AKILLI EV SİSTEMİ Proje Danışman : Ömer ÇETİN : Doç. Dr. Gökalp KAHRAMAN Yrd. Doç. Dr. Aydoğan SAVRAN Haziran 2003 Bornova
Sistemin Tanıtımı Sisteme, İnternet üzerinden bağlantı kurulup kurulmadığını gösterir. Bilgisayar ile devre arasında bağlantının sağlanıp sağlanmadığını gösterir. Herhangi bir ortam veya cihaza zamanlanmış görev atanacağında başlangıç ve bitiş saatlerini gösterir. Herhangi bir ortam veya cihaza haftanın belli saatlerinde çalışması için başlangıç ve bitiş saatleri atanabilir. Hangi ortam veya cihazın aktif olduğu görülebilir; üzeri tıklanarak aktif veya pasif duruma getirilebilir. Alarm sistemi kontrol edilebilir. Alarm gelmesi halinde otomatik olarak aranması istenen numara kaydedilebilir, sisteme telefonla erişimde telefonun kaç kez çaldıktan sonra sistemin devreye girmesi istendiği ayarlanabilir, İnternet veya telefon ile erişimde kullanılan şifreler değiştirilebilir. Telefonun çalıp çalmadığı görülebilir. Telefon ikonu tıklanarak alarm güvenlik bölümünde yazan numara aranabilir. Ortamın, istenilen gün ve saatlerde, istenilen sıcaklık değerlerinde olması için İklimlendiriciye komut verilebilir. İnternet üzerinden bağlanan kullanıcıya yazılı olarak mesaj gönderilebilir. Ortamın o anki sıcaklık değeri okunabilir. Skala üzerinde istenilen sıcaklık değeri tıklanarak ortamın o sıcaklık değerinde sabit kalması için komut verilebilir.
Genel Bakış Elektronik cihazların, her geçen gün hayatımızda daha fazla yer alması, bu cihazlarla ilişkilerimizde yeni açılımları gerektirmektedir. Bir yönüyle İnternet ve mobil iletişim sistemleri, farklı ortamlar arasında haberleşmeyi sağlayan platformlardır. Haberleşme alanındaki gelişmeler, yaşadığımız ortamlardaki cihazların dünyanın herhangi bir yerindeyken bile kontrol edilebilmesi düşüncesinin hayata geçirilebilmesine olanak sağlamıştır. Bu düşünceyle birlikte, yaşadığımız ortamlardaki cihazların yapması gereken rutin işleri kontrol eden ve yaşamımızı kolaylaştıran sistemler ortaya çıkmıştır. Bu tür sistemler genel olarak Akıllı Bina veya Akıllı Ev olarak adlandırılır. Projede hedeflenen, dünyada benzerleri bulunan bir tür Akıllı Ev sisteminin hem donanım hem de yazılım bazında gerçekleştirilmesidir. En son olarak Arçelik, ürettiği beyaz eşyaların akıllı ev sistemleriyle uyumlu olacağını açıklamıştır. Uzaktan Kontrol ve Otomasyon projesi, Türkiye çapında yapılan En İyi Girişim Fikri yarışmasında; katılan 123 proje arasından 9 finalist arasına kalarak mansiyon ödülü almıştır. Proje, 9-10 Mayıs 2003 tarihinde Bursa Sanayi ve Ticaret Odası ve AIESEC tarafından ortaklaşa düzenlenen Ulusal Girişimcilik Kongresi bünyesinde yapılan fuarda, yeni bir iş fikri ve yarışma finalisti olarak stand açmaya hak kazanmıştır.
