ĠNSANSIZ ELEKTRĠKLĠ BĠSĠKLET TASARIMI

Transkript

1 T.C. KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ĠNSANSIZ ELEKTRĠKLĠ BĠSĠKLET TASARIMI Gökhan KULOĞLU Umut TEZCAN Fatih KARABIYIK Erdoğan TATAR Öğr. Gör. Dr. Emre ÖZKOP Mayıs 2014 TRABZON

2 T.C. KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ĠNSANSIZ ELEKTRĠKLĠ BĠSĠKLET TASARIMI Gökhan KULOĞLU Umut TEZCAN Fatih KARABIYIK Erdoğan TATAR Öğr. Gör. Dr. Emre ÖZKOP Mayıs 2014 TRABZON

3 LĠSANS BĠTĠRME PROJESĠ ONAY FORMU Umut TEZCAN, Gökhan KULOĞLU, Fatih KARABIYIK, Erdoğan TATAR tarafından Öğr. Gör. Dr. Emre ÖZKOP yönetiminde hazırlanan Ġnsansız Elektrikli Bisiklet Tasarımı baģlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiģ, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiģtir. DanıĢman : Öğr. Gör. Dr. Emre ÖZKOP Jüri Üyesi 1 :. Jüri Üyesi 2 :.. Bölüm BaĢkanı : Prof. Dr. Ġsmail Hakkı ALTAġ..

4

5 ÖNSÖZ Bu tezin hazırlanmasında emeği geçenlere, tezin son halini almasında yol gösterici olan kıymetli hocamız Sayın Öğr. Gör. Dr. Emre ÖZKOP a Ģükranlarımızı sunmak istiyoruz. Ayrıca bu çalıģmayı destekleyen TÜBĠTAK 2241/A-Sanayi Odaklı Lisans Bitirme Tezi Destekleme Programı na, Karadeniz Teknik Üniversitesi Rektörlüğü ne Mühendislik Fakültesi Dekanlığına ve Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölüm BaĢkanlığı na içten teģekkürlerimizi sunarız. Her Ģeyden önce, eğitimimiz süresince bize her konuda destek veren ailelerimize ve bize hayatlarıyla örnek olan tüm hocalarımıza saygı ve sevgilerimizi sunarız. Umut TEZCAN Erdoğan TATAR Fatih KARABIYIK Gökhan KULOĞLU Mayıs 2014 v

6 vi

7 ĠÇĠNDEKĠLER LĠSANS BĠTĠRME PROJESĠ ONAY FORMU... iii ÖNSÖZ...v ĠÇĠNDEKĠLER... vii-viii ÖZET ix SEMBOLLER VE KISALTMALAR...xi ġekġller DĠZĠNĠ...xii-xiii ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ xv 1. GĠRĠġ Elektrikli Araçlar Ġnsansız Elektrikli Bisiklet TEORĠK ALTYAPI Hareket Sistemi Sensörlü Fırçasız Doğru Akım Motoru Stator Rotor Sürücü Devresi Rotor Konum Algılayıcı Optik Sensörler Hall Etkili Sensörler Fırçasız Doğru Akım Motorun Matematiksel Modeli Yön Kontrol Sistemi Doğru Akım Motoru Doğru Akım Motorunun Yapısı Stator Rotor Gövde Yatak Fırça-Kollektör Düzeneği Doğru Akım Motorunun ÇalıĢma Prensibi Uzaktan Kumanda Sistemi TASARIM Sensörlü Fırçasız Doğru Akım Motoru Sürücü Devresi vii

8 Sürücü Katı Sensörlü Fırçasız Doğru Akım Motoru Sürücü Devresinin ÇalıĢması Dijital Ayarlı Direnç Baskı Devre Yön Kontrol Sisteminin Tasarımı Uzaktan Kumanda Sisteminin Tasarımı Ġnsansız Elektrikli Bisiklet Kontrol Arayüzü Kontrol Arayüz Kısımları Bağlantı Kontrolü Paneli Hız Kontrolü Paneli, Yön Kontrol Paneli Ġleri/Geri Kontrol Paneli Bilgi Ekranı Paneli Acil Stop Paneli Mikro denetleyici ile Radyo Frekans HaberleĢmesi DENEYSEL ÇALIġMALAR VE SONUÇLARI FDAM Sürücü Devresi Deneyi SONUÇLAR VE DEĞERLENDĠRME...31 KAYNAKLAR.32 STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU 33 EKLER.34 ÖZGEÇMĠġ..50 viii

9 ÖZET Günümüzde uzaktan kumandalı sistemlere ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Elektrik enerjisi temiz, ucuz ve kolay elde edildiğinden dolayı çağımızda ulaģım sektöründe tercih edilmektedir. Ġnsansız elektrikli araçların farklı bir yapısı olmakla birlikte insanlara birçok kolaylık sağlamaktadır. Ġnsansız elektrikli bisiklet bir eğlence aleti olarak kullanıldığı gibi aynı zamanda daha da geliģtirilerek savunma sanayisinde de kullanılabilecektir. Özürlü bir insanın bisiklet sürme ihtiyacını gidermekle birlikte çok sistemli bir yapıya sahiptir. Bu proje, bir bisikletin uzaktan kumanda ile kontrol edebilmesine olanak sağlayacak Ģekilde yapılmıģtır. Ġnsansız elektrikli bisiklet, elektrik enerjisiyle çalıģan ve uzaktan kumanda edilebilen dört tekerlekli durduğu yerden hareket edebilme yeteneği olan hareket halindeyken hızlanıp yavaģlama ve sağ-sol yön kontrolü yapılabilen aynı zamanda istenildiğinde çok kısa süre ve mesafede durdurulabilen bir tür insansız elektrikli araçtır. Ġnsansız elektrikli bisikleti diğer bisikletlerden ayıran en önemli özelliği uzaktan kontrol edilebilir olmasıdır. Sistemin uzaktan kumanda edilebilir olması, çocukların bisiklet kullanmayı öğrenme aģamalarında, ebeveynlerin içini rahatlatacak ve çocukları daha güvende hissettirecektir. Bunun yanında askeri amaçlarda kullanılması durumunda tehlike arz edebilecek pozisyonlarda dört tekerlekli araçların ulaģamayacağı noktalara eriģim konusunda avantaj sağlayacaktır. Uzaktan kumanda sisteminin programlanabilir yapıda olması, kumanda sisteminin farklı amaçlara hizmet etme konusunda da sisteme ek bir üstünlük katmaktadır. Bu kumanda yapısı sistemin geliģtirilmesi durumunda, sisteme entegre edilecek farklı donanımların kumandasında da kullanılabilecektir. ix

10 x

11 SEMBOLLER VE KISALTMALAR RF İYM DA FDAM LED Radyo Frekansı İçten Yanmalı Motor Doğru Akım Fırçasız Doğru Akım Motoru IĢık Yayan Diyot Sargılardan akan akımlar Sargı dirençleri Sargılarda indüklenen zıt EMK lar L P V Özendüktans Güç Eviriciye uygulanan gerilim Elektriksel moment Mekanik moment Sönüm katsayısı J Eylemsizlik momenti Açısal hız EMK MOSFET Sm Co Elektromotor Kuvvet Metal Oksit Yarıiletkenli Alan Etkili Transistör Samaryum Kobalt xi

12 ġekġller DĠZĠNĠ ġekil 1. Ġnsansız elektrikli bisiklet alt sistemleri ġekil 2. FDAM evirici devresi... 6 ġekil 3. Sensörlü fırçasız doğru akım motoru sürücü devresi [5] ġekil 4. MC33035 entegresinin bacak diyagramı [6] ġekil 5. MC33039 entegresinin bacak diyagramı [7].. 13 ġekil 6. DS1669 entegresi bacak diyagramı [8] ġekil 7. Analog reosta yerine kullanılacak devre [8] ġekil 8. Sürücü devre baskı devre çizimi.15 ġekil 9. Doğru akım motorunun ölçekli çizimi ġekil 10. Motor sürücü kartı bağlantıları ġekil 11. Yön kontrol sistemi ġekil 12. RF (Radyo Frekansı) haberleģmesi ġekil 13. Veri gönderme tarafında bulunan RF verici ve mikro denetleyici 19 ġekil 14. Veri alma tarafında bulunan RF alıcı, mikro denetleyici, regülatör ve DA motor sürücü kartı...20 ġekil 15. Ġnsansız elektrikli bisiklet kontrol arayüzü görünümü ġekil 16. Bağlantı kontrolü paneli ġekil 17. Hız kontrol paneli..22 ġekil 18. Yön kontrol paneli ġekil 19. Ġleri/Geri kontrol paneli ġekil 20. Bilgi ekranı paneli ġekil 21. Acil stop paneli.24 xii

13 ġekil 22. Mikro denetleyici - RF haberleģme blok diyagramı ġekil 23. MC33035 entegresinin 2 ve 21 numaralı bacağının osiloskop görüntüsü (Yüksüz çalıģmada).27 ġekil 24. MC33035 entegresinin 2 ve 21 numaralı bacağının osiloskop görüntüsü (Yüklü çalıģmada).28 ġekil 25. MC33035 entegresinin 2 ve 21 numaralı bacağının osiloskop görüntüsü (Son hızda çalıģmada)...28 ġekil 26. Yüklü çalıģmada faz-faz arası dalga Ģekli.29 ġekil 27. Yüklü çalıģmada faz-nötr arası dalga Ģekli...29 xiii

14 xiv

15 ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ Çizelge 1. ÇalıĢma takvimi..3 Çizelge 2. Ġnsansız elektrikli bisiklette kullanılan doğru akım motorunun özellikleri 16 Çizelge 3. DA motoru dönüģ yönü doğruluk tablosu Çizelge 4. Veri olarak kullanılan alfabetik karakterler ve görevleri...26 xv

