PIC İLE SAAT TASARIMI Bu saat için 7 segment display kullanmayıp insan beyninin harika bir hata düzeltme özelliğinden yararlandık,yani 7 adet LED ile aynı göstergeyi havada oluşturduk. İnsan beyni yapısı itibariyle çok yoğun bilgi işletme makinesidir ama bunu gerçekleştirirken hızlı olaylardaki değişimlerin algılanması sırasında boşlukları doldurarak bir süreklilik yaratır. Buna bir örnek olarak sinema tekniğini verebiliriz. Sinema filminde resimler saniyede 24 kare değişen durağan karelerdir ama biz beynimizin bu eşsiz araları yumuşatma ve algılama özelliği sayesinde tek,tek anlık kareler yerine olayı bir bütünün hareketli resmi olarak algılarız. Buna POV (Persistence Of Vision) yani görüntünün sürmesi denilmektedir. POV elektronikte çokça faydalanılan bir özelliktir. Bilgisayar monitörleri,televizyonlar,kayan yazı sistemleri ve multiplex yani çoğullamalı gösterge sistemleri hep insan beyninin bu algılama düzeltmesinden faydalanılır. Bu teknik sayesinde örneğin 7 segmentli çoğullamalı (multiplex) göstergelerde her 7 segment gösterge için bir 7 adet display sürücü entegresi kullanılmak yerine bir adet sürücü entegre ile istediğiniz kadar 7 segment gösterge sürme olanağı vardır. POV saat sisteminin nasıl çalıştığını daha iyi anlayabilmek için öncelikle 7 segment çoğullamalı bir gösterge sisteminin nasıl çalıştığına bakalım. Böyle bir gösterge sistemi bir adet sürücü ve göstergelerin ortak anod veya katodlarını açıp kapayan her göstergeye ait birer transistörden oluşur. Sürücü entegresine önce ilk göstergenin bilgisi gelir daha sonra ilk göstergenin ortak uç transistörü aktif hale getirilir böylece ilk göstergede bilgi görünür. Tabi bu arada diğer göstergeler sönüktür. Bu bilgi ilk göstergede belirli bir süre yani 5 gösterge varsa en fazla 4 milisaniye yanık olarak kalır. Daha sonra ilk gösterge söner ve sürücüye ikinci göstergenin bilgisi gelir,bu gösterge de 4 milisaniye yanık kaldıktan sonra sistem üçüncü gösterge ile devam eder. Bu sekans tüm göstergeler için tamamlandıktan sonra her şey baştan başlar. Beynimiz POV sayesinde bu yanıp sönmeleri bir bütün olarak algılar ve bilgiyi tüm göstergelerde bir bütün olarak görürüz. 4ms rakamını 20ms / 5 gösterge bölümünden elde ederiz buradaki 20 milisaniye (50 H z ) yani saniyede 25 devirlik periyot değişimine karşılık gelmektedir ki bu sinema örneğindeki 24 kare / saniye değerinin elde edilişidir. Eğer daha yavaş bir tarama frekansı kullanılırsa göz bilgiyi titreşimli olarak algılamaya başlar yani artık beyni aldatamıyoruz demektir. 50 H z lik bir frekansa karşılık gelen bu değere raster yani tarama frekansı denir.
