Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu 2011

Transkript

1 Fırat Üniversitesi-Elazığ KABLOSUZ VERİ İLETİŞİMİ İLE SİSTEMLERİN UZAKTAN KONTROLÜ VE BİR UYGULAMA Yaşar DAŞDEMİR 1, Nihat İNANÇ 2 1 Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Mustafa Kemal Üniversitesi ydasdemir@hotmail.com 2 Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Muş Alparslan Üniversitesi ninanc@yahoo.com ÖZET Bu çalışmada kablosuz veri iletişimi ile kontrol edilen sistemlerin kullanıldıkları alanlar araştırılmış ve bu tür sistemlerin bölümleri incelenmiştir. Daha sonra örnek bir uygulama olarak kablosuz veri iletişimi ile manuel vitese sahip bir otomobil uzaktan çalıştırılmış ve otomobile ileri veya geri doğrusal hareketlerden birisi kazandırılmıştır. Bu uygulamanın diğer uzaktan kumandalı araç uygulamalarından en önemli farkı; bilgisayar desteği sunulması ve otomobil ile hem veri alma hem de veri gönderme işlemlerinin aynı anda ve kablosuz olarak gerçekleştirilebilir olmasıdır. Bu uygulama, bir otomobili otonom araç haline getirmek için gerekli basamakların ilki olarak kabul edilebilir ve geliştirmeye açık bir yapıya sahiptir. Anahtar Kelimeler: Uzaktan kontrol, Otonom sistemler, Mikrodenetleyici, RF alıcı-verici, Seri iletişim, H-Köprü 1. GİRİŞ Son yıllarda giderek artan uygulamalarıyla karşımıza çıkan kablosuz veri iletişimi gün geçtikçe yaygınlaşmaktadır. Kablosuz alarm sistemleri, ev otomasyonu sistemleri, uzaktan anahtarsız giriş uygulamaları, kablosuz vinç kumandaları, çevre gözetleme, kablosuz Internet bu uygulamalardan bazılarıdır. Diğer bir uygulama ise bilgisayarla kablosuz olarak kontrol edilen otonom veya yarı otonom otomobillerdir. Uzaktan kontrollü araç sistemleri bir çok uygulamada kullanılmaktadır. Bu araçlar bir çok alanda (askeri, sivil) çalışmaktadırlar. Aşağıda bu araçların bazı kullanım alanları verilmiştir [1]. Nesnelerin (mobilya, kargo paketi, vs.) taşınması İnsanlar için tehlikeli yerlerde kullanılması Otomatik tekerlekli sandalye sistemlerinde Bomba imha Bomba yerleştirme Yakın zamanlarda sürücüsüz hareket eden araçlara yönelik yüksek ödüllü yarışmalar da düzenlenmektedir. Özellikle Amerikan ordusuna bağlı çalışan savunma araştırma merkezi DARPA nın belirli aralıklarla düzenlediği Darpa Grand Challenge isimli yarışma dünyanın her tarafından büyük ilgi görmüş ve 2005 yılı yarışında VW Touareg 2 milyon doları yarışma birinciliğini alarak evine götürmüştür. Yarışmaya katılan araçların bagajları, arka koltukları, hatta bazılarının ön yolcu koltuğu bile bilgisayarlarla, ağ yönlendiricileriyle ve anahtarlarla doludur. Üst kısımlarında, tamponlarında, hatta yanlarında bile algılayıcılar yer alıyor; bazılarının algılayıcılarıysa radyatör ızgarasının altında gizlidir. Otomobillerin her yanı sürekli dönen silindirler ve aynalarla bezenmiştir. Bu aygıtlar çevreyi taramak için lazer ışını ve radar kullanıyor, elde edilen görüntüleri bagajlarındaki bilgisayarlara gönderiyor. Bu bilgisayarlar da görüntüleri gerçek zamanlı olarak hesaplayıp otomobilin hızlanıp yavaşlamasına, düz gitmesine ya da dönmesine, bir kavşakta durup durmamasına karar veriyor. ABD Savunma Bakanlığı nın açıklamasına göre, 2015 yılında ordu