T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi. Elektrik-ElektronikMühendisliğiBölümü BĠLGĠSAYAR KONTROLLÜ ARAÇ

T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-ElektronikMühendisliğiBölümü BĠLGĠSAYAR KONTROLLÜ ARAÇ 210226 Serkan DEMİRBAŞ 228443 Yusuf YAZICI Danışman: Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ Haziran, 2014 TRABZON

T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-ElektronikMühendisliğiBölümü BĠLGĠSAYAR KONTROLLÜ ARAÇ 210226 Serkan DEMİRBAŞ 228443 Yusuf YAZICI Danışman: Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ Haziran, 2014 TRABZON

Tasarım Projesi Onay Formu Serkan DEMİRBAŞ ve Yusuf YAZICI tarafından Prof. Dr. Cemil Gürünlü yönetiminde hazırlanan Bilgisayar Kontrollü Araç konulu lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenip, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir. Danışman : Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ Jüri Üyesi 1 : Prof. Dr. Sefa AKPINAR Jüri Üyesi 2 : Prof. Dr. İsmail Hakkı ALTAŞ Bölüm Başkanı: Prof. Dr. İsmail Hakkı ALTAŞ

ÖNSÖZ Günümüzde sayısal haberleşme teknikleri oldukça ilerlemiştir. Sayısal haberleşme uygulamaları paralel ve seri olmak üzere iki ana başlık altında toplanabilir. Uzak mesafelerde yapılan haberleşme uygulamalarında seri haberleşme kullanılmaktadır. Bu çalışmada bluetooth kullanılarak sayısal haberleşme sisteminin gerçekleştirilmesi ve araç kontrolü sağlanacaktır. Çalışmalarımız boyunca bize değerli zamanını ayıran ve verdiği fikirler ile bizi yönlendiren hocamız Sayın Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ ye teşekkür ederiz. Hayatımız boyunca her türlü maddi ve manevi desteklerini hiçbir zaman esirgemeyen ailelerimize şükranlarımızı sunarız. Yusuf YAZICI Serkan DEMİRBAŞ Haziran 2014 V

İÇİNDEKİLER Tasarım Projesi Onay Formu... I ÖNSÖZ... V ĠÇĠNDEKĠLER... VI ÖZET... VIII ġekġller DĠZĠNĠ... IX ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ... XI SEMBOLLER VE KISALTMALAR... XII 2. TEORĠK ALTYAPI... 2 2.1. KABLOSUZ AĞLAR... 2 2.1.1.Bluetooth... 2 2.2. MĠKROĠġLEMCĠLER... 8 2.2.1. Mikrodenetleyiciler (MCU)... 5 2.3. DOĞRU AKIM MOTORLARI... 7 2.3.1. Endüvi... 7 2.3.2. Stator (Endüktör)... 8 2.3.3. Kolektör... 8 2.3.4. Fırçalar... 8 2.3.5 Yataklar Ve Diğerleri... 9 2.3.6 Fırçasız Doğru Akım Motoru... 9 2.4. DOĞRU AKIM KAYNAĞI (PĠL)... 11 2.5. ARDUINO... 12 2.5.1. Arduino ÇeĢitleri... 12 2.5.2. Neden Arduino... 38 2.6. Motor Sürücü Devreleri... 39 3. TASARIM... 23 4. YAPILAN ÇALIġMALAR... 28 4.1. Sürücü Devre ÇalıĢmamız... 28 4.2. Arduino ÇalıĢmalarımız... 30 4.3. Akılı Telefon Araç Kontrol Paneli ÇalıĢmamız... 40 4.4. Sensör ÇalıĢmamız... 44 4.5. Sıcaklık Sensörü ÇalıĢmamız... 47 4.6. Çalışma takvimi... 48 VI

5. DENEYSEL ÇALIġMALAR... 43 5.1. Arduino... 43 5.2. Telefon Ve PC... 43 5.3. Bluetooth Modül... 43 6. SONUÇLAR... 44 7. YORUMLAR DEĞERLENDĠRMELER... 45 11. MALZEME/TECHĠZAT OLANAKLARI... 46 KAYNAKLAR... 47 EKLER... 48 ÖZGEÇMĠġ... 54 VII

ÖZET Günümüzde dünyanın nüfusu hızla artmasıyla özellikle büyük şehirlerde güvenliği sağlamak büyük bir sorun haline gelmiştir. Eskiden bazı örgütlerin yaptığı eylemler günümüzde dağlardan şehirlere taşımıştır. Örgütlerin yaptığı eylemler özellikle uzaktan kumandalı bomba hem siviller için hem de güvenlik güçleri için büyük bir sorundur. Bu nedenle bomba uzmanlarının iş güvenliğini sağlamak için uzaktan kumandalı araçlarla bombaya müdahale edebiliriz. Uzaktan kumandalı araçla müdahale etmek kullanılan bir yöntemdir ama ülkemizde bu araçların yapımı yoktur. Bu projemizde uzaktan kumandalı araç kısmını yaparak bir adım atmış olacağız. Bu proje, bir aracın uzaktan kumada ile hareketini kontrol edilmesini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Bilgisayar kontrollü araç, batarya ile çalışan, kontrolü bilgisayar veya android işletim sistemi bulunan cihazlarla uzaktan kontrol edilebilen, dört tane tekerleğe sahip, ileri - geri, sağa - sola yön kontrolü edilebilen ayrıca fren sistemi bulunan uzaktan kumandalı bir araçtır. Bu aracın kendini diğer projelerden ayıran özelliği android işletim sahip cihazlarla kontrol edilebilmesi, sensör ve gerekli ekipmanlar takılarak farklı iş alanlarda da pazar payı elde edebilir olmasıdır. VIII

ġekġller DĠZĠNĠ Şekil 1. Master-slave yapısı... 5 Şekil 2. Mikroişlemci temelli sistemlerin genel yapısı... 8 Şekil 3. Temel bir mikrobilgisayar yapısı... 4 Şekil 4 Mikrodenetleyici sembolü... 5 Şekil 5Arduino uno... 12 Şekil 6 Arduino lilypad... 32 Şekil 7 Arduino mega adk... 32 Şekil 8Arduino ethernet... 33 Şekil 9. Arduino bluetooth... 33 Şekil 10. Arduino mini - mini pro... 34 Şekil 11. Arduino nano... 35 Şekil 12. Arduino leonardo... 36 Şekil 13 Arduino esplora... 37 Şekil 14. Arduino due... 38 Şekil 15. L298 motor sürücü devresi... 39 Şekil 16. L298 entegresi... 21 Şekil 17. L298 blok diyagramı... 22 Şekil 18 Giriş çıkış uçları... 28 Şekil 19.Doğru akım motoru... 29 Şekil 20 Arduino derleyici ana ekranı... 30 Şekil 21. Akıllı telefon için araç kontrol paneli yapımı... 41 Şekil 22. Kontrol paneli blok diyagramı... 41 Şekil 23. Blok diyagram ayrıntısı... 42 Şekil 24. Visual Studio ana ekranı... 42 Şekil 25. Kontrol paneli yapım aşaması... 43 Şekil 26. Ultrasonic sensör... 45 Şekil 27. HC-SR04 sensörü... 45 Şekil 28. Aracın devre planlaması 1... 23 Şekil 29. Aracın devre planlaması 2... 24 Şekil 30. Aracın devre planlaması 3... 24 Şekil 31. Aracın devre planlaması 4... 24 IX

