191901038

AMASYA ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ TASARIMI DERSİ
Proje Raporu
PROJE ADI
LAZERLE GÜVENLİK DEVRESİ
Öğrenci Ad Soyadı
Numara
ÖMER FARUK ÇAM
191901038
Sorumlu Öğretim Elemanı: Dr. Öğretim Görevlisi Erhan BERGİL
ÖZET
Günümüzde güvenlik zafiyetlerinin fazlaca yaşanmasıyla önleyici ve müdahaleci güvenlik
sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Özellikle kolay ve pratik sistemler oldukça rağbet görmektedir.
Lazerle sağlanan güvenlik kullanıcıya kolay denetim ve kullanım kolaylığı sağlayarak sistemi
güvenilir hale getirmektedir. Bu sistem ile belirli bir bölgeyi koruma altında tutmak ve sesli uyarı
verme özelliği ile izinsiz girişlere karşı koruma özelliği de bulunmaktadır. Amacımız ucuz maliyet
ve kullanışlı bir güvenlik sistemi oluşturmaktır.
Güvenlik sistemi tasarımındaki en önemli kısmı lazer oluşturmaktadır. Lazer LDR verdiği ışık
sayesinde LDR iletimdedir. LDR ve lazer arasında bir cisim geçtiğinde sistem uyarı vermektedir.
Temel ve basit bu yöntem sayesinde hırsızlara ve istenmeyen durumlara karşı önlem alınabilmektedir.
Sonuç olarak zor ve karmaşık teknolojilere gerek duyulmadan sistemler kullanıcı açısından
da kolay ve pratik yöntemlerle de eşyalar ve nesneler güvenli hale getirilebilmektedir.
1
ÖNSÖZ(TEŞEKKÜR)
Lazerler Güvenlik Devresi projesinin güvenlik sektöründe yeni, kolay ve ergonomik
sistemlerin gelişmesine katkıda bulunmasını ümit ediliyor.
Bu proje çalışmalarım boyunca benimle ilgilenen, destekleriyle yol gösteren, değerli
bilgilerini benimle paylaşmasıyla birlikte, desteğini her zaman hissettiren ve iyi ki varlar dediğim
başta aileme ve Sayın Dr. Öğretim Görevlisi Dr. Öğr. Üyesi Erhan BERGİL hocama teşekkürlerimi
iletirim.
2
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET…………………………………………….…………………………………….…..................1
TEŞEKKÜR………………………………………………………………………………................ 2
İÇİNDEKİLER………………………………………………………………………………………3
1. MALZEME TANITIMI
1.1.LDR’NİN TANITIMI…….…………………………………….…………….4
1.2.LM311 ENTEGRESİ………………………..………………….…………….6
1.3.CD4027 ENTEGRESİ ……......…………………………………..………….7
1.4.BUZZER……………………………………………………………………...8
1.5.BC 547 TRANSİSTÖR…………...……………………………….………….8
1.6.DİRENÇ………………………………………………………………………9
1.7.KONDANSATÖR…………………………………………………..………..10
1.8.LAZER………………………...………………………………………….......11
2. DEVRENİN TANITILMASI……………………………………………… .12-13-14
3. BASKI DEVRE YAPIMI…………………………………………………………...15
4. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME…………………………………………………..17
5. KAYNAKLAR……………………………………………………………………...18
6. EKLER
6.1. EK 1 BENZETİM ÇİZİMİ………..…………………………………………...19
6.2. EK 2 BASKI DEVRE ÇİZİMİ……………..………………………………….20
6.3 EK 3 ÜÇ BOYUT ÇİZİMİ……………………………………………………..21
3
1.1.LDR’NİN TANITIMI
Projenin temel parçalarından biri olan LDR’dir. LDR ışık şiddetine bağlı olarak direnci değişen
elektronik devre elemanlarıdır. LDR’ler üzerilerine ışık düşünce dirençleri azalır, karanlık ortamda
ise dirençleri yükselir. LDR’nin bu özelliğinden faydalanarak devre tasarlanır.
LDR üzerindeki ışığı lazer pointer ile sağlanır. Bilindiği gibi ışık aynalardan geldiği açıyla geri
döner. Burada güvenliğini sağlamak istenilen ortamın çevresini lazer pointerin aynalardan yansıyan
ışınlarıyla korunur. Işığın düştüğü en son noktaya LDR’yi yerleştirilir. Böylece LDR üzerine ışık
düşmüş olacak ve LDR’nin direnci düşecektir. Direnç düşük olduğu zaman devre çalışmayacaktır.
Ama güvenliği sağlanılan alandaki lazer ışınları kesintiye uğrarsa LDR üzerindeki ışık kesilir. LDR
direnci artar. Bu da sistemin devreye girmesini sağlayacaktır.
Şekil 1:LDR
4
Şekil 2: LDR’nin ışık altındaki direnci
Şekil 3: LDR’nin karanlıktaki direnci
5
1.2.LM311 ENTEGRESİ
Yüksek hızlı bir karşılaştırıcı (komparatör) entegresidir. Pozitif ve Negatif girişlerden gelen
voltajları karşılaştırır. Eğer, pozitif girişden gelen voltaj daha büyükse, pozitif besleme voltajına eşit
bir çıkış verir. Eğer negatif girişden gelen voltaj daha büyükse, çıkış negatif besleme voltajına eşit
olur.
LM311 içerisinde 1 adet karşılaştırıcı vardır. Pozitif ve negatif voltaj kaynaklarıyla beraber
kullanılabilir. Aynı zamanda, tek bir pozitif voltaj kaynağı kullanarak ve negatif voltaj kaynağı yerine
toprak bağlantısı yaparak da kullanılabilir.
LM311 bacakları ve tanıtımı;
İsim
Açıklama
1.
Emitör
Emitör bağlantısı
2.
Pozitif Giriş
Karşılaştırıcının pozitif girişi
3.
Negatif Giriş
Karşılaştırıcının negatif girişi
4.
Negatif Besleme
Negatif besleme voltajı
5.
Dengeleme
Giriş voltajlarını dengelemek için kullanılır
6.
Tetikleme
Çıkışı kesmek için kullanılır
7.
Kollaktör
Karşılaştırcının çıkışı
8.
Pozitif Besleme
Pozitif besleme voltajı
Bacak
Önemli özellikleri
LM311 için önemli gördüğüm özellikler başlıca şu şekildedir;

