Gaz Üv. Müh. M. Fak. Der. J. Fac. Eg. Arch. Gaz Uv. Clt, No, -7, 7 Vol, No, -7, 7 ARMATÜRLERİN ÜÇ BOYUTLU IŞIK ŞİDDET DAĞILIMLARININ BİLGİSAYAR ORTAMINDA FORMÜLASYONU VE GÖRSELLEŞTİRİLMESİ İsal Serka ÜNCÜ ve Osa GÜRDAL Elektrk Eğt Bölüü, Tekk Eğt Fakültes, Süleya Derel Üverstes, Batı kapüsü, 6, Isparta Elektrk Eğt Bölüü, Tekk Eğt Fakültes, Gaz Üverstes, Tekkokullar, 6, Akara serka@tef.su.eu.tr, ogural@gaz.eu.tr ÖZET (Gelş/Receve: 7..6; Kabul/Accepte: 7.8.7) Bu çalışaa, uygulaası yapıla blgsayar kotrollü goofotoetre le gerçek aratürler ölçüle ışık şet eğerlere blgsayar ortaıa ateatksel oel çıkartılış ve ele ele ateatksel foksyolar yazılıla aratürü üç boyutlu ışık şet ağılııa çevrlş ve görselleştrlştr. Böylece ayılata tasarıı ve blgsayar bezet progralarıa kullaak ç gerçek aratürler oeller ve ışık şet verler ele elştr. Kullaıcı, yazılıı lgl tablolarıa ışık şet verler veya C katsayıları grlerek tasarlaa aratürü kouua göre ışık şet eğş eğrse ve üç boyutlu ışık şet ağılııa ulaşablekter. Gerçekç ayılata tasarıı ve özellkle ayılata eğte e kullaak ç kolay br aratür taılaa etou gelştre yaıa ele ele ekleler ve tablo verler kullaılarak farklı aratürler gelştrles e ükü hale getrlştr. Aahtar keleler: Aratür, üç boyutlu ışık şet ağılıı, goofotoetre. FORMULATION AND VISUALISATION OF THREE DIMENSIONAL LUMINOUS INTENSITY DISTRIBUTIONS OF LUMINAIRES IN COMPUTER ENVIRONMENT ABSTRACT I ths stuy, luous testy values of real aratures are easure by coputer cotrolle goophotoeter whch s esge are atheatcally oele by usg coputer prograe a the atheatcal fuctos obtae are trasfere to esoal luous testy strbuto a vsualse. Therefore, the oels of real aratures a luous testy atas are obtae for usg lgthg esg a coputer sulato progras. User ca be reach the curve a luous testy strbuto of the arature esge by eterg the lgth testy atas ab C coeffcets, epeg o the posto of the luare. I ato to realstc lgthg esg a evelopg a easy etho of luare efto to use especally lgthg eucato, the possblty of evelopg varous luares by usg the equatos a table atas obtae s also eable. Keywors: Luare, three esoal luous testy strbuto, goophotoeter.. GİRİŞ (INTRODUCTION) Aratürler, laba yaa labaları ışık ağılııı üzeleek, süzek veya eğştrek ç kullaılırlar. Her ayılataı aacıa göre, farklı aratürler tasarlaır. Aratürlerle ayılatıla br ortaa uygu aratürler uygu yerlere kullaılası gereklr. Aacı telğ, orta koşulları ve eseler özellkler tasarıı kapsaıı belrleye faktörlerer. Ayılata tasarılarıa aratürler özellkler belrleek ç fotoetrk verler kullaılır []. Işık şet fotoetrk verler çe teel br büyüklüktür []. Br etre yarıçaplı br küre erkeze yerleştrle ışık kayağı, ışık şet vektörler uzayak oğrultularıa ışık şet ağılııa sahptr []. Bu çalışaa, br aratürü kou-ışık şet eğrlere ateatksel oel çıkartılış ve ele ele ateatksel foksyolar