araçlarının üçte biri sürücüsüz olacak şekilde donatılacaktır [2]. Bizim burada tasarımını yaptığımız çalışma; Uzaktan kontrol, H-Köprü ile DA motorların sürülmesi, Kablosuz iletişim, Seri iletişim, Kullanıcı arayüzü gibi bölümlerden oluşmaktadır Uzaktan Kontrol 2. SİSTEMİN BÖLÜMLERİ Uzaktan Kontrol (Remote Control), Belirli bir mesafeden bir operasyonun denetimi : Bu denetim, işletilecek bir aygıt ile kontrol aygıtı arasındaki bir bağlantıyı (genellikle elektriksel) içermektedir [3]. Bir kontrol sistemi, bir kaç akıllı makine yönetimi altında birlikte çalışan bileşenler topluluğudur. Genellikle akıllı birim olarak elektronik devreler ile elektromekanik bileşenler (sensörler ve motorlar gibi) fiziksel dünya ile olan arabirimi sağlarlar. Günümüz modern otomobilleri buna güzel bir örnektir. Çeşitli sensörler motorun durumu hakkındaki bilgileri, yerleşik durumdaki bilgisayara verirler. Bilgisayar motora enjekte edeceği hassas yakıt miktarını hesaplar ve buna göre ateşleme süresini ayarlar. Motor, şanzıman, tekerler ve bunun gibi parçalar buradaki kontrol sisteminin mekanik bölümlerini oluşturmaktadır [4]. Radyo frekanslı tümleştirilmiş devre tasarımı ürün geliştirme sürecinin heyecan verici bir alanıdır. Eskiden ayrık çözümleri yerine getiren devreler şimdi tek bir çip içerisinde tümleştirilerek geliştirilmiştir. Radyo frekanslı tümleştirilmiş devre gerektiren ürünlerden bazıları şunlardır: Kablosuz yerelalan ağı (WLAN), otomobiller için anahtarsız giriş, kablosuz geçiş ücreti toplama, Global Konumlama Sistemi (GPS) navigasyonu, uzaktan okunan etiketler. Radyo Frekans (RF) iletişimine olan ilginin artışı, bileşenlerin ve sistemlerin Tümleştirilmiş Devre (Integrated Circuit-IC) üzerine geliştirilmesi olarak sonuçlanmıştır [5]. Kablosuz sayısal dünyada, kablolu dünyadakinden daha fazla girişim (parazit) formları ile ilgilenilmektedir. Bu girişim 264

2 Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu 2011 konusu kablosuz iletişimin geliştirilmesi yönünde çalışan araştırmacıların ilgisini uyandırmıştır [6]. Bir bit biriminin iki durumu vardır: lojik 0 ve lojik 1. Bir bit, elektrik akımı, elektrik gerilim, ışık, pnömatik basınç gibi fiziksel miktarları iki durum ile gösterebilmektedir. Bir çok mikroişlemci, 0 durumu için 0V (veya toprak) ve 1 durumu için 3-5V değerlerini kullanmaktadır. Fakat bu değerler evrensel değildir. Örneğin bilgisayarlarda ki RS232 seri portu, 0 durumu için +12V değerini ve 1 durumu için - 12V değerini kullanır [7]. Son yıllarda mikroişlemci teknolojisindeki hızlı gelişmelerle birlikte yüksek hızlı, çok fonksiyonlu, daha güçlü ve kontrol amaçlı üretilen mikrodenetleyiciler ön plana çıkmış durumdadır. Mikrodenetleyici daha fazla fonksiyon sağlaması, sistem maliyetlerini düşürmesi ve daha küçük sistem yapısına imkan tanıması sebebiyle, tasarım mühendisleri tarafından sayısal (dijital) kontrol sistemlerinde oldukça fazla kullanılmaktadır [8]. Bir mikrodenetleyici tümdevresinde bulunan hafıza, giriş/çıkış ve diğer donanım alt sistemleri, bu işlemcinin bir çok uygulama içinde (embedded), gömülü olarak doğrudan ve tek başına, bir mikroişlemciye göre çok daha basit ve ucuz arabirim teknikleriyle, kontrol