ÇĐZGĐ ĐZLEYEN ROBOT PROJESĐ

Transkript

1 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, ÇĐZGĐ ĐZLEYEN ROBOT PROJESĐ Prje Yürütücüleri Hakan DEMĐR, Sinp Ünv. Meslek Yüksekkulu Mekatrnik Bölümü Emin GADĐŞ, Sinp Ünv. Meslek Yüksekkulu Mekatrnik Bölümü Hasan MIZRAK, Sinp Ünv. Meslek Yüksekkulu Mekatrnik Bölümü Sefa SAĞLAM, Sinp Ünv. Meslek Yüksekkulu Mekatrnik Bölümü 1

2 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, 1. ÖZET Çizgi izleyen rbt belirli bir ylu tnm larak takip edebilen rbttur. Bu yl siyah zemin üzerinde beyaz renkte ya da beyaz zemin üzerinde siyah renkte labilir. Çizgi izleyen rbtlar yarışma ve hbi amaçlı rbtlardır. Ancak geliştirilerek farklı alanlarda kullanılmaları mümkündür. Endüstride ve günlük hayatta çizgi izleyen rbtlar belirli bir güzergâh üzerinde çeşitli eşya ve gereçlerin taşınması amacıyla kullanılabilir. Bu prje ile Mayıs 2012 tarihinde Çankırı ve Ilgaz Muntain Resrt'da düzenlenecek lan çalıştayda üniversitemizi temsil etmek üzere bir adet çizgi izleyen rbt üretilmiştir. Hızla gelişen teknljinin en önemli kısımlarından lan elektrnik ve mekanik araç gereçler ile luşturulabilen yeni bir prje. Bu prje dünyanın birçk yerinde yarışmalarla iyileştirilerek gelecek nesillerde daha üst düzeylere taşınabilecektir. 1. ABSTRACT Line fllwing rbt can fllw a given path as an autnmus rbt. In this way white n black backgrund r black n a white backgrund clr may be. Line fllwing rbt cmpetitin and hbby rbts. Hwever, by develping different areas can be used. Line fllwing industry and daily life transprt f gds and materials in a variety f rbts fr a particular rute can be used. With this prject, 25 t 27 May 2012 date Çankırı Ilgaz Muntain Resrt, which will be held and a wrkshp t represent the university prduced a single line fllwing rbt. 2

3 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, 2. MATERYAL VE YÖNTEM 2.1. L298 Mtr Sürücü Entegre : L298 bir mtr sürücü entegresidir. L298 L293 e göre yüksek akıma karsı daha dayanıklıdır. L293 en fazla 0,5 amper akıma dayanabilirken, L298 2 ampere kadar çıkabilir. Bu yüzden devrelerde daha çk bu entegreyi tercih ediyruz. L298 de 2 adet H köprüsü bulunur. H köprüsü DC mtru iki yönde de sürmeye yarayan faydalı bir yöntemdir. 4 adet transistör ile anahtarlama yöntemi kullanılarak yapılır. Yapısı gereği H harfine benzediğinden dlayı böyle adlandırılır. Bu entegre de tplam 15 adet bacak bulunmaktadır. Bunlardan IN1, IN2, OUT1, OUT2, ENA, SENSA A köprüsü için, IN3,IN4, OUT3, OUT4, ENB, SENSB B köprüsü içindir. IN1,IN2(5,7): Bu bacaklar A köprüsü için lan girislerdir. +5 vlt ile çalısır. Eğer IN1 e 5V, IN2 ye 0V verince mtr ileri dönerse, tam tersini verdiğimizde geri dönecektir. Her iki bacağa da aynı değeri verirsek (0V-0V veya 5V-5V) mtr dönmez. Eğer girisleri PIC den alacaksak PIC ile L298 arasına küçük bir direnç kymanın faydası lacaktır(220ohm- 1KOhm). Bu direnç L298 den gelen ters akımın PIC e zarar vermesini önleyecektir. IN3,IN4(10,12): Bu bacaklar B köprüsü için lan girislerdir. A köprüsüyle aynı sekilde çalısır. OUT1,OUT2(2,3): A köprüsü için çıkıs bacaklarıdır. Bu çıkısları mtrun iki ucuna bağlanacaktır. Mtrların herhangi bir zrlanma durumunda lusacak lan ters akımın entegreye zarar vermemesi için çıkıslar ile mtr arasına ikiser adet diyt bağlanmalıdır. Bu diytların birisinin yönü tpraktan çıkısa dğru, diğeri de çıkıştan VS ye dğru lmalıdır. OUT3,OUT4(13,14): B köprüsü için çıkıs bacaklarıdır. A köprüsüyle aynı sekilde çalısır. ENA,ENB(6,11): A ve B köprülerini etkinlestirmek için bu bacaklara +5 vlt bağlamak gerekmektedir. SENSA,SENSB(1,15): A ve B köprülerinin çalısması için bu bacaklar tprağa çekilmelidir. Bu bacaklarla tprak arasına bağlayacağımız direnç sayesinde çıkış akımını kntrl edebiliriz, fakat direnç bağlamadan da çalısır. VS(4): Çıkıslardan kaç vlt almak istiyrsak bu bacağı vltaja bağlıyruz. En fazla 46 vlt verebiliriz, biz genelde 12 vlt kullanıyruz. Ayrıca DC üzerindeki küçük salınımları yk etmek için bu bacakla tprak arasına 100nF lık kndansatör bağlanmalıdır. 3