Maksimum pozitif besleme voltajı: 18V

Maksimum negatif besleme voltajı: -18V

Giriş voltajları arasındaki maksimum fark: 30V

Düşükten-Yüksek seviye çıkışa geçiş süresi: 115ns

Yüksekten-Düşük seviye çıkışa geçiş süresi: 165ns
6
1.3.CD4027 ENTEGRESİ
CD4027 entegresi 16 pinli içinde çift J-K flip flop bulunan entegre devresidir. JK flip flop, RS
flip flop’lardaki belirsizlik durumunu ortadan kaldırmak için geliştirilmiştir. Aslında aralarındaki tek
fark J=1,K=1 durumunda belirsizlik olmamasıdır. Bu durumda çıkış, bir önceki çıkışın tersi
olmaktadır. Diğer durumlarda ise JK filip flopun çıkışları RS flip flop ile aynıdır.
J girişi SET, K girişi RESET gibi davranmaktadır. Yasak konum J=1 K=1 durumunda çıkış her
tetiklemeye bir önceki çıkışın tersi olur. Bu duruma toggle (değişir) denir.
RS FLİP FLOP
JK FLİP FLOP
J
K
clk
Q
J
K
clk
Q(t+1)
0
0
1
Önceki konum
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
Toggle
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
Lazerle LDR arasına herhandi bir cisim girdiği zaman devre çalışmaya başlar. Devre çalışmaya
başladıktan sonra buzzerden alarm sesi gelir ve çevreye haber verir. CD4027’yi kullanım amacı
devreye girdiği zaman ve üzerine tekrar ışık düştüğü zaman da devredeki alarmın çalışmasını
sağlamaktır. Böylece lazerin bir kere kesilmesiyle alarm sürekli çalacaktır. Alarmı devreden çıkarmak
için ise resetleme butonuna basılması yeterli olacaktır.
7
1.4.BUZZER
Buzzer, 2 ile 4 volt arasındaki gerilimle çalışabilen küçük titretici bir devre elemanıdır. Bir
bobinde ani akım değişimleri meydana getirerek zayıf titreşimler elde edilmesini sağlar.
1.5.BC547 TRANSİSTÖR
BC547, kolaylık la bulabileceğimiz bir NPN türü BJT Transistördür. Üç adet bacağı vardır.
Şekil 3’te BC547 ile yapmış olan
kalsik bir devreyi gösterilmektedir.. LDR
üzerine ışık düştüğü zaman Beyzdeki voltaj
düşer ve LED söner. Karanlıkta ise,
Beyzdeki voltaj artacağından BC547‘nin
Kollektör’ünden akım geçer ve LED yanar.
Şekil 4
Şekil 5
8
BACAK
İSİM
K
Kollektör
B
Beyz
E
Emitör
Önemli özellikleri;
Kollektör - Emitör arası maksimum voltaj: Vce(max)=45V
Maksimum kollektör akımı:100 mA.
Kollektör - Emitör arası doyum voltajı:
Ic=10 mA için 90mV
Ic=100 mA için 0.2V
1.6.DİREÇ
Dirençler devrede, akıma karşı bir zorluk göstererek akım sınırlaması yapar. Elektrik enerjisi
direnç üzerinden geçerek ısıya dönüşerek harcanır. Direncin birimi ( Ω) ohm’dur
Dirençler devrelerde;

