İÇİNDEKİLER LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU II ÖNSÖZ III İÇİNDEKİLER IV ÖZET V SEMBOLLER VE KISALTMALAR VI 1. GİRİŞ 1 2. TEORİK ALTYAPI 2 2.1. DA Motorlar 2 2.1.1. Parçalarının Görevleri 2 2.1.2. Doğru Akım Motorunun Çalışması 3 2.1.3. Sabit Mıknatıslı DC Motor 4 2.2. H Köprüsü 4 2.2.1. L298 Motor Sürücü Entegresi 4 2.3. Şarj Edilebilir Piller 6 2.3.1. Li - İon Piller 6 2.3.2. Li - Polimer Piller 7 2.3.3. NiMh Piller 8 2.4. Gerilim Regülatörleri 8 2.4.1. LM7805 Entegresi 9 2.4.2. LM7812 Entegresi 9 2.5. Batarya Şarj Devreleri 10 2.5.1. LM317 Entegresi 10 3. TASARIM 12 4. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 13 5. SONUÇLAR 21 6. YORUMLAR ve DEĞERLENDİRME 22 KAYNAKLAR 23 EK 1 24 ÖZGEÇMİŞ 25 III
ÖZET Günümüzde gözetleme amacıyla gözcü robotları kullanılmaktadır. Bu robotlar insanlar için uygun olmayan ve tehlikeli çalışma ortamlarında görevlerini başarı ile yerine getirmektedir. Bu çalışmada gözcü robotunun elektromekanik tasarımı, prototip üretimi ve testi yapılacaktır. Robotu elektromekanik kısmı kontrol kartı, doğru akım motorları ve bataryadan oluşmaktadır. Kontrol kartı üzerinde PIC16 ailesinden PIC16F887 denetleyicisi kullanılacaktır. Kontrol kartı haberleşme arayüzünde aldığı komutlara göre robotu yönlendirecektir. Aynı zamanda kontrol kartı üzerinde DC motor sürücü ve şarj kontrol birimleri de bulunacaktır. Ayrıca uygulama yazılımları MPLAB Editöründe HiTech C derleyici ile geliştirilecektir. Son olarak donanım için gereken şematik ve baskı devre çizimleri Eagle programı kullanılarak yapılacaktır. IV
SEMBOLLER VE KISALTMALAR Ah : Amper Saat DA : Doğru Akım LED : Işık Yayan Diyot Li-on : Lidyum ion mah : Mili Amper Saat NiMh : Nikel Metral Hidrit NiCd : Nikel Kadmiyum RF : Radyon Frekansı µa : Mikro Amper V
1. GİRİŞ Bu çalışmada gözcü robotunun elektromekanik tasarımı, prototip üretimi e testi yapılmıştır. Öncelikle tasarım dikkate alınarak proje için gerekli olan malzemelerin seçimi ve temini yapılmıştır. Malzeme seçiminde istenilen kaliteye sahip en düşük maliyetli ürünler seçilmiştir. Ardında sistemin donanımı için gerekli olan şematik ve baskı devre çizimleri Eagle editöründe hazırlanılmıştır [1], [2]. Eagle yazılımı kullanımı kolay, yetenekli, doanım kütüphanesi geniş ve ücretsiz olması nedeniyle tercih edilmiştir. Sistemin baskı devre kartı transfer kağıdı yöntemi ile üretilmiş ve montajı yapılmıştır. Donanımın tamamlanmasının ardından uygulama yazılımı MPLAB [3] editöründe Hi Tech derleyicisi kullanılarak yapılmıştır [4], [5]. Yazılım anakart üzerindeki işlemciye ICSP potu üzerinden aktarılmış ve gerekli testleri yapılmıştır [6]. Son olarak verici ve alıcı modülleri arasındaki kablosuz bağlantı kurulmuş ve robot uzaktan kablosuz olarak kontrol edilebilir hale getirilmiştir. Çalışma takvimi tüm döneme yayılmıştır. Projenin Mayıs ayına kadar tamamen sonuçlanması hedeflenmiştir. Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. Çalışma takvimi İş Şubat Mart Nisan Mayıs Gerekli malzemelerin tespiti ve temini Baskı devre şemasının çizimi Baskı devre üretimi Montaj ve test Sistem yazılımının hazırlanması Sistemin test edilmesi Bitirme tezinin yazımı 1
