GONIOFOTOMETRE TASARIMINDA KULLANILAN ÖLÇÜM DÜZLEMLERI VE BIR GONIOFOTOMETRE UYGULAMASI Ismail Serkan ÜNCÜ Osman GÜRDAL Elektrik Egitimi Bölümü, Gazi Üniversitesi, Teknik Egitim Fakültesi, Ankara, Türkiye. ÖZET Isik kaynaklarinin isik siddet dagilim egrileri çk sayida düzlemde çikartilabilir. Bunlardan üç ölçüm düzlemi açisal ölçüm yapabilme imkani verir. Bu ölçüm düzlemleri anlatilarak, ölçüm düzlemlerinin özelliklerinin birlestigi C düzleminde bir gniftmetre sistemi gelistirilmistir. Gniftmetrenin tüm fnksiynlari bilgisayar yardimiyla kntrl edilmektedir. Sistemde isik kaynagi yatay ve dikey eksende iki adet adim mtru tarafindan hareket ettirilmektedir. Isik kaynagi hareket halindeyken lüksmetre tarafindan ölçülen degerler seri prtdan bilgisayara aktarilmakta ve saklanmaktadir. Isik siddet egrileri, yazilimdaki yönlendirme ve hesaplamalarla elde edilmektedir. Anahtar Kelimeler: Gniftmetre, isik siddet egrileri, ölçüm düzlemleri. MEASURING PLANES USED FOR DESIGN OF GONIOPHOTOMETER AND A GONIOPHOTOMETER APPLICATION ABSTRACT Luminus intensity distributin curves f light surces can be created in a number f planes. Frm the variety f pssible measuring planes, three systems f planes have prven useful in measuring. These measuring planes are explained and a gniphtmeter in C plane is develped with specificatin f the measuring planes. All functins f the gniphtmeter are cntrlled by using a cmputer. In the systems the luminaires are mved vertically and hrizntally by tw stepping mtrs. When the luminary is mving all datas measured by a luxmeter are sent t cmputer by serial prt and then saved. Luminus intensity curves are btained accrding t the instructins and calculatins within the sftware written fr special purpse. Keywrds: Gniphtmeter, measuring planes, luminus intensity curves. 1. GIRIS Gniftmetre; bir isik kaynaginin, bir armatürün, bir rtamin veya bir yüzeyin karakteristik isinimsal büyüklügünün açisal dagiliminin ölçülmesinde kullanilir. Ölçüm düzlemlerine göre gniftmetre sisteminin hareketi belirlenir. Ölçüm yapilacak üç temel düzlem vardir. Bu düzlemlerde nktasal ve dgrusal armatürlerin isik siddeti çikartilir. Bu çalismada A, B ve C düzlemleri karsilastirilarak bu düzlemleri kullanan gniftmetrelerin diger düzlemlere lan üstün yönleri düzlemlerde isik siddet egrisi
çikartilarak gösterilmistir. Uygulamasi yapilan gniftmetre C düzlemine göre tasarlanmistir. Ölçüm düzlemi larak C düzlemleri seçilen bir isik kaynaginin, C düzlemlerinin yatay knumu A düzlemini, dik knumu ise B düzlemini lusturur. Böylece bir dgrusal isik kaynagi için gerekli A ve B düzlemlerindeki ölçüm C düzleminden saglanmistir. Bu sistem kurulurken bilgisayar ve adim mtrlarindan yararlanilarak en az hata ile veriler bilgisayara aktarilmis ve egriler hassas larak elde edilmistir. 2. ÖLÇÜM DÜZLEMLERI Ölçüm düzlemi, bir isik kaynaginin isik dagilimini kesen ara kesitlerdir. Ftmetrik basligin knumuna göre isik kaynaginin uzaydaki yerini tarif etmek için kullanilir (1). Uygulamada en çk kullanilan isik yayilim dgrultusunu kapsayan ölçüm düzlemleri A, B ve C larak adlandirilir. Armatürün isik siddet egrilerini çikartmak için uygun lan ölçüm düzlemlerinin seçimi, isik kaynaklarinin nktasal veya dgrusal lmasina ve bu isik kaynaklarinin açisal ölçümünü yapan gniftmetrenin yapim sekline baglidir (2). 