editör Haziran 2014 tarihli bir haberin başlığı şöyle: Japonya, duraklayan ekonomisini robotik ile canlandırmaya çalışıyor. Haberin devamında, Tokyo şehri 2020 yılı Yaz Olimpiyatları için şimdiden hazırlanıyor. Ama yapmak istedikleri tek olimpiyat yaz oyunları değil. Japonya başbakanı Shinzo Abe, Yaz Olimpiyatları nın yanında bir de robot olimpiyatları yapmayı istediklerini açıkladı. Başbakan Abe bu etkinliği, Japonya nın robot teknolojilerinde geldiği yeri göstermek ve hâlâ bu alanda dünya lideri olduklarını ispat etmek için yapmak istediklerini belirtmiş. Robotları ülke ekonomisinin en büyük destek ayaklarından bir haline getirmek istiyor Japonya. Abe, bir robot devrimi yapmak için özel bir görev timi oluşturduklarını da anlattı. Robotlara Japon gençlerinin yetişmesinde rol vermek ve gittikçe yaşlanan ülke neslinin ihtiyacı olan bakım desteğinde de kullanmak istiyorlar. Dünyanın üçüncü en büyük ekonomisine sahip olan Japonya, durgunluk döneminden robotlar ile çıkmayı hedefliyor deniliyor. Bu haberi yazımızın başlangıcında aktarmamızın nedeni, 9-11 Nisan 2015 tarihlerinde İTÜ Ayazağa Kampüsü Süleyman Demirel Kültür Merkezi nde gerçekleşecek olan İTÜRO -İstanbul Teknik Üniversitesi Robot Olimpiyatları. Endüstri&Otomasyon Dergisi olarak ta başından beri Medya Sponsorluğu nu yaptığımız ve bu yıl 9. su gerçekleşecek olan İTÜRO, artık tartışmasız bir biçimde gelenekselleşmiş ve gündem yaratan bir olay. Yurtiçi ve yurtdışından gelen yarışmacı ve katılımcıları ile her yıl daha da büyük bir kitleye ev sahipliği yapan İTÜRO, hiç kuşkusuz Türkiye nin en prestijli ve en büyük robot etkinliklerinden biri. Kısa bir bilgi daha aktaralım: Geçen yıl Brezilya da düzenlenen RoboCup 2014 dünya şampiyonasında 45 ülkeden 4000 mühendis ve bilim insanı, 2050 hedeflerini hayata geçirmek üzere buluşmuş. Dolayısıyla, Robotik Teknoloji alanın geleceğinde şu anda belki ancak hayal edebileceğimiz gelişmeler var. Neyse ki, bu gelişmeleri düşünen, öngören, bekleyen ve bu yöndeki çalışmalara destek olanlar da var. Biz de burada, İTÜRO 2015 i destekleyen tüm sponsorlara ve kuruluşlara teşekkürü bir borç biliyoruz. Türkiye mizin geleceğinde çok önemli bir yeri olacak -olması gereken- Robotik Teknoloji alanını sahipsiz bırakmadıkları için. Her ne kadar bu alana, Japonya da olduğu gibi, Devlet in sahip çıkması lazımsa da Her şeye rağmen, 2016 da, 10. İTÜRO da buluşmak üzere Turan Türkmen EKSEN Yay nc l k Fuarc l k Tan t m Hiz. Ltd. fiti. Ad na imtiyaz sahibi ve Sorumlu Yaz flleri Müdürü Turan Türkmen turan@eksenltd.com Genel Yayın Yönetmeni: Prof. Dr. Ya mur Denizhan denizhan@boun.edu.tr Rek lam ve Halk la İlişki ler Md.: Birsen Salman birsen@eksenltd.com Yayın Kurulu: Prof. Dr. Abdülkadir Erden / At l m Üniversitesi Mekatronik Müh.Böl.Bşk. Prof. Dr. Me tin Gö ka flan / TÜ. Kon trol Müh. Böl. Bflk. Prof. Dr. Galip Cansever / Y.T.Ü. Elek trik Elek tro nik Müh. Fak. Dek. Kurumsal İletişim Uzmanı: Giray Karanlık giray@eksenmedyagrup.com Yayın Danışmanları: Prof. Dr. Alinur Büyükaksoy / Geb ze le ri Tek. Ens. Rek. Prof. Dr. Ayşegül Akdoğan Eker / YTÜ Makina Müh. Bölüm Başkanı Prof. Dr. Bülent Eker / Namık Kemal Üniversitesi Biyosistem Müh. Böl. Prof. Dr. Er sin Tu lu nay / ODTÜ Prof. Dr. Gök sel De mi rer / ODTÜ Çevre Mühendisli i Prof. Dr. Gü ven Ön bil gin / 19 May s Üniversitesi Prof. Dr. Mübeccel Demirekler / OD TÜ Elk. Elek tro nik Müh. Böl. Prof. Dr. Mu am mer Er mifl / OD TÜ Elk. Elek tro nik Müh. Böl. Prof. Dr. Muhsin Kılıç / Uludağ Üniversitesi Prof. Dr. Murat Uzam / Melikşah Ü. Müh. Mim. Fak. Elk. Elek tro nik Müh. Böl. Prof. Dr. Sa vafl Ay