ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK
advertisement
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ İnan ÜNLÜ TARIMSAL ÜRÜNLERİN BAZI MEKANİK ÖZELLİKLERİNİ BELİRLEMEDE KULLANILACAK OTOMATİK KONTROLLÜ TEST CİHAZI TASARIMI TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI ADANA, 2009 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ TARIMSAL ÜRÜNLERİN BAZI MEKANİK ÖZELLİKLERİNİ BELİRLEMEDE KULLANILACAK OTOMATİK KONTROLLÜ TEST CİHAZI TASARIMI İnan ÜNLÜ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI Danışman : Yıl : Jüri : Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN 2009, Sayfa: 62 Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN Yrd. Doç. Dr. Sait M. SAY Yrd. Doç. Dr. Kubilay K. VURSAVUŞ Bu çalışmada, özellikle biyolojik malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesinde kullanılacak otomatik kontrollü test cihazı tasarımı yapılarak, imal edilmesi amaçlanmıştır. Tasarımı yapılacak sistem, tarımsal materyallerin bazı mekanik özelliklerinin belirlenmesinde kullanılacaktır. Bu sistem ile test materyalinin zamana bağlı kuvvet deformasyon değerleri test edilecektir. Test düzeneğinin, kuvvet uygulama hızlarının 0.01 mm/s– 10 mm/s arasında değişen değerlerde olması amaçlanmıştır. Ayrıca kuvvet ve deformasyon değerlerinin analog olarak okunarak bilgisayara aktarılma aralığı ise en az 25 ms olması ve daha fazla veri alınması amaçlanmıştır. Böylece her 25 ms de bir materyale ait kuvvet ve deformasyon değerleri okunarak bunlar bilgisayar ortamına aktarılacaktır. Başlangıçta, otomatik kontrol ve tasarım ile ilgili ilke ve tanımlar belirlenmiş, test cihazının mekanik tasarımı oluşturulmuş, ardından sistemin bilgisayarla kontrolü için PLC ve kontrol elemanları ilave edilmiştir. Daha sonra uygun programlama dilleriyle programlar yazılmıştır. Yapılan bu çalışmalar sonucunda, belirlenen ilke ve tanımlara uygun çalışan, otomatik kontrollü test cihazı tasarlanmış ve imal edilmiştir. Anahtar Kelimeler: PLC, Otomatik Kontrol, Tasarım, Reoloji, Biyolojik Malzeme I ABSTRACT MSc. THESIS DESIGNING OF AUTOMATIC CONTROLED TEST DEVICE WHICH USING TO DETERMINE SOME MECHANICAL PROPERTIES OF PLANT MATERIAL İnan ÜNLÜ DEPARTMENT OF AGRICULTURAL MACHINERY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Advisor : Year : Committee: Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN 2009, Pages: 62 Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN Asst.Prof.Dr. Sait M. SAY Asst.Prof.Dr. Kubilay K. VURSAVUŞ In this study, automatic controlled test device which used in determining on mechanical properties of biologic materials especially was purposed to design and manufacture. The system which is going to design will be used at determining some mechanical properties of agricultural materials. Force-Deformation values of test material under time will be examined by this system. Force application velocities of the test contrivance are between 0,01 mm/s – 10 mm/s were aimed. Besides, the values of force and deformation transferring to computer are analogue, interval of value is 25 ms the minimum and more value obtaining was aimed. So, force and deformation values will be read in every 25 ms and transferred in computer. To start with, principles and definitions related with automatic control and design were determined. Mechanical design of test device was formed. Then, PLC and control components were added for controlling the system by computer. Lastly, computer programs were written by using suitable program languages. At the end of the studies, automatic controlled test device which works suitable with principles and definitions that were determined after was designed and manufactured. Key Words: PLC, Automatic Control, Design, Rheology, Biological Material II TEŞEKKÜR Bu çalışmanın gerçekleşmesinde değerli zamanını, düşünce ve yardımlarını esirgemeyen danışman hocam Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN’a, çalışmalarım esnasında bilgi ve tecrübelerinden faydalandığım Dr. Selçuk UĞURLUAY, Emre SOYUBELLİ ve Fevzi ŞAHBAZ’a, manevi desteklerinden dolayı anneme ve babama teşekkür ederim. III İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ..................................................................................................................................I ABSTRACT.................................................................................................................II TEŞEKKÜR................................................................................................................III İÇİNDEKİLER...........................................................................................................IV ŞEKİLLER DİZİNİ....................................................................................................VI 1. GİRİŞ……………………………………….……………………………………...1 1.1. Mühendislik Tasarımı…...…………………………………...…………...….1 1.1.1. Tasarım Aşamaları……………………………………………………...3 1.1.1.1. Problemin Tanımlanması……………...……………………..3 1.1.1.2. Problemin Analizi……...……………...……………………..4 1.1.1.3. Tasarımın Sentezi……....……………...……………………..4 1.1.1.4. Tasarımın Değerlendirilmesi...………...……………………..4 1.1.1.5. Tasarımın Geliştirilmesi..……………...……………………..5 1.1.2. Tasarımda Bilgi Toplama……………………………………………....5 1.1.3. Tasarımın Özellikleri…...……………………………………………....6 1.1.4. Ürün Yaşam Döngüsü…..……………………………………………....7 1.1.5. Malzeme Seçimi………...……………………………………………....8 1.2. Kalibrasyon……….…………………………………………...……………..9 1.2.1. Kalibrasyon Periyotları……….……………...………………………..11 1.2.2. Nitelik…………..……………………………………………………..11 1.3. Otomatik Kontrol………………………………………………...………....11 1.3.1. Kontrol Sistemlerinin Sınıflandırılması……………………..…….…..13 1.3.1.1. Açık Çevrimli Kontrol Sistemi..……...……..…...………....14 1.3.1.2. Kapalı Çevrimli Kontrol Sistemi..……...…...……………....14 1.3.2. Otomatik Kontrolün Amacı ve Kapsamı…...……..…………………..15 1.4. Reoloji(Akış Bilim)……….………………………………………..……....16 1.4.1. Reolojinin Bazı Temel Kavramları…..………………………………..16 1.4.2. Biyolojik Sistemler ve Mekanik Özellikleri…………………………..16 1.4.3. Mekanik Özellikler ile İlgili Diğer Tanımlar………...……....………..17 IV 1.5. Çalışmanın Önemi ve Amacı………………………...………………..…....20 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR………………………………………………………..23 3. MATERYAL ve YÖNTEM………..…………………………………………….34 3.1. Materyal…………………………...………………………………….……34 3.1.1. Yük Hücresi(Loadcell).…………………..…….….……………….…….34 3.1.2. Yük Servo Motor ve Servo Sürücü……..……….…………….….….35 3.1.3. PLC (Programmable Logic Controller)…...…….…………...……….36 3.1.4. Hassas Bilyalı Vidalı Mil………………….…….…………...……….37 3.1.5. Dişli Kayış ve Kasnak Mekanizması………….……...……...……….39 3.2. Yöntem..……………………………...………………………………………39 3.2.1. Test Cihazının Çalışma Prensipleri…..………….…………………….39 3.2.2. Kullanılan Vidalı Mil Seçim Kriterleri.……………………………….40 3.2.3. Test Cihazının Kontrolü………….…..………….…………………….41 3.2.3.1. Servo Motorun Kontrolü………..……...………...………....42 3.2.3.2. Bilgisayardan Veri Girişi ve Çıkışı..…...………...………....43 3.2.3.3. MicroWin ile Excel Programlarının Haberleşmesi………....43 3.2.4. Sistemin Çalışma Algoritması..….…..………….…………………….44 3.2.5. Verilerin Elde Edilmesi ve Değerlendirilmesi…..…………………….47 4. ARAŞTIRMA BULGULARI……………………………….……………………50 4.1. Mekanik Tasarım İle İlgili Bulgular…………………..………………..…..50 4.2. Sistemde Servo Motor Kullanılmasına İlişkin Bulgular..…………………..53 4.3. Test Düzeneğinde PLC Kullanılmasına İlişkin Bulgular……………...........54 4.4. Test Düzeneğinin Bilgisayar ile Kontrol Edilmesine İlişkin Bulgular…......54 4.5. Sistemde Elde Edilen Test Sonuçları ve Değerlendirilmesi..………..…......56 5. SONUÇ VE ÖNERİLER……………………………...………………………….58 KAYNAKLAR……………………………………………………………………...60 ÖZGEÇMİŞ…………………………………………………………………………62 V ŞEKİLLERİN DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1 Tasarım Felsefesi………………………...…………………………………2 Şekil 1.2 Tasarım Kısıtlamalarını Belirleyenler ve Temel Kısıtlamalar…….……......7 Şekil 1.3 Ürün Yaşam Döngüsü İçindeki Akış………………….....…………………8 Şekil 1.4 Kapalı Çevrimli Kontrol Sistemi…………………………..……..…...…..15 Şekil 1.5 Tarımsal Ürünler İçin Kuvvet-Deformasyon Eğrisi……….……..…...…..18 Şekil 1.6 Yükleme Boşaltma Eğrisinde Elastikiyet Derecesi………..……..…...…..19 Şekil 1.7 Lineer Olmayan Kuvvet-Gerilim Diyagramlarında Modülleri Belirlenme Yöntemleri…….………………………………………………..19 Şekil 2.1 Meyvelerin Sıkıştırma Denemelerinde Kullanılan Test Cihazı…..…...…..24 Şekil 2.2 Zedelenme Derinliği ve Çapına Bağlı Olarak Zedelenme Hacminin Belirlenmesi………..………………………………………………………..29 Şekil 2.3 Bir Elma Örneğinde Zedelenmiş Bölgenin Kesit Alanı….……………….31 Şekil 2.4 Bir Şeftali Örneğinde Zedelenmiş Bölgenin Kesit Alanı…………………31 Şekil 3.1 Yük Hücresi (Loadcell)………...…………………..……………………..34 Şekil 3.2 Servo Motor……………………………………………………………….35 Şekil 3.3 Servo Motor Sürücüsü………..…………………………………………...35 Şekil 3.4 Siemens S7-200 PLC………...……………………………………………37 Şekil 3.5 Hassas Bilyalı Vidalı Mil ve Flanşlı Somun……………………….……...38 Şekil 3.6 Kayış ve Kasnak Mekanizması…………………...…………..…………...39 Şekil 3.7 MicroWin Program Yapısı……..………………...…………..…………...42 Şekil 3.8 Excel’de Hazırlanan Programın Yapısı…………………..…..…………...44 Şekil 3.9 PCAccess’de Hazırlanan Programın Yapısı……...…………..…………...45 Şekil 3.10 MicroWin Programında Motor Devrinin Hesaplanması..…..…………...47 Şekil 3.11 MicroWin Programında Yükün Kg’dan Newton’a Dönüştürülmesi..…...48 Şekil 3.12 MicroWin Programında Mesafenin Hesaplanması……………….....…...48 Şekil 3.13 MicroWin Programında Elde Edilen Verilerin Bilgisayara Aktarılması...49 Şekil 4.1 Sistemin Genel Görünüşü…….…………………………………….……..51 Şekil 4.2 Elektrik Panosu ve Pano İçerisindeki Bağlantıların Genel Görünüşü….....52 Şekil 4.3 Mekanik Düzeneğinin Genel Görünüşü…………………....……………..52 VI Şekil 4.4 Sistemin Mekanik Düzeneğinin Katı Model Görünüşü ve Elemanları.…..53 Şekil 4.5 MS Excel’de Tasarlanan Programın Genel Görünüşü………………...…..55 Şekil 4.6 Portakal İçin Kuvvet – Deformasyon Diyagramı…...………………...…..56 Şekil 4.7 Golden Elma İçin Kuvvet – Deformasyon Diyagramı...……………...…..57 VII İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ 1. GİRİŞ 1.1. Mühendislik Tasarımı Tasarım en genel anlamıyla ihtiyaçtan doğan bir nesnenin zihinde planlanması veya zihinde planlanan bu düşüncenin bir belge üzerine aktarılması olarak tanımlanabilir. Bu yaklaşımla bakıldığında, öncelikli olarak tasarımın bir ihtiyaçtan kaynaklandığını ve bu ihtiyaca cevap vermek için düşünüldüğü ortaya çıkmaktadır. Yani ortada bir ihtiyaç var ise burada ihtiyacın karşılanması gerekecektir. Bu nedenle ihtiyaç bir problem olarak adlandırılabilir. Bu problemin giderilmesi için ortaya atılacak yaklaşımın da tasarım olarak adlandırılması yanlış olmayacaktır. Buradan hareketle yukarıda tanımladıklarımız ile birlikte mühendislik yaklaşımlarını da düşünecek olursak, genel bir mühendislik tasarımı tanımı yapmamız zor olmayacaktır. En genel anlamda mühendislik tasarımı, herhangi teknik bir sistemin ödevinin kesin olarak belirtilmesi, uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması, bu prensipleri sağlayan elemanların seçimi, bunların montajı ve parça resimlerinin hazırlanmasına kadar geçen bütün faaliyetleri kapsamaktadır. Buna göre mühendislik tasarımını iki aşamalı bir faaliyet olarak görmek gerekir. Birincisi; ödevin belirlenmesi ve uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması, yani teorik modelin kurulması aşamasıdır. İkincisi ise, fiziksel prensibe göre elemanların seçimi, boyutlandırılması, montaj ve parça resimlerinin hazırlanması, yani teorik modelin gerçekleştirilmesi aşamasıdır. Tasarımın birinci aşaması “Konstrüksiyon Sistematiği” adı verilen bilim dalını, ikinci aşaması ise “Makina Elemanları” bilim dalını ilgilendirmektedir (Cürgül ve ark., 2002). Tasarımcının başlangıç noktaları, bilimsel ilkeler ve tasarım konusundaki özel bilgi ve verileridir. Bir tasarım sürecinde ortaya çıkan ürünün alternatifleri irdelenir ve gerektiğinde prototip olarak denendikten sonra kabul edilebilirliği tartışılır. Olumlu sonuç yapım sürecini başlatır. Sonuç olumsuz ise, geri besleme mekanizması ile tekrar tasarım sürecine sokulur. Tasarım felsefesi olarak tanımladığımız bu 1 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ özellikler, Asimow’un verdiği akım şeması Şekil.1.1’de özetlenmiştir (Cürgül ve ark., 2002). Tasarımcılık yetenek işi olmakla birlikte, sadece yetenekle sınırlı olarak da görülmemelidir. Tasarım mühendisliği kavramıyla birlikte tasarımcıdan beklenen özellikler de değişmiştir. İyi bir tasarım mühendisinden sadece yetenekli olması değil, aynı zamanda iyi bir malzeme, teknik resim, üretim, ekonomi bilgisine sahip olması da beklenmektedir. Bilimsel ve teknolojik etkiler Tasarım Ürünü Tasarım Süreci Tasarım İrdelemesi Kabul Edilir İş Tasarım Bilgileri Kabul Edilemez Geri Besleme Tasarım Ürünü Şekil 1.1. Tasarım Felsefesi (Cürgül ve ark., 2002) Yine tasarım yapılırken tasarımın şekillendirilmesi belirli kurallar ve istekler doğrultusunda gelişecektir. Sınırlandırılmış bütçe içerisinde en mükemmel tasarımın gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Tabi ki tasarım sadece satın alma açısından değil, kullanım açısından da ekonomik olmalıdır. Yani genel anlamda maliyeti oluşturan üretim, bakım ve işletme maliyetleri gibi etmenler toplamda ekonomik sınırlar içerisinde olmalıdır. Tasarım ürünü doğru ve bakımlı kullanımla uzun süre kullanılabilmelidir. Bir başka deyişle, sınırları içerisinde kullanılan tasarım ürünün fiziksel ömrü uzun olmalıdır. Ürün mukavemet kuralları dikkate alınarak tasarlanmalıdır. Yani yükün uygulanma yönü ve biçimi, bağlantılar, kullanılan malzemelerin şekilleri ve üründe 2 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ gelebilecek gerilmeler düşünüldüğünde tasarlanan malzemenin mukavemet sınırı en yüksek değerde olmalıdır. Bütün bu çalışmalar yapılırken maliyet de önemli bir kriter olarak dikkate alınmalı ve yapılan çalışma sonucunda elde edilen ürünün kabul edilebilir sınırlar içerisinde bir maliyete sahip olması sağlanmalıdır. 