2.1. A Düzlemleri A düzlemleri dgrusal isik kaynaginin eksenini enine kesitte kesen düzlemlerden lusur (Sekil 1). Isik dagilimini inceleyen A düzlemlerinin tümü isik kaynaginin ftmetrik merkezinde kesisirler. A düzleminde isik kaynaginin ftmetrik merkezinin içinden geçen kesisim hattinin ekseni isik kaynaginin eksenine diktir (3). Isik kaynagi A düzlemindeki hareketini enine kesitte yatay düzlemdeki sabit ftmetrik basligin karsisinda yapar. Uygulamada en yaygin larak kullanilan düzlem A düzlemidir. Özellikle saga ve sla yayinik isik dagilimli armatürlerin isik siddet ISIK KAYNAGI EKSENI α +α KESISME HATTI A40 A0 A20 A=20 A=40 egrilerinin çikartilmasinda kullanilir. Sekil 1 A düzlemleri Dgrusal isik kaynaklarinin yatay eksenindeki isik siddet egrisini verir. Ayrica yatay eksende tek dgrultuda dagilim düzlemleri ldugu için nktasal isik kaynaklarinin isik
siddet egrilerinin çikartilmasinda da kullanilir. Aydinlatma yöntemi bakimindan dgrudan aydinlatma yapan armatürler için A düzleminin kullanilmasi uygundur. 2.2. B Düzlemleri B düzlemleri dgrusal isik kaynagi eksenini byuna kesitte kesen düzlemlerden lusur (Sekil 2). Isik dagilimini inceleyen B düzlemlerinin tümü isik kaynaginin ftmetrik merkezinde kesisirler. Bu kesisim hatti ile isik kaynaginin ftmetrik merkezi ayni paraleldedir. Isik kaynagi B düzlemindeki hareketini byuna kesitte yatay düzlemde sabit ftmetrik baslik karsisinda yapar. Aydinlatma yöntemi bakimindan dgrudan aydinlatma yapan armatürler için uygundur. Dikey eksende ayni dgrultuda dagilim düzlemleri ldugu için nktasal isik kaynaklarinin isik siddet egrilerinin çikartilmasinda kullanilir. Dgrusal isik kaynaklarinin dikey eksenindeki isik siddet egrisini çikartir. Genellikle prjektör ve sptlar gibi yüksek isik siddeti veren lambalarin kullanildigi armatürlerin isik siddet egrisinin çikartildigi düzlemdir. ISIK KAYNAGININ EKSENI KESISME HATTI β +β B40 B0 B20 B=20 B=40 Sekil 2 B Düzlemleri 2. 3. C Düzlemleri C düzlemleri isik kaynaginin ftmetrik merkezinin yatay eksenini dik larak kesen düzlemlerden lusur (Sekil 3). A ve B düzlemlerindeki isik kaynagi eksenlerinin yatay eksende kesistigi ftmetrik merkezin içinden dik larak geçen eksen çizgisi C düzlemlerinin kesisme hattidir. C düzlemlerinin isik kaynagi isik siddeti dagilimini inceledigi kesitler kesisme hatti merkezlidir (3).
C270 C225 C0 C180 g A ve B PLANLARININ KESISIM NOKTASI 45 C=90 C45 C 90 ISIK KAYNAGININ EKSENI Sekil 3 Isik kaynaginin yatay baglantili C düzlemleri C düzlemlerinin 0º deki knumu A düzlemini ve 90º deki knumu ise B düzlemini kapsar. Bu düzlem ile diger düzlemlerle elde edilen verilerin tamamina ulasilir (Sekil 4). Gniftmetrenin yapisina göre C düzlemleri yatay ve dikey larak tasarlanirlar. Bir dgrusal isik kaynaginin kendi etrafinda döndürülmesi ile elde edilen C düzlemlerinde, dgrusal bir armatürün tüm isik dagilimi incelenebildigi için aydinlatma yöntemi bakimindan yari dgrudan aydinlatma, karma, yari endirek, endirek aydinlatma yapan armatürlerin isik siddet egrilerinin çikartilmasinda kullanilir. Ayrica C düzlemleri ile bir isik kaynagi üç byutta ölçümleri yapilarak, es isik d ISIK KAYNAGI EKSENI g C90 C 270 C 225 C 180 KESISME HATTI C0 C 45 45 C=90 (DIK ÖLÇÜM PLANI) siddeti egrileri elde edilebilir (1). Sekil 4 Isik kaynagina dikey baglantili C düzlemleri 4. GONIOFOTOMETRE TASARIMI VE UYGULAMASI Bu uygulamada isik kaynagini döndüren sisteme sahip gniftmetre temel alinmistir (4). Isik kaynaginin yaptigi düzenli hareketler adim mtrlari ile saglanmistir. Adim mtrlari hibrid yapili lup iki faz uyartimli larak sürülmektedir (5). Gniftmetrenin hareketleri ve buna bagli lan ölçümler bir bilgisayar prgrami ile kntrl edilmektedir.
