5.24. TAVUK KÜMESLERİ İÇİN SULAMA OTOMASYONU Prof. Dr. Asaf VAROL avarol@firat.edu.tr GİRİŞ Günümüzde üretim sektöründe geliģme hızlı bir Ģekilde sürmektedir. Üretimin her çeģidinde hız, güven ve düģük maliyet hedeflenmektedir. Bu hedefe ulaģabilmek için tüm sektörlerde otomasyon sistemlerinin kullanılması bir zorunluluk halini almıģtır. Aynı Ģekilde tarım ve hayvancılık sektörünün de bu otomasyonun dıģında kalması düģünülemez. Özellikle hayvancılık sektöründe otomasyon, iģleri çok daha hızlandırmakta; maliyet, kalite ve iģçilik açısından büyük avantajlar sağlamaktadır. Hayvancılığın bir alt dalı olan kanatlı hayvan yetiģtiriciliğinde de otomasyonun kullanılmasının önemli avantajları vardır. Örneğin; büyük tavuk çiftliklerinde sulama, yemleme, nemlendirme ve havalandırmanın dikkatle yapılması verim açısından önem arz etmektedir. Bu iģin insan gücüyle yapılması mümkün olsa da diğer tüm üretim sektörlerinde olduğu gibi insan unsurundan kaynaklanan hata ve üretim kayıplarını ortadan kaldırma ve verimi arttırma amacıyla otomasyonun kullanılması bir gereklilik haline gelmiģtir. Aynı zamanda insan sağlığı açısından da çok olumsuz etkilere sebep olabilecek bu tür ortamlardan insanın olabildiğince uzak tutulması otomasyonun kullanılma gereğini daha da önemli bir hale getirmektedir. 1819
1. PROJENİN AMACI Bir tavuk çiftliğinin tüm gereksinimleri; bir otomasyon sistemi ile kolayca karģılanabilir. Bir otomasyon sistemiyle tüm gereksinimleri karģılanır hale gelebilir. Tavuk Kümesleri Ġçin Sulama Otomasyonu Projesi de iģte bu amaçla gerçekleģtirilmiģtir. OluĢturulan otomasyon sistemi ile bu projede sadece su kaplarının otomatik olarak doldurulması sağlanmaktadır. Fakat ufak eklemelerle sistem yemliklerin doldurulması ve diğer gereksinimlerin (havalandırma, sabit nem sağlama vb.) sağlanması için de kullanılabilir. 2.SİSTEMİN ÇALIŞMA PRENSİBİ Projenin gerçekleģtirilmesinde; elektro-mekanik kısım Fischer Technik robot seti, yazılım kısmı için de LOGO programlama dili kullanılmaktadır. Bu projedeki otomasyon sistemi bir kümesteki su kaplarının boģ olması halinde çalıģarak boģalan su kabını doldurmaktadır. BoĢalan su kapları önce elektronik bir devre tarafından sistemin kontrol birimine bildirilir. Aynı zamanda boģalan kapların üst kısımlarında bulunan lambalar yanar. Bunu algılayan kontrol birimi robot kolunu tavanda bulunan diģil ray üzerinde hareket ettirir. Bu hareket devam ederken robot kolu, su kaplarını üzerinde bulunan LDR vasıtasıyla kontrol eder. BoĢ olan su kabının hizasına gelen kol, LDR yardımıyla bunu algılar ve ileri yönde hareketini keserek bu kez aģağı yönde hareket eder ve su kabına en yakın noktada durur. Yeterli miktarda suyu boģaltan kol bu kez yukarı yönde hareket ederek normal konumuna gelir ve tekrar ileri yönde hareket etmeye baģlar. Bu esnada yeni dolmuģ olan su kabının lambası, yeterli miktarda su doldurulduğu için söner. Kol diğer su kapları için de aynı kontrol ve gerekirse doldurma- iģlemini 1820
gerçekleģtirdikten sonra kümesin diğer ucuna ulaģıp bu noktadan sonra geri hareket edip ilk baģlangıç noktasına geri döner. Yeniden bir veya birkaç su kabı boģalıncaya kadar, o konumda kalacaktır. Bu sırada sistemin çalıģmasını sağlayan program, çalıģmasını sürdürerek boģalan su kabı olup olmadığını yardımcı devre aracılığıyla devamlı kontrol etmektedir. 3. TAVUK KÜMESLERİ İÇİN SULAMA OTOMASYONU YERLEŞİM PLANI ARABĠRĠM BAĞLANTI PANELĠ ELEKTRONĠK DEVRE KABLO DAĞITIM DĠREĞĠ DĠġLĠ TAKIMLARI M1 E5 E4 RAY 1821