1.1.1. Tasarım Aşamaları Tasarım geliştirilirken tasarımcı için gerekli olacak en önemli özelliklerden biri de tasarımcının planlı ve düzenli bir çalışma yapabilmesidir. Yani tüm tasarım aşamaları belirli bir plan ve düzen içerisinde yürütülmelidir. Tasarımı gerektiren ihtiyacı bir problem, tasarımı ise bir ödev olarak tanımladığımıza göre, probleme ait bir algoritmanın geliştirilmesi en doğru yaklaşım olacaktır. Bu algoritma sistematik olarak her problemde aynı olmakla birlikte, karşılaşılacak her probleme ait kendine has içerik ve çözümleri kapsamalıdır. Tasarım ödevi yerine getirilirken oluşturulacak algoritma şu adımları içermelidir (Cürgül ve ark., 2002): 1. Problemin tanımlanması 2. Problemin analizi 3. Tasarımın sentezi 4. Tasarımın değerlendirilmesi 5. Tasarımın geliştirilmesi 1.1.1.1. Problemin Tanımlanması Tasarım olayı bir problem olarak düşünülürse bu problemin çözümü, birçok problemin karşılıklı kıyaslanmasıyla mümkündür. Tasarımın başlangıcında ürünün ödevi, tasarım ve çalışma şekli ile görünümünün karşılıklı uyumu aranmaksızın bu kavramların kendi içindeki çözümleri ortaya konur. Tasarımın her aşamasında bu üç kavram çerçevesinde ürünün sorgulaması yapılarak son çözüme ulaşılır (Cürgül ve ark., 2002). 3 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ 1.1.1.2. Problemin Analizi Problem iyice tanımlandıktan sonra artık işin analizi yapılabilir. Analiz, bir cihazın üretimine başlanırken göz önüne alınan başlangıç koşulları ile hedef satış fiyatı dahil ürün yelpazesinin uygunluk derecesinin baştan sona incelenmesi olayıdır. Ürünün başlangıç koşullarına göre bilgi toplanır ve tasarımın her aşamasında üründe herhangi bir değişikliğe gerek olup olmadığına karar verilir (Cürgül ve ark., 2002). 1.1.1.3. Tasarımın Sentezi Üretim çalışmaları ve yapılan denemeler sonucu tasarım istekleri uygun şekilde karara bağlanır. Tasarım planlamasının bu üçüncü aşamasında gerekli güç, parçaların şekli ve ölçüsü, malzeme gibi özellikler de göz önünde bulundurularak ilk hesaplamalar yapılır. Bu yolla problemin birçok çözümü elde edilir. Ancak iyi bir sonuca ulaşmak için yapılan bir dizi çözümden en uygun olanı seçilir (Cürgül ve ark., 2002). 1.1.1.4. Tasarımın Değerlendirilmesi Değerlendirme işlemi, tasarım sentezi ve seçilen tasarımın geliştirilmesi aşamasında yapılmalıdır. Ürün için ortaya atılan her bir çözümde ödev, şekillendirme ve görünüm gereksinimleri bakımından; a) Cihaz tasarlandığı şekilde üretilirse birincil ödevini yerine getirecek mi? b) İstenilen hızda çalışacak mı? c) Gerçek ortamına konulduğunda düzgün çalışacak mı? Sorgulamaları yapılır ve her defasında başlangıç koşullarına göre ortaya çıkan değişiklikler yeniden değerlendirilir. Bu değerlendirmeler sonucunda bazı çözümler reddedilir. Her çözümün iyi ve kötü yönleri ele alınarak en iyi (optimum) çözüm 4 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ için; her bir çözüm diğeri ile veya beklenen bir profille kıyaslanarak sonuca gidilir (Cürgül ve ark., 2002). 1.1.1.5. Tasarımın Geliştirilmesi Hedeflenen tasarımın birden fazla alternatifi geliştirilir. Bu alternatif çözümler kendini sorgulama ve değerlendirme yöntemleri ile sonuçlandırılır. Tasarımın geliştirilmesi aşamasında üretim tasarımı ve bunun maliyete etkisi büyük önem taşır. Bu nedenle prototip geliştirme aşamasında tespit edilen eksik taraflar ve yapılacak iyileştirme çalışmalarında detay resimlerinden önce bir seri test yapılır. Alınan sonuçlara göre yapılacak her değişiklik için üretim ve maliyet çalışması yapılır. Bu çalışmalar sonucunda geliştirme konusundaki gerekli adımlar atılır (Cürgül ve ark., 2002). 1.1.2. Tasarımda Bilgi Toplama Tasarımcıda bulunması gereken en önemli özelliklerden biri de gözlem yapabilme yeteneğidir. Çünkü tasarım aşamasının başlangıcından sonuna kadar tasarımcı gözlem özelliğinden yararlanacaktır. Bilgi toplama aşaması, tasarımcının gözlemlerine dayanarak ihtiyacı belirlemesinden sonra başlar. Yani problem ortaya konulduktan sonraki hemen hemen bütün aşamalarda bilgi toplama işlemi sürdürülür. Bilgi toplama işlemi, literatür tarama, incelemeler ve sorgulama şeklinde gerçekleştirilebilir. Yani problem ortaya konulduktan sonra, tasarıma yönelik literatür taraması gerçekleştirilir. Yine tasarıma yönelik farklı sistem ve çözümler üzerinde inceleme yapılır. Ve ortaya konulacak tasarıma yönelik bir sorgulama yapılarak bu tasarımın ihtiyaca ne kadar cevap vereceği belirlenmeye çalışılır. Bilgi toplamada önemli adımlardan biri de daha önce yapılmış çalışmaların incelenmesidir. Daha önce yapılan bu çalışmaların tasarlanan sistemle aynı olması gerekmez. Eğer benzer bir çalışma daha önce yapılmış ise bu çalışmanın incelenmesi sonucunda sistemin bütünü hakkında bilgi sahibi olunmasını sağlar. Daha önce 5 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ yapılmış çalışmalarda dikkat edilmesi gerek özelliklerden biride, incelenecek sistemin tasarlanan sistemle bire bir uyuşması beklenmemelidir. İncelenecek farklı sistemler içerisinde tasarıma uygun veya tasarımda kullanılması düşünülen mekanizmalar var ise bu mekanizmaların irdelenmesi ve bu mekanizmalardan faydalanılması da bilgi toplama bakımından önemli olacaktır. Tasarımcı aynı zamanda sorgulayan bir yapıya sahip olmalıdır. Tasarımın her aşamasında tasarımın gelişimini sağlayacak ve yenilikler için, kendi tasarımını sürekli sorgulamalıdır. Ancak bu şekildeki bir işlemden sonra tasarım her geçen sürede daha iyi bir seviyeye gelecektir. 1.1.3. Tasarımın Özelikleri Tasarımcı, incelemelerinden, gözlemlerinden ve karşılaştığı aksaklıklardan yola çıkarak tasarım yapma işine başlar. Ve tasarımını geliştirirken yapmak istediklerini(düşündüklerini) en iyi şekilde ortaya koyup en iyi sonuca ulaşmaya çalışır. Ancak tasarlama işlemi esnasında karşılaşacağı birçok kısıtlama nedeniyle istediklerini, düşündüklerini her zaman sistemine aktarması mümkün olmayabilir. Bu kısıtlamalardan bahsetmek gerekirse, tasarımcı her şeyden önce bilinen ilkelere aykırı bir tasarım yapamaz. Kısıtlardan bazılarını şöyle sıralamak mümkündür: Tasarım toplumun kültür düzeyine uygun olmalıdır; toplumun din, gelenek, görenek örf ve adetlerine aykırı olmamalıdır; Kulanım kolaylığı açısından ergonomik olmalıdır; ülkeler tarafından belirlenen standartlara uygun olmalıdır. Bu şekilde örneklerin sayısını artırmak mümkündür. İşte bu şekilde kısıtlamaların hepsi tasarımcının tasarımı yalnızca kendi isteğine göre oluşturmasını engelleyici etmenlerdir. Tasarımcıyı bir çok yönden engelleyen bu kısıtlamaların bir kısmı esnek ve seçime bağlı olduğu halde bir kısmı ise zorunludur. Yine bu kısıtlamalar tasarımcı, üretici, tüketici ve yasa koyucu için farklı anlamlar ve istekleri ortaya koymaktadır. Bunları sınıflandırmak gerekirse tasarım kısıtlamalarını belirleyen bir tablo Şekil.1.2’de yer almaktadır. 6 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ Şekilde de görüldüğü gibi tasarımcı, üretici, tüketici ve yasa koyucu açısından belirli kısıtlamalar olacaktır. Bunların bir kısmı esnek-seçime bağlı olabileceği gibi bir kısmı ise değiştirilemez kuralları içerecektir. Bu noktada tasarımcı esnek bölgelerde daha rahat hareket edebilmektedir. Yani, tüketicinin ilgisini çekebilmek ve daha başarılı tasarımlar yapabilmek için esnek bölge olarak tanımlayacağımız konularda daha geniş bir uygulama alanı bulabilecektir. Ancak rijit bölge olarak tanımlanan konularda tasarımcının çok fazla farklılık yaratma şansı olmayacaktır. Bu da tasarımcı açısından istenmeyen bir durum olacaktır. esnek seçime bağlı rijit zorunlu estetik biçim tasarımcı ekonomi teknoloji üretici sağlamlık yararlılık tüketici sağlamlık kalite yasa koyucu tasarım kısıtlamaları Şekil 1.2. Tasarım Kısıtlamalarını Belirleyenler ve Temel Kısıtlamalar (Bayazıt, 1994) 1.1.4. Ürün Yaşam Döngüsü Endüstriyel ürünler tasarlanmasından üretilmesine kadar bir çok aşamalardan geçerler. Tasarımcı ya da üretici sadece ürünün oluşum aşamasını düşünmekle kalmayıp, aynı zamanda tasarlanan ürünün, üretimden sonra tüketiciye ulaşmasını, tüketicinin kullanımı aşamasında karşılaşabileceği sorunlarını ve çözümlerini, teknik servis koşullarını, ürünün kullanımdan sora atıl hale gelmesiyle bu atıl ürünü tekrar hammadde veya hurda olarak değerlendirilme aşamalarını da düşünmek ve planlamak durumundadır. Yani tüketiciden çıkan kullanılmaz durumdaki ürün de 7 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ tasarımcı ya da üretici açısından değerlendirilmesi ve planlanması gereken bir konudur. Bu bakımdan ürün yaşam döngüsü ile ilgili şöyle bir tanım yapılabilir; Hammaddeden atılana ya da geri dönüp tekrar üretime dahil edilene kadar bir ürünün geçirdiği aşamalara “Ürün Yaşam Döngüsü” denir.Ürün yaşam döngüsünü anlatan bir şema Şekil 1.3’de verilmiştir (Bayazıt, 1994). Özellikle günümüzde çevre kirliliği açısından da düşünüldüğünde geri dönüşümün bir mecburiyet olduğu görülmektedir. Bu nedenle tasarımcı sadece üretmekle değil aynı zamanda bu yaşam döngüsünü planlamakla da yükümlü olmaktadır. Tasarım Planlama HAMMADDE ÜRETİM Üretim üretilen ürün ürün DAĞITIM kaynaklar GERİ DÖNÜŞ bilgi satılan ürün bozuk ürün TÜKETİM Şekil 1.3. Ürün Yaşam Döngüsü İçendeki Akış (Bayazıt, 1994) 1.1.5. Malzeme Seçimi Mühendislik tasarımında önemli konulardan biri de uygun malzeme seçimidir. Daha önce tasarım tanımında da bahsedildiği gibi, mühendislik tasarımı sadece yetenek işi değil aynı zamanda bilgi ve tecrübe işidir. Yalnızca şekilsel 8 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ tasarımlar yeterli olmamaktadır. Oluşturulan çizimlere hayat verecek elemanların iyi belirlenmesi ve uygulanması gerekmektedir. Oluşturulacak tasarımda malzeme seçimi de önemli bir yer tutmaktadır. Tasarımın boyutundan ağırlığına, dayanıklılığından esnekliğine, fiyata kadar birçok konu malzeme seçimini yakından ilgilendirmektedir. Bu nedenle malzeme seçimi yoğun çalışma ve bilgi gerektirmektedir. 1.2. Kalibrasyon Günümüz gelişen teknoloji ve artan rekabet ortamında ürün veya hizmet üreten firmaların iyi bir yer edinebilmeleri ve bunu sürekli kılabilmeleri için, ürün ve hizmet kalitesinin üst seviyelerde olması gerekmektedir. Bu nedenle üretim sektöründe elde edilen ürünün kaliteli ve standartlara uygun olması büyük önem taşımaktadır. Herhangi bir ürünün elde edilmesi veya hizmetin verilmesi işleminde hatalara yol açacak faktörlerin ortadan kaldırılması, hatayı düzeltmekten daha kolay ve ekonomik olacaktır. Bu nedenle sistemin başlangıcında standartlara uygun olması ve kontrol edilebilir olması hem maliyetin düşürülmesi hem de kalitenin yükseltilmesini etkileyen faktörler olarak görülmektedir. Yukarıda belirtilen bütün bu yaklaşımlar göz önüne alındığında yapılan çalışmalarda kalibrasyonun önemini ortaya çıkarmaktadır. Kalibrasyon; bir ölçü aleti veya ölçme sisteminin gösterdiği veya bir ölçüt/ölçeğin ifade ettiği değerler ile, ölçülenin bilinen değerleri arasındaki ilişkinin belli koşullar altında belirlenmesi için yapılan işlemler dizisidir. Uzunluk, ağırlık, sertlik, elektrik direnç vb. gibi herhangi büyüklüklerin ölçümlerini yapan aletlerin kabul edilen bir ölçüte göre ayarlarının yapılması ve hata sınırlarının belirlenmesi olarak anlaşılır (Anonim, 2008). Ölçme anlamında yapılacak iyileştirmeler ile elde edilecek ürünün ya da verilen hizmetin kalitesi yükseltilmiş ve hata payı düşürülmüş olacaktır. Böylece kalibrasyonun üretim ve hizmet sektöründeki önemi daha iyi bir şekilde anlaşılacaktır. 