İ.S. Ücü ve O. Güral Aratürler Üç Boyutlu Işık Şet Dağılılarıı Blgsayar Ortaıa... yazılıla br aratürü üç boyutlu ışık şet ağılııa çevrlş ve görselleştrlştr. Pyasaak çeştl fraları ürettğ ayılata tasarılarıa kullaıla, Zutobel frasıı ürettğ Cophos, Luw ve Dalux prograları ve Phlps frasıı Calculux ve Dalux ayılata tasarı prograları varır []. Bu progralara kullaıla aratürler progra ahle yazılıa uygu olarak oelleş ve görsel hale getrlştr. Görülüğü kaarıyla ateatksel oel kullaıcı le paylaşılaıştır. Şye kaar yapıla çalışalara, blgsayar bezetlere ışık kayaklarıı ışık şet ağılı uzayı küresel harok foksyoları ve kerel foksyoları taılaıştır []. Bu çalışalar blgsayar prograları ç geellkle Phog oele bağlı olarak aha gerçekç görütü oluşturak ç yapılıştır [6]. Global ayılata oeller taae blgsayar bezetler hale getrlştr [7]. Bu çalışaı ğer çalışalara farkı ışık şet ağılı uzayıı gerçek br aratürü geoetrk şekle göre goofotoetre ölçü alığı sayıa kou-ışık şet eğr eklee oluşturulasıır. Tasarıcıları kolaylıkla alayableceğ pololarla aratürler ateatksel oel çıkartılıştır. Böylece aratürler ışık şet verler eğerlererek görselleştre br aratür gelştre sste gelştrlştr. Aratürler fotoetrk verler blgsayar ortaıa aktarılarak saklaa, eğştre ve gelştre kaı sağlaaktaır. Aratürler ateatksel taıı le aratürler tasarı progralarıa kullaılası sağlaıştır.. GONİOFOTOMETRE (GONIOPHOTOMETER) Işık kayağı veya fotoetrk başlıkta br sabt, ğer üzel olarak yaptığı hareketler le ışık kayağıı ışık şet ağılııı celees ç kurula sstee goofotoetre aı verlr [8]. Aratürü hareket ettrerek çalışa bu sste fotoetrk büyüklüğü açısal eğş celeese hızlı olası ve az yer kaplaası eeyle sstee C üzlee göre tp- türü br goofotoetre uygulaası seçlştr [9]. Blgsayar RS- Sürücü evre M Fotoetrk başlık Lüksetre M Aratür Şekl. Uygulaası yapıla blgsayar kotrollü goofotoetre sste yapısı (Structure of the coputer cotrolle goophotoetrcal syste) Doğrusal aratürler; aratürü fotoetrk erkeze geçe brbre k k üzlee göre farklı ışık şet eğrse sahp ola aratürür []. Bu grupta ışık kayağı fluoresat laba ola aratürler k ışık şet eğrse üç boyutlu ışık şet ağılıı çzlekter. Şekl e oğrusal aratürü kou-ışık şet eğrler gösterlştr. Şekl a a flouresat labaı k kouayke ele ele eğrs gösterlekter. Bu eğr oğrusal aratürler e ar br alaıa sahptr. Şekl b e aratürü yatay kouak eğrs gösterlştr. Bu oğrusal aratürler bu eğr e geş eğrsr. Doğrusal aratürler tü açılarak eğrler farklıır. Doğrusal aratürler tü açılarak eğrlere M aı otoruu hareketler soua ulaşılır. Kurula sste, blgsayar kotrollü olarak yapılıştır. Yazılı goo eüsü ve ver havuzu eüsü olarak k bölgee oluşaktaır. Şekl e