berk / Ko cae li Ü. Çev re Müh. Böl. Bflk. Prof. Dr. Tun cel Öz den / TÜ B TAK Enst. Ana liz Lab. Böl. Bflk. Prof. Dr. U ur Çel tek li gil / Sakarya Üniversitesi Prof. Dr. Se ta Bo gos yan / TÜ. Kon trol Müh. Böl. Prof. Dr. Yu suf Tan / Bo aziçi Ü. Medical Engineering Prof. Dr. Kemal Leblebicio lu / OD TÜ Elk. Elek tro nik Müh. Böl. Doç. Dr.. Hak k Çav dar / Karadeniz Teknik Ü. Doç. Dr. Yu suf A. Us ka ner / Özçelik A.fi. Prof. Dr. Hakan Yavuz / Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Mak. Müh. Böl. Yrd. Doç. Dr. Si bel Ulu da De mi rer / Çan ka ya Ü. End. Müh. Böl. Dr. Meh met Çe vik / Dal Engineering Dr. Müh. Ah met Din çer / Bosch Rex roth A.fi. Sevtap İnan / Siemens M. Cenk Ceylan / Rockwell Otomasyon Levent Fadıloğlu / Schneider Cengiz Meriç / Hipafl Emin Ol cay / Akbil A.fi. Çağrı Hekimoğlu / Esit Gök tu Gür / Schneider H. Cen giz Ce lep / Entek Otomasyon Hasan Basri Kayak ran / Emf Motor brahim Erkan Yenel / Norm Enerji smail Obut / Hidroser Mahmut Bertan / Weidmüller Niyazi Sar maden / Medel Oral Av c / Piomak Özkal Güner / Schneider Electric Sedat Sami Ömero lu / E3Tam Gökhan Yücel / Phoenix Contact fiahnur Agaik / GSD Osman Kutan / ABB Talat Avc / P nar Müh. T. Ha kan Özer / SOD Yön. Krl. Bflk. Tuncay Soydafl / Festo Yavuz Çopur / Pilz Sırrı Kardeş / Kardeş Elektrik Tolga Bizel / Mitsubishi Electric Hakan Aydın / Mitsubishi Electric Dr. Hüseyin Halıcı / Halıcı Elektronik Tunç Atıl / HKTM Teknik Editör: Emeç Erçelik editor@eksenmedyagrup.com Editör: Alper Öz editor@eksenmedyagrup.com Taluy Denizhan info@eksenmedyagrup.com Grafik Tasarım: Şükran Pala sukran@eksenmedyagrup.com Ülgen Güneş ulgen@eksenmedyagrup.com Artun Armutcu artun@eksenmedyagrup.com Esra Satır esra@eksenmedyagrup.com Reklam Koordinatörü:Cahide Avflar Demir cahide.avsar@eksenmedyagrup.com Halkla İlişkiler ve Tanıtım: Onur Narinoğlu onur@eksenmedyagrup.com Abo ne ve Ma li İşler: Şerife Yılmaz finans@eksenltd.com Uluslararası İlişkiler: Hazal Yalçın info@eksenmedyagrup.com Temsilciliklerimiz: Ne jat Cofl kun Tel: 00.44.171.377 00 76 N G L TE RE info@nejatdesign.co.uk Me tin Ya vuz Tel: 00.49.221.297 22 70 Köln - AL MAN YA metin.yavuz@gmx.net z mir Tem sil ci li i: Fatma Boyraz Tel: 0555 575 66 30 Merkez: EKSEN Yay nc l k Fuarc l k Tan t m Hiz. Ltd. fiti. Mefl ru ti yet Cad. Kıblelizade Sk. Tepe Han No: 1 Kat: 2 D: 7 34440 Beyo lu- stanbul / TÜRKİYE Tel : +90.212.292 01 89 Faks : +90.212.293 32 24 E-mail: info@eksenmedyagrup.com www.eksenmedyagrup.com Baskı: Doğa Basım Yıllık abonelik: 100.- TL. Yıllık yurtdışı abonelik: 100 Euro Endüstri ve Otomasyon Yayg n süreli bir yay nd r, Ayda bir yay nlan r Dergimizde yer alan ilanlar n sorumlulu u ilan verenlere, makalelerdeki fikirler ve yorumlar yazarlar na aittir. Tüm haklar Eksen Yay nc l k a ait olup, izinsiz kullan lamaz ve yay nlanamaz. Eksen Yay nc l k; bas n ve yay nc l k ilkelerine uymay taahhüt eder. ENDÜSTRİ OTOMASYON DERGİSİ ENDÜSTRİYEL OTOMASYON SANAYİCİLERİ DERNEĞİ ÜYESİDİR.
12 Tüketiciyi Sahte Elektronik Cihazlardan TEKNOLOJİDE YENİLİK Koruyan Adam: Brian Monks 40 ÜRÜN ve UYGULAMALAR Netes Mühendislik Yük Çalışmaları: Yük Çalışması Sırasında Yapılan Altı Yaygın Hata National Instruments Endüstriyel Nesnelerin İnterneti 34 SÖYLEŞİ Rockwell Automation Olarak, Tüm Sanayicilerimize Endüstri 4.0 Hakkında Bilgi Vermeye Hazırız. ROCKWELL AUTOMATION 14 Dosya ve Makale Binek ve Hafif Ticari Araç Direksiyon ve Direksiyon Test Sistemlerine Genel Bakış Yarıiletken Sensörler Yardımıyla Araç Hareketlerinin Analizi, Kaza Durumunun Tespiti ve ecall Ford Mustang Üretiminde CC-LINK Ağı!