POV SAATİN ŞEKİLLERİ POV saat devremiz bu özellikten sonuna kadar yararlanarak dot matrix yöntemini 7 adet led le rakamları havada oluşturarak kullanır. Ne demek istediğimizi aşağıdaki resimden daha net görebilirsiniz. Şekil 1.1 POV li Saat Sistem 7 led li devrenin bir pil motoru üzerine oturtulup döndürülmesi yöntemiyle raster etkisi yaratılır. SAATİN AYARLANMASI Şimdi sıra saati ayarlamaya geldi sisteme enerji verdiğimizde saat 12:00 dan başlar,daha sonra motorun enerjisini kesip devrede voltaj kalsın ve tuşlara istediğiniz değeri 12:00 dan sayarak dakika,10 dakika ve 1 saat arttırmak üzere girebiliriz. Şekilde de görüldüğü gibi dakika saat ayarları sırayla motor durdurulduktan sonra girilir. Şekil 1.2 Saatin Ayarlanması Bu çalışmamızda kullandığımız diğer elektronik elemanlar ise;
1. 7 Adet led 2. 1 Adet DC motor 3. 7 Adet 120 Ω, 5 Adet 10 KΩ direnç 4. 1 Adet reed röle 5. 3 Adet anahtar 6. On-Off konumlu anahtar 7. 1 Adet kristal (4Mh z ) 8. 2 Adet 27 pf, 1 Adet 100 (µf/16v) kondansatör 9. 6V pil 10. 2 Adet mıknatıs ve uygulamamızda PIC 16F84 mikro denetleyicisi kullanıldı. NOT : Bu mikro denetleyicisinin sahip olduğu özelliklerden biri olan kullanıcıya yönelik 64x8 EEPROM veri hafızasına sahip olmasıdır. Şimdi bu elemanların özelliklerini sırayla inceleyelim; Ledler (ışık yayan diyot, light emitting diode, solid state lamp): Işık yayan flâmansız lâmbalara led denir. Bu elemanlar çeşitli boyutlarda (1-1,9-2- 2,1-3-5-10 mm vb.) üretilirler. 2-20 ma gibi çok az bir akımla çalıştıklarından ve sarsıntılara dayanıklı olduklarından her türlü elektronik devrede karşımıza çıkarlar. Işık, bir yarı iletkende, P tipi madde içine enjekte edilen bir elektronun oyukla birleşmesi ya da N tipi madde içine enjekte edilen bir oyuğun elektronla birleşmesi sonucunda oluşur. Bu olaydaki temel esas, elektronların enerji kaybının ışıma olarak ortaya çıkmasıdır. Ledlerin yaydığı ışınların renkleri kırmızı, sarı, yeşil, turuncu, mavi, pembe vb. şeklindedir. Bunlardan kırmızı led en yüksek verimli olan tiptir. Ayrıca ledler normal koşullarda yaklaşık 100.000 saat boyunca ışık verebilirler. Led diyotların yapısında kullanılan galyum arsenik (GaAs), galyum arsenik fosfat (GaAsP),ı galyum fosfat (GaP), çinko, nitrojen vb. gibi maddelere göre ortaya çıkan ışığın rengi de farklı olmaktadır. Yani yarı iletken içine konan elementler ledin yaydığı ışığın rengini belirlemektedir. Yeşil renk veren ledlerin içinde nitrojen bulunmaktadır. Nitrojen miktarı artırıldıkça ışık sarı olmaktadır. Kırmızı renk elde etmek için ise çinko ve oksijen kullanılmaktadır. Kırmızı led en az 1,5-1,6 V ile çalışırken, turuncu 1,7 V, sarı 1,8 V, yeşil 2,2-2,4 voltta ışık yaymaya başlar. Yaklaşık 2,5 ilâ 4 volttan yüksek gerilimler ledlerde bozucu etki yapar.