2. TEORİK ALTYAPI Bu kısımda hedeflenen sistemin gerçekleştirilmesinde kullanılacak elemanlardan ve yöntemlerden kısaca bahsedilecektir. Doğru akım motorları, H köprüsü, motor sürücü tüm devreleri, şarj edilebilir piller ve şarj devreleri hakkında özet bilgiler sunulacaktır. 2.1. DA Motorlar Mekanik enerjiyi doğru akımdan elde eden elektromekanik sistemler olarak tanımlanabilirler. Endüvi (rotor), endüktör (stator), fırça, kolektör, yataktan oluşur. Endüktörün yapısına bağlı olarak doğru akım motorları sabit mıknatıslı ve elektromıknatıslı olarak iki şekilde imal edilirler. 2.1.1. Parçalarının Görevleri Endüktör: Endüktörün görevi manyetik alan oluşturmaktır. Elektriksel yalıtımı sağlanmış saçların bir araya getirilmesiyle oluşan stator, bu yapıdan kaynaklı gerilim endüklenmesiyle bir manyetik alan meydana getirir. Somun veya vidalarla gövdeye tutturulurlar. Doğru akım makinesinin özelliğine göre endüktör sargısı yapısal değişiklikler gösterir. Küçük güçlü DC makinelerinde daimi mıknatıs, stator olarak kullanılmaktadır. Doğru akım motorlarında kutup sayısı iki veya daha fazla olabilir. Endüvi: DC makinelerinde dönen, mekanik enerjinin alındığı kısımdır. Doğru akım motorlarının yapısına göre farklı ebatlarda yapılmaktadır. Üzerinde kolektör ve preslenmiş sac bulunan rotor, saçlar üzerinden akım geçirilerek döner ve mekanik enerjinin alınmasını sağlamış bulunur. Eğer dışarıdan bir kuvvetle döndürülürse DC gerilim üretir ve dinamo görevi yapar. Endüvi ucunda bulunan fan motorun soğumasına yardımcı olur. Fırçalar: Rotor sarımlarına elektrik iletimi için kullanılan, kolektöre basınç uygulayan yapıya fırça (kömür) denir. Kullanılan makinenin özelliklerine uygun koşullara göre ebatları değişir. Fırçalar üzerinde baskı yayları bulunur, bunlar kolektöre 2
uygulanması gereken basınç için düzeneğe yerleştirilmiş elemanlardır. Baskı yayları motorun verimli çalışmasını engellememesi için çok sıkı ya da çok gevşek monte edilmemelidir. Kollektör: Doğru akım motorlarında rotora uygulanan gerilimin iletilmesinde görev yapar. Yatak: Bunlar doğru akım makinelerinin bir diğer önemli parçalarından biridir. Bilezikli tip metal yataklar ya da bilyeli yatak kullanılır. 2.1.2. Doğru Akım Motorunun Çalışması Çevresinde manyetik alan bulunan bir telden akım akarsa bu tele bir kuvvet etki eder. Motorlarda manyetik alanı endüktör oluşturmaktadır. Küçük güçlü DC motorlarında daimi mıknatıs, endüktör görevi görür ve uyarma için ayrı bir enerji harcanmamış olur. Üzerinden akım geçen iletkenler ise endüvide bulunur. Endüvi üzeride bulunan bu iletkenlere fırça ve kolektör üzerinden doğru gerilim uygulanır. İletkenlerden akım geçer ve bu iletkenlere kuvvet uygulanmış olur. Endüktörün oluşturduğu manyetik alanın yönü sabittir. Endüvide bulunan tele etki eden kuvvet yarım devirde bir dönüş yününe ters etki yapar. Bunu engellemek için endüviye akan akımın yönü kolektörlerde her yarım devirde bir ters çevrilir. Böylece oluşan kuvvet zıt kutuplarda birbirlerini destekleyecek şekilde olur. Endüviye uygulanan kuvvetin yönü sağ el kuralı ile belirlenir. Baş parmak akımı, diğer parmaklar manyetik alan şiddetini gösterecek şekilde tutulduğunda avuç içi kuvvetin yönünü belirler. DC motorlar uyartımlarına göre dört çeşittir. Bunlar; Serbest Uyarmalı Doğru Akım Motoru: Endüktör devresi, endüvi devresinden ayrı olup bağımsız bir kaynaktan beslenmektedir. Şönt Uyarmalı Doğru Akım Motoru: Endüktör devresi, endüvi devresine paralel bağlanmasıyla elde edilir. Seri Uyarmalı Doğru Akım Motoru: Endüktör devresi, endüvi devresine seri bağlanmasıyla elde edilir. Kompunt Uyarmalı Doğru Akım Motoru: Bu makinelerin iki endüktör sargısı vardır ve bunlardan birisi endüvi devresine seri bağlanırken diğeri paralel bağlanır. 3
