MİKRODENETLEYİCİLERDE AÇIK KAYNAK DENEYİMİ: ARDUINO VE KÖPRÜLÜ VİNÇ KABLOSUZ KONTROL UYGULAMASI

Benzer belgeler
Mikrodenetleyicilerde Açık Kaynak Deneyimi: Arduıno ve Köprülü Vinç Kablosuz Kontrol Uygulaması

Erzurum Teknik Üniversitesi RobETÜ Kulübü Robot Eğitimleri. ARDUİNO EĞİTİMLERİ I Arş. Gör. Nurullah Gülmüş

Melih Hilmi ULUDAĞ. Yazılım Mühendisi Mekatronik Mühendisi. a aittir.

Arduino nedir? Arduino donanım ve yazılımın kolayca kullanılmasına dayalı bir açık kaynak elektronik platformdur.

BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Proje Adı : MATLAB Real-Time Windows Target toolbox kullanımı ve ilişkili bir uygulama geliştirilmesi

DOKUMANLAR

İçİndekİler. 1. Bölüm - Mİkro Denetleyİcİ Nedİr? 2. Bölüm - MİkroDenetleyİcİlerİ Anlamak

VIERO ARAÇ SAYIM SİSTEMİ

Yazılım Mühendisliğine Giriş 2018 GÜZ

EEM 419-Mikroişlemciler Güz 2017

VIERO, görüntü tabanlı analiz sayesinde, ortalama araç hızı bilgisi üretmekte ve araç yoğunluğunu da ölçmektedir. VIERO Araç Sayım Sistemi

Doç. Dr. Cüneyt BAYILMIŞ

BLUETOOTH KUMANDA KONSOLU ĐLE KONTROL EDĐLEN ROBOT KOLLU PALETLĐ MOBĐL ARAŞTIRMA ROBOTU

Endüstri 4.0 ve Nesnelerin Interneti

PROJE RAPORU. Proje adı: Pedalmatik 1 Giriş 2 Yöntem 3 Bulgular 6 Sonuç ve tartışma 7 Öneriler 7 Kaynakça 7

Çalışma Adı : Uzaktan programlanabilir kayan yazı sistemi

BİLGİSAYAR BİLİMİ DERSİ (KUR-2)

IOT DONANIM ALT YAPISI

Sistem Nasıl Çalışıyor: Araç İzleme ve Filo Yönetim Sistemi

Adres Yolu (Address Bus) Bellek Birimi. Veri Yolu (Databus) Kontrol Yolu (Control bus) Şekil xxx. Mikrodenetleyici genel blok şeması

Neden CnlnlRTID. Elektronik Sinyalizasyon. Kontrol. Estetik. Tümüyle Endüstriyel. Kontrol ve Koruma Gerçek Verme. Karar

4-Deney seti modüler yapıya sahiptir ve kabin içerisine tek bir board halinde monte edilmiştir.

WiFi RS232 Converter Sayfa 1 / 12. WiFi RS232 Converter. Teknik Döküman

BÖLÜM Mikrodenetleyicisine Giriş

YILDIZ TEKNIK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK - ELEKTRONİK FAKULTESİ ELEKLTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Ürün Özeti WIBNB Modülü

Bilişim Garaj Akademisi Nedir?

S7 300 HABERLEŞME SİSTEMİ. S7 300 plc MPI, Profibus ve Endüstriyel Ethernet gibi haberleşme ağlarına bağlanabilme olanağı sağlar.

RedoMayer Makina ve Otomasyon

Otomasyon Sistemleri Eğitiminde Animasyon Tabanlı Uygulamaların Yeri ve Önemi. Murat AYAZ*, Koray ERHAN**, Engin ÖZDEMİR**

IR Modülü. Kart Özellikleri Çalısma Frekansı: 38KHz Mesafe: 6 Metre Çalısma Voltajı: 3.3-5V Kart Boyutları: 20 mm x 20 mm

Prof. Dr. Oğuzhan Urhan GYY Müh.Tas 3 ve Tez Konusu Önerileri

ANALOG SANTRALLAR IP HYBRID SANTRALLAR

Web Üzerinden Labview Kullanarak Altı Eksenli Robot Kolu Kontrolü

MEB YÖK MESLEK YÜKSEKOKULLARI PROGRAM GELİŞTİRME PROJESİ

Bilişim Teknolojileri Temelleri 2011

Mekatronik Teknolojisi Programı. Kuruluş Yılı : 2015 Eğitime Başlama Yılı : Mezun Sayımız : 59