blgsayar kotrollü goofotoetre sste gösterlştr. Yazılıa kullaıcıya kolaylık olası ç aratürler üç boyutlu ışık şet ağılıı çıkartılırke aratürü geoetrk şekle göre oktasal, oğrusal ve yüzeysel seçlr. Noktasal aratürler; aratürü fotoetrk erkeze geçe brbre k k üzlee göre ayı ışık şet eğrse sahp ola aratürlerr. (a) (b) Şekl. Doğrusal aratürü kou-ışık şet eğrler (Posto luous testy curves of the leer luares) Yatay ölçü sayısı se yazılı le aratürü geoetrk şekle göre belrler. Hazırlaa yazılıla yatay ve key hareket sağlaya otorları aı Gaz Üv. Müh. M. Fak. Der. Clt, No, 7
Aratürler Üç Boyutlu Işık Şet Dağılılarıı Blgsayar Ortaıa... İ.S. Ücü ve O. Güral sayısı, ölçüler arasıa beklee süres, yazılı lk br blgsayara kullaılıyorsa paralel ve ser port seçler kullaıcı tarafıa yapılır. Aratür ve fotoetrk başlık arasıa uzaklık goofotoetre ölçüü sırasıa eğşekter. Bu eğş oğru yapablek ç goofotoetre kolu ve aratürü öese kayaklaa uzaklıklar hesaplaır. Şekl e ölçüe kullaıla goofotoetre aratür bağlatı kolu le ve aratür le fotoetrk başlık arası uzaklık r le gösterlştr. Sste ölçüler sırasıa yarıçaplı aresel br hareket yapaktaır. r ( r' + ) + ( r' + ).. cos α () α Yazılı le her açıya göre goofotoetre kol uzuluğu ç 8 c alarak tü ölçülere her α açısıak r uzaklığı eş. ek forülle cosüs teoree göre hesaplar. r Lüksetre r 7 kullaıcı tarafıa key ölçü sayısı alaıa grle sayıa hesaplaayı Eş. ek forülle yapar. Işık şet eğrler br ışık kayağıı hag oğrultuya e kaar ışık akısı yayılaığıı gösterr. Ölçeklerlş halkalar üzere aktarılırke ışık kayaklarıı ışık şet, lüe eğere göre alıır. Öreğ l lk ışık kayağıı ışık şet c se, bu eğer l ek eğer c olur. Böylece ışık şet eğerler abak ele ala üzere ölçeklerlş c/kl bre aktarılır. Abağı oluştura ç çe geçe halkalar bell br eğer aralığıı gösterr. Bu yazılı ç hazırlaa örek aratürler fotoetrk ölçüler ç c/kl ola abak kullaılıştır. Bu eğer aralığı halkaları eğer aralığıı c/kl olarak belrler. İsterse yazılı foksyolarıa bu ölçek c/kl katları oraıa artırılaktaır. Şekl e ışık şet vektörler abak üzere aktarılası gösterlştr. Staara göre aratürü ışık yaya ala geşlğ katı ölçü uzaklığı olarak belrleştr []. Ölçülerek fotoetrk başlıkla araatür arasıak r eğer bu eğerle başlaaktılaktaır. c / kl φ l Z ekse r 9 9º º º 9º Ekse Aratür Şekl. Aratür le lüksetre arasıak uzaklığı eğş (Varato of stace betwee luare a luxeter) Ayılık üzey ölçüü RS- kartı le lüksetre alıır ve ölçü uzaklığı ve öüş açıları grlkte sora her aıa göre ışık şet eğer; I / Ω () E r cosε eştlğe göre yazılı le hesaplaır []. Bu eştlkte E lüksetre ölçtüğü ayılık üzey (lüks), r ölçü uzaklığı (), ε gelş açısıı, Ω katı açıyı belrtekter. Progra br eğr çz ç Şekl. Işık şet vektörler abak üzere aktarılası (The trasferg of the luous testy vectors o platfor). Sste Akış Şeası (Flow Chart of Progra) Br aratüre at ateatksel foksyoları yazılıla üç boyutlu ışık şet ağılııa çevrles ve görselleştrles akış şeası Şekl e verlştr. Gaz Üv. Müh. M. Fak. Der. Clt, No, 7