Pilz PNOZmulti 2 - PROFINET Ağları ile Entegrasyon 3M 3M, Yeni Bant Ailesi Fast İle Binalarda Yalıtım ve Sızdırmazlık Sorunlarına Tek Bir Ürünle Çözüm Getiriyor Netes Mühendislik Yeni Tektronix MDO 3000Serisi Schunk SCHUNK tan Üstün Torna Aynası Teknolojisi 124 ÜRÜNLER SMS Tork Tork PL Serisi Power Patlaç Vanalar Wago WAGO 750 XTR Kullanmak için 6 Neden Omron Legrand Parafudrlar Tesisatlarınızı Aşırı Gerilimlerden Korur 76 HABERLER ABB ve Solar Impulse, Güneş Enerjisiyle Tarihi Bir Dünya Turuna Çıkıyor 142 Bosch, Fren Sistemleri Yeni Fabrikası nı Bursa Organize Sanayi Bölgesi nde Açtı Türkiye Geleceğe Ar-Ge, Tasarım ve İnovasyon la Koşuyor Otomotivde Marka Olmanın Sırrı Yeni Nesil Araçlar İçin Teknoloji Üretmek WIN Eurasia Automation 2015 Yeni Nesil Fabrikalar İçin Entegre Çözümleri Bir Araya Getirdi Mitsubishi Electric ten Klima Kontrolünü Mobilleştiren Teknoloji Metrans tan Servis ve Bakımda Yenilikçi Yaklaşımlar
Teknolojide Yenilikler Tüketiciyi Sahte Elektronik Cihazlardan Koruyan Adam: Brian Monks Bu yaz, IEEE Spectrum dergisinin 1. Mart. 2015 tarihli say s ndan al nm flt r. Çeviri: Ya mur Denizhan Neel V. Patel Wired dergisi Yay n Kurulu üyesi SciArt Bafleditörü A.B.D. Underwriters Laboratuarlar ndaki bu mühendis, sahtekârlar n korkulu rüyas. Brian Monks IEEE üyesi Yafl : 57 Meslek : Sahtekârl kla mücadele uzman, Underwriters Laboratuarlar Yer : Melville, New York, A.B.D. Becerisi : Kendini sahte ürünlerin yay lmas n denetleyerek kamu güvenli ini korumaya adam fl, uluslararas üne sahip bir ekibi yönetiyor. Foto: David Yellen U nderwriters Laboratuarlar n n (UL) Sahtekârl kla Mücadele Operasyonlar Baflkan Yard mc s Brian Monks, yedi valizli adam n hikâyesini anlatmay seviyor. Gümrük memurlar, Asya dan gelip San Francisco Uluslararas Hava Liman na inen adama bildirecek bir fleyi olup olmad n sordular. Adam, Yok dedi. Memurlar gene de yedi valizi arad lar ve hepsinin de t ka basa taklit devre kesicilerle dolu oldu unu gördüler. Monks, bu partinin A.B.D. gümrüklerinde o y l ele geçen 300.000 i aflk n taklit devre kesicinin çok küçük bir k sm oldu- unu belirtiyor. Bu, engellenmifl 300.000 olas yang n demek, diyor, insanlar n can na mâl olabilecek 300.000 facia. Monks normalde ngiliz aksan - n n izlerini tafl yan bo uk bir sesle hafiften kendisiyle dalga geçen, canayak n bir adam. Ama ifl sahtekârl kla mücadeleye geldi mi, Melville-New York ta bulunan UL nin ilgili bölümünü s k e itimli bir polis birimi gibi büyük bir ciddiyet ve dikkatle çal flt r yor. Monks ve ekibi, günlerini UL nin belgeleme iflaretlerinin güvenli ini yükselterek, gizli denetimler yaparak, istihbarat raporlar n didik didik ederek ve bask nlarda kolluk kuvvetleri ile eflgüdümlü rol üstlenerek geçiriyor- Endüstri otomasyon / 38 12 ENDÜSTRİ OTOMASYON
Teknolojide Yenilikler lar. Çal flmalar ve kararl l sayesinde Monks sahtekârl kla mücadelede uluslararas lider haline geldi. Ama aradan geçen yirmi y la ra men görev hâlâ ayn : Suçlular durdurmak. Monks flöyle diyor: Sahtekârlar hile yap p aldatmaya çal fl - yor. Tek dertleri para. Bizim iyili imiz umurlar nda de il. Bu da hepimizin güvenli ini tehlikeye sokuyor. Uzatma kablosu gibi basit bir ürün bile, sahtekârlar n elinde bir tehlikeye dönüflebilir. Kablo iki ana bileflenden olufluyor: Bak r ve plastik. Monks, Bak r daha pahal, dolay s yla sahtekârlar çok az bak r ve bolca plastik kullan yor, diye aç kl - yor. Görünüflü ve ele gelifli gerçek uzatma kablosu gibi, ama içine bakacak olsan z asl nda daha çok telefon teline benziyor. Sahte uzatma kablosu bir süre ifl görebilir, ama Monks bunun tetikte bekleyen bir felâket oldu unu ve elektrik çarpmas na ya da yang na yol açabilece ini söylüyor. UL nin esas ifl alan, genifl bir ürün yelpazesini test edip onay belgesi vermek. Bu yelpazede piller, ayd nlatma cihazlar, elektronik cihazlar ve hatta füze rampalar bile var. Geçen y l yaklafl k 2 milyar yasal ürün UL logosu ile