2.1.3. Sabit Mıknatıslı DC Motor Bu tip DC motorların stator kısmı sabit mıknatıstan yapılmıştır. DC motorların genel yapısal özellikleri bu motor için de geçerlidir. Rotorda nüve üzerindeki kanallara sarılmış sargılar ve silisyumlu saç paketi bulunur. Sargılar nüve üzerine sarılarak uçları birbirine simetrik iki kolektör dilimine bağlanır. Simetrik kolektör dilimleri motor içerisinde bulunan iki fırçaya da aynı anda temas edeler. Bir fırçadan kolektör dilimine giren akım endüvi üzerinde manyetik alan oluşturur ve simetriğinde bulunan diğer kolektör dilimine temas eden fırça üzerinden devresini tamamlar. Sürekli mıknatıslı DC motorlar günümüzde verimlerinin yüksek olması, hacimlerinin ve ağırlıklarının az olması, kalkışta yüksek momentte çalışabilirliği ve daha düzgün hız moment karakteristikleri nedeniyle küçük güç istenen yerlerde sıkça kullanılırlar. 2.2. H Köprüsü DC motora bağlayacağımız besleme sayesinde motorun bir yönde dönmeye başlamasını, kaynağı ters bağladığımız takdirde de ters yöne hareketini sağlamış oluruz. Bu mantıkla, motorun iki yönlü dönmesini sağlamak için h-köprüsü yöntemi kullanılır. Devre yapısı H harfine benzediği için bu isim verilmiştir. 4 adet transistor, diyot ya da MOSFET ile oluşturulur. Transistorlar tıkama ve iletim durumlarına göre motorun dönme yönü belirlenir. Motorun açma ve kapama anlarında oluşabilecek gerilim farkından kaynaklı transistorlar üzerinden ters bir akım geçerek yanmalarına sebep olabilir. Bunu önlemek için koruma diyotları devreye bağlanır. 2.2.1. L298 Motor Sürücü Entegresi L298, motorun dönüş yönlerini kontrol etmek için kullanılan bir entegredir. L298 2 ampere kadar akım taşıyabilir ve küçük güçlü DC motoru rahatlıkla üzerinden geçen akımla kontrol edebilir. Entegre özellikleri; İçerisinde Şekil 1 de görülen iki adet h-köprüsü bulunmaktadır, 2 ampere kadar akım taşıyabilir, 4
Şekil 1. H köprüsünün şematik çizimi 15 adet bacağı bulunmaktadır. Bacaklarının görevleri; INPUT1 ve INPUT2 (5, 7): Bu bacaklar birinci H köprüsü için kullanılan girişlerdir ve +5 volt ile çalışırlar. INPUT1 e 5V, INPUT2 ye 0V veya INPUT1 e 0V, INPUT2 ye 5V verilmesi hallerinde motor ileri ya da geri döner. İki girişe de aynı voltajı verirsek (0V veya 5V) motor dönmez. INPUT3 ve INPUT4 (10, 12): Bu bacaklar ikinci H köprüsü için kullanılan girişlerdir. INPUT1 ve INPUT2 bacaklarıyla aynı şekilde çalışır. OUTPUT1 ve OUTPUT2 (2, 3): birinci H köprüsü için kullanılan çıkış uçlarıdır. Bu çıkışlar birinci motorun + ve - uçlarına bağlanır. OUTPUT13 ve OUTPUT14 (13, 14): ikinci H köprüsü için kullanılan çıkış uçlarıdır. Bu çıkışlar ikinci motorun + ve - uçlarına bağlanır. ENABLEA ve ENABLEB (6, 11): Entegrede bulunan H köprülerini etkinleştirmek için bu uçlara +5 volt verilir. SENSINGA ve SENSINGB (1, 15): Bu uçlar toprağa bağlanır. 5
