yıldız teknik üniversitesi makine fakültesi mekatronik mühendisliği

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MAKİNE FAKÜLTESİ
MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ DERSİ
IŞIĞA DÖNEN KAFA PROJESİ(PROJE 2)
Samet Doğan 11067012
16.01.2013
İstanbul
İÇİNDEKİLER
1. ÖZET ................................................................................................................................. 3
2. PROJENİN TANIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ ................................................. 3
3. SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRME.......................................................................... 8
4. REFERANSLAR .............................................................................................................. 9
2
1. ÖZET
Projede sensörler mikroişlemciler ve bazı temel devre elemanlarıyla
mekatronik bir sistem oluşturuldu.Bu sistemde bir DC motor çevredeki ışık
değişimini algılayıp ona göre karar vermektedir.İstersek ışığın olduğu
yöne(sağa yada sola) dördürme yada sensörlerden birini döndürme diğerini
de durdurma işlemleri için kullanabilmekteyiz.Kısaca bu sistem çevredeki
ışık değişimini algılayıp ona göre kararlar verebilmektedir.Sistemin çalışması
ile ilgili ayrıntılı bilgiyi projenin tanımı ve gerçekleştirmesi kısmında
verilecektir.
2. PROJENİN TANIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ
Projeye başlamadan önce bize ışığa göre reaksiyon gösteren bir sistem
yapmamız istenmişti.Duyucu mikroişlemci ve eyleyici olmak üzere üç temel
kısımdan oluşan bu proje ışık sensörlerinin ışığa verdiği tepkinin
mikroişlemci tarafından algılanması sonucunda uygun cevabı eyleyiciye
ilettikten sonra eyleyicinin de o cevaba göre bir tepki vermesi sonucu
tamamlanmaktadır.Öncelikle bu sistemi oluşturmak için devrenin şeması ve
bazı temel devre elemanlarına ihtiyacımız vardı.Bunlar kısaca,akımın
istenilen yönde hareket etmesi için diyotlar,gerilimi ayarlamak için
potansiyometre ve dirençler,ışığı algılamak için ışık sensörleri,motora
ulaşacak gerilimi ayarlamak,yönlendirmek ve anahtarlama işlemi için
transistör ve voltaj karşılaştırması için entegre gibi elemanlardır.Tam sayıyla
söyleyecek olursak;
15k ve 22k direnç
10k potansiyometre
Lm358 entegre
4 tane D4001 diyot
2 tane pnp BC 327,2 tane npn BC 337
2 tane LDR
DC motor
3
Yukarıda yer alan sistemin elektrik devresinde kondansatörler de yer
almaktadır.Bu daha sağlıklı bir devre elde etmek için kullanılmaktadır yani
gerilimi kestiğimizde motorda oluşan özindüksiyon akımını sönümlemek
için.Ben zaman zaman kullanıp zaman zaman kullanmadığım için
malzemelere eklemedim.Devrenin breadboarda aktardığım şekli de şu
şekildedir;
4
Bu şekilde henüz sistemin eyleyici kısmı eklenmiş durumda değildir.
SİSTEMİN İŞLEYİŞİ
9V pil bağlandığında sisteme 7.5 volt voltaj gitmektedir.Toprağa bağlı olan
LDR ye ışık tuttuğumuzda entegrenin 3. Ve 6. Bacakları arasında 5V voltaj
oluşmaktadır.entegreye bağlı olan direnç ve potansiyometrenin büyüklüğüne
göre de entegreye ulaşacak olan referans gerilimleri
dağılmaktadır.Entegrenin 2. bacağına 6,5V, 5.bacağına 8V gerilim
ulaşmaktadır.Bu değerler toplam (V/R1+R2+Rpot)xdirençlerle orantılı olarak
dağılır.5. ve 6. Bacaklar için referans gerilimi +8 volt ve Vi =5 volt olduğu için
Vr>Vi olduğundan +8 V gerilim Q3 ün base ine ulaşır.NPN transistörler base
i + voltaj ile beslenirse,PNP ler ise base i – volt ile beslenirse çalışır.Bu
yüzden Q3 ün base ine ulaşan +akım emiterden çıkarken –akıma dönüşür ve
Q2 nin emiterine gider.Yol üzerinde de motorun üstünden geçer.2. ve 3.
5
Bacaklara uygulanan referans gerilimi<Vi olduğundan Q2 ve Q4 ün base
inde gerilim oluşmaz.Ölçülen değerlere göre Q1 ve Q2 nin base inde de 6.5
volt gerilim oluşur.Aradaki volt farkından dolayı motor döner.Sistemdeki
dirençler de transistörlerden çıkan akımın yönünü belirlemektedir.İkinci ldr
ye ışık tuttuğumuzda ise bir önceki değerler nerdeyse tersine dönmektedir.5
ayak 6V,6. Ayak 7.5V,2.ayak 6V,3.ayak ta da 7.5 V gerilim oluşur.Bu
değerlere göre referans gerilimleri ve Vi ler ters döner bu durumda 7.