9 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ Yöntem : Kalibrasyon işleminde, kalibre edilen ölçü aletinin hata miktarı, kendisinden daha yüksek doğruluklu (en az 3 kat), bir ölçü aleti referans alınarak belirlenir. Referans alınan ölçü alet(ler)inin kalibrasyon sertifikası üzerinden ulusal veya uluslararası temel referanslara kesintisiz bir kıyaslamalar zinciri ile bağlanması (izlenebilirlik) gerekir. Böylelikle kalibre edilen ölçü aletinin de temel referanslara izlenebilirliği sağlanmış olur ki bu kalibrasyon işleminin geçerliliği için en önemli şarttır (Anonim, 2008). Amaç: İstenilen doğruluğundan kalitenin emin sağlanabilmesi olunması için gerekmektedir. kullanılan Ancak bu ölçüm aletinin şekilde ürünün doğruluğundan ve kalitesinden emin olunabilinir. Ölçüm aletinin doğruluğu da ancak kalibrasyon testinden sonra ortaya çıkacaktır. Bu nedenle kalibrasyon testlerinin ve eğer ihtiyaç duyulursa kalibrasyonun belirli peryotlarla yapılması gerekmektedir. Kullanıcı kalibrasyonlarını kendi laboratuarında yapabileceği gibi dışarıdan hizmet aldığı bir laboratuarda da yaptırabilir. Her koşulda sonuçları değerlendirmek ve cihazın kendi ihtiyaçlarına uygunluğuna karar vermek kullanıcının sorumluluğundadır. Kalibrasyon sonucuna göre uygun olmayan ölçü aletinin ayarının yapılması ve hatalarının giderilmesi söz konusu olabilir. Ancak ayar sonrası mutlaka tüm kalibrasyon prosedürünün tekrarlanarak son durumun raporlanması şarttır. (Kalibrasyon hizmet firmalarının hatalı cihazlara ayar yapma zorunluluğu ve her türlü cihaz için yetkinliği de yoktur. Ancak gerekli teorik ve pratik altyapıya sahip kalibrasyon laboratuarları müşterilerine (onaylarını almak suretiyle) bu konuda yardımcı olabilirler (Anonim, 2008). • Kalibrasyonun sonucu, ölçüt/ölçeğin, ölçü aletinin veya ölçme sisteminin hatasını kestirmeye, veya alelade bir skalanın işaretlerine değerler verilmesine olanak sağlar. • Kalibrasyon işlemi başka metrolojik özellikleri de belirleyebilir. • Kalibrasyon sonucu, kalibrasyon sertifikası veya kalibrasyon raporu adı verilen bir doküman ile kaydedilebilir. • Kalibrasyon sonucu bazen, bir kalibrasyon faktörü veya bir kalibrasyon eğrisi şeklindeki bir dizi kalibrasyon faktörü olarak ifade edilebilir (Anonim, 2008). 10 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ 1.2.1. Kalibrasyon Periyotları Kalibrasyonu yapılacak ekipmanların durumuna bağlı olarak kalibrasyon yapana uzman elemanların belirleyeceği bir periyotta yapılması en uygun çözüm olacaktır. 1.2.2. Nitelik Kalibrasyon işlemi bir deneysel çalışma olup, deneysel bir çalışmadan beklenen tüm gereklilikler karşılanmalıdır. Yani çalışmalar kontrollü bir ortamda, özenli ve yazılı çalışma alışkanlığına sahip eğitimli kişilerce yapılmalı, çalışmanın yapıldığı ortam özellikleri, kullanılan ekipman, uygulanan yöntem, ölçüm belirsizliği ve sonuçlar kalibrasyon raporunda belirtilmelidir (Anonim, 2008). 1.3. Otomatik Kontrol Teknolojinin hızla ilerlemesi ve bu gelişmelerin insan hayatında giderek daha fazla önem kazanmasıyla birlikte, kullanılan alet, cihaz ve sistemler de teknolojiye uygun bir hal almaktadır. Bununla birlikte insan hayatında bazı kavramlar ve yenilikler yerini almaktadırlar. Bunlardan bir tanesi de belki birçok yerde duyduğumuz ve hatta farkında bile olmadan hayatımızda kullandığımız “Otomatik Kontrol” kavramıdır. Otomatik kontrol sistemleri gelişen teknoloji ve artan nüfusla birlikte gelişen toplumlarda daha fazla önem kazanmakta ve bu toplumların ilerlemesinde belirleyici bir rol üstlenmektedir. Hayatı kolaylaştırmak ve insan gücüne olan ihtiyacı azaltmasından dolayı sanayide de önemi her geçen gün artmaktadır. Günümüzde ülkelerin gelişmişlik düzeylerinin değerlendirilmesinde bile bu sistemlerin kullanılması ve bu sistemlerle yapılan işler belirleyici olmaktadır. Otomatik kontrol denilince birçok insanın aklına farklı veya benzer birçok tanım gelebilmektedir. Otomatik kontrolün ne olduğu ve neleri içerdiği ile ilgili bilgiler verilmeden önce bu konunun daha iyi anlaşılabilmesi için, bu konuyla ilgili temel bazı kavramların bilinmesi gerekmektedir. Bunların bir bütün olarak 11 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ incelenmesi sonucunda otomatik kontrol ve sistemlerinin amaçları ve işlevleri hakkında daha fazla bilgi edinilmesi mümkün olacaktır. Bu kavramlar en temel şekilde açıklanmaya çalışılmıştır. Sistem (Dizge): Bu sözcüğü birkaç türlü tanımlamak mümkündür. Bunlardan ilkinde, bir sistem ya da dizge, bir bütünü oluşturacak şekilde birbirine bağlanmış ya da ilgi kurulmuş şeylerin düzenlenmesi, kümesi veya topluluğudur. Daha etkin bir sistem tanımı “tüm bir birim olarak davranacak ya da bir bütünü meydana getirecek biçimde birbiriyle ilişkilendirilmiş, bağlanmış fiziksel bileşenlerin düzenlenmesi” olarak yapılabilir (Akçalı, 1999). Kontrol (Denetim): Kontrol kelimesi genellikle ayarlamak, düzenlemek, yöneltmek ve kumanda etmek anlamına gelir. Tanım olarak bir değişken niceliğin ya da değişken nicelikler kümesinin önceden belirlenmiş bir koşula uyumunu sağlamaya yönelik olarak gerçekleştirilen işlemler bütünüdür (Kuşçu, 2008). Kontrol Sistemi: Kendisini ya da bir başka sistemi yönlendirecek, düzenleyecek veya onu kumanda edecek biçimde ilişkilendirilmiş fiziksel bileşenler topluluğudur (Akçalı, 1999). Kontrol sistemleri, denetlenen niceliklerin değerlerini sabit tutar ya da bu değerleri, önceden belirlenmiş biçimde değişmesini sağlar (Kuşçu, 2008). Otomatik Kontrol: Bir sistemde denetim faaliyetlerinin insan girişimi olmaksızın önceden belirlenen bir amaca göre denetimi ve yönlendirilmesidir. Genel anlamda otomatik kontrol, doğrudan insan girişimi olmaksızın çalışan aygıtların, makinelerin ve sistemlerin çalışması ve gelişmesi ile ilgilenen bir bilim dalıdır. Uygulamada denetim ve denetim sistemi denilince daha çok otomatik kontrol anlaşılır (Kuşçu, 2008). 12 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ Giriş: Kontrol sisteminden belli bir cevap almak üzere bir dış enerji kaynağından sisteme uygulanan uyarıdır (Kuşçu, 2008). Çıkış: Denetim sisteminden sağlanan gerçek cevaptır. Çıkış, girişin öngördüğü cevaba eşit olur veya olmayabilir. Bir sistemin denetim amacını giriş ve çıkışlar belirler. Örneğin, bir sıcaklık denetim sisteminde, giriş arzu edilen sıcaklık, çıkış ise sistemde gerçekleşen ve ölçülen sıcaklıktır (Kuşçu, 2008). Hata ve Sapma; e(t): Çıkışın herhangi bir anda, arzu edilen bir değere göre farkına hata denir. Hata sinyali, başvuru girişi ile geri-besleme sinyali arasındaki farka eşittir. Karşılaştırma elemanı, çıkışı arzu edilen değerle karşılaştırarak hata değişimlerini belirler. Hata sinyali, sistemin çıkışından arzu edilen değeri sağlamak üzere denetim organını hareket ettirir. Denetim organı bu değişimlerini giriş olarak alır ve kendi yapısına da bağlı olarak son denetim organı (motor eleman) için uygun bir denetim sinyali üretir. Denetlenen değişkenlerin belirli değerler etrafında değişimleri sapma olarak ifade edilir. Genel anlamda; bir hata sinyali olup, özellikle ayar değerine göre çalışan süreç denetim sistemlerinde denetlenen değişkenin sabit bir ayar değerinden ayrılması sapma olarak ifade edilir (Kuşçu, 2008). Geri Besleme Sinyali; b(t): Denetlenen değişkenin bir fonksiyonu olup, başvuru girişi ile karşılaştırılarak hata sinyalinin elde edilmesini sağlar (Kuşçu, 2008). 1.3.1. Kontrol Sistemlerinin Sınıflandırılması Kontrol sistemleri de kendi içerisinde bazı farklılıklar içermektedirler. Hepsinde amaç bir sistemi kontrol etmek olmasına karşın, yapıları ve bazı özelliklerinden dolayı farklılıklar göstermektedirler. 13 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ Kontrol sistemleri; giriş ve çıkış büyüklükleri arasındaki ilişkiye bağlı olarak iki genel kategori altında toplanır. Bunlar kısaca, açık ve kapalı çevrimli kontrol sistemleridir (Akçalı, 1999). 1.3.1.1. Açık Çevrimli Kontrol Sistemi Kontrol işleminin çıkış büyüklüğünden bağımsız olduğu sistemdir (Akçalı, 1999). Bu sistemde istenilen çıkış ile kontrol edilen çıkışın karşılaştırılması söz konusu değildir. Açık çevrimli kontrol sisteminin belli başlı özellikleri şunlardır (Akçalı, 1999): a) Açık çevrimli kontrol sistemlerinin işleyişi büyük ölçüde giriş ve çıkış büyüklükleri arasındaki kalibrasyon ilişkisine dayanır. b) Açık çevrimli kontrol sistemlerinde genellikle kararsızlık sorunları yoktur. 1.3.1.2. Kapalı Çevrimli Kontrol Sistemi Kontrol işleminin çıkış büyüklüğüne bağlı olduğu sistemdir. Kapalı çevrimli kontrol sistemi daha çok geri beslemeli kontrol sistemi olarak da bilinir. Geri besleme, kapalı çevrimli kontrol sistemini açık çevrimli kontrol sisteminden ayıran başlıca özelliktir. Otomatik kontrolün esasını da büyük ölçüde kapalı çevrimli ya da geri beslemeli sistemler oluşturur. Genellikle bir sistemin değişkenleri arasında neden-sonuç ilişkisi varsa, o sistemde geri-besleme vardır denir (Akçalı, 1999). Geri-beslemenin genel özellikleri şöyle sıralanabilir (Akçalı, 1999): a) Kesinliği artırır. Başka bir deyişle, giriş değerinin (aynısını) büyük bir yakınlıkla elde edilmesine yol açar. b) Çıkış / giriş oranının sistem özelliklerindeki değişmelere karşı duyarlılığını azaltır. c) Doğrusallıktan sapmaların etkilerini azaltır. d) Sistemin iyi yanıt vereceği frekans aralığını, bant genişliğini artırır. e) Salınım ya da karasızlıklara eğilimi oluşturur. 14 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ Giriş Karşılaştırma Kontrol Organı Sistem veya Süreç Çıkış Ölçme Şekil 1.4. Kapalı Çevrimli Kontrol Sistemi (Akçalı, 1999) 1.3.2.Otomatik Kontrolün Amacı ve Kapsamı Otomatik kontrolün amacı bir sistemde bir veya birden fazla parametrenin ölçülerek, ölçülen parametre ya da parametrelerin belirli değer ya da değerlerde tutulmasını sağlamaktır. Böylelikle makine, alet, araç, tesis ve sistemlerin tehlikeden uzak, güvenlikle çalışmaları sağlandığı gibi, işletme koşullarının da iyileştirilmesi mümkün olacaktır. Burada sözü geçen sistem sadece mekanik sistemlerle sınırlı olmayıp aynı zamanda hidrolik, pnömatik(havalı), elektriksel, ısıl sistemleri de kapsamaktadır (Akçalı, 1999). Bir sistem problemini çözümleyebilmek otomatik kontrol kapsamında atılması gereken adımlardan ilkini oluşturur. Bunun için sistemi oluşturan bileşenlerin ya da onu anlatabilecek özelliklerin analiz, sentez, tasarım ve değerlendirmelere uygun hale getirilmesi gerekir (Akçalı, 1999). Kontrol sistemlerinin, özellikle geri-beslemeli olanlarda, kararsızlık sorunları ön planda gelir. Bu nedenle kontrol sistemlerinin kararlılık incelemeleriyle kararlı koşullardaki çalışma ölçütlerinin belirlenmesine gereksinme vardır (Akçalı, 1999). 15 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ 1.4. Reoloji (Akış Bilim) Tasarlanan sistemin belirli prensip ve kurallara göre çalışması gerekmektedir. Sistemde genellikle tarımsal ürün ile ilgili çalışmalar yapılacağı ve bu ürünlerin mekanik özellikleri üzerinde durulacağı için çalışma reoloji alanına girmektedir. Bu nedenle sistem reolojik prensipler dikkate alınarak tasarlanmıştır (Mohsenin, 1980). Reoloji, kelime karşılığı olarak akış bilim anlamına gelmektedir. Daha açık bir şekilde ifade etmek gerekirse reoloji, maddelerin sıvı haldeki mekanik özelliklerini inceleyen bilim dalı olarak ifade edilebilir (Mohsenin, 1980). 1.4.1. Reolojinin Bazı Temel Kavramları Mekaniksel özellikler, bir materyalin uygulanan bir yük altındaki davranışı olarak tanımlanabilir. Mekaniksel özelliklere örnek olarak statik ve dinamik yük altındaki kuvvet-uzama davranışları, hava ve sudaki akışkan karakteristikleri gösterilebilir (Mohsenin, 1980). Reoloji, yukarıda da tanımlandığı gibi, deformasyon ve akış bilimi olarak adlandırılabilir. Bu tanıma göre, bir materyalde, uygulanan kuvvet sonucunda oluşan deformasyon ve akışkanlık özellikleri aynı zamanda reolojik özellikler olarak da adlandırılabilir. Reolojik olarak bir materyalin mekaniksel davranışları kuvvet, deformasyon ve zaman olarak üç parametre ile ifade edilir. Reolojik özelliklere örnek olarak zamana bağlı kuvvet uzama davranışı, sürünme, vizkozite ve materyalin yük kaldırıldıktan sonraki davranışı gösterilebilir (Mohsenin, 1980). Mekanik özellikler reolojik özelliklerden farklı olarak daha çok materyalin uygulanan yükler altındaki hareketiyle açıklanır (Mohsenin, 1980). 1.4.2. Biyolojik Sistemler ve Mekanik Özellikleri Tarımsal ürünlerden elde edilen gıda ve yiyeceklerin her biri birer biyolojik sistemdir. Biyolojik sistemler mekanik özellikler bakımından seri üretim ürünlerinde farklılıklar gösterirler. Biyolojik sistem olarak da tanımlanan bu materyaller canlı 16 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ olup proses boyunca şekil, büyüklük ve benzeri yönden değişime uğrarlar. Gelişim ve depolama esnasında hücreler nem, sıcaklık, oksijen, besin tedariği, enerji tüketimi gibi dış etkilere karşı hassastırlar. Bunların yanında kontrol edilmesi daha zor olan bazı içsel faktörler de vardır. Biyolojik katıların (cisimlerin) elastikiyeti, fiziksel şartlar ve ömür ile beraber değişime uğrarlar. Biyolojik akışkanlar (sıvılar) çoğunlukla Newton kanunlarına uygun olmayan (non-newtonian) akışkanlar olup ilave komplikasyonlara neden olurlar (Mohsenin, 1980). Bu karmaşık durumun sonucu olarak biyolojik sistemin reolojik çalışmalarında sadece deneysel yaklaşım mümkündür. Bu tarz problemlerin çözümleri genelde ya bazı gözlemlerden elde edilen basit tanımlamalar ya da bazı teorik varsayımlarla mümkündür. Bu teorik varsayımlar, birçok değişken içeren karmaşık matematiksel formüllerden oluşurlar. Fiziksel deneylerde sabit değerler nadir olarak görülür (Mohsenin, 1980). 