ROBOT KOLU DESTEK DESTEK DĠREK DĠREK SU KAPLARI ŞEKİL 1: Tavuk Kümesleri Ġçin Sulama Otomasyonu YerleĢim Planı 4. TAVUK KÜMESİ OTOMASYONU MALZEME LİSTESİ 1822
Kontrol birimi PC bilgisayar Arabirim Arabirim kartı ve kablosu Elektronik devre 1 adet 10 mm yapı blokları 25 adet 20 mm yapı blokları 34 adet 50 mm yapı blokları 3 adet 70 mm yapı blokları 3 adet 140 mm yapı blokları 1 adet 200 mm yapı blokları 1 adet 40 mm raylar 5 adet 20 mm raylar 5 adet DC motorlar 2 adet IĢık kaynağı 3 adet LDR 1 adet 20x20 yüzey plakalar 3 adet 10x50 yüzey plakaları 4 adet 10x40 yüzey plakaları 2 adet DiĢli kutusu 4 adet Anahtarlar 2 adet Ġki uçlu kablo 37 adet Plastik plaka 1 adet Tablo 1: Montajda Kullanılan Malzemelerin Listesi 5. ELEKTRONİK DEVRENİN ÇALIŞMA PRENSİBİ 1823
Bu projede ek olarak bir de elektronik devre kullanılmaktadır. Bu devrenin kullanım amacı, sistemdeki lambaları yakmak, aynı zamanda bir - veya birkaç- su kabı boģaldığı zaman robotun çalıģmasını sağlamaktır. Bu iģlemleri gerçekleģtirmek için sette bulunan arabirim giriģ ve çıkıģları yetersiz olduğu için bu ek devre gerçekleģtirilmiģtir. 5.1 Devrenin Çalışması: Devre iki kısımdan oluģmaktadır; 1- Lambaları yakmak için kullanılan anahtarlar, 2- Su kaplarının boģaldığını yani lambaların yandığını algılayan ve sistemin çalıģması için gerekli sinyali üreten elektronik kısım. Bu devre, iģlevi itibariyle dijital bir devre olup OR iģlemini gerçekleģtirmektedir. Şekil 2: Projede Kullanılan Devrenin ġeması 1824
Devredeki anahtarlar (S1, S2, S3) kapatıldığı zaman bağlı oldukları lambalar yanar. Aynı zamanda bu lambalar üzerinde düģen gerilim R1, R2 ve R3 dirençleri ile T1, T2 ve T3 transistörlerinin beyzine uygulanır. Bu transistörlerin iletime geçmesiyle emiterlerine ortak olarak bağlı olan (R7) direnci üzerinde Vcc potansiyelinde bir gerilim oluģur. Bu gerilim (R8) direnci üzerinden T4 ün beyzine uygulanarak bu transistörü iletime geçirir. Ġletime geçen T4 ün emiter direnci (R9 )üzerinde yaklaģık 6V değerinde bir gerilim düģümü olur ve bu gerilim arabirim bağlantı devresinin E5 giriģine uygulanır. Bu gerilim anahtarının kapalı konumuna (E4 = 1) karģılık gelir. Sistemin çalıģması için gerekli baģlangıç Ģartını meydana getirir. Aynı zamanda T4 ün kollektörüne bağlı olan led de yanarak devrenin çıkıģ verdiğini göstermektedir. Bu led, transistörün kollektor direnci olarak da görev yapmaktadır. Devrede kullanılan R4, R5 ve R6 dirençleri T1, T2 ve T3 transistörlerinin kollektor dirençleridir. Devrede herhangi bir lamba yansa da OR mantığından dolayı çıkıģ 1 konumuna gelecektir. Dolayısıyla bir veya birden çok su kabının boģalması durumunda sistem çalıģacaktır. Devre yapısı itibariyle bir anahtarın yaptığı iģleme karģılık gelse de sette bulunan anahtarlarla arasında önemli farklar vardır. Bunların baģında mekaniksel değil elektriksel iģaretlere göre iģlem yapması gelir. Setteki anahtarlar mekaniksel değiģimlere göre çıkıģ durumlarını değiģtirmektedir. Halbuki bu devre elektriksel (lambadan akım geçip geçmemesi) durumuna göre çıkıģ konumunu değiģtirmektedir. Diğer bir fark ise üç giriģli olmasıdır. Setteki anahtarlar yapıları itibariyle tek giriģe (mekaniksel etkiye) göre çıkıģ vermektedir. Fakat bu devre üç ayrı durumu da aynı anda kontrol etmekte ve bu üç giriģe göre iģlem yapmaktadır. Dolayısıyla setteki anahtarlar bu devre yerine hem yapısal hem de iģlevsel yönden kullanılamazlar. 1825