ANDROID AÇIK AKSESUAR API & AKSESUAR GELİŞTİRME. Dr. Fatma Cemile Serçe

Üç Boyutlu Grafik Teknolojilerinin Mobil Öğrenme Alanı ile Bütünleştirilmesi

MP211 DONANIM KILAVUZU

Mikrodenetleyiciler (MECE 308) Ders Detayları

PLC (Programlanabilir Kontrol Cihazı) TABANLI SİSTEMLERİN İNTERNET ÜZERİNDEN İZLENMESİ

IRT63M. Bilgi Dokümanı. 128x64 piksel grafik LCD, Klavye, UART ve Ethernet Haberleşme ile Temassız Kart (ISO14443A/B) Okuyucu (IRT63M)

EEM 419-Mikroişlemciler Güz 2016

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK SİSTEMLER LABORATUVARI 1

DÖRT BACAKLI ROBOT TASARIMI

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EĞİTİM-ÖĞRETİM PLANI ( Normal) D KODU DERSLER T U KR AKTS D KODU DERSLER T U KR AKTS EEM206

Çalışma Açısından Bilgisayarlar

Bilgisayar Donanım 2010 BİLGİSAYAR

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ TASARIM PROJESİ

İŞLEMCİLER (CPU) İşlemciler bir cihazdaki tüm girdilerin tabii tutulduğu ve çıkış bilgilerinin üretildiği bölümdür.

KISA MESAFE RADYO TELEMETRİ CİHAZLARI

BESLEME KARTI RF ALICI KARTI

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

Haftalık Ders Saati Okul Eğitimi Süresi

1. Ders Giriş. Mikroişlemcili Sistem Uygulamaları

MKT2012,Proje Tabanlı Mekatronik Eğitim Çalıştayı, Mayıs 2012, Çankırı-Ilgaz, TÜRKĐYE

YENİLENEBİLİR ENERJİ EĞİTİM SETİ

EL300 ÇOK KANALLI SU KONTROL ÜNİTESİ TETHYS INSTRUMENTS 57, CHEMIN DU VIEUX CHÊNE, MEYLAN -FRANCE-

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Operatör panelleri FED

5.63. YÜK KONTROLLÜ ASANSÖR ROBOT TASARIMI

ELEKTRİK GRUBU ELEKTRİK MAKİNELERİ EĞİTİM SETİ ELECTRICAL MACHINERY TRAINING SET

MCR02-AE Ethernet Temassız Kart Okuyucu

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ TASARIM PROJESİ ÇALIŞMASI

Ek bilgi Internet:.../cecx

Mikroişlemci Nedir? Mikrodenetleyici Nedir? Mikroişlemci iç yapısı Ders Giriş. Mikroişlemcili Sistem Uygulamaları

MBS100 DONANIM KILAVUZU

WiFi Relay Sayfa 1 / 11. WiFi Relay. Teknik Döküman

PROGRAMLANABİLİR LOJİK DENETLEYİCİ İLE DENEYSEL ENDÜSTRİYEL SİSTEMİN KONTROLÜ

ART S603W Standalone Kart Okuyucu

AC SERİSİ ASANSÖR KUMANDA SİSTEMLERİ. Melih AYBEY AYBEY ELEKTRONİK

WAT Endüstriyel Sürücüler

INVT IVC1. -Kompakt Tip PLC. Marketing 2014 HM

MUSTAFA KEMAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Sayılar, cebir, denklemler ve eşitsizlikler, fonksiyonlar, trigonometri, komplerks sayılar, logaritma

Fatih Üniversitesi. İstanbul. Haziran Bu eğitim dokümanlarının hazırlanmasında SIEMENS ve TEKO eğitim dokümanlarından faydalanılmıştır.

ELEKTRİKLİ ARAÇ ŞARJ İSTASYONLARI VE İSTASYON AĞ ÇÖZÜMLERİ

BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ S EĞİTİM SETİ DENEY KİTAPÇIĞI

SERNET ET232CAS x2 RS232 Seri Kanal Sunucu KULLANICI KILAVUZU. Telif Hakkı Uyarısı. >>> Otomasyon Ürünleri

Q-scout ne işe yarar?

SERNET ET232CAS x2 RS232 Seri Kanal Sunucu KULLANICI KILAVUZU. Telif Hakkı Uyarısı. >>> Otomasyon Ürünleri

Bilgisayar Mimarisi Nedir?