1.4.3. Mekanik Özellikler ile İlgili Diğer Tanımlar Basınç; cismin belirli bir noktasına uygulanan ortalama kuvvet (N/cm2). Deformasyon; cismin içerisindeki noktaların yer değişimidir. Kuvvet gibi vektörel bir büyüklüktür. Deformasyon genellikle hacimsel veya şekilsel değişimlerle beraber olur (Mohsenin, 1980). Akma Noktası; öyle bir noktadır ki, kuvvette değişim olmadığı veya kuvvet azaldığı halde deformasyonun arttığı noktadır (Şekil 1.5). Bazı tarımsal ürünlerde bu akma noktası malzemenin ayırt edici özelliğidir (Mohsenin, 1980). Kopma Noktası; Kuvvet uzama veya kuvvet deformasyon eğrilerinde deney ürünlerinin koptuğu, parçalandığı noktadır. Akma noktasının üzerinde herhangi bir noktada meydana gelebilir. Kırılgan bir materyalde eğrinin ilk kısımlarında meydana gelebilir. Sert materyallerde kopma noktası plastik akıştan bir hayli sonra olur (Şekil.1.5) (Mohsenin, 1980). 17 İnan ÜNLÜ KUVVET, F 1. GİRİŞ DEFORMASYON, D Şekil 1.5. Tarımsal Ürünler İçin Kuvvet-Deformasyon Eğrisi (Mohsenin, 1980) Rijidite (Katılık); Şekil 1.5’ de grafiğin eğimi malzemenin katılığını verir (Mohsenin, 1980). Elastikiyet; Bir materyalin elastik veya geri dönüşlü deformasyon kapasitesidir (Şekil.1.6) (Mohsenin, 1980). Plastiklik; Geri dönüşümsüz veya kalıcı deformasyon (Şekil.1.7). Akma noktasından, kopma noktasına kadar olan deformasyonlardan kalıcı olanına denir (Mohsenin, 1980). Elastikiyet derecesi; elastik ve plastik deformasyon toplamı (dp+de) olarak tanımlanır (Şekil.1.6). Bir materyale belirli bir noktaya kadar ön yükleme yapılıp, yük kaldırıldıktan sonraki toplam deformasyon (Mohsenin, 1980). Dayanım; uygulanan kuvvete, dış etmenlere gösterilen dayanım (N/cm2) (Mohsenin, 1980). 18 İnan ÜNLÜ KUVVET 1. GİRİŞ DEFORMASYON Şekil 1.6. Yükleme Boşaltma Eğrisinde Elastikiyet Derecesi (Mohsenin, 1980) KESEN MODÜLLER TEĞET MODULLERİ GERİLME BAŞLANGIÇ TEĞET MODÜLLERİ KUVVET Şekil 1.7. Lineer Olmayan Kuvvet-Gerilim Diyagramlarında Modülleri Belirleme Yöntemleri (Mohsenin, 1980) Tokluk; bir materyalin koparılması için gerekli olan iş. Yaklaşık olarak kuvvet-uzama ve kuvvet-deformasyon eğrilerinin altında kalan alan olarak tanımlanır (Mohsenin, 1980). 19 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ Esneklik; Bir materyalin elastik bölgede depoladığı uzama enerjisinin kapasitesi olarak tanımlanır (Şekil.1.5). Eğrinin LL noktasına kadarki kısmın altında kalan alandır (Mohsenin, 1980). Mekanik gecikme; Yükleme-boşaltma döngüsündeki materyal tarafından absorbe edilen enerji yükleme-boşaltma eğrileri arasındaki alan olarak ölçülür (Şekil.1.6). Mekanik gecikme, sıcaklık olarak materyalin gerilme enerjisini dağıtmak kabiliyeti ya da azaltma kapasitesinin bir ölçüsüdür (Mohsenin, 1980). 1.5. Çalışmanın Önemi ve Amacı Teknolojinin hızla ilerlemesine paralel olarak, otomatik kontrol insan hayatının her aşamasında daha fazla önem kazanmaktadır. Daha kontrollü bir hareket ve işin her aşamasına müdahale edebilme yeteneği, tasarımların önemini ve değerini artırıcı bir özellik olarak değerlendirilmektedir. Bu nedenle, yeni geliştirilen tasarımlarda manuel kullanım alanları gittikçe daraltılarak, kullanıcılara sadece basit ayar, yerleştirme ve başlatma-bitirme gibi bazı noktalarda ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla yapılan programlarla işlerin belirli bir algoritma çerçevesinde kendiliğinden devam etmesi istenmektedir. Sistemdeki değişiklilerin, hazırlanan programlarda sunulan seçeneklerle veya programın içerisinde yapılacak değişikliklerle rahatlıkla yapılabilmesi istenmektedir. İşte bu nedenle otomatik kontrollü sistemler giderek hayatımızda daha fazla yer almaktadır. Tarımsal ürünler ile yapılan testlerde, uygulanan kuvvetin büyüklüğü, uygulama hızı, yer değiştirme miktarı gibi değerler önemli parametreler olarak değerlendirilmektedir. Bu nedenle kullanılacak test düzeneklerinin bu özelliklere uygun hassasiyette ve esneklikte olması gerekmektedir. Bu nedenle tarımsal ürünlerin mekanik özelliklerini incelemek için yaptığımız bu çalışmada, yukarıda sıralanan sebepler de dikkate alınarak otomatik kontrollü bir test düzeneği tasarlanması amaçlanmıştır. Tarımsal ürünler, hasattan sonra paketleme, depolama ve taşıma gibi işlemlere maruz kalmaktadırlar. Bu ürünlerin paketleme ve depolama işlemlerinden zarar görmeden veya en az hasarla geçebilmesi için ürünün özelliklerine göre iyi bir 20 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ paketleme ve depolama politikasının geliştirilmesi gerekmektedir. İşte burada bahsedilen özellikler ürünlerin türüne bağlı olarak belirlenecek mekanik özelliklerdir. Mekanik özelliklerin belirlenmesi esnasında ürünlerin hangi kuvvetler altında hangi zaman aralıklarında ne kadar deformasyona uğradıkları tespit edilebilmektedir. Bu testlerde zamana bağlı olarak kuvvet ile oluşan deformasyon değerleri elde edilebilmektedir. Buradan elde edilecek değerler çeşitli formüllerde kullanılarak elastisite değerlerinin hesapları yapılabilmekte, elastik ve plastik şekil değiştirme değerleri belirlenebilmektedir. Böylece ürünlerin hangi yüklere karşı ne düzeyde dayanabilecekleri tespit edilerek buna göre paketleme ve depolama politikaları geliştirilmelidir. Bu testlerde kullanılan test cihazları yurt dışından ithal edilmek suretiyle kullanılmaktadır. Bu durum hem maliyeti artırmakta hem de gelen test cihazlarında sadece belirlenen bölümlerde sınırlı düzeyde müdahale imkanı bulunmaktadır. Yapılacak bu çalışma da hem benzer işlemlerde kullanılacak test cihazı daha düşük maliyetle elde edilmesi hem de sisteme müdahale anlamında daha esnek olması amaçlanmaktadır. Çalışmanın amaçları şöyle sıralanabilir: a. Mekanik yapı bakımından çalışmanın amacı; tasarlanan test düzeneği mekanik özellikler açısından uygulanacak fiziksel testlere (çeki testi, bası testi, yorulma testi vb) uygun bir konstrüksiyon olmalıdır. Ayrıca yapılacak testlerde kullanılacak biyolojik materyalin boyutları testin yapılmasına engel olmamalıdır. Yani test uygulanacak materyale uygun hareket alanı yaratabilecek bir düzeyde esnek bir yapıya sahip olmalıdır. Yine test düzeneği, yapılacak testlerde uygulanan kuvvetleri taşıyabilecek mukavemete sahip olmalıdır. Böylece uygulanacak testler esnasında sistemin mekanik olarak test sonuçlarına etki edecek bir olumsuzluk yaratması engellenmiş olmalıdır. b. Yapılacak testler ve ölçülecek büyüklükler açısından çalışmanın amacı; yapılan çalışma ile materyaller üzerinde çeki testi, bası testi ve yorulma testi uygulanabilmesi hedeflenmiştir. Yapılacak bu testlerde uygulanan bası ve çeki kuvveti, bu kuvvetler sonucunda materyal üzerinde meydana gelen 21 İnan ÜNLÜ 1. GİRİŞ elastik ve plastik yer değiştirme miktarları, kuvvet uygulanma süreleri, gerilme değerleri ölçülmesi amaçlanmıştır. Sistemin minimum 0.01 mm/s ve maksimum 10 mm/s hızla çalışabilmesi, kuvvet ve yer değiştirme miktarlarının ise 25 ms gibi küçük aralıklarla yapılması amaçlanmıştır. Böylece kuvvet uygula esnasında daha gerçekçi ve doğru kuvvet ve yer değiştirme değerlerinin okunması sağlanabilecektir. Yine uygulanacak en büyük kuvvet değeri ise 5000 N olarak belirlenmiştir. c. Sistemin hareketi ve kontrol edilmesi bakımından çalışmanın amacı; sistem de testlerin uygulanabilmesi için düşey hareketler gerekmektedir. Daha doğru sonuçlara ulaşabilmek için ise bu hareketin istenilen büyüklüklerde(tork) ve yine istenilen sınırlar içerisinde (strok) bunlara ilaveten ikisinden daha önemli olan kontrol edilebilir özellikte olması gerekmektedir. Bu sayede, sistemin hareketi kolay kontrol edilebilecek, sistemin yüksek verimle çalışması sağlanabilecektir. Yukarıda sıraladığımız maddeler tasarlanan sistemin etkin bir şekilde kullanılmasını sağlayacaktır. Sistemin kullanılması ile elde edilecek veriler tarımsal materyallerin fiziksel özelliklerini belirleyebilmek ve bu özelliklere göre bu materyaller ile ilgili işlem politikalarının(paketleme, depolama vb.) geliştirilebilmesi açısından oldukça önem taşımaktadır. 22 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Yurtlu (2002), Bu çalışmada, meyve ve sebzelerin bazı mekanik özelliklerinin ve zedelenmeye karşı duyarlılıklarının belirlenmesi amacıyla bir sıkıştırma test ve ölçüm düzeneği ile bir çarpma test düzeneği geliştirilmiştir. Sıkıştırma test ve ölçüm düzeneği; hareketli platform, tutucu, dinamometre, silindirik batıcı uç, amplifikatör, PC kart, veri toplama ve kaydetme programı ile bilgisayardan oluşmaktadır. Sıkıştırma testlerinde kullanılan küresel sonlu silindirik batıcı ucun çapı 8 mm olup, yükleme hızı tüm ürünler için 7 mm/dak olarak belirlenmiştir. Yapılan sıkıştırma testleri sonucu her ürün için ayrı ayrı kuvvet-deformasyon eğrisi oluşturularak, biyolojik akma noktası veya kabuk yırtılma noktası için bu değerler belirlenmiştir. Çarpma testleri için kol boyu 50 cm olan bir sarkaç kullanılmıştır. Çarpma testleri, yalnızca armut ve elma çeşitleri için, ürünlerin 10 cm, 15 cm ve 20 cm’den metal yüzeye doğru serbest bırakılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, deneme materyali olarak 147-F1 ve Rawa-F1 hıyar çeşitleri, EF49 ve Joker domates çeşitleri, Williams ve Ankara armut çeşitleri ile Starkspur Golden Delicious ve Starking elma çeşitleri kullanılmıştır. Denemeye alınan ürünler tür özelliklerine göre farklı depo koşulu ve sürelerinde depolanarak, depo sürelerinin biyolojik malzeme özelliklerine etkileri belirlenmeye çalışılmıştır. Denemeler sonunda ürünlerin elastiklik modülü, deformasyon enerjisi, deformasyon hacmi, sıkıştırma zedelenmesi duyarlılığı değerleri;, ayrıca çarpma testi uygulanan ürünler için çarpma sonucu oluşan zedelenme hacmi, absorbe edilen enerji miktarı ve çarpma zedelenmesi duyarlılığı değerleri belirlenmiştir. Bu özelliklere çeşit, depo süresi ve düşme yüksekliklerinin etkileri ile bunların ikili ve üçlü etkileşimlerinin ortaya konulabilmesi için istatistiksel analiz yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Genel olarak çeşit, depo süresi ve düşme yüksekliği, ölçüm ve hesaplama değerlerini belirgin olarak etkilemektedir. Vursavuş’un bildirdiğine göre (2004), O’Brien ve ark.(1965), Taşımacılık sırasında değişik türdeki meyvelerde titreşim nedeniyle oluşan zedelenme ve hasarların çok daha iyi anlaşılabilmesi için bu ürünlerin doğal frekanslarının bilinmesi ve taşıma araçlarının titreşim karakteristiklerinin ortaya konulması 23 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ gerektiğini belirtmişlerdir. Araştırmacılar, taşıma zedelenmelerine ilişkin olarak meyvelerin titreşim karakteristikleri adlı bu çalışmalarında, materyal olarak şeftali, armut, üzüm ve domates kullanmışlardır. Bu araştırmacılar ürünlerin taşımacılığa ilişkin titreşim karakteristiklerinin belirlenmesinde öncelikli olarak meyvelerin doğal frekanslarının belirlenmesi gerektiğini belirtmişlerdir. Araştırmada; meyvelerin doğal frekanslarının belirlenmesinde ürünlerin elastisite modüllerinin ölçülmesi gerektiği açıklanmış ve bunun için ürünlerin sıkıştırma denemelerinde kullanmak üzere bir test cihazı geliştirilmiştir (Şekil 2.1). Bu test cihazı ile gerçekleştirilen ölçümlerde aşağıda yer alan kabullenmeler yapılmıştır. 1. Meyve küreseldir. 2. Düşey konumdaki sıkıştırma ile yatay düzlemde çok küçük bir genişleme meydana gelmiştir. 