5.23. SERA HAVALANDIRMA VE IŞIKLANDIRMA OTOMASYONU

Transkript

1 5.23. SERA HAVALANDIRMA VE IŞIKLANDIRMA OTOMASYONU Prof. Dr. Asaf VAROL GİRİŞ: Teknolojinin büyük bir hızla ilerlediği günümüzde arz-talep ilişkilerinin artması, daha hızlı çalışmayı ve daha fazla mal üretimini gerektirmektedir. Bu da birçok alanda insanların yerini otomasyon sistemlerinin ve robotların almasına neden olmuştur. Robotlar daha çok, sürekli aynı hareketleri tekrarlayan işlerde kullanılmaktadır. İnsan gücü de bu robotların bakımı ve sürekli olmayan işlerinin yapılmasını üslenmektedir. 1. PROJENİN AMACI Bu projenin gerçekleştirilmesindeki amaç, sera pencerelerinin açma-kapama ve havalandırma işlemlerinin, bilgisayar destekli yapılabileceğini deneysel göstermektir. Seralarda her gün pencerelerin belli vakitlerde açılıp-kapatılması ve havalandırılması gerekmektedir. Büyük bir sera düşünülürse, bu işlemlerin çok vakit almasının yanında, istenen vakitte bu pencerelerin açılıpkapatılmasında aksaklıklar olabilir. Bundan dolayı gündüz ve gece değişimini algılayıp, pencereleri açıp-kapayan bir sistemi, bilgisayar kontrollü yaparak, hem zamandan kazanılması, hem de işlerin vaktinde yapılmasının benzetimi bir model üzerinde denenmiştir. 1791

2 2. SİSTEMİN ÇALIŞMA PRENSİBİ Sistem, öncelikle günün aydınlanıp aydınlanmadığını algılayarak çalışmaya başlamaktadır. Eğer güneş doğmuşsa, sistem çalışarak pencere önlerinde durup, pencereleri tek tek açarak ilk konumuna geri dönmektedir. Burada sürekli olarak aydınlığın olup olmadığı algılanmaktadır. Bir değişiklik olmuyorsa, sistem mevcut durumunu korumaktadır. Eğer çevre karanlık oluyorsa, bu defa sistem pencereleri tek tek kapatılarak ilk konumuna dönmektedir. Şekil 1: Sera havalandırma ve aydınlatma otomasyonu yerleşim planı Kontrol birimi PC bilgisayar Arabirim elemanları Arabirim kartı ve arabirim kablosu 1792

3 Yapı Blokları Raylar Motorlar Adet Boyut (mm) Adet Boyut (mm) Adet Boyut Küçü k Diğerleri Adet Parça İsmi 2 Silindir 2 Elektromıknatıs 4 Anahtar 4 Dişli Kutusu 1 LDR 20 Çift Başlı Kablo 1 Mil 1 Sistemin Üstüne Kurulduğu Zemin 3. SİSTEMİN TEKNİK OLARAK ÇALIŞMASI Yapılan sera ışıklandırma ve havalandırma otomasyon sisteminin çalışmasını adım adım şu şekilde açıklayabiliriz: LDR; ışık olup olmadığını algılayarak, ışık var ise; M1 motorunu ileri yönde hareket ettirir. E1 anahtarına çarpınca durur. M2 motoru ileri yönde 0.8 sn çalışır. Bu durumda ilk pencerenin açık kalmasını sağlayan, bobinin mıknatıslanması sağlanmıştır. Bu aşamadan sonra, M2 motoru ters yönde 0.8 sn çalışarak, ilk konumuna döner. M1 motoru ileri yönde harekete 1793