16 1. GĠRĠġ Her geçen gün artan taģıt sayısına bağlı olarak taģıtların çevreye olan zararları da artmaktadır. Ayrıca fosil yakıtların tükenme noktasına geldiğini de düģünürsek elektrikli araçlar ayrı bir önem arz etmektedir. Buna bağlı olarak dünya çapında elektrikli araçlara olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Bunun nedeni; elektrikli araçların çevreyi kirletmemeleri, gürültü sorunlarının olmaması, ekonomik olarak daha avantajlı bir araç olması gibi nedenler sayılabilir. Günümüz Ģartları uzaktan kumanda sisteminin kullanımını gün geçtikçe daha cazip hale getirmektedir. Bisiklette, insan bulunmasının sakıncalı olabileceği veya insanların bulunmasının çok gerekli olmadığı yerlerde bisiklet uzaktan kumanda edilerek hem olası tehlikeler önlenmiģ hem de zaman kaybı en aza indirilmiģ olur. Engelli bir kiģinin engelinden dolayı bisiklete binme duygusunu tadamamıģ olabilir. ĠĢte elektrikli bisiklet, uzaktan kumanda ile kontrol edilerek bu duygu o engelli kiģiye tattırılabilir. Ayrıca elektrikli bisikleti, elektrikli araçların kontrolü için temel seviyede bir test platformu olarak kullanılabileceği gibi çocukların bisikleti öğrenme aģamasında yaģayabilecekleri tehlikeli durumları azaltmak dolayısıyla ebeveynlerin çocukları için duydukları endiģeleri giderilmesi için de kullanılabilecektir. Ġnsansız elektrikli bisiklet 3 ana sistemden oluģmaktadır. Bunlar ileri-geri hareketi sağlayacak sistem, sağ-sol hareketini sağlayacak sistem ve bu saydığımız sistemlerin uzaktan kumanda edilebilmesini sağlayacak olan uzaktan kumanda sisteminden oluģmaktadır. Ġleri-geri hareket sistemi, arka tekerleğe takılan sensörlü fırçasız doğru akım motorunun sürücü devresi aracılığıyla kontrol edilmesi temeline dayanmaktadır. Sağ-sol hareket sistemi (yön kontrolü), doğru akım motorunun sürücü devre yardımıyla sürülmesi ve yardımcı mekanik parçalarla birleģiminden oluģmaktadır. Uzaktan kumanda sistemi ise RF (radyo frekansı) haberleģme sistemi oluģmaktadır. ÇeĢitli firmaların, bilim kuruluģlarının ve üniversitelerin elektrikli araçlarla ilgili çalıģmaları mevcuttur [1]. Piyasadaki mevcut elektrikli bisikletler, bisiklete yalnızca hub motor takılarak ve bu motoru besleyen aküler ilave edilerek basit bir Ģekilde tasarlanmıģtır. Bu Ģekilde bir çalıģma mühendislik açısından bilgi ve beceriden uzaktır. Bu bisikletlerin uzaktan kumandası söz konusu değildir. ġu anda kullanımda birçok elektrikli bisiklet mevcuttur. Hatta özel olarak elektrikli bisiklet üreten firmalar vardır.

17 Ama bunun insansız olarak kullanımı yani uzaktan kumanda edilebileni Türkiye de bulunmamaktadır. Buna karģın yurtdıģında insansız elektrikli bisikletle ilgili M. Gallaspy yapmıģ olduğu proje bulunmaktadır [2] Elektrikli Araçlar GeliĢmiĢ ve geliģmekte olan ülkelerdeki ulaģım yoğunluğunun artması nedeniyle çevre kirliliği ortaya çıkmıģtır. Büyük Ģehirlerin birçoğunda trafik emisyonlarından kaynaklanan azot oksit ve karbon monoksit oranları istenilen standartların üzerine çıkmıģtır [1]. UlaĢımda kullanılan araçların egzozlarından çıkan gazlar ve partiküller insan sağlığını da tehdit etmektedir. Artan taģıt sayısına bağlı olarak çevreye olan zararları da artmaktadır. Bu nedenle ulaģım da çevreye ve insanlara daha az zarar veren yakıtların kullanımını akıllara getirmiģtir. ġu an araçlarda kullanılan yakıtların tükenme noktasına geldiğini de düģünürsek elektrikli araçlara olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Elektrikli araçların hareketi için kullanılan elektrik enerjisi teknolojisi 1800 lü yıllardan ve otomobilin icadından beri mevcuttur. Fakat 1900 lerin baģlarında içten yanmalı motorlar (ĠYM), ağırlık güç oranının yüksek olması ve yakıt için kullanılan petrolün çok olması nedeniyle daha çok ilgi görmüģtür. Elektrikli araçların bataryalarının enerji yoğunluğu az olması sebebinden 1970 lere kadar geri planda kalmıģtır yaģanan petrol krizi ve yakıta olan bağımlılığın artmasıyla elektrikli araçların kullanımını yeniden gündeme getirmiģtir [1]. Elektrikli araçları iki kategoriye ayırabiliriz. Bunlar hibrit ve bataryalı elektrikli araçlardır. Hibrit araçlar, hem içten yanmalı motorun hem de elektrikli motorun bir arada kullanıldığı araç türüdür. Bu araçlar, elektrikli araçların bataryalarının enerji yoğunluğunun az olması gibi olumsuzluklarını gidermek için tasarlanmıģtır. Bataryalı elektrikli araç ise sadece enerji kaynağı olarak bataryalarındaki enerjiyi kullanır. Bataryalı elektrikli araçların gerek çevreye verdiği zararın az olması gerekse içten yanmalı motorlara alternatif olabileceğinden dolayı gün geçtikçe daha cazip hale gelmektedir. 2

18 1.2. Ġnsansız Elektrikli Bisiklet Elektrikli araçların bir türünü oluģturan elektrikli bisiklet Ģu anda birçok kesimden insanın kullandığı ulaģım aracıdır. Bunun en büyük sebepleri; çevreye zarar vermemesi, kalabalık olan Ģehirlerde ulaģım sorunlarına alternatif olması ve gürültü kirliliğine neden olmaması gibi nedenler sayılabilir. Günümüzde elektrikli bisiklet üretimi yapan firmalar bulunmaktadır. Günümüz teknolojisinin getirdiği yenilikler neticesinde elektrikli bisiklet üzerinde insan olmadan uzaktan kumanda ile kontrol edilebileceği gibi kendini otomatik olarak da kumanda edebilecek hale gelmiģtir. Ġnsansız elektrikli bisiklet, uzaktan kumandalı elektrikli araçlara temel seviye test platformu oluģturabilecektir. Daha dar anlamda düģünürsek engelli bir kiģinin engelinden dolayı bisiklete binme duygusu tatmamıģ ise bu duygu o engelli kiģiye tattırılabilir veya çocukların bisiklet kullanmayı öğrenme aģamasında bisiklet uzaktan kumanda edilerek çocukların zarar görmesi engellenerek, ebeveynlerin çocukları için duydukları endiģe azaltılabilecektir. Projemizin çalıģma takvimi çizelge 1 de verilmiģtir. Çizelge 1. ÇalıĢma takvimi Yapılan ĠĢler ġubat Mart Nisan Mayıs 1.ĠĢ Kısmı 2.ĠĢ Kısmı 3.ĠĢ Kısmı 4.ĠĢ Kısmı 5.ĠĢ Kısmı 6.ĠĢ Kısmı 7.ĠĢ Kısmı 1. ĠĢ kısmı: Malzeme teminine baģlanması 2. ĠĢ kısmı: FDAM u sürücü devre kurulumu ve çalıģtırılması 3. ĠĢ kısmı: Yön kontrol sistemi için mekanik tasarımının yapılması 4. ĠĢ kısmı: Uzaktan kumanda sisteminin tasarlanıp kodlarının yazılması 5. ĠĢ kısmı: Sistem parçalarının bir araya getirilmesi 6. ĠĢ kısmı: Bisiklet donanımının tamamlanması 7. ĠĢ kısmı: Tez in yazılması ve teslim edilmesi 3

19 2. TEORĠK ALTYAPI Ġnsansız elektrikli bisikleti kısımlara ayıracak olursak 3 ana sistemden oluģtuğunu görmekteyiz. Bunlar Ģekil 1 de gösterildiği gibi hareket sistemi, yön kontrol sistemi ve uzaktan kumanda sistemidir. HAREKET SĠSTEMĠ ĠNSANSIZ ELEKTRĠKLĠ BĠSĠKLET YÖN KONTROL SĠSTEMĠ UZAKTAN KUMANDA SĠSTEMĠ ġekil 1. Ġnsansız elektrikli bisiklet alt sistemleri 2.1. Hareket Sistemi Ġnsansız elektrikli bisikletin hareketi, sensörlü fırçasız doğru akım motoru tarafından sağlanacaktır Sensörlü Fırçasız Doğru Akım Motoru Klasik fırçalı tip DA motorlarda komütasyon için kullanılan komütatör ve fırçalardan kaynaklanan mekaniki elektriki problemleri ve sınırlamaları yenmek fikri üzerine fırçasız motorlar tasarlanmıģtır. Temel olarak klasik DA motorun performansını sağlaması hedeflenmiģtir. Fırçasız motorlar; stator, rotor, sürücü devresi ve rotor konum algılayıcısından oluģmaktadır [3] Stator Stator makinanın duran kısmını oluģturur. Kayıpları azaltmak için dilimli saç levhaların paketlenmesinden oluģur. Bu saç levhalara oluklar açılarak kutup sargıları bu oluklara yerleģtirilir

20 Rotor Motorun hareketli kısmını oluģturur. Fırçasız doğru akım motorunda rotorun dönmesi için gerekli olan uyartım akısı rotora yerleģtirilen kalıcı mıknatıslar tarafından sağlanır Sürücü Devresi FDAM ların olumsuz bir yanı sürücü devrelerinin karıģık ve pahalı olmasıdır. Sürücü devresi motorun 3-faz sargılarını uygun zamanlarda enerjilenmesini sağlayarak rotorun hareket etmesini sağlar. Sürücü devresi yarıiletken devre elemanlarından oluģur. Bu devre elemanlarının tetikleme uçlarının tetiklenmesi rotor konum sensörlerinden gelen sinyallere göre yapılır Rotor Konum Algılayıcı Motoru uygun zamanda komütasyona geçirmek için rotor konum algılayıcı (sensör) kullanılır. Rotor konumunu algılamak için genellikle iki tip sensör kullanılır. Bunlar optik sensörler ve manyetik hall sensörleridir [3] Optik Sensörler Optik sensör ıģık yayan diyot (LED) ve foto diyottan oluģur. LED in yaydığı ıģık uygun zamanlarda foto diyodu aktif duruma geçirir ve foto diyot bir sargıyı kontrol eden elektronik elemanı anahtarlar [3] Hall Etkili Sensörler Manyetik sargı motor üzerinde uygun bir yere sabitlenir ve etkisinde kaldığı rotor ile birlikte dönen bir mıknatısın konumuna göre bir çıkıģ gerilimi üretir. Bu çıkıģ gerilimi uygun lojik devreler ile sürücü devresine aktarılır [3] Fırçasız Doğru Akım Motorun Matematiksel Modeli Fırçasız doğru akım motorları sıradan doğru akım motorlarına göre farklı bir yapıya sahip olmaları nedeniyle matematiksel olarak modellenmeleri farklılık göstermektedir. FDAM larının stator yapısına bakıldığında üç fazlı alternatif akım motorlarıyla benzerlik göstermektedir. Stator çıkıģları üç adet olmakla birlikte motorun enerji dönüģümü yapabilmesi için bu çıkıģ uçlarına 120 derece faz farkı olan eģit genlikli gerilimler uygulanması gerekir. ĠĢte bu 120 derece faz farklı gerilim oluģturabilmek için eviricilere 5