Isik kaynagini döndüren gniftmetre sisteminde C düzleminin kullanilmasinin avantajlari sunlardir: (i). Piyasada çk kullanilan fluresan ve akkr flamanli lambalar için en uygun yapidadir. Sistemle çikartilan egrilerin hata rani azdir. Yapim ve maliyet yönünden avantajlidir. (ii). Isik kaynagi, yatay eksende enine ve byuna hareket ettirilerek hem nktasal hem de dgrusal isik kaynaklarinin isik siddet egrilerinin çikartilmasina imkan verir (4). Sistemle yapilacak ölçümler için büyük bir uygulama alanina ihtiyaç yktur. Isik siddet dagilimi daha az hareket ile incelenir (Sekil 5). (iii). Hareketli aksamlari azdir. Sistemin ölçüm düzlemi C düzlemi ldugu için A ve B düzlemlerinden elde edilen veri ve avantajlara sahip lunur. Lüksmetre Ftmetrik Baslik Armatür M2 Sürücü devre M1 su bs ele Isik ct me Siddeti Mnitr Sekil 5 Isik siddet egrisinin elde edilmesinde kullanilan sistem. 4.1. Sistemin C Düzlemine Göre Çalismasi Prgramin kntrl ettigi birinci adim mtru (M1), isik kaynagini 0-180 arasinda sagdan sla dgru 5 lik açilarla döndürür (6) (Sekil 6). Her 5 de bir isik kaynaginin aydinlik düzeyinin, ftmetrik baslik tarafindan lüksmetrede kunan degerleri RS-232 karti ile bilgisayarin seri prtuna gönderilir (7). Bu ftmetrik bilgiler prgram tarafindan kullanilir ve ilgili dsyaya kaydedilir. Bu islem bittiginde M1 mtru isik kaynagini baslangiç knumuna geri getirir (Sekil 10).
180 175 165 155 145 135 125 115 105 95 90 85 75 65 0 5 15 25 45 35 55 Sekil 6 M1 mtrunun sisteme yaptirdigi hareket M1 mtru 180º lik yatay düzlem alani içinde 36 adet degisik nktada aydinlik düzeyinin ölçülmesine imkan verir. M1 mtrunun yaptirdigi ölçmeler nktasal armatürlerin isik siddet egrisi için yeterlidir. Dgrusal armatürlerde ise, yansiticilari asimetrik ldugundan C düzleminde birbirinden farkli isik siddet egrilerine sahiptir. Bu isik siddet egrilerine ulasmak için ikinci adim mtru (M2) isik kaynagini C düzleminde hareket ettirir. Bu hareket ile armatür kendi etrafinda döndürülerek bu egrilere ulasilir. Bir dgrusal armatürün enine ve byuna ait egrileri isik siddet egrilerinin dagilimi hakkinda bir fikir vermek için yeterlidir (Sekil 7). Kullanilan isik kaynagi dgrusal ise ilk egri çikartildiktan snra M2 mtru isik kaynagini C düzleminde 90 döndürür. Isik kaynagi dik knuma gelir. Isik kaynaginin ikinci isik siddet egrisini kurulan sistem çikartir (4). Sekil 8 de gniftmetreyi kntrl eden prgramin akis diyagrami verilmistir. 0 45 90 Sekil 7 Isik kaynaginin C düzlemindeki hareketi
Basla Armatürün türü ve teknik özellikleri M1 mtru baslangiç knumu S = 0 S=S+5 Seri prttan bilgi al M2 mtru knumu D 90 Frmüle yaz ve dsyaya kaydet S 180 E H Nktasal Armatür E H H Dgrusal armatürün ikinci döngüsü ise E Ikinci isik siddet egrisini ekrana çiz Isik siddet egrisini ekrana çiz Çikis Sekil 8 Prgramin akis diyagrami 5. DENEY SONUÇLARI Isik siddet egrisinin elde edilmesinde kullanilan sistemde dgrusal bir isik kaynaginin A, B ve C düzlemlerindeki egrileri sistem tarafindan çikartilmistir. Sekil 9 (a) ve (b) de dgrusal bir isik kaynaginin isik siddet egrileri A ve B düzlemlerinde çikartilmistir. Nktasal isik kaynaginin bir isik siddet egrisi ldugundan A, B ve C düzlemlerinde ve bu düzlemlerin her knumunda çikartilan isik siddet egrileri aynidir (8). Tasarlanan gniftmetre C düzlemindeki isik kaynagi yatay eksende ldugunda A düzlemini, dikey eksende ldugunda B düzlemini verir. Isik kaynaginin dikey eksene gelebilmesi için gerekli lan 90 lik hareket M2 mtru ile gerçeklestirilmektedir. Böylece tek bir düzlem kullanilarak dgrusal bir armatürün A ve B düzlemlerindeki egrileri elde edilir (9) (Sekil 10). Isik siddet egrisinin çikartilmasinda kullanilan prttip sistem Sekil 11 de gösterilmistir.