İ.S. Ücü ve O. Güral Aratürler Üç Boyutlu Işık Şet Dağılılarıı Blgsayar Ortaıa... BAŞLA Şekl 6 a A oktasıı üç boyuttak yer belrlees gösterlştr. ADIM MOTORLARI AYARLARINI VE ARMATÜR IŞIK AKISI, TİP, UZAKLIK, ARMATÜR EKSEN UZAKLIĞINI GİRİNİZ y A GİRİLEN AÇIDA M MOTORUNU ÇALIŞTIR LÜKSMETREDEN ÖLÇÜLEN DEĞERİ KAYDET z x SEÇİLEN TİPE GÖRE M MOTORU ÇALIŞTIRILSIN ARMATÜRÜ BAŞLANGIŞ KONUMUNA GERİ GETİR HER AÇI İÇİN LÜKSMETREDEN ÖLÇÜLEN AYDINLIK DÜZEYİ DEĞERİNİ I (E*(r^))/cosε Ω FORMÜLÜNDE E YERİNDE KULLAN IŞIK ŞİDDET ORANLA DÖNÜŞTÜRME MATRİSLERİYLE X EKSENİNE GÖRE OLUŞACAK OLAN TÜM AÇILARA GÖRE IŞIK ŞİDDET DEĞERİNİ TABLOYU OLUŞTUR DUR Şekl. Mateatksel foksyoları yazılıla üç boyutlu ışık şet ağılııa çevrles ve görselleştrles (Flow chart of the progra). Ver Hazırlaa (Data Preparato) Blgsayar kotrollü goofotoetre aratürler ışık şet eğrlere öüşü atrsleryle üç boyutlu ışık şet ağılıı ç gerekl ara eğerler türetr. E (I*/Q) İKİ VE ÜÇ BOYUTLU EĞRİLERİ ÇİZ GİRİLEN ARMATÜR TİPİNE GÖRE M MOTORU GİRİLEN AÇIDA DÖNSÜN DÖNDÜRÜLEN AÇILARA GÖRE UZAKLIĞI HESAPLA Şekl 6. A oktasıı üç boyuttak yer belrlees (Three esal posto of A pot) Orj baz alıarak ve saat öüş yöü poztf yö olarak, x ekse etrafıa br θ açısı ç öüşü atrs: [ T x ] cosθ sθ sθ cosθ y ekse etrafıa br β açısı ç öüşü atrs: [ T y cos β s β s β cos β ] () z ekse etrafıa br ϕ açısı ç öüşü atrs: cosϕ [ T z ] sϕ sϕ cosϕ (6) () le verlr. (-6) eştlklerek öüşü atrsleryle br oktaı üç boyuttak tü açılarıa göre eğer atrsler yazılıak blgsayar çözülere belrleekter []. Işık şet verlere eğr çzrlese e küçük kareler etou kullaılıştır. Verle oktalar olak üzere bu oktalara geçe ve ( ) erecee ola br polo eğrs e küçük kareler etouyla buluuğua Y C... + (7) + C x + C x + C x Gaz Üv. Müh. M. Fak. Der. Clt, No, 7
Aratürler Üç Boyutlu Işık Şet Dağılılarıı Blgsayar Ortaıa... İ.S. Ücü ve O. Güral ele elr. Aratür kouua göre ışık şet verler ışık şet eğrler eştlk () ek gb fae elekter. Eştlktek C katsayılarıı belrlees ç her okta ekle ze yapa eştlkler kıs türev alıarak sıfıra eştleğe;, C,..., C) ( Y y) S S( C (8) Şekl 7. Br aratürü kou-ışık şet eğrs çıkartılası (Curve extracto for the luare-posto) olacaktır. Buraa; S C S C... ( C + C x + + C x y ) ( C + C x + + C x y ) x (9) S C ( C + C x + + C x y ) x buluur. Bu eştlkler aha geel olarak x C + x + C + + x + C x y () şekle yazılır []. Bu sste (+) tae eştlk ve (+) tae bleyee oluşuştur ve eştlk () ek ekle gelştrle yazılı le çözülür []. Böylece ele ele C,C,...,C eğerler belrler. Işık şet eğrler