YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ DERSİ Işın Avcısı Proje 2 Proje Raporu Kaan Tellioğlu - 12067006 16.01.2013 İstanbul 1
İÇİNDEKİLER 1. ÖZET... 2. PROJENİN TANIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ 3. SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRME... 4. REFERANSLAR 2
1. ÖZET Işın Avcısı olarak adlandırdığım projenin amacı ışığı devamlı olarak takip eden bir sistem üretmektir. Sistemde bulunan alıcılar sayesinde, ışığın konumu belirlenmekte ve eyleyici yardımıyla sistem ışık kaynağına yönlendirilmektedir. Böylelikle ışık kaynağı takip edilmektedir. Sistemi basitçe elektronik bir ayçiçeği olarak tanımlayabiliriz. 3
2.PROJENİN TANIMLANMASI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ A.PROJE MALZEMELERİ 100 uf kondansatör 1 adet 100nf kondansatör 1 adet lm 358 op-amp 1 adet 15 k direnç 1 adet 10k potansiyometre 1 adet 22k direnç 1 adet BC 337 npn transistör 2 adet BC 327 pnp transistör 2 adet 1N4001 diyot 4 adet LDR 2 adet 9 volt güç kaynağı DC motor 4
B.DEVRE ŞEMASI Devrenin Proteus Isis çizimi şekilde gibidir. Devre 9 voltluk kaynakla beslenmektedir. 5
C.DEVREDEKİ PARÇALARIN KULLANIM AMAÇLARI LM 358 : LM358 entegre op-amp ünitesidir. Op-amp ( operational amplifier) işlevsel yükseltgeç olarak da adlandırılmaktadır. İçinde 2 op-amp bulunduran lm 358, 8 bacaklıdır. Devremizde tek başına kullandığımız entegre, pencere karşılaştırıcısı (comparator) görevi görmektedir. Ldr lerden gelen değerler üzerinde karar vererek h köprüsüne komut göndermektedir. 100nf 100uf kondansatörler : Bu kondansatörlerin amacı güç kaynağı sebebiyle devrede oluşan elektriksel gürültüleri (noise) oluştukları anda içlerinde tutup temiz elektrik çıkışı sağlamaktır. LDR: LDR (light dependent resistor) ışığa göre değişen dirençlerdir. Üzerine gelen ışık miktarı arttıkça direnci azalmakta ve üstünden geçen akım artmaktadır. Devremizde ldr ler ışığın geldiği noktayı bulmak amaçlı kullanılmaktadır. 2 tane LDR kullanılmaktadır. Lm 358 entegresinin 2 ldr den aldığı sinyale verdiği iki tepki sayesinde h köprüsüne sinyal gönderilmektedir. 15K-10K-22K Dirençler: Bu dirençler devrede gerilim bölücü (divider) işlevi görmektedir. 10k lık potansiyometre ve diğer iki direnç vasıtasıyla lm 358 entegresinin karar verebilmesini sağlayacak eşik değeri yani br referans ayarlanmaktadır. Bu eşik değeri üzerindeki ve altındaki değerler, entegrenin farklı tepkiler üretmesini düzenler ve h köprüsü aracılığıyla motor yön kontrolüne olanak verir. H köprüsü: Devremizde lm 358 entegresinden gelen ( +, -) komutlar yoluyla motor yön kontrolü yapan yapıya h köprüsü ( h bridge ) denmektedir. H köprüsü 2 adet BC337 transistör, 2 adet BC 327 transistör, 4 adet 1N4001 6
diyottan oluşmaktadır. doğrultusunda pnp ve npn transistörler vasıtasıyla anahtarlama yapılarak motor yön kontrolü sağlanmaktadır. D. DEVREDE KARAR VERME MEKANİZMALARININ ÇALIŞMA MANTIĞI LM358 ve LDR Gerilim Bölücü Dirençler Arası İlişki : Gerilim bölücü ( divider) dediğimiz sistemi oluşturan dirençler, lm 358 teki iki op-amp ın da IN1-2(-) veya IN1-2(+) bacaklarından birine bağlanarak entegre için bir referans voltajı oluşturmaktadır. Bu referans voltajı, gerilim bölücü dirençlerden biri olan 10K lık potansiyometre sayesinde hassasça ayarlanabilmektedir. Bizim devremizde gerilim bölücü, birinci op-ampın IN1(+) vede ikinci op-ampın IN2(-) girişlerine bağlanmış. LDR1 olarak adlandırdığımız ilk ldr IN1(-) ye, LDR 2 ise IN2(+) ya bağlanmış durumda. LDR den gelen voltaj, gerilim bölücülerle belirlenen referans değeriyle lm 358 