3. Düz plaka ile temastaki meyvenin her iki yüzeyi eşit oranda deformasyona uğramaktadır. Şekil 2.1. Meyvelerin Sıkıştırma Denemelerinde Kullanılan Test Cihazı (O’Brien ve ark., 1965) Vursavuş’un bildirdiğine göre (2004), Chesson ve O’Brien (1971), Taşıma sırasında meyvelerin üst tabakalarında oluşan titreşim büyüklükleri üzerinde etkili olan meyvelerin titreşim karakteristik özellikleri için ayrı bir çalışma yapılması gerektiğini belirtmişlerdir. Araştırmacılar bu konuyla ilgili yaptıkları denemelerde materyal olarak, ortalama 3.084, 2.84 ve 2.60 inç’lik çaplara sahip Navel portakalları 24 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ ile kauçuk küreler kullanmışlardır. Tarla koşullarındaki boyut dağılımını temsil etmesi açısından üç farklı çapa sahip portakallar kullanılmıştır. Denemelerde ürün elastisite modülü meyve ve kauçuk küre için ayrı ayrı belirlenmiştir. Bir meyve sütununun doğal frekansının belirlenmesinde portakalların elastisite modülleri kullanılmıştır. Elastisite modülünün belirlenmesinde ürünlerin düz iki plaka arasında sıkıştırılması yöntemi kullanılmış ve hesaplamalarda aşağıdaki eşitlikten yararlanılmıştır. E = 1.61 P (2.1) R. D3 Burada; P=Uygulanan kuvvet (N), R=Meyve yarıçapı (m) ve D=Üründe oluşan çift yönlü deformasyon (m)’dur. Araştırmacılar denemelerde 60X60X60 cm boyutlarında meyve kasaları kullanmışlardır. Laboratuar koşullarında yapılan titreşim denemelerinde, titreşim frekansı değeri yükseltildiğinde meyvelerde dönme ve hareketlerin üst üç tabakada arttığı belirlenmiştir. Ayrıca bu araştırmacılar, meyve kasalarındaki titreşim frekansı değerlerini 24-26 hz arasında olması durumunda titreşim kasasının ve meyve kasalarının aşırıcı derecede titreşime maruz kaldığını ve bu hareketlenmenin 36 hz ye kadar devam ettiğini gözlemişlerdir. Meyve kasalarında oluşan rezonans koşullarında üst düzeydeki ilk üç tabakanın altındaki kısımlarda dönme ve çarpma şeklinde hareketlenmenin meydana gelmediği ve titreşim enerjisinin çoğunun dönme şeklide etkili olduğu görülmüştür.araştırmacıların çalışma sonunda elde ettikleri sonuçlara göre; • Portakalların üst tabakalarındaki titreşim ivmelerinin, meyve sütununun doğal frekansı altındaki frekanslarda orta ve üst tabakadan daha yüksek ivme değerlerine sahip olduğu, 25 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR • İnan ÜNLÜ Orta tabakadaki portakalların titreşim ivmesi değerlerinin, meyve sütununun rezonans frekansı üzerindeki frekanslarda daha yüksek ivme değerlerine sahip olduğu ve • 60 cm sütun değerindeki rezonans frekansında portakalların hareketinde herhangi bir farklılık gözlenmediği belirlenmiştir. Vursavuş’un bildirdiğine göre (2004), Zohadie (1982), Malaysia Papaya meyvesi üzerinde yapmış olduğu bir çalışmada ürün elastisite modülünün, taşıma sırasındaki ürün zedelenme çalışmalarında, tasarım kriteri olarak yararlı bir fiziksel özellik olduğunu belirtmiştir. Araştırmacı bu özelliğin tasarım kriteri olarak kullanımına dayanarak, taşıma ve hasat sonrası işlemler sırasında ürünün hangi olgunluk safhasında mekanik zedelenmeye daha hassas olduğunu ortaya koymuş ve Malaysia Papaya ürününde meyve olgunlaştıkça elastisite modülünde önemli bir düşüş meydana geldiğini belirlemiştir. Bu durum ürünün zedelenmeye karşı olan direncinin meyve olgunluğunun arttıkça azaldığını göstermiştir bu nedenle, elastisite modülünde bu kritik düşme meydana gelmeden önce taşıma işlemlerinin yapılması gerektiği belirtilmiştir. Vursavuş’un bildirdiğine göre (2004), Olarunda ve tung (1985), Yapmış oldukları araştırmada mekanik zedelenme üzerine sıkıştırma kuvveti, paket tipi, olgunluk ve denemelerinde titreşimin etkilerini araştırmışlardır. Araştırmacılar laboratuar ortama 5,5 cm çapında yeşil, dönüşüm ve kırmızı safhadaki domateslerle çalışmalarını yürütmüşlerdir. Araştırmada, faktör olarak ele alınan sıkıştırma kuvveti değerlerinin belirlenmesinde 1112 Model İnstron Üniversal test cihazı kullanılarak üç ayrı olgunluk safhasındaki kuvvet-deformasyon eğrileri elde edilmiştir. Kuvvet-deformasyon eğrilerinin oluşturulmasında, sıkıştırma testinde 50 mm/min lik yükleme hızında çalışılmıştır. Oluşturulan kuvvet-deformasyon eğrilerinde kabuk yırtılma noktasındaki yükün yaklaşık %3-11’i sıkıştırma yükü olarak dikkate alınmıştır. Araştırmacıların denemelerde kullandığı kontrollü değişkenler; • kasa tipi (oluklu mukavva, pleksiglas ve ahşap) • Sıkıştırma yükü ( 0,3.63 ve 5.45 kg ) 26 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ • Olgunluk safhası ( yeşil dönüşüm ve kırmızı) • Titreşim (titreşimli, titreşimsiz) Yapılan her deneme sonucunda mekanik zedelenmeler domates yüzeyinde kabuk yırtılması sonucu meydana gelen ya da sıkıştırma nedeniyle oluşan şekil bozukluğu dikkate alınarak belirlenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre meyve kasası içerisindeki kolay bozulabilir ürünün yüzeyine uygulanan belirli bir sınıra kadar ki tekdüze basıncı, taşıma sırasında oluşabilecek mekanik zedelenmeyi azaltma yönünde olumlu bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Bu durumun, uygulanan basınca bağlı olarak paket içerisindeki ürün hareketinin kısıtlanmasının bir sonucu olduğu belirtilmiştir. Ayrıca, pleksiglas paketlerin düz yüzeyinin de mekanik zedelenme oluşum yüzdesini azalttığı görülmüş ve bu nedenle, ürün taşımacılığında kullanılan meyve paketlerinin tasarımında iç yüzeylerinin düz olmasının, mekanik nedenlerden dolayı oluşan taşınma zedelenmelerini azaltmada bir yöntem olabileceği belirtilmiştir. Yapılan denemelerde, olgunluk safhası ile ilgili analizlerinde domates taşımacılığında olgunluk safhasının mekanik zedelenme derecesinin üzerinde önemli bir etkiye sahip olabileceğini göstermiştir. Vursavuş’un bildirdiğine göre (2004),Larue ve Jonson (1989), Meyvelerde fiziksel hasarların hasat ve tüketim arasındaki herhangi bir zamanda oluşabileceğini belirtmişlerdir. Araştırmacılara göre fiziksel hasarlar delinme, sürtünme, kesilme ve değişik tipte zedelenme (renk koyulaşması) şeklinde olabilmektedir. Delinme, sürtünme ve kesilme şeklinde oluşan fiziksel hasarların görünümü nispeten kolaydır. Ancak renk koyulaşması şeklinde oluşan zedelenmeler, zamana bağlı olarak görünür bir yapı kazandığı için tanımlanması daha zor olmaktadır. Özellikle sert çekirdekli meyve yetiştiriciliği ve hasat sonrası işlemlerine ilişkin yapılan bu çalışmalarında sıkıştırma zedelenmelerinin bir diğer meyve, paket kapağı, istiflenmiş meyve paketi veya toplama kapları nedeniyle; çarpma zedelenmelerinin de, bir yüzey üzerine meyvenin ya da meyve üzerine bir cismin düşürülmesi neticesinde oluşabileceğini belirtmişlerdir. Ayrıca istiflenen ve yükleme sırasında meyve paketlerinin düşürülmesi, paketleme hatlarında paketlerin doldurulması, paketleme işlemlerinde meyvelerin değişik yüksekliklerden düşmesi, toplama kaplarında meyvelerin bahçe 27 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ kasalarına boşaltılması v.b işlemleri sırasında da zedelenmelerin oluşabileceğini belirtmişlerdir. Vursavuş’un bildirdiğine göre (2004), Timm ve ark.(1998), Hasat sonrası işlemlerde mekanik zedelenmelerin çarpma ve sıkıştırma kuvvetlerinin etkisiyle oluştuğunu belirtmişlerdir. Araştırmacılar, bahçe taşımacılığı sırasında yığın kasalardaki sıkıştırma kuvvetleri ve elma zedelenmesi adlı çalışmalarında,yığın kasa içerisinde bulunan her bir meyve üzerindeki statik ve dinamik sıkıştırma kuvvetlerinin ölçülmesi için düşük profilde kuvvet sensörleri geliştirmişlerdir.Araştırmacılar 5 farklı yığın kasanın(bir adet ahşap kasa,bir adet kontrplak kasa ve üç adet plastik kasa) zemininde 73 mm çap ve 12.5 mm kalınlığında 10 adet sensor kullanarak ölçümler yapmışlardır.Meyve bahçesinde yükleme alanına kadarki 1.3 km uzaklığa traktöre monteli fork-lift kullanılarak yapılan taşıma işlemleri sırasında sensorlar aracılığıyla toplanan veriler,güç spektral yoğunluğunun geliştirilmesi amacıyla kullanılmıştır.Denemeler sonucunda,5 farklı kasanın zemininde yapılan ölçümlerde zedelenmiş elma yüzdesinin %15 ile %47.5 arasında olduğu ve kalite dağılımına göre yapılan sınıflandırmada ekstra kalitedeki elma yüzdesinin de %67.5 ile %92.5 arasında değiştiği belirlenmiştir. Güç spektral yoğunluğu seviyelerine göre de en yoğun frekans değerlerinin 1 ile 2 hz ve 3.5 ile 4.5 hz arasında olduğu ölçümler sonucu belirlenmiştir. Ayrıca yığın kasalar içerisindeki elma zedelenmelerinin en fazla 4 hz lik frekans değerinde yoğunluk kazandığı belirlenmiştir. Vursavuş’un bildirdiğine göre (2004), Güner ve ark. (1999), Bu araştırmada Hasanbey, Hacihaliloğlu, Çöloğlu, Tokaloğlu ve Çataloğlu kayısı çekirdeklerine, paralel plakalar arasında kuvvet uygulayarak kırılma dirençleri, kırılma enerjileri, kuvvet-zaman ve kuvvet-deformasyon eğrileri belirlemişlerdir. Denemelerde kayısı çekirdeklerinin üç boyutu ölçülmüş, geometrik ortalama çap değerleri hesaplanmış ve ağırlıkları tartılmıştır. Denemeler üç farklı çekirdek neminde yapılmıştır. Çekirdekler doğal durumdaki nem, 24 saat ve 48 saat suda bekletildikten sonraki nem değerlerinde denemeye alınmışlardır. Denemeler sonucunda doğal nem koşulunda en büyük kırılma direnci ve kırılma enerjisi Çöloğlu 28 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ çeşidinde 503 N ve 239 Nmm, en küçük kırılma direnci ve kırılma enerjisi ise Hacihaliloğlu çeşidinde 333 N ve 122 Nmm olarak bulunmuştur. Vursavuş (2004), Bu çalışmada dış kuvvetlerin etkisiyle meyve yüzeyinde oluşan mekanik zedelenmelerin ölçümüne ilişkin birçok model geliştirilmiştir. Zedelenme boyutuna ilişkin kullanılan bu model eşitlikler, meyve yüzeyinde oluşan zedelenmiş bölge hacminin hesaplanmasına dayalıdır. Bu model eşitlikler, zaman alması nedeniyle laboratuar denemelerinde kullanılabilecek küçük örnekler için uygundur. Nispeten büyük örneklerin yer aldığı taşıma denemeleri ve rutin kalite kontrollerinde birkaç meyve ya da her meyve üzerindeki zedelenme boyut ölçümleri, geniş tanımlamalara sahip olması nedeniyle uygulaması mümkün olmaya bilir. Holt ve Schorl(1977), Moshenin(1980) ve Sober ve ark.,(1990) elmanın meyve yüzeyinde oluşan zedelenmiş bölgelerde zedelenme şeklinin yaklaşık olarak temas düzleminin altında veya üstünde küresel olduğunu belirtmişlerdir (Şekil 2.2). Bundan dolayı zedelenme hacmi, bu araştırmacıların belirttiği gibi, zedelenme derinliği ve çapının ölçülmesi ile eşitlik 1.1 kullanılarak hesaplanabilmektedir. Şekil 2.2. Zedelenme Derinliği ve Çapına Bağlı Olarak Zedelenme Hacminin Belirlenmesi(Vursavuş,2004) ∑V z = π .h (3d 24 2 ) + 4h 2 + π .x (3d 24 2 + 4x2 ) (2.2) 29 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ Burada: ∑V z = Toplam zedelenme hacmi (mm3), d2 (mm), x=R− R − 4 2 (2.3) R = Meyvenin yarıçapı (mm), d = Zedelenme çapı (mm) ve h = Temas düzlemi altındaki zedelenme yüksekliği (mm)’dir. Pang ve ark. (1992) elma örneğinde statik ve dinamik dış kuvvetlerin etkisiyle oluşan zedelenmiş bölgenin merkezinden uzunlamasına kesme işlemi gerçekleştirerek bu maksimum zedelenme çapı ve zedelenme derinliği ölçülerek zedelenme hacminin aşağıdaki eşitlik kullanılarak hesaplanabileceğini belirtmiştir (Şekil 2.3). Vz = π .(h − x) 24 [3d 2 ( + 4 h − x) 2 )] (2.4) Burada: Vz = Zedelenme hacmi (mm3), x = R − R2 − d2 (mm), 4 (2.5) d = Zedelenme çapı (mm) , h = Zedelenme yüksekliği (mm) ve R = Meyvenin yarıçapı (mm) ’dır. 30 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ Şekil 2.3. Bir Elma Örneğinde Zedelenmiş Bölgenin Kesit Alanı(Vursavuş,2004) Hung ve Prussia (1989), zedelenme çapı ve zedelenme derinliği boyutları dışında zedelenme hacmi hesaplamalarında zedelenme genişliğinin de ölçülmesi gerektiğini ve bu boyutta dikkate alınarak hesaplamaların yapılması gerektiğini belirmiştir (Şekil 2.4). V = 1.33πDPW / 8 (2.6) V = Zedelenme hacmi (mm3), D = Zedelenme çapı (mm) , P = Zedelenme yüksekliği (mm) ve W = Zedelenme genişliği (mm) ’dir. Şekil 2.4. Bir Şeftali Örneğinde Zedelenmiş Bölgenin Kesit Alanı, (a)ÇiçekSap Ekseni Boyunca Kesit Alanı, (b)Çiçek-Sap Eksenine Dik Kesit Alanı(Vursavuş,2004) 31 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ Yurtlu ve Erdoğan (2005), Bu çalışmada, bazı hıyar çeşitlerinde depolama süresinin ürünün mekanik özelliklerine etkisini belirlenmesini amaçlamış ve bir sıkıştırma test düzeneği geliştirmişlerdir. Sıkıştırma testi deney ve ölçüm düzeneği; hareketli platform, tutucu, dinamometre, silindirik batıcı uç, amplifikatör, PC kart, veri toplama ve kaydetme programı ile bilgisayardan oluşmaktadır. Çalışmada deneme materyali olarak 147-F1 ve Rawa-F1 hıyar çeşitleri kullanılmıştır. Denemeye alınacak ürünlere, hasat edilen günde (0. gün) ve bu günü izleyen 3., 6., 9. ve 12. günlerde sıkıştırma testi uygulanmıştır. Ürünler % 85-90 nem oranında 10 0C depo sıcaklığında depolanarak depo sürelerinin biyolojik malzeme özelliklerine etkileri belirlenmeye çalışılmıştır. Denemeler sonunda biyolojik akma noktasındaki deformasyon, kuvvet, elastiklik modülü, deformasyon enerjisi, deformasyon hacmi ve deformasyon duyarlılığı değerleri belirlenmişlerdir. Deformasyon duyarlılığı üzerinde çeşit, istatistiksel olarak etkili bulunmazken depo süresi çok önemli seviyede etkili bulunmuştur. Her iki hıyar çeşidi için de depo süresindeki artışla elastiklik modülü artarken deformasyon duyarlılığı azalmıştır. Güner (2003), Bu çalışmada fasulye (horoz oturak ve şeker), barbunya ve mercimeğin (pul II) iki paralel plaka arasında yük altında mekanik davranışı incelemiştir. Denemelerden önce ürünlerin boyutları ölçülmüş ve geometrik ortalama çapı, küreselliği, deformasyonu, birim deformasyonu, kopma kuvveti ve kopma enerjisi belirlemiştir. Denemeler 10 tekerrürlü, 3 farklı nem ve iki farklı yükleme ekseninde (x-x, y-y) yapmış, kuvvetin uygulanma hızı 40,2 mm/mi n alınmıştır. Deneme sonuçları istatistiksel açıdan da değerlendirmiştir. Fasülye horoz oturakda en büyük birim deformasyon, kopma kuvveti ve kopma enerjisi x-x ekseninde elde etmiştir. Nemin artmasıyla birim deformasyon ve kopma kuvveti azalmış, kopma enerjisi önce artmış sonra azalmıştır. Fasülye şekerde en büyük birim deformasyon x-x ekseninde, en büyük kopma kuvveti ve kopma enerjisi ise y-y ekseninde bulmuştur. Barbunyada en büyük birim deformasyon ve kopma enerjisi y-y ekseninde, en büyük kopma kuvveti ise x-x ekseninde elde etmiştir. Barbunyada nem arttıkça birim deformasyon, kopma kuvveti ve kopma enerjisi azalmıştır. Mercimekte ortalama deformasyon 0,307±0,0201 mm, birim deformasyon %12,9±0,938, kopma kuvveti 190,6±15,7 N ve kopma enerjisi 180,6±21,1 Nmm bulunmuştur. 