Şekil 32. Aracın üç boyutlu çizimleri 1... 25 Şekil 33. Aracın üç boyutlu çizimleri 2... 25 Şekil 34. Aracın üç boyutlu çizimleri 3... 26 Şekil 35. Aracın üç boyutlu çizimleri 4... 26 Şekil 36. Aracın üç boyutlu çizimleri 5... 26 Şekil 37 Aracın üç boyutlu çizimleri 6... 27 Şekil 38 Aracın üç boyutlu çizimleri 7... 27 Şekil 39. Aracın üç boyutlu çizimleri 8... 27 X

ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ Çizelge 1. Bluetooth Genel Özellikleri... 4 Çizelge 2. Bluetooth 4.0 ile Bluetooth 3.0 karşılaştırması... 6 Çizelge 3. Mikroişlemci Mikrodenetleyici Karşılaştırma... 6 XI

SEMBOLLER VE KISALTMALAR RAM MHz PIC A ma V N S PDA WPAN EDR HS AES CPU DA LED Wi-Fi :Random Access Memory : Mega Hertz : Peripheral Interface Controller : Amper : mili Amper : Volt : Norht : South : Personal Digital Assistants : Wireless PersonalArea Network : Enbenced Date Rate :High Speed : Advenced Encrytion Standard : Centeral Processing Unit :Doğru Akım : Light Emitting Diode : Wireless Fid XII

1. GĠRĠġ Kablosuz iletişim teknolojisi günümüzde çok yaygınlaşmış durumdadır. Bluetooth en basit ve en çok kullanılan kablosuz haberleşmelerden bir tanesidir. Bluetooth gerek akıllı telefonlar gerekse bilgisayarlar tarafından kolayca haberleşme aracı olarak kullanılmasından dolayı projede kullanılmıştır. Bluetooth sayesinde aracımızın hem akıllı telefonlar ile hem de bilgisayarlar ile haberleşmesi sağlanacaktır. Bluetooth donanımına sahip aygıtlar tarafından kolayca yönlendirilebilecektir. Araç, mikroişlemciler kullanılarak tasarlanacak olup haberleşmede bluetooth kullanılacaktır. Açık kaynak kodlu olması, kurulumunun kolay olması, tüm işletim sistemleriyle uyumlu çalışabilmesi, kütüphane arşivinin geniş olması, hızlı çalışması, fiyatının uygun olması ve en önemlisi her türlü sensör tipinin bağlanabilmesi mikroişlemci olarak arduino'yu seçme nedenlerimizi oluşturmaktadır. Aracımızın doğru akım motorları kontrolü sağlamak için motor sürücü devresini kullandık. Araştırmalarımız sonucu iki ayrı doğru akım motorunu sürebildiği için L298N motor sürücü devresinde karar kıldık. Bu projede L298N motor sürücü devresini seçmemiz deki en önemli etken, istediğimiz sayıda giriş çıkış uçlarının olması ve maliyetinin düşük olmasıydı. Aracımız ilave sensörler takılarak ve mikro işlemciye gerekli programlamalarla farkı alanlarda da kullanılabilir. Örneğin engelli kişilerin kullandığı tekerlekli sandalyelerin yerine uzaktan kumandalı araca gerekli donanımlar yerleştirerek engelli kişilerin engelini biraz olsun azaltmış oluruz. Uzaktan kumandalı aracı geliştirip her sene yurt dışından milyonlar vererek ithal etmemize gerek kalmaz. 1

2. TEORĠK ALTYAPI 2.1. KABLOSUZ AĞLAR Kablosuz ağların bize sunduğu en büyük kolaylık şüphesiz ki kablo derdi olmaksızın erişim imkanı sağlamasıdır. Kapsama alanı içerisinde özgürce taşıma imkanı sağlarlar. Kablosuz ağ bağdaştırıcının bilgisayarlara tanımlı olması kurulumunu ve kullanımını oldukça basitleştirmiştir. Kapsama alanı ilk zamanlarda sorun gibi algılansa da teknolojinin gelişmesiyle GSM, WIFI, WIMAX servislerinin yaygınlaşmasıyla bu sorun doğal olarak aşılmıştır [6]. Kablosuz Ağların Avantajları; Taşınabilirlik Kolay kurulum ve kullanım Kapsama alanı Yatırım ve işletme kolaylığı Kablosuz Ağlara Özgü Zorluklar Kablosuz ağların belli frekans bantlarında çalışması bu frekansta diğer frekanslarla karışıp girişim oluşmasına neden olabilirler. Bu sebeple sistemde çalışma aksaklıkları görünmesine neden olur. Kablosuz ürünlerin kullanımı ve tasarımında kablosuz ortamın özellikleri dikkate alınması gerekir. Kablosuz ağlar yapısı itibariyle davetsiz misafirlere açıktır. Özel tedbirler alınmadığı sürece ağ trafiği dinlenmesi çok kolaydır. Çevredeki birçok sinyal kaynağından etkilenebileceğinden iletişim kalitesi dalga girişimine bağlı olarak düşebilir. Binaların yapısına ve vericilerin yerleşimine bağlı olarak bazı yerlerde sinyal gücü zayıflayabilir. Bundan dolayı kurulumu yapılırken mutlaka alan taraması yapılması gerekir. 2.1.1.Bluetooth 2.4 GHz ISM bandı üzerinde sayısal olarak ses ve veri aktarım sağlayan kablosuz veri aktarım teknolojisidir. Cihazların birbirlerini doğrudan görmelerine gerek yoktur çünkü bluetooth teknolojisi radyo dalgalarıyla çalışır. FHSS adı verilen frekans atlama yöntemiyle bluetooth teknolojisindeki oluşan elektriksel parazitleri engellemek ve aynı anda birçok birim ile haberleşmek için kullanılır. 2

Bu nedenle bluetooth lu cihazlar birbirleri ile 2.4 GHz ile 2.48GHz arasında birer MHz lik bantlardan haberleşirler. Bluetooth teknolojisi sinyal seviyesi 0 dbm iken 10 metrelik bir uzaklıktan 1 Mbps lik veri aktarma yapabiliriz. Ayrıca 10 dbm lik sinyal seviyesi ile 100 metrelik uzaklıktan veri aktarımı yapabiliriz. Kolay bir yazılım ile birbirlerinin kapsama alanında olan iki telefon ya da bilgisayar kendi aralarında bluetooth veya IrDa aracılığıyla resim, müzik ya da mesaj paylaşımı yapabilirler, hatta üzerinde çalışılarak konuşma dahi yapılabilir. Ama IrDa nın kendi özelliklerinden dolayı bunun yapılması kısıtlıdır. 2.1.1.1 Bluetooth Genel Özellikleri Bluetooth teknolojisinin ismitoprak ve din kavgaları yüzünden ayrılmış olan Norveç ve Danimarka yı birleştiren kral Harald Blaatand (Harald Bluetooth)'dangelmektedir. İki ülkeyi yöneten kral, iki halkın bir araya gelmesini sağlamış, Bluetooth da normalde birbiriyle bağlantıya geçemeyen cihazı birbirine bağladığından kralın soyadıyla anılmaya başlamış. Logosu ise, tasarlanırken Rün alfabesi harflerinden "B" ve içinde bir çarpı ile b harfine benzeyen "H" harfinin birleşiminden oluşmaktadır. Bluetooth hemen hemen tüm cihazlarda kablo bağlantısını ortadan kaldırıp telsiz bağlantısını sağlayarak cihazların birbirleriyle sorunsuz haberleşmesini gerçekleştirmek için tasarlanan bir standarttır. Kablosuz iletişim teknolojisi bluetooth'un genel özellikleri Tablo 1'de gösterilmiştir. 3