4 başlar. E2 anahtarına çarpınca durur. M2 motoru ileri yönde 0.8 sn çalışır. Bu durumda ikinci pencerenin açık kalmasını sağlayan bobinin mıknatıslanması sağlanmıştır. Bu aşamadan sonra, M2 motoru ters yönde 0.8 sn çalışarak, ilk konumuna döner. M1 motoru ters yönde harekete başlar. E7 anahtarına çarpınca durur. Böylelikle pencereler açılarak sistem ilk duruma dönmüş olur. Eğer; E4 anahtarına ışık gelmeye devam ediyorsa, sistem olduğu gibi durur. Değilse, M1 motoru ileri yönde harekete başlar. E1 anahtarına çarpınca durur. M2 motoru ileri yönde 0.8 sn çalışır. Bu durumda bobinin mıknatıslanması kesilerek, ilk pencerenin kapatılması sağlanır. Bu aşamadan sonra, M2 motoru ters yönde 0.8 sn çalışarak, ilk konumuna döner. M1 motoru ileri yönde harekete başlar. E2 anahtarına çarpınca durur. M2 motoru ileri yönde 0.8 sn çalışır. Bu durumda bobinin mıknatıslanması kesilerek, ikinci pencerenin kapatılması sağlanır. Bu aşamadan sonra, M2 motoru ters yönde 0.8 sn çalışarak, ilk konumuna döner. M1 motoru ters yönde harekete başlar. E7 anahtarına çarpınca durur. Sistem başlangıç durumuna dönmüş olur. Işık verilinceye kadar bu durumda bekler. 4. SİSTEMİN PROGRAMLANMASI Sistemi kontrol etmek için LOGO programlama dili kullanılmıştır. Bu program, bilgisayar destekli sistem kontrolü için uygun bir programdır. Komut kümesinin azlığı, komutların basitliği, kolayca anlaşılır olması işin program kısmında zorluk çekilmemesini sağlar. Aşağıda sistemi çalıştırmak için yazılan program görülmektedir. TO A INIT IF EQUALP STATUS "E7 1 [B] A 1794

5 TO B IF EQUALP STATUS "E1 0 [MCW "M1] IF EQUALP STATUS "E1 1 [C] B TO C MSTOP "M1 MCW "M2 MCW "M3 D TO D MSTOP "E2 IF EQUALP STATUS "E1 1 [E] D TO E 1795

6 MCCW "M2 F TO F MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E2 0 [MCW "M1] IF EQUALP STATUS "E2 1 [G] F TO G MSTOP "M1 MCW "M2 MCW "M4 H 1796

7 TO H MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E2 1 [I] H TO I MCCW "M2 J TO L MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E4 0 [MCW "M1] IF EQUALP STATUS "E4 1 [M] L TO M MSTOP "M1 1797

8 IF EQUALP STATUS "E7 0 [N] M TO N MCW "M1 WATCH "E1 MSTOP "M1 MCW "M2 MSTOP "M3 O TO O MSTOP "M2, IF EQUALP STATUS "E1 1 [P] O 1798

9 TO P MCCW "M2 Q TO Q MSTOP "M2 MCW "M1 WATCH "M2 MSTOP "M1 MCW "M2 MSTOP "M4 R TO R MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E2 1 [S] R 1799

10 TO S MCW "M2 T TO T MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E4 0 [MCCW "M1] IF EQUALP STATUS "E4 1 [U] T TO U MSTOP "M1 IF EQUALP STATUS "E7 1 [A] U Yazdığımız programı şu şekilde açıklayabiliriz: 1800

11 TO A INIT IF EQUALP STATUS "E7 1 [B] A TO ifadesi programın başlangıcını, A ise programın adını belirtir. INIT tüm hareketleri durdurur ve iletişimi yeniden kurar. IF EQUALP STATUS "E7 1 [B] satırında sorgulanan E7 anahtarı istenilen durumda olduğu zaman program B prosedürüne dallanır. Burada E7 anahtarı güneşin doğduğunu algılamayı sağlayan LDR elamanıdır. TO B IF EQUALP STATUS "E1 0 [MCW "M1] IF EQUALP STATUS "E1 1 [C] B IF EQUALP STATUS "E1 0 [MCW "M1] satırıyla E1 anahtarı kapanıncaya kadar M1 çalıştırılmaktadır. E1 anahtarının kapanması 1. pencere hizasına gelindiğini belirtmektedir. E1 anahtarı kapanınca program C alt prosedürüne yönlendirilmektedir. TO C 1801

12 MSTOP "M1 MCW "M2 MCW "M3 D Bu prosedürde ilk anda MSTOP "M1 satırıyla M1 motoru durdurulmaktadır. Böylece pencereyi açmaya yarayan kol M2 motorunun yardımıyla hareket ettirilmektedir. Bu hareket süresi de komut satırıyla belirlenmektedir. MCW "M3 komut satırıyla da 1. pencerenin açık kalmasını sağlayan bobinlerin mıknatıslanması sağlanmıştır. TO E MCCW "M2 F Bu prosedürde pencereyi açmak için kullanılan M2 motoru MCCW "M2 komut satırıyla ters yönde 0.8 sn çalıştırılarak program F alt prosedürüne yönlendirilir. 1802