5.2 Devrede Kullanılan Malzemelerin Listesi: Adı: Özelliği: Adedi: Transistörler BC 237B 3 Dirençler 1K 9 Anahtarlar çift kontak 3 Led kırmızı 1 Konnektör 4 çıkıģlı 1 6. SİSTEMİN ÇALIŞMASI: Bu otomasyon sisteminin teknik çalıģma prensibi adım adım Ģu Ģekilde açıklanabilir: 1- Bir veya birkaç su kabı boģaldığı anda bu su kaplarına bağlı lamba yanar ve elektronik devre çalıģma için gereken E5=1 sinyalini oluģturur. 2- E5=1 sinyalini algılayan program M1 motorunu ileri yönde çalıģtırır ve robot kolu ray üzerinde ileri yönde hareket etmeye baģlar. 3- Kol üzerinde bulunan LDR'ye bir ıģık geldiği anda M1 motoru durarak kol o konumda kalır. 4- M2 motoru, kolu aģağı yönde 0.7 saniye hareket ettirerek su kabına en yakın noktada kolu durdurur. 5- Kol 1 saniye bekleyerek, yeteri miktarda suyu boģaltır. 6- M2 motoru ters yönde 0.7 saniye dönerek kolu yukarıya, ilk konumuna geri getirir. 7- M1 motoru tekrar ileri yönde dönmeye baģlar ve kol LDR aracılığıyla aģağıda bulunan su kaplarını kontrol etmeyi sürdürür. 1826
8- BoĢ su kaplarını dolduran kol rayın son noktasında bulunan E6 anahtarına çarpar. Bu anahtarın konum değiģtirmesiyle M1 motoru ters yönde döner ve kol geri yönde hareket etmeye baģlar. Bu esnada su kapları kontrol edilmemektedir. 9- Geri dönen kol, rayın baģlangıç kısmında bulunan E4 anahtarına çarpar ve sistem durur. 7.YAZILIMIN LOGO DĠLĠNDE KODLANMASI TO D WATCH E5 IF EQUALP STATUS E5 1 [A] D END TO A IF EQUALP STATUS E6 0 [ B ] MCCW M1 WATCH E4 MSTOP M1 REPEAT 2 [ WAIT 2 ] D END TO B 1827
MCW M1 WAIT 0.5 IF EQULAP STATUS E1 1 [ C ] A END TO C MCW M2 WAIT 0.7 MSTOP M2 WAIT 1 MCCW M2 WAIT 0.7 MSTOP M2 A END 8. SĠSTEMĠN PROGRAMLANMASI Montajı gerçekleģtirilen bu sistemi kontrol etmek için LOGO programlama dili kullanılmıģtır. Bu program, bilgisayar destekli sistem tasarımı için uygun bir yazılımdır. Komut kümesinin azlığı, komutların basitliği, kolayca anlaģılır olması iģin program kısmında zorluk çekilmemesini sağlar. 1828
AĢağıdaki program, sistemi çalıģtırmak için yazılan programdır. TO D WATCH E5 IF EQUALP STATUS E5 1 [A] D END TO D komut satırı programın baģlangıç satırıdır. TO ifadesi program baģlangıcını, D programın adını belirtir. WATCH komutu ile E5 anahtarının konum değiģtirmesi takip edilir. IF satırı ile E5 anahtarı 1 durumuna geçtiği zaman A alt programına gider. Eğer E5 anahtarı 0 durumunda ise D programı çalıģmaya devam eder. END ise D programının sonuna gelindiğini bildirmektedir. Bu alt program, elektronik devrenin, ıģıklarının açık kapalı olmasına bağlı olarak ürettiği sinyale göre programı çalıģtırır. TO A IF EQUALP STATUS E6 0 [ B ] MCCW M1 WATCH E4 MSTOP M1 REPEAT 2 [ WAIT 2 ] D END 1829
TO A komut satırı, programın baģlangıcını ve içinde bulunan kodların iģletileceğini göstermektedir. IF komut satırı, E6 anahtarının durumunu kontrol amaçlıdır. Eğer E6 anahtarı 0 durumunda ise program B alt programına dallanacak, aksi taktirde alt satıra gidecektir. MCCW komutu, motora enerji verilmesini sağlayan komuttur. Bu ifade motorun saat yönünün tersi yönünde dönmesini sağlar. Ġlk komut satırı, M1 motorunun geri yönde hareketinin sağlar. WATCH komutu ise gözle anlamındadır. Burada E4 anahtarı gözlenmektedir. Bir sonraki satırda ise E4 de değiģme olduğunda hareket halindeki M1 motoru durdurulmaktadır. REPEAT komut satırı ile sistem 4 saniye bekletilmektedir. D satırı ile, D alt programına dallanılmaktadır. END program sonunu göstermektedir. Bu