TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Transkript

1 ISSN: Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2004 (2) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR Makale 1.Giriş Atilla TUNALI*, Abdullah FERİKOĞLU** *Selçuk Üniversitesi, Güneysınır Meslek Yüksekokulu,Bilgisayar Teknolojisi ve Programlama Bölümü, KONYA **Sakarya Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Bölümü, SAKARYA (Geliş Tarihi: 17 Nisan 2004, Kabul Tarihi: 22 Nisan 2004) Özet Bu çalışmada, telefon hatları kullanılarak PC ile ev veya ofislerdeki elektrikli cihazların kontrolü amaçlanmıştır. Çalışma gerek teorik gerekse de pratik olarak gerçekleştirilmiştir. Sistem Türkiye de bulunan ve kullanılan telefon standartları baz alınarak ve varolan telefon ağına herhangi bir telefon setinin bağlanmasıyla oluşturulmuştur. Sistem donanım ve yazılım olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Donanım kısmı, telefonun çalma sinyalini (ring) algılayan ring dedektör devresi, hattı açan ve kapatan (on/off hook) devresi, DTMF sinyallerini 4 bit koda dönüştüren DTMF ( dual tone multi frequency ) receiver devresi ve çıkış kontrol devrelerinden meydana gelmektedir. Yazılım kısmı ise kontrol programı olarak kullanılan CAT den oluşmakta (control of appliances using by telephone lines - Telefonla Cihaz Kontrolü) olup Borland C++ Builder 5.0 programlama dilinde yazılmıştır. Anahtar Kelimeler: Telefon, Ring, On/Off Hook, DTMF, CAT, C++ Builder, Paralel Port Modern Dünyada otomasyon alanı hızla gelişmiş ev ve ofislerin vazgeçilmez bir parçası olmuştur. Sonuçta her teknolojik gelişme daha iyi bir hayat için yapılmaktadır. Evler-Ofisler veya Ofisler-Evler arasındaki bilgi değişimi hayatı daha kolay ve yaşanılır hale getirmektedir. Yapılmak istenen sistem ile ev veya ofis dışında iken telefon hatları üzerinden bir PC aracılığıyla elektrikli cihazların uzaktan kontrolü amaçlanmıştır. Gerçeklenen sistem Türk telefon standartlarına uygun olarak yapılmıştır. Yani sistem çok amaçlı anahtarlama kullanımlarına yöneliktir.[1] Standartlara göre iki çeşit telefon seti bulunmaktadır. Birincisi Ton (pulse) gönderen, ikincisi ise DTMF (Dual Tone Multi Frequency) gönderen setlerdir. DTMF telefonların iletişim hızı Pulse telefonlara göre yaklaşık on katı kadar daha fazladır. Bizim de sistemimizde DTMF sinyali gönderen telefonlar baz alınmıştır. Ev veya ofislerde bilindiği üzere bir çok elektrikli cihaz kullanılmaktadır. Genellikle de bir çoğunun kontrolü açık-kapalı (on-off) olarak yapılmaktadır. Bu çalışma ile bu cihazların durum kontrolü açıkkapalı olarak yapılabilir. Ülkemizde buna benzer çalışmalar bulunmaktadır. Fakat yapılan çalışmalar çoğunlukla analog veya analog olmasa dahi sistem maliyetleri oldukça yüksektir.tabii ki buda kullanıcı açısından önemli bir kriterdir. Bilindiği üzere çağımız bilgisayar çağı olmasıyla birlikte hemen hemen herkesin evinde bir PC ( Personel Computer - Kişisel Bilgisayar ) bulunmaktadır.

