5.19. ELEKTRONĠK DEVRE ELEMANI TEST OTOMASYONU Prof. Dr. Asaf VAROL avarol@firat.edu.tr GĠRĠġ: Endüstrinin çok büyük bir hızla geliştiği bir dünyada yaşamaktayız. Buna paralel olarak da, otomasyonun dünyada endüstrinin her alanına girdiğini görmekteyiz. Şöyle bir geçmiş yıllara bakacak olursak, önceleri otomasyonun; insan, hayvan, su gücünden ve daha sonraları da ilk olarak buhar gücüyle çalışan makinelerden sağlandığını görürüz. Fakat bunun yanında günümüzde robotların hakim olduğu bir endüstriyel üretimin önde geldiğini bilmekteyiz. Günümüzde giderek otomatikleşen bir üretim söz konusudur. Robotlar, tehlikeli olmayan ancak tekrarlı ve sıkıcı olduğu için uzun zaman çalışıldığında her insanı monotonlaştıran işlerde de insanlara yardımcı olmaktadır. Biz insanların zekasını körelten bu tür işler aslında robotlara uygundur ve onlar bu işleri yorulmadan, sıkılmadan, daha güvenli ve zaman kavramı tanımadan yapabilirler. 1. PROJENĠN AMACI: Bu projenin amacı; bir elektronik devre elemanının bilgisayar destekli olarak kontrol edilebileceğini göstermektir. Projede elektronik devre elemanlarının testi yapılmaktadır. 1705
Bilindiği gibi elektronik devrelerde kullanılan diyot, direnç vb. elemanlar çok hassastır. Bunlar çoğu zaman bozuk olarak da üretilebilmektedir. Amacımız üretim sırasında hatalı olan elemanların ayıklanmasıdır. Yalnız yüzlerce diyot ya da direncin teker teker ölçülmesi ve ayırt edilmesi çok sıkıcı ve monoton bir iştir. Böyle bir işte bir insanın çalıştırılması mümkündür. Ama bu işte çalışan işçinin sıkılması kaçınılmazdır. Ayrıca, bu robot sayesinde ölçüm sonucu daha güvenilir olmaktadır. 2. SĠSTEMĠN ÇALIġMA PRENSĠBĠ: Kayan şerit üzerindeki kutucuklarda bulunan test edilecek elektronik eleman, şeridin hareketiyle test tezgahının üzerine düşer. Ray sisteminin hareketiyle test tezgahı ölçme kolunun altına gelir. Ölçme kolu aşağı inerek tezgahın üzerindeki elektronik elemanın sağlamlık testini yapar. Bu test sırasında elektronik elemanda kısa devre var ise bozuk kararını verir ve ölçme koluna paralel olarak bağlı olan avometrede sinyal sesi duyulur. Eğer, elektronik devrede kısa devre yoksa, sağlam kararı verilecektir. Bu esnada ise, avometrede sinyal sesi işitilmez. Karar işleminin ardından ölçme kolu yukarı çıkar ve ray hareket eder. Tezgah ayırt etme kolunun altına gelir. Ayırt etme kolu ölçme sırasında alınan karara göre, elektronik elemanı bozuk ya da sağlam kutularından birine atar ve işlem tekrar başa döner. 1706
ÖLÇME KOLU M 2 E1 YÜRÜYEN BANT SİSTEMİ ÜZERĠND E ÖLÇÜM YAPILAC AK BLOK E6 E4 M 3 M 1 E5 E2 ROBOT KOLU E M BOZUK M 4 SAĞLAM DİS K ġekil 1: Elektronik devre elemanı test otomasyonuna ait yerleşim planı. 1707
3. ELEKTRONĠK DEVRE ELEMANI TEST OTOMASYONU MALZEME LĠSTESĠ Kontrol Birimi PC Bilgisayar Arabirim Elemanları Arabirim kartı ve arabirim kablosu Yapı Blokları Raylar Motorlar Adet Boyut Adet Boyut Adet Boyut 30 (mm) 10 5 (mm) 40 2 Büyük 40 20 2 20 2 Küçük 3 50 2 70 1 90 2 120 1 140 Yüzey Plaklar Diğerleri Adet Boyut Adet Parça Ġsmi 2 20 (mm) 20 2 Döner Disk 2 10 40 6 Sonsuz Vida 2 20 40 2 Dişli Kutusu 1 Elektromıknatıs 5 Anahtar (Switch) 1 Ölçü Aleti 5 Diyot (1N4001) 2 Sistemin Üstüne Konulduğu Zemin 1 Lastik Şerit 4. SİSTEMİN ÇALIŞMASI Yaptığımız elektronik devre elemanı test otomasyonu sisteminin çalışmasını adım adım şu şekilde açıklayabiliriz: 1. M1 motoru 0,85 saniye süresince çalışır ve diyot tezgahın üzerine düşer. 1708