amaçlı olarak kullanılmasını sağlar [9]. Mikrodenetleyici üzerine yüklenen program bir işi yapması için tasarlanır. Bu program kullanıldığı süre boyunca üzerinde kalır ve çalışması esnasında değiştirilmesi mümkün değildir. Bu sebeple mikrodenetleyicilere atanmış bilgisayarlar da denilebilir. Bilgisayarlara oranla tükettiği güç çok düşüktür. Bir bilgisayarda sadece Pentium 4 işlemci 50 Watt a yakın güç tüketirken bir mikrodenetleyicinin tükettiği güç miliwatt seviyesindedir ve çalışması için 2V luk bir gerilim yeterli olabilir. Bu da pilli cihazlarda kullanılma imkanını sağlar. Kullanıldığı yerler bilgisayarlara oranla çok daha fazladır. İleri teknolojiyle üretilmiş bir otomobilde, ateşleme, fren, motor kontrolü, otomatik kilit, radyo, klima gibi cihazlar üzerinde atanmış yaklaşık 50 mikrodenetleyici bulunur [10]. Mikrodenetleyici kullanarak iletişim kurmanın çeşitli standartları vardır. Mikrodenetleyici iletişim projelerinde şu iletişim standartlarını görmek mümkündür [11]: RS232 ve RS435 seri iletişim I2C CAN SPI USB ve Firewire Mikrodenetleyiciler ile kullanılan çeşitli iletişim standartlarının hızları Tablo 1 de özetlenmiştir. Tablo 1: İletişim standartları ve hızları İletişim Hızı RS khz CAN 33 khz I2C 100 khz SPI 110 khz CAN (hızlı) 1 MHz USB (1.1) 12 MHz USB (2.0) 280 MHz Firewire 400 MHz Seri iletişim protokolündeki gerilim seviyesi ile ilgili standarda RS-232 denilir. Bu standart zamanla geliştirilmiş ve seri iletişim protokolünde kullanılan gerilim seviyesi V olacak şekilde değiştirilmiştir. Bu son değişikliğin standardına RS-232C denilir. Günümüz bilgisayarlarında bu standart kullanılmaktadır [12]. Motor sürücü devrelerinden LMD18200 entegre devresi National Semiconductors firması tarafından üretilmektedir. Bu entegre devre 3 Ampere kadar çalışan motorları kontrol etmek için kullanılabilir. Entegre devrenin LMD18200T ve LMD D olmak üzere iki modeli bulunmaktadır. LMD18200T 11 bacaklı, TO-220 paketi içerisinde ve sadece bir motoru kontrol etmek için kullanılmaktadır. LMD D modeli ise 24 bacaklı ve DIL paketi içerisinde olup 2 tane birbirinden bağımsız motoru kontrol etmek için kullanılabilir [13] H-Köprü ile DA motorların sürülmesi H-Köprü devresi, İngilizce H-Bridge veya Full Bridge isimleri ile de bilinen ve bir H harfinin dört köşesinde bulunan anahtarlama elemanları ile DA (Doğru Akım) motorlarına yön vermek için kullanılan devredir. Temel bir köprü devresi Şekil 1 deki gibidir. Şekil 1: Temel Köprü Devresi Şekil 1 de görüldüğü gibi bir köprü devresinde 4 tane temel anahtar (röle, transistor, mosfet,..) bir H harfinin uçlarını temsil edecek şekilde yerleştirilir. Bu elemanlar, solda (left), sağda (right), üstte (high) ve altta (low) olacak şekilde konumları belirtilir. Bu anahtarlardan aynı anda ikisinin aktif olması ile devre çalışır. Ancak aynı taraftaki (sağda veya solda) anahtarlardan ikisi aynı anda aktif olamaz. Bu durum kısa devre meydana getirir ve devreye zarar verir. Bu çalışmada DA motorların yüksek akım ihtiyacı yüzünden H-Köprü devresi içeren entegreler (L298, LMD18200 gibi motor sürücü entegreleri) yerine röleli H- Köprü devresi tasarlanmıştır. Şekil 1 deki gibi bir köprü devresine ait doğruluk tablosu Tablo 2 de ki gibidir. Tablo 2: A,B,C ve D Rölelerin Konumları A B C D Fonksiyonu İleri Geri Dur Dur Kısa Devre Kısa Devre Motoru ileri yönde döndürmek için A yı 1 e, B yi 0 a, C yi 0 a ve D yi 1 e çekmek yeterlidir. 265