üç boyutlu ışık şet ağılılarıı oluşturaktaır. Yazılıla bu ekleler C katsayıları buluarak kayelr. Ver havuzu eüsüe bulua ışık şet eğrs alaıa grlğe, yazılıla ele ele e küçük kareler etou le brleştrle eğrler görselleştrlr. Şekl 7 ek gb eğr sağ tarafıa bulua körtge sebol leç le yukarı aşağı hareket ettrlğe key ekseek le 9 erece arasıa br aratüre at tü eğrler görüleblekter. Abak alaı üzere lec seçtğ eğerler brler c/kl olarak hazırlaıştır. Hazırlaa yazılı le oluşturulacak üç boyutlu ışık şet ağılııı kaç eklele taılaacağı ve kaçıcı erecee ekleler le brleştrleceğ kullaıcıı steğe göre C katsayılarıa ulaşılablr. Şekl 8 e C katsayıları gösterlştr. Şekl 8. C katsayıları (C Coeffcets) Yazılıla ele ele C katsayıları 6. erecee Eş. e altı tae polo ekle oluşturularak üç boyutlu ışık şet ağılıı ateatksel olarak taılaıştır. 6,8 + 6,x,9x 9,8 + 6,9 x,x 6,7 +,x,x 7,9 + 8,x,x, +,x,x 6,9 + 7,x,7x,x +,8x +,x +,6x +,x +,x,x +,x,8x,x,x,x +,8x + 8,x +,7x +,8x,8x,x () Ele ele ekleler C katsayıları br aratürü tü açılarak ışık şet verler taılaak, saklaak, ekaa göre aratür yapak ç kullaılır. Şekl 9 ak ala le br aratüre at ele ele eklee yatay ve üşey ekseek lk açı aralıklarıa türetle ışık şet verler gösterlştr. Dkey açılar M otoruu hareketler le ele ele açılar, yatay açılar se M otoruu hareketlere ele ele açıları verekter. Bu açılar sste başlagıç ayarlarıa kullaıcıı steğe göre ayarlaablekter. Bu alaa ölçüü yapıla aratürü ışık akısı, ölçü uzaklığı, ışık kayağıı türü gb blgler eğştrlerek Şekl 9 ak kotrol şarete tü verler ye blglere göre türetleblekter. Gaz Üv. Müh. M. Fak. Der. Clt, No, 7
İ.S. Ücü ve O. Güral Aratürler Üç Boyutlu Işık Şet Dağılılarıı Blgsayar Ortaıa... Şekl 9. Br aratüre at ele ele eklee yatay ve üşey ekseek lk açı aralıklarıa türetle ışık şet verler (Luous testy ata obtae fro the equato accorg to the agles) Yazılıla tü açılara ele ele eğrler brleştrlerek Şekl ak gb sağ üst kısıa şekl Şekl e gösterle üç boyutlu ışık şet ağılııa geçş yapılır. Şekl ak sol üst kısıa bulua koa ayrıca kafes ve katı bçl veya farklı reklere üç boyutlu ışık şet ağılıı ele eleblr. Üç boyutlu ışık şet ağılıı sağ tarafıak kou leç le hareket ettrlesyle - 6 erece aralığıa celeese kaı verr. Şekl. İk boyutlu ışık şet eğrlere üç boyutlu ışık şet ağılıı a geçş (D luous testy curves obtae fro the polar photoetrc curves) Şekl e üç boyutlu ışık şet ağılıı ke ekse etrafıa öürülerek ereceek, 7 ereceek ve erecelere üç boyutlu ışık şet ağılıı gösterlştr. Böylece br aratürü üç boyutlu ışık ağılı hac kullaıcı tü açılara celee şası bularak uygulaa alaıa ve ayılataı aacıa göre uyululuğuu test eeblekter. Üç boyutlu ışık ağılıı ateatksel oeller, ışık yasıa ve ağılı oelleryle brlkte blgsayar ortaıa taılı alalara kullaılarak