21 ihtiyaç vardır. Bu ihtiyacı karģılayacak evirici tasarımları farklı Ģekillerde yapılabilmektedir. Projede altı adet yarı iletken eleman kullanılarak kontrol devresi yardımıyla 120 derece faz farklı gerilimler elde edilerek FDAM nun çalıģması sağlanmıģtır. ġekil 2 de 3 faz evirici devresi ve motorun devre Ģeması verilmiģtir. ġekil 2. FDAM evirici devresi ġekil 2 de gösterilen yarı iletken anahtarlama elemanları ek bir kontrol devresi yardımıyla belli bir düzene göre anahtarlanarak motorun çalıģması için gerekli olan dalga Ģekilleri üretilir. ġekil 2 den de görüleceği gibi karģılıklı herhangi bir alt ve üst yarı iletken elemanın aynı anda iletimde olması kısa devreye sebep olacağından anahtarlama iģleminin sırası ve anahtarlama derecesi çok önemlidir. Motorun dengeli ve sarsıntısız bir Ģekilde çalıģabilmesi için bütün sargılar özdeģ olması gerekir. Bu bilgiden yola çıkarak ve olduğu görülür. Bu temel bilgiler ıģığında komutasyon ve iletim durumları için devre analiz edildiğinde; a-) Komutasyon durumu için; (1) (2) (2) genel denklemi yardımıyla çevre atılıp denklem düzenlendiğinde; (3) (4) 6 (5)

22 denklemleri elde edilir. b-) Ġletim durumu için; (6) (7) (8) (9) Elektriksel olarak yapılan analiz sonucunda elde edilen denklemler ifade edildikten sonra motorun asıl amacı olan ürettiği güç ve üretilen gücün bağlı olduğu parametreler ve denklemler çıkarılması gerekir. Bu ifadeler elde edilirken faydalanılan ana prensip üretilen mekanik gücün elektriksel güce eģit olma prensibidir. Motor ideal kabul edilirse mekanik sürtünme ve hava sürtünme kayıpları göz ardı edilebilir. (10) (10) denkleminden faydanılarak genel olarak FDAM nun mekanik denklemi rotorun herhangi bir konumu için (11) eģitliğindeki gibi verilebilir. [ ] (11) (12) Projede kullanılan FDAM nun gücü 250W tır. Ġdeal ortamda sürücüler üzerinde yapılan deneylerin sonuçları doğrultusunda elde edilen güç denklemi denklem (13) te verilmiģtir[4]. Bu eģitlik 10 km lik bir mesafe için yapılan deneylerden elde edilmiģtir. (13) (13) eģitliğinden; 250= (14) bulunur. 7

23 113kg lık bir yük 60 dakika içerisinde 250W lık bir motor yardımıyla 10km mesafeye taģınabilir. Bu hesaplama maksimum güç değeri için yapılmıģtır. Normal Ģartlarda bisiklet kullanıcısının ortalama 75kg olacağı varsayılırsa ve 10km lik yolu 60dk içerisinde kat ettiğini varsayarsak; (15) P = 165,37W lık bir güç yeterli olacaktır. Yapılan hesaplamalar yolun eğimine göre değiģecektir. Yol eğimi arttıkça harcanacak olan güçte orantılı olarak artacaktır Yön Kontrol Sistemi Ġnsansız elektrikli bisikletin hareketi, doğru akım motoru tarafından sağlanacaktır Doğru Akım Motoru Doğru akım elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüģtüren makinelere doğru akım motoru denir. Doğru akım motorları statorda oluģan manyetik alanın rotorda oluģan manyetik alanı itmesi ve çekmesi prensibi ile çalıģmaktadır. Bu prensibe göre manyetik alan içerisinde bulunan bir telden akım geçirildiğinde bu iletkene bir kuvvet etki eder. Bu kuvvetler manyetik alana ve iletkenden akan akıma dik yöndedir. Doğru akım motorlarında bu kuvvet sayesinde rotorun dönmesi sağlanmaktadır Doğru Akım Motorunun Yapısı Stator Rotoru çevresini saran ve gövdenin iç tarafında bulunan ince saç levhalardan yapılmıģtır. Statorun görevi ana ve yardımcı kutupları taģımak ve bu kutupların oluģturduğu manyetik akıya küçük dirençli yol vermektir Rotor Ġnce saç levhalardan meydana gelen rotor motorun dönen kısmıdır. Demir kayıplarını en aza indirmek için ince sac levhalardan oluģturulmuģtur. Rotorun dönmesi ile mil üzerindeki mekanik enerji makinelere aktarılır Gövde Doğru akım motorunun gövdesi dökme demirden veya çelikten yapılmaktadır. Bunun nedeni ise motoru dıģ etkilerden korumaktır. Gövde motorun daha çabuk soğuması için çıkıntılı yapılır. Gövde üzerinde iģaret plakası vardır. Bu plakada motorun nominal gücü, gerilimi, akımı gibi özellikler bulunmaktadır. 8

24 Yatak Yatak rotorun kolayca dönmesi ve gürültüsüz çalıģmasını sağlar. Yatakta oluģan sürtünmeler komutasyon bozulmasına neden olduğu için sık sık bakıma ihtiyacı vardır Fırça-Kollektör Düzeneği Rotor sargılarının enerjilendirilmesi için fırça- kollektör düzeneği kullanılır. Rotor sargıları kollektör üzerinden birbirine bağlanır. Fırçalar kollektörler ile temas ettirilir. Fırça kollektör düzeneği kıvılcımlardan dolayı çok çabuk kirlenir bundan dolayı sık sık bakım yapılması gerekir [3] Doğru Akım Motorunun ÇalıĢma Prensibi Sürekli mıknatıslı doğru akım motorlarının yapıları Ģönt uyarmalı doğru akım motorlarına benzemektedir. Sürekli mıknatıslı doğru akım motorunun Ģönt uyarmalı doğru akım motoruna göre farkı; uyartım sargılarının olmaması ve stator kısmı sürekli mıknatıstan oluģmasıdır. Sürekli mıknatıslı doğru akım motorunda rotor sargısına gerilim uygulanınca sargılardan akım akar. Statordaki sürekli mıknatısların meydana getirdiği manyetik akının etkisiyle akan akım rotor sargılarına bir kuvvet etki ederek motora hareket kazandırır. Sürekli mıknatıslı doğru akım motorlarında devir yönü değiģimi, akımın yönü değiģtirilerek sağlanır. Motorlarda kullanılan mıknatıs türleri Ģunlardır: 1) Alnico mıknatıs 2) Ferrit mıknatıs 3) Sm-Co mıknatıstır. Doğru akım motorlarının milleri yüksek hızlarda çalıģmaktadır. Bu motorların yüksek hızını momente çevirmek için diģli takımlarından oluģan redüktör olarak adlandırılan kısım kullanılır. Doğru akım motorunun redüktörlü kısımla çalıģtırılmasıyla motorun momenti artarken hızı ise düģer. Moment ile hız arasındaki ters orantılı iliģki denklem (16) daki gibi ifade edilebilir. (16)[5] Burada; P: güç [W] (watt) M: moment [Nm] (Newton metre) ω : açısal hız [r/s] (radyan/saniye) ifade etmektedir. 9

25 Sürekli mıknatıslı doğru akım motoru sabit güç üretir. Milin hızı ve momenti bilinmektedir. Eğer milden yüksek moment alınmak istenirse mile özel bir sistem (redüktör) takılarak hız düģürülür. Denklem (16) da güç sabit olursa moment ile açısal hız ters orantılı olarak değiģmektedir. Hız düģürülürse denklem (16)'da görüldüğü üzere moment artmaktadır Uzaktan Kumanda Sistemi Elde bulunan bir bilgiyi doğru ve istenilen Ģekilde bir noktadan baģka bir noktaya ulaģtırmaya ve o noktada da istenilen Ģekilde anlaģılabilmesini sağlama olayına genel manada haberleģme denir. Günümüzde haberleģme sistemlerinin geliģimi incelendiğinde haberleģme sistemlerinin akıl alamayacak boyutlarda geliģme gösterdiğini söylemek mümkündür. Tüm bu haberleģme sistemlerini temel olarak sınıflandırmak gerekirse, kablolu haberleģme ve kablosuz haberleģme olmak üzere iki grup olarak sınıflandırabilir. Ġnsansız elektrikli bisiklette kullanılan kablosuz haberleģme yöntemlerinden RF (Radyo Frekansı) haberleģmesi üzerinde yoğunlaģılacak olursa konu Ģöyle ifade edebilir: RF haberleģmesi bir noktadan baģka bir noktaya iletilmek istenen bir bilgiyi radyo dalgalarıyla kablosuz olarak göndermeye ve gönderilen noktada da alınıp iģlenebilir hale getirmeye yarayan haberleģme sistemidir. Bu haberleģme sisteminde radyo dalgaları kullanılır ve bu dalgaların frekansı yaklaģık olarak 433 MHz değerindedir. 10

26 3. TASARIM 3.1. Sensörlü Fırçasız Doğru Akım Motoru Sürücü Devresi Bu devrenin çalıģması iki entegre üzerine kurulmuģtur. Bunlar, fırçasız DA motor denetleyici (MC33035) entegresi ve kapalı çevrim fırçasız motor adaptör (MC33039) entegreleridir. OluĢturmuĢ olan FDAM sürücü devresinin düzenlenmiģ hali Ģekil 3'de gösterilmiģtir. ġekil 3. Sensörlü fırçasız doğru akım motoru sürücü devresi [6] Sürücü Katı Sürücü katı iki entegreden oluģmaktadır. Bunlardan bahsedecek olursak; MC33035 entegresi doğru akım motorunda mevcut bulunan hall etkili sensörlerden gelen sinyalleri çözümleyip motorunun komutasyonu için lojik sinyaller üretmektir.