13 TO F MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E2 0 [MCW "M1] IF EQUALP STATUS "E2 1 [G] F Bu prosedürde M2 motoru MSTOP "E2 komut satırıyla durdurulmuştur. Daha sonra IF EQUALP STATUS "E2 0 [MCW "M1] satırıyla, eğer E2 anahtarı istenilen durumda değil ise M1 motoru çalıştırılmaktadır; istenilen durumda ise B alt prosedürüne yönlendirilmektedir. TO G MSTOP "M1 MCW "M2 MCW "M4 H 1803

14 Burada M1 motoru MSTOP "M1 komut satırıyla durdurulmakta, 2. Pencereyi açacak olan kol M2 motoru vasıtasıyla 0.8 sn çalıştırılmaktadır. 2. Pencerenin açık kalmasını sağlayacak olan mıknatıs bobinleri MCW "M4 komut satırıyla aktif hale getirilmektedir. Daha sonra program H alt prosedürüne yönlendirilmektedir. TO H MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E2 1 [I] H Pencere tam açılınca MSTOP "M2 komut satırıyla M2 motoru durdurulur. Daha sonra IF EQUALP STATUS "E2 1 [I] komut satırıyla da E2 anahtarı istenilen durumda ise program I prosedürüne dallanır. TO I MCCW "M2 J MCCW "M2 komut satırıyla pencereyi açan kol geriye çekilmekte ve program J alt prosedürüne yönlendirilmektedir. 1804

15 TO L MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E4 0 [MCW "M1] IF EQUALP STATUS "E4 1 [M] L Kol tamamen geriye çekildiğinde MSTOP "M2 komut satırıyla M2 motoru durdurulmaktadır. IF EQUALP STATUS "E4 0 [MCW "M1] satırıyla, eğer E4 anahtarı istenilen durumda değilse M1 motoru ters yönde çalıştırılmakta, istenilen durumda ise M alt prosedürüne yönlendirilmektedir. TO M MSTOP "M1 IF EQUALP STATUS "E7 0 [N] M Robot başlangıç konumuna gelince MSTOP "M1 komut satırıyla M1 motoru durdurulur. IF EQUALP STATUS "E7 0 [N] satırıyla, eğer E7 anahtarı istenilen durumda değil ise ( LDR de herhangi bir ışık yok ise) N alt prosedürüne dallanır. 1805

16 TO N MCW "M1 WATCH "E1 MSTOP "M1 MCW "M2 MSTOP "M3 O MCW "M1 satırıyla tabandaki motor harekete geçirilir. E1 anahtarının durumu WATCH "E1 satırıyla kontrol ettirildikten sonra, MSTOP "M1 satırıyla da M1 motoru durdurulur. Bu sırada M2 motoru ileri yönde harekete geçer. MSTOP "M3 satırıyla birinci pencere serbest bırakılır ve program O alt prosedürüne dallandırılır. TO O MSTOP "M2, IF EQUALP STATUS "E1 1 [P] O 1806

17 Pencerenin kontrollü bir şekilde kapatılmasını sağlayacak olan kolu hareket ettiren M2 motoru MSTOP "M2 satırıyla durdurulur. IF EQUALP STATUS "E1 1 [P] satırıyla, eğer E1 anahtarı istenilen durumda ise P alt prosedürüne dallandırılır. TO P MCCW "M2 Q Kol tarafından durdurulan pencere MCCW "M2 satırıyla M2 motorunun ters yönde döndürülmesiyle pencere kontrollü bir şekilde kapatılır ve program Q alt prosedürüne yönlendirilir. TO Q MSTOP "M2 MCW "M1 WATCH "E2 MSTOP "M1 MCW "M2 MSTOP "M4 1807

18 R Pencereyi kapatmaya yarayan M2 motoru MSTOP "M2 satırıyla durdurulur. MCW "M1 satırıyla M1 motoru ileri hareket ettirildikten sonra WATCH "E2 satırıyla E2 anahtarında durum değişikliği meydana geldiğinde M1 motoru durdurulur. Bu sırada pencereyi kapatacak olan kol ileri yönde hareket ettiren M2 motoru çalıştırılır. Son olarak MSTOP "M4 satırıyla ikinci pencere serbest bırakıldıktan sonra program bir alt prosedüre dallandırılır. TO R MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E2 1 [S] R Bu prosedürde ilk önce M2 motoru durdurulur. Programın özelliği gereği IF EQUALP STATUS "E2 1 [S] satırıyla program bir alt prosedüre yönlendirilir. TO S MCW "M2 1808