Çizelge1. Bluetooth Genel Özellikleri Frekans Aralığı 2.402-2.480 GHz Menzil 10-100 metre Veri Oranı 1Mbps Kanal Band GeniĢliği 1mHz Frekans Atlama 1600 kez/sn ġifreleme 48bit cihaz ID ve Eo 128 bit şifreleme En Fazla Veri Paketi Uzunluğu 2.745 bit IEEE Standartı 802.15.1-802.15.2-802.15.3-802.15.4 Master Slave Yapısı Bluetooth iletişim sırasında radyo kanalı, ortak saat ve frekans sıçrama eş zamanlı olarak çalışan bir grup cihaz tarafından paylaşılır. Bu eşzamanlılığı, master olan cihaz sağlar. Diğer cihazlar slave (bağımlı) olarak çalışır. Master Slave çalışma yapısı Şekil 1'de verilmiştir. 4

Şekil 1. Master-slave yapısı Bluetooth cihazları iletişim içim 2.402-2.483 GHz radyo frekans aralığında çalışır. Güvenlik Frekans atlama: Bu yöntemde cihazların aynı frekansta karşılaşmaması, karşılaşsa bile parazitlenmenin en aza indirgenmesi sağlanır. 79 ayrı frekans kullanılarak saniyede 1600 atlama ile bu işlem gerçekleştirilmiş olur. Ayrıca güvenlik açısından dışarıdan birinin bağlantı frekansını yakalaması bir nebze olsun engellenmiş olur. Bağlantı öncesi anlaģma ve 128 bit Ģifreleme tekniği: Bluetooth cihazlarının sisteme bağlamadan önce 128 bitlik güvenlik şifresi (pin) istemesi ve verilerin yine aynı şekilde kodlanması tekniğidir. Böylece veri akışı için güvenlik seviyesi artırılmış olur. 2.1.1.2. Bluetooth 4.0 Bluetooth özel uzmanlar ekibi SIG, bluetooth 4.0 yeni adıyla Bluetooth low energy (LE düşük enerji)kablosuz bağlantıile iletişim tekniğinin kullanımını artırmak için çalışmalar yapmaktadır. Bluetooth 4'ün bluetooth 3'den üstünlüğü Tablo 2'de gösterilmiştir. 5

Çizelge2. Bluetooth 4.0 ile Bluetooth 3.0 karşılaştırması Bluetooth 4 Bluetooth 3 Uzaklık/Aralığı 100 m 50 m Hava veri hızı 1-3 Mbit/sn 1Mbit Aktif Köleler 7 Tanımlanmış değil Güvenlik 56/128-bit ve uygulama katmanı kullanıcı tanımı 128-bit AES sayaç modu ile CBC-MAC ve uygulama katmanı kullanıcı tanımı Sağlamlık Adaptif frekans 24-bit CRC 32- Adaptif hızlı frekans, bit ileti bütünlük denetimi, lazy atlamalı FEC hızlı teşekkür atlamalı Gecikme Genellikle 100 ms 6ms Veri göndermek için toplam süre 100ms 3ms, <3ms Ağ topolojisi Scatternet Star-bus Güç tüketimi Referans olarak 1 Referans olarak 1 Tepe akım tüketimi <30 ma <20 ma Profil kavramı Evet Evet Cep telefonları, oyun, Cep telefonları, oyun, kulaklıklar, kulaklıklar, store ses store ses çıkışı, bilgisayar, Birincil kullanım çıkışı, bilgisayar, saatler, yakınlık, spor, sağlık durumları güvenlik, otomotiv, güvenlik, ev elektroniği, yakınlık, spor vb endüstriyel Bluetooth 4'ün en önemli özelliği enerji tüketimi düşürmektir. Enerji tüketimini düşürmekteki amaç yalnız mobil telefonlardaki bataryaların şarj sürelerini değil, özellikle bluetooth yongaları tümleşik bir düğme hücre üzerinden seneler boyunca çalışabilecek teknolojik cihazlara dönüştürmeyi düşünmüşler. Buna bluetooth un sıkça kullanılabileceği kol saati ve uzaktan kumada sistemleri örnek olarak verilebilir. Buradaki başka bir amaç ise bağlantı standardını geliştirmek olacaktır. Sürüm 4.0 ile iki bluetooth cihazı 5 ms'den daha düşük sürede bağlantı kurabilecek ve iki 6

cihazbirbirinden 100 m uzaklıkta bulunabilecekti. Sürüm 4.0 güvenliği de ön planda tutmayı hedeflemektedir. Bağlantı güvenliğini 128 bit AES şifreleme sağlayacaktır. SIG sürüm 4.0'ın standartları sayesinde bilgisayarların pil ömrünün biraz daha uzayacağı ve bluetooth aygıtlarının daha da ucuzlayacağını düşünmektedir. SIG' göre artık bozuk para büyüklüğündeki bir pil bile sürüm 4.0 aygıtlarını yıllarca çalıştırmaya yetecektir. SIG, yeni standardın iki farklı kipte geleceğini belirtmiştir: Çift-kip ve tek-kip. Çift kipte örneğin Bluetooth 3.0 ve 4.0 aygıtları birleştirilebiliyor ve veri aktarım hızı artarken eski Bluetooth aygıtının güç tüketimi azaltılabiliyor. Tekil kipte Bluetooth 4.0 aygıtı aynı teknolojiyi destekleyen başka bir aygıtla beraber işlevlerini tam olarak yerine getirebiliyor. Son çıkan bluetooth sürümünün özellikleri aşağıdaki gibidir; Geliştirilmiş çekim alanı (100m kadar çekim gücü) Wi-Fi tabanına dayalı yüksek veri hızı (24Mpbs) Çok daha düşük güç tüketimi AES-128 (Advenced Encryption Standard-Gelişmiş Şifreleme Standardı) güvenlik desteği kazandırılmış. Bluetooth un Kullanım Alanları Bluetooth un kullanım alanı bluetooth 4.0 ile olabildiğince gelişmiştir. Kısa mesafe haberleşmelerinde pek çok şeye alt yapı sağlayabilmektedir.bilgisayarlarımızın, yazıcımızın, farelerimizin kablolarına gerek kalmadan, kablosuz bağlantıya geçebiliriz. Bluetooth özelliği olan telefonumuz çantamızda taşırken, kulağımızda taktığımız kulaklıkmikrofon ile telefonla konuşabiliriz veya arabamızda giderken telefonumuz çaldığında arabamızın bluetooth özelliği olan teybine bağlanıp telefon görüşmesi yapabiliriz. Cep telefonu aracılığı ile arabanın tüm diyagnostik bilgilerini servise aktarabilir hatta servisin aynı altyapı üzerinde arabaya müdahale etmesini sağlayabiliriz. Geliştirilmiş uygulamalar sayesinde cep telefonu, tablet mobil cihazlarımızın internet bağlantısını bluetooth üzerinden paylaşabiliriz. Bu örnekleri daha da çoğaltabiliriz. 7