Telefon Hattı Yoluyla Sisteme Erişim Sistem, telefon hattına direk olarak bağlıdır. Dışarıdan bir arama geldiğinde Şekil 1 de görülebilen A bölgesindeki telefon ikonundan telefonun çaldığı görülebilir. Şekil 1 de B bölgesinde bulunan Telefon Çalma Sayısı kontrolünden telefonun kaç kez çaldıktan sonra sistem tarafından otomatik olarak açılması istendiği kaydedilebilir. Örneğin telefon üç kez çaldığında telefonun açılması komutu verilmiş olsun. Buna göre gelen telefon üç kez çaldıktan sonra sistem telefonu açar ve arayan kullanıcının telefon tuşlarını kullanarak komut vermesini bekler. Telefonla arayan kullanıcı şifresini girer ve * tuşuna basar. Şifre doğru ise yine tuşları kullanarak sisteme bağlı cihazları açma veya kapama komutu verir. Mesela 1 tuşuna basıldığında Ortam 1 i aktif hale getirir. Şekil 1. Güvenlik ve telefon ayarları Teknik Bilgiler: Sistem ile telefon hattı arasında direk bağlantı kurmak, telefon hattının elektriksel özelliklerinden dolayı sakıncalıdır. Normal durumda telefon hattında yaklaşık 48 V luk DC gerilim bulunmaktadır. Bir arama gelmesi halinde ise hattın polaritesi değişir ve belli bir frekansta ve yaklaşık 90 V luk rms AC gerilim görülmektedir. Telefonun açılması ile birlikte hattın DC gerilimi 6-7 V civarına düşer ve bu noktada konuşma için gerekli bağlantı sağlanmış olur. Telefon hattının bu sinyalizasyonlar için kullandığı gerilimler ve akımlar elektronik devreler için tehlikeli sayılırlar. Hattan gelebilecek gürültü, yüksek gerilim ve yüksek akımlardan korunmak için İzolasyon trafo su kullanılır. Telefon hattının karakteristik özellikleri ile uyumlu olması için iç dirençleri yaklaşık 600Ω dur. İzolasyon trafosu
Sadece telefon hattının toprağı ile sistemin topraklarını birbirlerinden ayırmak yani izolasyon için kullanıldığından gerilim değişimi sağlamaz yani çevirme oranı 1:1 dir. Sisteme telefonla bağlanan kullanıcının karşı taraftan bastığı tuşları algılamak için 8870 entegresi kullanılır. 8870 bir DTMF (Dual Tone Multi Frequency) decoder dır. DTMF özelliği olan bir telefon ile aramalarda basılan her tuş, iki farklı frekansın toplamını üretir. Gelen sinyaldeki frekans ikililerini ayrıştırarak hangi tuşa basıldığı anlaşılır. Entegre, gelen DTMF sinyali ayrıştırarak karşılık gelen sayıyı 4 bit çıkış olarak verir. 8951 Mikroişlemci gelen 4 bit sayıyı seri port üzerinden bilgisayara aktarır. Güvenlik Sisteme istenildiği kadar alarm sensörü eklenebilir. Şekil 2. de A bölgesindeki buton ile alarm açık veya kapalı konuma getirilebilir. Alarm gelmesi halinde sistem önceden kaydedilmiş telefon numarasını arar. B bölgesinden aranacak telefon numarası değiştirilebilir. Teknik Bilgiler: Alarm sensörleri, 8951 mikroişlemcinin herhangi bir portuna sürekli 0V verecek şekilde bağlanır. Bu sensörler, herhangi bir tür anahtar olabileceği gibi hareket algılayıcısı, yangın sensörü de olabilir. Mikroişlemci belli aralıklarla portları kontrol eder. Alarm durumunda port girişi 5V a yükseltilir. Bu durumda mikroişlemci ilk olarak bilgisayara alarm geldiği bilgisini gönderir ve hemen ardından aranacak numarayı çevirmek için alt döngüye girer. Mikroişlemci ilk olarak röleyi açar ve telefon hattını aktif hale getirir. Arama yapmak için DTMF (Dual Tone Multi Frequency) sinyaller kullanılır. 5088 entegresi bir DTMF üreticidir. 4 bit girişi vardır. Giriş değerlerine göre DTMF sinyal üretir. 8951 mikroişlemci, aranacak numarayı kayıtlı adreslerden okumaya başlar ve teker teker her 150 msn de bir 5088 entegresine gönderir. Şekil 2. Güvenlik ayarları