27 Bu entegre fırçasız doğru akım motorlarının kontrolü için tasarlanmıģ bir entegredir. Bu entegre motorun hall sensörlerinden aldığı sinyalleri içerisinde bulunan rotor konum çözümleyici yardımıyla çözümleyip 3-faz MOSFET köprüsüne uygun sinyalleri gönderir. MC33035 entegresinin bacak diyagramı Ģekil 4 de verilmiģtir. Bu entegrenin özellikleri; V arası çalıģma gerilimi Yüksek akımlı 3-faz MOSFET köprü sürücülerini kontrol edebilme DüĢük gerilimde kendini kapatma Yüksek iç sıcaklıklarda kendini kapatma ġekil 4. MC33035 entegresinin bacak diyagramı [7] MC33039 entegrenin görevi ise sanki bir takometre (hız ölçer) gibi çalıģıp motorun hızını kontrol edilebilmesini sağlamaktadır. Bu entegre motorun hall sensörlerinden gelen sinyalleri alarak MC33035 entegresine motorun hızı hakkında bilgi verir. MC33039 entegresinin bacak diyagramı Ģekil 5 de verilmiģtir. 12

28 ġekil 5. MC33039 entegresinin bacak diyagramı [8] Sensörlü Fırçasız Doğru Akım Motoru Sürücü Devresinin ÇalıĢması Bu devrenin çalıģmasından bahsedecek olursak; ilk önce MC33035 entegresi hall etkili sensörlerden rotorun konumu hakkındaki bilgiyi alır. Hall etkili sensörlerden gelen sinyaller MC33035 entegresinin içinde bulunan rotor konum çözümleyici yardımıyla rotor konumu çözümlenir. Daha sonra bu entegre motorun hareketi sağlayacak olan ateģleme iģaretlerini uygun bir Ģekilde MOSFET yarı iletkenlerden oluģan 3 faz köprüsüne iletir. 3 faz köprüsüne iletilen ateģleme iģaretleri n kanallı ve p kanallı MOSFET leri uygun zamanlarda iletime ve kesime sokarak fırçasız doğru akım motorunun 3 faz sargılarını enerjilendirir. Böylece motor hareketine baģlamıģ olur. Burada hız R20 ayarlı reosta yardımıyla kontrol edilmektedir. Eğer reosta değeri küçültülürse motor hızlanmaya baģlar. Tersini yapacak olursak motor yavaģlar. Motorun hızını ölçmede MC33039 entegresini kullanılmaktadır. MC33039 entegresi hall sensörlerinden gelen sinyalleri alarak sinyallerin yükselen ve düģen kenarlarında darbeler üretir. Bu darbenin süresi R1 ve C1 devre elemanları belirler. Bu darbe MC33039 entegresinin 5 numaralı bacağından çıkarak MC33035 entegresinin 12 numaralı bacağına gelir. Hız ayar reostasının ortak ucu (MC33035 entegresinin 11 numaralı ucu) ile MC33039 entegresinin 5 numaralı çıkıģı (MC33035 entegresinin 12 numaralı ucu) MC33035 entegresinin içinde bulunan bir hata yükselteci tarafından karģılaģtırılır. Hata yükseltecinin çıkıģına bakılarak darbe geniģliği ayarlanır. Eğer motorun hızı bizim istediğimiz hızdan düģükse MOSFET ler darbenin geniģliğini arttırır. Eğer motorun hızı bizim istediğimiz hızdan yüksekse MOSFET ler darbe geniģliğini küçülterek motorun hızı kontrol edilmiģ olur. Sürücü devrenin akıģ diyagramı EK 6 da verilmiģtir. Ġnsansız elektrikli bisiklet uzaktan kumanda edilebilmesi için hızı kontrol etmemizi sağlayan analog ayarlı direnç (R20) yerine DS1669 entegresi (dijital ayarlı direnç) kullanılmıģtır. 13

29 Dijital Ayarlı Direnç Bu entegre R20 mekanik ayarlı direnç yerine kullanılmıģtır. Bu entegre 10kΩ luk direnç değerini 64 adımla tamamlar. Entegrenin üst veya alt kontak giriģlerinin hangisi düģük seviyeye çekildiyse o giriģe göre direnç değeri artar veya azalır. Eğer giriģlerden biri 1 saniyeden daha uzun süre düģük seviyeye çekilirse entegre 100ms de direnç değerini otomatik olarak 1 adım artırır veya azaltır. DS1669 entegresinin çalıģmasını açıklayan diyagram EK 7 de verilmiģtir. DS1669 entegresinin bacak diyagramı Ģekil 6 da verilmiģtir. ġekil 6. DS1669 entegresi bacak diyagramı [9] Entegrenin 2 ve 7 numaralı kontrol uçlarını uzaktan kontrol edilebilmesi için bu kontrol uçlarına anahtarlama elemanı olarak transistör bağlanarak transistörün ateģleme uçlarına uzaktan kumandanın alıcısından uygun ateģleme sinyalleri verilerek entegre uygun Ģekilde kontrol edilmektedir. Uygun devre Ģekil 7 de verilmiģtir. ġekil 7. Analog reosta yerine kullanılacak devre [9] 14

30 Baskı Devre Ġnsansız elektrikli bisikletin sürücü devresinin baskı devre çizimi Proteus 8 Professional Ares programında hazırlanmıģtır. Çizim esnasında güç ve kontrol devresinin yol kalınlıkları yollardan akacak akımlar göz önüne alınarak çizilmiģtir. Bunun için kontrol devresi yol kalınlıkları T40, güç devresi yol kalınlığı ise T200 yol kalınlığı formatında çizilmiģtir. T200 yol kalınlığı yaklaģık olarak mm cinsinden 5mm ye karģılık gelmektedir. 5mm lik yol kalınlığı 9A lik akım taģıma kapasitesine sahiptir. Diğer yandan baskı devre çiziminde yolların bakır plaketin tek bir yüzünden geçmesine özen gösterilip en az atlama olacak Ģekilde tasarlanmıģtır. Devrenin besleme, faz çıkıģları, sensör giriģleri ve kontrol uçları uygun bir Ģekilde çizime yerleģtirilmiģtir. Devrenin baskı devre çizimi Ģekil 8. de verilmiģtir. ġekil 8. Sürücü devre baskı devre çizimi 15

31 3.2. Yön Kontrol Sisteminin Tasarımı Ġnsansız elektrikli bisiklette yön kontrolü için redüktörlü doğru akım motoru kullanılmıģtır. Bu motorun tercih sebebi ise; Mil hızının düģük olması Yüksek moment üretebilmesi Motor milinin dönüģ yönü kolaylıkla değiģtirebilmesidir. Projede kullanılan DA motorunun özellikleri çizelge 2 de verilmiģtir. Çizelge 2. Ġnsansız elektrikli bisiklette kullanılan doğru akım motorunun özellikleri Motor ÇalıĢma Gerilimi (V) 12 Hızı (d/d) 55 BoĢta Çektiği Akım (A) 0,8 Zorlanma Akımı (A) 6 (YaklaĢık) Motor Gücü (W) 80 Mil Çapı (mm) 10 Mil Uzunluğu (mm) 29 Projede kullanılan DA akım motorunun ölçekli çizimi Ģekil 9 da verilmiģtir. ġekil 9. Doğru akım motorunun ölçekli çizimi 16

32 DA motorunun kontrolü motor sürücü kartı (VNH5019) tarafından sağlanmaktadır. Projede kullanılan motor sürücü kartının özellikleri; 5.5V-24V çalıģma gerilimi Sürekli olarak 12A, anlık olarak ise 30A e dayanabilme Ters gerilim koruması Termal koruma Kısa devre koruması DüĢük ve yüksek gerilimde devre dıģı kalma DA motor sürücü kartına mikro denetleyiciden (Arduino Mega 2560) uygun kontrol darbeleri gönderilerek DA motorunun bisikletin yönünü değiģtirmesi sağlanmıģtır. ġekil 10 da motor sürücü kartının, mikro denetleyici ve motor ile bağlantısı gösterilmiģtir. ġekil 10. Motor sürücü kartı bağlantıları Motor sürücü kartının GĠRĠġ-A ve GĠRĠġ-B kontrol uçlarının lojik durumuna göre DA motorunun yönü değiģtirilebilmektedir. Kontrol arayüzünden verici taraftaki mikro denetleyiciye gönderilen kontrol iģareti RF vasıtasıyla alıcı taraftaki mikro denetleyiciye iletilir. Mikro denetleyici, gelen kontrol iģaretine bağlı olarak motor sürücü kartının bağlı bulunduğu 7. veya 8. pininin lojik durumunu değiģtirerek DA motorunun dönmesini sağlar. Kontrol uçlarının lojik durumuna göre DA motoru dönüģ yönü doğruluk tablosu çizelge 3 de verilmiģtir. 17

33 Çizelge 3. DA motoru dönüģ yönü doğruluk tablosu GĠRĠġ-A GĠRĠġ-B Motorun Durumu 1 0 Sağa DönüĢ 0 1 Sola DönüĢ 1 1 Vcc de frenleme 0 0 Gnd de frenleme Bisikletin yönünün değiģtirilebilmesi için uygun mekaniksel sistemin olması gerekmektedir. Bunun için uygun mekaniksel sistem tasarlanıp bisiklete yerleģtirilmiģtir. Bu sistem Ģekil 11 de görülmektedir. ġekil 11. Yön kontrol sistemi 3.3. Uzaktan Kumanda Sisteminin Tasarımı RF haberleģmesinde, dıģ ortamdan gelen veriler bir bilgi iģleme devresi tarafından alınır. Bilgi iģleme devresinde, alınan verinin ne amaçla kullanılacağı hangi iģlevleri yerine getireceği konularında değerlendirmeler yapılır. Bu iģlemin ardından belirlenen veriler iletilebilir Ģekle sokularak sistemin verici kısmına gönderilir. Bilgi iģleme devresinden gelen verileri alan verici kısmının görevi bu verileri anten yardımıyla alıcı kısma iletmektir. Bu iģlemin ardından alıcı kısma gelen verileri alıcı alarak veri iletim hattı üzerinden bilgi iģleme devresine gönderir. Buradaki bilgi iģleme devresinin görevi; 18