3 Fırat Üniversitesi-Elazığ 2.3. Kablosuz iletişim ve RF kontrol Kablosuz iletişim uygulamaları elektroniğin yaygın olarak kullanılan uygulamalarındandır. Bu uygulamalar yardımıyla iki nokta arasında bilginin kablosuz olarak taşınması sağlanmış olur. Bunun için de havada ya da boşlukta uzun mesafeler boyunca yol alabilecek bir tür taşıyıcı dalga kullanılması gereklidir. Bu taşıyıcı dalga olarak dalga spektrumundaki çok geniş bir bant aralığı kullanılabilir. Fakat en çok tercih edilenleri kızıl ötesi (infrared), lazer ve radyo dalgalarıdır. Şekil 2 de radyo dalgalarının elektromanyetik spektrum üzerindeki frekans dağılımı ve isimlendirilmiş bant aralıkları gösterilmiştir. Şekil 2: Radyo dalgalarının elektromanyetik spektrumdaki frekans dağılımı[14] Radyo dalgaları ya da radyo sinyalleri 3 KHz ile 3000 GHz arasında oldukça geniş bir frekans aralığını kapsar. Bu aralık ise VLF, LF, MF, HF, VHF, UHF şeklinde belirli bantlara ayrılmıştır. Haberleşme uygulamalarında bu bantların sadece belirli bölümleri kullanılmaktadır. Bunlardan ISM (Industrial Scientific Medical) bandı birçok ülkede telsiz iletişimi için sertifika veya lisansa gerek olmadan belirli bir çıkış gücü sınırlamasına uyarak, üzerinden yayın yapılabilen bir banttır. Ülkemizde ISM bandının yaygın olarak kullanılan frekansları, 315 MHz, 418 MHz, 433,92 MHz, 868 MHz, 915 MHz ve 2.4 GHz frekanslarıdır [14]. Bu çalışmada kablosuz iletişim MHz frekansa sahip modemler aracılığıyla sağlanmıştır. Çok alçak frekanslı sinyallerin (örneğin ses) çok uzak mesafelere gönderilmesi güçtür. Bu nedenle alçak frekanslı sinyalin, yüksek frekanslı taşıyıcı bir sinyal üzerine bindirilerek uzak mesafelere taşınması sağlanabilir. Bu olaya modülasyon denir. Kablosuz iletişimde de aynı şekilde gönderilecek olan bilginin bir taşıyıcı dalga ile modüle edilmesi gereklidir Seri iletişim Seri iletişim, gönderilecek (veya alınacak) olan verinin tek bir hat üzerinden bitlerinin belli bir protokol esasına göre gönderilmesi (veya alınması) işlemidir. Paralel iletişime göre bir çok avantajı bulunmaktadır. Seri iletişim metodu kullanılarak tasarlanan sistem donanımları daha basit olarak gerçekleştirilebilmekte, paralel iletişimde kullanılan pin sayısı seri iletişimde azaltılmakta, ancak program yazımı paralel iletişime göre biraz daha zorlaşmaktadır Seri iletişim standartları Seri iletişimde senkron ve asenkron veri iletişimi adı verilen iki metot kullanılmaktadır. Uygulamamızda asenkron iletişim kullanılmıştır. Asenkron iletişimde gönderilen 8 bitlik verinin başında start ve stop bitleri bulunur. Asenkron iletişiminin temel özellikleri şunlardır: Transfer edilecek veriler karakter bazında yapılır Gönderilecek her bir karakter verisinin başlangıcını ve bitişini belirten start ve stop bitleri de gönderilir Karşılıklı olarak haberleşecek cihazların iletişim parametreleri aynı olmalıdır (Hız, kodlama seti vb.) Şekil 3 te asenkron seri iletişimin bağlantı şeması görülmektedir. A Aygıtı