2. E1 anahtarı 1 olduğundan M3 motoru harekete başlar ve test tezgahı ölçme kolunun altına gelir (E2 anahtarı 1 oluncaya kadar). 3. E2 anahtarı 1 olunca M2 motoru çalışır ve test kolu aşağı iner. Tezgah üzerinde bulunan elektronik elemanın ölçümünü gerçekleştirir. Ölçüm sonucu, E6 anahtarını etkileyecektir. E6 anahtarı; elektronik eleman bozuk ise 1 (kısa devre), sağlam ise 0 (açık devre) konumunu alır. Elektronik elemanın bozuk olduğu durumda, test koluna paralel bağlı avometre, sinyal verir. M2 motoru yukarı doğru bir saniye süresince çıkar. 4. M3 motoru çalışarak tezgahı taşıma kolunun altına doğru çekmeye başlar. Tezgah E4 anahtarına çarpınca M3 motoru durur. Taşıma kolu, M4 motoruna paralel bağlı mıknatıs yardımıyla tezgah üzerinde bulunan elektronik elemanı tutar ve ölçüm sonucunda, E6 anahtarının aldığı duruma göre bozuk ya da sağlam kutucuklarından birinin içine atar. Eğer ölçüm sonucu sağlam ise M4 motoru 5 saniye süresince çalışır, böylece taşıma kolu sağlam kutucuğunun üstüne gelir ve elemanı kutucuğun içine bırakır. Eğer ölçüm sonucu bozuk ise bu defa da M4 motoru 8 saniye çalışır ve taşıma kolu bozuk kutucuğunun üstüne gelip elemanı bırakır. 5. Elektronik elemanı bırakan taşıma kolunun, eski konumuna gelmesi için M4 motoru ters yönde çalışır. Taşıma kolu E5 anahtarına çarpınca M4 motoru durur. M3 motoru, test tezgahının taşıma şeridinin altına gidip, yeni bir test edilecek elektronik elemanı alması için çalışır. Tezgah E1anahtarına çarpınca M3 motoru durur ve sistem başlangıç şartlarına döner. 1709
5. SĠSTEMĠN PROGRAMLANMASI Yapılan sistemi kontrol etmek için LOGO programlama dili kullanılmaktadır. Komut kümesinin azlığı, komutların basitliği, kolayca anlaşılır olması programlamanın basit olmasını sağlar. Aşağıdaki program, sistemi çalıştırmak için yazılan programdır. TO A INIT MCW "M1 WAIT 0.85 MSTOP "M1 B END TO B IF EQUALP STATUS "E1 1 [MCW "M3] WATCH "E2 MSTOP "M3 KARAR END TO KARAR IF EQUALP STATUS "E2 1 [MCW "M2] 1710
WAIT 1 MSTOP "M2 WAIT 1 IF EQUALP STATUS "E6 1 [BOZUK] [SAGLAM] SON A END TO SAGLAM MCCW "M2 WAIT 1 MSTOP "M2 MCW "M3 WATCH "E4 MSTOP "M3 IF EQUALP STATUS "E5 1 [MCW "M4] WAIT 5 MSTOP "M4 END TO BOZUK MCCW "M2 1711
WAIT 1 MSTOP "M2 MCW "M3 WATCH "E4 MSTOP "M3 IF EQUALP STATUS "E5 1 [MCW "M4] WAIT 8 MSTOP "M4 END TO SON WAIT 2 MCCW "M4 WATCH "E5 MSTOP "M4 MCCW "M3 WATCH "E1 MSTOP "M3 END Yazdığımız programı şu şekilde açıklayabiliriz: 1712
TO A INIT MCW "M1 WAIT 0.85 MSTOP "M1 B END TO ifadesi programın başlangıcını, A ise programın adını belirtir. INIT tüm hareketleri durdurur ve iletişimi yeniden kurar. M1 motoruna bağlı olan taşıma bandını ileri yönde harekete geçirmek için MCW "M1 komut satırını kullanılır. Bandın hareket süresini ise WAIT 0.85 komut satırı ile ayarlanır ve M1 motoru MSTOP "M1 komut satırıyla durdurulur. Motor durduktan sonra ise B alt programına gidilir. TO B IF EQUALP STATUS "E1 1 [MCW "M3] WATCH "E2 MSTOP "M3 KARAR END IF EQUALP STATUS "E1 1 [MCW "M3] komut satırıyla, E1 anahtarı 1 konumunda ise M3 motoruna bağlı olan test tezgahı ileri yönde 1713