34 alıcı taraftan alınan verilerin ne anlama geldiğini çözmek buna bağlı olarak iliģkili olduğu çıkıģ sistemini kontrol etmektir. Bu kontrol etme iģlemi sinyal göndermekten ibaret olup yüksek akım çekebilecek elemanlar kontrol edilmesi durumunda kontrol iģleminin düzgün bir Ģekilde gerçekleģebilmesi için yarı iletken elemanlardan faydalanılması gerekmektedir. ġekil 12 de radyo frekansı haberleģmesi blok diyagramı verilmiģtir. ġekil 12. RF (Radyo Frekansı) haberleģmesi Ġnsansız elektrikli bisikletin uzaktan kumanda sisteminde veri gönderme tarafında giriģ birimi olarak bilgisayar ortamında oluģturulmuģ C# programlama dilinde yazılmıģ arayüzden oluģmaktadır. Bilgi iģleme devresi olarak Arduino firmasının ürünü olan Arduino Mega 2560 mikro denetleyicisi kullanılmıģtır. Verici olarak da 433MHz de çalıģan standart RF vericisi kullanılmıģtır. Ġnsansız elektrikli bisikletin veri gönderme tarafında bulunan Arduino Mega 2560 mikro denetleyicisi ve RF verici görünümü Ģekil 13 de verilmiģtir. ġekil 13. Veri gönderme tarafında bulunan RF verici ve mikro denetleyici 19

35 Ġnsansız elektrikli bisikletin uzaktan kumanda sisteminde veri alma tarafında ise alıcı olarak 433MHz de çalıģan standart RF alıcı kullanılmıģtır. Bilgi iģleme devresi olarak veri gönderme tarafındaki mikro denetleyicinin aynısı kullanılmıģtır. ÇıkıĢ birimi ise bisikletin kontrol edilecek kısımlarından oluģmaktadır. Ġnsansız elektrikli bisikletin veri alma tarafında bulunan Arduino Mega 2560 mikro denetleyicisi, RF alıcı, mikro denetleyici besleme regülatörü ve DA motor sürücü kartı görünümü Ģekil 14 de verilmiģtir. ġekil 14. Veri alma tarafında bulunan RF alıcı, mikro denetleyici, regülatör ve DA motor sürücü kartı 3.4. Ġnsansız Elektrikli Bisiklet Kontrol Arayüzü Kontrol Arayüz Kısımları Ġnsansız elektrikli bisiklet kullanıcı kontrol arayüzü oluģturulurken kullanımı kolay ve basit bir arayüz oluģturulmaya çalıģılmıģtır. Böylelikle kullanıcı insansız elektrikli bisikleti rahat ve etkin bir Ģekilde kullanabilecektir. Kontrol arayüzü, C# programlama dilinde Microsoft Visual Studio 2010 programı aracılığıyla oluģturulmuģtur. Bu kontrol arayüzü 6 panelden oluģmaktadır. Bunlar; Bağlantı kontrolü paneli Hız kontrolü paneli Yön kontrolü paneli Ġleri/Geri Kontrol Paneli Bilgi ekranı paneli Acil stop paneli ġekil 15 de bisikletin kontrol arayüzü görünümü görünmektedir. 20

36 ġekil 15. Ġnsansız elektrikli bisiklet kontrol arayüzü görünümü Bağlantı Kontrolü Paneli Bu panel bilgisayar ile verici taraf bilgi iģleme devresi olan Arduino Mega 2560 mikro denetleyicisi arasındaki iletiģimi kontrol etmektedir. Bu panelin içinde bir adet açılır kutu (combobox) ile bir adet buton bulunmaktadır. Açılır pencere vasıtasıyla bilgisayar ile verici taraf bilgi iģleme devresi olan Arduino Mega 2560 mikro denetleyicisinin bilgisayarın hangi seri portu üzerinden iletiģim sağlanacağının seçimi yapılır. Eğer bilgisayar ile Arduino Mega 2560 mikro denetleyicisi arasındaki bağlantı sonlandırılmak istenirse Bağlantıyı Sonlandır butonuyla bağlantı sonlandırılır. Bağlantı kontrol panelinin arayüzdeki görünümü Ģekil 16 da verilmiģtir. ġekil 16. Bağlantı kontrolü paneli 21

37 Hız Kontrolü Paneli Ġnsansız elektrikli bisikletteki sensörlü fırçasız doğru akım motorunun hızının ve frenlenmesinin kontrol edildiği paneldir. Bu panelde 2 adet hız kontrol butonu, bir adet fren kontrol butonu ile bir adet bardan oluģmaktadır. Hız kontrol butonlarına basılarak bisikletteki fırçasız doğru akım motorunun hızının arttırılması veya azaltılması yapılabilmektedir. Fren kontrol butonu ile de bisiklete frenleme yaptırılabilmektedir. Bu panelde bisikletin hızının yüzde olarak gösterildiği bir de bar bulunmaktadır. Hız kontrol panel görünümü Ģekil 17 de verilmiģtir. ġekil 17. Hız kontrol paneli Yön Kontrol Paneli Bu panel ile bisikletin yönü kontrol edilebilmektedir. Bu panelin içeriğine baktığımızda 3 adet butondan oluģmaktadır. Bu panelin sağında ve solunda bulunan butonlara basılarak bisikletin yönü kontrol edilebilmektedir. Panelin ortasında bulunan Düz Git butonuna basılarak bisikletin düz konumda gitmesi sağlanabilmektedir. Ayrıca tehlike oluģturmaması için arayüz kodları ile kullanıcının bisikletin yönünün sağa veya sola belli bir açıdan sonra döndürmesi engellenmiģtir. ġekil 18 de yön kontrol panelinin arayüzdeki görünümü görünmektedir. ġekil 18. Yön kontrol paneli 22

38 Ġleri/Geri Kontrol Paneli Ġleri/Geri kontrol paneli ile sensörlü fırçasız doğru akım motorunun ileri veya geri yönde dönmesi sağlanabilmektedir. Bu kontrol paneli iki adet seçim düğmesinden (radiobutton) oluģmaktadır. Bisikletin hangi yönde (ileri-geri) gitmesi isteniyorsa o yöne ait seçim düğmesi seçilerek bisikletin ileri veya geri gitmesi sağlanabilmektedir. Bu kontrol panelin görüntüsü Ģekil 19 da verilmiģtir. ġekil 19. Ġleri/Geri kontrol paneli Bilgi Ekranı Paneli Bu panelin amacı kullanıcıya bisikletin kontrolü hakkında bilgi vermektir. Bu panel bir adet liste kutusu (listbox) ile bir adet butondan oluģmaktadır. Bisikletin kontrolü hakkındaki bilgiler liste kutusunda liste halinde verilmektedir. Eğer liste kutusundaki bilgiler silinmek istenirse bu kutu altında bulunan TEMĠZLE butonuyla bilgiler silinebilir. ġekil 20 de bilgi ekranı panelinin görüntüsü verilmiģtir. ġekil 20. Bilgi ekranı paneli 23

39 Acil Stop Paneli Bu panel, herhangi bir acil durumda sensörlü fırçasız doğru akım motoru sürücü devresinin enerjisiz kalmasını sağlayarak tehlikeli durumun oluģması engellemek için tasarlanmıģtır. Bu panelde bir adet buton bulunup bu buton ile bisikletin acil durumlarda kontrolü sağlanabilmektedir. Bu panelin görüntüsü Ģekil 21 de verilmiģtir. ġekil 21. Acil stop paneli 3.5. Mikro denetleyici ile Radyo Frekans HaberleĢmesi RF haberleģmesinin bilgi iģleme devresinde ARDUINO MEGA 2560, PIC ve MSP430 gibi mikroiģlemci kullanabilme imkânı olmasına rağmen insansız elektrikli bisiklette ARDUINO MEGA 2560 kullanılmıģtır. Bu mikroiģlemcinin kullanılma sebepleri; MikroiĢlemcinin kullanım alanının çok geniģ olması Piyasada çok fazla pratik uygulamasının bulunması Kendine özgü kullanımı kolay yazılım programının olması Kolay eriģilebilir olması Yazılım bakımından RF haberleģmesi üzerine hazırlanmıģ fazla sayıda örnek programın bulunması Bunun yanında maliyet bakımından incelendiğinde PIC ve MSP430 mikroiģlemcisine göre daha pahalı olması diğer mikroiģlemcilere göre dezavantaj oluģturmaktadır. Fakat olumlu özellikleri göz önüne alındığında ve genel maliyet hesapları değerlendirildiğinde fiyat farkı bir sorun oluģturmamaktadır. ARDUINO MEGA 2560 mikroiģlemcisinin hazır olarak bir programlama modülünün bulunması yapılan çalıģmalarda ve alıcı ile verici arasında senkronize etme iģlemlerinde oldukça kolaylık sağlamıģtır. 24

40 ARDUINO MEGA 2560 mikroiģlemcisi hem veri gönderme hem de veri alma kısmında kullanılarak bisiklet kontrol edilebilmektedir. Tüm bu bilgi iletiģimini sağlayacak olan haberleģme sisteminin genel bağlantı Ģeması aģağıdaki Ģekil 22 de verilmiģtir. ġekil 22. Mikro denetleyici - RF haberleģme blok diyagramı RF alıcı modül üzerinde 8 adet pin bulunurken RF verici modül üzerinde 4 adet pin bulunmaktadır. Bu pinlerin iģlevleri Ģekil 22. üzerinde belirtilmiģtir. ġekil 22 de verici kısmındaki ARDUINO MEGA 2560 da 12. port veri kanalı olarak seçilmiģtir. ARDUINO MEGA 2560 mikroiģlemcisinden çıkan veriler bu kanal üzerinden RF vericisine gönderilir. Veri, veri gönderme kısmındaki anten vasıtasıyla veri alma kısmındaki RF alıcısına geçer. Veri alma kısım da bulunan RF alıcısı gelen verileri veri pini üzerinden alıcı kısmındaki ARDUINO MEGA 2560 mikroiģlemcisine gönderir. Gelen verileri değerlendiren veri alma kısımdaki ARDUINO MEGA 2560 mikroiģlemcisi gerekli kontrol sinyallerini bisikletin ilgili kısımlara iletir. Bu sistemin senkron bir Ģekilde çalıģabilmesi için tüm sistem parçalarının toprakları ortak bir noktada birleģtirilmiģtir. Ġnsansız elektrikli bisikletin arayüzden kontrolü için veri olarak alfabetik karakterler kullanılmıģtır. Her alfabetik karakterin bisikletin kontrolü üzerinde ayrı görevleri vardır. Bu alfabetik karakterler ve görevleri çizelge 4 de verilmiģtir. 25