Veri Gönderme/Alma GND Şekil 3: Asenkron seri iletişimi Asenkron veri iletişimde alıcı ve vericinin karşılıklı dikkat edeceği en önemli protokollerden birisi de hızdır. Alıcı veri bitlerini tam orta noktasında örneklediğinde ideal veri iletişimi gerçekleşmiş olur (Şekil 4). Şekil 4: İdeal veri iletişimi Göndericinin saat frekansı ile alıcının saat frekansı arasındaki hız farkı verilerin doğru alınamamasına neden olur (Şekil 5). Şekil 5: Bozuk veri iletişimi[15] B Aygıtı 2.6. RS-232 standardı ve elektriksel karakteristikleri RS-232 (Recommended Standard-232), Electronic Industries Association (EIA) tarafından seri aygıt bağlantıları için geliştirilmiş standart bir arabirimdir. Diğer bir deyişle RS-232, bilgisayarınızın diğer seri aygıtlar veya modeminiz ile veri alışverişi yapmak için kullandığı arabirimdir. Bir çok bilgisayarda seri portlar RS-232C standardının bir alt kümesini kullanır. RS-232, +15V ve -15V arasında iki gerilim seviyesi kullanarak 15 metre civarındaki birimler ile haberleşmek için kullanılır. Modem, klavye ya da terminal gibi kısa mesafelerdeki birimlere sayısal veri aktarmak için geliştirilmiştir. RS-232 standardı TTL mantığından önce 1962 yılında tanımlanmıştır. Dolayısıyla standart, 5V ve 0V mantık seviyeleri yerine sürücü yüksek seviye çıkışı olarak +5V ile +15V arası, düşük seviye çıkışı olarak ta -5V ile -15V arası seviyeleri kullanmıştır. Alıcı mantık seviyeleri için 2V gürültü sınırı tanımlanmıştır. Böylece alıcı için bir yüksek seviye +3V ile +15V arası ve düşük seviye -3V ile -15V arası olarak tanımlanmıştır [16]. 266

4 Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu V +3V 0V -3V -15V Lojik 0 Lojik 1 Boşluk (Space) İz (Mark) t tasarlanmıştır. 6 farklı kanal seçimi yapılabilecek şekilde üretilmiştir. Aşağıdaki özelliklere sahiptir MHz. UHF bandında EN uyumlu. RS232 D-sub 9 pin konnektör. Frekans seçebilme özelliği. RF katının güç çıkışı 10 mw, alıcı hassasiyeti -120 dbm ve veri oranı 2400 Kbit/s değerlerine sahip iken RS Link ise kablolu olarak RS-232 TTL standardına, 9600 Kbit/s veri oranına ve 8 bit, No parity, 1 stop, No Flow Control veri biçimine sahiptir. Anten tipi Helical/BNC ve girişi 50 Ohm değerlerine sahiptir. Şekil 6: RS-232 mantık seviye özellikleri Şekil 6 da RS-232 standardı tarafından tanımlanan mantık seviyeleri gösterilmiştir. RS-232 iletişimi için düşük seviye (-3V,-15V arası) lojik 1 olarak tanımlanmış ve bu mark (iz) olarak, yüksek seviye (+3V, +15V arası) lojik 0 olarak tanımlanmış ve space (boşluk) olarak telaffuz edilmiştir (Şekil 7) Veri iletimi Modemler RS-232 arabiriminin Erkek DB-9 (Cannon sub-d) konnektörü bağlantıyı sağlamaktadırlar. Modemler 9600 baud hızında Seri Asenkron veri iletişimi yapmaktadırlar. Veriler iletilirken 8 veri biti ile birlikte 1 stop biti kullanılmaktadır. Eşlik (parity) biti, CTS ve RTS sinyalleri kullanılmamaktadır. Veri biçimi şu şekildedir. 