2.2. MĠKROĠġLEMCĠLER Bilgisayarda ve bilgisayar sisteminde programların işletilmesinden sorumlu olan ve tüm aygıtları tek merkezden kontrol eden entegre devredir. Çok genel bir ifade ile bilgisayarın beyni, gerçek iş yapan kısmıdır. Dijital bir bilgisayarı üç kısma ayırabiliriz. Mikroişlemcilerin yapısını şekil 2'de görüldüğü bölümlerden oluşur. Merkezi İşlem Birimi - MİB Program ve Veri Hafızaları Giriş - Çıkış Birimleri (Centeral Processing Unit-CPU) (Program and Data Memory) (Input-Output Units) Şekil 2. Mikroişlemci temelli sistemlerin genel yapısı 8

CPU, sistemi oluşturan diğer birimler arasında bilgi akışını kontrol etme ve verileri işleme görevini gerçekleştirir. Aritmetik Lojik Birim'de veri işlemenin büyük çoğunluğu gerçekleştirilir. Kod çözme kontrol birimleri ve saklayıcılar (Registers) bu işlemlerin gerçekleştirilmesinde yoğun olarak kullanılırlar. Merkezi işlem birimini (CPU) oluşturan alt birimlerin tek bir entegre devre üzerende üretilmiş haline mikro işlemci denir. Mikro işlemci kullanılarak üretilen bilgisayarlara mikrobilgisayar denir. Modern gelişmiş mikroişlemcilerde çok küçük alanlarda milyonlarca transistör bulunur. Örneğin pentium ll işlemcisinde ön hafıza hariç 7.5 milyon transistör bulunmaktadır. Mikroişlemci ana işlem birimindeki kelime boyutunun 32 bit'ten 4 bit'e düşürülmesi ile doğmuştur. Böylece ana işlem biriminin mantıksal devrelerinin transistörleri tek bir parçaya sığdırılmıştır. Böylece mikroişlemciler 1970'lerin ortalarından itibaren mikrobilgisayarların imalatını mümkün kılmıştır. Mikroişlemciyi devrelerin içine gömerek işlemcinin gücü ve fiyatı büyük oranda düşürüldü. Tüm devrelerin doğuşuyla ana işlem biriminin yapımında mikroişlemci kullanımı en yaygın oldu. PC'nin en önemli parçası işlemcilerdir ve günümüzdenormal bilgisayarlardan, laptop, tablet bilgisayarlara kadar her türlü elektronik aletin beyni olarak mikroişlemci kullanılır. Bir bilgisayardaki mikroişlemcinin yapısı Şekil 3'de olduğu gibidir. Şekil 3. Temel bir mikrobilgisayar yapısı 4

2.2.1. Mikrodenetleyiciler (MCU) Mikrodenetleyici işlemci, hafıza ve giriş-çıkış birimlerinin tek bir entegre paketi içerisine yerleştirilmesi ile oluşturulmuş özel amaçlı bir bilgisayardır. Programlanabilme programı içerisinde saklayıp daha sonra çalıştırabilme özelliklerine sahip tek bir çipten oluşur. Yani mikrodenetleyicinin içerisinde mikroişlemci vardır. Mikrodenetleyicilerde analogdan dijitale ya da dijitalden analoğa çeviriciler, CPU input-output uçları, RAM, ROM, sayıcılar bulunur. Örneğin bilgisayarlarda bu özelliklerin her biri için ayrı ayrı mikroişlemci kullanılır. Günümüzde entegre üretimi yapan çok sayıda firma mikrodenetleyici üretmektedir. Mikrodenetleyiciler sahip oldukları üniteler, çalışma hızları, giriş-çıkış bacakları, veri ve program yolu genişliği, bellek kullanım şekilleri gibi etmenlerle birbirlerinden farklılık gösterirler. Mikrodenetleyiciler program depolayabilme, istenildiği zaman çalıştırabilme, ucuz olmaları, tek bir mikrodenetleyici ile çözümler üretebilme gibi nedenler ile tercih edilir. Program dileri aracılığıyla oluşturulan kodların uygun derleyiciler kullanılarak mikrodenetleyiciye aktarılarak programlanır. İnput-output uçlarından alınan (gelen) sinyallere göre kararlar verdirilebilir. Elde edilen verilere göre mantıksal ve matematiksel işlemler yapılarak sonuçları tekrar input-output uçlarında 5V=lojik 1, 0V= lojik 0 dijital sinyaller halinde verilir. Bir CPU'nun Ram, Rom, giriş ve giriş uçları arasındaki veri akışı Şekil 4'de gösterilmiştir. MCU = CPU + RAM/ROM + I/O portları Şekil 4 Mikrodenetleyici sembolü 5

MikroiĢlemci: Aritmetik ve mantıksal işlemler yapar RAM: Geçici veri ve sonuçların tutulduğu yerdir ROM: Sistemin ilk komutlarının tutulduğu kalıcı bellektir I/O: Giriş ve çıkış birimleri ile bilgi alış verişi kullanılan ara birimdir Mikroişlemci ve Mikrodenetleyici Tablo 3'de karşılaştırılmıştır. Çizelge3 Mikroişlemci Mikrodenetleyici Karşılaştırma Mikrodenetleyici Ucuzdur Tek amaçlıdır Dahili ROM, RAM, I/O portları vardır, ayrıca bir tasarım gerektirmez Tek bir yonga içerisine CPU, RAM, ROM, I/O, timer vs. konulmuştur Bulaşık makinelerinde, mikrodalga fırınlarda, alarmlı saatlerde vs elektronik kontrol gerektiren cihazlarda kullanılır MikroiĢlemci Pahalıdır Genel amaçlıdır Tasarımcı RAM, ROM, I/O portların büyüklüklerini kendisi belirler ve ona göre tasarımını yapar Sadece CPU içerir RAM, ROM vb. ayrıca bağlanır Bilgisayarlarda kullanılmaktadır Çok yönlüdür 6