41 Çizelge 4. Veri olarak kullanılan alfabetik karakterler ve görevleri Alfabetik Karakter Görevleri a Sensörlü fırçasız doğru akım motorunun hızını arttırır. b Sensörlü fırçasız doğru akım motorunun hızını yavaģlatır. Sensörlü fırçasız doğru akım motorunun ileri yönde dönmesini c sağlar. Sensörlü fırçasız doğru akım motorunun geri yönde dönmesini d sağlar. e Sensörlü fırçasız doğru akım motorunun fren yapmasını sağlar. Sensörlü fırçasız doğru akım motorunun frenden çıkmasını f sağlar. g Bisikletin acil stop yapmasını sağlar. h Bisikletin acil stoptan çıkmasını sağlar. k Doğru akım motorunun sola dönmesini sağlar. l Doğru akım motorunun sağa dönmesini sağlar. m Bisikletin düz konumda gitmesini sağlar. Ġnsansız elektrikli bisikletin özeti diyebileceğimiz bisikletin genel akıģ diyagramı EK 8 de verilmiģtir. 26

42 4. DENEYSEL ÇALIġMALAR VE SONUÇLARI 4.1. FDAM Sürücü Devresi Deneyi Projenin ana taģlarından birini oluģturan FDAM nun sürücü devresi hakkında teorik bilgiler önceki sayfalarda verilmiģti. ÇalıĢma sürecinde alınan deneysel sonuçlar ve bunların beklenen sonuçlarla uyuģup uyuģmadığı hakkındaki değerlendirmeler bu bölümde verilecektir. Sürücü devrede kullanılan MC33035 entegresi FDAM ları sürmek için özel olarak tasarlanmıģ bir entegredir. Entegrenin 19,20 ve 21 nolu pinleri üç faz MOSFET köprüsünün alt kat yarıiletken elemanlarını (N-kanallı MOSFET ler) tetikleyecek sinyalleri gönderirken, 24,1 ve 2 nolu pinleri ise üst kat yarıiletken elemanlarını (P-kanallı MOSFET ler) tetikleyecek sinyalleri göndermektedir. N-kanallı MOSFET ler 0-15V arasında tetikleme sinyali ile anahtarlama iģlemi yaparken, üst kat P-kanallı MOSFET ler 11,5-24V ile anahtarlama iģlemi yapmaktadır. Devre incelendiğinde köprü üzerinde karģılıklı duran MOSFET lerin Drain uçları kısa devre olduğundan N ve P kanallı MOSFET lerin aynı anda iletimde olması kısa devreye sebep olacağından, bu MOSFET lere gelen anahtarlama sinyallerinin lojik olarak birbirinin tersi olması beklenir. Yapılan çalıģmada elde edilen ölçüm sonuçları (osiloskop çıktısı) Ģekil 23, Ģekil 24 ve Ģekil 25 de verilmiģ olup, alınan ölçümlerin teorik bilgilerle uygun olduğu gözlemlenmiģtir. ġekil 23. MC33035 entegresinin 2 ve 21 numaralı bacağının osiloskop görüntüsü (Yüksüz çalıģmada)

43 ġekil 24. MC33035 entegresinin 2 ve 21 numaralı bacağının osiloskop görüntüsü (Yüklü çalıģmada) ġekil 25. MC33035 entegresinin 2 ve 21 numaralı bacağının osiloskop görüntüsü (Son hızda çalıģmada) ġekil 23, Ģekil 24 ve Ģekil 25 de verilen sinyallerin Ģekillerinden üst tarafta kalan sinyal P-kanallı MOSFET lerin anahtarlama sinyallerini gösterirken alt taraftaki sinyal ise N- kanallı MOSFET lere gelen anahtarlama sinyallerini göstermektedir. P-kanallı MOSFET ler anahtarlama sinyali yüksek konumda iken kesimde düģük konumda iken ise kesimdedirler. N-kanallı MOSFET ler ise bunun tam tersi Ģeklinde çalıģmaktadır. Bu ifadeden yola çıkarak Ģekil 23, Ģekil 24 ve Ģekil 25 de verilen karģılıklı bulunan P ve N- kanallı MOSFET lerin anahtarlama sinyallerinin ölü zamanları göz ardı edildiğinde birbirinin tersi olduğu görülmektedir. 28

44 Devrede kullanılan MC33039 entegresinin görevi sensörlerden gelen konum bilgileri sayesinde rotorun hızını belirleyerek MC33035 entegresine bir geri bildirim yapıp hız ayarının daha hassas bir Ģekilde yapılmasını sağlamaktır. Hızın değeri kare dalga üzerinde kodlanarak MC33035 entegresinin 5 nolu pini üzerinden MC33035 entegresinin 12 nolu pinine iletilmekte ve MC33035 entegresinde MOSFET tetikleme sinyalleri bu sinyale göre düzenlenerek daha hassas bir hız ayarı yapılmaktadır. Devre açık çevrim veya kapalı çevrim olmak üzere iki farklı modda çalıģabilmektedir. MC33039 entegresinin hız ayarı üzerindeki etkisi ancak kapalı çevrimde (MC33035 entegresinin 12 ve 13 nolu pinlerinin kısa devre) gözlenebilmektedir. Devrenin ana çıktısı olan FDAM nun faz giriģlerinde oluģan salınımlar Ģekil 26 ve Ģekil 27 de görülmektedir. Ġstenmeyen bir etki olan gerilim salınımları yüksek değerli kapasiteler kullanılarak en aza indirilmeye çalıģılmıģtır. ġekil 26. Yüklü çalıģmada faz-faz arası dalga Ģekli ġekil 27. Yüklü çalıģmada faz-nötr arası dalga Ģekli 29

45 Uygulamada kullanılan güç elektroniği elemanlarının teoride olduğu gibi kararlı ve verimli çalıģmıyor olması uygulama sürecinde karģılaģılan en büyük problemlerden birisidir. Projede kullanılan MOSFET lerin güvenli çalıģabilmesi için kesinlikle soğutucu kullanılması gerekmektedir. Yapılan çalıģmada soğutucu olarak alüminyum levhaların yetersiz kalması sebebiyle ek olarak soğutucu fan kullanılarak ısınma sorununun önüne geçilmeye çalıģılmıģtır. Bunun yanında karģılaģılan bir baģka problem ise motorun gürültülü çalıģmasıdır. Bu problem anahtarlama sinyallerinin frekans değeri değiģtirilerek çözülmüģtür. Bu iģlem için MC33035 entegresinin 8 numaralı pinine bağlı olan direncin (R2) değerini değiģtirilerek yapılmıģtır. KarĢılaĢılan bir baģka problem ise motorun vuruntulu çalıģmasıdır. Bu problemin sebebi ise çalıģma sırasında MOSFET lerden herhangi birinin bozulmasından dolayı ortaya çıkmıģtır. Çözüm olarak bozulmuģ MOSFET değiģtirilerek problem giderilmiģtir. 30

46 5. SONUÇLAR VE DEĞERLENDĠRME Ġnsansız elektrikli bisiklet projesi ile günümüzde var olan elektrikli bisiklet teknolojisine göre farklı bir tasarım yapılmıģtır. Piyasada benzeri ve satıģı olmayan kullanıģlı aynı zamanda geliģmeye açık bir bisiklet yapılmıģtır. Bisiklet olabildiğince minimum ağırlık ve maksimum verim ile çalıģmaktadır. Bu çalıģmada genel manada birçok problemle karģılaģılmasına rağmen oluģan problemlere baģarılı bir Ģekilde çözüm üretilerek, istenilen sonuçlara varılmıģtır. GerçekleĢtirilen çalıģma; FDAM nun sürücü devre ile çalıģtırılması, DA motoru ile bisikletin yön kontrolünün sağlanması ve bisikletin arayüz yardımıyla uzaktan RF haberleģmesi ile kontrolü olmak üzere toplamda üç sistemin birleģiminden oluģmaktadır. Sistemde, mevcut bütün RF haberleģme sistemlerinde meydana gelebilen nadir veri kayıpları oluģabilmekte, fakat sistemin çok hassas bir kumanda sistemi gerektirmemesi RF haberleģmesini kullanılabilir kılmaktadır. FDAM nun sürücü devresi üzerinde verimli bir Ģekilde hız kontrolü yapılmıģ bunun yanında MC33035 entegresinde mevcut olan frenleme pini ile uzaktan kumanda yardımıyla bisikletin frenleme yapması sisteme baģarılı bir Ģekilde dâhil edilmiģtir. Yön kontrolünde kullanılan DA motoru ön tekerleği sağ ve sol olmak üzere her iki yöne yaklaģık 45 lik açılarla döndürebilecek Ģekilde mekanik olarak sisteme monte edilmiģ ve elektriksel olarak kontrolü baģarılı bir Ģekilde gerçekleģtirilmiģtir. Sistem ileriki aģamalarda çok daha hassas kullanım sağlayabilmesi açısından geliģtirilmeye müsait bir sistemdir. Yön kontrolü yapılan sistem geri beslemesiz olarak görsel konumlandırılma yapmaktadır. Daha hassas olması açısından DA motoruna konum kontrol sistemi eklenerek daha hassas bir yön kontrolü sağlanabilir. Bisiklet dengesini arka tekerleğinin yanlarında bulunan yardımcı denge tekerlekleri ile dengesini sağlamaktadır. Bisikletin kendi dengesini sağlamak gibi bir iģlevi bulunmamaktadır. Gerekli mekanik ve elektriksel sistem kullanılarak hassas bir kontrol mekanizması yardımıyla bisikletin kendi dengesini sağlaması iģlevi kazandırılıp sistem daha kullanıģlı bir hale getirilebilir. Ayrıca bisiklete kamera takılarak uzaktan görüntü aktarması sağlanabilir. Ġnsansız elektrikli bisikletin görünümü EK 9 da verilmiģtir.

