5.41. UYDU ANTENİ YÖNLİRME OTOMASYON PROJESİ Prof. Dr. Asaf VAROL avarol@firat.edu.tr GİRİŞ 1960 lı yıllardan sonra ABD ve Rusya arasında yaşanan aya adım atma yarışı uzay teknolojisinin süratle gelişmesine sebep olmuştur. Bu araştırmalar haberleşme sektörünün gelişmesinde önemli rol oynamıştır. Dünya atmosferinin dışından yayın yapan bir verici sisteminin kapsama alanının çok geniş olabileceği düşüncesinden hareketle geliştirilen ilk uydu projesi bu düşünceyi doğrulamıştır. O zamanlardan günümüze gelindiğinde özel amaçlı, haberleşme, askeri ve araştırma uyduları gibi sayıları yüzleri aşan uydular uzayda bulunmaktadır. Artık çoğu ülkelerin uzayda uyduları vardır. Ülkemizin de şu an aktif halde çalışmakta olan 2 uydusu ve 10 Ocak 2001 tarihinde uzaya atılmış üçüncü uydusu (TÜRKSAT 2A) bulunmaktadır. Bu proje uyduları takip eden yer istasyonları için geliştirilmiş bir otomasyondur. Projenin prototipi LEGO parçalarından oluşan Fischertechnik robot montaj seti ile yapılmıştır. 1. PROJENİN AMACI Bu proje ile gerçekleştirilmek istenen; her uydu için bir çanak anten kullanmak yerine, tek bir çanak anteni uydulara yönlendirerek maliyeti en az seviyeye indirmek ve alandan daha fazla tasarruf sağlamaktır. 2205
Otomasyon Sistemi Blok şeması Blok-1 Blok-2 2206
2. MALZEME SEÇİMİ : Sistemin kontrolü için kullanılan malzemeler Tablo1 de verilmiştir. Kullanılan malzemenin adedi. Kullanılan malzemenin ismi : 2 DC motor. 4 Anahtar. 1 Döner dişli. 1 Sonsuz vida. 2 Dişli sistemi. 1 12 cm lik alüminyum. 3 21 cm lik alüminyum. 21 3 cm lik yapı bloğu. 14 1.5 cm lik yapı bloğu. 2 Uzun dişli ray. 2 Kırmızı sınırlama bloğu. 2 30 açılı kırmızı blok. 2 Uzun kırmızı bağlama bloğu. Tablo 1: Robotun montajında kullanılan malzeme listesi 2207
3. SİSTEMDE KULLANILAN PARÇALARIN RESİMLERİ Resim-1: Sistemi kontrol eden bilgisayar. Resim-2: Bilgisayarla sistem arasındaki bağlantı birimi. Resim-3 : Bağlantı kabloları 2208
Resim-4 : Sistemde kullanılan DC motor Resim-5 : Dişli blok ve sıkıştırma elemanı Resim-6 : Sonsuz vida ve çark 2209
Resim-7 : Sonsuz vida sisteminin tamamı Resim-8 : Döner dişli Resim-9 : Bloklar üstünde anahtarlar 2210
Resim-10 : Dişli Ray Resim-11 : Kırmızı sınırlama blokları Resim-12 : Düşey hareketi sağlayan motor anahtar ve bloklar 2211
Resim-13 : Düşey hareketi sağlayan sistem. Resim-14 : Anten direnci ve sınırlama anahtarı. Resim-15 : Çanak anten. 2212
Resim-16 : Uydu prototipi 4. MONTAJ AŞAMALARI Resim-1 : Sistemin yerleştirildiği zemin. Resim-2 : Döner Dişli ve anahtarlar. 2213
Resim-3 : Destek blokları eklenmiş hali. Resim-4 : Sıfır ayarı ve kablo bağlantılarının ilave edilmiş hali Resim-5 : Yatay hareketi sağlayan motor ve sonsuz vidanın ilave edilmiş hali. 2214
Resim-6 : Anten direğinin ilave edilmiş hali. Resim-7 : Düşey hareketi sağlayan sistemin ilave edilmiş hali Resim-8 : Çanak anten ilave edilmiş hali. 2215
Resim-9 : Uyduların ilave edilmiş hali. Resim-10 : Sistemin en son çalışmaya hazır hali. 5. ROBOTUN ÇALIŞMASI Sistem yatayda 360 ve dikey de ise 45 hareket kabiliyetine sahiptir. Sistemde M1 motoru yatay hareketleri, M3 motoru ise düşey harekeleri sağlayan motorlardır. E1 anahtarı sıfır ayarı yapar. Yani sistemi ilk durumuna getiren anahtardır. E2 ve E3 anahtarları ile sistemin düşey hareketi sınırlandırılır. Burada sınırlama 45 açıyı yakalamak anlamında kullanılmıştır. E4 anahtarı sistem tarama modunda iken sistemi durdurmak 2216