Devreden geçen akımı sınırlayarak belli bir değerde tutar.

Devrenin besleme gerilimini küçülterek diğer elemanların çalışmasını sağlar.

Hassas devre elemanlarının yüksek akımdan zarar görmesini engeller.

Yük görevi yapar.
1.7.KONDANSATÖR
Temel olarak kondansatör elektrik yüklerini kısa süreliğine depo edebilen temel elektronik
devre elemenıdır. Kondansatörün birimi “Farat” sembolü ise “C”dir.
Kondansatör yapı olarak, iki iletken levha arasına yerleştirilmiş bir yalıtkan malzemeden
oluşmaktadır. Kondamsatör ayrıca kapasitör olarak da bilinmektedir. Devrelerde elektrik akımını
depolamak için kullanılırlar.
Basit olarak çalışma mantığı ise şu şekildedir; Yalıtkan bir maddenin elektriği iletmediğini biliyoruz
ama bu yalıtkan malzemelerin elektrik akımın depolamak gibi bir özelliği olduğundan pil
geriliminden gelen elektronları depolamak mümkündür ve bundan dolayı bazı elektronik devrelerde
kondansatör kullanımı zorunlu bir devre elemanıdır.
9
Kondansatör çeşitleri şu şekildedir;
1. Sabit kondansatör

Film Kondansatör

Seramik Kondansatör

Mika Kondansatör

Elektrolitik Kondansatör

Kutuplu Kondansatör
2.Ayarlı kondansatör çeşitleri

Varyabl Kondansatör

Trimer Kondansatör
1.8.LAZER
Lazer, uyarılmış atomların fotonlarını yayınlama şeklini kontrol eden ve onları uyumlu bir
huzme şeklinde oluşturan optik kaynaklardır. İngilizce'de, "Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation'ın kısaltmasıdır. Yani lazerin nasıl çalıştığını da açıklayan "Uyarılmış Işıma
ile Mikrodalga Yükseltici" anlamına gelmektedir.
Tarihte ilk olarak 1917 yılında Albert Einstein uyarılmış ışımayı öne sürmüştür. 1960 yılında
Theodore Maiman optik frekansta lazer hareketini gerçekleştirmiş ve yazımızın ikinci kısmında
bahsedeceğimiz yakut lazeri bulmuştur. Tüm lazer tiplerinde ortama, atomları uyarılma eşiğinin
üzerine çıkarmak üzere enerji pompalanır. Örneğin, yoğun bir ışık flaşı ya da elektriksel yük
boşalması, ortama çok sayıda atomu uyaracak enerjiyi pompalar.
Genel olarak uyarılmış atomların seviyesi, temel seviyenin 2 ya da 3 seviye üzerindedir. Bu,
popülasyon terslenmesinin seviyesini arttıracaktır. Popülasyon terslenmesi, temel seviyedeki
atomlara karşı uyarılmış atomların sayısıdır.
Enerji ile pompalanan ortamda bulunan uyarılmış atomlar, bulundukları yörüngelerden daha düşük
enerjili yörüngelere düştüklerinde açığa çıkardıkları enerji, salınan fotonun enerjisine eşittir. Bu
enerji fotonun dalga boyunu belirler, dolayısıyla da açığa çıkan ışığın rengini belirler. Lazer ışığının
özelliklerini aşağıdaki gibi sıralanabilir:
10

Tek renklidir, yani tek bir dalga boyuna sahiptir.

Düzenlidir yan tüm fotonlar birbiriyle eş adımda yürür. Bunu aynı adımda yürüyen bir bölük
asker gibi düşünebiliriz.