hareket eder. E2 anahtarının durum değişikliğini gözlemek için WATCH "E2 komut satırı, M3 motorunu durdurmak için MSTOP "M3 komut satırı kullanılır. M3 motoru durduktan sonra KARAR alt programına gidilir. TO KARAR IF EQUALP STATUS "E2 1 [MCW "M2] WAIT 1 MSTOP "M2 WAIT 1 IF EQUALP STATUS "E6 1 [BOZUK] [SAGLAM] SON A END IF EQUALP STATUS "E2 1 [MCW "M2] komut satırıyla, E2 anahtarı 1 konumunda ise M2 motoruna bağlı olan ölçme kolu aşağı doğru iner. WAIT 1 komut satırıyla, M2 motorunun hareket süresi ayarlanır ve MSTOP "M2 komut satırıyla, M2 motoru durdurulur. WAIT 1 komut satırıyla, ölçme kolu bir saniye bu konumda bekletilerek ölçmenin yapılması sağlanır. IF EQUALP STATUS "E6 1 [BOZUK] [SAGLAM] komut satırıyla, E6 anahtarı 1 konumunda ise program BOZUK alt programına, E6 anahtarı 0 konumunda ise program SAGLAM alt programına dallanır. BOZUK veya SAGLAM alt programındaki işlemler tamamlandıktan sonra SON alt programına gider ve buradaki işlemler tamamlanıp geri dönüldükten 1714
sonra A programına dallanma yapılarak işlemlerin sürekli olarak tekrarlanması sağlanılır. TO SAGLAM MCCW "M2 WAIT 1 MSTOP "M2 MCW "M3 WATCH "E4 MSTOP "M3 IF EQUALP STATUS "E5 1 [MCW "M4] WAIT 5 MSTOP "M4 END MCCW "M2 komut satırıyla, M2 motoruna bağlı olan ölçme kolu yukarı doğru çıkar. WAIT 1 komut satırıyla M2 motorunun bir saniye hareket etmesi sağlanır ve MSTOP "M2 komut satırıyla, M2 motoru durdurulur. MCW "M3 komut satırıyla, M3 motoru ölçme tezgahını ileri doğru harekete geçirir. E4 anahtarının durum değişikliğini gözlemek için WATCH "E4 komut satırı kullanılır. E4 anahtarı durum değiştirdiği anda M3 motoru MSTOP "M3 komut satırıyla durdurulur. IF EQUALP STATUS "E5 1 [MCW "M4] komut satırıyla, E5 anahtarı 1 konumunda ise M4 motoruna bağlı olan taşıma kolu ileriye doğru hareket eder ve aynı zamanda M4 motoruna paralel bağlı olan elektromıknatıs ölçme tezgahı üzerindeki 1715
diyotu çeker. M4 motoru WAIT 5 komut satırıyla beş saniye hareket ettikten sonra MSTOP "M4 komut satırıyla M4 motoru durdurulur. TO BOZUK MCCW "M2 WAIT 1 MSTOP "M2 MCW "M3 WATCH "E4 MSTOP "M3 IF EQUALP STATUS "E5 1 [MCW "M4] WAIT 8 MSTOP "M4 END MCCW "M2 komut satırıyla, M2 motoruna bağlı olan ölçme kolu yukarı doğru çıkar. WAIT 1 komut satırıyla M2 motorunun bir saniye hareket etmesi sağlanır ve MSTOP "M2 komut satırıyla M2 motoru durdurulur. MCW "M3 komut satırıyla, M3 motoru ölçme tezgahını ileri doğru harekete geçirir. E4 anahtarının durum değişikliğini gözlemek için WATCH "E4 komut satırı kullanılır. E4 anahtarı durum değiştirdiğinde M3 motoru MSTOP "M3 komutuyla durdurulur. IF EQUALP STATUS "E5 1 [MCW "M4] komut satırıyla, E5 anahtarı 1 konumunda ise M4 motoruna bağlı olan taşıma kolu ileriye doğru hareket eder ve aynı zamanda M4 motoruna bağlı olan elektromıknatıs ölçme tezgahı üzerindeki diyotu çeker. 1716
M4 motoru WAIT 8 komut satırıyla sekiz saniye hareket ettikten sonra MSTOP "M4 komut satırıyla M4 motoru durdurulur. TO SON WAIT 2 MCCW "M4 WATCH "E5 MSTOP "M4 MCCW "M3 WATCH "E1 MSTOP "M3 END WAIT 2 komut satırıyla, M4 motoru bulunduğu konumda iki saniye bekletilerek motora paralel bağlı elektromıknatısın diyotu bırakması sağlanır. MCCW "M4 komut satırıyla, M4 motoruna bağlı taşıma kolu diğer yöne doğru harekete geçer. WATCH "E5 komut satırıyla, E5 anahtarının durum değişikliği gözlenir ve E5 anahtarı durum değiştirdiğinde MSTOP "M4 komut satırıyla, M4 motoru durdurulur. MCCW "M3 komut satırıyla M3 motoruna bağlı ölçme tezgahı başlangıç konumuna doğru hareket ettirilir. E1 anahtarının durumu WATCH "E1 komut satırıyla, gözlenerek durum değişikliği olduğunda MSTOP "M3 komutuyla M3 motoru durdurulur. 1717