etiketlendi. Ama sahte UL iflaretiyle kamufle edilmifl say s z sahte ürün de piyasaya döküldü ve bu taklitleri tespit edip engellemek, flirketin ifllerinin giderek daha önemli bir k sm n teflkil etmeye bafllad. Elektrik ve bilgisayar teknolojileri dal ndaki lisans derecesini New York Institute of Technology den alm fl olan Monks, 1983 te UL de ifle bafllad nda, firma pek de sahtekârl k üzerine yo unlaflm fl de ildi. Ama 1990 lar n bafl nda John F. Kennedy Uluslararas Hava Liman ndaki A.B.D. gümrük memurlar, denizafl r bir sevkiyatta sahte UL etiketi tafl yan taklit ürünleri ele geçirince, her fley de iflti. Monks, UL nin kolluk kuvvetleri ile birlikte çal flmas - n önerdi ve böylece UL nin Sahtekârl kla Mücadele Birimi do mufl oldu. Monks, k sa süre sonra bu güçlü tutkusuyla tan n r oldu. Monks la on y l kadar önce tan - flan rlandal eski bir polis memuru olan Eamon O Grady, O devrinin ilerisindeydi, diyor. O zamanlar flu anki ekibi yoktu, ama UL deki görevi çok iyi yönetiyordu. O Grady, Monks un önerisi üzerine daha sonra UL ye kat ld ve flu anda firman n Küresel Güvenlik ve Marka Koruma Operasyonlar müdürü. Monks ve ekibinin sahte ürünleri engellemek için kulland ana yöntemlerden biri, UL etiketlerinin güvenlik özelliklerini gelifltirmek. Eklenen her yeni özellik, doland r c lar n taklit etmesini daha zor ve daha pahal hale getiriyor, diye aç kl yor. Son y llarda firma, holografik malzemelere, s ra numaras ve gizli güvenlik kodu uygulamas na yönelmifl. Daha karmafl k ürünlere ise, mikro-çipe gömülü etiketler tak l yor. Monks, Etiketlerimiz birer teknoloji harikas. diyor, Bunlar n içinde o kadar çok bilgi gömülü ki, bir teknoloji merakl s bunlar n hepsini keflfedinceye kadar epey u raflmak zorunda kal r. Etiketler giderek karmafl klaflsa bile, kolayca do rulanabilmeleri gerekiyor. Mesela firma, baz etiketlerdeki renk-kayd ran mürekkebi tespit edebilmeleri için, kolluk kuvvetleri ve gümrük memurlar na LED li kimlik belirleyiciler veriyor. Monks, Kolluk kuvvetleri, verdi imiz araçlar sayesinde UL etiketinin gerçek mi sahte mi oldu unu bir kaç saniye içinde belirleyebiliyor. diyor. Monks ve ekibi sahtekârl k ve fikrî mülkiyet suçlar yla mücadele konusunda e itim de veriyor. Monks bir kaç y l önce, nterpol, Uluslararas Polis Organizasyonu ve UL nin ortak bir giriflimi olan Uluslararas IP Suçu Müfettiflleri Koleji nin (International IP Crime Investigators College) kurulmas na katk da bulundu. Kolej, fikrî mülkiyet yasalar n n uygulanmas ve sahte üretimin engellenmesi konular nda müfettifllere e itim veriyor. Monks, UL bu ifli tek bafl na yapamaz, bu küresel bir sorun. diyor. Monks un söyledi ine göre, taklitçilik ma duru olan flirketler bu durumu farketmeye bafllam fl. Y llar önce, flirketler bu flekilde doland r ld klar nda, hiç ses ç karmaz ve problemi tek bafllar na halletmeye çal fl rlard, diyor. Ama art k önemli flirketlerin bir sorunlar oldu unu itiraf etti ini ve sektör olarak hep birden buna katlanamayacaklar n ilan ettiklerini belirtiyor. Monks, gene de doland r c lardan bir ad m önde olman n zor oldu unu aç kl yor. Ne de olsa, doland r c lar n say s Monks gibi insanlar n say s ndan çok daha fazla. Monks Bu bazen bezdirici olabiliyor, diyor, ama bu iflte bana enerji veren, içimde her gün gelip onlar durdurmak için daha fazla çal flma iste i uyand ran da bu. E&O ENDÜSTRİ OTOMASYON 39 / Endüstri otomasyon 13