INTEL TABANLI ÇÖZÜMLERLE BİLİMSEL EĞİTİME GÜÇ KATMA FIRSATI

Donanım ve Yazılım Altyapısı Bileşeni

STP1 +2 FONKSİYON. Step Motor Eğitim Seti. Tamamen mekatronik özel tasarım. Pratik Becerileri kazanmak ve Proje Odaklı Uzmanlık İçin

Mikroişlemciler ve Mikrokontrolörlere Giriş (CMPE236) Ders Detayları

Java 2 Micro Edition (J2ME)

SERNET ET485CAS x2 RS485/RS422 Seri Kanal Sunucu KULLANICI KILAVUZU. Telif Hakkı Uyarısı. >>> Otomasyon Ürünleri

OG VE AG GENİŞBANT POWER LINE HABERLEŞME

S ve TIA P0RTAL

C-Serisi PLC İleri Seviye Eğitim

RTU300 SERİSİ DONANIM KILAVUZU

UniGSM Arduino SHIELD (UniGSM-A) KURULUM ve KULLANIM KİTAPÇIĞI

İÇİNDEKİLER VII İÇİNDEKİLER 1 ARDUINONUN TEMELLERİ 1

Nesnelerin İnternetinde 11 Bağlantı Protokolü

adres: Tems l Plaza 1201/1 Sok. No:4 - Z27 Yen şeh r - Konak / İZMİR tel: +90 (232) faks: +90 (232) e-posta: b ncerelektron

Çözümleri TRAFİK ÖLÇÜM SİSTEMLERİ. İSBAK A.Ş., İstanbul Büyükşehir Belediyesi iştirakidir.

Transkript:

MİKRODENETLEYİCİLERDE AÇIK KAYNAK DENEYİMİ: ARDUINO VE KÖPRÜLÜ VİNÇ KABLOSUZ KONTROL UYGULAMASI Oğuz Gora 1 1 Yaşar Üniversitesi, Meslek Yüksekokulu, İzmir oguz.gora@yasar.edu.tr ÖZET: Açık kaynaklı platformlar, günümüzde hiç olmadığı kadar yaygın hale gelmiş durumdadır. Gerek mobil uygulamalarda, gerek gömülü sistemlerde başta güvenlik ve performans avantajları sayesinde tercih sebebi olmuşlardır. Arduino elektronik platformları da açık kaynak felsefesini benimsemiştir. Bu sayede, platforma ilişkin donanım bilgileri, yazılım kodları herkesin kullanıma açıktır. Bu yapısı Arduino yu, gerek bireysel çalışmalarda gerek mikrodenetleyici tabanlı elektronik eğitiminde tercih sebebi yapmaktadır. Bu bağlamda Arduino, mühendis ve diğer teknik elemanların eğitiminde önemli bir yer tutan mikrodenetleyiciler konusunda; modüler yapısı, maliyet avantajı ve örnek uygulamalara ulaşma kolaylığı sayesinde yerinde bir alternatiftir. Bu çalışmada, Arduino platformunda bir uygulama örneği olarak köprülü vinç kablosuz kontrol uygulaması gerçekleştirilmiştir. Uygulamanın aşamaları ayrıntılı bir şekilde incelenmiş ve geliştirilen yazılımlar akış şemalarıyla birlikte aktarılmıştır. Böylece, Arduino ile endüstriyel geliştirmeye açık kapsamlı bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Anahtar kelimeler: Arduino, Mikrodenetleyiciler, Açık Kaynak Platformları THE OPEN SOURCE EXPERIENCE OF USING MICROCONTROLLERS: ARDUINO AND GOLIATH CRANE WIRELESS CONTROL APPLICATION Abstract: Open source are gaining in popularity on a daily basis. Through the safety and performance advatages, they are preferred in mobile applications and embedded systems. Arduino electronic platforms also accept the philosophy of open source. By this means, the information about Arduino hardware and software codes are open for anyone s use. Arduino boards are gaining in popularity on a daily basis. In this study Ardunio boards are investigated as an alternative to microcontroller education. The advantages to students of Ardunio are its modular structure and cost advantages. As Ardunio boards are open-source it means that students can readily access a wide range of technical information and published documents related to Ardunio. This paper provides a detailed example for advanced Ardunio-users with a study on the implementation of Ardunio to a wireless control application for a goliath overhead crane application. As a result, this work is completed successfully with respect to simplified industrial improvements. Keywords: Arduino, Microcontrollers, Open Source Platforms