Tek yönlüdür ve aynı zamanda çok güçlü, konsantre ve ince bir ışındır. Buna zıt bir örnek
olarak bir fotoğraf makinesinin flaş ışığını düşünebiliriz. Flaş ışığında ışınlar zayıftır ve bir
çok yöne saçılır.
Bu üç özelliğin oluşması için uyarılmış salınım olması gerekir. Normal ışıklarda bu gerçekleşmez.
Uyarılmış salınımda foton salınımı düzenlidir.
2. DEVRENİN TANITILMASI
LDR’yi direncindeki değişimden yararlanarak alarm oluşturabilmek için kullanıldı. Işık
şiddetindeki değişim LDR’nin direncini değiştirir, buda gerilim seviyesini etkiler. Bu gerilim, bir
opamp yardımıyla referans gerilim ile karşılaştırılarak uygun bir alarm sinyali elde edilir. Lazer ışını
LDR üzerine düşerken a noktasının gerilimi referans geriliminden büyük olacağından opamp çıkışı
lojik 0 kalır yani devre kapalı sinyali vermektedir. Işık kesildiği anda, LDR direnci yükselir ve opamp
giriş gerilimi düşer. Bu sırada çıkış gerilim lojik 1 olacağından alarm çalışır.
Devrenin çalışmasına dikkat edilirse, alarm sadece ışık kesildiği sürece çalışır. Bu çalışma
şekli bir güvenlik devresinde pek tercih edilmez. Çünkü ışığın kesilmesine neden olan etki ortadan
kalkarsa alarm susacaktır. Devam etmesine ve susmasına kullanıcının karar verebilmesi istenildiği
için başka bir devre elemanı kullanıldı.
Devrede bunu CD4028 adlı CMOS entegresi yardımıyla yürütülür. Flip-Flop(FF) içeren bir
entegre devre (belli bir işlevi yapması için tasarlanmış direnç, transistör, diyot vb. farklı devre
elemanlarını içeren bir devre elemanıdır) yardımıyla kısa süreli alarm sinyalinin kalıcı bir sinyale
dönüştürülmesini sağlar. Entegre içerisinde iki adet JK türü flip-flop içerir. Devreye ilk enerji
uygulandığında entegre resetlenir ve Q çıkışı lojik 0 konumunda bekler. Bu sırada transistör
kesimdedir
Herhangi bir nedenle lazer ile LDR arasındaki ışık kesilirse FF set durumuna geçer ve Q çıkışı
lojik 1 olur, yani entegre sinyal iletir ve buzzer çalışmaya başlar. Işık tekrar LDR’ye ulaşsa da Q
çıkışını lojik değere değişmeyecektir. Böylece çıkışa bağladığımız transistör iletime geçerek buzzerin
susmamasını sağlayacaktır. Alarm devredeki reset butonuna basıncaya kadar sürer.güvenlik
sisteminin bağlantı şekli EK-2 de görünmektedir.
11
Işık şiddetindeki değişim LDR’nin direncini değiştirir, bu da A noktasındaki gerilim
seviyesini etkiler. Bu gerilim, bir opamp yardımıyla referans gerilim ile karşılaştırılarak uygun bir
alarm sinyali elde edilir. Şekil 6’nin sağındaki grafikte görüldüğü gibi, lazer ışını LDR üzerine
düşerken A noktasının gerilimi referans geriliminden daha büyük olur. Bu sırada opamp çıkışının
yani C noktasının gerilimi lojik 0 seviyesinde kalır, yani devre kapalı sinyali alır. Işık kesildiği anda,
LDR direnci yükselir ve A noktasının gerilimi düşer. Bu sırada çıkış gerilimi lojik 1 seviyesine
yükselir yani devre açık sinyali alır ve alarm çalışır.
Direnç değişimi ve alarm durumu
Şekil 6
12
Şekil 7
Flip-flop (FF) içeren bir entegre devre (belli bir işlevi yapmak için tasarlanmış direnç,
transistör, diyot vb. farklı devre elemanlarını içeren bir devre elemanı) yardımıyla kısa süreli
alarm sinyalinin kalıcı bir sinyale dönüştürülmesi sağlanabilir. Şekil 7’te görülen devrede bu
iş CD4027 adlı CMOS entegresi tarafından yürütülür. Entegre, iç yapısında iki adet JK türü
flip-flop içerir. Devreye ilk enerji uygulandığında entegre resetlenir ve Q çıkışı lojik 0
konumunda bekler. Bu sırada transistör kesimdedir. Herhangi bir nedenle lazer ile LDR
arasındaki ışık bağlantısı kesilirse, flip-flop set durumuna geçer ve Q çıkışı lojik 1 olur, yani
entegre sinyal iletir. Işık tekrar LDR’ye ulaşsa da, Q çıkışının lojik seviyesi değişmez.
Böylece, çıkışa bağlı NPN transistör iletime geçerek ses uyarıcı (buzzer) uçlarına 9V
uygulanmasını sağlar. Kullanılan buzzer, kendinden osilatörlü olduğundan tiz bir sesle uyarı
vermeye başlar. Alarm devredeki reset butonuna basıncaya kadar sürer.
Alarm devresi 9V’luk bir pille veya bir DC güç kaynağı ile beslenebilir. Lazeri de bu güç
kaynağından beslemek mümkün. Bu işlem için lazer işaretçi içindeki üç pil çıkarılır.
Krokodil kablo yardımıyla lazerin gövdesi güç kaynağının artı ucuna bağlanır. Kaynağın
eksi ucu ise 100 ohm’luk bir direnç üzerinden lazer işaretçi içindeki metal yaya bağlanır.
Gövdedeki butonun basılı durumda kalması için buton üzerine izole bant sarılır. Böylece,
13
güç kaynağı açık olduğu sürece lazerden 35mA civarında bir akım geçer. Besleme gerilimi
4-5V’a düşürülse de devre sorunsuz şekilde çalışır.
14
BASKI DEVRE YAPIMI
Baskı devre çizimi önce A4 kağıdının üzerine yapıştırılan alüminyum folyo üzerine yazdırılır.
Bunu yapma amacı yolların üzerinden kalemle tekrara geçinilmesine gerek olmadan daha sağlıklı
bir ve düzgün yollar elde etmektir.
İkinci işlem olarak temizlenilen bakır levhanın üzerine küçük bir bant yardımıyla Alüminyum
folyoyu tutturulu ve Ütü işlemine başlanılır. Ütü işlemi bittikten sonra ılık su yardımıyla bakır
levhayı temizlenir ve kurumaya bırakılır.
Açık alanda hazırlanılan karışım içine bakır levhayı atılır ve yavaş yavaş sallanır. Karışımın
rengi yeşile döndükçe bakır erimeye başlayacaktır. Erime işlemi çok hızlı olursa karışıma biraz
tuz ruhu eklenilmesi yeterli olacaktır. Bakır eridikten sonra bakır üzerindeki yollara zarar
vermeden cif ve bulaşık teli yardımıyla temizlenir.
Delme işlemi ise matkap yardımıyla yapıldıktan sonra artık devre elemanlarını bakır plaketin
üzerine yerleştirip lehimleme işlemine hazır hale gelmektedir.
15
Şekil 8
16
4.SONUÇ VE DEĞERLENDİRME
Yaptığımız araştırmalara göre sistemlerin güvenliğe olan ihtiyacı her geçen gün artığını
görüldü. Kullanılan devre ile basitçe ve kullanıcı kolaylığı da sağlayan basit devre ve düzenekler
yardımı ile güvenlik sağlanabilmektedir. Bu çalışma ile malzemeleri kullanım amaçlarına uygun
şekilde kullanarak en yüksek verimin nasıl alınacağını öğrenildi. Böyle bir çalışma yapacak kişilere
tavsiye, sistemin önceliklerini iyi belirleyip ona uygun şekilde ve onun ihtiyaçlarını karşılayacak
düzeyde bir güvenlik oluşturabilecek düzeneklere yönelmelidir.
Tahmini bütçe