DOSYA / Otomotiv ve Yan Sanayi Teori ve Uygulamalar BİNEK VE HAFİF TİCARİ ARAÇ DİREKSİYON ve DİREKSİYON TEST SİSTEMLERİNE GENEL BAKIŞ Şeref Server ERSOLMAZ*, Mustafa KARAMUK*, Feyyaz Furkan ŞENTÜRK*, Muhammet GEÇGİL*, Orhan ATABAY** *OTAM A.Ş. İTÜ Ayazağa Yerleşkesi, Motorlar Taşıtlar Laboratuvarı, 34396, Maslak, İSTANBUL ** İstanbul Teknik Üniversitesi, Makina Fakültesi, 34437 Gümüşsuyu İSTANBUL Bu makale daha önce OTEKON 2012 de yayınlanmıştır. Direksiyon sistemi otomotivde en önemli alt sistemlerden biri olarak karşımıza çıkmaktadır. Bunun ana nedenleri olarak direkt olarak müşterinin etkileşimde olduğu bir sistem olması, araç üzerindeki işlevi nedeni ile aktif ve pasif güvenlik unsurlarının önemli bir bileşeni olması ve yapı itibari ile değişik tasarım ve geliştirme alternatiflerine açık bir sistem olması sayılabilir. Günümüzde otomotiv sektörünün regülasyonlar, müşteri beklentileri ve artan rekabet ortamında hızla kat etmekte olduğu gelişim ve değişimlerden direksiyon sistemleri de etkilenmektedir. Bu çalışmada temel olarak direksiyon sistemlerinin yapısı temel unsurları ile özetlenmiş ve sürücüye sağladıkları destek momentinin tipine göre sınıflandırılmış ve açıklanmışlardır. Binek araçlardan başlayarak yaygınlaşan ve diğer alternatiflerine göre birçok yönden öne çıkan elektrik destekli direksiyon sistemleri alt detayları ve örnek modellerle açıklanmış ve bu sistemlerin geliştirilmesi sırasında uygulanan testlere ve test sistemlerine değinilmiştir. Direksiyon sistemleri araçlarda kullanılan en önemli alt sistemlerden biridir ve artan rekabet ortamı ve gelişen teknolojiler ile yapısı, işlevi ve çalışma prensibi gelişerek değişim göstermektedir. Bu değişimi yakalayabilmek için sistem ana yapısına hakim olmak, tasarım ve çalışma alternatiflerini, seçim kriterlerini değerlendirebilmek gereklidir. Günümüzde binek segment araçlardan başlayarak yayılmaya başlayan Elektrik Destekli Direksiyon Sistemi özelliklerinin, çalışma prensiplerinin bilinmesinin ve bir sonraki aşamada bu sistemlerin geliştirilmesinde kullanılan testlerin ve test sistemlerinin anlaşılmasının önemi büyüktür. BİNEK VE HAFİF TİCARİ TAŞIT DİREKSİYON SİSTEMLERİ Mevcut araç uygulamaları dikkate alındığında, sürücüye direksiyon simidinin döndürülmesinde sağlanan destek momentinin tipine göre, direksiyon sistemleri üç gruba ayrılabilir: 1. Hidrolik Destekli Sistemler (HDS: Hidrolik Destekli Direksiyon Sistemi) 2. Elektro-hidrolik Destekli Sistemler (EHDS: ElektroHidrolik Destekli Direksiyon Sistemi) 3. Elektrik Destekli Direksiyon Sistemleri (EDS: Elektrik Destekli Direksiyon Sistemi) Bunların yanında, sürücü ile tekerlekler arası direksiyon mili bağlantısının elektriksel olarak yapıldığı Steer-by- Wire (SbW) tipi teknolojiler kanun koyucuların onayını henüz almamıştır. Homologasyon kuralları gereği, direksiyon simidi ile saptırılabilen tekerlekler arasında mekanik bağlantı gerekmektedir. Şekil 1. Bir Hidrolik Direksiyon Sistemi [1] Hidrolik direksiyon sisteminde (HDS) hidrolik pompa içten yanmalı motora kayış kasnak sistemi ile bağlıdır. Şekil 1 de örnek bir HDS verilmiştir. Direksiyonu çevirmek için sürücüye gereken destek momenti sürüş koşullarına göre değişmektedir. Yüksek hızlarda giderken direksiyonu çevirmek için gereken destek momenti düşüktür. Hatta bazı uygulamalarda destek momenti sıfır alınır. Ancak park durumunda gereken destek momenti oldukça yüksektir. Şekil 2 de örnek bir hidrolik direksiyon sisteminde (HDS), hidrolik sistem basıncı ile sürücünün uygulaması gereken moment arasındaki fonksiyon verilmiştir [2]. Şekil 2. Hidrolik direksiyon sisteminde direksiyon döndürme momentinin sürüş koşullarına göre değişimi [2] Direksiyon hareketlerinin düşük mertebelerde kaldığı düz yol seyirlerinde veya yüksek hızlarda sürüş durumlarında, HDS nin harcadığı enerji işe dönüşmediği için kayıplar artar. Bir binek araçta HDS nin harcadığı enerji aracın kullandığı enerjinin ortalama %3 üne karşılık gelebilir [3]. Şekil 3 de bir HDS deki kayıpların dağılımı gösterilmiştir [3] Şekil 3. Bir hidrolik direksiyon sisteminde kayıpların dağılımı [3] 14 ENDÜSTRİ OTOMASYON