2.3. DOĞRU AKIM MOTORLARI Da motorları elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren makinelerdir. Bir iletkene doğru akım uygulandığında çevresinde manyetik alan oluşur. N ve S kutuplarında oluşan bu manyetik alanın etkisi içerisinde bir iletken bulunuyorsa ona mıknatıs gibi davranır. Yani iletkeni kendisine çeker, aynı kutuplu manyetik alanı iterken farklı kutuplu manyetik alanı çeker. Kuvvetin yönü N' den S' ye doğrudur ve bu manyetik akı olarak adlandırılmaktadır. Da motora enerji verdiğimiz zaman statorda manyetik alan oluştuğu gibi rotor iletkenleri aracılığı ile de rotorda bir manyetik alan oluşur. İşte doğru akım motorun çalışma prensibi statordaki manyetik alanın rotordaki manyetik alanı itmesi veya çekmesi prensibine göre çalışır. Rotorda oluşturulan manyetik alan statorda oluşan manyetik alandan bir miktar kaymış yani aralarında açı olacak şekilde meydana gelir. Bu kayma sayesinde statordaki manyetik alan rotordaki manyetik alanı çekmesi veya itmesi ile hareket oluşur [1]. Rotorda ki sargının statorda ki N-S kutuplu manyetik alan eksenine gelmesi ile hareket sona erer. İşte hareketin böyle sona ermemesi için rotor çok sargılı imal edilir. Bu sargılar yine rotorun üzerindeki kolektör adı verilen iletkende toplanırlar. Kolektöre uygulanan gerilim yeri sabitlenmiş fırçalar aracılığı ile aktarılır. Fırçalar sabit bir eksende olduğu için rotor döndükçe gerilim uygulanan sargılar da değişir. Fakat manyetik alan ekseni sabit kalır. Bu şekilde her defasında statordaki manyetik eksene belli açıda manyetik alan oluşacağı için gerilim uygulandıkça hareket süreklilik kazanmış olur. Dönüş yönünü değiştirmek istediğimizde rotora uygulanan gerilimin yönünü değiştirmemiz yeterlidir [1]. Artı ve eksi uçları ters bağlanılır. Doğru akım motorlarda rotorun dönmesi ile endüvideki sargıların statorda oluşan sabit manyetik alanı kesmesi ile iletken üzerinde bir indükleme gerilimi oluşur. Bu indükleme gerilimine zıt elektromotor kuvvet (EMK) oluşur. Oluşan bu zıt emk, motorun çektiği akımın düşmesine neden olur. 2.3.1. Endüvi Dinamo saçlarından oluşan, iletkenleri taşıyan ve gerilim indüklenen kısma endüvi denir. AC seri motor, doğru akım motor ve doğru akım dinamonun dönen kısmı endüvidir. Yani mekanik enerjiği aldığımız kısımdır. Bu motor elamanı 0,30 mm - 0,70 mm arasında 7

değişen metal dinamo saçlarından meydana gelir. Endüvi, ortasında çelik mil bulunan ve bu çelik mil üzerine preslenmiş sac paketleri oluklarına sarılmış sargılardan meydana gelir. Bu dinamo sacları motorun büyüklüğüne uygun olarak istenilen biçimde ve ölçüde presle kesilerek tavlanır ve birer yüzleri yalıtarak paket haline getirilir. Endüvi üzerine iletkenlerin yerleştirilmesi için oluklar açılır. Bu olukların şekilleri ve sayıları; sarım tipine, devir sayısına, makinenin büyüklüğüne ve sarım şekline göre değişir. Kısa devre ihtimali ortadan kalkması için sargılar bandajlanır ve oluklara yerleştirilir. 2.3.2. Stator (Endüktör) Doğru akım motorlarında sabit manyetik alan meydana getirir. Endüktöre kutup da denilmektedir. Kutup uzunluğu endüvi uzunluğuna hemen hemen eşittir. Stator ana ve yardımcı kutuplar ve kutuplar üzerindeki sargılardan meydana gelir. Kutuplar (endüktörler) sabit mıknatıslarla yapılabildiği gibi kutup sargılarının enerjilenmesiyle sargılarına kazanmış olduğu elektromıknatıslar ile de yapılırlar. Genellikle elektromıknatıs kutuplar kullanılmakla beraber çok küçük doğru akım motorlarda sabit mıknatıs kullanılmaktadır. Alternatif akım makinelerinde kutup sayısı indüklenen gerilim, akımın frekansı ve hıza bağlıdır. Doğru akım makinelerinde ise kutup sayısı devir sayısına ve makinenin gücüne göre değişir. 2.3.3. Kolektör Kolektör sert bakırdan preslenerek elde edilmiş dilimli endüvi elamanıdır. Endüvide yer alan sargılara (bobinlere) kolektör aracılığı ile gerilim iletilir. Kolektör bakır dilimleri arasına 0,5 ile 1,5 mm kalınlığında mika yalıtkanı konulur. Bu değişken kalınlık ardışık iki gerilim arasındaki gerilim farkına ve kolektörün çapına göre değişir. Kolektör doğru akım motorların en çok arızalan ve en önemli parçasıdır. Bu nedenle dilimler arası gerilim farkı 15V'u geçmeyecek şekilde olur. 2.3.4. Fırçalar Doğru akım motorlarda akımı statordan endüviye iletmek için fırçalar kullanılır. Yani motorun duran kısımdaki akımı hareketli kısma aktaran motor parçasıdır. Akımı taşıdığı kısım hareketli olduğu için iletimi iyi sağlayan, aşınmayı minimuma indiren fırça tercih edilir. Saf bakır aşınmayı artırdığı için karbon veya karbon alaşımdan fırça yapılır. Bazen iletkenliği artırmak amacıyla bakır alaşımı karbon fırça yapılır. 8

2.3.5 Yataklar Ve Diğerleri Endüvi (motorun hareke eden kısmı) mümkün olduğu kadar gürültüsüz kayıpsız ve ekseni etrafında rahatça dönmesini sağlamak yatağın görevidir. Doğru akım motorlarda makaralı, bilyeli ve bilezikli yataklar kullanılır. Sürtünme kayıplarının az olması, değişiminin kolay olması gibi nedenlerle küçük ve orta güçlü motorlarda bilyeli veya makaralı yataklar kullanılır. Yataklar kolay arıza yapan ve fazla bakım isteyen kısımdır. Buralarda meydana gelen aşınmalar büyük arızaların doğmasına ve komütasyonun bozulmasına neden olur. Bunlardan başka vantilatör, klemensler, kapaklar, ayaklar, taşıma kancası gibi yardımcı parçalar bulunur. 2.3.6 Fırçasız Doğru Akım Motoru Projemizde kullandığımız motor çeşidi fırçasız doğru akım motorudur. Fırçasız doğru akım motorunda mekanik (fırça/kollektör) sistemlerle değil elektronik denetleyicilerle sağlanır. Elektronik denetleyicilerle beraber bobin uygun şekilde enerji alarak rotor dönmeye başlar [2]. Fırçasız doğru akım motor yapısı, sabit mıknatısla yerleştirilmiş rotor ve rotora sabitleştirilmiş stator sargılarından oluşur. Bu tipte ki fırçasız doğru akım motorlarına dış rotorlu fırçasız doğru akım motorları denir [2]. Fırçasız doğru akım motorlarının matematiksel modelin elde ediliģi; Modeli oluşturulmak istenen motor birçok kontrolör sistemlerin tasarımları gibi doğrusal bir sistem gerektirir.sistemin matematiksel modelin doğrusal olmayışı bazı varsayımların yapılmasına sebep olmuştur. Böylece model doğrusallaştırılmış our [3]. 9