Dirençler (rezistans, resistance): Bir elektrik devresine gerilim uygulandığında, alıcıdan akım geçmektedir. Geçen akımı sınırlayan etken devredeki dirençtir. Bu yaklaşıma göre, elektrik akımının geçişine karşı zorluk gösteren elemanlara direnç denir. Elektrik enerjisi direnç üzerinde ısıya dönüşerek harcanır. Dirençler, R ya da r ile ifade edilir. Elektrik devresinde direnç denklemi, R = U/I, direnç birimi ise Ω (ohm) dur. Şekil 1.7'de sabit direnç sembolleri verilmiştir. Direncin ast katları Pikoohm (pω), nanoohm (nω), mikroohm (mω), miliohm (mω) Direncin üst katları Kiloohm (kω), megaohm (MΩ), gigaohm (GΩ) Not: Pikoohm, nanoohm, mikroohm, miliohm, gigaohm gibi birimlere sahip dirençler uygulamada pek kullanılmamaktadır. Dirençlerin devredeki işlevleri (fonksiyonları) I. Devreden geçen akımı sınırlayarak aynı değerde tutmak. II. Devrenin besleme gerilimini bölerek, yani küçülterek başka elemanların çalışmasına yardımcı olmak. III. Hassas yapılı devre elemanlarının aşırı akıma karşı korunmasını sağlamak. IV. Yük (alıcı) görevi yapmak. V. Isı elde etmek. Reed (dil kontaklı) röleler Cam gövde içine konmuş minik kontaklara sahip elemanlara reed röle denir. Reed rölelerde havası alınmış şeffaf cam ya da başka bir maddeden yapılmış olan muhafaza içinde bulunan demir-nikel alaşımı mini kontakların
konumu sabit mıknatıs ya da elektromıknatısla değiştirilir. Resim 9.3'te cam gövdeli reed rölelerin yapısı verilmiştir. Reed rölelerde kontakların konumu Şekil 9.11'de görüldüğü gibi doğal mıknatısla ya da Şekil 9.12'de görüldüğü gibi elektromıknatıs ile değiştirilebilmektedir. Uygulamada kullanılan reed rölelerin kontaklarının çekme ve bırakma zamanı 0,5 milisaniye, çalışma sayısı ise 1-2 milyon adet dolayındadır. Bazı model reed rölelerde akım geçişini kolaylaştırmak amacıyla kontakların bulunduğu bölüm % 97 azot ve % 3 hidrojen karışımı gaz ile doldurulmaktadır. Son yıllarda yaygınlaşmaya başlayan güvenlik amaçlı alarm sistemlerinin kimi modellerinde bina giriş kapısına Şekil 9.13'te görüldüğü gibi reed röle ve mıknatıs yerleştirilmekte, kapı açıldığında mıknatıs röleden uzaklaştığı anda kontak konumunu değiştirmekte ve dijital temelli ana devre uyarılmaktadır. Çok katlı konutlara kurulan asansörlerin istenen katta durabilmesi için eskiden sınır anahtarları kullanılıyordu. Ancak daha düzgün çalıştığı için reed röleli yaklaşım anahtarı ve mıknatıstan oluşan algılama düzeneği de kullanılmaya başlanmıştır. Bu sistemde reed röleli eleman sabit durmakta, asansör kabinine bağlı olan mıknatıs manyetik alan ile kontakların konum değiştirmesini sağlamaktadır. X-tall (kristal): Uçlarına gerilim uygulandığında salınımlı bir gerilim üreten devre elemanıdır. Şekil 8.30 ve Şekil 8.31'de kristalin basınç altında gerilim üretmesi gösterilmiştir. Uygulamada yaygın olarak kullanılan kristallerin frekans değerleri: 1.00-1.84-2.00-2.09-2.45-2.56-3.00-3.27-3.57-3.68-4.00-4.09-4.19-4.433-4.91-5.00-5.06-5.99-6.00-6.14-6.55-8.00-8.86-10.00-10.24-10.695-11.00-12.00-14.00-15.00-16.00-18.00-18.43-20.00-22.12 MHz dir. Elektronik cihazların (radyo, TV, video vb.) uzaktan kumanda aletlerinde kullanılan
kristallerin frekans değerleri: 320-400-420-429-432-440-450-455-456-480-485-500-503-600-625-640-960 MHz dir. Kondansatörler (kapasitör, meksefe, capacity):elektrik yüklerini kısa süreliğine depo etmeye yarayan elemanlara kondansatör denir. Kondansatörün sembolü C, birimi faraddır. Şekil 1.44'te kutupsuz ve kutuplu kondansatör sembolleri verilmiştir. Kondansatörlerin yapısı: Kondansatör, Şekil 1.45'te görüldüğü gibi iki iletken levha (plâka) arasına konulmuş bir yalıtkandan oluşur. Yalıtkana elektriği geçirmeyen anlamında dielektrik adı verilir. Dielektrik olarak mika, seramik, kâğıt, polyester, elektrolitik, tantal, hava, yağ vb. gibi yalıtkanlar kullanılır. Elektrolitik ve tantal tip kondansatörlerde (+) ve (-) uçlar belirtilmiştir. Yani bunlar kutupludur. O nedenle bu elemanlar yalnızca DC ile çalışan devrelerde kullanılırlar. Kutupsuz (polaritesiz) tip kondansatörler ise DC ve AC gerilimli devrede çalışabilirler. Son yıllarda kutupsuz tip (bipolar) elektrolitik kondansatörler de üretilmeye başlanmıştır.