DOSYA / Otomotiv ve Yan Sanayi Teori ve Uygulamalar HDS ne alternatif çözüm olarak elektrik motoru ile tahrik edilen hidrolik pompalı elektro-hidrolik direksiyon sistemleri ve sadece elektrik motoru ile tahrik edilen elektrik destekli direksiyon sistemleri (EDS) geliştirilmiştir. Şekil 4. Bir Elektro-Hidrolik Direksiyon Sistemi [4] Direksiyon tipleri araç segmentine göre değişmektedir. Direksiyon tipinin (hidrolik veya elektrikli) belirlenmesinde direksiyon döndürme momentinin ve dolayısıyla kremayer/pinyon dişli oranının dikkate alınması gerekmektedir. Direksiyonu döndürmek için gerekli moment, kremayer kuvvetinin ve kremayer-pinion oranının bir fonksiyonudur. Bu orana C-faktörü denecek olursa, tanım olarak bu faktör; direksiyon simidi 360 derece döndüğünde kremayer ekanizmasının mm olarak ötelenme miktarından ibarettir. Aşağıda verilen bağıntılar, direksiyon döndürme momenti, C faktörü ve araç sınıfına göre (binek, hafif ticari ve ağır vasıta) direksiyon tiplerinin (hidrolik veya elektrikli) seçimi açısından önemlidir [5]. Direksiyon döndürme momenti: Kremayer (rack) doğrusal hızı direksiyon açısal hızı (rad/s),, kremayer mekanizmasının verimi olarak tanımlıdır. Yüksek C-faktörü gereken durumlarda tekerlekleri döndürmek için gerekli kuvvet, daha fazla güç ve enerji tüketimi gerektirir. Aracın ön aks yükü arttıkça istenen C faktörü için gerekli güç ve enerji de artacaktır. EDS seçilmesi durumunda, elektrik motorunun yüksek moment üretmesi için elektrik sisteminden (alternatörakü) çekeceği akım da artacaktır. Bu nedenle elektrikli direksiyon sistemleri, mevcut taşıt elektriksel sistemlerindeki gerilim değerleri düşünülecek olursa ağır taşıtlar için uygun bir çözüm değildir. Hidrolik direksiyon sistemleri, bu sebeple binek ve hafif ticari araçların yanında yüksek direksiyon simidi momenti gerektiren durumlarda da (kamyon ve çekici gibi) kullanılmaktadır. 3. DİREKSİYON SİSTEMLERİNDE HİDROLİK, ELEKTROHİDROLİK VE ELEKTRİKLİ DESTEK SİSTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI İlk hidrolik direksiyon sistemlerinde araç hızı ile direksiyon tepkisi arasında herhangi bir ilişki yok iken yeni nesil elektro-hidrolik takviyeli sistemler genellikle araç hızına duyarlıdırlar ve sürücüye sağladıkları direksiyon kuvvet takviyesi açısından hidrolik takviyeli direksiyonlara göre daha uygun bir karakteristikle çalışırlar. Elektrik takviyeli direksiyon sistemlerinde, araç hızını tespit etmek için elektro-hidrolik destek sistemlerinde olduğu gibi hız sensörü (çoğunlukla ABS ye ait tekerlek hız sensörleri) kullanılır. Genellikle araç hız bilgisi aracın CAN haberleşmesi içinde de mevcuttur. Böylelikle sistem sahip olduğu hıza bağlı destek eğrileri sayesinde, farklı hızlar için farklı direksiyon simidi destekleri uygulayabilir. Bu üç ana direksiyon yardımcı sistemi arasındaki başlıca farklılıklar aşağıdaki gibidir [1] [6]: 1) Hidrolik temelli direksiyon sistemleri elektrik destekli (elektro-mekanik) direksiyon sistemleri ile karşılaştırıldığında daha fazla bileşenden oluştuğundan (yağ pompası, hortumlar, yağ tankı, filtreler vb.) araç içerisinde daha fazla hacim kaplarlar. 2) Hidrolik Direksiyon sistemlerinin çalışması için hidrolik sıvılar kullanır. Tam elektrikli direksiyon sistemleri için hidrolik sıvı gereksinimi yoktur. Gereken enerji araç elektrik sisteminden (alternatörakü) üzerinden sağlanır. Direksiyon sıvısı ihtiyacının olmaması, normalde sıvının belirli aralıklarla değişmesi gerektiğinden, çevrecidir. Üretilen her 100000 otomobil için yaklaşık 190000 litre hidrolik sıvı tasarrufu sağlanır [7]. 3) Hidrolik sıvı kullanan direksiyon sistemlerinde yağ sızıntısı zaman zaman olabilir ve bu durum aracın gittiği ve park ettiği yerlerdeki çevreyi kirletir. Elektrik destekli direksiyon sistemlerinde ise enerji aküden sağlandığından böyle bir sorun söz konusu değildir. 4) Hidrolik direksiyon sistemi gücünü motordan alır ve motorun yakıt tüketimini arttırır. Elektrik Takviyeli direksiyon sistemleri ise ancak moment desteği gerektiğinde, aracın elektrik sisteminden enerji çektiğinden enerji tasarrufu sağlarlar. Elektrik destekli direksiyon sistemleri CO 2 emisyonunu azaltır [8]. 