V ( devrenin gerilimi) aşağıdaki denklemde verilmiştir, dl V L RI Eg (1) dt E g zıt emk gerilimidir. E k W (2) g E m denklemi düzenlersek; dl V L RI kewm (3) dt Burada matematik alanının sabit olarak kabul edersek, manyetik akının akım cinsinden ifadesi; T k I (4) T Motorun temel mekanik özellik atalet momenti J m, sürtünme momenti T f dir. D w yük ise sabit tersinir moment T L, ilave olarak sürtünme J L ile ifade edilir. Bu ifadeleri göz önüne alırsak motorun mekaniksel denklemi; (Jm J L) dwm T Dw Tf TL (5) dt Hız ve uygulanan gerilim cinsinden transfer fonksiyonu elde etmek için, elde edilen denkleme Laplace dönüşümü uygulayarak; V ( L R) I k w (6) s E m denklemini elde ederiz ve manyetik alanın akım ifadesinden hareketle; T ( V kewm) k T L R S (7) denklemini buluruz. T f ve T L motor fonksiyonunu etkilemeyeceği göz önüne alınırsa motor mekanik denklemi aşağıdaki gibi olur. Wm (s) 1 V (s) ( L R)[(J J )] k k S m L E T (8) 10

2.4. DOĞRU AKIM KAYNAĞI (PĠL) Kimyasal enerjiği depolayan ve direk olarak elektrik enerjisine dönüştüren aygıttır ve piller doğru akım kaynaklarıdır. Genel olarak bütün pillerin yapısı birbirine benzer. Bütün pillerin ortak tarafı iletken bir sıvı içerisine batırılmış farklı iki iletken çubuk olmasıdır. Pillerdeki bu iletken sıvıya elektrolit, iletken çubuklara ise elektrot denir. Pildeki kimyasal tepkimeler sonucu elektrotlardan biri pozitif diğeri negatif yükler birikir. Anotla(-) katot(+) arasındaki gerilim farkı (yük farkı) ne kadar fazla ise pil içerisindeki elektron akışı o kadar hızlı olur. Piller akümülatörler gibi doldurulamazlar. Bünyelerindeki depoladıkları enerji kısıtlı, buna karşılık ise taşınabilirler. Ebatları küçük ve hafiftirler. İstenen yer ve zamanda akım sağlarlar. Batarya: Birden fazla pilin birbirine bağlanmasıyla ortaya çıkan sisteme denir. Gerilimi arttırmak için pil seri bağlanır. Bu şekilde pillerin ömrü sabit tutulmuş olur. Paralel bağlanarak ise gerilim sabit tutulmuş pil ömrü ise pil sayısına doğru orantılı olarak artar. EMK (Elektro Motor Kuvvet) : Pilin uçları arasındaki gerilim farkıdır. Akım kapasitesi pilin bitinceye kadar verebileceği akım değeridir. Birimi amper saattir. Ġç direnç: Sıcaklık ve elektrolitin yoğunluğu ile ilgilidir. Yük akışına gösterilen zorluktur. Tek kullanımlık (Ģarj edilmeyen) piller Çinko - karbon Çinko - klorid Alkalin Gümüş - oksit Lityum Cıva Çinko Isıl 11

ġarj edilebilen piller Kurşun - asit Lityum - iyon Sodyum - sülfür Nikel - demir Nikel metal hidrit Nikel - kadmiyum Sodyum - metal klorid Nikel - çinko Erimiş tuz Pilleri 11

2.5. ARDUINO Arduino nun tarihi Wiring ve Processing projelerine dayanmaktadır. Processing, programlamayla ilgili hiç deneyimi olmamış kişilere programlama öğretmek amacını edinmiş iki araştırmacı tarafından geliştirilmiş bir programlama dilidir [5]. Aynı zamanda geliştirme ortamıdır. Arduino kartlarının birçok çeşitleri mevcuttur. Temele indiğimiz vakit ortak bileşenler tabi ki vardır. Bunun yanında mikrodenetleyici modelleri, giriş-çıkış pinleri, dahili modüllerin sayısı, boyut, çalışma gerilimi gibi farklılıkları da vardır. Projelere göre kişiye en uygun olanı tercihi kullanıcıya bırakılmıştır. 2.5.1. Arduino ÇeĢitleri 2.5.1.1Arduino Uno Atmega328 mikrodenetleyici USB bağlantı portu 16mhz kristal bileşenler Seri-USB dönüştürücü USB portu üzerinden hem programlanabilmekte hem de iletişim kurabilmekte Kart hem usb hem de adaptör girişinden beslenebilmekte [5] Ardunio uno'nun görünümü Şekil 5'de verilmiştir. Şekil 5Arduino uno 12

2.5.1.2.Arduino Mega Atmega2560 mikrodenetleyici 54 dijital giriş / çıkış pin 16 analog giriş 4 donanımsal seri port (UART) 16mhz kristal osilatör Daha fazla giriş / çıkış pinine gerek olan projeler için ideal Hem USB hem adaptör üzerinden beslenebilme [5] Arduino mega'nın görünümü Şekil 5'de verilmiştir. Şekil 7. Arduino mega 2.5.1.3. Arduino Lilypad Lilypad elbiseler ve kumaş üzerine dikilebilecek şekilde tasarlanan böylelikle giyilebilecek şekilde tasarlanan projelerde kullanılabilecek olan bir arduinodur. Üzerinde atmega168 in düşük güçlü mikrodenetleyicisi vardır. Arduino lilypad'ın görünümü Şekil 7'de verilmiştir. 31

Şekil 6Arduino lilypad 2.5.1.4. Arduino Adk Temel olarak mega modeliyle aynı Üzerinde host özelliği için ekstra bir USB port Host özellikli USB aracılığıyla android telefonlar ve tabletlerle iletişim kurabilme Arduino mege adk'nın görüntüsü Şekil 8'de olduğu gibidir. Şekil 7 Arduino mega adk 2.5.1.5. Arduino Ethernet Ethernet çipi Ethernet portu Atmega328 32

Ayrıca SD kart yuvası Arduino ethernet'in görüntüsü Şekil 9'da verilmiştir. Şekil 8Arduino ethernet 2.5.1.6. Arduino Bluetooth Özellikleri cep telefonlarındaki bluetooth protokolüyle haberleşebilen uygulamalar yapmak için uygun olan arduino üzerinde bir bluetooth modül bulunmaktadır. Bu modül aracılığıyla ile de uzaktan arduino programlanabilir. Arduino bluetooth'un görünümü Şekil 10'da verilmiştir. Şekil 9. Arduino bluetooth 2.5.1.7. Arduino Mini Mini Pro Başka bir projeye entegre olabilecek şekilde tasarlanmışlardır Atmega168 Atmega328 mikrodenetleyici 33

Küçük boyutun önemli olduğu uygulamalar için ideal Programlamak için harici USB Seri dönüştürücüye ihtiyaç duyarlar Arduino mini - pro'nun görünümü Şekil 11' de verildiği gibidir. Şekil 10. Arduino mini - mini pro 2.5.1.8. Arduino Nano Oldukça küçük ve devre tahtası üzerindeki projelere uygun şekilde tasarlanmıştır Atmega328 Atmega168 mikrodenetleyici Gerilim regülatörü Seri USB çevirici Doğru akım besleme giriş portu Mini USB portu USB port üzerinden programlanabilme Arduino Nano Şekil 12'de gösterildiği gibidir. 34