3Ch 1 Byte 1 Byte Max. 75 Byte 3Eh Yukarıdaki veri biçiminde ilk 3 hücre veri yapısının başlangıcını, en sondaki hücre bitişini ve ortada kalan maksimum 75 Byte lık kısım iletilecek veriyi temsil etmektedir. Bu veri biçimini şu şekilde de temsil edebiliriz. <SRC + DST + D1 + D2 + D DX> Şekil 7: Bir byte lık asenkron veri[17] 2.7. UMD-B12 RF Modem UMD-B12 RF Modem RS232 veri iletişimine uygun ekipmanların RF iletişim kurabilmeleri için tasarlanmıştır[18]. Modemin araç içerisinde kullanılacak olanı değiştirilmiş ve bir TTL çıkışı eklenmiştir. Modemlerin genel yapısı Şekil 8 de verilmiştir. Şekil 8: UMD-B12 RF Modem Board UMD-B12 RF Modem, Kısa Mesafe Erişimli Telsiz Cihazlarının Temel Standartları ile Kurma ve Kullanma Esasları Hakkında Yönetmelik (TGM-STK-001) in 434MHz. ISM bandı ile ilgili bölümünü kapsayacak şekilde Yukarıdaki veri biçimindeki karakterlerin anlamları şunlardır: < : Metnin başlangıcı (STX) 0x3C SRC : Kaynak (SouRCe) adresi TX Modem adresi DST : Hedef (DeSTination) adresi RX Modem adresi D1 : Veri-1 D2 : Veri-2 : : Dx : Veri-x > : Metnin sonu (ETX) 0x3E Modemler 1 ve 2 numaraları ile temsil edilmektedir. Dolayısıyla SRC ve DST adresleri bu numaraları göstermektedir. 3. GENEL YAPI VE SİSTEM TASARIMI Bir otomobilin hareketi, bilgisayar destekli olarak uzaktan kontrol ile gerçekleştirilmiştir. Bu sistem, otomobil içerisindeki kontrol kartının röleler yardımıyla otomobili çalıştırması, otomobilin sürücü koltuğu zeminine monte edilen DA motorlarının çalışan otomobilin pedallarını kontrol etmesi ve sürücü koltuğuna yerleştirilen bir kablosuz kameradan görüntü alınması şeklinde çalışmaktadır. DA motorlarını sürmek için H-köprü devresi kullanılmıştır. Ayrıca DA motorlarını sürecek kontrol devresine gerekli verileri RF modem boardlar (UMD-B12) sağlayacaktır. Kullanıcı kontrol yazılımı ise bir taşınabilir bilgisayarda çalıştırılacaktır. Sistemin genel olarak şematik yapısı Şekil 9 da görülmektedir. 267

5 Fırat Üniversitesi-Elazığ Şekil 9: Sistemin şematik yapısı Aracın üzerinde 1.2 GHz bandında kablosuz görüntü aktarabilen bir adet CMOS sensörlü PAL renkli kamera bulunmaktadır. Kamera, aracın sürücü koltuğu başlığı altına, aracın göstergelerini ve önünü görebilecek şekilde yerleştirilmiştir. Kameradan gelen görüntü bilgisayara USB arabirimine sahip analog bir televizyon kartı aracılığıyla aktarılmaktadır. Kablosuz kamera araç içerisindeki 9V luk bir pil ile beslenmektedir. Araç içerisindeki kontrol kartı Şekil 10 da görülmektedir. Şekil 11: Kontrol kartı yazılımı akış diyagramı Uzaktaki bilgisayar üzerinde çalışan uygulama, kullanıcıdan klavye veya fare yardımı ile aldığı bilgilere göre, araca talimatlar göndermektedir. Delphi RAD (Rapid Application Developer) Studio yazılım geliştirme araçları yardımı ile yazılan bu uygulama, kontrol kartı yazılımı (JAL programlama dili kullanılarak hazırlanan) ile gerçek zamanlı olarak haberleşmeyi sağlamıştır. Yazılım arabiriminin sol alt köşesindeki seçeneklerden, 6 tane kanal arasından, biri seçilebilmektedir (Şekil 12). Bu seçim ile araç içerisindeki modem ile aynı frekansta çalışma sağlanmaktadır. Şekil 10: Kontrol kartı Araç içerisindeki kontrol kartı üzerinde PIC mikrodenetleyicisi bulunmaktadır. Bu mikrodenetleyici üzerinde çalışan yazılım, uzaktaki bilgisayar tarafından gönderilen talimatları alarak değerlendirmektedir. Karşılıklı haberleşmeyi sağlayan bir kablosuz iletişim protokolü geliştirilmiş ve kurulan donanım üzerinde test edilmiştir. Bu devredeki