1. GİRİŞ Günümüzde kontrol ve yazılım sistemleri gündelik hayatımızda ve sanayi üretiminde etkin bir şekilde yer almaktadır. Bu sayede üretim aşamaları doğruluk, güvenlik, hız ve esneklik kazanmaktadır. Bu amaçla, röle ve kontaktörlü sistemler, yarı iletken anahtarlamalı sistemler ve günümüzde PLC ve SCADA arayüzlerini de barındıran gömülü bilgisayar sistemleri tercih edilmektedir. Tüm bu gelişmelere bağlı olarak, mevcut teknolojileri kullanabilen, yetişmiş teknik eleman ihtiyacı da ortaya çıkmıştır. Teknik elemanların yetiştirilmesi sürecinde teorik bilginin önemi yadsınamaz konumdadır. Bununla birlikte, pratik uygulamalara ilişkin bilgiler, teorik bilgilerin hayata geçtiği kısımdır ve öğrenme sürecinin olmazsa olmaz bir unsurudur. Bu anlamda, teknik eğitim sırasında mikrodenetleyicilere ilişkin eğitim özel bir konumda yer almaktadır. Bu özel konumu, mikrodenetleyici eğitiminin programlama eğitimine benzer olarak bilgisayar teknolojilerinden yararlanılarak algoritma bilgisine sahip olmayı, ilişkisel düşünmeyi, ortalama bir İngilizce bilgisini gerektirmesinden kaynaklanmaktadır [1]. Öğrencilerin mikrodenetleyicilere ilişkin aldıkları eğitim, hayatlarının ilerleyen aşamalarında sıklıkla başvuracakları bir konumda yer almaktadır. Buradan hareketle, varolan mikrodenetleyici eğitimine yeni bir bakış açısı ve çeşitli avantajlar getiren Arduino setleri önem arz etmektedir. Bu çalışmada, mikrodenetleyici eğitimine ilişkin süreçlerde Arduino setlerinin faydaları vurgulanmış, bu amaçla setlerin temel özellikleri tanıtılmıştır. Uygulama geliştirme aşamaları incelenmiş ve örnek bir uygulama paylaşılmıştır. Bu bağlamda, 2. kısımda mikrodenetleyici eğitimi incelenmiştir. 3. kısımda Arduino setlerinin de felsefesini paylaştığı açık kaynak dünyasına ilişkin bilgiler verilmiştir. 4. kısımda Arduino setlerinin detaylı incelemesi yapılmıştır. 5. kısım ile Arduino setleri kullanılarak geliştirilen örnek bir köprülü vinç uygulaması paylaşılmıştır. 6. kısımda ise çalışmadan ortaya çıkan sonuçlar okuyucuya aktarılmıştır. 2. MİKRODENETLEYİCİ EĞİTİMİ 1971 yılında Intel firması tarafından üretilen mikroişlemciler, sayısal elektronikte büyük bir değişimin başlatıcısı olmuştur [2]. İlerleyen yıllarda, mikroişlemcilerin üretimi de hızla artarak günümüzde birçok cihazın içinde yer alacak kadar yaygınlaşmıştır. Mikroişlemciler, kapasitelerinin artmasıyla ve tümdevre teknolojisinin gelişmesiyle birlikte sayıcı, paralel port, seri port, bellek gibi özelliklere sahip olmaya başlamıştır. 1980 yılında Intel firması artık bu tümdevre teknolojisini mikrodenetleyiciler olarak adlandırmaya başlamıştır. Mikrodenetleyiciler, öneminin anlaşılmasıyla birlikte 1980 li yıllardan itibaren üniversite derslerinde yer almaya başlamıştır. Üniversiteler genellikle o yıllarda, güncel olduklarından MCS-51, 68HC11XX veya PIC ailesi mikrodenetleyicilerden birini öğretmişlerdir [3]. MCS-51 ailesi mikrodenetleyiciler 8 bit mikroişlemci (CPU), sayıcı, program ve veri belleği, paralel ve seri port, kesme denetleme birimi, mantıksal işlemci içermektedir [4]. Gelişmeye açık tasarlandığından tasarımcılar için avantajlıdır. 68HC11XX ailesi Motorola firması tarafından üretilmiştir. Örneğin 68HC11D0, 8 bit mikroişlemci (CPU), 4 adet paralel port, 1 adet seri port, 192 byte veri belleği 4096 adet Flash bellek ve kesme denetleme birimi bulundurmaktadır [5].