32 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR İnan ÜNLÜ Herh ve ark. (2000), Bu çalışmada reolojinin tanımı yapılarak gıda reolojisinde yeni teknikler, yapılabilirlik ve kullanılan ekipmanlar konusunda bilgi verilmiştir. Reoloji, materyallerin akış ve deformasyonu ile ilgilenen bir bilim dalı olarak tanımlanmıştır. Reolojik ölçümler gıda şirketlerinin analitik laboratuarlarında içerik ve en son ürün üzerinde, ürün performansı ve tüketici kabulü açısından önemli veriler olarak kabul edilmiştir. Araştırılan materyaller düşük yapışkanlıktaki sıvılardan yarı katılara ve jellerden katılara, katı benzeri gıda ürünlerine kadar değişim gösterdiği belirtilmiştir. Gıda maddeleri için tekstür(yapı) anahtar bir kalite faktörü olarak reolojik davranışın doğrudan yapısal kalite ile ilişkili olduğu belirtilmiştir. Bu da tat ve raf ömrü sabitliği olarak tanımlanmıştır. Çalışmanın sonucunda çeşitli gıda ürünlerinin önemli reolojik özellikleri ve sonuçları Stresstech reometre ile oluşturulmuştur. Ayrıca yarı katı gıda ürünlerinin fiziksel-kimyasal özellikleri ile reolojik cevaplarının korelasyonu detaylandırılmıştır. Gıdaların reolojik özelliklerinin mühendisler ve gıda bilimcileri için ürün geliştirme ve ürünün en iyi şekilde kullanılması konusundaki bilgileri sağlamak için önemi vurgulanmıştır. 33 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM 3. MATERYAL ve YÖNTEM 3.1. Materyal 3.1.1. Yük Hücresi(Laodcell) Yük hücresi(Loadcell), materyaller üzerinde uygulanan testler esnasında, sistemin uyguladığı bası ve çeki kuvvetinin algılanması amacıyla kullanılmıştır. Burada analog olarak algılanan kuvvet değerleri elektronik kartlar yardımıyla dijital değerlere çevrilip bilgisayara aktarılmaktadır. Sistemde 500 Kg’lık hem çeki hem de bası şeklinde çalışan, Esit firması tarafından üretilmiş TCS 500 yük hücresi kullanılmıştır. Şekil 3.1. Yük Hücresi (Loadcell) (Anonim1, 2007) TCS yük hücreleri, kesme kuvveti prensibi ile çalışan elektronik ağırlık ve kuvvet ölçme uygulamalarında kullanılmak üzere geliştirilmiştir. Çekiye çalışan ağırlık ve kuvvet ölçme uygulamaları için geliştirilmiş olup basıya da çalışan sistemlere uyarlanabilir. TCS hücreleri; orta kapasiteli tank tartımı, tumba kantarları, elektromekanik kantarlar, çekme-koparma test cihazları, proses yük uygulamaları ve benzeri sistemlerde kullanılır. Alaşım çeliğinden gövdesi korozyona uzun süreler dayanabilen özel boya ile kaplanmış, ölçüm bölgesi ise paslanmaz çelik kapakla kaynaklı olarak kapatılmıştır. 34 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM 3.1.2. Servo Motor ve Servo Sürücü Sistemde Selema MVQ 400 servo motoru ve sürücüsü kullanılmıştır. Servo motorlar otomatik kontrol sistemleri içerisinde önemli bir kullanım alanına sahiptir. Bunun birçok nedenini sıralamak mümkündür. Bunlardan bazıları şunlardır: a) Servo motorlar daha kontrollü hareket sağlarlar: Hareket istenilen noktada başlatılır ve istenilen noktada bitirilir. Servo sürücü sayesinde motordan istenilen hareket miktarı tam olarak elde edilebilir. b) Servo motorlar daha kararlıdır: Servo motorlarda belirtilen çalışma tork değerleri, en düşük devirlerde bile elde edilebilir. Bu nedenle düşük devirlerde motor verimin düşmesi engellenmiş olur. c) Servo motorlar daha esnektir. Sistemde mekanik değişikliklere gerek duyulmadan verilecek komutlarla motor birden fazla devir sayılarında çalıştırılması mümkündür. d) Servo motorlar daha güvenlidir: Verilen komutlarla tam istenilen noktada durması, çalışma ve durma zamanlarındaki kararlılıklar nedeniyle daha doğru sonuçlar elde edilebilmesini sağlar. Şekil 3.2. Servo Motor (Anonim2, 2008) Şekil 3.3. Servo Motor Sürücüsü (Anonim3, 2008) Sistemde, 300 rpm devir, 9,5 Nm maksimum tork ve 400 V ile çalışan servo motor ve sürücüsü kullanılmıştır. 35 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM 3.1.3. PLC (Programmable Logic Controller) Günümüzde endüstrinin hemen her alanında insan gücünün en aza indirilmesi amacıyla yeni sistemler geliştirilmekte ve kullanılmaktadır. Bu uygulamalar içerisin de yoğunlukla kullanılan elemanlardan bir tanesi de PLC’lerdir. PLC kavramı, Programmable Logic Controller (Programlanabilir Mantıksal Kontrol) kelimelerinin baş harflerinin kullanılmasıyla oluşmuştur. Genel olarak PLC, endüstri alanında kullanılmak üzere tasarlanmış, dijital prensiplere göre yazılan fonksiyonu gerçekleyen, bir sistemi ya da sistem gruplarını, giriş çıkış kartları ile denetleyen, içinde barındırdığı zamanlama, sayma, saklama ve aritmetik işlem fonksiyonları ile genel kontrol sağlayan elektronik bir cihazdır. Aritmetik işlem yetenekleri PLC’lere daha sonradan eklenerek bu cihazların geri beslemeli kontrol sistemlerinde de kullanılabilmeleri sağlanmıştır(Anonim4, 2008). PLC sistemi, sahada meydana gelen fiziksel olayları, değişimleri ve hareketleri çesit1i ölçüm cihazları ile belirleyerek, gelen bilgileri yazılan kullanıcı programına göre bir değerlendirmeye tabi tutar. Mantıksal işlemler sonucu ortaya çıkan sonuçları da kumanda ettiği elemanlar aracılığıyla sahaya yansıtır. Sahadan gelen bilgiler ortamda meydana gelen aksiyonların elektriksel sinyallere dönüşmüş halidir. Bu bilgiler analog ya da dijital olabilir. Bu sinyaller bir transduserden, bir kontaktöre yardımcı kontağından gelebilir. Gelen bilgi analog ise, gelen değerin belli bir aralığı için, dijital ise sinyalin olması ya da olmamasına göre sorgulama yapılabilir. Bu hissetme olayları giriş kartları ile müdahale olayları da çıkış kartları ile yapılır(Anonim4, 2008). PLC ile kontrolü yapılacak sistem büyüklük açısından farklılıklar gösterebilir. Sadece bir makine kontrolü yapılabileceği gibi, bir fabrikanın komple kumandası da gerçekleştirilebilir. Aradaki fark sadece kullanılan kontrolörün kapasitesidir. PLC’ler, bugün akla gelebilecek her sektörde yer almaktadır. Kimya sektöründen gıda sektörüne, üretim hatlarından depolama sistemlerine, marketlerden rafinerilere kadar çok geniş bir yelpazede kullanılan PLC’ler, bugün kontrol mühendisliğinde kendilerine hakli bir yer edinmişlerdir. Elektronik sektöründeki hızlı gelişmelere 36 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM paralel olarak gelişen PLC teknolojisi, gün geçtikçe ilerlemekte otomasyon alanında mühendislere yeni ufuklar açmaktadır. (Anonim4, 2008). PLC’lerin, daha önce kullanılan geleneksel sistemler ile karşılaştırıldığında birçok avantajı vardır. Eski sistemlerin getirdiği bir takim zorluklar bugün PLC’lerin yaygınlaşması ile aşılmıştır. PLC sistemleri önceki sistemlere göre daha az yer kaplamaktadır. Dolayısıyla kontrol sisteminin yer aldığı dolap ya da pano boyutları oldukça küçülmektedir. Sınırlı alanlarda kontrol mekanizmasının kurulması imkanı ortaya çıkmıştır. Sistem için sarf edilen kablo maliyetleri nispeten daha azalmıştır. Ayrıca PLC sisteminin kurulmasının kolay olması ve kullanıcıya, kurulu hazır bir sistemin üzerinde değişiklik ve ilaveleri kolayca yapabilme esnekliğinin sağlanması, PLC’lerin giderek yaygınlaşmasına ve endüstride her geçen gün daha fazla kullanılmalarına neden olmuştur. Bu avantajlar ile proje maliyetleri de azaltılarak, proje mühendislerine de ticari açıdan büyük faydalar sağlamıştır(Anonim4, 2008). Şekil 3.4. Siemens S7-200 PLC (Anonim4, 2008) Yapılan çalışmada Siemens tarafında üretilen S7-200 model PLC kullanılmıştır. 3.1.4. Hassas Bilyalı Vidalı Mil Tasarlanan sistemde kullanılan kontrol üniteleri büyük önem taşımaktadır. Ancak sistemde, kontrol ünitesi kadar önemli olan bir diğer konu da hareketin 37 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM hassasiyetidir. Hassas ölçümlerin yapılacağı ve küçük değer değişimlerinin bile önemli olduğu yerlerde daha gerçekçi değerler elde edebilmek için bu hassasiyete uygun hareketin elde edilmesi gerekmektedir. Bu nedenle sistemde hassas bilyali vidalı mil ve hassas boşluksuz flanşlı somun kullanılmıştır. Sistemde hassas vidalı mil ve flanşlı somun kullanılırken, daha hassas, boşluksuz olması daha rijit olması gibi avantajları dikkate alınmıştır. Şekil 3.5. Hassas Bilyalı Vidalı Mil ve Flanşlı Somun (Anonim5, 2008) Hassas vidalı mil ve flanşlı somun kullanılma amaçlarından bir diğeri ise hareket esansında milde slip (kayma) oluşmamasıdır. Bu hem hareketin hassas olmasını sağlamaktadır, hem de ölçüm esnasında hata payını azaltmaya yardımcı olmaktadır. Hassas bilyalı vidalı mil motordan aldığı hareketle düşey doğrultuda hareket ederek test materyaline kuvvet uygulanmasını sağlamaktadır. Hassas bilyalı vidalı mil üzerindeki flanşlı somuna bağlanan loadcell kuvvet uygulama esnasında meydana gelen değişiklikleri okuyarak bilgisayara aktarmaktadır. Hassas bilyalı vidalı mil ile trapez dişli mil karşılaştırıldığında hassas bilyalı vidalı milin şu avantajları görülmektedir: • Trapez dişli tertibatında mekanik enerji randımanı max %50 iken, sonsuz bilyalı vidalı milde %98 oranındadır • Ömür süresi oldukça yüksektir • Düşük hızda ve devirde uygulanabilir • Stick-Slip-Effect yoktur. Hareket esnasında takılma ya da sıçrama yapmaz • Düzgün pozisyonlama sağlar (Mannesmann technologie, RTR 83 301/08.97). 38 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM 3.1.5. Dişli Kayış ve Kasnak Mekanizması Sistemde 1/2 oranında transmisyon sağlanabilmesi amacıyla bir kayış kasnak mekanizması kullanılmıştır. Böylece motordan elde edilen devir 1/2 oranında mile aktarılarak daha düşük bir devir elde edilmiş ve hareket daha da hassas hale getirilmiştir. Ayrıca motordan alınan dairesel hareket kullanılan kayış kasnak mekanizması ile hassas bilyalı vidalı mile doğrusal hareket yapacak şekilde aktarılmaktadır. Şekil 3.6. Kayış ve Kasnak Mekanizması(Anonim6, 2008) 3.2. Yöntem 3.2.1. Test Cihazının Çalışma Prensipleri Tarımsal ürünlerin paketlenmesi, depolanması ve taşınması esnasında oluşabilecek hasarların önceden belirlenebilmesi, bu hasarların önlenebilmesi ve bu amaçla yöntemler geliştirilebilmesi için tarımsal ürünlere yönelik bazı testler uygulanmaktadır. Bu testler sonucunda elde edilen veriler değerlendirilerek hasat sonrası ürün politikalarının belirlenmesi amaçlanmaktadır. Yine ürünün hasat sonrası maruz kalacağı etkiler dikkate alınarak ürünlere uygulanacak bu testler çeşitlendirilmiş ve her işlem için uygun testlerin kullanılması amaçlanmıştır. Yapılan bu çalışmada tasarlanan test cihazı, uygun test yöntemlerine göre tasarlanmış ve bu yönde kullanılması öngörülmüştür. Ürünlerin, ezilme, deformasyon, kabuk yırtılması, kırılma ve yorulma gibi mekanik özelliklerin 39 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM araştırılmasına yönelik çalışmaların yapılması amaçlanmış ve bu doğrultuda uygulanacak yöntemler kullanılmıştır. Belirli zaman aralıklarında, belirlenen süreler boyunca tarımsal ürünlere yine önceden belirlenmiş kuvvetler uygulanılarak, bu kuvvet altında materyallerin hareketleri izlenmiş ve kuvvet deformasyon değerleri elde edilmeye çalışılmıştır. Amaçlanan bu çalışmanın iyi bir şekilde yapılabilmesi için sistem hareketlerinin daha kontrollü olması ve yine değerlendirmelerin dijital ortamda yapılması sağlanmıştır. Böylece hem kontrol hem de değerlendirmeler kullanıcı hatalarından etkilenmeden, daha doğru ve gerçekçi sonuçlarının alınması hedeflenmiştir. Böylece sistem, çalışma prensibine uygun olarak, teste tabi tutulacak tarımsal materyale kontrollü bir şekilde kuvvet uygulayacaktır. Kuvvetin uygulanması esnasında hem yer değiştirme hem de kuvvet değişim değerleri bilgisayar ve yazılan program yardımıyla dijital ortamda saklanacaktır. Daha sonra elde edilen bu değere göre gerekli görülen grafikler çizilerek ve hesaplamalar yapılarak değerlendirmelere yapılması sağlanacaktır. 3.2.2. Kullanılan Vidalı Mil Seçim Kriterleri Hassas bilyalı – vidalı miller ile ilgili hesaplamalarda veya tablodan seçimlerinde kullanılacak bazı veriler başlangıçta belirlenmeli, hesaplama ya da tablodan seçme işlemi bu değerlere göre yapılmalıdır. Belirlenmesi gereken bu veriler aşağıda sıralanmıştır. a.) Sisteme Uygulanacak Yük Miktarı: Vidalı milin kullanılacağı sisteme uygulanacak yük bilinmelidir. Eğer sistemde değişken yükler kullanılacak ise, o zaman bu yüklere dayanılarak ortalama yük belirlenmeli ve işlemlerde bu ortalama yük dikkate alınmalıdır. b.) Milin Devir Sayısı: Vidalı milin devir sayısı da yine başlangıçta bilinmelidir. Eğer sistemde farklı yüklere göre farklı devir sayıları kullanılacak ise, o 40 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM zaman bu devir sayılarına ve yüklere dayanılarak ortalama devir sayısı belirlenmeli ve işlemlerde bu ortalama devir sayısı dikkate alınmalıdır. c.) Milin Ömrü: Vidalı milin iş ömrü başlangıçta belirlenmelidir. Ömür belirlenirken dikkate alacağımız birim ( saat ) olacaktır. d.) Milin Yataklanma Şekli: Yine vidalı millerle ilgili bilinmesi gereken önemli verilerden biri de vidalı milin yataklanma şeklidir. Burada milin yataklanmasına ait aşağıda belirtilen yöntemlerden biri seçilmeli ve işlemler bu yataklanma şekline göre yapılmalıdır. Yataklama şekilleri şunlardır; I. İki tarafı sabit yataklama II. İki tarafı hareketli yataklama III. İki tarafı serbest yataklama IV. Bir tarafı sabit, diğer tarafı hareketli yataklama . Kullanacağımız bu başlangıç bilgilerinin uygun ve doğru seçilmesi, bizim daha gerçekçi ve uygun sonuçlara yaklaşma ihtimalimizi artıracaktır. Bütün sıralan değerler dikkate alınarak sistemde kullanılacak has bilyalı vidalı mil tablolardan seçilmiştir. 