Lazer (5TL)
LDR (1TL)
CD4027 entegresi (3 TL)
BC547 transistor (2 TL)
LM311 entegresi (2 TL)
Buzzer (1 TL)
Buton (0,5 TL)
100 nF kondansatör (1 TL)
10 K direnç (1.25 TL)
100K direnç (0,3 TL)
9 voltluk pil (5 TL)
Bakır plaket (5 TL)
17
5. KAYNAKÇA
https://www.entegredunyasi.com.tr/cd4027-nedir,TA-6175.html
http://www.toprakhatti.com/lazerli-guvenlik-alarm-devresi/
http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/lazerli-guvenlik-sistemi
http://www.pratikipuclari.com/lazerli-guvenlik-devresi-nasil-yapilir.html
http://elektronikhobi.net/arduino-ile-lazer-guvenlik-sistemi/
https://www.entes.com.tr/kondansator-nedir-nerelerde-kullanilir/
https://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/cmos-nedir-guc-elektronigi-dersleri/11329#adimage-0
https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/50850/FAIRCHILD/CD4028.html
https://www.fluke.com/tr-tr/bilgi-edinin/blog/elektrik/direnc-nedir
https://projesayfam.com/genel/lazerli-alarm-sistemi-24
https://components101.com/transistors/bc547-transistor-pinout-datasheet
18
EKLER
19
20
21