5) Hidrolik destek sistemleri araç motoru üzerinden tahrik edildiğinden araç hızlandığında daha fazla güç üretir. Araç yavaşladığında üretilen hidrolik güç daha azdır. Her iki durum da direksiyon sistemleri için istenmeyen durumlardır. Sürücünün en fazla güç yardımına ihtiyaç duyduğu durumlar seyir hızının düşük ya da sıfır olduğu durumlardır. İdeal bir direksiyonun araç hızlandıkça ağırlaşması gerekir. Hidrolik destek sistemlerinin bu olumsuz davranışı hidrolik pompa motorunun araç motorundan ayırılarak bir elektrik motoru üzerinden sürülmesi ile giderilmiştir. 6) Hidrolik destekli direksiyonlar ağırlığı daha fazla olan araçlar arasında daha yaygındır. Elektrik destekli sistemler ise hafif araçlar arasında daha yaygın olarak kullanılan bir güç destek sistemi tipidir. 7) Elektrik destekli direksiyon sistemlerinin hidrolik destekli direksiyonlara ENDÜSTRİ OTOMASYON 15
DOSYA / Otomotiv ve Yan Sanayi Teori ve Uygulamalar göre daha az gürültü üretmesi nedeni ile (Gürültüye neden olabilecek kayış/ kasnak, pompa sistemlerini ortadan kaldırır.) araç kabini içi ve dışında oluşan gürültü azalır. [1] 8) Elektrik destekli direksiyon sistemleri, çok sayıda ilave fonksiyon ile zenginleştirilerek emniyet ve konfora yönelik pek çok ek özellik oluşturulabilir. Şeritte düz gidiş, yan eğimli yollarda destek momenti, yan rüzgâr kompenzasyonu, otomatik park yardımı, şeritten ayrılma uyarıcısı, şerit takip asistanı, kör nokta uyarı asistanı, engelden kaçma ya da çarpışmalardan kaçınma asistanları bu ilave fonksiyonlardan sadece birkaçıdır. Diğer sistemlerle karşılaştırıldığında daha yenilikçi bir çözüm olarak ortaya çıkan elektrik destekli direksiyon sistemlerinin başlıca dezavantajları ise şu şekilde sıralanabilir; Elektronik parçalardan kaynaklanan arızalar oluşabilir [9]. Elektrikli direksiyon sistemlerinin uygulayabileceği ilave destek kuvveti araçta mevcut olan azami akım ile sınırlıdır. 12V sistemler 80 amper azami akım uygulayabilirler. Bu da azami gücü 1 KW ile sınırladığından EDS direksiyonlar küçük ya da orta sınıf direksiyonlarda tercih edilir. 42V elektrik sistemlerine geçilirse EDS daha büyük araçlara da uygulanabilecektir [10]. Direksiyon sistemlerinin enerji tüketimi açısından dikkate değer bazı veriler Tablo 1 de sunulmuştur. kavramı sürücünün direksiyon hareketlerini yardımcı bir elektrik motoru ile desteklemek amacı ile geliştirilmiştir. Bu şekilde ortaya çıkan elektrik destekli direksiyon sistemlerinde) bulunan ve yardımcı tork kuvvetini sağlayan elektrik motorunun yerleşim yerleri Şekil 5 te gösterilmiştir [11]. Tek Pinyon Tipi Çift Pinyon Tipi Kolon Tipi Şekil 5. Elektrik motorunun yerleşim yerleri [11] Rack Tipi Hangi tip EDS kullanılacağı, ihtiyaç duyulan kremayer kuvvetinin ve gücünün büyüklüğüne (Steering Rack Power) göre değişmektedir. Tablo 2 de konu ile ilgili kullanım alanları detaylandırılmıştır. Gösterilen detaylar kural şeklinde olmayıp, genel meyli sergilemektedir. Tablo 2. EDS Tipi Araç Tipi İlişkisi [11] 4.1 Sistem elemanları ve Sistemin Çalışma Prensibi Şekil 6 ile gösterilmiş olan kolon (direksiyon mili) tipi elektrik destekli direksiyon sistemi kompakt bir üniteye sahiptir. Bu ünite direksiyon dişlilerini, kontrol ünitesini, elektrik motorunu ve sensörleri kapsar. Elektro-mekanik direksiyon siteminde yönlendirme, üniversal bağlantı milinden önce yer alan parçalar tarafından gerçekleştirilir. Bu sistemde moment bir elektrik motoru tarafından desteklenir. Şekil 7 de gösterilen sistemde bulunan önemli parçalar aşağıda sıralanmıştır [1]: Direksiyon mili Yükseklik ayarlı direksiyon kolonu borusu Ara mil Burulma çubuğu Direksiyon moment sensörü ve direksiyon konum sensörünün bulunduğu sensör muhafazası Elektrik motoru Sonsuz tahrik dişlisi Dişli kutusu muhafazası Direksiyon kolonu elektronik kontrol ünitesi ve üniversal bağlantı mili Elektrik destekli direksiyon sisteminin merkezi parçası Şekil 7 te gösterilen burulma çubuğudur. Çubuk boylamasına ekseni etrafında dönebilir. Burulma çubuğu mekanik olarak ara mil ve sonsuz dişliyi birbirine bağlar. Tablo 1. Direksiyon sistemlerinin enerji Tüketimi Karşılaştırılması [1] 4. ELEKTRİK DESTEKLİ DİREKSİYON SİSTEMLERİ Direksiyon sistemlerinde tam elektrikli (elektromekanik) destek Şekil 6. Elektrik Destekli Direksiyon [1] Şekil 7. Örnek Elektrik Destekli Direksiyon Sistemi Parçaları [1] Bu bağlantı yardımıyla ara mil ve sonsuz tahrik dişlisi küçük bir açıyla döner. Bu küçük açı değişimi direksiyonun çevrilme işlemine başlandığı anlamına gelir. 16 ENDÜSTRİ OTOMASYON