(a) (b) Sekil 9 Dgrusal bir armatürün (a) A düzlemi ve (b) B düzleminde çikartilmis lan isik siddet egrileri Sekil 10 Dgrusal bir armatürün C düzleminde çikartilan isik siddet egrisi
Sekil 11 Isik siddet egrisinin çikartilmasinda kullanilan prttip sistem 6. SONUÇ VE TARTISMA Bu çalismada gniftmetrelerin isik siddet egrisi çikartirken kullandigi ölçüm düzlemlerinin sinirlari ve özellikleri anlatilmistir. A düzlemi dgrusal bir isik kaynaginin enine, B düzlemi ise byuna kesen düzlemlerden lusur. C düzleminde tasarlanan bir gniftmetre ile her iki düzlemde ölçüm yapilabilmektedir. Tasarlanan gniftmetrenin ölçüm düzlemi C düzlemleri ldugu için A ve B düzlemlerinden elde edilen veri ve avantajlara sahip ldugu görülmüstür. Hem nktasal hemde dgrusal isik kaynaklarinin isik siddet egrilerinin çikartilmasinda kullanilir. C düzleminde ve uygulanan gniftmetre de büyük uygulama alanlarina ihtiyaç yktur. Isik siddet egrileri diger düzlemlere göre daha az hareketle çikartilabilir. Yapim ve maliyet yönünden avantajlidir. Ayrica bu gniftmetre bilgisayar kntrllu lup hareketleri adim mtrlari ile saglamaktadir. Isik kaynaklarinin isik siddet egrileri kurulan sistemle en az hata ile bilgisayar rtamina aktarilmaktadir. Böylece C düzleminde kurulan sistemin mekanik aksamlarina istenilen hareketlerin yaptirilmasi ile A ve B düzlemlerinde ölçüm yapmasini saglayan bilgisayar kntrllu bir açisal ölçüm sistemi kurulmustur. Bir dgrusal isik kaynaginin C düzleminde iki byutta çikartilan isik siddet egrilerinin üç byuta aktarilmasinda bilgisayar destekli lan bu gniftmetre klaylik saglamaktadir. 7. KAYNAKLAR 1- Özkaya, M., Aydinlatma teknigi, 7. Baski, Birsen yayinevi, Istanbul, (1998). 2- Brtnyansky,A., Klpenkv, M., Pavlvets, M., Svinin, P., Kvac, P., Dbrvdsky, J., Micrprcessr cntrlled fur-axis gnimeter., IEEE PAC' 95., 1221-1222. pages, (1995). 3- CIE, The measurement f abslute luminus intensity distributins, N: 70, Vienna, (1987). 4- Üncü, I. S., Gürdal O., Isik siddet egrilerinin bilgisayar yardimi ile çikartilmasi, Gazi Üniversitesi Teknik Egitim Fakültesi, Pliteknik Dergisi, Cilt: 3., Sayi: 3., s.77-81, Eylül, (2000).
5- Bal, G. Ve Bekirglu, E., Design and implementatin f digitally cntrlled step mtr drives fr tthbrush / dentifrice mechanism Internatinal Cnference On Electrical Machines, Vl: 2., Pages: 803-807., Istanbul, (1998). 6- Kenj, T., Stepping mtrs and their micrprcessr cntrls, Clarendn Press, Oxfrd, (1984). 7- Gürdal, O., Algilayicilar ve Dönüstürücüler, 2. Baski, Nbel yayinevi, Ankara, (2000). 8- IES., IES Lighting Handbk, 2. Baski, IES Publicatins, NewYrk, (1987). 9- Page E., Praul C., and Siminvitch M., A cmparative candlepwer distributin analysis fr cmpact flurescent table lamp systems Jurnal f the IES., page. 26., N. 1., (1997).