VS (4): Motorlara gerekli olan gerilim bu uçtan verilir. En fazla 46 volt verilebilir. Ayrıca DC güç kaynağımızda salınımlar varsa bu uç ile toprak arasına küçük kapasiteli (100nF) kondansatör bağlanmalıdır. VSS (9): Bu uç, L298 entegresinin çalışması için +5 volta bağlanır. GND (8): Bu uç toprağa bağlanır. 2.3. Şarj Edilebilir Piller Enerjiyi kimyasal yollarla depolayıp dış ortama elektrik enerjisi halinde veren sistemlere pil denir. Şarj edilebilir piller ise tekrar tekrar kullanılma özelliğine sahiptirler. Optimum şartlarda 1000 defa tekrar şarj edilebilir. Nikel Metal Hidrit (NiMH), Nikel Kadmiyum (NiCd), Lityum İyon (Li-ion), Li - Polimer piller piyasada çokça bulunmaktadır. Hafıza Etkisi: Şarjı tam olarak bitmeden şarj edilen pillerde, kullanılmayan bölüm enerjiyi depolayamaz. Bunun sonucunda pil depoladığı enerjiyi tam olarak aktaramaz. Buna hafıza etkisi denir. Bu durum pillerin zaman içinde ömürlerinin kısalmalarına ve daha sık şarj edilmelerine neden olur. Nikel-Metal Hidrid (Ni-MH ) ve Lityum İyon (Li-ion) pillerde hafıza etkisi yoktur. 2.3.1. Li - İon Piller Lityum ve İyon kelimelerinin kısaltılmalarından oluşmuştur. Lityum elementinin elektrot olarak kullanıldığı pillerdir. Çalışma esnasında lityum iyonları anot katot arasında hareket etmektedir. Pozitif yüklü elektrot (katot), negatif yüklü elektrot (anot), elektrolit ve ayırıcı olmak üzere dört kısımdan oluşur. Anot lityum metal oksitten ve katot ise karbondan yapılmıştır. Elektrolit iyonların hareketini sağlayan çözeltidir. Ayırıcı ise anot ve katottun temasını önlemek için kullanılır. Lityum iyonları şarj konumunda katottan anoda, deşarj konumunda ise ters yönde hareket ederler. Pilin kapasitesinin artırılması için elektrotlar uzun şeritler halinde yapılır. Yüzey alanının artırılması için ise katlanıp dolanırlar. Li-ion piller yüksek kapasiteli ve düşük ağırlıklıdırlar. Pilin bir hücresinin gerilim değeri 3,6 volt dur. 6
Li-ion pillerde hafıza etkisi yoktur. Bu nedenle bu piller tam olarak deşarj edilmeden de şarj edilebilir. Ayrıca tam olarak şarj edilmeden kullanmak pili olumsuz yönde etkilemez. Ayrıca güneş ışığından ve yüksek ısıdan yanabilir ya da patlayabilirler. 2.3.2. Li - Polimer Piller Li-polimer pilleri şarj edilebilen pillerdir. Genellikle elektronik araçlarda kullanılır. Kullanılmadığı zamanlar enerji zayıflaması yavaştır ve yanlış kullanıldığı zaman da tehlikeye yol açabilirler. Li-polimer pilleri ısı altında ya da güneş altında kaldığında patlamaya neden olur. Li-polimer pilleri iyonları iletebilen katılardır ancak elektron yalıtkanları vardır. Lipolimer pilleri diğer pillerden içerik açısından farklıdır. Bu piller katı hal pilleri kabul edilebilir, çünkü bu pillerin elektrolitleri katılar. En yaygın polimer elektrolitleri uygun bir elektrolit tuzu ile polietilen oksidin bileşiğidir. Li-polimer pili için umut verici pozitif elektrot malzeme vanadyum oksitlidir (V6O3). Li-poli pilleri yüksek spesifik enerji ve güç için potansiyele sahiptir. Diğer pillerin türü daha yanıcı sıvı elektrolitlerin yerine katı polimerler, 60 C üzerindeki sıcaklıklarda iyonları gerçekleştirebiliriz. Pilin sıcaklığı 60 C üzerine çıkarken devrenin iç direncinin azalmasına neden olur ama güvenlik açısından elimizde ya da cebimizde taşımak güvenli değildir. Katı polimerlerin kullanımın da EV ve HEV kaza durumunda büyük bir güvenlik avantajı vardır.. Lityum karbon elektrotlar içine enterkale olduğundan, lityum