus Ortamında Test Edilmesi techniques for analysis. Moreover, tests of hypothesis seçilerek were yapılmıştır. applied and the research was Şekil 7 de görüldüğü üzere tuş takımı ile değerler girildikten sonra servo motorlar kendilerine gelen frekans değerine göre ileri-geri hareketi yapmaktadır. Servo motorlarına gelen sinyal değerlerini görmek için sisteme eklenen osiloskop yardımı ile izlenmektedir. Sistem üzerinde yapılacak iyileştirmeler ise çalışma frekans değer aralığının daha da artırılması olacaktır. Sistem bu hali ile 0-3 Hz aralığında tablaya yatay düzlemde salınım hareketi vermektedir. Şu aşama da sistemin en önemli dezavantajı bu görülmektedir. Sistemin en önemli avantajları ise böyle bir sisteme ihtiyaç duyan herkes tarafından yapılabilecek bir simülatör modelinin oluşturulmasıdır. Kullanılan malzemeler ve kodlanma yapısı ile en uygulanabilir ve elde edilebilir sistemler 5. KAYNAKLAR BARAN, T., TANRIKULU, A. K., DÜNDAR, C., & TANRIKULU, A. H. (2007). Deney ve Eğitim Amaçlı, Mekanik Tek Eksenli Bir Sarsma Tablasının İmalatı ve Performansının Araştırılması. Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, BALIK, F.S., (2003). Deprem Yükü Etkisi Altında Kalan Çatı Kalkan Duvarlarının Davranışı, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya 226