4 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, VSS(9): Bu bacak, L298 in çalısması için +5 vlta bağlanmalıdır. Yine küçük salınımları yk etmek için VSS ile tprak arasına 100nF lık kndansatör bağlanmalıdır. GND(8): Bu bacak, L298 in çalısması için tprağa bağlanmalıdır. -Sekil 1- -L298 Bağlantı Şeması- 4

5 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, -Mtr Sürücü Baskı Devresi Schimit Triger : 74hc14 schimit tiriger entegresinin görevi girişine uygulanan ljik ifadeyi çıkışından tersleyerek elde etmemizi sağlar. Đçyapısında 6 adet değil ( tersleyici ) kapısı bulunur. Şekil 2 de içyapısı görülmektedir. Rbtta bu entegreyi kullanmamızın sebebi beyaz çizgiyi izleyeceğinden ve cny 70 de beyaz çizgiyi algıladığında çıkışa 0 verecek fakat prgramlama sırasında karışıklık yaratma ihtimali var yani prgramlama yaparken 1 leri aktif durum düşünürüz bunda ise 0 ları düşünmemiz gerekir.cny70 çıkışını schimit tiriger entegresinden pic e sürersek çıkış 1 lacaktır. Kullanmamızı gerektiren 2. sebep ise beyaz çizgilerin zamanla 5

6 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, aşınarak grileşmesi rbtun algritmasını yanıltabilir (nise), asıl kullanım sebebi budur. -Sekil Sensörler : Devrede sensör kısmında cny 70 sensörü kullanılmıştır. Bu sensörün kullanım amacı rbtun çizgiyi algıladığında pic e sinyal göndermesidir. Çalışma prensibi şu şekildedir ; Sensörün içerisinde şekil 3 de görüldüğü gibi bir IR ( infrared led ) ve ft transistr bulunmaktadır. Bu iki eleman birbirinden elektriksel larak yalıtılmıştır. IR led in gönderdiği ışık yüzeye çarparak fttransistör tarafından algılanır. Yüzey beyaz ise çıkış 0 siyah ise 1 lur. Yani sensör de ışık iletimi beyaz yüzeyde gerçekleşir. Şekil 4 de de sensörün devre şeması görülmektedir. Tabiki bu demek değildir ki tasarladığımız rbt sadece beyaz çizgiyi izleyecek. Eğer siyah yüzeyi izlemesini istiyrsanız sensör çıkışlarına içerisinde değil kapısı bulunan (74hc14) yani tersleyici bulunan bir eleman bağlarsanız sensörler beyaz çizgiyi algıladığında çıkışa 1 verirler tersleyici entegre ıkışıdai da 0 lur böylece siyah çizgide iz sürmesi de sağlanabilir. 6

7 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, -Sekil 3- -Şekil 4-7

8 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, -Sensör Baskı Devresi- 2.4.PIC16F628A: Hafıza Özellikleri; 2048 wrd flash prgram hafızası, 224 byte SRAM bellek, 128 byte EEPROM bellek. Özel Özellikleri; 4 Mhz lik dahili RC bir silatör bulundurmakta, 48 Khz ile 4 Mhz arasında ayarlanabiliyr, Harici larak 20 Mhz e kadar kristal silatör ve reznatör destekliyr, Güç tasarrufu için uyku mdu var, PrtB üzerinde prgramlanabilir zayıf pull-up dirençleri bulunmakta, Düşük gerilim ile prgramlanabiliyr, WDT* (watch dg timer) bulunmakta ve harici silatör ile çk stabil çalışıyr, 2 pin ile seri larak prgramlanabiliyr, 8