amacıyla kullanılmıştır. Bu anahtar bir uydu algılayıcı devre olarak düşünülebilir. Örneğin sistem bir uyduya rastladığında uydudan yayınlanan sinyalleri sezen bir devre ile sinyal algılandığı an anten durdurulursa tarama modunun önemi açığa çıkacaktır. Sistemin üç değişik çalışma modu vardır. Birinci modda ; anten, sistem hafızasında kayıtlı uydulara otomatik olarak konumlanır. Örneğin UYDU1 alt programında TURSAT-1C uydusunun koordinatları kayıtlı olduğu varsayılsın. UYDU1 alt programı çalıştırıldığında anten otomatik olarak TURKSAT-1C uydusuna yönlendirilir. UYDU2 ve UYDU3 alt programları çalıştırıldığında da anten hafızada belirtilmiş koordinatlara yönlendirilir. İkinci modda; sistem verilen koordinata otomatik olarak yönlendirilir ve girilen koordinata gelindiğinde sistem durur. Bu mod KOORDINAT alt programıyla kontrol edilir. Uzaya yeni gönderilen veya koordinatları hafızada kayıtlı olmayan bir uyduya anteni yönlendirmek için kullanılır. KOORDINAT alt programında uydunun koordinatları girilerek antenin yönlendirilmesi sağlanır. Üçüncü mod ise tarama modudur. Bu mod çalıştırıldığında sistem otomatik olarak tarama yapmaya başlar. Bu mod koordinatları bilinmeyen yeni uyduların bulunması ve uzay çalışmaları için tasarlanmıştır. Sistem bu modda çalışmaya başladığında 1 `lik adımlarla tarama yapmaya başlar. Yeni bir uyduya rastladığında bu yeni uydunun koordinatları hafızaya kaydedilebilir. 2217
6. KULLANILAN PROGRAMIN LOGO DİLİNDE YAZIMI: TO YATAYRESET WAIT.25 MCCW M1 WATCH E1 WAIT.15 TO DUSEYRESET MCW M3 WAIT.1 MCCW M3 WATCH E3 MCW M3 2218
WAIT.1 TO RESET YATAYRESET DUSEYRESET TO UYDU1 RESET WAIT 2 MCW M3 WAIT.2 TO UYDU2 RESET 2219
WAIT 3 MCW M3 WAIT.1 TO UYDU3 RESET WAIT 6 MCW M3 WAIT.5 TO KOORDINAT :Y :D RESET WAIT :Y 2220
MCW M3 WAIT :D TO TARA WAIT.1 MCW M3 WATCH E2 WAIT.1 MCCW M3 WATCH E3 IF EQUALP STATUS E4 1 [] IF EQUALP STATUS E1 0 [TARA] 2221
TO TARAMA RESET TARA ; 7. PROGRAMIN AÇIKLAMASI YATAYRESET alt programı WAIT.25 Yukarıdaki program satırları yatay hareketi sağlayan M1 motorunun sağ yöne doğru 0.25 saniye çalıştırır ve durdurur. Bu reset işleminin güvenli olması için yapılmıştır. MCCW M1 WATCH E1 Yukarıdaki program satırları yatay hareketi sağlayan M1 motorunu sol yöne doğru E1 anahtarı konum değiştirene kadar çalıştırır ve durdurur. 2222
WAIT.15 Yukarıdaki program satırları yatay hareketi sağlayan M1 motorunu sağ yöne doğru 0.15 saniye çalıştırır ve durdurur. Bu reset işlemi yapılırken E1 anahtarının basılı kalmasını engellemek için kullanılmıştır. komutu ile program sonlandırılır. DUSEYRESET alt programı: MCW M3 WAIT.1 Yukarıdaki program satırları dikey hareketi sağlayan M3 motorunu yukarı yöne doğru 0.1 saniye çalıştırır ve durdurur. Bu tarama programından kaynaklanan sorunu gidermek için kullanılmıştır. MCCW M3 WATCH E3 2223
Yukarıdaki program satırları dikey hareketi sağlayan M3 motorunu aşağı yöne doğru E3 anahtarı konum değiştirene kadar çalıştırır ve durdurur. MCW M3 WAIT.1 Yukarıdaki program satırları dikey hareketi sağlayan M1 motorunu yukarı yöne doğru 0.15 saniye çalıştırır ve durdurur. Bu reset işlemi yapılırken E3 anahtarının basılı kalmasını engellemek için kullanılmıştır. komutu ile program sonlandırılır. RESET alt programı : YATAYRESET DUSEYRESET Bu program YATAYRESET ve DUSEYRESET alt programlarını çalıştırarak sistemi başlangıç konumuna getirir. UYDU1 alt programı : RESET 2224