Bacaktan çıkan gerilim azalırken 1 bacaktan çıkan gerilim artar.Yani bu
durumda da tam ters yönde bir voltaj farkı oluşur.Buda motoru ters
döndürür.Eğer potansiyometreyi ayarlarsak Vi ve Vr yi birbirine yakın
değerler haline getirebilir yani potansiyel fark oluşmasını engelleyebiliriz.Bu
da motoru gerektiğinde durdurabileceğimiz anlamına gelmektedir.
Yukarıdaki resimde sensörler voltaj bölücüler(dirençler ve potansiyometre) ve
karşılaştırıcı bulunmaktadır.Karşılaştırıcının görevi Vr ve Vi yi karşılaştırıp
ona göre transistörlere mesaj iletmektir.Potansiyometre ve dirençlerde
gerilimleri ayarlamaya yaramaktadır.
6
Beslenen transistörlerde kendi karakteristik özelliklerine göre akımı
iletirler.Diyotlar yardımıyla da motor üzerinden belli bir yönde akım
geçer.Transistörler ve diyotlardan oluşan bu sisteme H köprüsü adı
verilir.Transistörler karakterine göre akımı geçirir diyotlarla da akımın
geçeceği yollar belirlenir.Akımın geçtiği yöne ve oluşan voltaj farkının
işaretine göre motorun sağa yada sola dönmesi açıklanır.
7
Bu kısımda da h köprüsüyle eyleyici arasındaki bağlantı
görülmektedir.Akımın şekldeki sistemde aşağı yada yukarı yönde geçmesine
göre motorun dönme yönü belirlenecektir.Daha rahat anlaşılması için
eyleyici ile birlikte dişli bir sistem kullanıldı.Büyük dişlinin dönüş yönü
rahatlıkla gözlenebildiği için sistemin doğru çalışıp çalışmadığı daha basit bir
şekilde anlaşılabilmiştir.Gerektiğinde alttaki plakaya sensörler de
lehimlenebilmektedir.
SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRME
Bu projeye yok denecek kadar az bilgile başladım.İlk olarak şeması verilen
devreyi reel e aktarmayı öğrenmeye çalıştım.Bu konuda başlarda biraz
sorunlar da yaşadım.Tecrübesizliğiminden kaynaklanan bu sorunlar genel
olarak kabloları bağlama hatalarımdı.Fakat devreyi söküp taktıkça tecrübe
kazandım ve artık basit hatalar yapmamaya başladım.Artık hatalarımı
deneme yanılma yöntemi ile değil, voltmetreyle nokta atışı kontrollerle
bulmaya başladım.Nerede ne voltaj olması gerektiğine bakıp ölçerek devremi
8
tamamladım.Bunun yanında breadboard ve devre elemanlarının nasıl
kullanılacağını ve görevlerini araştırıp buldum.Bu araştırmalar sonucunda
bastan beri yaptığım bazı hataları düzelttim.(örnek olarak potansiyometrenin
bağlanması ve çalışması)Toparlarsam bu projede devre okumayı o devreyi
uygulamayı ve bnce en önemlisi reel bir sonuca yönelik araştırma yapmayı
öğrendim.Bu sancılı süreçler sonucunda devreyi kurmayı başardım ve
projeyi bitirdim.Sonuç olarak ortamdaki ışığa göre tepki veren bir sistem
oluşturdum.Projede istendiği gibi ışık yönünü takip eden bir motor ve dişli
sistemi oluşturulmuştur.Fırsatım olsa devreyi mekanik bir sitemle
birleştirmek isterdim.Yani kendim gerçek hayatta o mekatronik sistemi
kullanmak isterdim.Aklıma gelen fikir ise garaj kapılarına far a duyarlı
sensörlerle otomatik açılıp kapanmasını sağlayacak bir sistem
yapabilmek.Bu sistemi daha büyük mekanizmalar üzerinde kullanmayı o
şekilde tasarlamayı isterdim.
3. REFERANSLAR
http://www.silisyum.net/htm/opamp/karsilastirici_olarak_kullanilma
si.htm
http://www.diyot.net/transistor1.htm
http://w3.balikesir.edu.tr/~kahveci/dersler/te-09.pdf
http://www.yildiz.edu.tr/~tacar/Temel_Elektronik_Lab_Foyu.pdf
9