3.2.3. Test Cihazının Kontrolü Tasarlanan test cihazının kontrol edilmesi ve istenilen işlemlerin yapılabilmesi için, sistem ile uyumlu çalışan, bilgisayar ortamında sistemi kontrol edebilen, sisteme veri girişi ve sistem verilerin alınmasını sağlayacak program geliştirilmiştir. Bu program kullanılan elektronik ve mekanik sistemler ile kullanılan bilgisayar arasındaki haberleşmenin yapılabilmesini sağlamaktadır. Öncelikli olarak sistemde kullanılan servo motor, PLC gibi elemanların hareketlerinin kontrol edilmesi ve çalışma şeklinin belirlenmesi amaçlandığından bu sistemlerle uygun kullanılabilecek bir program yazılmıştır. Kullanılan PLC Siemens 41 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM S7-200 olduğu için program yazmak için kullanılan program (compailer) olarak MicroWin 4.0 kullanılmıştır. MicroWin 4.0 ile program yazarken kodlar yerine semboller kullanılır. Bu semboller normal bir programlama dilinde kullanılan kodlara benzer işlevlere sahiptirler. Yapılacak işlemler kodlar değil semboller ile ifade edilir. Yine bu programlarda sembollerin oluşturduğu yapılar bütünü blok olarak adlandırılır. Her blok yapılması amaçlanan işlem için gerekli olan sembollerden ve semboller içerinde yer alan değerlerden oluşur. Bloklar bir araya gelerek yazılacak programın bütününü oluşturur. Her bir işlem için farklı semboller ve işlem mantığı bulunmaktadır. Yazılacak programda uygun sembol, bu sembolde kullanılacak değişkenler ve bu değişkenlerin alacakları değerler belirli bir düzenle belirlenmiştir. Böylece değişkenlerle ilgili işlemler belirlenen düzene göre işlemlere tabi tutularak yürütülmektedir. Şekil 3.7. MicroWin Program Yapısı 3.2.3.1. Servo Motorun Kontrolü Yukarda verilen mantık çerçevesinde, programın kendine özgü komutları kullanılarak bilgisayar ortamından girilecek değerler ile servo motorun hızının, 42 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM gideceği mesafenin, çalışma süresinin ve belirlenen değerlere göre çalışma koşullarının PLC yardımıyla motora aktarılması ve buna göre motorun kontrol edilmesi sağlanmıştır. Program belirlenen bir algoritmaya göre ve bir mantık kuralı içerisinde yazılmış ve PLC ile bilgisayarın haberleşmesini sağlayacak MicroWin 4.0 programına uygun semboller kullanılarak yazılmıştır. 3.2.3.2. Bilgisayardan Veri Girişi ve Çıkışı Bilgisayardan veri girişi ve işlem sonucunda yine elde edilen sonuçların bilgisayar ortamında depolanabilmesi amacıyla MS Office Excel programından yararlanılmıştır. Excel içerisinde Excel ile uyumlu olarak kullanıma hazır Visual Basic komutları ve Makrolar yardımıyla öncelikli olarak bir arayüz oluşturulmuştur. Bu arayüzde kontrol butonları, verilerin girişlerinin yapılabilmesi için veri giriş hücreleri ve alınacak verilerin sıralanabilmesi için de veri çıktı hücreleri belirlenmiştir. Veri giriş hücrelerinde girilmesi istenilen değerler yazıldıktan sonra kontrol butonları yardımıyla bu değerler önce PC Access programına, oradan MicroWin programının anlayabileceği hale dönüştürülerek WicroWin programına, burada işlenen değerler PLC’ye ve buradan da motora aktarılarak girilen değerlere uygun bir şekilde motorun hareket ettirilmesi ve kontrol edilmesi sağlanmıştır.Yine bu defa tersi yönde bir sıralama takip edilerek, loadcellden elde edilen kuvvet ve motorun hızına bağlı olarak elde edilen yer değiştirme miktarı önce PLC’ye ve PC Access programına ve son olarak da bilgisayarda Excel programına aktarılarak kuvvet-yer değiştirme değerleri elde edilmiştir. Yine Excel programı içerisinde eş zamanlı olarak kuvvet – yer değiştirme grafiğinin de çizilmesi sağlanmıştır. 3.2.3.3. MicroWin ile Excel Programlarının Haberleşmesi Excel programından girilen değerler MikroWin programı için bir anlam ifade etmemektedir. Bu değerlerin kullanılabilmesi için bazı tanımlamaların yapılması ve veri girişi ile veri çıkışı hücrelerinin tanımlanması gerekmektedir. Bunun için ara program olarak PCAccess kullanılmıştır. Bu program yardımıyla Excel’de hangi 43 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM hücrenin hangi amaçla kullanılacağı ve bu hücredeki verinin biçimi tanımlanarak bu verilerin MicroWin programında doğru adreste kullanılması sağlanmaktadır. Yine elde edilen verilerin de hangi adrese ve nasıl aktarılacağı da yine bu program yardımıyla yapılmaktadır. Şekil 3.8. Excel’de Hazırlanan Programın Yapısı 3.2.4. Sistemin Çalışma Algoritması Tasarlanan mekanik sistem kullanılan kontrol sistemi yardımıyla bilgisayar ile bağlantılı hale getirilmiştir. Bilgisayar ortamında girilen veriler, kullanılan bu kontrol sistemi yardımıyla mekanik sistemin hareket ettirilmesi, durdurulması, ilerleme hızı kontrolünde kullanılmıştır. Aynı zamanda sistemde elde edilen verilerin de bu yolla bu defa bilgisayar ortamına aktarılması sağlanmıştır. Tasarlanan sistem ile yapılan işlemler şu adımlarla sıralanabilir; a. Motorun çalıştırılması; Bilgisayar ortamından girilen ilerleme hızı değeri dikkate alınarak, MikroWin programında motorun özelliklerine göre yazılan program motorun devrini hesaplar. Böylece bilgisayar ortamında (Excel’de yapılan 44 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM programda) girilen hıza uygun devir sayısı hesaplanmış ve motora aktarılmış olur. Bu işlemin gerçekleşebilmesi için şu işlemler yapılmıştır: Şekil 3.9. PCAccess’de Hazırlanan Programın Yapısı b. Motorun çalıştırılması; Bilgisayar ortamından girilen ilerleme hızı değeri dikkate alınarak, MikroWin programında motorun özelliklerine göre yazılan program motorun devrini hesaplar. Böylece bilgisayar ortamında (Excel’de yapılan programda) girilen hıza uygun devir sayısı hesaplanmış ve motora aktarılmış olur. Bu işlemin gerçekleşebilmesi için şu işlemler yapılmıştır: Servo motor 10000 (9999) puls verilmesine karşılık olarak 1 tur dönmektedir. Servo motor 1 tur dönmesi durumunda ise sonsuz dişli 2.5 mm yol almaktadır. Yani her 10000 puls sistemin alacağı yok miktarı 2.5 mm olmaktadır. 1 mm ilerleme olabilmesi için gerekli olan puls sayısı 4000 olarak belirlenmiştir. Buna göre operatörden’den (op) girilecek mesafe kadar gidebilmek için gerekli olan puls sayısının hesaplanması ve servo motora aktarılması gerekmektedir. Gerekli puls sayısı (gps) aşağıdaki gibi hesaplanır, gps=op den girilen mesafe x 4000. 45 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM 1 mm hareket için gerekli puls sayısı 4000 olduğu yukarıda belirtilmiştir. Buna göre. 4000 puls’ın 1 s de üretilmesi durumunda sistemin ilerle hızı 1 mm/s olur. Puls genişliği 1/4000 microsaniye (µs) olmalıdır. Hız 2mm/s olacaksa 8000 puls 1 sn de üretilecektir. Buna bağlı olarak puls genişliği 1/8000 µs olacaktır. Hız 2.5 mm/s olacaksa 10000 puls 1 s de üretilecektir. Ve puls genişliği 1/10000 µs olacaktır. Bu şekilde yazılan program ile istenilen hıza göre motorun devir hesabı PLC ile yapılarak motorun hareketi kontrol edilmiştir. c. Kuvvetin alınması; Mekanik sistemde yer alan loadcell (yükhücresi) ile kuvvet değişimleri doğru algılanabilmektedir. Burada Kg olarak algılanan yük miktarı Newton olarak dönüştürülüp bilgisayar ortamına aktarılmaktadır. Bu işlem de yine MicroWin programı içerinde yapılmaktadır. d. Mesafe hesabı; Motorun bir turunda gidilen mesafe bilindiğine göre, girilen hıza ve geçen süreye göre mesafe hesaplanmaktadır. Yol = Hız x Zaman (3.7) Böylece ilerleme için girilen yol miktarı ile geçen süreye bağlı olarak gidilen yol miktarının karşılaştırılması da yapılabilmiştir. e. Elde edilen değerlerin bilgisayara aktarılması; Bütün mekanik işlemler yapılırken elde edilen kuvvet ve mesafe değişimleri istenilen belirli aralıklarla bilgisayara aktarılması sağlanmıştır. Bu işlem için öncelikli olarak MicroWin programında hangi aralıklarla ve hangi bilgilerin aktarılacağı belirlenmiştir. Daha sonra bu değerler için PLC belleğinde alan tanımlamaları yapılarak değerlerin nereye aktarılacağı belirlenmiştir. Alına verilerin Excel’ e aktarılabilmesi için, Excel programında yazılacak her bir hücre ile MicroWin’ deki her bir değer PCAccess programı yardımıyla eşleştirilmiştir. Yani 46 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM MikroWin programında elde edilen değer önce PCAccess’e oradan da Excel’de yazılması gereken hücreye aktarılmıştır. f. Grafik çizimi; Veriler Excel’e aktarıldıktan sonra istenilen grafik burada çizdirilmiştir. Şekil 3.10. MicroWin Programında Motor Devrinin Hesaplanması 3.2.5. Verilerin Elde Edilmesi ve Değerlendirilmesi Yapılan çalışma sonucunda tasarlanan test düzeneğinde kullanılan yük hücresine (loadcell) bağlı ölçüm proplarının belirli süreler ile test materyalleri üzerine kuvvet uygulamaları sağlanmaktadır. Bu süre boyunca materyal üzerinde meydana gelen gerilmeler ve propların yer değiştirme miktarları analog olarak algılanmakta ve sistemde kullanılan PLC ve elektronik kartlar yardımıyla dijital ortama aktarılmaktadır. Böylece kuvvetin uygulandığı süre boyunca test materyaline etkiyen propların zamana bağlı olarak kuvvet ve yer değiştirme miktarları belirlenir. 47 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM Şekil 3.11. MicroWin Programında Yükün Kg’dan Newton’a Dönüştürülmesi Şekil 3.12. MicroWin Programında Mesafenin Hesaplanması Test materyaline bağlı olarak değişik sürelerde, değişik hızlarda kuvvet uygulanması mümkün olmaktadır. Böylece her test materyali için kendine uygun koşullarda deneme yapılmış olmakta ve bu denemeler sonucunda materyal için kuvvet ve deformasyon verileri elde edilmektedir. 48 İnan ÜNLÜ 3. MATERYAL ve YÖNTEM Şekil 3.13. MicroWin Programında Elde Edilen Değerlerin Bilgisayara Aktarılması Elde edilen verilerin hem materyallere ait kuvvet-deformasyon grafiklerinin çizimlerinde hem de materyallerin elastisite modüllerinin hesaplanmasında kullanılması amaçlanmıştır. 49 4. ARAŞTIRMA BULGULARI İnan ÜNLÜ 4. ARAŞTIRMA BULGULARI 4.1. Mekanik Tasarım İle İlgili Bulgular Yapılan bu çalışmada giriş bölümünde belirtilen aşamalar doğrultusunda planlı bir çalışma yürütülmüştür. Ve belirtilen aşamalar doğrultusunda tasarlama işlemi adım adım gerçekleştirilmiştir. Bu adımları kısaca şöyle özetlemek mümkündür: Öncelikli olarak problemin belirlenmiş ve tanımı net olarak yapılmıştır. Neden böyle bir tasarıma gerek duyulduğu ve bu tasarım ile neler yapılacağı net olarak belirlendi ve bütün çalışma boyunca bu temel gereksinimler göz önünde bulundurularak çalışma yürütüldü. Daha sonra ikinci aşama olarak tanımlanan problemin analiz aşamasında, tasarım için problem tam olarak tanımlandıktan sonra tasarımın başlangıç koşulları ve varılacak hedef doğrultusunda yapılması gerekenler belirlendi. Bu işlemle birlikte tasarım için gerekli olan bilgiler toplanarak tasarım başlangıç noktası ortaya konuldu. Bilgi toplama işlemi problemin tanımına bağlı olarak ihtiyaç duyulan konularda yapıldı. Ve tasarım her aşamasında bu bilgiler kontrol edilerek tasarımda gerekli olan değişiklikler tasarıma uygulandı. Üçüncü aşama tasarımın sentezi aşamasıdır. Bu aşamada tasarım daha olgunlaştırılarak somut verilerin elde edildiği ve bunların değerlendirildiği aşamadır. Burada tasarım istekleri karara bağlanarak kullanılacak malzemeler belirlenir. Ayrıca tasarımda kullanılacak her parça tek tek çizilerek boyutlandırılır ve hesaplalar yapılır. Böylece tasarım somutlaştırılmış olur. Bir sonraki adımda tasarımın değerlendirilmesi yapılır. Bu aşamada tasarım sentezi aşamasında elde edilen çözüm yolu değerlendirilerek tasarımın belirlenen problemin çözümü konusundaki etkinliği sorgulanarak daha ulaşılan çözümler arasından en uygunu seçilir. Örnek olarak yaptığımız çalışmamızda hareket üretmek amacıyla kullanılabilecek motor türleri değerlendirilmiş bunlar içinden en uygun olarak servo motor seçilmiştir. Yine yapılan çalışmada tasarım aşamasında, tasarım kuralları dikkate alınarak farklı geometrik yapılara ve farklı çalışma prensiplerine sahip tasarımlar geliştirildi. Tasarım sadeliği, sistemin çalışma sırasında her bir elemana rahatlıkla ulaşabilme, 50 4. ARAŞTIRMA BULGULARI İnan ÜNLÜ hareket alanı serbestliği dikkate alınarak şu anda kullanılan tasarımda karar verildi. Örnek olarak yapılan tasarıma alternatif olarak iki vidalı milin kullanılması gereken çift sütunlu test düzeneği düşünüldü. Ancak hem birden fazla vidalı millin hassas olarak yataklanması noktasında problem yaşanabileceği hem de sistemin kullanımında tek sütunlu bir tasarımın gerekli kuvvetleri karşılayacak düzeyde olmasından dolayı sistem de en uygun olarak belirlenen tasarım kullanıldı. Bu aşamada amaç var olan tasarım öğeleri sıralanır ve bu öğeler değerlendirilerek optimum çözüm üretilmeye çalışılır. Son aşama tasarımın geliştirilmesi aşamasıdır. Bu aşamada karar verilen tasarım ile ilgili prototip üretimi gerçekleştirilirken karşılan problemlere veya görülen eksiklikler dikkate alınarak tasarım geliştirildi. Ayrıca yapılan testlerde elde edilen sonuçlarda dikkate alınarak tasarımın problemin tanımına uygun olarak en iyi çözüme ulaşmak için değişlikler uygulandı. Ve bütün bu çalışmalar sonucunda elde dilen değerler de dikkate alınarak tasarım sonuçlandırıldı. Mekanik tasarım ile ilgili elde edilen bulgular şunlardır: 1. Mekanik tasarımının test işlemleri için çalışma aralığı 0 - 450 mm, 2. Uygulanabilen aralığı 0 - 5000 N, 3. Mesafe algılama hassasiyeti 0,01 mm, 4. Kuvvet algılama hassasiyeti 0,01 N, Sistemin mekanik, elektrik panosu ve bilgisayar bağlantı görüntüleri ve mekanik düzeneğin katı model olarak çizilmiş görünüşe ait şekiller ve katı model görünüşteki parçalara ait bilgiler şunlardır. Şekil 4.1. Sistemin Genel Görünüşü 51 4. ARAŞTIRMA BULGULARI İnan ÜNLÜ Şekil 4.2. Elektrik Panosu ve Pano İçerisindeki Bağlantıların Genel Görünüşü Şekil 4.3. Mekanik Düzeneğinin Genel Görünüşü 52 4. ARAŞTIRMA BULGULARI İnan ÜNLÜ 9 8 10 7 6 5 3 4 2 1 Şekil 4.4. Sistemin Mekanik Düzeneğinin Katı Model Görünüşü ve Elemanları 1. Test materyalinin yerleştirileceği tabla, 2. Hassas vidalı mili yataklanmasında kullanılan sabit yatak, 3. Hassas vidalı mil, 4. Flanşlı somun destek aparatı, 5. Ana gövde, 6. Yükhücresi (loadcell), 7. Yükhücresi tutturma aparatı, 8. Hassas vidalı mili yataklanmasında kullanılan hareketli yatak, 9. Kayış-kasnak mekanizması, 10. Flanşlı somun. 