Şekil 11. Arduino nano 2.5.1.9. Arduino Leonardo Atmega32u4 mikrodenetleyici USB portu için ekstra bir çipe gerek duymaz 20 dijital giriş / çıkış 12 analog giriş / çıkış Üzerindeki mikrodenetleyici yüzeye montaj kılıfa sahip Programlaması diğer arduinolardan farklı değil USB bağlantı özellikleri sayesinde bilgisayara klavye veyahut fare olarak bağlanabilme özelliği vardır ve görünümü Şekil 13'de verilmiştir. 35

Şekil 12. Arduino leonardo 2.5.1.10. Arduino Esplora Üzerinde çeşitli sensörler bulunuyor Kaydırmalı potansiyometre Işık ve ses sensörü Sıcaklık sensörü Ses üreteci (buzzer) İki eksenli mini analog joystick Üç renkli LED Bir ivmeölçer Atmega32u4 AVR mikrodenetleyici Mikro USB port Arduino Eplora'nın görünümü Şekil 15'de verilmiştir. 36

Şekil 13 Arduino esplora 2.5.1.11. Arduino Due Bundan önceki arduinolarda 8 bitlik Atmega AVR bulunuyordu. Due üzerinde ise 32 bit ARM Cortex M3 daha güçlü bir mikrodenetleyici bulunuyor. Üzerindeki güçlü mikrodenetleyici sayesinde yüksek performans veya kapasite gerektiren projelerde kullanılabilme 12 si PWM çıkışı olarak kullanılabilen 54 dijital giriş / çıkış 12 analoh giriş 4 seri haberleşme portu (UART) OTG (On the go) özelliği olan USB port 2 dijital analog çevirici (DAC) 2 TWI (two-wire) iletişim CAN BUS ve DMA (direct memory access) 2 USB port. Biri programlama diğeri başka donanımlarla haberleşme [5] 37

Arduino due'nun görünümü Şekil 15'de verilmiştir. Şekil 14. Arduino due 2.5.2. Neden Arduino Kurulumu çok kolay Windows, Linux, Mac de çalışabilmesi Kütüphanesinin genişliği sayesinde karmaşık işlemlerde kolaylık sağlaması Programları arka planda başka bir ara yüzde koşmadığından oldukça hızlı çalışabilmesi Arduinoya bağlanmayan hemen hemen hiçbir sensör tipinin olmaması Fiyatının uygun olması Açık kaynak kodlu olduğundan herkes istediği gibi kullanmakta özgür 38

2.6. Motor Sürücü Devreleri Motor sürücü devreleri, güç elektroniğin önemli konularından biridir. Motor sürücü devresi ile pozisyon, hız veya moment kontrolü yapabiliriz. Motor sürücü devreleri motor ve motoru kontrol eden güç elektroniği devrelerinden oluşur. Motor; DA, senkron, asenkron motor olabilir. Bundan başka motorun miline bağlı bir hız veya pozisyon sensörü bağlanır. Güç elektroniği devresi yardımcı elektronik ve ana güç kartından oluşur. Aracımızda önce röle kullandık çünkü arduino akımı küçüktür bu akımla motoru süremeyiz bizde küçük akım ve güçlerle büyük akım ve güçleri kontrol etmek istediğimizden röle kullanmayı düşündük. İlk testlerimizde sürekli bağlantı kopması ve aracın istediğimiz gibi çalışmaması sonrası sorunu aramaya başladık sonrasında ise röle yerine motor sürücü devresi denedik ve bu aşamada L298 motor sürücü devresini kullanmaya karar verdik. Bunu seçme nedenlerimizden en önemlisi ise bu sürücü devresi ile iki tane da motor sürebilmemiz olmuştur. KullandığımızL298 motor sürücü devresinin görünümü Şekil 30'da verilmiştir. Şekil 15. L298 motor sürücü devresi 39

L298 özellikleri; Çift çıkışı olan bir motor sürücü devresidir Bu devrenin temelinde adını da kendisinden aldığı L298N entegresi vardır İki tane bağımsız kanalından çift bağımsız akım çıkışı verebilmektedir Koruyucu diyotları mevcuttur Entegre de oluşacak olası bir kısa devre veya yüksek sıcaklığa karşı koruması mevcuttur Dahili olarak 5V regülatörü vardır tek yapmamız gereken motora besleme vermemiz yeterlidir İki ayrı doğru akım motoru sürülebilir Max. olarak 2A 46V sınırı vardır 15 bacaklıdır Şekil 16. L298 entegresi L298N entegresinin bacak yapısı Şekil 31'de ki gibidir. Burada 5. Ve 7. bacaklar birinci motorun 10.ve 12. bacaklar ikinci motorun iki yönlü kontrolleri için giriş bacaklarıdır, bunlara denk gelen çıkış bacakları ise 2-3 ve 13-14 bacaklarıdır. 8 numaralı bacak toprak bacağıdır, 9 numaralı bacak ise sürücü devresinin besleme bacağı olan 5v girişlik bacaktır, 4 numaralı bacak ise kontrol edilecek olan motora uygun olan ve 46v gerilimi aşmayan gerilim girişidir. L298 sürücü devresini blok diyagramı şekil 32' verilmiştir. 21

Şekil 17. L298 blok diyagramı 22

3. TASARIM Tasarımda planladığımız arabamızın devrelerini ve üç boyutlu çizimlerini ( aşağıdaki şekillerde ) çizimlerini bilgisayarda gerçekleştirdik. Daha sonra aracın parçalarını bu çizimlerden yararlanarak birleştirdik. Şekil 36, Şekil 38, ve şekil 39'da görülmekte olan şekiler aracımızda hangi develerin kullanıldığını ve bu devrelerin birbirlerine bağlanma durumları ve çalışmalarını gösterilmektedir. İlk önce bilgisayardan veya akıllı telefonumuzdan uygulamayı açıcağız sonra bluetooth teknolojisi ile arabayla bağlantı kuruyoruz arabada ki bluetooth aygıtına bağlandıktan sonra panelimizden aracın hareki ile ilgili komutları verince bluetooth teknolojisi sinyali aracın bluetooth aygıtına gönderir. Bluetooth aygıtı sinyali alıp araçta ki mikro işlemciye (arduino) iletir. Mikro işlemci gelen sinyali değerlendirir ve sinyale karşılık gelen komutu motor sürücü devresine (L298N) gönderir. Motor sürücü devresi gelen komutla motorun hareket etmesini, durmasını, sağa, sola hareket etmesini sağlayacak çıkışlardan sinyal göndererek motoru besler. Böylece motoru uzaktankumanda ile kontrolünü sağlamış oluruz. Bluetooth gelen sinyalin Şekil 37'de ki çıkış uçlarından hangisine akım akışı sağlarsa aracın hareket durumunu belirlediği görünmektedir. Şekil 18. Aracın devre planlaması 1 23

Şekil 19. Aracın devre planlaması 2 Şekil 20. Aracın devre planlaması 3 Şekil 21. Aracın devre planlaması 4 24