PIC ailesi mikrodenetleyiciler ise Microchip firması tarafından 1990 lı yıllarda ucuz bir mikrodeneletleyici olarak sunulmuştur. Microchip firması standart mikrodenetleyiciler üretmek yerine her seviye ve gruplara mükrodenetleyici üretme stratejisini benimsemiştir. Genel olarak bu gruplardaki mikrodenetleyicilerde ortak olarak 8 bit mikroişlemci, program belleği, veri belleği, paralel port, sayıcı, kesme denetleme birimi bulunmaktadır. Bugün PIC ailesi hâlâ yaygın bit şekilde kullanılmaktadır [6]. Arduino platformlarında ise çeşitli Atmel mikrodenetleyicileri kullanılmaktadır. Örneğin Arduino Uno da kullanılan Atmega328, genel amaçlı 23 giriş/çıkışa, 3 zamanlayıcı/sayıcıya, iç ve dış kesmelere, seri UART kanala, 6 kanal Analog-Dijital çeviriciye sahiptir. Bu setlerde öğrencilerin geliştirebilecekleri uygulamaların bazıları sıralanırsa: - DC Motor Kontrolü, - Servo Motor Kontrolü, - Step Motor Kontrolü, - PWM Uygulamaları, - Analog Okuma/Yazma Uygulamaları, - LCD Uygulamalarıdır. Bunların dışında Arduino platformunda ileri uygulamalar da gerçekleştirilebilir. Örneğin: GSM, GPS, Wi-fi, Bluetooth ve RFID Uygulamaları bunlardan bazılarıdır. 3. AÇIK KAYNAK DÜNYASI Açık kaynak düşüncesi, yazılım alanında Richard Stallman ın sayesinde başladığı söylenebilir. Stallman, 1983 yılında Unix işletim sistemine ve her geçen gün metalaşan yazılım dünyasına karşı serbestçe kullanılan bir işletim sistemi yazacağını ilan eder [7]. Bu amaçla GNU (Gnu Is Not Unix) adı verdiği işletim sistemini ortaya çıkarır. Amacı, yazılım dünyasının serbest gelişimini korumaktır. Bu yüzden şirketler tarafından kodları saklanmış, değiştirilemeyen yazılımlar yerine herkesin kodlarını şeffaf bir şekilde görebildiği, değiştirebildiği, gelişimine ve dağıtımına katkıda bulunabildiği bir anlayışı yerleştirmeyi arzulamıştır. Süreç içinde, açık kaynak dünyası o yıllardan öngörülemeyecek bir şekilde gelişmiştir. Yalnızca açık kaynaklı yazılımları kullanan proje grupları, bağımsız çalışan programcılar, bilimsel olarak çalışmalarını sadece açık kaynak platformlarında gerçekleyen bilim adamları, serbest geliştiriciler, standart kullanıcılarıyla bugün dünya çapında bir hareketlilikten bahsedilmektedir. Bu paylaşım ortamının gelişimi ve teminat altına alınması için çeşitli lisans tipleri de geliştirilmiştir. Bunları sıralamak gerekirse; Copyleft, Creative Commons, GPL vd. Diğer taraftan, açık kaynak hareketi sahip olduğu felsefesiyle yazılım dünyasının ötesine taşmış durumdadır. Bugün açık kaynak felsefesini benimsemiş ekoloji grupları, film projeleri, bulunmaktadır [8][9]. Benzer biçimde, Arduino setleri açık kaynak felsefesini hem yazılım hem donanım bilgilerini kapsayacak şekilde benimsemiş bir platformdur ve Creative Commons ile lisanslanmıştır [10]. Böylece, Arduino elektronik uygulama geliştirme platformuna ilişkin baskı devre kartlarından, CAD çizimlerine ve örnek uygulamalara kadar her şey internet üzerinden paylaşılmaktadır. Bugün kullanıcılar, elindeki bu teknik dökümanlardan yararlanarak kendi Arduino kartını talepleri doğrultusunda geliştirebilmektedir.