program parçası, E6 sonlama anahtarının durumunu kontrol etmesini sağlamaktadır. TO B MCW M1 WAIT 0.5 IF EQULAP STATUS E1 1 [ C ] A END Bu alt programda MCW komutu ile M1 motoru ileri yönde (saat ibresi yönünde) hareketlendirilmektedir. WAIT 0.5 komut satırı ile de, robot 0.5 saniye bekletilmekte ve ardından IF komut satırı yardımı ile E1 anahtarının durumunu kontrol etmektedir. Eğer E1 anahtarı (LDR) 1 durumunda ise C alt programına, aksi taktirde A alt programına tekrar gidecek ve oradan E6 anahtarı 0 durumuna gelmediği sürece tekrar bu 1830
programa dallanacaktır. Böylelikle M1 motorunun sürekli ileri gitmesi sağlanacaktır.bu alt program, LDR ile ıģığın algılamasını sağlamaktadır. TO C MCW M2 WAIT 0.7 MSTOP M2 WAIT 1 MCCW M2 WAIT 0.7 MSTOP M2 A END Bu alt programda MCW komutu ile M2 motoru ileri yönde (saat ibresi yönünde) hareketlendirilmektedir. WAIT 0.7 komut satırı ile de, robot 0.7 saniye bekletilmektedir. MSTOP komut satırı, M2 motorunu durdurmaktadır. WAIT 1 komutu ile robot 1 saniye su kaplarının doldurulması amacıyla bekletilmektedir. Bu alt programda MCCW komutu ile M2 motoru geri yönde (saat ibresinin aksi yönünde) hareketlendirilmektedir. WAIT 0.7 komut satırı ile de, robot 0.7 saniye hareketine devam eder. MSTOP ile M2 motoru durdurulur. A ile program A alt programına dallanır. Bu alt programda ise M2 motoru yardımı ile su kabına su doldurulur. 1831
9. TAVUK KÜMESİ İÇİN SULAMA OTOMASYONU PROJESİNİN MONTAJI Bu bölümde montajı gerçekleģtirilen otomasyon sisteminin adım adım montajı anlatılacaktır. Önce bu otomasyon sistemini gerçekleģtirmek için gerekli olan bilgisayar ara bağlantı kablo ve arabirimi daha sonra robot montajında kullanılan parçaları son olarak da bu parçaların adım adım montajı ile oluģturulan robot sisteminin en son durumu resimlerle gösterilecektir Resim 1: DiĢli Takımı Resim 2: Arabirim Bağlantı Kablosu 1832
Resim 3: Motor Resim 4: Işık Kaynağı ve LDR 1833
Resim 5: Su Doldurma Kolu Resim 6: Yan Direk ve Sınır Anahtarları 1834
Resim 7: Robot Kolu TaĢıyıcı Kısmı Resim 8: Robot Kolunun Üzerinde Hareket Ettiği Ray 1835
Resim 9: Bilgisayar ile Robot Arasındaki Arabirim Devresi Resim 10: Elektronik Devre 1836
Resim 11: Elektronik Devrenin Plastik Zemine Yerleşimi Resim 12: Taşıyıcı Direklerin Taşıyıcı Zemine Yerleşimi 1837
Resim 13: Robot Kolunu Taşıyan Rayın Monte Edilmiş Hali Resim 14: TaĢıyıcı Motorun Raya Monte EdilmiĢ Hali 1838
Resim 15: Sistemin Robot Kolu TakılmıĢ Haldeki Görüntüsü Resim 16: Sistemin Su Kapları da YerleĢtikten Sonra BitmiĢ Hali 1839
Resim 17: Sistemin BitmiĢ Hali (Arkadan GörünüĢ) Resim 18: Tavuk Kümesi Sulama Otomasyonunun Tüm Parçaları ve Kontrol Birimi 1840
10. SONUÇ Bu proje ile bir otomasyon sisteminin baģtan sona tasarımı, kurulması, kurulan sistemin yazılımla desteklenmesi ve bilgisayarla kontrolü yapılmıģtır. Ayrıca bir sistemin bilgisayarla kontrol edilmesi ile ilgili deneyim kazanılmıģtır. Bilgisayarla kontrol için kullanılan LOGO yazılımının kullanımı öğrenilmiģtir. Robot deney seti, yapılan tasarımların gerçek sistemlerin meydana getirilebilmesi için önemli bir imkandır. Böylelikle gerçekleģtirilmek istenen hemen hemen tüm otomasyon sistemleri bu set ile simule edilerek gerçek kullanım alanlarında oluģturulmadan önce genel bilgi sahibi olunabilir. KAYNAK Tavuk Kümesi Sulama Otomasyonu,Fırat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Robotik Dersi Projesi,Proje No:1999/V-Gündüz. 1841
1842