Uzaktan kumandalı aracın malzemelerini belirleyip, satın aldıktan sonra bu malzemeleri arabanın iskeletinin üzerine doğru yerlere ve doğru şekilde monte etmemiz gerekiyordu. Bu amaçla monte edeceğimiz malzemeleri teker teker şasenin uygun yerlerine bilgisayar programı yardımı ile belirleyip, çizdik. İlk önce Şekil 1'de görüldüğü gibi tekerlekleri yerleştirdik. Daha sonra araca kaynak olarak Şekil 41'de olduğu gibi pil koyduk. Şekil 42' görünün yeşil renkli parça bluetooth modülü mavi renkli parça ise arduino modülüdür. Daha sonra Şekil 43'de pilin ve arduino, bluetooth modülün arasında gözüken parça motor sürücü devresini yerleştirdik. Aracımızın farlarını (Şekil 44'de görünen en öndeki temsili parça) ekledik. Aracımız farlarını ekledikten sonra Şekil 45'de görünmekte olduğu gibi aracın doğru akım motorunu yerleştirdik. Son olarak da şekil 46 ve Şekil 47'de farların üzerinde görünen parça ultrasonic sensörü yerleştirdik. Şekil 22. Aracın üç boyutlu çizimleri 1 Şekil 23.Aracın üç boyutlu çizimleri 2 25

Şekil 24.Aracın üç boyutlu çizimleri 3 Şekil 25.Aracın üç boyutlu çizimleri 4 Şekil 26.Aracın üç boyutlu çizimleri 5 26

Şekil 27Aracın üç boyutlu çizimleri 6 Şekil 28Aracın üç boyutlu çizimleri 7 Şekil 29. Aracın üç boyutlu çizimleri 8 27

4. YAPILAN ÇALIġMALAR 4.1. Sürücü Devre ÇalıĢmamız Aracımızın hareketini sağlayan iki adet doğru akım motoru bulunmaktadır. Bu motorlar L298 sürücü devresi beslemektedir. Şekil 33'de L298 sürücü devresindeki motorların bağlantı noktaları gösterilmiştir. Bu çıkışlardan aldığımız kabloları Şekil 34'de görülmekte olan doğru akım motorların giriş uçlarına bağladık. Şekil 30 Giriş çıkış uçları Sol motor çıkışı Vcc Besleme Toprak +5V sürücü devre beslemesi Sağ motor çıkışı 28

Sol motor için aktif pini Sağ motor aktif pini Sol motor 1. - 2. giriş Sağ motor 1. -2. giriş Şekil 31.Doğru akım motoru 29

4.2. Arduino ÇalıĢmalarımız Arduino IDE kodları yazdığımız derlediğimiz ve arduino kartına yüklediğimizjava diliyle yazılmış bir programdır. Herhangi bir programlama dilinde yazılmış olan bir programı derlemekteki amacımız ise, yazdığın bir programı (programlama dilinde), makine diline çevirmek ve çalışan kullanılabilir bir program elde etmektir. Ardinuino derleyicisinin görünümü Şekil 16'de verilmiştir. Şekil 32 Arduino derleyici ana ekranı 30

Aracımızın kodlarını yazarken sıcaklık faktörünün göz önüne aldık. Buna ilişkin kod günümü aşağıda verilmiştir. void sicak() { int sensorvalue = analogread(a0); float voltage = sensorvalue *0.38828125;; Serial.print("Sicaklik="); Serial.print(voltage); Serial.println("*C"); void ldr() { int ldrdeger = analogread(a1); delay(10); Serial.print("Isik="); Serial.print(ldrdeger); if(ldrdeger>300) Serial.println(" Aydinlik"); else Serial.println(" Karanlik"); } 31

Aracımızın çalışmada sistem kodları, portların açılıp kapanması için yazılmış olan kodlar if(serialport1.isopen && i==3) { int i_key; i_key = e.keyvalue; switch (i_key) { case 100 sendstring("6"); break; case 101:// 5 tuşu sendstring("1"); break; case 102:// 6 tuşu sendstring("5"); break; case 103:// 7 tuşu sendstring("3"); break; case 104: // 8 tuşu sendstring("2"); break; case 105: // 9 tuşu sendstring("4"); break; } 38

} } Aracımıza bluetooth modül üzerinden kablosuz bağlanacağız, bu bize hem pc hem telefon hem de başka bir bluetooth aygıtla bağlantı yapma şansı tanıyacağından aracın avantajlarından biri olacaktır.bu amaçla kablosuz haberleşmeyi sağlayan bluetooth un arduinoda ki kod görünümü aşağıda verilmiştir. if (serialport1.isopen) { serialport1.write(data); } else { MessageBox.Show("Port açık değil", "Hata!"); } if (serialport1.isopen == true) { serialport1.close(); button1.text = "Bağlan"; picturebox2.image= Arac_Kontrol_Yazilimi.Properties.Resources.bagli_degil; } else { serialport1.baudrate = 9600; 39

serialport1.portname = combobox1.text.split('-')[0].tostring(); serialport1.open(); button1.text = "Bağlantıyı Kes"; picturebox2.image = Arac_Kontrol_Yazilimi.Properties.Resources.bagli; } } Programımıza göre arduino bize bağlantı için port veriyor, daha doğrusu portu biz seçiyoruz. Bağlantı için port 1 i seçtik, eğer port 1 den veri geliyorsa bağlantı var gelmiyorsa port açık değil mesajını bize göstersin istedik. Aracımızı android akıllı telefonlardan da kontrol etmek istedik, bunun için app invertor adlı online tasarım aracından telefon için bir kontrol paneli oluşturmamız gerekiyordu bizde akıllı telefonlar için kontrol panelimizi bu program aracılığıyla oluşturduk. 4.3. Akılı Telefon Araç Kontrol Paneli ÇalıĢmamız Aşağıdaki Şekil 20 de son haline dönüştürdüğümüz kontrol panelini görmekteyiz. App inventor uygulaması ise bu kontrol panelinin neler yapabileceğini block diyagramları ile tanımlıyoruz. 40

Şekil 33. Akıllı telefon için araç kontrol paneli yapımı Akıllı telefonlar için yaptığımız uygulamanın kontrol panel görünümü Şekil 21'de verilmiştir. Şekil 34. Kontrol paneli blok diyagramı Burada sadece bir komutun block diyagramını açtık, Şekil 29 de kısa kısa görünen herişaretin ayrı ayrı kendi içinde block diyagramı bulunmaktadır. 41

Şekil 35. Blok diyagram ayrıntısı Programlama yaparken kullandığımız program olan Visual studio görünümü Şekil 23'de verilmiştir. Şekil 36. Visual Studio ana ekranı Aracımızın yön kontrol paneli aşağıdaki Şekil 24'de olduğu gibi yapılmıştır. 42

Şekil 37. Kontrol paneli yapım aşaması Bu panelin kodları Şekil 25'de verildiği gibi yapılmıştır Burada tanımladığımız sadece yön tuşlarıydı yani ileri geri sağa ve sola komutlarını rakamlara döktük. Sağ ileri sol geri gibi daha komplex işler için kodlarımız ise aşağıdaki gibidir. if (serialport1.isopen) { if (joystickstate.y == 0 && i==1 && joystickstate.x == 32511) { // ileri gidiş sendstring("2"); } else if (joystickstate.y == 65535 && i==1 && joystickstate.x == 32511) { sendstring("1"); // geri yön } 43