b. Kondansatörlerin elektrik enerjisini depolama kapasitesi: I. Plâkaların yüzey alanına, II. II. Plâkaların birbirine yakınlığına, III. Araya konan yalıtkanın cinsine göre değişir. İletken levhaların arasındaki dielektrik maddenin kalite durumuna göre, kondansatör herhangi bir devreye ya da alıcıya bağlı olmasa dahî zamanla boşalır. Yani bu elemanlar pil gibi elektrik yüklerini uzun süre depolayamazlar. PİLLER ve AKÜMÜLATÖRLER Piller kimyasal enerjiden elektrik enerjisi üreten düzeneklerdir. Günlük hayatta çok kullandığımız pillerin en büyük avantajı elektrik enerjisini taşınır kılmasıdır. Bu reaksiyonlar sırasında ;her metalin elektron verirken veya alırken, yarı pil potansiyeli adını verdiğimiz, verilen veya alınan elektronların karşılığı olan bir elektrik potansiyeli mevcuttur. Bir pili oluşturan iki metalin yarı pil potansiyelinin cebirsel toplamı o pilin ürettiği voltaja eşittir. Yükseltgenmenin olduğu elektrot Anotdur.Anoda gelen iyon da Anyondur,o halde Anyon negatif yüklü iyondur. Bunun tersi Katot ve Katyon olarak adlandırılır. İlk zamanlarda piller tek defa kullanılabiliyordu ve tekrar kullanılabilen elektrik kaynağı olarak akümülatörler bulunmuştu. Zamanımızda pek çok çeşit pil, birden çok kullanılabilme, yani tekrar şarj edilebilme özelliğine sahiptir. Akümülatörlerde cell başına 2 volt gerilim elde edilir. Anot Kahverengi Kurşun oksit Katot ise sülfürik aside daldırılmış gözenekli kurşundan yapılmıştır. Piller şu şekilde sınıflanabilir: 1-) Atom pili 2-) Yakıt pili 3-) Güneş pili 4-) Kuru pil 5-) Sıvı piller 6-) Gazlı piller
DEVRE ŞEMASI (PIC 16F84 İLE 7 LED Lİ DİJİTAL SAAT)
KAYNAKLAR İleri PIC 16F84 Uygulamaları (Hakan Karakaş, Altaş Yayınları 2002) Mikro Denetleyiciler ve PIC Programlama (Orhan Altınbaşak, Altaş Yayınları Eylül 2000) PICBASIC PRO ile PIC Micro Programlama (Gökhan Dinçer,Bileşim Yayınları 2002) PRODUCT LINE CARD Including Development Tools (MICROCHIP 2002) MICROCHIP 8 Bit CMOS Flash / EEPROM Microcontrollers (PIC 16F8X 1996) Web Adresleri: http://www.microchip.com http://www.antrak.org.tr http://www.teknokent.org http://www.geocities.com