iyonik biçimindedir ve saf lityum metal daha az reaktiftir. Li-polimer pilinin dezavantajı 120 C ile 80 C sıcaklık aralığında pil hücresi çalışmasına ihtiyaç vardır. Li-Poly pilleri başlangıçta EV uygulamaları için geliştirilmiş yüksek spesifik enerji ve aynı zamanda HEV uygulamalar için yüksek özel güç sağlama potansiyeline sahiptir. Li-polimer pillerini dondurmak tavsiye edilmez. Bu yüzden de kış günleri pili kuru yerde saklanır. Li-polimerin avantajları: Diğer pillerden küçük ve taşınabilir olmasıdır. Hafıza sorunları yoktur ve şarj olurken tam dolmasına gerek yoktur. Şarj etmek için tam boşalmasına gerek yok ve şarjı yarıda kesmekte pil için olumsuz bir etki yaratmaz. Hafiftirler ve esnektirler diğer piller gibi yere düştükleri zaman zara görmezler. 7
Li-polimerin dezavantajları: Li-polimer pillerin ömrünün üretim tarihinden itibaren başlamasıdır bu pilin dezavantajlarından biridir. Şarj edilse de edilmese de ömrü azalmaktadır. Yanlış kullanılması tehlikelidir. Voltaj değeri: Li-polimer pili hücrelerden oluşmaktadır ve her bir hücre 3,7 volttur. Uygulamaya göre hücreler bir araya getirilerek 3,7-7, 7-11 volta kadar değerler elde edilir. Amper değeri: Li-polimer pilinin amper değeri 2200 ma dır. Uygulamada ihtiyaç duyulan güce göre akım seviyesi seçilir. Li-polimer pilinin maksimum enerji yoğunluğu 200Wh/kg, maksimum güç yoğunluğu ise 350Wh/kg dır. 2.3.3. NiMh Piller Nikel Metal Hidrit (NiMH) pillerin kapasitesi yüksektir ve hızlı bir şekilde şarj edilirler. Yüksek enerji gerektiren cihazlarda kullanılmaktadırlar. Voltaj değeri 1.2V'dur. Ayrıca bu tip pillerde hafıza etkisi yoktur. 2.4. Gerilim Regülatörleri Regülatörler frekans, güç, gerilim, akım gibi fiziksel büyüklüklerin değişimlerini sabitleyebilen sistemlerdir. Gerilim regülatörleri, sabit bir voltaj seviyesini korumak üzere tasarlanmıştır. Bir gerilim regülatörü, basit bir "ileri besleme" tasarım olabilir ya da negatif geri besleme kontrol döngüleri içerebilir. Bu mekanizma bir elektromekanik veya elektronik bileşenlerde kullanılabilir. Tasarıma bağlı olarak, bir veya daha fazla AC veya DC voltajı regüle etmek için kullanılabilir. Gerilim regülatörlerinin genellikle üç bacaklıdırlar. Bu bacaklar giriş ucu, çıkış ucu ve toprak ucudur. Maksimum gerilim regülasyonu için, toprak ve çıkış bacakları arasına paralel olarak bir kondansatör eklenmesi genellikle tavsiye edilir. 78xx ve 79xx aileleri genellikle kolay kullanımı ve düşük maliyet nedeniyle düzenli bir güç kaynağı gerektiren elektronik devrelerde kullanılır. Bunlar çok fazla güç çeken bir devreye karşı koruma görevi görürler. En yaygın parça numaraları 78 veya 79 ile başlar ve çıkış voltajı gösteren iki basamak ile biter. 78 sayısı pozitif voltajı ve 79 ise negatifi temsil 8
eder. 78xx ve 79xx entegreler aynı devre içinde pozitif ve negatif besleme gerilimi sağlamak için kombinasyon halinde de kullanılabilir. 2.4.1. LM7805 Entegresi LM7805 LM78XX ailesinin çıkış gerilimi 5 volt olan üyesidir. Bu entegre en fazla 1A akım akıtma yeteneğine sahiptir. LM7805 entegresinin devre şeması aşağıda Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2. LM7805 entegresinin devre şeması Genel bir kural olarak, giriş gerilimi çıkış voltajı üzerinde 2-3 volt ile sınırlı olmalıdır. Regülatörün LM78XX serisi girişi 36 V a kadar tutabilir ve tavsiye edilir. Giriş ve çıkış arasındaki güç farkı ısı olarak görünür. Giriş voltajı gereğinden fazla yüksek ise, regülatör aşırı olacaktır. Yeterli ısı dağılımı olmadığı sürece ısı batan aracılığıyla sağlanır, regülatör kapanacaktır. 2.4.2. LM7812 Entegresi LM7812 LM78XX ailesinin çıkış gerilimi 12 volt olan üyesidir. LM7812 devre şeması Şekil 3 de verilmiştir. 9