Belirtmek gerekir ki, günümüzde açık kaynak felsefesini benimsemiş ARM mikroişlemci mimarisini kullanan çeşitli geliştirme platformları da bulunmaktadır. Bunlardan bazıları IOIO, Mbed, Beaglebone olarak sayılabilir. Bu kartların daha çok mobil uygulamalar için tercih edildiği söylenebilir. 4. ARDUINO İLE PROGRAMLAMA VE UYGULAMA GELİŞTİRME Arduino ile uygulama geliştirmek için öncelikle yapılacak uygulamaya uygun Arduino kart seçilmelidir. Genellikle başlangıç için Arduino Uno tercih edilmekle birlikte Leonardo, Due, Yûn, Tre, Micro, Esplora, Mega, Ethernet, Mini, Nano, Lilypad, Pro Mini, Fio modelleri de bulunmaktadır. Şekil 1. Arduino Uno Ön Yüz ve Arka Yüz Arduino Uno, ATmega328 işlemci ile çalışır ve karta bağlanacak 7-12 V arası gerilimi regüle ederek çalışma gerilimi olan 5 V a düşürür. Kartta bulunan 14 dijital giriş çıkış noktasının 6 sı PWM (Pulse Width Modulation ya da Darbe Genişlik Modülasyonu) çıkışı olarak kullanabilir. Ayrıca 10 bit çözünürlüğünde 6 adet analog girişi de bulunmaktadır. Bu özellikleri ve dijital çıkışlarında doğrulukları sayesinde Arduino psikoloji laboratuvarlarında dâhi kullanıma uygun görülmektedir [11]. Arduino geliştirme kartlarına özelliklerine bakılacak olursa [10], tabloda farklı çalışma frekanslarında ve giriş/çıkış sayısında örnekler bulmak mümkündür. Bu kartlara geliştirici ihtiyaca göre ek kartlar bağlayabilmektedir. Bu kartlar yine ilgili geliştirme kartına uyumlu olacak şekilde tasarlanmaktadır. Örneğin bir DC motor kontrol uygulaması için motor eklentisini; kablosuz haberleşme için Xbee kablosuz haberleşme kart eklentisi kullanılabilir ya da geliştirici bu kartları kendi isteğine göre tasarlayabilir. Şekil 2 Arduino Uno ve Ethernet Kartı Birlikte Mikroişlemci ve mikrodenetleyicilere ilişkin teknik eğitim sırasında maliyet konusu ile birlikte kullanılan kartların modülerliği de önem taşımaktadır. Arduino kartları sayesinde öğrenciler, geliştirme kartları ve istedikleri eklentileri kullanarak donanımsal ihtiyaçlarını karşılayabilmektedir. Bu eklentiler (adları shield olarak geçmektedir) ethernet,

motor kontrol, bluetooth, GPS vb. ihtiyaçlara cevap verebilmektedir. Örneğin; Bir internet ara yüzü barındıran ev otomasyonu uygulaması için geliştirme kartıyla birlikte kullanılacak ethernet kart eklentisi gerekmektedir. Şekil 3 Arduino Uno Giriş-Çıkışları. Arduino kartlarının maliyet avantajı, öncelikle kartları kullanıcının kendisinin geliştirebilmesine imkân vermesinden kaynaklanmaktadır. Böylece, gerçekleştirilmek istenen kart için ilgili parçaların temin edilmesi, elektronik kartın yapılması ve montajı yeterli olmaktadır. Eğer Arduino kartlarının hazır olarak temin edilmesi istenirse, üretimine ilişkin bilgiler herkesin kullanımına açık olduğu için en uygun fiyatlı kartın temin edilmesi iyi bir pazar araştırmasıyla mümkün olacaktır. Arduino kartlarının önemli bir avantajı da elektronik platform ile programlama yazılımı uyumluluğu ve doküman zenginliğidir. Arduino IDE yazılımı sayesinde, elektronik platformda çalıştırılacak kodlar yazılabilmektedir. Yazılan kodlar aynı program sayesinde derlenip, genellikle USB haberleşme kanalıyla elektronik platforma aktarılıp kullanılmaya hazır hale getirilmektedir. Yapılan bir çalışmada, laboratuvar kitleriyle ilgili olarak öğrencilerin memnuniyetsizlerinin sebepleri olarak yazılım uyumsuzluğu ve doküman eksikliği belirtilmiştir [12]. Bu bağlamda, Arduino platformlarının açık kaynaklı olması, zengin dokümantasyona ve örnek uygulamalara erişimi sağlayarak bu memnuniyetsizliklerin önüne geçmiştir. 5. ÖRNEK UYGULAMA Arduino kartlarıyla geliştirilmiş uygulamalara ulaşmanın kolaylığından ve zenginliğinden bahsedilmişti. Bu kısımda Arduino geliştirme kartları kullanılarak elektrikli köprülü bir vincin kablosuz olarak kontrol aşamaları aktarılmaktadır. a. Elektrikli Vinçler Bilindiği gibi endüstriyel uygulamalar sırasında elektrikli vinçler, yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Elektrikli vinçler, sanayide farklı tiplerde kullanılmaktadır: Kule vinçleri, portal vinçler, köprülü vinçler, pergel vinçler, yük asansörleri bunlardan bazılarıdır. Vinçler genellikle bir operatör ya da kumanda yardımıyla kullanılmaktadır. Kullanılan kumanda uygulamaları, gün geçtikçe iş güvenliği koşullarını iyileştirmek ve operasyon sırasında esneklik sağlamak amacıyla klasik kontrolcü

