YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ DERSİ Işığa Dönen Kafa Projesi 2 Proje Raporu Nurulllah Anıl Afacan-11068011 16.01.2013 İstanbul
İÇİNDEKİLER 1. ÖZET... 3 2. PROJENİN TANIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ... 3 3. SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRME... 8 4. REFERANSLAR... 8 2
1. ÖZET Işığa dönen kafa projesinde verilen bilgiler kullanılarak ve çeşitli bilgileri araştırıp, öğrendikten sonra onları yorumlayarak projeme aktardım. Kullanılacak malzemelerin herbirinin işlevini, devreye nasıl bağlandığını, devredeki amacını, diğer yapılarla olan ilişkisinin ne olduğunu detaylı olarak öğrendi. Ayrıca bu aksamların datasheetlerini inceleyerek tam olarak mantığını kavramaya çalıştım. Projede gerekli elektronik aksamlar kullanarak, üzerinde duyucular bulunan bir kafanın, bu duyucuları kullanarak, motor yardımıyla dönerek ışığı takip etmesini sağlandım. Sonuç olarak kafanın yaklaşık 90 derecelik bir aralıkta hareket aralığında ışığı takip etmesini sağladım. 2. PROJENİN TANIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ Yapıyı iki kısımda inceleyelim; 1)Kafa Kafa kısmında kullanılan malzemeler: 3 Volt Motor 2 Adet LDR Yukarda bahsettiğim üzere ışığı takip etmek için çeşitli duyuculara gereksenimimiz vardı. Burda duyucu olarak 2 adet LDR kullandım. Duyucuların hareketi ise 3 voltluk Dc motor ile sağladm. LDR leri sert bir mukavvaya bağladıktan sonra bu mukavva ile motoru yapıştırdım. LDR lerin çalışma prensibinden kısaca bahsedecek bahsedecek olursak; LDR ler diğer adıyla foto-dirençler ışığa göre devrenin direncini değiştirirler. Pasif haldeyken yani üzerine ışık düşmediğinde direnci 1 milyon ohm a kadar çıkarken, üzerine ışık düştüğünde bu değer birkaç k- ohm a kadar düşer. Bu durumda direnç azaldığından gerilimi de yükselir. Kısacası üzerine ne kadar kuvvetli 3
ışık düşerse gerilimi o kadar yükselir ve üzerinden akım geçer. Yanda LDR nin direnç ışık değişim karakteristiği verilmiştir. LDR nin gövde kısmında kullanacağımız transistörle olan ilişkisinden bahsedersek. Bu devrede LDR üzerine ışık düşerse LDR nin direnci düşük olacağından transistor ün beyzine (yandanki resimde B ile gösterilen) gövdede kullnacağımız entgreden(lm358) gerekli tetikleme sinyali gelmeyeceğinden akım geçmez. Burada transistör anahtar işlevi görmüş olur.eğer LDR üzerine ışık düşmezse LDR nin direnci yüksek olacağından transistor ün beyzine entegreden gerekli sinyal gelir ve transistör tetiklenir akım geçer ve motor hareket eder. Bu sayede kafa hareket ederek ışığa yönlenmiş olur. 2)Gövde Gövde Kısmında kullanılan malzemeler: 2 Adet BC337 Transistör (Q4 ve Q3) 2 Adet BC327 Transistör (Q1 ve Q2) 15k ve 22k Dirençler 100n ve 100 µf-16 Volt Kondansatör LM358 entegre 4 adet 4001 diyot 4
Gövde kısmını açılamaya H-köprüsü (H-bridge) ile başlayalım. Gövdenin H-köpüsü bölümünde 2 çeşit transistör, 4 adet diyot ve motor kullandık. Şimdi diyot ve transistörün ne işe yaradığını neden devreye bu şekilde bağlandığını ve neden iki çeşit transistör kullandığımızı inceleyelim. Transistörler yükselteç olarak görev yaparlar. Devrede gerilim ve akım kazancı sağlarlar. Aynı zamanda devrede anahtar işlevi görürler. NPN ya da PNP şeklinde dizilmiş üç yarı iletkenin birleşiminden oluşur. Ayakları, beyz (B), kolektör (C), emiter (E)'dir. Diyot ise tek yönde akım geçiren devre elamanıdır. Her zaman bir ucu anot diğer ucu katottur. Kullandığımız transistörlerinden BC337 NPN, BC327 ise PNP özelliklidir. Devrede LDR lerin ışığa göre hareket edebilmesi için ters kutuplu iki adet transistör kullandık. BC337 ye akım geldiğinde kolektör ve emiterden gelen akım beyze ilerler. BC327 de ise tam dersi bir akım oluşur. Böylece motorun hareketi sağlanır. Motorun dönüş yönü de buna bağlıdır. Akım nasıl geçiyorsa motorda akımın geçtiği yöne doğru döner. Şimdi devrede kullandığımız LM358 entegreyi inceleyelim; 5