mikrodenetleyici üzerindeki yazılıma ait akış diyagramı Şekil 11 deki gibidir. Şekil 12: Kullanıcı arayüzü Ekranın sağ tarafında bulunan butonlar ile seri porta ilgili karakterler gönderilir. Örneğin W butonuna basıldığında W harfini seri porta gönderir. Ancak gönderim RF Modemlerdeki protokole göre yapıldığından W harfinin gönderimi <12W> şeklinde (1 nolu modemden 2 nolu modeme) yapılmaktadır. Örnek kod aşağıdaki gibidir. procedure TfrmMain.sbDebileriClick(Sender: TObject); begin ComPort.WriteStr('<12W>'); end; 268

6 Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME Uygulama benzinli ve manuel vitesli bir araç üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bu tür bir uygulamanın işlevselliğini ve pratik kullanımını artırmak için dizüstü bilgisayar seçilmiştir. Ancak bu haliyle sistemin bir masaüstü bilgisayardan kontrol edilebilmesi de mümkündür. Artık günümüzdeki bilgisayarların neredeyse hiç birinde paralel port ve seri port bulunmamaktadır. Seri iletişim ihtiyaçları için bilgisayarlarda USB port kullanılmaktadır. Projede kullanılan RF modemler seri arabirime sahip olduklarından USB portundan seri porta dönüşüm yapan bir arabirime ihtiyaç duyulmuştur. Bunun için Prolific USB-to-Serial Comm Port arabirimi kurularak COM8 portu bu arabirime tahsis edilmiştir. Araç içerisindeki kontrol devresine gerekli komutları hem gönderip hem de araç içerisinden durum bilgisi almak için RF Modem Board lar kullanılmıştır. Bu modemlerden dizüstü bilgisayarın COM8 portuna bağlanacak modemin ayarları ile COM8 portu ayarları eşleştirilmiştir. Bu ayarlar, modemlerin çalışmasına uygun olan, 9600-N-8-1 (saniyedeki bit sayısıeşlik biti-veri biti-dur biti) verisi biçimindedir. Araç içerisinden görüntü alabilmek için 1.2GHz frekansında kablosuz bir kamera kullanılmıştır. Bu kameradan gelen görüntü sinyallerinin işlenebilmesi için yine USB arabirimine sahip analog bir TV kartı kullanılmıştır. Kontrol kartı üzerindeki mikrodenetleyici, aracın içerisinde bulunan sistem hakkındaki gerekli bilgileri eşzamanlı olarak dizüstü bilgisayara iletmektedir. PIC mikrodenetleyicileri, fiyatlarının ucuz olması, çok geniş ürün yelpazesine sahip olması, defalarca programlanabilir EEPROM (Flash) belleğe sahip olması gibi bir çok tercih edilebilir özellikleri nedeniyle kullanımı sürekli artmaktadır. Mikrodenetleyicili bir devre tasarımının gerçekleştirilmesi hem kolay hem de ucuz olmaktadır. Tasarım ve program geliştirme aşamalarının kısa olmasından dolayı kontrol sistemleri için ucuz ve etkin çözümler elde edilebilmektedir. Mikrodenetleyicileri programlamak için Assembly dili dışında kolay öğrenilebilir ve uygulanabilir programlama dilleri mevcuttur. Bu nedenle hem açık kaynak kodlu hem de Pascal tabanlı bir yazılım dili olan JAL ın kullanımı, projenin programlama kısmının uygulamasında avantaj sağlamıştır. Bu sayede gerçek zamanlı olarak çalışan iletişim ve kontrol kartı yazılımları, verimliliği ve kontrol hakimiyetini artırmıştır. Mikrodenetleyici yazılımında veri almak için kullanılan RCREG kaydedicisi sürekli olarak kontrol edilmiştir. Çünkü yazılım tarafından veri okumada gecikme olduğunda, RCREG kaydedicisinin tamponları doluysa, üstüne yazma hatası meydana