RESET programı çalıştırılarak sistem başlangıç konumuna getirilir. WAIT 2 Yukarıdaki program satırları yatay hareketi sağlayan M1 motorunu 2 sn sağ yönde çalıştırır ve durdurur. Sistem 360 ye 12 saniyede ulaşabildiğine göre bu 60 lik bir açıya karşılık gelir. MCW M3 WAIT.2 Yukarıdaki program satırları dikey hareketi sağlayan M3 motorunu yukarı yöne doğru 0.2 saniye çalıştırır ve durdurur. Sistem 45 ye.5 saniyede ulaşabildiğine göre bu (45+18) 63 lik bir açıya karşılık gelir. komutu ile program sonlandırılır. çalışır. Benzer şekilde UYDU2 ve UYDU3 programı da aynı mantıkla 2225
KOORDINAT alt programı : RESET Her zamanki gibi RESET programı çalıştırılarak sistem başlangıç konumuna getirilir. WAIT :Y Yukarıdaki program satırları yatay hareketi sağlayan M1 motorunu sağ yöne doğru :Y değişkenine atanmış değer kadar (saniye)çalıştırır ve durdurur. MCW M3 WAIT :D Yukarıdaki program satırları düşey hareketi sağlayan M3 motorunu yukarı yöne doğru :D değişkenine atanmış değer kadar (saniye) çalıştırır ve durdurur. komutuyla program sonlandırılır. 2226
TARA alt programı : WAIT.1 Yukarıdaki program satırları yatay hareketi sağlayan M1 motorunu sağ yöne doğru 0.1 saniye çalıştırır ve durdurur. MCW M3 WATCH E2 Yukarıdaki program satırları düşey hareketi sağlayan M3 motorunu yukarı yöne doğru E2 anahtarı konum değiştirene kadar çalıştırır. WAIT.1 Yukarıdaki program satırları gibi yatay hareketi sağlayan M1 motorunu sağ yöne doğru 0.25 saniye çalıştırır ve durdurur. Böylece 0.1 saniyelik adımlarla yatay tarama yapılır. 2227
MCCW M3 WATCH E3 Yukarıdaki program satırları düşey hareketi sağlayan M3 motorunu aşağı yöne doğru E2 anahtarı konum değiştirene kadar çalıştırır. Böylece sistem yukarı ve aşağı hareketini yapmış olur. IF EQUALP STATUS E4 1 [] Yukarıdaki program satırlarında E4 anahtarının durumu kontrol ediliyor eğer konumu 1 ise yani anahtara basılmışsa programı sonlandırır ve sistemi durdurur. IF EQUALP STATUS E1 0 [TARA] Bu satırda E1 anahtarının durumu kontrol ediliyor eğer konumu 0 ise yani anahtara basılmamışsa TARA alt programına dallanıyor. Bu satır 360 nin taranıp taranmadığını kontrol etmek için kullanılmıştır. komutu ile program sonlandırılır TARAMA alt programı : 2228
RESET Her zamanki gibi RESET programı çalıştırılarak sistem başlangıç konumuna getirilir. TARA TARA alt programı çağırılıyor ve dönüşte program sonlandırılıyor. 8. SONUÇ Uydu antenlerini kontrol etmek amacıyla tasarlanan ve montajı yapılan projemiz başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Belirlenen amaçlara ulaşılmıştır. Gelişen haberleşme sistemleri ve bu sistemlere uyum sağlayacak antenlerin kontrolünün önemli olduğu bilinen bir gerçektir. Gerçekleştirilen sistem ile maliyetin en az seviyeye ineceği alandan büyük tasarruf sağlanacağı görülmüştür. Çanak anten sistemleri açısından ideal bir sistemdir. 9. KAYNAK: Uydu Anteni Yönlendirme Otomasyon Sistemi, Fırat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü, Robotik Dersi Projesi, Proje No: 2000/V Varol, A.: Benzetim, Otomasyon, Aylık Elektrik Elektronik Makine Bilgisayar Dergisi, Sayı: 122, Ağustos 2002, S. 134-139 2229
2230