47 KAYNAKLAR [1]. N. Ünlü, ġ. Karahan, H. Uçarol, E. Özsu, A. Yazar, L. Turhan, F. Akgün, M. Tırıs, Elektrikli Araçlar, Tübitak Marmara AraĢtırma Merkezi Enerji Sistemleri ve Çevre AraĢtırma Enstitüsü, Kocaeli, Türkiye, [2]. J.M. Gallaspy, Gyroscopic Stabilization of an Unmanned Bicycle M.S. Thesis, Electrical Engineering Department, Auburn University, AL, [3]. G. Bal, Özel Elektrik Makinaları, Seçkin Yayıncılık, , ġubat [4]. L. Smits. (1997) Princeton University. [Online]. Available: [5]. ġ. DemirbaĢ, Fırçasız DA Motorların Simülasyonu ve Analizi, Gazi Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Ankara, [6]. Two Chip Solution for Brushless Motor Controller Design, Semiconductor Companents Industries, ON Semiconductor, ABD, [7]. MC33035 Data Sheet, ON Semiconductor, ABD. [8]. MC33039 Data Sheet, ON Semiconductor, ABD. [9]. DS1669 Data Sheet, DALLAS Semiconductor, ABD. [10]. X.Wang, Test platform design and control of a bicycle-type two-wheeled autonomous vehicle. M. S. Thesis, University of Ontario Institute Of Technology, Kanada,

48 STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU Standartlar ve kısıtlar formu Ek 3. de verilmiģtir. 33

49 EKLER 34

50 EK 1. IEEE Etik Kuralları IEEE Code of Ethics IEEE üyeleri olarak bizler bütün dünya üzerinde teknolojilerimizin hayat standartlarını etkilemesindeki önemin farkındayız. Mesleğimize karģı Ģahsi sorumluluğumuzu kabul ederek, hizmet ettiğimiz toplumlara ve üyelerine en yüksek etik ve mesleki davranıģta bulunmayı söz verdiğimizi ve aģağıdaki etik kuralları kabul ettiğimizi ifade ederiz. 1. Kamu güvenliği, sağlığı ve refahı ile uyumlu kararlar vermenin sorumluluğunu kabul etmek ve kamu veya çevreyi tehdit edebilecek faktörleri derhal açıklamak; 2. Mümkün olabilecek çıkar çatıģması, ister gerçekten var olması isterse sadece algı olması, durumlarından kaçınmak. Çıkar çatıģması olması durumunda, etkilenen taraflara durumu bildirmek; 3. Mevcut verilere dayalı tahminlerde ve fikir beyan etmelerde gerçekçi ve dürüst olmak; 4. Her türlü rüģveti reddetmek; 5. Mütenasip uygulamalarını ve muhtemel sonuçlarını gözeterek teknoloji anlayıģını geliģtirmek; 6. Teknik yeterliliklerimizi sürdürmek ve geliģtirmek, yeterli eğitim veya tecrübe olması veya iģin zorluk sınırları ifade edilmesi durumunda ancak baģkaları için teknolojik sorumlulukları üstlenmek; 7. Teknik bir çalıģma hakkında yansız bir eleģtiri için uğraģmak, eleģtiriyi kabul etmek ve eleģtiriyi yapmak; hatları kabul etmek ve düzeltmek; diğer katkı sunanların emeklerini ifade etmek; 8. Bütün kiģilere adilane davranmak; ırk, din, cinsiyet, yaģ, milliyet, cinsi tercih, cinsiyet kimliği, veya cinsiyet ifadesi üzerinden ayırımcılık yapma durumuna giriģmemek; 9. YanlıĢ veya kötü amaçlı eylemler sonucu kimsenin yaralanması, mülklerinin zarar görmesi, itibarlarının veya istihdamlarının zedelenmesi durumlarının oluģmasından kaçınmak; 10. MeslektaĢlara ve yardımcı personele mesleki geliģimlerinde yardımcı olmak ve onları desteklemek. 35

51 IEEE Code of Ethics We, the members of the IEEE, in recognition of the importance of our technologies in affecting the quality of life throughout the world, and in accepting a personal obligation to our profession, its members and the communities we serve, do hereby commit ourselves to the highest ethical and Professional conduct and agree: 1. to accept responsibility in making engineering decisions consistent with the safety, health and welfare of the public, and to disclose promptly factors that might endanger the public or the environment; 2. to avoid real or perceived conflicts of interest whenever possible, and to disclose them to affected parties when they do exist; 3. to be honest and realistic in stating claims or estimates based on available data; 4. to reject bribery in all its forms; 5. to improve the understanding of technology, its appropriate application, and potential consequences; 6. to maintain and improve our technical competence and to undertake technological tasks for others only if qualified by training or experience, or after full disclosure of pertinent limitations; 7. to seek, accept, and offer honest criticism of technical work, to acknowledge and correct errors, and to credit properly the contributions of others; 8. to treat fairly all persons regardless of such factors as race, religion, gender, disability, age, or national origin; 9. to avoid injuring others, their property, reputation, or employment by false or mlicious action; 10. to assist colleagues and co workers in their professional development and to support them in following this code of ethics. Approved by the IEEE Board of Directors August 1990 ieee ies.org/resources/media/about/history/ieee_codeofethics.pdf 36

52 Mühendisler Ġçin Etik Kuralları Code of Ethics for Engineers Etik kuralları ile ilgili faydalı web adresleri IEEE Code of Ethics 8.html NSPE Code of Ethics for Engineers ethics American Society of Civil Engineers, UC Berkeley Chapter Engineering Ethics BY DENISE NGUYEN ethics 2/ Code of Ethics of Professional Engineers Ontario Bir kitap: What Every Engineer Should Know about Ethics Yazar: Kenneth K. Humphreys CRC Press EMO Elektrik Mühendisleri Odası Etik Kütüphanesi VV_tjs 37

53 EK 2. DĠSĠPLĠNLERARASI ÇALIġMA Ġnsansız elektrikli bisiklet tasarımı projesini gerçekleģtirirken; bisikletin yön kontrol sisteminin mekanik olarak gerçeklenmesi Mira Sanayi Hidrolik Makine Sanayi nde torna tesviye ve kaynak atölyesinde Sayın Sinan Emiroğlu na yaptırılmıģtır. Karadeniz Teknik Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği teknisyenlerinden Sayın Osman ġahin den mekanik aksam iģleri ve MOSFET lere uygun soğutucu kesimi konularında yardım alınmıģtır. Trabzon Kuzey Bisiklet tarafından bisikletin fren sistemi değiģimi, iç lastik değiģimi ve sele değiģimi konularında yardım alınmıģtır. FDAM u ve DA motoru kontrol devresi devre elemanları, RF alıcı ve verici ile mikro denetleyiciler Ġnt-El Ġnternational San. ve Tic. Ltd. ġti ve Bomec Robot Teknolojileri Sanayii Ticaret Limited ġirketi iģletmelerinden temin edilmiģtir. 38

54 EK 3. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU 1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız. Projemiz bir bisikletin üzerine monte edilecek sensörlü fırçasız doğru akım motoru, doğru akım motoru, 2 adet akümülatör, kontrol devreleri ve RF (radyo frekansı) alıcı - vericiden oluģmaktadır. Bisiklet gerektiğinde insanlı gerektiğinde ise insansız kullanıma uygun olarak tasarlanmıģtır. 2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü? ÇalıĢmaya baģlamadan önce çözülmesi olası olan ve çözülmesi durumunda konfor arttırıcı etki yapacak olan bir problem belirlendi. Konu hakkında literatür taramaları yapıldı. Ortaya konulacak ürünün benzerlerinden üstün yanları belirlendi. Bunun yanında ilave kullanım alanlarına yönelik, kullanılabilirliği arttırıcı çalıģmalar yapıldı. Bu doğrultuda uzaktan kumanda edilebilen elektrikli bisiklet tasarlandı. 3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız? Elektrik Makineleri-1 ve Elektrik Makineleri-2 derslerinden öğrendiğimiz DA motorlar hakkında bilgileri, Microprocessors dersinden öğrendiğimiz mikroiģlemci kontrolü hakkında bilgileri, Bilgisayara GiriĢ dersinden öğrendiğimiz algoritma geliģtirme bilgilerini, Analog ve Sayısal Elektronik dersinden öğrendiğimiz analog ve sayısal devre analizi bilgilerini ve genel olarak lisans eğitimi süresince alınan derslerden projemizin tasarım ve yapım aģamalarında kullanılabilecek edinimler kullanılmıģtır. 4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir? Projede kullanılan kablolar TSE nün TS 9760 standartlarına, kullanılan akümülatörler ise IEC standartlarına uygun olarak seçilmiģtir. Motor sürücülerinde ise TS EN 6100 EMC(Elektro manyetik giriģim) standartları göz önünde bulundurulmuģtur. 39

55 5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir? a) Ekonomi Projede en yüksek maliyetli malzemeleri sensörlü fırçasız doğru akım motorudur. Bunun yanında bisiklet, DA motoru, mikroiģlemciler ve elektronik devre elemanları da maliyeti arttırmaktadır. b) Çevre sorunları: Projemiz çevreye herhangi bir olumsuz etkisi olmadığı gibi aksine çevreye karbon salınımı azaltarak olumlu bir etkisi vardır. c) Sürdürülebilirlik: Projemiz sürdürebilirlik açısından kolayca tasarlanabilen kullanıģlı bir projedir. d) Üretilebilirlik: Üretimi rahatlıkla yapılabilecek bir projedir. e) Etik: Projemiz etik kurallara uygun olarak tasarlanıp etik olarak herhangi bir kısıtlama bulundurmamaktadır. f) Sağlık: Bisikletin kontrolünde kullanılan elektronik devre elemanlarının patlaması ve DA motorunun hareketi sırasında insanın herhangi bir uzvunu sıkıģabileceğinden sağlığa zarar verebilir. Bunun için kullanılan elektronik devre elemanları kaliteli seçilmeli ve bisikleti kullanım sırasında dikkatli ve tedbirli olunmalıdır. g) Güvenlik: Projemizde enerji kaynağı olarak elektrik kullanıldığı için elektrikle ilgili güvenlik önlemleri burada da göz önünde bulundurulmalıdır. 40