gelmektedir. Bu durumda veri alımı yapılamaz. Bu nedenle JAL ile OERR ve FERR hatalarına karşı yazılımsal olarak önlem alınmıştır. Aracın ileri hareketi veya çalıştırılması gibi bir kaç adımda yapılabilecek rutin işlemleri gerçekleştirmek üzere prosedürler kodlanarak geliştirilmiştir. Dizüstü bilgisayara bağlı modem 5A 12VDC bir batarya ile araç içerisinde bulunan kontrol devresi ve modem ise 7A 12VDC lik bir batarya ile beslenmiştir. Kontrol devresi ve modem ayrı bir batarya ile beslenerek gerilimde meydana gelebilecek dalgalanmalara karşı önlem alınmıştır. Çünkü bu tür gerilim dalgalanmaları hem modem üzerindeki hem de kontrol devresi üzerindeki mikrodenetleyicilerin resetlenmesine sebep olmaktadır. Yüksek kalkış momenti, geniş hız aralığı ve kontrol kolaylığı gibi avantajlarından dolayı DA motorları kullanılmıştır. Ayrıca DA kaynağın bir akü ile sağlanabilmesinden dolayı DA motorları tercih edilmişlerdir. DA motorları sürmek için H-köprü devreleri sıkça kullanılmaktadır. Bu devreleri içeren L298 veya LMD18200 gibi entegreler büyük kolaylıklar sağlamaktadır. Ancak yüksek akım çeken motorlar için bu entegreler kullanılamamış, bunların yerine rölelerden oluşan köprü devresi tercih edilmiştir. Mekanik bir yapıya sahip röle kontakları arasından daha fazla akım çekilebilmektedir. Bu nedenle motorların sürüldüğü devre üzerindeki bakır yollar, diğer elektronik devre elemanlarının bakır yollarına nazaran motorların çektiği 5A akımı çekecek kadar, daha kalın çizilmelidir. Aksi durumda bakır yollar bu akımı taşıyamayacaktır. 5. KAYNAKLAR [1] Tükenmez, R.. Vehicle Motion Control Using Wireless Communication (master tezi), Dokuz Eylül Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği, İzmir, [2] Alkım, B.E., Tekerlekli Bilgisayar: Şoför bagajda gizli. Chip, Erişim tarihi : [3] IEEE, IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronic Terms., The Institute of Electrical and Electronic Engineers, Inc., New York [4] Kilian, C. T., Modern Control Technology:Components and Systems, 2.Baskı,Delmar, [5] Rogers J., Plett C., Radio Frequency Integrated Circuit Design, Artech House, London, [6] Stavroulakis, P., Interference Analysis and Reduction for Wireless Systems, Artech House, London, [7] Katzen, S., The Quintessential PIC Microcontroller, Springer-Verlag, [8] Soysal, M., Doğru Akım Motorunun Dört Bölge Kontrolünün PIC ile Gerçekleştirilmesi, (yüksek lisans tezi, basılmamış). Gazi Ü., Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, [9] Gümüşkaya, H., Mikroişlemciler ve 8051 Ailesi, Alfa, İstanbul, [10] Şahin H., Dayanık A., PIC Programlama Teknikleri ve PIC16F877A, Altaş Yayıncılık, İstanbul, [11] İbrahim, D., PIC C Motor Kontrol Projeleri, Bileşim Yayınevi, İstanbul, [12] Ayyıldız, S., Kendi Robotunu Kendin Yap, Altaş Yayıncılık, İstanbul, [13] İbrahim, D., PIC VE PC İletişim Projeleri, Bileşim Yayınevi, İstanbul, [14] Çayırpunar, Ö., Kablosuz Seri Haberleşme Uygulamaları Erişim Tarihi: [15] Adakan, R.H., Veri İletimi, Erişim Tarihi: [16] Ayyıldız, S., JAL ile PIC Programlama, Altaş Yayıncılık, İstanbul, [17] ARC Electronics,RS232 Data Interface, Erişim Tarihi: [18] UDEA, RF Tasarım Notları, Wireless Technologies,