entegresinde kıyaslanmaktadır. LDR den gelen voltaj, referans değerin üstündeyse + voltaj ( lojik 1) çıktısı op-amp ın out1-2 bacaklarından alınmaktadır, eşik değerin altındaysa voltaj ( lojik 0) çıktısı out1-2 bacaklarından elde edilmektedir. Bu bilgiler h köprüsüne gönderilmekte ve orda işlenerek motor yön kontrolü yapılmaktadır. H Köprüsü Çalışma Mantığı H köprüsü devremizde yön kontrolü yapmaktadır. Devremizi sağ ve sol parçalar olarak ayrı ayrı düşünelim. İki parçada da pnp ve npn transistörlerin BASE bacakları seri bağlı durumdadır. COLLECTOR bacakları seri bağlanmıştır ve aralarında diyotlar bulunmaktadır. EMİTTER bacakları da seri bağlanmış ve Collector bacaklarına bağlantısı yapılmıştır. H köprümüzün şuanki bağlantı 7
durumu gereği BC 327 kodlu pnp transistörlerimiz voltaj ( lojik 0), BC 337 kodlu npn transistörlerimiz ise + voltaj ( lojik 1) komutu altında iletkenlik kazanacaktır. Bunun nedeni transistörlerin çalışma prensibidir. PNP transistörde voltaj EMİTTER den COLLECTOR bacağa doğru hareket etmektedir. NPN transistörlerdeyse voltaj COLLECTOR e doğrudur. Özetle H köprüsünde karşılılı köprülere entegreden gelen bilgiler doğrultusunda köprünün iki parçasında da npn veya pnp transistör aktif olmaktadır. Transistörlerin voltajı iletme yönlerine göre motorda belli yönde dönmektedir. Devredeki diyotlar h köprüsü parçalarında pasif durumdaki transistöre COLLECTOR bacağı üzerinden voltaj gitmesini engellemek amacıyla kullanılmaktadır. Bir parçada iki transistörün asla aynı anda aktif olamayacağına dikkat etmek gerekmektedir. Karşılıklı köprülerin durumuna görede motorun yönü ayarlanmaktadır. Bunu şu şekilde özetleye biliriz: OUT tan - Voltaj + Voltaj Sol Sol Sağ Sağ gelen (lojik 0) ise (lojik 1) ise PNP NPN PNP NPN sinyal Sol PNP Aktif Pasif aktif aktif pasif pasif Sol NPN Pasif Aktif pasif pasif aktif aktif Sağ PNP Aktif Pasif pasif aktif pasif aktif Sağ NPN Pasif Aktif aktif pasif aktif pasif Dönüş YÖNÜ sol dönmez dönmez sağ 8
E. DEVRENİN ÇALIŞMA MANTIĞININ ÖZETİ Devremizin çalışma mantığını özetlersek ; LDR lerden entegrenin op-amp girişine gelen voltaj değeri, potansiyometre vasıtasıyla ayarladığımız referans değeri ile kıyaslanır. Kıyaslama sonucu entegrenin out bacağından alınan sinyaller h köprüsüne gönderilir. H köprüsünde yapılan anahtarlama sonucu motorun yönü belirlenir. İki ldr de ışığı görene kadar motor hareketini sürdürür ve iki ldr de ışığı gördüğü anda motor durur. 3.SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRME Projenin bana çok faydası oldu. Özellikle motor kontrol konusunda h köprüsünü yerli yabancı internet sitelerinden detaylı şekilde incelemek, araştırmak ve uygulayarak öğrenmek benim için çok önemliydi. Op-amp ların işleyişi konusunda bilgi birikimim çok ilerledi. Gerilim bölme mantığı ileride çok işimize yarayacağını düşündüğüm bir uygulama olduğundan benim için çok faydalı oldu. Eğer bu projeyi ben kendim yapıyo olsaydım diyotlarda ve transistörlerle h köprüsü yapacağıma l298- l293 gibi entegre h köprülernden faydalanırdım. Devrenin voltaj değerini yükseltir, daha güçlü parçaları kullanmak için zemin hazırlardım. 4.REFERANSLAR http://robotus.net/wpcontent/uploads/2012/07/rokart-montaj-kilavuz.pdf http://robot.ee.hacettepe.edu.tr/dosyalar/makaleler/l2 98.pdf http://www.picproje.org/index.php/topic,4757.30.html http://modularcircuits.tantosonline.com/blog/articles/o ld-h-bridge-secrets/part-1/ http://www.robotiksistem.com/dc_motor_kontrolu.html http://forum.donanimhaber.com/m_21235671/tm.htm http://www.devreyapimi.com/2011/12/19/h-bridge/ 9
10