9 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, Prgramlanabilir kd kruma özelliği var, BOR** (brwn ut reset) özelliği var, Pwer n reset özelliği var, Geniş çalışma gerilimini destekliyr (3.0v ile 5.5V arası - LF ailesinden lanlar 2.0V -5.5V), 40 yıla kadar verileri kayıpsız saklayabiliyr. Düşük Güç Özellikleri; Bekleme durumda 2 V gerilim altında yaklaşık larak 100 na gibi düşük bir akım ihtiyacı, Çalışma anında 2 V gerilim altında 32 Khz de çalışırken 12 µa, 1 Mhz de çalışırken 120 µa akım ihtiyacı, WDT 2 V gerilim altında çalışırken yaklaşık 1 µa akım istiyr, Timer 1 birimi 32 Khz frekansda çalışılırken yaklaşık 1.2 µa akım istiyr, 3 V gerilim altında iken uyku mdundan yaklaşık 4 µs de çıkıyr. Çevre Birimleri Özellikleri; Tek yönlü kntrl edilebilen 16 adet g/ç (giriş/çıkış) pini, Direk led sürmek için yüksek giriş çıkış akımları, Analg karşılaştırma mdülü; 2 analg karşılaştırıcı, Entegre üzerinde prgramlanabilir gerilim referans (Vref) mdülü, Dahili yada harici bir referans gerilimi seçebilme (entegre beslemesi yada dışarıdan bir gerilim anlamında), Karşılaştırıcı çıkışlarına haricen erişilebilir. Timer0: 8 bitlik zamanlayıcı ve sayıcı larak kullanılabilir, 8 bitlik prgramlanabilir bölücü ile ayarlanabilir. Timer1: 16 bitlik zamanlayıcı ve sayıcı larak kullanılabilir, harici kristal ile. Timer2: 8 bitlik zamanlayıcı ve sayıcı larak kullanılabilir, 8 bitlik peryd, bölücü ve gönderi bölücü kaydedicisi ile. Yakalama, karşılaştırma ve PWM mdülleri; 16 bit yakalama ve karşılaştırma, 9

10 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, 10 bitlik pwm Adreslenebilir evrensel senkrn yada asenkrn larak kullanılabilen alıcı/verici USART ve SCI birimi. -PIC16F628A Bacak yapısı- 2.5.Mekanik Kısım: Rbtun gövdesi için bir çk farklı tasarım yapılabilir. Bu prjede kullanılan gövdede bakır plaket kullanılmıştır. Çizgi izleyen rbt prjelerinde en çk tercih edilen sürüş sistemi diferansiyel sürüş sistemidir. Bu sistemde rbtun sağında ve slunda birbirinden bağımsız mtrlar ve bunlara bağlı tekerlekler bulunur. Sağ ve slda birer mtr ve birer tekerlek kullanılmıştır. Bu şekildeki kullanımlarda rbtun daha rahat hareketi ve dönüşleri için rbtta sarhş tekerlek kullanılmıştır. 2.6.Elektrnik Kısım: Çizgi izleyen rbtlarda elektrnik kısım; ana devre, mtr sürücü devresi ve sensör devresinden luşur. Ana devre üzerinde vltaj regüle devresi, mikrdenetleyici devresi ve giriş / çıkış terminalleri bulunur. Đstenirse mtr sürücü devre de ana devre üzerine eklenebilir. 10

11 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, Mikrdenetleyici larak, PIC, Atmel, Basic Stamp gibi kntrl elemanları kullanılabilir. Ülkemizde piyasada klaylıkla bulunabildiği, klay prgramlanabildiği ve örnek prjeler bulunabildiği için PIC mikrdenetleyiciler çğunlukla kullanılmaktadır. Micrchip firmasının ürettiği, adını Peripheral Interface Cntrller (çevresel ünite denetleme arabirimi) ifadesinden alan PIC, giriş - çıkış (input - utput I/O) işlemlerini çk hızlı gerçekleştirebilecek şekilde tasarlanmış bir chip 'tir. Vltaj regüle devresi için ise piyasada uygun fiyatlı ve çk bulunan 7805 vltaj regüle entegresi kullanılmıştır. Bu entegre mikrdenetleyicinin çalışabilmesi için ideal gerilim lan 5 vltu sağlar vltaj regüle entegresinin dezavantajı yüksek akım çekilen devrelerde çabuk ısınmasıdır. Mtr sürücü devresi için çizgi izleyen rbtta kullanılacak lan DC mtrların çekeceği akım göz önünde bulundurulmalıdır. Genellikle kullanımı transistörlü H köprüsü devrelerine göre daha klay lduğu için L298 mtr sürücü entegre devresi tercih edilmiştir.bu tip mtr sürücü entegrelerin her birinin kendine özgü akım ve vltaj sınırları vardır. Sensör devresinde 5 adet CNY70 kntrast sensör kullanılmıştır.gerilim kaynağı larak 1 adet lityum plimer pil kullanılmıştır. 2.7.Mtrlar: Devrede 9 12 v gerilim aralığında çalışabilen dc mtrlar tercih edilmistir. Çift yönlü kntrl sağlanabilir. Redüktörlü mtr yada dişli sistem kullanılırsa güç artacaktır. Bu yüzden devrede redüktörlü dc mtr kullanılmıştır. 2.8.Yazılım: PBASIC Dilinde Prgram : trisb=% prtb=0 while(1) '1 if prtb.0=1 and prtb.1=1 and prtb.2=1 then prtb=0 11