Sistem İşleyişine Genel Bakış Sistemin blok şeması Şekil 3. de görülmektedir. Üç adet 8951 Mikroişlemci ve PC arasında RS 232 üzerinden küçük bir iletişim ağı oluşturulmuştur. Genellikle fiber ağlarda kullanılan Token Ring topolojisine benzer bir yöntem kullanılmıştır. Her bir mikroişlemcinin ve PC nin adresi belirlenmiştir. Örneğin PC nin adresi 11, Yönetici olarak adlandırılan mikroişlemcinin adresi, 00 dır. Seri haberleşmedeki gönderilen her sekiz bitlik verinin ilk iki biti adres biti olarak ayrılmıştır. Sistemdeki tüm birimler göndermek istediği verinin önüne göndermek istediği birimin adresini ekleyerek bir sonraki birime gönderir. Gelen veriyi işleyen birim ilk olarak adres bitlerini kontrol eder kendi adresi değilse bir sonraki birime gönderir. Bu şekilde gönderilen veri hedefini buluncaya kadar dolaşır. Telefondan basılan tuşları algılamak için 8870 DTMF decoder kullanılır. Sistem, telefon numarasını çevirebilmek için TP 5088 DTMF üretici entegre kullanır. Çevre birimlerini yönetebilmek için mikroişlemcilere röleler bağlıdır. Şekil 3. Sistemin blok şeması
Bilgisayar arayüzü Visual Basic diliyle yazılmıştır. Arayüzden tüm kontrollere erişilebilmektedir. Ortamda çalışan cihazlar ve sıcaklık değeri okunabilmektedir. İnternet üzerinden erişim, Visual Basic de yazılmış bir program ile sağlanır. Sistemin kurulu olduğu ortamdaki bilgisayarda çalışan program, Sunucu olarak adlandırılır. İnternet üzerinden bağlantı kurmak isteyen program, İstemci olarak adlandırılır. Aradaki bağlantı Visual Basic de bulunan winsock komponenti ilesağlanır. Bu komponent, 1254 no lu port üzerinden kendisine verilen IP numaralı bilgisayar ile bağlantı kurar. Bağlantı sağlandıktan sonra veri iletişimi ASCII karakterler ile sağlanır. İnternet Üzerinden Sisteme Erişim Sisteme İnternet üzerinden erişim, İstemci programıyla sağlanır. Sistemin kurulu olduğu bilgisayarda çalışan arayüz programı aynı zamanda İnternet üzerinden bağlanmak isteyen İstemci program için sunucu görevini yerine getirir. İstemci program, sunucu programın çaok az modifiye edilmiş şeklidir. Şekil 4. de görülebileceği gibi sunucu programın çalıştığı bilgisayarın IP numarası yazılarak bağlan butonuna basılır. Şekil 4. İnternet üzerinden bağlanan İstemci program arayüzü
Burada karşıdaki sisteme erişim hakkı kazanmak için gerekli kullanıcı adı ve şifresi yazılır.doğrulandığı takdirde evin sıcaklığı, hangi cihazların çalışıp çalışmadığı, alarm durumu gibi bilgiler anlık olarak görülebilir. Teknik Bilgiler: İstemci program, Visual Basic ile yazılmıştır. İstemci ve Sunucu arasında İnternet üzerinden bağlantı kurabilmek için winsock komponenti kullanılmıştır. Bu komponent, verilen IP numarası ile 1254 no lu port üzerinden link kurmak için karşı tarafa istek gönderir. Karşılık veren program bulunduğunda her iki taraf arasında veri iletişimi sağlanır. Veriler ASCII karakterler olarak karşılıklı gönderilir. Sistemde İnternet üzerinden bağlantı kurulduktan sonra her iki taraftan da yapılan değişikliklerden hemen sonra diğer tarafa, yapılan değişikliği belirten kodlar gönderilir ve böylece her iki taraf da anlık olarak ve senkronize çalışmaya devam eder.