2 Tunalı, A., Ferikoğlu, A. Teknolojik Araştırmalar 2004 (2) Yapılan çalışmada sistemin donanım kısmına ilave olarak bir yazılım programı kullanılmıştır. Yazılım programı C++ Builder da yazılmıştır ve gerçeklenmesi de bir PC üzerinden yapılmıştır. Sistemde PC kullanılmasının en önemli nedenlerinden bir tanesi PC yi telefon hatları kullanarak açıp kapatabilmenizdir ( Wake up Modem, Rising özelliği kullanılarak ). Böylece ev veya ofiste tamamen enerji off durumunda iken bile sistemi açıp çalıştırabilirsiniz [2]. Diğer bir neden ise sistemin çok esnek olmasıdır. Çünkü kontrol işlemi bir yazılımla gerçeklendiği için yapılacak küçük değişikliklerle sistem kullanıcının istediği şekle kolayca getirilebilir. Diğer bir önemli neden kullanılan yazılımın görsel olmasıyla birlikte anlaşılırlığının yüksek olmasıdır. Tasarlanan sistem bu amaçlara hizmet etmektedir. 2. Sistem Donanımı 2.1 Giriş Gerçeklenen sistem, DTMF (Dual Tone Multi Frequency) sinyallerini almak ve cevaplamak üzere hazırlanmıştır. Bu nedenle sistemde kullanılacak olan telefon setinin DTMF sinyal gönderebilme ve alabilme özelliğine sahip olması gerekir. DTMF metodu kullanarak iletişim kuran telefon setleri 0 ile 9 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9) arasındaki rakamlar ve #, * sembollerini içeren 12 tuştan oluşmaktadır. Şekil 1 de bu gösterilmiştir A B C * 0 # D Şekil 1. Telefon tuş takımı (keypad) Tuşlardan birine basmak DTMF üreticinin Hz arasında konuşma bandında 2 ton üretmesine neden olur. Her tuş için düşük ve yüksek frekansta ton vardır. Örneğin; 5 tuşuna basıldığında 770 Hz ve 1336 Hz frekansa değerine sahip bir ton üretilir.ikili ton metodu kullanılarak 12 tane kombinasyon 7 tonla üretilebilir. [3] Bu DTMF tonları telefon hatlarından konuşma hızı ile eşit bir hızda iletilir. Buda tuş takımında herhangi bir numaraya basıldığında DTMF alıcısının DTMF tonları almasına izin verir. 2.2 Sistem donanımı Sistem Donanımı Ring Dedektör, On/Off hook dedektör, DTMF dedektör ve kontrol devreleri olmak üzere 4 kısımdan oluşur Ring dedektör devresi Telefon sistemlerinde arananı (karşı tarafı) uyarmak için telefonuna çalma sinyali gönderilir. Gönderilen sinyalin gerilim değeri Volt, frekansı 25 Hz dir. Yapılan sistemdeki bu devre telefonun çalıp çalmadığını kontrol etmektedir. Devreyi analiz edecek olursak; Telefon hatlarından gelen analog sinyal ilk olarak köprü tipi diyotlarla doğrultularak köprü tipi doğrultma işlemi yapılmaktadır. Ardından kullanılan kondansatör ise sinyali daha da yumuşatarak aradaki boşlukları doldurmaktadır ve daha düzgün bir sinyalin oluşmasını (dc ye yakın) sağlamaktadır. Düzgün hale gelen sinyal opto izolatördeki diyot üzerinden foto transistorün eşik gerilimini aşmasını sağlayarak transistorü iletime geçirmektedir [4]. Telefon çalar durumdayken transistör çıkışında 1 (+5V), çalmaz durumdayken 0 (0 V) oluşmaktadır. Bu sinyal yazılım tarafından işlenmek üzere PC nin paralel portuna ( C2 biti - 16 nolu pin ) giriş olarak iletilmektedir. Şekil 2. de devre şaması verilmiştir. 31

3 Teknolojik Araştırmalar 2004 (2) Dtmf (dual tone multi frequency) alıcı devresi Şekil 2. Ring dedektör devresi. DTMF alıcısının görevi, telefon hattı üzerinde geçerli bir çift tonun varlığını kontrol etmektir. Bu geçerli ton çifti tek bir rakamı ifade eder. Geçerli bir rakam sıralaması üretmek için çiftler arasında uygun bir süre aralığı bırakılması gerekir. Aşağıdaki tabloda geçerli ton çifti ve uygun süre için gerekli standartlar gösterilmiştir. Tablo 1. Geçerli ton çiftleri ve uygun süreleri Düşük ton grupları (Hz) Genlik sınırları (db) veya dBm < A < ohm Yüksek ton grupları (Hz) Ton aralığı (ms) veya ms veya daha uzun Frekans toleransları (Hz) Durma aralığı (ms) % Hz 40 ms veya daha az Sistemde DTMF alıcısı olarak KT 3170 (MT 8870) entegresi kullanılmıştır. Tasarlanan devre Şekil 3. de gösterilmiştir. [5] Şekil 3. DTMF alıcısı devresi 32