12 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, prtb.4=1 prtb.5=1 endif '2 if prtb.0=1 and prtb.1=1 and prtb.2=0 then prtb=0 prtb.4=0 prtb.5=1 endif '3 if prtb.0=1 and prtb.1=0 and prtb.2=1 then prtb=0 prtb.4=0 prtb.5=0 endif '4 if prtb.0=1 and prtb.1=0 and prtb.2=0 then prtb=0 prtb.4=0 prtb.5=1 endif '5 12

13 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, if prtb.0=0 and prtb.1=1 and prtb.2=1 then prtb=0 prtb.4=1 prtb.5=0 endif '6 if prtb.0=0 and prtb.1=1 and prtb.2=0 then prtb=0 prtb.4=1 prtb.5=1 endif '7 if prtb.0=0 and prtb.1=0 and prtb.2=1 then prtb=0 prtb.4=1 prtb.5=0 endif '8 if prtb.0=0 and prtb.1=0 and prtb.2=0 then prtb=0 prtb.4=0 prtb.5=0 13

14 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, endif wend 2.9. Devrenin Çalışması: Devrenin çalışması sensörler çizgiyi (yaydığı ışık dalgalarını) algıladıkları zaman çıkışa 1 (high) ifadesini verirler. Algılamaz ise çıkışta 0 (lw) ifadesi görülür. Sensör çıkışlarına 74hc14 ( schmitt tiriger )entegresi kullanılmıştır. Bunun kullanımının sebebi nise i ( beyaz çizgilerin zamanla grileştikten snra sensörün algılamasını) engellemektir. Schimit tiriger entegre çıkısı yeterli lmaz ise transistör ile pic e sürülebilir. 14

15 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, -Mtr Sürücü Baskı Devresi- 15

16 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, Malzeme Listesi : 1 adet pic16f628a mikrislemci 1 adet L298 mtr sürücü entegresi 1 adet 74hc14 schimit tiriger entegresi 5 adet CNY 70 sensör 2 adet DC mtr 1 adet Sarhş tekerlek 2 adet Lastik Tekerlek 1 adet lityum plimer pil 1 adet bakır plaket Mekanik aksam 1 adet 7805 regüle entegresi Vida smun civata vb. 5 adet 100 hm direnç 5 adet 47 khm direnç 1 adet 10 khm direnç 5 adet 330 hm direnç 6 adet led diyt 1 adet swich butn 16

17 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, 3. SONUÇ Bu prjede yapılmış lan çizgi izleyen rbt, düzenlenecek rbt yarışmalarında üniversitemizi temsil etmek amacıyla tasarlanmıştır. Bu sayede prjede emeği geçen tüm öğrenciler bu knuda bilgi birikimine sahip lmuş ve terik larak görülen dersleri Uygulamalı larak hayata geçirme fırsatı yakalamıştır. Ek larak L293D mtr sürücü entegresi yerine daha yüksek akımlara dayanıklı L298 mtr sürücü entegresi kullanılmıştır. Kaynaklar: Ekler: Mali Bilanç ve Açıklamaları 1 adet pic16f628a mikrislemci:10 TL 1 adet L298 mtr sürücü entegresi:8 TL 1 adet 74hc14 schimit tiriger entegresi:8 TL 5 adet CNY 70 sensör:20 TL 2 adet DC mtr:55 TL 1 adet Sarhş tekerlek :10 TL 2 adet Lastik Tekerlek :20 TL 17

18 MKT2012,Prje Tabanlı Mekatrnik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, 1 adet lityum plimer pil:15 TL 1 adet bakır plaket:5 TL Mekanik aksam:20 TL 1 adet 7805 regüle entegresi:5 TL Vida smun civata vb.:5 TL 5 adet 100 hm direnç:0.5 TL 5 adet 47 khm direnç:0.5 TL 1 adet 10 khm direnç:0.5 TL 5 adet 330 hm direnç:0.5 TL 6 adet led diyt: 1 TL 1 adet swich butn:1 TL Tplam:185 TL 18