19 T Pencerenin kontrollü bir şekilde kapanmasını sağlayacak olan kolu hareket ettiren M2 motoru 0.8 saniye geriye doğru çalıştırılarak pencere kapatılır ve program bir alt prosedüre yönlendirilir. TO T MSTOP "M2 IF EQUALP STATUS "E4 0 [MCCW "M1] IF EQUALP STATUS "E4 1 [U] T Bu prosedürde ilk önce M2 motoru MSTOP "M2 satırıyla durdurulur. IF EQUALP STATUS "E4 0 [MCCW "M1] satırıyla, eğer E4 anahtarı istenilen durumda değil ise M1 motoru ters yönde (geri) çalıştırılır; istenilen durumda ise IF EQUALP STATUS "E4 1 [U] satırıyla bir alt programa gidilir. TO U MSTOP "M1 1809

20 U IF EQUALP STATUS "E7 1 [A] Bu program parçacığında ise MSTOP "M1 satırıyla M1 motoru durdurulur. Daha sonra IF EQUALP STATUS "E7 1 [A] satırıyla adlandırdığımız güneş ışığı gelince program başlangıç konumuna yönlendirilir. 5. SERA HAVALANDIRMA VE AYDINLATMA OTOMASYONUN MONTAJI Bu kısımda kurduğumuz sistemin adım adım montajı gösterilmektedir. Önce sera havalandırma ve aydınlatma otomasyonu için gerekli olan parçalar incelenecektir. Sonra bu parçaların birleşerek oluşturdukları ana parçaları, en sonunda da ana parçaların da birleşerek oluşturdukları robot sistemini resimlerle göreceğiz. Resim 1: Işığı algılamak için kullanılan LDR ve ışık kaynağı olarak kullanılan lamba. 1810

21 Resim 2: Manyetik mıknatıs. Resim 3: Ray sistemini oluşturan çeşitli tipteki raylar. Resim 4: Pencereyi açmayı ve kapamayı sağlayan ray sistemi. 1811

22 Resim 5: Yatayda rayın hareketini sağlayan M1 motoru, dişli sistemi. Resim 6: LDR nin bağlı olduğu yapı Resim 7: Pencereyi açmaya ve kapamaya yarayan ray sistemi ve M2 motoru. 1812

23 Resim 8: Pencerelerin açık kalmasını sağlayan elektromanyetik mıknatıslar. Resim 9: Montajın ilk aşaması olan LDR, lamba ve yapı bloğu. 1813

24 Resim 10: Pencerelerin takıldığı yapı bloğu ve pencerelerin açık kalmasını sağlayan elektromanyetik mıknatısların yerleştirilmesi. Resim 11: E1 ve E2 anahtarlarının yerleştirilmesi. 1814

25 Resim 12: M1 ve dişli sistemlerinin montajı. Resim 13: M1 motorunun üzerine yerleştirilen yatayda hareketi sağlayan ray sisteminin montajı. 1815

26 Resim 14: Yatay ray sisteminin üzerine, pencereyi açmayı ve kapamayı sağlayan ray sisteminin montajı. Resim 15: Robotumuza son olarak pencerelerin yerleştirilmesi. 1816

27 Resim 16: Robotun pencereleri açtıktan sonraki genel görünümü. Resim 17 : Robotun yandan görünümü. 1817

28 6. SONUÇ: Bu çalışmanın sonunda bir otomasyon sisteminin tasarlanması, kurulması, bilgisayarla desteklenmesi ve kontrolü yapılmıştır. Bir sistemin bilgisayarla nasıl kontrol edileceği konusunda önemli bir tecrübe kazanılmıştır. Sistemin montesi lego parçalarıyla yapıldığı için öğrencilerin zihinsel kabiliyetleriyle neler yapabilecekleri ortaya çıkmıştır. Öğrencilerin parçaları uygun biçimde bir araya getirme ve yapılabilecek olanın en iyisini yapabilme bilgi ve becerisi öğretilmiştir. KAYNAK: Sera Havalandırma ve Aydınlatma Otomasyonu, Fırat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Robotik Dersi Projesi, Proje No:1999/VI-Gece. 1818