Şekil 3. LM7812 devre şeması 2.5. Batarya Şarj Devreleri 2.5.1. LM317 Entegresi LM317 entegresi ayarlı bir pozitif gerilim regülatör entegresidir. Teoride maksimum çıkış akımı 1,5 A iken bu değer uygulamada 1 A dir. Batarya şarj devrelerinde kullanılır. Şekil 4 de LM 317 li 3-30 volt arasında çıkış gerilimi verebilen gerilim regülatörü bulunmaktadır. Şekil 4. LM 317 li gerilim regülatörü 10
Bu entegrenin çıkış gerilimi; V o =1,25 x ( ) + Iadj x R2 (1) (1) formülü ile hesaplanır. Ancak I adj maksimum 100 µa olabilir ve R2 direnci küçük seçilirse çıkış gerilimindeki dalgalanma da küçük olur. Böylece formül (2) şeklinde yazılabilir. V o 1,25 x ( ) (2) 11
3. TASARIM Hedeflenen sistem Şekil 5 de görülmektedir. Elektromekanik arayüz, mikrodenetleyici, motor kontrol ve sürücü birimi, şarj kontrol birimi, batarya ve DA motorlarından oluşmaktadır. Bu birimleri ve işlevlerini kısaca açıklayalım: Elektromekanik arayüz: Robotun sayısal haberleşme birimi ile elektromekanik biri arasındaki bağlantıyı sağlamaktadır. Kullanıcı tarafında verici modülü ile yollanan komutların elektromekanik sisteme aktarımını sağlamaktadır. Mikrodenetleyici: Sistemin elektromekanik kısmının genel kontrolünü ve sayısal haberleşme arayüzü ile bağlantıyı sağlamaktadır. Motor kontrol ve sürücü birimi: Sistemde bulunan iki doğru akım motorunun yön ve hız kontrolünü yapmaktadır. Şarj kontrol birimi: Sistemin enerjisini sağlayan NiMh bataryanın şarj kontrolünü sağlamaktadır. Batarya: Sistem için gereken enerjiyi depolamakta olup, 510 mah kapasiteli iki tane 7,2 V NiMh bataryadan oluşmaktadır. Elektromekanik Arayüz Mikrodenetleyici Motor Kontrol ve Sürücü Birimi DA Motorları Şarj Kontrol Birimi Batarya Şekil 5. Sistemin blok diyagramı 12
4. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Gerçekleştirilen elektromekanik sistemi oluşturan birimleri kısaca açıklayalım. Batarya şarj birimi: Robotu besleyen bataryanın şarjını yapmaktadır ve şematik çizimi Şekil 6 da verilmiştir. Şekil 6. Batarya şarj biriminin şematik çizimi Motor besleme birimi: Robota hareket yeteneği kazandıran iki adet DC motoru beslemekte olup, şematik çizimi Şekil 7 de verilmiştir. Şekil 7. Motor besleme biriminin şematik çizimi 13
Kamera besleme birimi: Gözcü robotu üzerinde bulunan VGA IP kamera için gereken enerjiyi sağlamaktadır. Şematik çizimi Şekil 8 de verilmiştir. Şekil 8. Kamera besleme biriminin şematik çizimi Mikrodenetleyici ve RF besleme birimi: Anakart üzerindeki PIC16F887 mikrodenetleyicisi ve RF alıcı modülü için gereken enerjiyi sağlamaktadır. Şematik çizimi Şekil 9 da verilmiştir. Şekil 9. Mikrodenetleyici ve RF besleme biriminin şematik çizimi 14
Mikrodenetleyici birimi: Gözcü robotunun kontrolünü ve verici modülü ile RF haberleşmeyi sağlayan mikrodenetleyici ve çevre elemanlarından oluşmaktadır. Şematik çizimi Şekil 10 da verilmiştir. Şekil 10. Mikrodenetleyici biriminin şematik çizimi RF alıcı birimi: Verici modülü tarafından yollanan komutları alıp, mikrodenetleyiciye iletmektedir. Şematik çizimi Şekil 11 de verilmiştir. Şekil 11. RF alıcı biriminin şematik çizimi 15