4.2. Sistemde Servo Sistem Kullanılmasına İlişkin Bulgular Servo sistemler düşük devirler de bile yüksek torklar üretebilmektedirler. Böyle daha kararlı hareket sağlamaktadırlar. Sistem de kullanıldığında elde edilen 53 4. ARAŞTIRMA BULGULARI İnan ÜNLÜ sonuçlarda da bu özellikleri sayesinde, sistem için daha uygun oldukları yine görülmüştür. Sistem 0,01 mm/s – 12 mm/s hız aralıklarında çalışma imkanı sunmaktadır. Sistemin bu kadar düşük devirlerde kayıpsız olarak çalışmasının en önemli nedeni servo sistemlerin düşük devirlerde de yüksek devirlerdeki torku üretebilme kabiliyetidir. Servo sistemle çalıştırılmayan sistemlerde düşük devirlerde motorlar yüksek dirençle karşılaştıkları zaman motor kaydırma yapabilmekte ve böylece hareket sürekli olma özelliğini kaybetmektedir. Böylece hareket kontrolünde istenilen verim elde edilememektedir. Böylece düşük hızlarda yüksek kuvvetler karşısında sistem yine sorunsuz ve doğru bir şekilde çalışma yapabilmektedir. 4.3. Test Düzeneğinde PLC Kullanılmasına İlişkin Bulgular PLC ’ler programlanabilme özelliklerinden dolayı, özellikle hassas kontrolün önemli olduğu, zamanlanmış işlerin olduğu, hassas ölçüm gerektiren vb. gibi yerlerde yoğun olarak kullanılmaktadırlar. Sistemimizde de hareketin nerden başlayıp nerede sonuçlandığı, hareket hızı, meydana gelen değişimlerin doğru zaman ve değerlerde okunabilmesi gibi konular bizim için çok önemli olduğundan sistemimizde PLC kullanılmıştır. PLC ile birlikte motorun hareketleri, sistemde elde edilen veriler belirli bir program çerçevesinde ve belirli bir plana bağlı olarak istenilen bir yere aktarılabilmektedir. Hangi değerlerin aktarılacağı ve hangi aralıklarla aktarılacağı, yine PLC içerisine yazılan program ile belirlenmiştir. Bu programa bağlı olarak sistem doğru ve bir algroritmaya bağlı olarak çalışması sağlanmaktadır. 4.4. Test Düzeneğinin Bilgisayar ile Kontrol Edilmesine İlişkin Bulgular Geliştirilen test düzeneğine ait mekanik hareket elemanları, sisteme bağlı olan servo sistem ile hareketlendirilmektedir. Servo sistem ise yine PLC ve bilgisayar ortamında yazılan programlar yardımıyla kontrol edilmektedir. Yani sistemde hareketin nasıl ve ne kadar yapılacağı bilgisayar ortamında kontrol edilmektedir. Bu 54 4. ARAŞTIRMA BULGULARI İnan ÜNLÜ nedenle sistemde veri girişi ve çıkan verilerin kontrolü bilgisayar üzerinden ve bir tek program ile yapılabilmektedir. Sistemde hangi aralıklarda (en düşük veri alma aralığı aralık 30 ms olmak koşulu ile) veri alınması isteniliyorsa bu program içerinde yazılarak, amaçlanan kuvvet ve yer değiştirme değerleri bilgisayar ortamına aktarılmaktadır. Bu aktarım işleminin nerden başayıp nerde sonlandırılacağı ise yine bilgisayar ortamında girilen değerlere göre yapılmaktadır. Gelen kuvvet ve deformasyon değerlerine göre bilgisayar ekranında eş zamanlı grafik çizilmektedir. Böylece veriler ile birlikte buradan elde edilen verilere göre sonuçların değerlendirilmesi de eş zamanlı olarak bilgisayar ekranında yapılabilmektedir. Bilgilerin girilmesinde ve elde edilen verilerin tekrar aktarılmasında kullanılan MS Excel programında tasarlanan arayüz görüntüsü Şekil 4.2’de verilmiştir. Şekil 4.5. MS Excel’de Tasarlanan Program Görünüşü Şekil 4.2’de verilen görünüşte bilgilerin girilmesi ile ilgili bölümler ve elde edilen değerlere göre eş zamanlı grafik çizim alanı bulunmaktadır. Programda 55 4. ARAŞTIRMA BULGULARI İnan ÜNLÜ hücrelerden bilgi girişi yapıldıktan sonra girilen bilgilerin aktif hale gelerek kullanılabilesi için butonlar konulmuştur. Böylece sadece bilginin girilmesi yeterli olmayarak bu bilgilerin sistem tarafından kullanılabilmesi için butonlar yardımıyla onaylanması gerekmektedir. Ayrıca sistemin harekete geçip durdurulma işlemleri yine program içerisine yerleştirilen Start – Stop butonları ile yapılmaktadır. Böylece mekanik sistem başlatılabilmekte üzerinde ve hiçbir istenilince temasta yine bulunmadan bilgisayar sistemde üzerinde hareket hareket durdurulabilmektedir. 4.5. Sistemde Elde Edilen Test Sonuçları ve Değerlendirilmesi Yapılan protip ile bazı tarımsal materyaller üzerinde testler yapılmıştır. Yapılan bu testler sonucunda elde edilen değerler, Lloyd LRX Plus Series test cihazın ile yapılan ölçümlerden elde edilen ve referans olarak kabul edilen değerler ile karşılaştırılmış. Test için kullanılan materyaller içerisinden golden türü elma ve valencia türü portakala ait değerler dikkate alınarak karşılaştırma yapılmıştır. Yapılan testler sonucunda elde edilen kuvvet deformasyon diyagramları hem portakal hem de elma için aşağıda verilmiştir. 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 Lloyd Prototip Cihaz 1. 60 5E 0. - 05 39 33 1. 6 71 5 3. 3 04 1 4. 7 36 9 5. 1 69 1 7. 5 01 7 8. 1 33 9 9. 8 66 5 10 7 .9 9 12 1 .3 1 13 4 .6 4 14 3 .9 6 16 3 .2 8 17 7 .6 1 18 6 .9 39 Kuvvet (N) Portakal Deformasyon (mm) Şekil 4.6. Portakal İçin Kuvvet – Deformasyon Diyagramı 56 4. ARAŞTIRMA BULGULARI İnan ÜNLÜ Golden Elma 45 40 35 Kuvvet (N) 30 25 Lloyd 20 Prototip Cihaz 15 10 5 0. 0 04 49 5 0. 0. 13 77 80 1. 5 43 5 2. 2 09 1 2. 1 74 6 3. 9 40 2 4. 8 05 9 4. 4 71 7 5. 5 37 1 6. 2 02 6 6. 8 68 2 7. 6 33 8 7. 3 99 7 8. 7 65 15 0 Deformasyon (mm) Şekil 4.7. Golden Elma İçin Kuvvet – Deformasyon Diyagramı Verilen şekillerde de görüldüğü gibi prototip cihazla elde edilen değerler referans ölçüm cihazındaki değerlerle bir paralellik göstermektedir. Elde edilen değer farklılığı kalibrasyon farkından kaynaklanmaktadır. 57 İnan ÜNLÜ 5. SONUÇLAR ve ÖNERİLER 5. SONUÇLAR ve ÖNERİLER Yapılan çalışma ile tarımsal ürünlerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi konusunda bilgi elde edilmesini sağlayacak bir test düzeneği tasarlanmıştır. Bu çalışmanın en önemli özelliklerinde biri tasarlanan sistemin otomatik kontrollü olmasıdır. Sistemin daha doğru ve güvenilir olabilmesi için hareketin hassas, verilerin doğru ve istenilen aralıklarda elde edilmesi amaçlanmıştır. Yapılan bu çalışmanın sonucunda kullanıcı tarafından belirlenen zaman aralıklarında verilerin alınabilmesi sağlanmıştır. Yine aynı zamanda harekette hassasiyet, istenilen hızlarda hareket elde edilmiştir. Bu nedenle genel anlamda amaçlanan doğrultuda belirlenen hedefler göz önüne alındığında yapılan çalışma belirlenen amacına ulaşmakla beraber bazı eksiklilerde gözlemlenmiştir. Bu eksikliler şöyle sıralamak mümkündür: • PLC programının yazılmasında kullanılan MicroWin programı ile uyumlu çalışan ProtoolPro programı veri alma aralığı konusunda yeterince hassas olmadığı için (en düşük aralık 1 s) PCAccees ve Excel programlarına ihtiyaç duyulmuştur ve bu da hem işlem hem de kullanılan program sayısının artmasına nedende olmuştur. • İlave programların kullanılması kontrol açısından dezavantaj yaratmıştır. • Kullanılan PLC’de program yazma esnasında bazı fonksiyonların kullanımı uygun olmadığı için hafıza sorunları ile karşılaşılmıştır. • Sistemde kullanılan yükhücresi(loadcell) hem bası hem de çeki yönünde çalışabilmesine rağmen bası ve çeki işlemlerinin elektrik bağlantıları farklıdır. Bu nedenle bir fonksiyon için işlem yapıldıktan sonra diğer fonksiyona geçilirken panodan yükhücresi için elektrik bağlantısının değiştirilmesi gerekmektedir. Bu da zaman kayıplarına neden olmaktadır. Bu çalışmada amaçlar doğrultusunda tasarım elde edilse bile yukarıda sıralanan bazı olumsuzluklar yaşanmıştır. Bu çalışmadan yola çıkarak bezer amaçlarda yapılabilecek bundan sonraki çalışmalar için aşağıdaki öneriler yapılabilir: 1. Yapılan çalışmada amaçlara uygun kuvvet ve servo motor büyüklükleri belirlenmiş, bu yönde tercihler yapılmıştır ve amaca ulaşılmıştır. Ancak 58 İnan ÜNLÜ 5. SONUÇLAR ve ÖNERİLER daha büyük kuvvetler altında çalışma yapılacak ise bu tercihler yapılırken kuvvet ihtiyacı ve motor gücüne dikkat edilmelidir. 2. Yapılan çalışmada kullanılan yük hücresi(loadcell) hem bası ve hem de çeki yönünde çalışma özellikli olmasına rağmen elektrik bağlantıları farklıdır. Yeni tasarımlarda kullanılacak yük hücresi tercih edilirken yapılacak işin amacına uygun(basıya, çekiye, hem basıya hem çekiye çalışabilen) olarak seçilmelidir. 3. Sistemde kullanılan ve çalışmanın en önemli elemanlarından bir olan PLC seçimi de çok önemli bir yer tutmaktadır. Seçilen PLC ’deki programlama özellikleri, kullanılan arayüz, veri aktarım aralıkları gibi konular iyi araştırılmalı ve yapılacak işe göre en uygun olanı tercih edilmelidir. Çünkü özellikle hassas değer aktarımları ve küçük zaman araklıkları gerektiren durumlarda kullanılan PLC ‘nin özellikleri önemli yer tutmaktadır. 4. Yapılacak çalışmaların eşzamanlı olarak sistemle birlikte görüntülenebilmesi ve sistemin bilgisayar dışında kontrol edilebilmesi sistemi daha kullanılışlı ve görsel olarak daha güçlü kılacaktır. Bu nedenle sistemle birlikte çalışabilecek, işlem sonuçlarını(grafik, ölçülen değerler) eşzamanlı olarak gösteren ve üzerinde kontrol butonlarını arındıran ekranların kullanılması uygun olacaktır. 59 KAYNAKLAR AKÇALI, İ. D., 1999. Otomatik Kontrol. Ç.Ü. MACTİMARUM Yayın No:9, S:272, Adana. ANONİM, 2008. http://tr.wikipedia.org/wiki/Kalibrasyon. ANONİM 1, 2007. http://www.esit.com.tr/tr/detail.asp?id=70. ANONİM 2, 2008. http://www.halici.com/servomotorlar.htm. ANONİM 3, 2008. http://www.halici.com/servomotorsuruculer.htm. ANONİM 4, 2008. http://www.dalsim.com.tr/plc_tr.htm. ANONİM 5, 2008. http://www.izmirhidropar.com/dogrusal_har.html. ANONİM 6, 2008. http://www.teknikproje.net/d-mak-kas-gir.htm. BAYAZİT, N., 1994. Endüstri Ürünlerinde ve Mimarlıkta Tasarlama Metodlarına Giriş. Literatür Yayınları:4, S:288, İstanbul. CÜRGÜL, İ, YETİŞTİREN, H., SINMAZÇELİK, T., 2002. Makina Tasarımı ve Şekillendirme Tekniği . Birsen Yayınevi, Kod No: Y.0029, Kocaeli. GÜNER, M., VATANDAŞ, M., DURSUN, E., 1999. Bazı Kayısı Çeşitlerinde Çekirdek Kırılma Karakteristiklerinin Belirlenmesi. Tarım Bilimleri Dergisi, 5(1), S:95-103. GÜNER, M., 2003. Fasülye, Barbunya ve Mercimeğin Yük Altındaki Mekanik Davranışlarının Belirlenmesi. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Bilimleri Dergisi, 9(2), 206-212, Ankara. HERH, P. K. W., COLO, S. M., HEDMAN, K., 2000. Rheology of Foods: New Thecniques, Capabilities, and instruments. American laboratory vol. 32, no12, pp. 16-20. KUŞÇU, H., 2008. Otomatik Kontrol. http://hilmi.trakya.edu.tr/ders_notlari/ Otomatik_kontrol/Otomatik_kontrol_2.pdf. MANNESMANN TECHNOLOGIE, RTR 83 301/08.97. MOHSENİN, N. N., 1980. Physical Properties of Plant And Animal Materials. Gordon and Breach Secience Publisher, Inc.. 742 P, New York, London, Paris.. 60 VURSAVUŞ, K., 2004. Elma Taşımacılığı Sırasında Oluşan Mekanik Zedelenme Üzerine Etkili bazı Faktörlerin Belirlenmesi. Ç.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makineleri Anabilim Dalı. Doktora Tezi, 127 S, Adana. YURTLU, Y. B., 2002. Meyve Ve Sebzelerde Bazı Mekanik Özelliklerin Ve Zedelenmeye Karşı Duyarlılığın Belirlenmesi. A.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makineleri Anabilim Dalı. Doktora Tezi, 96 S, Ankara. YURTLU, Y. B., ERDOĞAN, D., 2005. Domates Çeşitlerinde Depolama Süresinin Bazı Mekanik Özelliklere Etkisinin İncelenmesi. Tarım Bilimleri Dergisi, 11(2), S:201-206. 61 ÖZGEÇMİŞ 1977 yılında Elazığ’da doğdum. İlk, orta ve lise öğrenimimi Elazığ’da tamamladıktan sonra 1993 yılında Balıkesir Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü’nü kazandım ve 1998 yılında mezun oldum. 2007 yılında Tarım Makinaları Bölümü’nde Yüksek Lisans eğitimine başladım. 2001 yılında Ç.Ü. Karaisalı MYO’da Öğretim Görevlisi olarak başladığım görevime halen devam etmekteyim. 62