DOSYA / Otomotiv ve Yan Sanayi Teori ve Uygulamalar Tablo 3 te sisteme ait parçalar ve özellikleri gösterilmiştir [1]. Tablo 3: Sisteme ait parçalar ve parçaların özellikleri [1] Direksiyon çalışma prensibi genel hatları ile şu şekilde özetlenebilir; Sürücü direksiyonu çevirmeye başlar. Burulma çubuğu da aynı anda döner. Burulma çubuğuyla birlikte dönen direksiyon moment sensörü, direksiyon üzerine etkiyen torkun yönünü ve şiddetini içeren sinyali kontrol ünitesine gönderir. Kontrol ünitesi gerekli olan döndürme desteğini hesaplar. Elektrik motorunu çalıştırır. Direksiyon dişlisine aktarılan tork, sürücü ve motor tarafından aktarılan toplam torktur [1]. Şekil 8. Toplam Tork Çizelgesi [1] Şekil 8 de toplam tork temsili olarak gösterilmektedir. Sürücü direksiyona uyguladığı torku artırırsa, elektrik motoru tork desteğini artırır. Bu da direksiyon dişlisinin daha kolay bir şekilde dönmesine yardımcı olur [1]. Sürücü dönüş esnasında direksiyonu bırakırsa burulma çubuğu üzerindeki burulma ortadan kalkar. Bu anda elektrik motoru devreden çıkar. Sonuç olarak tork desteği ortadan kalkar. Araç hala düz doğrultuda hareket etmiyorsa bu durum direksiyon konum sensörü tarafından algılanır. Elektrik motoru devreye girer ve direksiyon düz doğrultuya gelecek şekilde döndürülebilir. Bu tip kararlar direksiyon ECU sü içindeki yazılımı geliştiren mühendislerce verilir [1]. 4.2 Sistem Detayları Şekil 9 da örnek bir elektrikli direksiyon modeli gösterilmiştir. Şekil 9. Elektrikli direksiyon modeli [12] Elektrikli Direksiyon Sisteminde yer alan elektrik motorunun kontrolü, tekerleklere uygulanan yanal kuvvetlerin değişkenliği ve bozucu etkilerinden dolayı, direksiyon mekanizmasındaki parametrelerin sürekli izlenmesini gerektirir. Direksiyon karakteristik eğrisinden hesaplanan motor referans akımları EDS kontrolörüne referans olarak uygulanır. Bu sistemlerde konfor ve sürüş hissiyatı gibi performans kriterleri kişiye özel (subjektif) ve yol koşullarından dolayı değişebilir kriterlerdir. Bu performans kriterlerini sistematik hale getirmek için arakteristik eğriler geliştirilmiştir. Bu eğriler ile istenen direksiyon hissiyatını sağlamak için gereken destek torku belirlenir. Yol kuvvetlerindeki düzensiz değişim ve sistem parametrelerindeki belirsizlik, kesin bir matematik model kurulmasını zorlaştırır. Şekil 10 da verilen örnek karakteristik eğrilerde görüldüğü gibi düşey eksende EDS motor akımı için referans değerler verilmiştir. Verilen yol koşullarında istenen direksiyon hissiyatını oluşturmak için EDS motoru PID kontrolör ile bu referansa göre kontrol edilecek ve motor torku bu akıma göre hesaplanmaktadır. Şekil 10. Örnek direksiyon karakteristik eğrileri [13] Elektrik destekli direksiyon sisteminin örnek blok diyagramı Şekil 11 de gösterilmiştir. Tork sensörü tarafından algılanan sinyal ve araç hızı sinyali olmak üzere iki giriş bulunmaktadır. Sistemde geri besleme olarak motor akımı bulunmakta ve sistem PID ile kontrol edilmektedir. Şekil 11. EDS Kontrol Blok Diyagramı Burulma çubuğunun iki ucundaki açı farkı hesaplanarak bir çıkış üretilir., çubuktaki burulmayı göstermektedir ve aşağıdaki formül ile hesaplanmaktadır. [14]. T L = Uygulanan Tork L = Burulma çubuğu uzunluğu D = Burulma çubuğu çapı G = Elastiklik Modülü Örnek bir Tork/Açı sensörünün görünüşü, sensör sistemi ve özellikleri sırasıyla Şekil 12, Şekil 13 ve Tablo 4 te gösterilmiştir. ENDÜSTRİ OTOMASYON 17