4 Tunalı, A., Ferikoğlu, A. Teknolojik Araştırmalar 2004 (2) On/Off hook dedektör ( hattı açma/kapama ) devresi Bu devre telefon hattının on/off hook konumuna geçmesini sağlar.off Hook konumunda hat açık ve DTMF girişleri için hazırdır. Bu konuma girmek için özellikle PC nin paralel portu çıkışı gecikmeye gönderilmelidir. (Yani paralel porttan 1 gönderilmelidir) Bu gecikme 5 voltluk girişi kontrol eder. Çünkü opto izalatörün izolasyon transformatörüne köprü tipi diyodun toprağına sinyal göndermesi gerekir. Bu diyotlarla telefon hatlarından gelen sinyaller doğrultulur. Transistorün beyzine optoizalatörden gelen sinyal sayesinde izalosyon transformatörünün iki girişi kısa devre olur ve telefon hattı Off Hook konumuna girer. Eğer başlangıçta hat off hook konumunda ise arayanın telefonuna meşgul tonu gönderilir. Sistemin On Hook konumunda olması için Röleye sıfır gönderilir. İzolasyon transformatörünün iki çıkışı DTMF alıcısı devresine giriş olarak bağlanır. Devre şeması Şekil 4. de gösterilmiştir Kontrol devreleri Şekil 4. On/Off ( Hattı açma/kapama ) hook dedektör devresi Yapılan sistemde DTMF alıcısının çıkışında oluşan 4 bitlik kod sayesinde toplam 2 4 = 16 adet elektrikli cihaz kontrol edilebilir. İstenirse bir MUX kullanılarak kontrol edilebilecek cihaz sayısı 32, 64, çıkartılabilir. Bizim sistemimizde toplam 3 çıkış ve çıkıştaki cihazları temsil etmek üzere ledler kullanılmıştır. İstenirse bu çıkışlara bir sürücü devresi eklenerek birden fazla elektrikli cihaz kontrol edilebilir. 3. Sistem Yazılımı Sistem yazılımı bir ana bölümden oluşur. Girişler ve çıkışlar ( Input / Output ) kullanıcıya bağlıdır ve girilen değerlere göre paralel port pinleri konum ( 1 veya 0 ) değiştirir. Uygulama I/O ile başlar. Daha önceden paralel porta ait kaydediciler (378, 379, 37A) kullanılmış olabilir. Bu yüzden tüm kaydedici bitleri lojik 0 seviyesine sürülür. Sonra telefonun iki sefer (isterse kullanıcı bunu değiştirebilir) çalması beklenir. Eğer telefon 2 kere çalarsa döngü sonlanır, çalmaz ise paralel porttaki C2 biti 16 nolu pin kontrol edilmeye devam eder. Çalma (ring) gerçekleştikten sonra sistem, data bitlerinden DTMF sinyallerinin girişini açmak için paralel portun ilgili D0 bitine 2 nolu pinine 1 gönderir. Böylece bağlantı kurulmuş olur. 33

5 Teknolojik Araştırmalar 2004 (2) Şekil 5. Ring sinyali için bekleniyor Şekil 6. Telefon çalıyor. Şekil 7. Bağlantı gerçekleştirildi, şifreyi giriniz Bağlantı kurulduktan sonra şifre kontrol işlemi başlar. Şifre 4 haneli bir tamsayıdır. Örnek olarak kullanıcı şifresi başlangıçta 1234 olarak kurulmuştur. Kullanıcı bu 4 haneyi girdiğinde girilen şifre ile kullanıcı şifresi karşılaştırılır. Doğru ise Şekil 8 deki şifre tamam ekranı ortaya çıkar. Doğru değil ise Şekil 9 daki şifre yanlış ekranı ortaya çıkar ve bağlantı kopar. Şekil 8. Bağlantı sağlandı, şifre doğru. 34

6 Tunalı, A., Ferikoğlu, A. Teknolojik Araştırmalar 2004 (2) Şekil 9. Bağlantı sağlandı, şifre doğru değil. Bağlantı kapandıktan sonra program başlangıç durumuna geri döner ve Ring (çalma) tonu için bekler. Şekil 10 da bu durum gösterilmiştir. İstenirse bu program autoexec.bat dosyasına yerleştirilerek bilgisayarınızı her açtığınızda başlangıçta otomatik olarak çalışması gerçekleştirilebilir. Şekil 10. Ring sinyali için bekleniyor 4. Sonuç Sonuç olarak, Telefon Hatlarını Kullanarak PC İle Cihazların Uzaktan Kontrolü isimli çalışma, gerek teorik gerekse de pratik olarak gerçeklenmiştir. Ev veya ofisteki cihazların durumu on/off olarak kabul edilmiştir ve sistem çıkışında bu cihazlar bir led ile temsil edilmiştir ki kontrolleri bu kriterlere göre yapılmıştır. Bu cihazların devreye alınma ve devreden çıkartılma durumları ayrıntılı olarak incelenmiştir. Sistem kullanıcısı tarafından belirlenen şifrenin (passsword) sisteme uygun bir biçimdeki çalışırlığı kontrol edilmiştir. Kullanıcının şifreyi değiştirebilme imkanı incelenmiştir. Sistem çalışırken aniden telefon hattının kapanması veya hattın kopması durumunda ev veya ofisteki elektrikli cihazların eski konumlarını korudukları tespit edilmiştir. 1. Sistemin çalışması aşağıdaki gibi özetlenebilir; 2. Kullanıcı bir numara çevirir. 3. PC paralel port aracılığı ile çalmayı algılar, hatta bağlanır ve bir ton gönderir. 4. Sistem şifre için bekleyerek çalışır. 5. Kullanıcı şifreyi girer. 6. Şifre doğru ise kullanıcı cihazları kontrol etmek için sisteme girer. 7. Şifre yanlış ise PC arayanı sisteme bağlamaz ve hat kapanır. 5. Kaynaklar 1. Koyuncu, B., Remote Control of Appliances, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 40, No. 1, pp , February

7 Teknolojik Araştırmalar 2004 (2) Coşkun İ, And Ardam H., Remote Controller, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 44, No. 4, November Teltone, Application Guide, Teltone. 4. Texas Instruments, 4N25 Optocoupler Data Book, March Cmos Ics High Reliability Products Data Book, Volume 1. 36