Bu entegrenin içinde A ve B kısmı olmak üzere iki adet OP-AMP (işlemsel kuvvetlendirici) bulunur. Tek kaynakla beslenebilir. Devredeki amacı karşılaştırma yapmaktır. Bu devrede LM358 deki op-amp a giriş, 1.giriş yani LDR lerden diğeri ise dirençlerden yani 2.girişten oluşan iki ayrı gerilim bölücü ile yapılmaktadır. LM358 in 1. Ve 7. Ayakları output olarak görev yapar. Bunlar transistörlerin beyz ayaklarına bağlanır. Işığın geldiği yöne göre entegrenin 1. ve ya 7. ayağından gelen (+) yüklü akım transistöre Beyz kutubundan giriş yapmaktadır ve bu bacaktan giren akım transistörün çalışmasını sağlamaktadır. Motorun dönmesini saplayan akım pilden gelmektedir. 4.ayak topraklanır. 8. Ayak ise devreye seri olarak bağlanır. Aşağıda görüldüğü gibi 2 ve 5 numaralı bacaklar birbirine bağlanmıştır. 6
Potansiyometrenin ise fiziksel müdahalelerle ayaralanabilen bir çeşit dirençtir. Potansiyometreler devrelerde akımı sınırlamak ya da devrede direnç değişimi yaparak gerilimi bölmek amacıyla kullanılırlar. 3 bacaklıdırlar. Devrede 15k ve 22k lık devrelere bağlanarak gerilimi böler. Görüldüğü gibi bir bacağı 22k lık dirence, bir bacağı 15k lık dirence, diğer bacağı ise topraklanmıştır. Potansiyometre bu iki direnç arasında gerilimi böler. Işık tutulduktan sonra gözlemlenenleri sırayla açıklayacak olursak; Pilden çıkan akım, kondansatörlerde depoladıktan sonra 3 bölüme ayrılır. Bir kısmı entegreye gider ve entegreyi çalıştırır. İkinci kısmı potansiyometre R1 ve R2 nin bulunduğu yola gider. Son kısmı ise LDR lerin olduğu yola sapar. 7
LDR lere ışık tutulduğundai direnç azalır ve üzerinden akım geçmeye başlar. Ve akım 2. Ve 5. Ayakların bulunduğu noktaya gelerek pencere karşılaştırıcısına girer. Akım OP-AMP lar tarafından 3. ve 6. ayaklara göre karşılaştırılırken yine OPAMP lar tarafından yükseltilerek entegrenin 1. ve ya 7.ayağına yönlendirilerek entegreden gönderilmektedir. Akım 7. ayaktan çıkar, bu akım Q2 ve Q4 transistörlerinin beyz ayaklarına ulaşarak transistörleri çalıştırmaktadır. Q4, kollektörüne pilden gelen akımı ve Beyze entegreden gelen akımı birleştirerek emitere yönlendirmektedir. Emiterden çıkan ve diyotlarla motora yönlendirilen akım motorun dönmesini 10 sağlamaktadır. Motordan çıkan akım Q1 in emiterinden girip kollektöründen çıkarak toprağa gitmektedir. Böylece devre tamamlanmış olur. Yukarıda devrenin Solid works deki çizimi yer almaktadır. 8
3. SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRME Birçok elektronik aksamın kullanıldığı bu proje elektronik bilgimin gelişmesi için bana büyük bir heves getirdi. Board kullanımını öğrenmek elketronik aksamlarla uğraşmak, heyecan vericiydi. Projenin daha yazılımsal unsurlar içermesini. PIC in kullanılacağı ve programlanabileceği bir projeyle uğraşmak isterdim REFERANSLAR Güçlü Tuğay, Elektronik Hobi, Alfa Yayınları, İstanbul, 2004 Transistörler http://www.yapalim.net/elektrik-ve-elektronik-dersleri/elektronikdevre-elemanlar%c4%b1-ve-g%c3%b6revleri/transist%c3%b6r/ http://www.devreyapimi.com/tag/ldr-nedir/ http://www.robotiksistem.com/dc_motor_ozellikleri.html 9