gerçekç ayılata tasarı progralarıa kullaııa a ka verrler... Sste Hata Kayakları (Error Source of Syste) Sste hata aalz yapılığıa sste %,6 ölçü hatasıa sahptr. Bu hataı oluşasıı teel eeler goofotoetre lüksetres kaltes, kullaıla paraetre ve kaçak ışık hesaplaalarıa yapıla yuvarlaalar, uvarları ta syah olaası, krllk faktörü, goofotoetre ölçü sırasıa ttrees, goofotoetre tp, gofotoetre boyutu, aratür ağırlığı, ölçü hızıa olayı erşleeye açı, belrleş ve gerçek açılar arasıak ükü ola sapalar ve çevresel etkelerr [].. SONUÇ (CONCLUSIONS) Bu çalışaa blgsayar kotrollü br goofotoetre tasarlaarak br aratürü üç boyutlu ışık şet ağılıı ele elştr. Br aratürü üç boyutlu ışık şet ağılııı blgsayar ortaıa ele 6 Gaz Üv. Müh. M. Fak. Der. Clt, No, 7
Aratürler Üç Boyutlu Işık Şet Dağılılarıı Blgsayar Ortaıa... İ.S. Ücü ve O. Güral elebles ç aratürler ateatksel olarak taılaıştır. Gerçekç ayılata tasarııı yaıa özellkle ayılata eğte e kullaak ç kolay br aratür taılaa etou gelştrlştr. Kullaıcı yazılıı lgl tablolarıa ışık şet verler veya C katsayıları grlerek tasarlaa aratürü kouua göre eğrse ve üç boyutlu ışık şet ağılııa ulaşır. Ele ele ekleler ve tablo verler kullaılarak farklı aratürler gelştrles ve ayılata tasarılarıa kullaılası kolaylaştırılıştır. KAYNAKLAR (REFERENCE). IES, Lghtg Habook,. Baskı, IES Publcatos, NewYork, 7-9 987. Özkaya, M., Ayılata Tekğ, 7. Baskı, Brse Yayıev, İstabul, 6. 997.. IES, IES geeral gue to photoetry, Joural of the IES, New York, - 997.. www.lghtg.phlps.co Erş tarh:..7. Dobash, Y. Kaea, K. Nakata, H.,Yaashta, H., A quck reerg etho usg bass fuctos for teractve lghtg esg, Eurographcs 9, Clt, No, 9-. 99. 6. Phog, B. T., Illuato for coputer geerate pctures, Coucato of the ACM, Clt 8, No 6, -7, 97. 7. Appel, A., Soe techques for shag ache reergs of sols, Proceegs of the Sprg Jot Coputer Coferece, Clt 6, No, 8-, 98. 8. Ücü, İ.S., Işık şet eğrler blgsayar yarıı le çıkartılası, Gaz Üv. Fe Bl. Esttüsü, Yüksek lsas tez,akara 996. 9. Ücü, İ. S., Güral, O., Goofotoetre tasarııa kullaıla ölçü üzleler ve br goofotoetre uygulaası, Gaz Üverstes Fe Bller Dergs, No, -,.. CIE, The Measureet of Absolute Luous Itesty Dstrbutos, CIE Publcatos, No: 7, Vea, 7-7, 987.. CIE, The photoetry a goophotoetry of luares, CIE Publcatos, No:, ISBN 9 7 7 7, 996.. Roger, F. D., Aas, A. J., Matheatcal eleets for coputer graphcs, McGraw-Hll Publshg Copay, N.York, 7-, 989.. Akı, Ö., Nüerk aalz, Akara Üv.-Fe Fakültes Ders Ktapları, 8-6, 998.. Krshaurthy, E.V., Se, S.K., Nuercal Algorths, Afflate East West Press Prvate lte, New Delh, -, 996. Şekl. Br aratüre at üç boyutlu ışık şet ağılııı gösterles (Represetato of D luous testy strbuto for the luare) Gaz Üv. Müh. M. Fak. Der. Clt, No, 7 7