6. ELEKTRONĠK DEVRE ELEMANI TEST OTOMASYONUN MONTAJI Bu kısımda tasarlanan sistemin adım adım montajı incelenecektir. Önce elektronik devre elemanı test otomasyonu için gerekli parçaları göreceğiz. Sonra bu parçalar birleştirilerek oluşturulan ana parçaları, en sonunda da bu ana parçalardan meydana gelen otomasyon sistemini resimler eşliğinde göreceğiz. Resim 1: Küçük yapı blokları. Resim 2: Sınırlandırıcı anahtarlar. 1718
Resim 3: Elektronik parçaları tutmada kullanılan elektromıknatıs. Resim 4: Çeşitli motorlar. Resim 5: Robot kolunu döndürmede kullanılan motor-dişli sistemi. 1719
Resim 6: Çeşitli dişli parçalar. Resim 7: Kayan blok yapımında kullanılan dişli sistemler. Resim 8: Yürüyen bant ve kayan bloğa ait parçalar. 1720
Resim 9: Küçük blokların birleştirilmesi ile oluşturulan amaca özel bloklar. Resim 10: Bloklar üzerine yerleştirilmiş sınırlandırıcı anahtar düzeneği. Resim 11: Elemanları ölçmede kullanılan yardımcı ölçme elemanları. 1721
Resim 12: Yatay eksende, çift yönde hareket kabiliyetine sahip kayan robot bloğu. Resim 13: Yatay eksende dönme özelliğine sahip, elektromıknatıs tutuculu robot kolu. Resim 14: Yukarı-aşağı hareket özelliğine sahip, ölçme proplu robot kolu. 1722
Resim 15: Bilgisayar ile robot arasında iletişimi sağlayan arabirim devre. Resim 16: Ara birim ile robot parçaları arasında bağlantıyı sağlayan ara kablo. Resim 17: Robot kolunu sınırlandırmak üzere bloklar üzerine monte edilmiş anahtar. 1723
Resim 18: Sınırlandırma anahtarı ve robot kolunu döndüren motor-dişli sistemi. Resim 19: Yatay eksende dönebilen, elektromıknatıs tutuculu robot kolu sistemi. Resim 20: Yatay eksende dönebilen, elektromıknatıs tutuculu robot kolu sisteminin arkadan görünüşü. 1724
Resim 21: Yatay eksende dönebilen kol ve kayan blok. Resim 22: Yatay eksende dönebilen kol,kayan blok ve ölçüm yapan robot kol sistemlerinin birlikte görünüşü. Resim 23: Elemanları kayan blok üzerine taşıyan yürüyen bant sistemi. 1725
Resim 24: Birleştirilmiş sistem ve ölçümü dıştan denetlememizi sağlayan AVO metrenin birlikte bağlanışı. Resim 25: Otomasyon sisteminin bilgisayara bağlanması. 1726
Resim 26: Sistemin dıştan görünüşü. Resim 27: Sistemin yandan görünüşü. Resim 28: Sistemin yakından görünüşü. 1727
Resim 29: Yürüyen bant kısmından görünüşü Resim 30: Sistemin genel görünüşü. 1728
7. SONUÇ: Bu çalışmada, elektronik elemanların sağlamlığını bilgisayar destekli kontrol eden bir otomasyon sistemi gerçekleştirilmiştir. Bir sistemin bilgisayarla nasıl kontrol edilebileceği hususunda önemli bir tecrübe kazanılmıştır. Sistemin mekanik aksamı lego parçaları ile yapıldığından, öğrencilerin zihinsel kabiliyetleri ile neler yapabilecekleri ortaya çıkmıştır. KAYNAK: Elektronik Devre Elemanı Test Otomasyonu, Fırat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Robotik Dersi Projesi, Proje No:1999/VII-Gündüz 1729
1730