H köprüleri: Gözcü robotunun iki adet DC motorunun yön ve hız kontrolü sağlamaktadır. Mikrodenetleyici tarafından kontrol edilen bu birimin şematik çizimi Şekil 12 de verilmiştir. Şekil 12. H köprülerinin şematik çizimi Ön-arka far ve korna devresi: Robotun ön-arka farları ve kornası için gereken bağlantı uçları ve çevre elemanlarından oluşmaktadır. Şematik çizimi Şekil 13 de verilmiştir. Şekil 13. Ön-arka far ve korna devresinin şematik çizimi LED dizisi: Robotun çalışma durumu hakkında kullanıcıya bilgi vermekte olup, şematik çizimi Şekil 14 de verilmiştir. 16
Şekil 14. LED dizisinin şematik çizimi Kontrol kartının şematik ve baskı devre çiziminin genel görünümü Şekil 15 ve Şekil 16 da verilmiştir. Ayrıca kontrol kartını üsten ve alttan görünümü Şekil 17 ve Şekil 18 de görülmektedir. Son olarak gözcü robotunun üstten ve alttan görünümü Şekil 19 ve Şekil 20 de verilmiştir. Şekil 15. Kontrol kartının şematik çizimi 17
Şekil 16. Kontrol kartının baskı devre çizimi Şekil 17. Kontrol kartının üstten görünümü 18
Şekil 18. Kontrol kartının alttan görünümü Şekil 19. Göz robotunun üstten görünümü 19
Şekil 20. Göz robotunun alttan görünümü 20
5. SONUÇLAR Bu çalışmada gözcü robotunun elektromekanik tasarımı, prototip üretimi ve testi yapılmıştır. Proje sonda elde edilen sonuçlar şunlardır: Gözcü robotunun elektromekanik tasarımı yapılmıştır. Oluşturulan tasarıma göre robot gerçekleştirilmiştir. Robot için gerekli olan uygulama yazılımı geliştirilmiştir. H köprüsü kullanılarak DC motorun yön ve hız kontrolü yapılmıştır. Gerçekleştirilen şarj devresi ile motor bataryası sorunsuz şarj edilmiştir. Robot üzerindeki kablosuz IP kamera ile gündüz ve gece görüntü aktarımı yapılmıştır. 21
6. YORUMLAR ve DEĞERLENDİRME Bu çalışmada gözcü robotunun elektromekanik donanımı tasarlanmış, üretilmiş ve test edilmiştir. Sistem tasarlanırken kullanım kolaylığı ve düşük maliyet göz önüne alınmıştır. Aynı zamanda sağlık açısından gerekli önlemler alınmıştır. Sistemin tasarımından üretimine kadar olan süreçte etik kurallara uyulmuştur. Üretilen prototip ile ilgili yorumlar ve değerlendirme kısaca şunlardır: Gözcü robotunda kablosuz VGA IP kamera kullanılmıştır. Görüntü kalitesi ve çözünürlüğü daha yüksek bir kamera kullanılarak gözlem yeteneği arttırılabilir. Robotta 1,3 Ah lik batarya kullanılmıştır. Daha verimli ve yüksek kapasiteli bir batarya ile çalışma süresi arttırılabilir. Ayrıca robot üzerine güneş paneli yerleştirilerek enerjisini üretmesi sağlanabilir. Robot üzerindeki motorların hız kontrolünde geri besleme kullanılmamıştır. Geri besleme ile daha kararlı kontrol yapılabilir. 22
KAYNAKLAR [1]. MPLAB IDE User s Guide, Microchip Technology Inc., 2006. [2]. Getting Started with HI-TECH C for PIC10/12/16 MCUs, Microchip Technology Inc., 2011. [3]. HI-TECH C for PIC10/12/16 User s Guide, Microchip Technology Inc., 2010. [4]. PICkit 2 Programmer/Debugger User s Guide, Microchip Technology Inc., 2008. [5]. Eagle Easily Applicable Graphical Layout Editor Tutorial, CadSoft Computer, 2010. [6]. Eagle Easily Applicable Graphical Layout Editor Manual, CadSoft Computer, 2010. 23