yapılarından uzaklaşmaktadır. Bu amaçla yapılan kablosuz kontrol uygulamaları günümüzde yaygın uygulamalardan biridir. Şekil 4 Elektrikli Vinçler Elektrikli vinç uygulamalarında genellikle elektriksel olarak kontrol edilen 3 adet motor grubu yer almaktadır. Bunlardan ilki, köprü üzerinde hareket edebilen kaldırıcı grup motorudur. Genellikle kendinden frenlidir ve en yüksek güce sahip motordur, uygulamada kaldırılacak yük aralığına göre gücü değişebilmektedir. Diğer motorlar ise kaldırıcı grubun köprü üzerinde hareketini sağlayan motorlardır ve nispeten düşük güçtedirler. Endüstri uygulamalarında doğrudan yol vermeli sistemler kullanıldığı gibi son yıllarda hız kontrollü sürücülü sistemler de yaygınlaşmıştır. İleri otomasyon uygulamalarında da tork kontrolü, yük kontrolü, salınım kontrolü gibi ek özellikler de eklenmiştir. Şekil 5 Köprülü Bir Vincin Yapısı ve Elektrik Motorları b. Uygulama Arduino geliştirme kartları ile yapılan uygulamada, vincin kontrolü için gerekli kumanda sinyalleri Xbee haberleşme birimi ile kablosuz olarak kontrol kısmına taşınmıştır. Taşınan sinyaller, Arduino Mega kartında geliştirilen yazılımda yorumlanmıştır. Sonrasında, sırasıyla röle kartı ve kontaktör bağlantıları ile ilgili çıkışların elektriksel durumu kontrol edilmiştir. Aşağıdaki şema uygulama kurgusuna ilişkin bir şemadır.

Şekil 6 Uygulama İlişkin Şema i. Xbee Haberleşmesi Xbee modülleri, kablosuz haberleşmeyi gerçekleştirmek için IEEE standartlarında üretilen bir haberleşme modülüdür. Kullanıcılara sunduğu maliyet avantajı, kullanım esnekliği, uzun pil ömrü ve küçük boyutlarıyla birçok alanda tercih edilmektedir. Piyasaya çıktığından beri kendine çeşitli kullanım alanları bulmaktadır [13]: - Bina ve ev otomasyon sistemlerinde; havalandırma, iklimlendirme, aydınlatma cihazları - Güvenlik sistemlerinde; gaz, yangın vb. detektör sistemleri - Sağlık sektöründe hasta takip sistemlerinde; kan basıncı, nabız, tansiyon takibi - Geniş tarım arazilerinde çevresel faktörlerin takibi - Üretim kontrolünde kullanılan sensör sistemlerinde Gerçekleştirilen uygulama için de Xbee modülleri kullanılmıştır. Şekil 7 Bir Xbee Modülü (A Xbee Module) Modüllerin her biri X-CTU programıyla aşağıdaki parametrelere göre konfigüre edildiğinde Xbee modüllerinin bulunduğu iki platform birbiriyle sorunsuz bir şekilde haberleşmektedir. Tablo 3. X-CTU Programında Girilen Parametreler XBEE-1 Version: 10E6 Poh ID: 3332 My ID: 0 DL ID: FFFF DH ID: 0 BD: 6 (57600 kbit/sn) D3: 3 IC: 8 RR: 3 R0: 10 XBEE-2 Version: 10E6 Poh ID: 3332 My ID: 1 DL ID: 0 DH ID: 0 BD: 6 (57600 kbit/sn) D3: 5 IU: 0 IA: FFFF R0: 10

ii. Uygulama Yazılımları Uygulama gerçekleştirilmesinde Arduino Mega ve Arduino Fio seçilmiştir. Arduino Mega seçilmesinin nedeni, uygulamanın modüler ve geliştirilebilir olması için giriş/çıkış ve haberleşme kapasitesi yüksek bir mikrodenetleyici ihtiyacıdır. Arduino Fio ise Xbee haberleşme birimiyle uyumlu çalışan ve az yer kaplayan bir Arduino versiyonu olduğu için tercih edilmiştir. Bu iki Arduino platformu için 2 farklı yazılım geliştirilmiştir. Yazılımlara ilişkin akış şemaları aşağıda yer almaktadır: Başla Giriş/Çıkış pinlerini ayarla. Uyku moduna gir Yukarı B1 Aşağı B2 Sağ B3 Sol B4 Köprü Sağ B5 Kumanda kullanılmaya başladı mı? E Haberleşmeyi başlat Köprü Sol B6 Acil Durdurma H BEKLEME KONUMU Butonların durumunda değişiklik? H Kumanda 2 dakikadır aktif mi? H B1 e mi Acil butonuna basıldı mı? E B2 e mi E BEKLEME KONUMU B3 e mi B4 e mi B5 e mi B6 a mı Değişkeni GÖNDER Şekil 8 Kumanda Yazılımı Akış Diyagramı