56 h) Sosyal ve politik sorunlar: Projemize sosyal ve politik açıdan bakıldığında herhangi bir sorun oluģturmamaktadır. Sosyal hayata çevre dostu bir proje olması, engelli kiģilere yardımcı olması ve ailelere çocuklarını büyütme çağında yardımcı olması gibi olumlu katkıları vardır. 41

57 EK 4. Çizelge E1. 1 Adet Proje Ġçin Maliyet Analizi Ürün Adı Referans Marka Ürün Vasfı Değer Firma HBS24R Motor Golden Motor FDAM NP17-12I- Battery Vcc Yuasa Akümülatör NP17-12I- Battery Vcc Yuasa Akümülatör 26 inch Bisiklet - Bisiklet MC33035 MC33039DG MC W 24V 12V 17AH 12V 17AH - Birim Fiyat (TL) Adabis 450 Tr Farnell 253 Tr Farnell 253 Kendi imkânımız MC33035 ON Semiconductor Entegre - Direnc.Net 6.29 ON Semiconductor Entegre - Tr Farnell C1 - Kondansatör 680µF Direnc.Net C2 - Kondansatör 0.01µF Direnc.Net C3 - Kondansatör 0.1µF Direnc.Net C4 - Kondansatör 0.1µF Direnc.Net C5 - Kondansatör 0.1µF Direnc.Net C6 - Kondansatör 47µF Direnc.Net C7 - Kondansatör 1000µF Direnc.Net C8 - Kondansatör 0.1µF Direnc.Net R1 - Direnç 1MΩ Direnc.Net R2 - Direnç 5.6KΩ Direnc.Net R3 Direnç 100KΩ Direnc.Net R4 - Direnç 1MΩ Direnc.Net R5 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R6 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R7 - Direnç 1KΩ 0.5W Direnc.Net R8 - Direnç 100Ω Direnc.Net R9 - Direnç 33Ω Direnc.Net R10 - Direnç 2.2KΩ Direnc.Net R11 - Direnç 2.2KΩ Direnc.Net R12 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R13 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R14 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R15 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R16 - Direnç 470Ω Direnc.Net R17 - Direnç 470Ω Direnc.Net R18 - Direnç 470Ω Direnc.Net R19 - Direnç 4.7KΩ Direnc.Net

58 - R20 - Reosta 10KΩ Direnc.Net R21 - Direnç 1Ω/1W Direnc.Net 0.04 DS1669 Digital Digital - Reosta Reosta 10KΩ Direnc.Net 7.9 1N5819 D1 ON Schottky 1A Semiconductor Diyot 40V Direnc.Net 0.1 1N5819 D2 ON Schottky 1A Semiconductor Diyot 40V Direnc.Net 0.1 1N5819 D3 ON Schottky 1A Semiconductor Diyot 40V Direnc.Net 0.1 1N5352B D4 MULTICOMP Zener Diyot 5W 15V Tr Farnell N4148 D5 NTE 75V Diyot Electronics 1A Direnc.Net 0.02 IRF9540 Q1 International P-Channel Rectifier MOSFET -100V Direnc.Net 1.45 IRF9540 IRF9540 IRF540 IRF540 IRF540 VNH5019 Motor Sürücü Kartı Arduino Mega 2560 R3 Arduino Mega 2560 R3 Ayarlı Voltaj Regülatör Kartı 433Mhz RF Alıcı Verici TOPLAM ADET Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Sürücü Kartı Mikro iģlemci Mikro iģlemci International Rectifier International Rectifier International Rectifier International Rectifier International Rectifier Pololu P-Channel MOSFET P-Channel MOSFET N-Channel MOSFET N-Channel MOSFET N-Channel MOSFET Sürücü Kartı -100V Direnc.Net V Direnc.Net V Direnc.Net V Direnc.Net V Direnc.Net V 12A Robotistan Arduino MikroiĢlemci - Direnc.Net Arduino MikroiĢlemci - Direnc.Net Regülatör Robotistan Regülatör 3A Robotistan RF Alıcı Verici 52 - RF Alıcı Verici 433Mhz Direnc.Net TOPLAM FĠYAT(TL) 1457,8 43

59 EK 5. Çizelge E Adet Proje Ġçin Maliyet Analizi Ürün Adı Referans Marka Ürün Vasfı Değer Firma HBS24R Motor Golden Motor FDAM NP17-12I- Battery Vcc Yuasa Akümülatör NP17-12I- Battery Vcc Yuasa Akümülatör 26 inch Bisiklet - Bisiklet MC33035 MC33039DG W 24V 12V 17AH 12V 17AH Adet Ġçin Birim Fiyat (TL) Adabis 400 Tr Farnell 225 Tr Farnell 225 Kendi imkânımız MC33035 ON Semiconductor Entegre - Direnc.Net 6.29 MC33039 ON Semiconductor Entegre - Tr Farnell C1 - Kondansatör 680µF Direnc.Net C2 - Kondansatör 0.01µF Direnc.Net C3 - Kondansatör 0.1µF Direnc.Net C4 - Kondansatör 0.1µF Direnc.Net C5 - Kondansatör 0.1µF Direnc.Net C6 - Kondansatör 47µF Direnc.Net C7 - Kondansatör 1000µF Direnc.Net C8 - Kondansatör 0.1µF Direnc.Net R1 - Direnç 1MΩ Direnc.Net R2 - Direnç 5.6KΩ Direnc.Net R3 Direnç 100KΩ Direnc.Net R4 - Direnç 1MΩ Direnc.Net R5 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R6 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R7 - Direnç 1KΩ 0.5W Direnc.Net R8 - Direnç 100Ω Direnc.Net R9 - Direnç 33Ω Direnc.Net R10 - Direnç 2.2KΩ Direnc.Net R11 - Direnç 2.2KΩ Direnc.Net R12 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R13 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R14 - Direnç 1KΩ Direnc.Net R15 - Direnç 1KΩ Direnc.Net

60 - R16 - Direnç 470Ω Direnc.Net R17 - Direnç 470Ω Direnc.Net R18 - Direnç 470Ω Direnc.Net R19 - Direnç 4.7KΩ Direnc.Net R20 - Reosta 10KΩ Direnc.Net R21 - Direnç 1Ω/1W Direnc.Net 0.04 DS1669 Digital Digital - Reosta Reosta 10KΩ Direnc.Net N5819 D1 ON Schottky 1A Semiconductor Diyot 40V Direnc.Net N5819 D2 ON Schottky 1A Direnc.Net N5819 D3 Semiconductor ON Semiconductor Diyot Schottky Diyot 1N5352B D4 MULTICOMP Zener Diyot 1N4148 IRF9540 IRF9540 IRF9540 IRF540 IRF540 IRF540 D5 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 NTE Electronics International Rectifier International Rectifier International Rectifier International Rectifier International Rectifier International Rectifier Diyot P-Channel MOSFET P-Channel MOSFET P-Channel MOSFET N-Channel MOSFET N-Channel MOSFET N-Channel MOSFET 40V 1A 40V 5W 15V 75V 1A -100V 23A -100V 23A -100V 23A 100V 27A 100V 27A 100V 27A Direnc.Net Tr Farnell 1.03 Direnc.Net Direnc.Net 1.40 Direnc.Net 1.40 Direnc.Net 1.40 Direnc.Net Direnc.Net Direnc.Net VNH5019 Motor Sürücü Kartı Sürücü Kartı Pololu Sürücü Kartı 24V 12A Robotistan Arduino Mega 2560 R3 Arduino Mega 2560 R3 Ayarlı Voltaj Regülatör Kartı 433Mhz RF Alıcı Verici Mikro iģlemci Mikro iģlemci Arduino MikroiĢlemci - Direnc.Net Arduino MikroiĢlemci - Direnc.Net Regülatör Robotistan Regülatör 3A Robotistan RF Alıcı Verici Toplam Adet Adet Ġçin RF Alıcı Verici 433Mhz Direnc.Net Toplam Fiyat(TL) 1000 Adet Ġçin(TL) 45

61 EK 6. Hall Etkili Sensörler MC33035 Entegresinin Rotor Konum Çözümleyicisi MC33039 Entegresi 3 Faz Köprüsü MC33035 Entegresi Farklı Ġstenen Hız ile Motor Hızının KarĢılaĢtırılması EĢit Motor Hızı Ġstenen Hızdan DüĢük Motor Hızı Ġstenen Hızdan Yüksek FET lerin Darbe GeniĢliğini Sabit Tut FET lerin Darbe GeniĢliğini Arttır FET lerin Darbe GeniĢliğini Azalt ġekil E1. Sensörlü Fırçasız Doğru Akım Motoru Sürücü Devresi AkıĢ Diyagramı 46

62 EK 7. Anahtar Kapalı Üst Anahtar Üst Anahtar mı Alt Anahtar mı Kapalı? Alt Anahtar Evet Üst Sınırda mı? Evet Anahtarlar Açık mı? Evet Alt Sınırda mı? Hayır Hayır 1 Adım Arttır 1 Adım Azalt Anahtar 1 sn den Uzun Kapalı mı? Hayır Hayır Anahtar 1 sn den Uzun Kapalı mı? Evet Evet 100 ms Aralıklarla Arttır 100 ms Aralıklarla Azalt Hayır Üst Limitte Sınırda mı? mi? Evet Evet Alt Sınırda mı? Hayır ġekil E2. DS1669 Entegresinin ÇalıĢmasını Açıklayan Diyagram [9]. 47

63 EK 8. Kontrol ĠĢaretinin Gönderilmesi MikroiĢlemci RF Verici RF Alıcı MikroiĢlemci Bisikletin Ġlgili Kısımlarına Kontrol ĠĢaretinin Ġletilmesi ġekil E3. Ġnsansız elektrikli bisikletin genel akıģ diyagramı 48

64 EK 9. ġekil E4. Ġnsansız elektrikli bisikletin görünümü 49