Başla Giriş/Çıkış pinlerini ayarla. Haberleşmeyi başlat Veri alınıyor mu? E Alınan Verideki Bilgileri Ayrıştır İlgili Çıkışları Sür H Bütün Çıkışlarını OFF konumuna al BEKLEME Şekil 9 Ana Kontrol Birimi Akış Diyagramı Akış şemaları verilen uygulama yazılımlarından ilki kumanda yazılımına aittir. Bu yazılımda mikrokontrolcü, genelde uyku modunda hazırda beklemektedir. Kumanda kesme sinyalleri ile aktif hale getirildiğinde öncelikle acil durdurma butonu olmak üzere butonların konumları taranır ve gönderilecek değişkene kaydedilir. Ana kontrol birimine gönderilecek değişken son haline getirildikten sonra gönderme işlemi uygun hızda gerçekleştirilir. Daha sonra mikrokontrolcü butonların konumunda değişiklik olması durumunda tekrar değişkeni gönderme yoluna gidecektir. Ana kontrol birimindeki yazılım ise, gelen verilerin mümkün olduğu kadar çabuk bir şekilde çıkışa aktarılması için sade tutulmuştur. Dolayısıyla bu kısımda, gelen veriler ayrıştırılır ve ilgili çıkışlar aktif edilir. Uygulamaya ilişkin bir fotoğraf aşağıda yer almaktadır. Şekil 10 Ana Kontrol Birimi 6. SONUÇLAR Çalışmada, Arduino setlerinin mevcut mikrodenetleyici dersleri için uygun seçeneklerden biri olduğu ortaya çıkmıştır. John Sarik ve Ioannis Kymissis in yaptıkları çalışmada aktardıklarına göre de, öğrencilerin Arduino setlerine ilişkin geri-bildirimlerinin olumlu yönde olduğu ve ortaya çıkan projelerin kalitesinin geçmişe oranla yükseldiği görülmüştür [14]. Bunu elde etmede Arduino setlerinin ucuzluğu, modülerliği, doküman zenginliği, açık kaynaklı oluşu önemlidir. İleri bir uygulama olarak paylaşılan köprülü vinç kablosuz kontrol uygulaması, Arduino setleri ile endüstriyel gelişmeye de açık çalışmalar yapılabileceğini göstermektedir.

Bu çalışma ile, literatüre mikrodenetleyici eğitiminde alternatif bir seçenek olarak Arduino setlerine ilişkin bilgiler sunulmuştur. Üniversitelerde yürütülen mikrodenetleyici derslerinde bu setlerin kullanımının yaygınlaşması gereği vurgulanmıştır.

KAYNAKLAR [1] Ersoy H, Madran R.O., Gülbahar Y. (2011) Programlama Dilleri Öğretimine Bir Model Önerisi: Robot Programlama, Akademik Bilişim Konferansı Bildirileri. Malatya. [2] Betker, Michael R., Fernando, John S., and Whalen Shaun P., (1997) The History of The Microprocessor, Bell Labs Technical Journal, vol. 2, no.4, pp.29-56, Autumn. [3] Gümüşkaya, H, (2002) Mikroişlemciler ve 8051 Ailesi, Alfa Yayınları. [4] Intel, (1995), Catalog, [Online], Available: http://www.keil.com/dd/docs/datashts/intel/80x1bh_87c51_ds.pdf [1 June 2014]. [5] Freescale, (2005), Catalog, [Online], Available: http://www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/data_sheet/m68hc11e.pdf [1 June 2014]. [6] Morton, J., (2001) PIC Your Personal Introductory Course, Newnes Second Edition, Burlington, USA. [7] Stallman R., Başlangıç Duyurusu, [Online], Available: http://www.gnu.org/gnu/initial-announcement.html [1 June 2014]. [8] Açık Kaynaklı Ekoloji, [Online], Available: http://opensourceecology.org [1 June 2014]. [9] Sintel Kısa Film Projesi, [Online], Available: http://www.sintel.org [2 June 2014]. [10] Arduino Web Sitesi, [Online], Available: http://www.arduino.cc [2 June 2014]. [11] D Aysilio A., (2011) Arduino: A Low-cost Multipurpose Lab Equipment, Psychonomic Society. [12] Durfee W., Li P., Waletzsko D., (2005) At Home System and Controls Laboratories, ASEE Annual Conference & Exposition. [13] ZigBee Alliance, FAQs, [Online], Available: http://zigbee.org/about/faq.aspx [2 June 2014]. [14] Sarik J., Kymissis I., (2010) Lab Kits Using Arduino Prototyping Platform, ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference.