Upload
others
View
24
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Mühendislik Fakültesi
Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü
TOPRAKSIZ SERA OTOMASYONU
243394 Aziz BÜYÜKAKSU
243459 Hakan BEKTAŞ
076421 Ali TOPAL
290907 Bircan ŞAHİN
Proje Danışmanı:
Prof. Dr. Sefa AKPINAR
MAYIS, 2014
TRABZON
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Mühendislik Fakültesi
Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü
TOPRAKSIZ SERA OTOMASYONU
243394 Aziz BÜYÜKAKSU
243459 Hakan BEKTAŞ
076421 Ali TOPAL
290907 Bircan ŞAHİN
Proje Danışmanı:
Prof. Dr. Sefa AKPINAR
MAYIS, 2014
TRABZON
ii
BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU
Aziz BÜYÜKAKSU, Hakan BEKTAŞ, Bircan ŞAHİN, Ali TOPAL tarafından Prof. Dr.
Adem Sefa AKPINAR yönetiminde hazırlanan “TOPRAKSIZ SERA OTOMASYONU”
başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir
Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir.
Danışman : Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR ……………………………...
Jüri Üyesi 1 : Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ ………………………….......
Jüri Üyesi 2 : Doç. Dr. Halil İbrahim OKUMUŞ ………………………….......
Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ
Bölüm Başkanı
iii
ÖNSÖZ
Mezun olduktan sonra mühendislik hayatımızda bize referans olabilecek bu çalışmanın ilk
taslaklarının hazırlanmasında emeği geçenlere, kılavuzun son halini almasında yol
gösterici olan kıymetli hocamız Sayın Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR ‘ a şükranlarımızı
sunmak istiyoruz. Bu projede PLC ile endüstriyel otomasyon uygulaması üzerine
çalışılmıştır. Mesleki hayatımızda sıkça otomatik kontrol kavramıyla karşılaşma
olasılığımız yüksek olduğu için bu konuda kendimizi geliştirip mezun olduktan sonra
referans olabilecek nitelikte bir çalışma yapılmıştır. PLC programlanması konusunda bize
tecrübe ve deneyimleriyle yol gösteren Arş. Gör. Selçuk GÜVEN hocamıza teşekkür eder,
saygılar sunarız.
Her şeyden öte, eğitimimiz süresince bize her konuda tam destek veren ailelerimize ve bize
hayatlarıyla örnek olan tüm hocalarımıza saygı ve sevgilerimizi sunarız.
MAYIS, 2014
Aziz BÜYÜKAKSU
Hakan BEKTAŞ
Ali TOPAL
Bircan ŞAHİN
iv
İÇİNDEKİLER Sayfa
No
BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU ii
ÖNSÖZ iii
İÇİNDEKİLER iv
ÖZET vi
ŞEKİLLER DİZİNİ vii
TABLOLAR DİZİNİ ix
SEMBOLLER VE KISALTMALAR x
1. GİRİŞ 1
1.1. Literatür Araştırması 2
1.2. Otomasyon ve Gelişim Süreci 3
1.3. Sera 3
1.3.1. Sera Otomasyonu 3
1.3.2. Topraksız Tarım 4
1.3.3. Topraksız Tarımın Avantajları 4
1.4. PLC 5
1.4.1. PLC’ nin Başlıca Kullanım Alanları 6
1.4.2. PLC’ nin Elektromekanik Röleler İle Karşılaştırılması 6
1.4.3. PLC’ nin Temel Yapısı 7 1.4.4. PLC’ de İşlemsel Döngü ve Tarama Süresi 8
1.4.4.1. Giriş Tarama Zamanı 8
1.4.4.2. Program Tarama Zamanı 9
1.4.4.3. Çıkış Tarama Zamanı 9
1.4.4.4. Tarama Süresi 9
1.4.5. PLC Programlama Teknikleri 10
1.4.5.1. Merdiven (Ladder) Diyagramı İle Programlama 10
1.4.5.2. Komut Listesi İle Programlama 12
1.4.6. PLC’ lerde Bulunan Özel Fonksiyonlar 13
1.4.6.1. Zamanlayıcı Fonksiyonu 13
1.4.6.2. Sayıcı Fonksiyonu 13
2. TEORİK ALTYAPI 14
2.1. Havalandırma 15
2.2. Isıtma 16
2.3. Gölgelendirme 17
2.4. Sulama 19
2.5. Aydınlatma 21
2.6. Sistemin Akış Diyagramı 21
v
3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR
23
3.1. Aydınlatma Devresi 23
3.2. Toprak Nemi Sensörü Anahtarlama Devresi 25
3.3. Sıcaklık Kontrol Devresi 27
3.4. Nem Sensörü Anahtarlama Devresi 30
3.5. Gölgelendirme Devresi 33
3.6. Röle ve Transistörlü Anahtarlama Devresi 35
4. SONUÇLAR 38
5. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME 39
KAYNAKLAR 40
EKLER 42
EK-1 IEEE ETİK KURALLARI 42
EK-2 İŞ ZAMAN ÇİZELGESİ 45
EK-3 MALİYET ÇİZELGESİ 47
EK-4 STANDARTLAR VE KISITLAMALAR FORMU 49
EK-5 SİSTEMİN PROGRAMI (MERDİVEN DİYAGRAMI) 51
EK-6 DİSİPLİNLER ARASI ÇALIŞMALAR 52
EK-7 SERANIN ÜÇ BOYUTLU TASARIMI 53
EK-8 GERÇEKLENEN SERA MODELİ 54
EK-9 OLUŞTURULAN DEVRE KUTUSU 55
ÖZGEÇMİŞLER 56
vi
ÖZET
Teknolojinin tarım sektöründe kullanılmasıyla birlikte ürün kalitesi ve verim artmakta,
işçilik maliyetleri en aza indirilmekte, otomatik ve kolay kontrollü, sürdürülebilir tarım
işletmeleri kurulmaktadır. Buna paralel olarak bu tür işletmelerin sayısının artmasıyla
mahsul miktarının ve kalitesinin artışı sağlanmaktadır. Oluşabilecek ihtiyaç fazlası ürünün
yurt dışına ihracatıyla da ülke ekonomisine önemli miktarda katkı sağlanmaktadır.
Klasikleşmiş örtü altı tarımda (seralarda), bitkinin yetişmesi ve elverişli ortamın
ayarlanması için; iş gücüne yani insan emeğine çok fazla ihtiyaç duyulması, toprak
kullanılmasından dolayı böceklere karşı haşere ilaçları ile önlem alınması, mahsul verim ve
kalitesinin düşük olması gibi üretici için arzu edilmeyen durumlar mevcuttur. Buna karşın
topraksız ve modern tarımda; haşere sorununun olmaması, mahsul kalitesinin ve veriminin
yüksek olması ile birlikte ekonomik getirisinin de yüksek olması tarım üreticilerini
topraksız ve modern tarıma yöneltmektedir. Yapılan bu proje bir topraksız tarım
uygulamasıdır.
Bu çalışmada, PLC vasıtasıyla gerçekleştirilen sera otomasyonu ile bitkilerin toprağa
dikiminden, ürünün toplanma zamanına kadar olan süreçte, sera içinde oluşturulan
mikroklimada iklimsel parametreler olan ortam nemi, ışık şiddeti, toprak nemi ve sıcaklık
kontrol altına alınmıştır. Bu parametrelerden; ortam nemini havalandırma fanıyla, sera
içindeki ışık miktarını aydınlatma aygıtı ve aynı zamanda ısı perdesi olarak da kullanılan
gölgelendirme rayıyla, sıcaklık infrared ısıtıcı ve ısı perdesi ile toprak nemi ise otomatik
sulama yöntemiyle ayarlanmıştır.
vii
ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa Numarası
Şekil 1.1: PLC’ nin ana yapısı 7
Şekil 1.2: PLC’ nin İşlem Döngüsü 9
Şekil 1.3: Merdiven diyagramında doğru ve yanlış programlama
örnekleri
11
Şekil 1.4: Merdiven diyagramı ile oluşturulmuş bir program 11
Şekil 1.5: Merdiven diyagramı ve komut listesi ile programlama 12
Şekil 2.1: PLC giriş ve çıkış fonksiyonlarının ifade edildiği diyagram 14
Şekil 2.2: Havalandırma fanının sera modelindeki görüntüsü 15
Şekil 2.3: Havalandırmada kullanılan DA bilgisayar fanı 16
Şekil 2.4: İnfrared ısıtıcının sera modelindeki temsili gösterimi 17
Şekil 2.5: Gölgelendirme rayı açık ve kapalı konumları 18
Şekil 2.6: Projede kullanılan silecek motoru 18
Şekil 2.7: Sulama sisteminin Google SketchUp 3D çizimi 20
Şekil 2.8: Projede kullanılan su pompası 21
Şekil 2.9: Sistemin akış diyagramı 22
Şekil 3.1: Proteus programında çizilen aydınlatma devresi şematik
gösterimi
24
Şekil 3.2: Oluşturulan aydınlatma devresinin PCB çizimi 24
Şekil 3.3: Yukarıda PCB çizimi verilen devrenin 3D ve gerçeklenmiş
hali
25
Şekil 3.4: Toprak nemi sensörü anahtarlama devresi proteus şematik
çizimi
26
Şekil 3.5: Toprak nemi sensörü anahtarlama devresi PCB çizimi 26
Şekil 3.6: Bir önceki şekilde PCB’ si verilen devrenin 3D ve sensörle
beraber gerçeklenen anahtarlama devresinin görüntüsü
27
Şekil 3.7: Sıcaklık kontrol devresinin Proteus programındaki şematik
çizimi
29
Şekil 3.8: Sıcaklık kontrol devresinin Proteus programında PCB çizimi 29
Şekil 3.9: Sıcaklık kontrol devresinin Proteus programındaki boyutlu ve
gerçeklenen devrenin görüntüsü
30
Şekil 3.10: Nem sensörünün karşılaştırma ve anahtarlama devresinin
şematik çizimi
31
Şekil 3.11: Nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama PCB çizimi 32
viii
Şekil 3.12: Nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama devresi 3D ve
gerçeklenen görüntüsü
32
Şekil 3.13: Gölgelendirme devresi şematik çizimi 34
Şekil 3.14: Gölgelendirme devresi PCB çizimi 34
Şekil 3.15: Gölgelendirme devresi 3 Boyutlu çıktı ve oluşturulan devrenin
görüntüsü
35
Şekil 3.16: Röle ve transistörlü anahtarlama devresi şematik çizimi 36
Şekil 3.17: Röle ve transistörlü anahtarlama devresi PCB çizimi 37
Şekil 3.18: Röle ve transistörlü anahtarlama devresi 3D ve oluşturulan
devrefotoğrafı
37
Şekil 4.1: Sistemin merdiven diyagramı 51
Şekil 4.2: Seranın üç boyutlu tasarımı 53
Şekil 4.3: Gerçeklenen sera modeli 54
Şekil 4.4: Oluşturulan devre kutusu 55
ix
ÇİZELGELER DİZİNİ
Sayfa numarası
Çizelge 1: Temel Bool komutları 12
Çizelge 2: Tarımsal sulama yöntemlerinin sınıflandırılması 19
Çizelge 3: İş zaman çizelgesi 45
Çizelge 4: Maliyet çizelgesi 47
x
SEMBOLLER VE KISALTMALAR
Sembol
Sembol Açılımları
A Amper
V Volt
DA Doğru Akım
AA Alternatif Akım
W Watt
m Metre
mm Milimetre
Bkz. Bakınız
Vs. Vesaire
PCB Printed Circuit Board (Baskı Devre)
PLC Programmable Logic Controller (Programlanabilir Mantık Denetleyici)
SCADA Supervisory Control And Data Acquisition (Uzaktan Kontrol ve Gözlem Sistemi )
LED LED Emittik Diode (Işık Yayan Diyot)
° Derece
C Celsius
3D Üç Boyutlu
NC Normally Closed (Normalde Kapalı)
NO Normally Open (Normalde Açık)
LDR Light Dependent Resistör (Foto Direnç)
NTC Negative Temperature Coefficient (Negatif Sıcaklık Katsayılı Eleman)
AO Analog Output (Analog Çıkış)
DO Digital Output (Digital Çıkış)
GND Ground (Toprak)
RAM Random Access Memory (Rastgele Erişilebilir Bellek)
ROM Read Only Memory (Salt Okunur Bellek)
PIC Peripheral İnterface Controller (Çevresel Ünite Denetleme Arabirimi)
CPU Central Processing Unit (Merkezi İşlemci Birimi)
1. GİRİŞ
T.C. TARIM VE HAYVANCILIK BAKANLIĞI verilerine [1] göre ülkemizin tarım
ürünleri ihracatı 2002 yılında 4 milyar $ 2012 yılında ise 16 milyar $’ a ulaşmıştır. Durum
böyle olunca büyük sermaye sahibi yatırımcılar teknolojinin de gücünü arkasına alarak bu
alana yönelmeye başlamıştır.
Gelişen teknoloji ile birlikte tarım sektöründe de sanayileşmiş tarım diğer bir deyişle
modern tarım ismi sıkça anılmaya başlamıştır. Sanayileşmiş tarım örtü altı yetiştiriciliğinde
yani seralarda mahsul verimini artırmak ve iş gücünü azaltmak adına üreticiye birçok
kazanç sağlamaktadır. Sanayileşmiş tarım klasik üretimlere göre 4-5 kat daha fazla verim
anlamına gelmektedir. En büyük avantajlarından bir tanesi de bitki kökünün topraktan
yalıtılıp ot ve haşere (böcek) sorununun neredeyse tamamen ortadan kalkmasıdır.
Topraksız seralarda toprak yerine Hindistan cevizi kabuğundan elde edilen kokopit denilen
bir madde kullanılmaya başlamıştır. Bu maddenin getirdiği avantajlardan bir tanesi de
otomatik sulama sisteminin sağlıklı çalışabilmesi için dış faktör olan yağmurun etkisinin
yok etmesidir. Çünkü sulama sistemi toprağın neminin ölçülüp topraktaki nem değerine
göre otomatik olarak sulamayı başlatacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Kimyasal ilaçların
kullanım sebepleri bitkinin bulunduğu ortamda yabani otların olması, böceklerin yaşaması
ve uygun iklim koşullarının sağlanmasıdır. Kimyasal ilaç kullanımının getirdiği birçok
sakınca vardır. Üretici penceresinden bakıldığında çok büyük maddi kayıp ve zaman kaybı
anlamına gelmektedir. Tüketici tarafından bakıldığı zaman ise gerek toprakta yaşayan
canlılar gerekse besinleri tüketen canlıların sağlıklarını tehdit etmektedir. Ülkeler bazında
da ülke ekonomisine de çok ciddi zararlar vermektedir. Deyim yerindeyse sanayileşmiş
tarım belirtilen sıkıntıların ilacı niteliğindedir.
Bu konunun elektrik elektronik mühendislerini ilgilendiren kısmı ise otomasyondur.
Topraksız tarım otomasyona oldukça uygundur.
Otomasyon sistemlerinde MİKROİŞLEMCİ, PIC, PLC (Programlanabilir Mantık
Denetleyici) gibi kontrol elemanları kullanılmaktadır. Bu projede kontrol elemanı olarak
PLC kullanılmıştır. PLC ile bir seranın ısıtma, sulama, havalandırma, gölgelendirme,
toprak neminin ve iklim koşullarının değişimine bağlı, insan eli değmeden otomatik olarak
kontrol edilip, bitkinin yaşayabileceği optimum ortam koşullar sağlanmıştır.
2
1.1. Literatür Araştırması
- ‘Birden Fazla Seranın, PLC ve SCADA Yazılımı İle Kontrolü ve İnternet Üzerinde
İzlenmesi’ başlıklı yüksek lisans tezinde SCADA ve PLC programları kullanılarak
gerçekleştirilen sera otomasyonu vasıtasıyla bitkilerin dikiminden hasat dönemine kadar
olan süreçte sera içi iklimsel büyüklükler (sıcaklık, nem, ışık) kontrol altında tutulmuş,
bunun yanında sahaya gitmeye gereksinim duyulmadan TCP/IP haberleşme protokolü
aracılığı ile sera içi iklim değerleri internet üzerinden kontrol edilip izlenmiştir. [2]
- ‘Bilgisayar Kontrollü, İnternet Destekli Sera Otomasyonu’ başlıklı yüksek lisans tezinde
programlanabilir denetleyici olarak PIC kullanılmıştır. Tezde ısıtma sistemi olarak su
borularının sera içinde dolaştırıldığı belirtilmiştir. [3]
- ‘Bir Topraksız Tarım Şekli Olan Saksı Kültüründe Farklı Yetiştirme Ortamlarının Sera
Marul Yetiştiriciliğinde Verime Etkisi Üzerine Bir Çalışma ‘ başlıklı yüksek lisans tezinde
topraksız tarımın ne olduğu ve alternatif yetiştirme ortamlarının verim üzerinde etkisi
üzerinde yol gösterici bir tezdir. [4]
- ‘Uzaktan Kontrollü ve Mikroişlemci İle Sulama Sistemi’ başlıklı lisans tezinde GSM
modülüyle mikroişlemcinin birbiriyle haberleşmesi sonucu sulama sistemi kontrol altına
alınmıştır. Mesaj göndererek sulama sisteminin başlatılması ve durdurulması sağlanmıştır.
[5]
- ‘Akıllı Röle Kontrollü Sera Uygulaması Sera Uygulaması’ başlıklı bitirme tezinde, sera
otomasyonu ile meyve fidanı çoğaltılması yapılmıştır. Seranın iklimini akıllı röleler ile
kontrol altına alınmıştır. Bu çalışmada kullanılan sensörlerin çıkış değerleri akıllı rölenin
çalışacağı gerilim seviyesinde olmadığından dolayı sensörlerin çıkışları, yükselticiler
(opamplar) kullanılarak akıllı rölenin çalışma gerilimine uygun ayarlanmıştır. [6]
- ‘Sera Otomasyonu’ başlıklı lisans tezinde sera içi iklim koşullarını arzu edilen seviyede
tutmak için mikroişlemci kontrolünde; sulama, havalandırma, ısıtma, aydınlatma işlemleri
yapılmıştır. [7]
3
1.2. Otomasyon ve Gelişim Süreci
Buhar gücünün ortaya çıkması ile tasarlanan mekanik sistemlerde oluşacak hataların
düzeltilmesini sağlayan denetim kavramı geliştirilmiştir. Daha sonra elektriğin keşfi ile
elektriksel sistemler geliştirilmiş; elektriksel, mekaniksel ve daha karmaşık yapıdaki
sistemlerin denetimi elektriksel platformda yapılması mümkün hale gelmiştir. Elektronik
devrelerle yapılan kontrol uygulamaları basit yapıda oldukları için daha fazla bilimsel
çalışmalar yapılmış ve matematiksel kontrol kavramı geliştirilmiştir. Batıda frekans
domeninde önemli çalışmalar yapılmış Bode, Nyquist gibi teorisyenler yetişmiştir. İkinci
dünya savaşından sonra da frekans domenindeki gelişmeler sürmüş, karmaşık frekans alanı
(s-alanı) ve Laplace dönüşümü yöntemi kullanılmış, sistem kararlılık analizini yapan Kök
Yer Eğrisi teknikleri geliştirilmiştir. Bu gelişmelerle birlikte sanayileşme hızlanırken i
fabrikalarda iş gücü gereksinimi az olan robotlarla ve otomasyonla üretim yapılmaya
başlanmıştır. 1980’lerde bilgisayarın küçültülüp, geliştirilmesiyle her alanda bilgisayar
kullanımı artmıştır. Gerektiğinde kendi hatalarını düzelten denetim sistemleri
geliştirilmiştir. İnsan eliyle yapılamayan hassas ve küçük boyutta üretimlerde ve işlem
sahalarında, teknolojik yeniliklerle beraber birçok alanda kontrol uygulamaları
kullanılmaktadır. [8]
1.3. Sera
Sera, bitki yetiştiriciliği için oluşturulmuş kapalı alana denir. Naylon, plastik ve cam
olmak üzere çeşitli yapılarda seralar vardır. Sera yetiştiriciliğine örtü altı yetiştiricilik de
denilebilir. Örtü altı yetiştiriciliğin yani seraların en büyük avantajı, bitkinin yetiştirildiği
ortam kapalı olmasından dolayı dış ortamdan yalıtılmış olmasıdır. Bu da iklimlendirmede
büyük kolaylık sağlar.
1.3.1. Sera Otomasyonu
Serada üretimi yapılacak bitkinin toprağa ekiminden, ürünün topraktan toplanma
zamanına kadar geçecek zaman diliminde bitkinin gelişimi için optimal ortam koşullarının
oluşturulması arzu edilir. Bu ortam koşullarının oluşturulması için iklimsel parameterlerin;
sıcaklığın, ışık şiddetinin, ortam nemin, toprak neminin kontrol altında tutulması gerekir.
4
Sera içerisinde bulunan sensörlerden alınan veriler doğrultusunda ısıtıcı, havalandırma, su
pompası gibi aygıtların devreye girip çıkması ile ortam koşullarının iyileştirilmesini
sağlamak adına oluşturulan yazılımsal ve donanımsal sisteme sera otomasyonu denir.
1.3.2. Topraksız Tarım
En basit tabir ile toprak yerine su, kaya yünü, kokopit ya da perlit gibi maddelerin
kullanıldığı, bitkinin ihtiyaç duyduğu su ve minerallerin bilgisayar sistemi ile verildiği
tarım faaliyetlerine topraksız tarım denir. Bu projede toprak yerine kokopit kullanılmıştır.
1.3.2.1 Topraksız Tarımın Avantajları
. Bitki yetiştirmeye elverişli olmayan alanlarda topraksız tarım tekniğiyle yetiştiricilik
gerçekleştirilebilir.
. Topraksız kültürde bitki kökündeki tuzluluk, mineral madde yoğunluğu, hava, su daha
dengeli şekilde ayarlanır.
.Topraksız tarımda besin maddeleri daha etkin şekilde kullanılır.
.Topraksız tarım sera otomasyonuna oldukça uygundur. Yapılacak otomasyonlarla iş
gücünden tasarruf sağlanılır.
.Topraksız tarımda bitkinin hastalanması durumunda zirai ilaçlara gerek duyulmadan
bitkinin hastalığı kontrol altına alınabilir.
.Topraksız tarımda topraktan gelebilecek hastalıklar ve yabancı otlar yoktur.
.Topraksız tarım çevre koşullarının uygunluğu doğrultusunda daha sık bitki
yetiştirilmesi mümkün olduğundan, ışığın yeterli olması durumunda birim alanda elde
edilecek ürün daha fazladır.[9]
Topraksız tarımda kuruluş masraflarının yüksek oluşu caydırıcı etken olmasının
yanında ekonomik getirisi yüksek olacak ürünlerin üretilmesi ile kuruluş masrafları kısa
sürede amorti edilebilir
5
1.4. PLC (Programlanabilir Lojik Kontrolör)
PLC, yapısında bulunan analog ve digital giriş/çıkış birimleri, iletişim arabirimleri ve
kontrol edilecek sistemin çalışma mantığına uygun bir program yardımı ile endüstriyel
otomasyon sistemlerinin kolayca ve rahatlıkla kontrollerini sağlayan bir çeşit endüstriyel
bilgisayar olarak tanımlanabilir.
PLC mikroişlemci temelli olduğu için bir nevi özel yapılı bilgisayardır diyebiliriz. Fakat
giriş ve çıkış donanımları bakımından bilgisayardan farklıdır. Giriş aygıtlar anahtarlar,
pushbutonlar, durum sensörlerin, enkoderler; çıkış aygıtları vanalar, motorlar, selenoidler,
aktivatörler, fanlar, sayıcılar/toplayıcı, pompalar, yazıcılar, ışıklı kolonlar, kontrol röleleri,
alarmlardır.
İlk PLC 1970’lerin başında bilgisayardan yola çıkarak geliştirildi ve endüstriyel
anlamda otomobil üretiminde kullanılmaya başlandı. PLC’ nin bu alanda kullanılmasıyla
zamanlayıcılar, elektromekanik röleler ve bağlantı kabloları ile benzer otomasyon
aygıtlarından tasarruf edilmesi ve maliyetin düşürülmesi sağlanmış oldu. Otomotiv
sanayinde bu aygıtlardan çokça kullanıldığından bunların birbiriyle irtibatlandırılması,
kontrolü, arızasız çalışmalarını sağlamak kendi başına bir problemdi.
Üretim aşamasındaki sorunlar, zorluklar ve zaman kayıpları otomobil üreticilerini bir
başka kontrol sistemleri geliştirmeye yöneltti. General Motor (GM) firması ilk defa
bilgisayarla kontrol edilen sistem kullanmayı gerçekleştirdi. Bu firma 1968 yılında PLC’
nin tasarımı için ilk adımı atmış oldu. GM firmasının geliştirmiş olduğu bu PLC’ ler
sayıcılar, kaydediciler gibi işlevlere sahip değillerdi, sadece açık/kapalı kontak denetimi
yapabilmekteydiler.1970’li yıllarda mikroişlemcilerin ortaya çıkmasıyla PLC daha çok
fonksiyonel oldu ve esnek işlem yapabilme özelliğine kavuştu. Mikroişlemcideki
gelişmeler ile beraber PLC’ lerdeki gelişmeler sürmüştür. Günümüzde PLC üretimi yapan
çok sayıda firma vardır. Texas İnstrumen Tele Eguipment, Mitsubishi, Moeller, Micron,
Siemens, Telemeconlgue, Omron vs. PLC üretimi yapan firmalardan bazılarıdır.
PLC’ lerin en çok kullanıldığı alan endüstriyel otomasyon devreleridir. Endüstriyel
otomasyon devrelerinin yapısında kontaktör, yardımcı röle, zaman rölesi ve sayıcı gibi
elemanlar bulunurdu, artık bu elemanlar yerini PLC’ ye bırakmıştır. PLC’ ler 0°C - 60°C
arası sıcaklık ve %0 - %35 nem oranındaki ortam koşullarında güvenle kullanılabilir. PLC’
nin giriş ve çıkış birimleri 24 VDA veya 110,220 VAA gerilim kaynağıyla beslenebilirler.
[6]
6
Endüstriyel otomasyon sistemlerinde PLC kullanılmasının avantajları şunlardır:
. Yerden tasarruf sağlar.
. Zamandan tasarruf sağlar.
. Maliyet avantajı sağlar.
. Programla ve program değişikliği daha kolay yapılır.
. Hafızasında yer alan programın kısa sürede çoğaltılması avantajı vardır.
.Yapısında mekanik donanım az olduğundan sürekli bakıma ihtiyaç yoktur.[10]
1.4.1. PLC’ nin Başlıca Kullanım Alanları
PLC endüstriyel otomasyon ağırlıklı kullanılmakla birlikte birçok otomasyon
sistemlerinde kullanılmaktadır. PLC’ li otomasyonun kullanıldığı başlıca alanlar tekstil
fabrikaları, mermer fabrikaları, çimento fabrikaları, şeker fabrikaları, çimento fabrikaları,
sıvı-katı dolum tesisleri, sera ve bitki yetiştirme tesisleri, havalandırma tesisleri, depolama
tesisleri, otomobil endüstrisi, aydınlatma sistemleri, trafik sinyalizasyon sistemleri, ürün
işleme bant sistemleri, vs. [10]
1.4.2. PLC’ nin Elektromekanik Röleler İle Karşılaştırılması
PLC’ nin belirli bir belleği, mantığı, sıralama yapma yeteneği, zamanlama yapma
yeteneği, aritmetik işlem yapma yeteneği olduğundan PLC bir denetleyicidir. Endüstriyel
otomasyonda bu özellikler son derece önemlidir. Bu özelliklerin yanında PLC’ nin başka
önemli özellikleri vardır. Bunlar;
.Güvenilirdir. Olumsuz ortam koşullarına rağmen çalışmasında herhangi bir aksaklık
olmaz.
. Programlanması oldukça basittir.
. Bilgisayarla haberleşebilir ve bilgisayardan programlanabilir.
PLC’ nin Elektromekanik rölelere göre üstünlükleri ise şunlardır; daha az enerji
harcanır, daha hızlı çalışır, daha az yer kaplar, daha az bağlantıya ihtiyaç duyulur, daha
karmaşık işlem yapılabilir, daha uzun ömürlü ve güvenilirdir. Endüstriyel bir üretim
aşamasında PLC kullanılması maliyeti düşürür; ürün değişiminde zaman kaybını minimize
eder, uyum sağlama kolaylığı vardır, profesyonel kişilere ihtiyaç yoktur. PLC
7
matematiksel işlem yapabilir, sayabilir, geciktirme yapabilir, kaydedebilir, kaydırma
yapabilir.
1.4.3. PLC’ nin Temel Yapısı
PLC’ lerin endüstriyel otomasyon devrelerinde kullanılmasına uygun özel giriş ve çıkış
birimleri vardır. Çıkış birimlerine bağlı lamba, motor, selenoid gibi cihazlar; hafızasına
yüklenen programın yönlendirmesiyle giriş birimlerine bağlı anahtar, algılayıcı, pushbuton
gibi cihazlardan gelen veriler doğrultusunda sürülür.
Bir PLC’ nin temel yapısı dört birimden oluşmaktadır. Bunlar:
A. Giriş modülü
B. CPU
i. Mikroişlemci
ii. Bellek
iii. Güç kaynağı
C. Çıkış modülü
D. Programlama cihazı
Bu yapıların haricinde programı yedekleyen ve başka bir PLC’ ye gönderilmesini
sağlayan kalıcı bellek, giriş/çıkış sayısını artırmaya yarayan genişletme birimi, PLC’ yi
besleyen güç kaynağının kesilmesi durumunda devreye giren yedek güç kaynağı ve
iletişim arabirimi elemanları bulunur. Şekil 1.1’ de PLC’ nin genel yapısı verilmiştir. [11]
Giriş Cihazları Çıkış Cihazları
CPU
Şekil 1.1: PLC’ nin ana yapısı
Giriş
Modülü
İşlemci
Bellek
Güç
Kaynağı
Çıkış
Modülü
Programlama Cihazı
8
A. Giriş modülü: Giriş modülü, giriş aygıtlarından gelen elektriksel işareti CPU’ya iletir.
Giriş modülünün bağlantı noktalarına anahtarlar, sensörler, pushbutonlar vs. aygıtlar
bağlanır. Giriş modülü bu aygıtlardan gelen elektriksel işareti lojik gerilim seviyesine +5V
DA’ a dönüştürür. Bu dönüşümü PLC’ de bulunan optokuplörler sağlar. Optokuplörlerin
diğer bir görevi ise PLC’ ye irişten gelebilecek tehlikeli gerilim seviyelerinden korumaktır.
B. Merkezi işlem birimi (CPU): CPU sistemin beynidir ya da kalbidir diyebiliriz.
Mikroişlemci, bellek ve güç kaynağı olmak üzere üç bölümden oluşur.
i. Mikroişlemci: PLC’ ye yüklenen program dahilinde gerekli matematiksel ve lojik
işlemler yaparak PLC’ nin çalışmasını düzenler.
ii. Bellek: Sistem belleği, program belleği ve veri belleği gibi bölümlerden meydana
gelir.
Sistem belleği (ROM), üretici firma tarafından yüklenen veride PLC’ ye ilişkin temel
bilgileri barındırır. Bu veriler değiştirilemez ve silinemezler. Enerji kesilse dahi
içerisindeki veriyi korur.
Program belleği ve veri belleği (RAM), kullanıcı tarafından hazırlanan kontrol edilecek
sisteme ilişkin programın saklandığı bellektir. PLC’ de yedek besleme yoksa enerji
kesilmesi durumunda bu bellekteki enerji kaybolur.
iii. Güç kaynağı: AA kaynağı DA kaynağına dönüştürerek PLC’ nin beslenmesi yani
CPU’nun çalışması için gerekli olan 5VDA’ yı sağlar.
C. Çıkış modülü: Çıkış modülü, CPU’dan üretilen elektriksel çıkış sinyalini bu birime
bağlı olan motor, lamba, fan, aktivatör vs. çıkış cihazlarına iletir.
1.4.4. PLC’ de İşlemsel Döngü ve Tarama Süresi
PLC’ de işlemsel döngü giriş taraması, program taraması ve çıkış taraması olmak üzere
üç zaman diliminden oluşur.
1.4.4.1. Giriş Tarama Zamanı
Bu süre zarfında giriş terminalleri okunur ve bir sonraki tarama gerçekleşene kadar bu
değerler giriş tablosunda tutulur.
9
1.4.4.2. Program Tarama Zamanı
Program taraması boyunca giriş tablosundaki bilgiler kullanıcının hazırlayıp PLC’ ye
yüklediği programa işlenir. Sonuçlar çıkış tablosunda gözlemlenir.
1.4.4.3. Çıkış Tarama Zamanı
Bu süre dâhilinde çıkış tablosunda görülen veriler çıkış terminallerine iletilir. Verilerin
aktarımı bittikten sonra tekrardan birinci adıma dönülür. Çıkış tablosu ve çıkış
terminallerine aktarılan veriler bir sonraki çıkış taraması gerçekleşene kadar güncellenmez.
Programın işlenmesi ya da çıkış taraması gerçekleştirilmesi esnasında giriş tarafından
gelen herhangi bir değişiklik, bir sonraki giriş taraması gerçekleştirilmesi anına kadar çıkış
tablosunda herhangi bir değişiklik nüksettirmez. Giriş aygıtlarından gelen elektriksel
verinin okunmasından başlayarak çıkış aygıtlarının sürülmesine kadar yapılan tarama
işlemleri şekil 1.2’ de gösterilmektedir.
Giriş taraması Program taraması Çıkış taraması
Şekil 1.2: PLC’ nin işlem döngüsü
1.4.4.4. Tarama Süresi
PLC’ de işlem döngüsünün yani giriş taramasının, program taramasının ve çıkış
taramasının gerçekleşmesi sonucunda geçen toplam süreye tarama süresi denir. Bir tarama
süresi boyunca giriş sinyalinde meydana gelebilecek değişim CPU’ya aktarılmaz.
Giriş
Terminali
Giriş
Tablosu
Kullanıcı
Programı
Çıkış
Tablosu
Çıkış
Terminali
10
1.4.5. PLC Programlama Teknikleri
Belirli bir işlemi yapmak üzere dizayn edilmiş sistemin denetiminin PLC tarafından
yürütülmesi için yapılacak işlemlere uygun komutların yazılmasına PLC’ nin
programlanması denir. PLC’ nin programlanma dili CPU’nun çalışmasını sağlayacak
komutlardan oluşur.
Genel itibariyle üç çeşit PLC programlama tekniği mevcuttur.
1. Merdiven (Ladder ) diyagramı ile
2. Komut listesi ile
3. Fonksiyon blok diyagramı ile
1.4.5.1. Merdiven (Ladder) Diyagramı İle Programlama
Merdiven diyagramında programlamanın daha kolay yapılması, işlem akışı
gözlemlenmesi ve takibi rahatlıkla yapılmasından dolayı PLC’ nin programlanmasında en
çok tercih edilen programlama türüdür.
Merdiven diyagramı kontak durumlarının ve rölelerin programlanmasına izin verdiği
gibi; matematiksel, analog, zamanlayıcı fonksiyonların ve karmaşık işlemlerin örneğin
sıralama işleminin programlanmasına imkân vermektedir.
Merdiven diyagramı ile programlamada girişleri ifade etmek için kontaklar, çıkışları
ifade etmek için çıkış bobini kullanılır.
Normalde açık ve normalde kapalı olmak üzere iki tür kontak vardır.
Merdiven diyagramı modelinde çıkış bobinleri; PLC’ de yapılan işlemleri ve çıkış
aygıtlarını aktif konumuna getirmek için kullanılan bir simgedir.
Normalde açık kontak:
Normalde kapalı kontak:
Çıkış bobini:
Merdiven diyagramı ile programlamada dikkat edilecek noktalar;
. Merdiven diyagramı, seri veya paralel bağlı kontakların bir çıkışı ya da fonksiyonu
aktif hale getirecek yapıda oluşur.
11
. Merdiven diyagramının en solunda bulunan enerji barasına bir çıkış direkt olarak
bağlanmaz. Bağlantının olması için çıkış bobininin önüne bir adet normalde kapalı kontak
konulması gerekir.
. Çıkış bobininin sağına başka bir kontak ya da çıkış bobini konulmaz
.Çıkış bobini programda en fazla bir kere kullanılabilir. Fakat bir çıkış bobininin
kontağı arzu edildiği kadarıyla kullanılabilir.
.Kontaklar dikey olarak bağlanmaz. Çıkış bobinleri paralel bağlanabilir. Şekil 1.3’ de
merdiven diyagramı doğru ve yanlış bağlantılarına örnekler verilmiştir.
I0.1 I0.5 Q0.3 I0.0 I0.3
I0.4 I0.1 I0.2 Q0.0
I0.7 I0.6 Q0.1
a) Yanlış b) Doğru
Şekil 1.3: Merdiven diyagramında doğru ve yanlış programlama örnekleri
Şekil 1.4: Merdiven diyagramı ile oluşturulmuş bir program
12
Bu projede PLC’ yi programlamak için merdiven diyagramı ile programlama tekniği
kullanılmıştır. Şekil 1,4’de gösterilen örnek program bu projede oluşturulan merdiven
diyagramının bir kısmıdır.
1.4.5.2. Komut listesi İle Programlama
PLC’ lerin komut listesiyle programlanması markadan markaya değişebilmektedir. Bu
bölümde Schneider marka PLC’ nin programlanmasında kullanılan Bool komutları
incelenecektir. Komut listesiyle kullanılan temel Bool komutları Çizelge 1’ de verilmiştir.
Çizelge 1: Temel Bool komutları
Komut Örnek
Load komutu (LD): Bir açık kontak belirtmektedir. LD %I0.5
Store komutu (ST): Bir çıkış bobinini belirtmektedir. ST %Q0.7
Load Not komutu (LDN): Bir kapalı kontak belirtmektedir LDN %I0.1
%I0.0 %Q0.0
LD %I0.0
%I0.1 %Q0.5 ST %Q0.0
LDN %I0.1
ST %Q0.5
%I0.2 %Q0.7 LDR %I0.2
ST %Q0.7
%I0.3 %QO.1 LDF %I0.3
ST %QO.1
Şekil1.5: Merdiven diyagramı ve komut listesi ile programlama
Şekil 1.5’ de basit bir PLC programı, merdiven diyagramı ve komut listesi ile beraber
verilmiştir.
13
1.4.6. PLC’ lerde Bulunan Özel Fonksiyonlar
PLC’ lerin kullanıldıkları endüstriyel uygulamalarda, sistem denetiminin sağlanması
için PLC’ nin uygun bir şekilde programlanması gereklidir. PLC’ lerin yapısında bulunan
bazı özel fonksiyonların kullanımı PLC’ lerin programlanmasında ve kontrol edilecek
sistemin işleyişinde kolaylık sağlar. Bu kısımda özel fonksiyonlardan zamanlayıcı ve
sayıcı fonksiyonları incelenecektir.
1.4.6.1. Zamanlayıcı Fonksiyonu
Zamanlayıcı fonksiyonu, kumanda sistemlerinde zamana bağlı kumanda işaretinin
üretilmesi için kullanılır. Zamanlayıcılarda yapılan sayma işlemi doğru sonuç verir bu
sebepten güvenilirliği yüksektir. Sayma işlemi tekrarlanabilirdir. Bunlar zamanlayıcıların
en önemli avantajlarını teşkil etmektedir. Üç tür zamanlayıcı vardır. Bunlar:
.TON(Timer On-Delay): Gecikmeli açan zamanlayıcı
.TOF(Timer Off-Delay): Gecikmeli kapatan zamanlayıcı
.TP(Timer-Pulse): Kalıcı gecikmeli kapatan zamanlayıcı
1.4.6.2. Sayıcı Fonksiyonu
Sayıcı fonksiyonu ise fiziki değerleri yukarı ve aşağı saymaya yarar. Bu işlemleri eş
zamanlı olarak da yapabilir. Yukarı sayıcı, aşağı sayıcı ve yukarı/aşağı sayıcı olmak üzere
üç çeşit sayıcı vardır.
2. TEORİK ALTYAPI
Bir modern ve topraksız sera uygulaması olan bu projede sistemin denetimi PLC
tarafından sağlanmaktadır. Oluşturulan sera prototipinde yapılan işlemler sırasıyla
şöyledir:
. Havalandırma;
. Isıtma;
. Gölgelendirme;
. Sulama;
. Aydınlatma;
GİRİŞ ÇIKIŞ
Ortam nemi sensörü Havalandırma (fan)
Toprak nemi sensörü Sulama (su pompası)
Sıcaklık sensörü Isıtma (ısıtıcı)+motor
Işık sensörü-1 Gölgelendirme (Motor)
Işık sensörü-2 Aydınlatma aygıtı
Şekil 2.1: PLC giriş ve çıkış fonksiyonlarının ifade edildiği diyagram
Oluşturulan sera modelinde bitkinin büyümesi ve gelişmesi için uygun iklim bölgesinin
oluşması, seranın içindeki nem, sıcaklık, güneş ışığı gibi değişkenlerin kontrol altına
alınması ile sağlanmıştır. Ancak sera içindeki iklim bölgesinin oluşması, sera dışında
güneş, yağmur, sıcaklık v.b etkiler ile sürekli değiştiğinden bu gibi dış etkenlerden dolayı
bitkinin gelişmesi ve büyümesi olumsuz yönde etkilenmeden, sera içerisinde sıcaklık, ışık
ve nem sensörleri, sera dışında ışık sensörü kullanarak ortam koşulları ölçüldü ve bu
ölçümler doğrultusunda PLC kontrolünde havalandırma, ısıtma, sulama, gölgelendirme,
aydınlatma işlemleri otomatik olarak yapıldı. Şekil 2.1’ de sistemin denetimini sağlayan
PLC’ nin giriş ve çıkış aygıtları gösterilmektedir.
PL
C
PLC
RÖ
LE
ve
TR
AN
SİS
TÖ
RL
Ü
AN
AH
TA
RL
AM
A
DE
VR
ES
İ
PLC
15
2.1. Havalandırma
Sera havalandırması, bitkilerin gelişimlerini iyi bir şekilde sağlamak için önemli ve
mevsim fark etmeksizin yapılması gereken bir işlemdir. Sera havalandırmasının yapılma
sebeplerini şöyle açıklayabiliriz;
Fazla güneşlenmeden sebep sera içinde oluşabilecek yüksek sıcaklığın arzu edilen
seviyeye getirilmesi için havalandırma yapılır. Böylece bitki gelişiminin sıcaklık nedeniyle
yavaşlanması engellenmiş olur.
Bitkilerin büyümesi ve gelişmesi için ihtiyaç duydukları CO2 (karbondioksit)
havalandırma ile sera içerisine alınmış olur.
Sera içerisinde bağıl nem oranının dengelenmesi havalandırma ile sağlanır. Sera
içerisinde nem oranının fazla olması, bitkinin hastalanmasına neden olabileceği gibi,
bitkilerin terleme yapmasına da engel olur. Terleme yapmayan bitki, beslendiği topraktan
su ve besin maddesi alamaz. Bu da bitkinin büyümesine engel olur. [2]
Oluşturulan sera modelinde sera içi bağıl nem oranı %45 RH değerinde kalması
sağlandı. Sera içi nem oranının yüksek olması durumunda havalandırma işlemi
yapılacaktır. Şekil 2.2’ de gösterilen sera modelinde havalandırmayı sağlayacak olan
fanların yeri belirtilmiştir.
Şekil 2.2: Havalandırma fanının sera modelindeki temsili gösterimi
16
Havalandırma fanı: Bu projede havalandırmayı sağlamak için şekil 2.3’ de gösterilen
24V/0.25ADA bilgisayar fanları kullanılmıştır. AVC Tidar Electronics firması tarafından
üretilen fan bir fırçasız DA motoru olup ölçütleri 120mmx120mmx25mm’dir.
Şekil 2.3: Havalandırmada kullanılan DA bilgisayar fanı
2.2. Isıtma
Seralarda ısıtma sistemine özellikle kış aylarında çok ihtiyaç vardır. Bitkilerin gelişmesi
ve hastalanmasında sera içi sıcaklık değeri belirleyici etkenlerden biridir. Sera içinde
sıcaklığın belirli değerler arasında olması gerekmektedir. Kışın bu ancak ısıtma
sistemlerinin kullanılmasıyla sağlanır.
Yetiştirilecek olan bitkilerin bulunduğu ortam sıcaklık değeri 15°C’nin altına
düşmemesi ve 30°C’nin üstüne çıkmaması istenir. Aksi takdirde bitkinin gelişmesi
yavaşlamış olur. [12]
Oluşturulan sera modelinin içinde bulunan sıcaklık sensörü yardımıyla ortam sıcaklığı
ölçülecektir. Ortam sıcaklığının 15°C’nin altına düşmesi durumunda gölgelendirme rayı ve
infrared ısıtıcı devreye girer. Ortam sıcaklığının 30°C’nin üstüne çıkması ile havalandırma
fanı çalışır ve gölgelendirme rayı kapanır. Böylece sera içerisinin serinletilmesi sağlanılır.
Bu durum özellikle yaz aylarında yüksek sıcaklıklarda bitkilerin korunmasında büyük öne
17
arz etmektedir. Aktif duruma geçen infrared ısıtıcının temsili gösterimi şekil 2.4’ de
verilmektedir.
Şekil 2.4: İnfrared ısıtıcının sera modelindeki temsili gösterimi
2.3. Gölgelendirme
Bitkilerin gelişimleri ve ürün verimliliğini en çok etkileyen faktörlerin başında ışık ve
sıcaklık gelmektedir. Durum böyle olunca da sera içerisindeki ışık ve sıcaklığı kontrol
altında tutmak gerekir. Özellikle yaz aylarında öğlen saatlerinde güneş ışıklarının dik
açıyla gelmesi sonucu bitki yapraklarında yanmalar meydana gelmektedir. Bu da bitkinin
gelişmesinin azalmasına ve ürün kalitesinin düşmesine sebep olur. Sera içi sıcaklık değeri
için de aynı şeyleri söyleyebiliriz. Türkiye’ de örtü altı yetiştiriciliğin en yaygın olduğu
bölgeler Akdeniz ve Ege bölgesidir. Yaz aylarında özellikle Akdeniz ve Ege bölgelerinde
sera içi sıcaklık değeri 35-50˚C arasında seyretmektedir. Bitkinin gelişimi açısından zararlı
bir aralıktır. Aynı şekilde soğuk kış aylarında özellikle gece sera için sıcaklık değeri 0-
10˚C arasında olup bitki gelişimini olumsuz yönde etkiler ve çiçek yani ürün sayısında
azalmaya sebep olur.
Bütün bu sıkıntıları gidermek adına sera modelimizde sera içine fazla gelen ışığın
yaklaşık %50’ sini geri yansıtan ısı perdesi olarak da kullanılan gölgelendirme rayı hareket
eder ve fazla gelen ışık engellenmiş olur.[2] Sera içi sıcaklık değerinin 10˚C’nin altına
düşmesi ile ısı perdesi yani gölgelendirme rayı kapanır, sera içinde bitkinin bulunduğu
hacim azaltıp ısıtmayı kolaylaştırdığı için hem enerji tasarrufu sağlar hem de sıcaklık
değeri daha yüksek seviyelere çıkarılabilir. Sıcaklığın 35˚C nin üstüne çıkması durumunda
ise sera içi sıcaklığı düşürmek için gölgelendirme rayı kapanır. Sonuç olarak bu
18
işlemlerdeki amaç; sıcak yaz aylarında sıcaklık değerinin normalin üstüne çıkmasını ve
soğuk kış aylarında sera içi sıcaklık değerinin istenen değerin altına düşmesi engellemektir.
(a) Gölgelendirme rayı açık (b) Gölgelendirme rayı kapalı
Şekil 2.5: Gölgelendirme rayı açık ve kapalı konumları
Bu projede gölgelendirme rayının şekil 2.5’ deki gibi açılıp kapanmasını yani rayın
sürülmesini sağlayan şekil 2.6’da gösterilen silecek motorudur.
Silecek motoru: Çalışma gerilimi 12V, boşta çektiği akım 2A, zorlanma akımı 10A olan
yüksek güçlü DA motoru; otomobillerde cam silecek motoru olarak kullanılmasıyla
beraber yüksek güç gerekli olan çeşitli uygulamalarda çoğunlukla tercih edilmektedir.
Şekil 2.6: Projede kullanılan silecek motoru
19
2.4. Sulama
Doğa üzerinde hangi canlı türü olursa olsun yaşamlarını sürdürebilmeleri için birtakım
yapım ve yıkım gibi metabolik faaliyetleri gerçekleştirmeleri gereklidir. Bu faaliyetlerin
devamı için olmazsa olmaz koşul sudur.
Bitkiler içinde durum aynıdır. Bitki ve bitki organlarının büyük bir kısmını su oluşturur.
Su, bitkilerin bütün metabolik faaliyetleri için zorunlu bir maddedir. Hücre sitoplazmasının
yaklaşık % 82’sini su oluşturur. Ayrıca bitkilerin hayatında çok önemli rolleri olan, çeşitli
besleyici madensel maddelerin eriticisi olması bakımından da önemlidir.[13] Yani bitkiler
için gerekli olan vitamin vb. maddeler su ile bitki köküne taşınır ve orada yine su
yardımıyla çözündükten sonra bitki tarafından emilimi gerçekleşir.
Hızla artan dünya nüfusu beraberinde besin tüketiminde artışı getirmiştir. Bu da tarımda
üretimi ve doğal olarak su tüketimini artırmıştır. Ülkemizde de tüm dünyada olduğu gibi su
tüketiminin %70’ inden fazlası tarım alanlarında olmaktadır. Günümüzde dünyanın karşı
karşıya olduğu en büyük sorunlardan bir tanesi su kaynaklarının azalmasıdır. Bunun sebebi
ise tarım alanlarında bilinçsizce ve gereğinden fazla su kullanımıdır. [14]
Bu projede hem bitkinin gelişimi için gerek ve yeter suyun sağlanması hem de su
kaynaklarının tüketiminde tasarrufun sağlamak için PLC kontrolünde otomatik olarak
sulama işlemi yapıldı.
Tarım alanlarında kullanılan sulama yöntemi, sulama sistemlerinde çok önemlidir.
Sulama yöntemi, bitki için gerekli olan suyun bitki ortamına veriliş şeklidir. Çizelge 2’ de
sulama yöntemlerinin sınıflandırılması verilmiştir.[15]
Çizelge 2: Tarımsal sulama yöntemleri sınıflandırması
YÜZEY SULAMA YÖNTEMLERİ BASINÇLI SULAMA YÖNTEMLERİ
Salma sulama yöntemi Damla sulama yöntemi
Karık sulama sistemleri Yağmurlama sulama yöntemi
Tava sulama yöntemi Mikro sulama yöntemi
Uzun tava (border) sulama yöntemi Sızdırma sulama yöntemi
Biz basınçlı sulama kategorisine ait olan damla sulama yöntemini kullanacağız. Damla
sulama yönteminin avantajları şöyle sıralanabilir;
20
. Damla sulama yöntemi direkt bitki kökünün bulunduğu ortama uygulandığı için
suyun, bitki kökünün bulunduğu ortama homojen olarak dağılmasını ve gerektiği kadar
verilmesi yapılan araştırmalara göre %50 daha fazla verim sağlamaktadır.
. Otomasyonla birlikte kullanıldığı zaman iş gücünden ve zamandan tasarruf
sağlamaktadır.
. Sulamada su sabit hızla ve sık aralıklarla verildiğinden bitki kökünün bulunduğu
ortamın neminin sürekli olarak sabit bir değerde kalmasını sağlar. Bu da verimi artıran bir
etken olarak üreticiye kar sağlamaktadır.
.Damla sulama yöntemi ile en önemli kaynağımız olan suyun tasarrufu diğer
yöntemlere göre %60 daha fazladır.[15]
Sistemin çalışması: Bir nem sensörü ile bitki kökünün bulunduğu ortam (kokobit)’ in nem
oranı yüzde değeri olarak ölçülüp, kokobit nemi referans neminden küçük ise sensör çıkışı
24V olarak PLC girişine aktarılır. PLC ise ilgili çıkışından lojik-1 üreterek röle girişine
24V DC gerilim uygular. Rölede (NO) normalde açık ucu kapanarak bu uca bağlı olan
komponent yüklenir ve su pompası çalışarak seranın otomatik sulaması yapılır.
Şekil 2.7: Sulama sisteminin Google SketchUp 3D çizimi
Su pompası: Giriş ile çıkış arasında basınç farklılığı oluşturarak suyun bir yerden başka
bir yere taşınmasını sağlayan motora su pompası denir. Bu projede suyun depodan
bitkilerin bulunduğu saksıya aktarılmasını şekil 2.8’ de gösterilen su pompası
sağlayacaktır. Bu su pompası 220V AA’da çalışıp 3A akım çekmektedir.
21
Şekil 2.8: Projede kullanılan su pompası
2.5. Aydınlatma
Seralar içinde ışık gereksinimi bitkiden bitkiye değişebileceği gibi bir bitkinin ışığa olan
gereksinim farklı zamanlarda ve farklı düzeylerde olabilir. Bitkiler gelişme döneminde
yüksek ışık intensitesine (yoğunluğuna), dinlenme döneminde daha az ışığa ihtiyaç
duyalar. [3]
Ayrıca bitkinin bulunduğu ortamın karanlık ya da ışık şiddetinin düşük olması ile
bitkide hızlı büyüme ve gövdede cılızlaşma meydana gelir, bu da üretici için arzu edilen
bir durum değildir.
Oluşturulan sera modelinde, sera içerisindeki ışık miktarını ölçecek ışık sensörünün
PLC’ ye aktardığı veriler doğrultusunda, sera içinin karanlık olması durumunda aydınlatma
işlemi, PLC kontrolünde aydınlatma aygıtı olan şerit led ile yapılmıştır. Projede kullanılan
şerit ledin çalışma gerilimi 12V DA olup metre başına çektiği akım 0,25 A’ dir.
2.6. Sistemin Akış Diyagramı
Oluşturulan sistemin çalışma prensibini daha rahat anlayabilmek için sisteme ait akış
diyagramı en sade halde şekil 2.9’ da özetlenmiştir.
22
EVET EVET
EVET
EVET
HAYIR
HAYIR
HAYIR EVET
EVET
HAYIR
EVET
HAYIR
EVET
EVET
EVET
HAYIR HAYIR EVET
Şekil 2.9: Sistemin akış diyagramı
RAYI KAPAT IŞIK ŞİDDETİ
YÜKSEK Mİ?
SERA
SICAKLIĞI
100C’ DEN
DÜŞÜK MÜ?
TOPRAK NEMİ
%25’ İN
ALTINDA MI?
SULAMAYI
BAŞLAT
HAVA
KARANLIK MI?
ISITICIYI AÇ
ISITICIYI
KAPAT
RAYI AÇ
LEDLERİ AÇ
LEDLERİ
KAPAT
SULAMAYI
BAŞLATMA
SERA SICAKLIĞI
300C’ DEN
YÜKSEK Mİ?
SERA İÇİ NEM
DEĞERİ %60’
DAN YÜKSEK
Mİ?
FANI
ÇALIŞTIR
FANI KAPAT
3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR
Topraksız sera otomasyonu adlı proje başlığı altında oluşturulan sera modelinin kendi
kendini yönetilmesi için birtakım kontrol ve kumanda oluşturulmuştur. Oluşturulan bu
devreler şöyle gruplandırılabilir;
Kontrol ve Kumanda Devreleri
1. Aydınlatma Devresi
2. Toprak Nemi Sensörü Anahtarlama Devresi
3. Sıcaklık Kontrol Devresi
4. Nem Sensörü devresi
5. Gölgelendirme devresi
6. Röle ve Transistörlü Anahtarlama Devresi
3.1. Aydınlatma Devresi
Aşağıda ki şekil 3.1’ de verilen aydınlatma devresinin çalışma prensibi bir adet
BDX53(45V-8A) transistörü iletime ve kesime sokma mantığına dayanmaktadır.
Tarafımızdan oluşturulan devrede bir adet LDR, bir adet BDX53 transistör, 3 adet uygun
değerde direnç ve 3’ lü klemens kullanılmıştır. İngilizcesi ‘Light Dependent Resistor’ olan
ve bu kelimelerin baş harflerinin birleştirilmesiyle kısaca LDR olarak okunan bir başka
ismi de ‘FOTODİRENÇ’ olan devre elemanı genellikle ışığa duyarlı yarıiletken elementler
olan germanyum (ge), silisyum(si) gibi maddelerden üretilirler. Üzerine düşen ışık
şiddetine bağlı olarak direnç değeri değişen bir elemandır. Işık şiddeti arttığı zaman direnci
azalır ve üzerine düşen ışık şiddeti azaldığı zaman ise direnci artar. [16]
LDR elemanının devredeki misyonu ise ortam karanlık olduğu zaman direnç değeri
artış göstereceğinden, transistörün iletime geçme koşulu olan, baz-emiter gerilimini 0,7 V
değerinden daha küçük bir değere düşürerek transistörü kesime sokacaktır. Transistörün
kesime girmesi ile kollektör-emiter gerilimi hemen hemen BDX53’ ün besleme gerilimine
eşit olacaktır. Gerçeklenen otomasyon modelinde kontrol elemanı olarak PLC kullanıldığı
için oluşturulan devre beslemeleri dolayısıyla çıkışları 24V olmalıdır. PROTEUS
programında tasarlanan devrenin görüntüsü şekil 3.1’ de verilmiştir.
24
Şekil 3.1: Proteus programında çizilen aydınlatma devresi şematik gösterimi
Şekil 3.1’ de şematik çizimi verilen Aydınlatma devresi board üzerinde denenip doğru
sonuçlar elde ettikten sonra, daha profesyonel bir çalışma ortaya koymak adına oluşturulan
devrelerin PROTEUS programında PCB çizimleri yapılmış ve şekil 3.2’ de verilmiştir.
Şekil 3.2: Oluşturulan aydınlatma devresinin PCB çizimi
PCB çizimi yapılan devrenin PROTEUS programında ki 3D ve gerçeklenen devrenin
görüntüsü aşağıda şekil 3.3’ de verilmiştir. Üç boyutlu gösterim ile gerçeklenen devre
arasında küçük farklar olmasının nedeni profesyonellik için devreler için ayrı bir kutu
25
yapılıp sadece LDR elemanının bir kablo vasıtasıyla sera üzerine konumlandırılacak
olmasından kaynaklanmaktadır.
Şekil 3.3: Yukarıda PCB çizimi verilen devrenin 3D ve gerçeklenmiş hali
3.2. Toprak Nemi Sensörü Anahtarlama Devresi
Bu sensör ve devre sayesinde bitki kökünün bulunduğu ortamın nemine göre otomatik
olarak sulama işlemi yapılacaktır. Toprak nemi algılama sensörü, iletken uçları sulama
yapılacak ortama (toprak olması önemli değil) batırılarak kullanılır. İçine batırılan
ortamdaki sıvı derişiminden dolayı, batırılan uçlar arasında direnç oluşur ve bu direnç
üzerinde bir gerilim farkı meydana gelir. Gerilimin farkının değeri ortamda ki nem
miktarını belirler. Ortamda ki nem miktarıyla propların iletkenliği doğru orantılı olarak
değişir. Sensör üzerinde bulunan potansiyometre sayesinde hangi nem seviyesi miktarında
dijital çıkış vereceğini ayarlayabiliriz. Sensör 5 V ile çalışmaktadır. Dijital çıkış gerilimi 5
V’ tur ve 0-4,2 V aralığında lineere yakın analog çıkış gerilimi vermektedir. Sensör kartı
üzerinde toplam 6 adet pin vardır. Bu pinler VCC, AO (analog output=analog çıkış), DO
(digital output=dijital çıkış), GND (ground=toprak (eksi uç)), kalan 2 pin ise sensörün prop
uçlarına bağlanacak olan pinlerdir.
Ortamdaki sıvı derişimini ölçen sensör, dijital çıkış olarak 5 V vermektedir.
Gerçekleştirilen otomasyon modelinde kontrol elemanı olarak PLC kullanıldığı için elde
var olan 5 V’ u PLC giriş kontaklarının algı seviyesi olan 24 V’ a yükselmek için şekil 3.4’
de ki devre PROTEUS programında çizilmiştir. Devrede bir adet BDX53 (45 V, 8A)
transistör, transistörün baz ve emiterine bağlamak için uygun değer ve güçte direnç, bir
adet 2’ li ve bir adet de 3’ lü klemens kullanılmıştır. Toprak nemi sensöründen ortam nemi
26
az olduğu zaman 5 V bilgi transistörün bazına gelir ve 24 V ile beslenen transistör iletime
geçer. İletime geçen transistörün kollekteründen akım akar. Bu akım kollektör üzerinde
bulanan dirençte 24 V değerine yakın bir gerilim farkı oluşturarak PLC giriş kontaklarının
aktif eder.
Aşağıda şekil 3.4‘ de ‘ROBOTİSTAN’ firmasından hazır olarak satın alınmış toprak
nemi algılama sensörünün çıkış bilgisini, PLC’ nin algılayabileceği gerilim seviyesine
(24V) dönüştüren anahtarlama devresinin PROTEUS programında şematik çizimi
verilmiştir.
Şekil 3.4: Toprak nemi sensörü anahtarlama devresi proteus şematik çizimi
Yukarıda şematik olarak çizimi verilen anahtarlama devresi, toprak nemi sensörüyle
birlikte denenmiş ve olumlu sonuçlar elde edildikten sonra baskı devresi oluşturulmak
üzere PCB çizimi PROTEUS programında yapılmış şekil 3.5’ de verilmiştir.
Şekil 3.5: Toprak nemi sensörü anahtarlama devresi PCB çizimi
27
PCB çizimi yukarıda verilen toprak nemi algılama sensörü anahtarlama devresinin
PROTEUS programından alınan üç boyutlu ve toprak nemi sensörüyle beraber
gerçeklenmiş fotoğrafı aşağıda şekil 3.6’ da verilmiştir.
Şekil 3.6:Bir önceki şekilde PCB’ si verilen devrenin 3D ve sensörle beraber gerçeklenen
anahtarlama devresinin görüntüsü
3.3. Sıcaklık Kontrol Devresi
Sıcaklık kontrol devresi ile sera içerisindeki sıcaklık değeri 10o C ile 30o C arasında
tutulmaktadır. Bu devrede NTC elamanı üzerinden sıcaklık değeri takip edilmektedir. NTC
(negative temperature coefficient=direnci sıcaklıkla ters orantılı) elemanı, bulunduğu
ortamdaki sıcaklık değeri arttığı zaman direnci azalan, ortamın sıcaklığı azaldığı zaman ise
direnci artan bir elemandır. Günlük hayatta kullandığımız, sıcaklık kontrolünün olduğu
birçok elektrikli alette (Kombilerde, termosifonlarda, çay ocaklarında vb…) NTC
elemanına rastlanılabilir.
Oluşturulan devrede karşılaştırma işlemi LM358N türü opampla sağlanmaktadır. Bu
opamp türü 8 pinlidir ve 12 V ile beslenmektedir. Kullanılan opampların 4 numaralı pini
topraklanmış, böylece 3 numaralı (+) pini 2 numaralı (-) pininden büyük olduğu zaman 12
V olan besleme gerilimini çıkış olarak atamaktadır. 2 numaralı pini 3 numaralı pininden
küçük olduğu zaman ise LM358N’ nin çıkışında (1 numaralı pini ), lojik 0 (0 V) elde
edilmektedir. LM358N’ nin besleme gerilimi 8 numaralı pininden verilmektedir ve kalan 3
adet pin boş bırakılmıştır.[18]
28
Şekil 3.7’ de görüldüğü gibi NTC elemanı devreye bir klemens yardımıyla R1 direncine
seri olarak bağlanarak bir değişken gerilim bölücü yapılmak istenmiştir. Ve R1 direnci ile
NTC arasından, üstteki opampın 2 numaralı pinine (- uç), alttaki opampın ise 3 numaralı
pinine (+ uç) bağlantı yapılmıştır ki bu sayede üstteki opampın 2 numaralı ucundaki, alttaki
opampın ise 3 numaraları ucundaki gerilim değişkendir. NTC üzerindeki gerilim sıcaklık
ile değişirken, üstteki opampın 3 numaralı ucunda, alttaki opampın ise 2 numaralı ucunda
potansiyometre yardımıyla referans gerilimler oluşturulur. Bu referans gerilimlerden
büyüğü 7 V, küçüğü ise 2,5 V’ tur, ama kullanıcı dilediği gibi referans ayarı yapabilir.
NTC üzerinde ki gerilim değeri 2,5 V ile 7 V arasında iken opamların ikisinde de 1
numaralı pini olan çıkış ucundan 12 V gerilim elde edilir. Ancak PLC algılama seviyesi
olan 24 V için BDX53 transistörüyle anahtarlama yapılmıştır. Ancak bu anahtarlama
devresinde, BDX53 transistörünün kollektör-emiter (VCE) gerilimi PLC girişi olarak
kullanılmıştır. Şekil3.7’ deki devreden anlaşılacağı gibi hava soğukken NTC üzerinde ki
gerilim artacağı için, üstteki opampın 2 numaralı pinindeki gerilim, 3 numaralı pinindeki
gerilimden büyük olacağı için bu opampın çıkışından 0 V elde edilir. Aynı opamp bazına
bağlı olduğu transistörü iletime geçiremez ve BDX53 transistörünün kollektör-emiter
gerilimi olan VCE gerilimi 24V olarak PLC girişi aktif olur. Alttaki opampta ise hava
soğukken 3 numaralı pinindeki gerilim, 2 numaralı pinindeki gerilimden hep büyük olacağı
için bu opampın çıkışı hava soğuk olduğu durumda hep 12 V olur ve bazına bağlı
bulunduğu BDX53 transistörünü iletime sokarak kollektör-emiter gerilimi olan VCE
gerilimini 0 V yaparak PLC girişi aktif olmaz. Hava sıcak olduğu zaman ise NTC
üzerindeki gerilim azalır ve aynı hava soğuk olduğu durum için devreler yorumlanarak,
üstteki opamptan hep 12 V elde edilir, dolayısıyla bağlı bulunduğu BDX53 transistörü
PLC giriş kontaklarını aktif edemez. Alttaki opampta ise 3 numaralı ucundaki gerilim hava
ısındıkça 2 numaralı ucundaki gerilimden daha düşük olarak, opampın çıkışından 0 V elde
edilir ve bazına bağlı bulunduğu transistörün kollektör-emiter gerilimi 24 V olarak, PLC
girişi aktif olur. PLC ise içindeki program sayesinde hangi girişten bilgi gelmiş ise ilgili
çıkışı aktif ederek, oluşturulan sera modelinde ya soğutma ya da ısıtma yaptırır.
Oluşturulan devrede 2 adet LM358N türü opamp, 2 adet BDX53 (45 V, 8A) transistör, 1
adet 6’ lı klemens (Pin açıklığı 2,5 mm veya 5mm olabilir), 1 adet NTC, 2 adet
potansiyometre ve 5 adet uygun değerde direnç kullanılmıştır. Aşağıda sıcaklık kontrol
devresinin PROTEUS programındaki şematik çizimi şekil 3.7’ de verilmiştir.
29
Şekil 3.7: Sıcaklık kontrol devresinin PROTEUS programındaki şematik çizimi
Yukarıdaki sıcaklık kontrol devresi breadboard üzerine kurularak denenmiş ve doğru
sonuçlar elde edildikten sonra, PROTEUS programında PCB çizimi otomatik olarak
yaptırılmış ve Şekil 3.8’ de verilmiştir.
Şekil3.8: Sıcaklık kontrol devresinin PROTEUS programında PCB çizimi
Yukarıda PCB çizimi verilen sıcaklık kontrol devresi gerçeklenmiş ve bir adet
yukarıdan atlama verilmiştir. Potansiyometreler bakır plaka üzerinde değilde kullanıcı için
30
oluşturulan kontrol kutusu üzerine, NTC elemanı ise oluşturulan sera modeli üzerine
yerleştirilmek için devre üzerine koyulmamıştır. Oluşturulan devrenin PROTEUS
programında ki 3 boyutlu görüntüsü ve gerçeklenen devrenin görüntüsü şekil 3.9’da
verilmiştir.
Şekil 3.9: Sıcaklık kontrol devresinin PROTEUS programındaki3 boyutlu ve gerçeklenen
devrenin görüntüsü
3.4. Nem Sensörü Devresi
Oluşturulan sensör devresi yardımıyla sera modeli içerisindeki nem kontrolü yapılıp,
gerekirse sistem otomatik olarak havalandırma işlemi gerçekleştirecektir. Kullanılan sensör
ROBİTSHOP firmasından satın alınmış analog çıkış veren bir nem (humidity) sensörüdür.
Honeywell’ in HIH-4030 nem sensörü için tasarladığı bir uygulama kartıdır. %RH ölçüm
yapar. Lineere yakın bir analog çıkış gerilimi verir. Sensörün optimum çalışma gerilimi 5
V’ tur. Sensör üzerinde 3 adet pin (VCC, GND, OUT) vardır ve bu pinler dışarıya
alınmıştır. Hızlı tepke ve yüksek güvenilirlikte çıkış gerilimi verir. 19,05x7,62 mm boyuta
sahiptir.[17]
Sensörden alınan ölçümlere göre ortamın nemini sıfır yapamadığımız için 1,5-4,5 V
arasında çıkış gerilimi verdiği görülmüş ve sensörün bulunduğu ortamdaki nem miktarı
arttıkça, sensörün analog çıkış gerilimi de artmaktadır. Analog olarak alınan bu çıkış
gerilimini PLC için dijital sinyale (24V) dönüştürmek için bir karşılaştırma devresiyle
anahtarlama devresi birleştirilmiştir. Devre sensörden gelen gerilimi bir LM358N opamp
sayesinde karşılaştırıp elde edilen sonuca göre BDX53 transistörünü iletime veya kesime
31
sokmaktadır.LM358N türü opampın 4 numaralı pini daha önceki devrelerde olduğu gibi
topraklanmıştır. 2 numaralı pinine bir potansiyometre vasıtasıyla referans gerilimi atanmış,
3 numaralı pinine ise analog çıkış veren nem sensörünün OUT pini bağlanmıştır. Eğer
ortamın nemi artar ve sensörden gelen analog gerilim LM358N opampının 2 numaralı
pininde bekleyen referans gerilimden büyük olursa BDX53 Transistörü iletime geçer.
Transistörün İletime geçmesiyle birlikte kollektöründen akım akar ve besleme (24 V)
geriliminin neredeyse tamamı kollektör üzerindeki direnç üstüne düşer ve PLC’ ye nem
fazla bilgisi ulaşmış olur. Oluşturulan devrede 1 adet LM358N türü opamp, 1 adet
BDX53(45 V, 8A) transistör, 2 adet 2’ li 1 adet 3’ lü klemens, 3 adet uygun değerde direnç
kullanılmıştır. Oluşturulan devrenin PROTEUS programında ki şematik çizimi şekil3.10’
da verilmiştir.
Şekil 3.10: Nem sensörünün karşılaştırma ve anahtarlama devresinin şematik çizimi
Yukarıda şematik çizimi verilen nem sensörüne ait karşılaştırma ve anahtarlama devresi
denenmiş pozitif sonuçlar elde edildikten sonra PROTEUS programında baskı devresi
otomatik olarak çizdirilmiştir. Devrenin PCB çizimi Şekil 3.11’de verilmiştir.
32
Şekil 3.11: Nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama PCB çizimi
Yukarıda ki şekilde baskı devresi verilen nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama
devresinin PROTEUS programından alınan 3 boyutlu görüntüsüyle gerçeklenen devrenin
fotoğrafı şekil 3.12’ de verilmiştir.
Şekil 3.12: Nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama devresi 3D ve gerçeklenen
görüntüsü
33
3.5. Gölgelendirme Devresi
Oluşturulan bu devre ile gündüzleri sera içerisindeki ışık miktarı kontrol altında
tutulmaya çalışılmıştır. Aydınlatma devresinde olduğu gibi gölgelendirme devresinde de
LDR (Light Dependent Resistor) elemanı kullanılmıştır. LDR elemanın üzerine düşen ışık
miktarı arttığı zaman direnci azalan, ışık miktarı azaldığı zaman direnci artan bir
elemandır. Oluşturduğumuz devrede ışığın artıp LDR direncinin azalması özelliği
üzerinden işlemler yapılmıştır. Devrede karşılaştırıcı olarak LM358N türü opamp
kullanılmıştır. Bu opampın 4 numaralı pini topraklanmış, 8 numaralı pininden 12 V
besleme gerilimi verilmiş, 2 numaralı pinine bir adet potansiyometre ile referans
sağlanmış, 3 numaralı pinine, bir direnç ve bu dirence seri olarak bağlanmış LDR elemanı
üzerinden gün ışığı miktarına göre değişen gerilim ucu bağlanmıştır. 1 numaralı çıkış pini
ise anahtarlama elemanı olarak kullanılacak olan BDX53 (45 V, 8A) transistörünün bazına
bağlanmıştır.
Güneş ışığı arttığı zaman LDR elemanın direnci azaldığı için üzerindeki gerilim değeri
de azalacaktır. Durum böyle olunca LM358N opampının 3 numaralı pinindeki gerilimde
azalacaktır ve 2 numaralı uçtaki istenildiği zaman değiştirilebilen gerilimin altına düştüğü
zaman LM358N çıkış pini olan 1 numaralı ucunda lojik 0 (0 V) verecektir. LM358N’ nin
çıkışına bağlı bulunan BDX53 transistörü kesime giderek kollektör-emiter gerilimi olan
VCE gerilimi hemen hemen transistör beslemesi (24 V) değerini alacaktır. Bu durum
sonucunda ise PLC ışık çok girişi (bkz. EK-5) aktif olacaktır. Işık şiddeti normale döndüğü
yani azaldığı zaman, LDR elemanın direnci artacak ve üzerindeki gerilimin artması
sonucunda LM358N’ nin 3 numaralı pinindeki gerilim 2 numaralı pindeki gerilimden fazla
olacağından opamp çıkışı lojik 1 (12 V) olur. Ve BDX53 transistörü iletime geçerek
kollektör-emiter gerilimi olan VCE gerilimini yaklaşık olarak 0 V’ a düşürüp PLC ışık çok
girişi pasif konuma geçecektir. Devre yapımı için 1 adet LDR, 1 adet LM358N, 1 adet
BDX5 3(45 V, 8A), 1 adet potansiyometre, 1 adet 3’ lü klemens (5 mm) veya konnektör de
(2,5 mm) olabilir, 3 adet uygun değerde direnç kullanılmıştır. Şekil 3.13’ de PROTEUS
programıyla çizilen Gölgelendirme devresinin şematik çizimi verilmiştir.
34
Şekil 3.13: Gölgelendirme devresi şematik çizimi
Yukarıda şematik çizimi verilen gölgelendirme devresi breadbord üzerinde denenmiş
ve gayet olumlu sonuçlar alındıktan sonra PROTEUS programında PCB çizimi otomatik
olarak yapılmış Şekil 3.14’ de verilmiştir.
Şekil 3.14: Gölgelendirme devresi PCB çizimi
35
Yukarıda PCB çizimi verilen devrenin PTOTEUS programından alınan 3 Boyutlu
görüntüsü ve gerçeklenen devrenin görüntüsü şekil 3.15’ da verilmiştir. Gerçeklenen
devrede potansiyometre ve LDR devre üzerine yerleştirilmemiştir. Potansiyometre kontrol
kutusu üzerine LDR ise sera üzerine konumlandırılmıştır.
Şekil 3.15: Gölgelendirme devresi 3 Boyutlu çıktı ve oluşturulan devrenin görüntüsü
3.6. Röle ve Transistörlü Anahtarlama Devresi
Röle ve transistörlü anahtarlama devresi PLC’ den gelen emirlere göre Çıkış aygıtları
olan FAN, LED, MOTOR, ISITICI, SU MOTORU’ nu sürmede kullanılmıştır. Devrede
kullanılan transistörler BDX53 isimli 45 V ve 8 ampere kadar yük sürebilmektedirler.
Röleler ise bobin uçlarına 24 V gerilim geldiği anda NO (normally open=normalde açık)
olan kontağını kapatıp, NC (normally closed=normalde kapalı) olan kontağını açmaktadır.
Oluşturulan devrede kullanılan röleler 7 A 250 V AA ve 10 A 28 V DA’ a yol
verebilmektedir. Röle devresinde özel olan yapı 2 adet röle ile yapılan (bkz…) doğru akım
motoruna ileri ve geri yol verme için luşturulan H köprüsüdür. Isıtıcı ve su motoru 220 V
AA ile çalışmaktadır ve bu iki aygıta 220 V vermek için 2 ayrı rölenin NO (normally
open=normalde açık) kontakları kullanılmıştır. Transistörler ise FAN sürme ve LED
yakma için toplamda 2 adet kullanılması yeterli olmuştur. Genel olarak devrede 4 adet
röle, 2 adet transistör, 11 adet 2’ li klemens, 1 adet 4’ lüklemens, 4 adet uygun değerde
direnç kullanılmıştır. Beslemeler, girişler ve çıkışı bağlanacak aygıtlar için ayrı ayrı
36
klemens kullanılmıştır. PROTEUS programında tasarlanan devrenin şematik çizimi Şekil
3.16’ da verilmiştir.
Şekil 3.16: Röle ve Transistörlü anahtarlama devresi şematik çizimi
Şekil 3.16’ da verilen röle ve transistörlü anahtarlama devresi şematik çiziminden
faydalanarak devre breadbord üzerinde denenmiş ve olumlu sonuçlar aldıktan sonra
PROTES programında PCB çizimleri otomatik olarak yapılarak Şekil 3.17’ de
gösterilmiştir.
37
Şekil 3.17: Röle ve Transistörlü anahtarlama devresi PCB çizimi
Şekil 3.17’ de verilen PCB çizimin PROTEUS programından 3 boyutlu olarak çıktısı
alınmış ve oluşturulan devreyle birlikte fotoğrafı Şekil 3.18’ de verilmiştir.
Şekil 3.18: Röle ve Transistörlü anahtarlama devresi 3D ve oluşturulan
devrefotoğrafı
4. SONUÇLAR
Sera otomasyonu ile ilgili literatürde birçok çalışma bulunmaktadır. Projede diğer
çalışmalardan farklı olarak kontrol çeşitliliği ve yapılan işlem sayısı fazladır. Isıtma,
gölgelendirme, havalandırma, sulama ve aydınlatma olmak üzere beş çeşit işlem PLC
denetiminde yapılmıştır. Sistemin denetiminde PLC kullanmamızın en büyük avantajı
yüksek güç gerektiren aygıtların denetimi ve sürülmesinde PLC’ nin diğer denetleyici
türlerine göre en uygun oluşudur. Zaten bu sebepten PLC’ ler endüstriyel otomasyonun
vazgeçilmezidir.
Projenin benzeri otomasyon türlerinden bir diğer farkı ise bir modern tarım yani
topraksız tarım uygulaması teşkil etmesidir. Topraksız tarımın en büyük özelliğinden birisi
de sera otomasyonuna uygun olmasıdır. Topraksız tarımda meydana gelebilecek
gelişmelerin bu projeye direkt olarak enjekte edilebileceğinden dolayı projenin gelişmeye
açık yapıda olduğu kanaatine varmış bulunmaktayız.
Projenin yapımında izlenilen yollar, kullanılan elemanlar, yapılan deney çalışmaları ve
modellemeler proje başlıkları altında detaylı bir şekilde anlatılmıştır.
Bu çalışma ile beraber PLC kullanılan bir otomasyon sisteminin nasıl gerçeklendiği,
PLC’ nin giriş ve çıkış aygıtlarıyla nasıl haberleştiği, bu haberleşmenin sağlanması için
gerekli olan programlamanın uygun bir şekilde nasıl oluşturulduğu, PLC’ nin temel yapısı
ve çalışma mekanizması gibi konularda detaylı bilgi edinme fırsatı bularak tecrübe
kazanmış olduk.
5. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME
Sistem çalışması için düşünülen devreler PROTEUS İSİS programında çizilerek
simulasyon sonuçlarına göre gerekli değerlendirmeler yapılarak malzeme alınmıştır.
Tasarlanan devreler breadbord üzerinde kurularak devre analizleri yapılmış yaşanılan
aksaklıklar sonucunda malzeme değişimi ve eklenmesi yapılmıştır. Yenilenen
malzemelerle devreler tekrar kurulmuş ve doğru sonuçlar alındıktan sonra TWİDOSUİT
programı ile PLC’ ye merdiven diyagramı yüklenmiştir. TWİDOSUİT programında
merdiven diyagramının simulasyonu gerçekleştirilmiş ve yapılması düşünülen kontrol
işlemleri için yeterli ve gerekli çıktılar elde edilmiştir. Breadbord üzerinde kurulan devreler
PLC ile bağlantısı kurularak PLC ışıkları gözlemlenerek sistemin doğru çalışıp
çalışmayacağı yorumlanmıştır.
Sistemin düzgün çalıştığı kanısına vardıktan sonra devrelerin PCB çizimleri yapılarak
baskı devreleri için gerekli malzemeler alınmıştır. Baskı devreleri yapılıp çıkış aygıtlarıyla
beraber uyumlu çalışıp çalışmadığı gözlemlenmiştir. Sera modeli dışarıda yaptırılarak çıkış
aygıtları, kontrol elemanları, sera üzerine konumlandırılmıştır. Oluşturulan devreler için
kutu tasarlanmış ve yaptırıldıktan sonra devreler kutu içerisine yerleştirilmiştir. Sistemin
bir bütün olarak çalışması sağlanmış ve yapılmak istenen kontrol işlemleri sorunsuzca
çalışmıştır.
Topraksız sera otomasyonu adlı projemizin günümüzde benzer çalışmalar yapılmaya
başlanmıştır. Gün geçtikçe tarım sektöründe şirketleşmeler ve yatırımlar artmakta olduğu
için bundan sonra yapılacak projelerin sayısının artacağı ve yapılacak olan projelere
kaynaklık edeceği görüşündeyiz.
KAYNAKLAR
[1]. T.C. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı web sitesi. 2013 [Online].Mevcut adres:
http://www.tarim.gov.tr
[2]. Y. S. Arı, “Birden Fazla Seranın, PLC ve SCADA Yazılımı ile Kontrolü Ve İnternet
Üzerinden İzlenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri
Enstitüsü, İstanbul, 2011
[3]. M. Ciğer, “Bilgisayar Kontrollü, İnternet Destekli Sera Otomasyonu‟, Yüksek Lisans
Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 2010.
[4]. E. Turhan, “Bir Topraksız Tarım Şekli Olan Saksı Kültüründe Farklı Yetiştirme
Ortamlarının Sera Marul Yetiştiriciliğinde Verime Etkisi Üzerinde Bir Çalışma”,
Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi Bahçe Bitkileri, İzmir, 1996
[5]. R. Güven, A. Alkış, “Uzaktan Kontrollü ve Mikroişlemci İle Sulama Sistemi”,
Bitirme Projesi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Trabzon,
2013
[6]. S. Çoklu, “Akıllı Röle Kontrollü Sera Uygulaması”, Bitirme Çalışması, Karadeniz
Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Trabzon, 2010
[7]. A.R. Bıcılı, “Sera Otomasyonu”, Bitirme Projesi, Karadeniz Teknik Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi, Trabzon, 2013
[8]. G. Salğar, “Doğal Gaz SCADA Otomasyon Uygulamalarında Ana Kontrol Merkezi
İle Haberleşmeyi Sağlayan SCADA Otomasyon Sistemlerinin; CİCODE SCADA
VE PLC PROGRAMLARINDAKİ MEVCUT PARAMETRELER YARDIMI İLE
BİLGİSAYAR DESTEKLİ YENİ ARAYÜZLER OLUŞTURULMASI”, Yüksek
Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kahramanmaraş, Ocak 2010
[9]. A. Beşiroğlu, “Modern Seracılık ve Topraksız Kültürün Üstünlükleri”, Sera
Yatırımcıları ve Üreticileri Birliği.[Online]. Mevcut adres: http://www.sera-
bir.org.tr/makaleler. i28.modern-seracilik-ve-topraksiz-kulturun-ustunlukleri#i.com
[10]. “Twido PLC Programlama” Teknik Eğitimi, 2012, İstanbul Teknik Eğitim Merkezi
[11]. A. Çilek, “PLC ve SCADA İle Endüstriyel Otomasyon Uygulaması”, Yüksek Lisans
Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik-Elektronik Mühendisliği,
Ankara, Aralık 2005
[12]. K. Sarıkaya, “Seralarda Otomatik Kumanda Sistemleri”, Bitirme Projesi, Karadeniz
Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Trabzon, 1997
[13]. Mesleki Eğitim ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi (MEGEP),
‘Bahçecilik Bitkilerin Su Metabolizması’, Ankara, 2007
[14]. Ö. Çetin, M. Eylen, F. K. Sönmez, “Basınçlı Sulama Sistemlerinin Su Kaynaklarının
Etkin Kullanımındaki Rolü ve Mali Desteklerin Bu Sistemlerin Yaygınlaşmasındaki
Etkisi”, Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi 3 (2): 53-57, 2010 ISSN: 1308-3945, E-
ISSN: 1308-027X, www.nobel.gen.tr
[15]. A. S. Bulut, “Sulama Teknikleri”, İstanbul Büyükşehir Belediyesi Park Bahçe ve
Yeşil Alanlar Daire Başkanlığı, Avrupa Yakası Park ve Bahçeler Müdürlüğü.
[Online].Mevcut adres: http://www.avrupaparkbahceler.com
[16]. “BDX53C Data Sheet”, STMicroelectronics, Octeber 2007
[17]. “HIH-4030/31 Series Humidity Sensors”, Honeywell, March 2008
[18]. “LM358N Data Sheet”, Motorola, 1996
EKLER
EK‐1. IEEE Etik Kuralları
IEEE Etik Kuralları
IEEE üyeleri olarak bizler bütün dünya üzerinde teknolojilerimizin hayat standartlarını
etkilemesindeki önemin farkındayız. Mesleğimize karşı şahsi sorumluluğumuzu kabul
ederek, hizmet ettiğimiz toplumlara ve üyelerine en yüksek etik ve mesleki davranışta
bulunmayı söz verdiğimizi ve aşağıdaki etik kuralları kabul ettiğimizi ifade ederiz.
1. Kamu güvenliği, sağlığı ve refahı ile uyumlu kararlar vermenin sorumluluğunu kabul
etmek ve kamu veya çevreyi tehdit edebilecek faktörleri derhal açıklamak;
2. Mümkün olabilecek çıkar çatışması, ister gerçekten var olması isterse sadece algı
olması, durumlarından kaçınmak. Çıkar çatışması olması durumunda, etkilenen taraflara
durumu bildirmek;
3. Mevcut verilere dayalı tahminlerde ve fikir beyan etmelerde gerçekçi ve dürüst
olmak;
4. Her türlü rüşveti reddetmek;
5. Mütenasip uygulamalarını ve muhtemel sonuçlarını gözeterek teknoloji anlayışını
geliştirmek;
6. Teknik yeterliliklerimizi sürdürmek ve geliştirmek, yeterli eğitim veya tecrübe olması
veya işin zorluk sınırları ifade edilmesi durumunda ancak başkaları için teknolojik
sorumlulukları üstlenmek;
7. Teknik bir çalışma hakkında yansız bir eleştiri için uğraşmak, eleştiriyi kabul etmek
ve eleştiriyi yapmak; hatları kabul etmek ve düzeltmek; diğer katkı sunanların
emeklerini ifade etmek;
8. Bütün kişilere adilane davranmak; ırk, din, cinsiyet, yaş, milliyet, cinsi tercih,
cinsiyet kimliği veya cinsiyet ifadesi üzerinden ayırımcılık yapma durumuna
girişmemek;
9. Yanlış veya kötü amaçlı eylemler sonucu kimsenin yaralanması, mülklerinin zarar
görmesi, itibarlarının veya istihdamlarının zedelenmesi durumlarının oluşmasından
kaçınmak;
10. Meslektaşlara ve yardımcı personele mesleki gelişimlerinde yardımcı olmak ve
onları desteklemek.
43
IEEE Code of Ethics
We, the members of the IEEE, in recognition of the importance of ourtechnologies in
affecting the quality of life throughout the world, and in acceptinga personal obligation
to our profession, its members and the communities weserve, do hereby commit
ourselves to the highest ethical and professionalconduct and agree:
1. to accept responsibility in making engineering decisions consistent with thesafety,
health and welfare of the public, and to disclose promptly factors thatmight endanger
the public or the environment;
2. to avoid real or perceived conflicts of interest whenever possible, and to disclose
them to affected parties when they do exist;
3. to be honest and realistic in stating claims or estimates based on available data;
4. to reject bribery in all its forms;
5. to improve the understanding of technology, its appropriate application, and potential
consequences;
6. to maintain and improve our technical competence and to undertake technological
tasks for others only if qualified by training or experience, or after full disclosure of
pertinent limitations;
7. to seek, accept, and offer honest criticism of technical work, to acknowledge and
correct errors, and to credit properly the contributions of others;
8. to treat fairly all persons regardless of such factors as race, religion, gender,
disability, age, or national origin;
9. to avoid injuring others, their property, reputation, or employment by false or
mlicious action;
10. to assist colleagues and co‐workers in their professional development and to support
them in following this code of ethics.
Approved by the IEEE Board of Directors
August 1990
ieee‐ies.org/resources/media/about/history/ieee_codeofethics.pdf
44
Code of Ethics for Engineers
Mühendisler İçin Etik Kuralları
Etik kuralları ile ilgili faydalı web adresleri
IEEE Code of Ethics
http://www.ieee.org/about/corporate/governance/p7‐8.html
NSPE Code of Ethics for Engineers
http://www.nspe.org/resources/ethics/code‐ethics
American Society of Civil Engineers, UC Berkeley Chapter
http://courses.cs.vt.edu/professionalism/WorldCodes/ASCE.html
Engineering Ethics BY DENISE NGUYEN
http://sites.tufts.edu/eeseniordesignhandbook/2013/engineering‐ethics‐2/
Code of Ethics of Professional Engineers Ontario
http://www.engineering.uottawa.ca/en/regulations
Bir kitap:
What Every Engineer Should Know about Ethics
Yazar: Kenneth K. Humphreys
CRC Press
EMO – Elektrik Mühendisleri Odası
Etik Kütüphanesi
http://www.emo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=50871&tipi=46&sube=0#.U1QfyVV_
tjs
45
EK‐2. İŞ ZAMAN ÇİZELGESİ
Çizelge 3’ de projenin tasarımından gerçeklenmesine kadar olan süreçteki çalışma takvimi
verilmiştir.
Çizelge 3: İş zaman çizelgesi
İş Paketleri Eylül Ekim Kasım Aralık Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs
1. İş paketi X
2. İş paketi X
3. İş paketi X
4. İş paketi X
5. İş paketi X
6. İş paketi X
7. İş paketi X
8. İş paketi X
9. İş paketi X
10. İş paketi X
11. İş paketi X
12. İş paketi X
13. İş paketi X
14. İş paketi X
46
1. İş paketi: Topraksız tarım hakkında genel bilgiler edinilmesi.
2. İş paketi: Sera otomasyonu hakkında genel bilgiler edinilmesi.
3. İş paketi: Yapılması planlanan sera modelinde, hangi iklimsel parametrelerin kontrol
altına alınacağının belirlenmesi.
4. İş paketi: Sera içi iklim koşullarının, bitki için optimal değerlerde tutulması adına,
hangi işlemin nasıl yapılırsa daha uygun olacağını belirlemek.
5. İş paketi: Proje ile ilgili öğretim elemanlarına danışıp, onların bilgi ve deneyimlerinden
yararlanmak.
6. İş paketi: Giriş – PLC – röle yardımıyla çıkış aygıtlarının çalıştırılması hakkında
bilgiler edinmek, oluşturulacak olan sera modelinin 3 boyutlu tasarımının yapılması.
7. İş paketi: Sistemin merdiven diyagramının oluşturulması ve tasarım projesi yazım
kılavuzu incelenmesi, tasarım projesi yazımı.
8. İş paketi: Tasarım projesinin yazımı ve teslimi.
9. İş paketi: Kontrol ve kumanda devrelerinin Proteus programında çizilmesi ve
simulasyonun yapılması.
10. İş paketi: Simulasyonlarda tasarlanan devrelerin malzeme şiparişlerinin verilip
breadbord üstünde denenmesi, denemeler esnasında karşılaşılan aksaklıklara göre malzeme
değişimi ve yeniden malzeme siparişi verilerek devreleri tam anlamıyla çalışır hale
getirilmesi.
11. İş paketi: Oluşturulan merdiven diyagramın PLC’ ye yüklenmesi ve breadbord üzerine
kurulan devreleri PLC’ ye bağlayarak PLC giriş ışıklarının test edilmesi.
12. İş paketi: Proteus programında şematik çizimi yapılan devrelerin PCB çizimlerinin
yapılması. Baskı devre yapımı hakkında bilgi toplanıp, baskı devre yapımı için gerekli
malzemelerin alınması.
13. İş paketi: Baskı devrelerinin yapılması, PLC ile uyumunun incelenmesi, çıkış
aygıtlarının tedarik edilip devrenin bir bütün olarak çalıştırılması, Sera modelinin yaptırılıp
çıkış aygıtlarının ve kontrol elemanlarının sera içine ve üzerine konumlandırılması.
14. İş paketi: Gerçeklenen devreler için kutu tasarımı ve kutunun yaptırıldıktan sonra
devrelerin kutu içine konumlandırılması, tez yazılması
47
EK-3. MALİYET ÇİZELGESİ
Çizelge 4’ de projede kullanılan malzemelerin birim fiyatları, miktarları ve toplam tutarları
verilmiştir.
Çizelge 4: Maliyet çizelgesi
MALZEME İSİMİ
MİKTAR
BİRİM FİYAT
(TL)
TUTAR
(TL)
PLC 1 750 750
RÖLE 4 4 16
NEM SENSÖRÜ 1 50 50
TOPRAK NEMİ
SENSÖRÜ
1 12 12
AKVARYUM SU
MOTORU
1 32 32
DA 24 VOLT GÜÇ
KAYNAĞI (14,5 A)
1 90 90
24 V DA FAN 2 10 20
LM358N (OPAMAP) 4 1 4
SİLECEK MOTORU 1 60 60
DİŞLİ TAKIMI 4 17,5 70
ZİNCİR TAKIMI 3 m 20 60
KLEMENS 53 0,25 13,25
KABLO 10 m 1 10
LEHİM İLETKENİ 1 KUTU 5 5
HORTUM 5 m 1 5
BDX53C
TRANSİSTÖR
8 1 8
LDR 2 1 2
NTC 1 1 1
ISITICI 1 70 70
SWİTCH 2 2,5 5
ŞERİD LED 2 m 6 12
E27 DUY 1 2 2
ANAHTAR 1 1 1
SERA MODELİ 1 300 300
KONTROL KUTUSU 1 50 50
POTANSİYOMETRE 4 1 4
HAVYA 1 10 10
MİKRO MATKAP 1 32 32
MULTİMETRE 1 10 10
VERNİK 1 9 9
TERMOMETRE 1 10 10
48
MAKET BIÇAĞI 1 5 5
LAMBA 1 4,9 4,9
DİMMER 2 8 16
TTR KABLO 2 m 1 2
İNCE UÇ
TORNAVİDA
1 7,5 7,5
ASİT 2 ŞİŞE 5 10
BAKIR PLAKET 8 1 8
TUZ RUHU 1 6,99 6,99
DELİKLİ BORD 5 5 25
12 V ADAPTÖR 2 10 20
GENEL
TOPLAM
1828,64
49
EK-4. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU
1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.
Otomasyon sistemlerinde yüksek güce ihtiyaç duyulan yerlerde PLC diğer mikro
denetleyicilere nazaran daha çok kullanılmaktadır. Bu projede denetleyici olarak PLC
kullanılmasından dolayı endüstriyel tarımda önemli bir yere sahip olacağı
düşünülmektedir.
2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?
Bu projede giriş aygıtı olan sensörlerden alınan anlık veriler PLC’ ye aktarılmıştır.
Tarafımızdan oluşturulan ladder(merdiven) diyagram yardımıyla PLC’ nin
programlanması yapılmış olup, röle ve transistörlü anahtarlama devreleri ile çıkış aygıtları
olan motor, su pompası, fan, ısıtıcı ve şerit led çalıştırılmıştır.
3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?
Bu projede kullanılan denetleyicinin çalışma ilkesini ve programlanmasını PLC dersi
kapsamında öğrendik. Kontrol Ve Sürücü Sistemleri Laboratuarı-1 dersinde PLC, röle ve
kontaktörün birbirleriyle olan bağlantı şekillerini ve projede kullanılan bu elemanların çıkış
aygıtlarını nasıl çalıştıracağını uygulamalı olarak öğrendik. Kontrol Sistemlerine Giriş
dersi bir sürecin PLC ile otomatik olarak kontrol edilmesi ve projesinin içeriğinde
paylaşılan sistemin blok diyagramının oluşturulmasına katkı sağlamıştır.
4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir? 1. Güvenilirlik
2. Yüksek performans
3. Hassasiyet
4. Zamanında teslim etme
5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?
a) Ekonomi:
Bu projenin günümüzde ki uygulamalarına bakıldığında yapılan yatırımlar uzun vadeli
olarak düşünülmektedir. Modern tarım kuruluş masrafı yüksek olsa bile, üreticiye daha
yüksek kazanç sağladığı için kendini kısa sürede amorti etmektedir.
b) Çevre sorunları:
Ülkemizin su zengini bir ülke olmadığı bilinmektedir. Su tüketiminin %70’ lik kısmı tarım
alanlarında olmaktadır. En önemli doğal kaynağımız olan suyun gereksiz tüketimi bu proje
ile birlikte en aza indirilip su tasarrufu sağlanacaktır. Klasik seralarda ısıtma sisteminde
yakıt olarak büyük ölçüde odun veya kömür gibi karbonmonoksit salınımı olan maddeler
kullanılmaktadır ve bu gazlar çevreye çok zararlıdır. Gerçeklediğimiz projenin ısıtma
sistemi tamamen çevre dostudur.
c) Sürdürülebilirlik:
Gerçeklenen bu proje tüm dünyada olduğu gibi Türkiye’ de de başta Akdeniz ve Ege
bölgelerinde uygulanmaktadır. Ürün kalitesini ve verimi artırıp işgücünü azalttığı için
50
üreticiye daha çok kazanç sağlayacağından projenin sürdürülebilir olduğu
düşüncesindeyiz.
d) Üretilebilirlik:
Günümüz Türkiye’ sinde devletin yatırımcıları cesaretlendiren hibeleri tarım sektöründe de
etkisini göstermeye başladı ve bugün küçük üreticiler bile büyük düşünüp büyük kazançlar
sağlamak için modern tarıma yönelmeye başlamıştır. Durumun böyle olması projenin
üretilebilirliğini artırmaktadır.
e) Etik:
Daha önce yapılan projelerden faydalanılmıştır. Ancak hiçbir kaynaktan birebir alıntı
yapılmamış, edinilen bilgiler tamamen kendi yorumlarımızla bu projeye aktarılmış olup
etik açıdan bir sorun teşkil etmemektedir.
f) Sağlık: Bu projenin en çok ilgi çeken noktasının sağlık olduğunu düşünüyoruz. Otomasyonla
kontrol edilen serada hiçbir şekilde zararlı gaz salınımı olmadığı için canlılar açısından bir
sorun teşkil etmediği gibi, topraktan bağımsız olarak ürün yetiştirildiğinden zirai ilaç
kullanımı olmamaktadır. Bu durumun avantajlarından birincisi yetiştirilen ürünleri tüketen
canlıların sağlığını tehdit etmemesi bir diğeri ise toprakta yaşayan canlıların sağlığı
açısından bir sorun teşkil etmemesidir.
g) Güvenlik:
Kullanılan malzemelerin izolasyonları gerektiği gibi yapılıp hiçbir güvenlik tehdidi
oluşturmayacak şekilde gerçeklenecektir.
h) Sosyal ve Politik Sorunlar:
Sosyal ve politik sorun teşkil etmemekle birlikte üretilen kaliteli ürünü ihraç etme şansı
doğacaktır. Ülke ekonomisi açısından önemli katkı sağlayacaktır.
ı) Sera Konstrüksiyon Profilleri:
Sera yapımında iskelet malzemesi olarak kolon ve çatı makasını oluşturan elemanların
seçiminde standart galvanizli çelik profiller kullanılmıştır.
i) Seralarda Uygulanan Çatı Tipleri:
Cam örtülü seralar için beşik çatı ve venlo tipi, plastik seralar için gotik çatı tipleri
kullanılmalıdır. Bu sera modelinde venlo tipi çatı kullanılmıştır.
j) Seralarda Uygulanan Sulama Yöntemleri:
İlk yatırım masraflarının yüksek olmasına karşın sulama randımanın yüksek olması ve
büyük oranda su ekonomisi sağlaması nedeni ile yapılacak seralarda sulama yöntemi
olarak damla sulama yöntemi kullanılmıştır.
51
EK-5. SİSTEMİN PROGRAMI(MERDİVEN DİYAGRAMI)
Sistemin istenilen şekilde çalışmasını sağlayacak olan merdiven diyagramı şekil 4’ de
verilmiştir.
Şekil 4.1: Sistemin merdiven diyagramı
52
EK-6. DİSİPLİNLER ARASI ÇALIŞMALAR
Bu proje genel itibariyle kendi emeğimizin ve bize destek olan saygıdeğer hocalarımızın
ürünüdür. Ancak bizim ve proje yürütücümüzün bilgisi ve tecrübesi kapsamında olmayan
birkaç konuda dışarıdan o konu üzerinde profesyonel kişilerden yardım alınmıştır.
Öncelikle proje tasarım aşamasındayken yapılacak kontrol işlemleri hakkında AKDENİZ
ÜNİVERSİTESİ’ nden yeni mezun olan ve topraksız tarım işi yapan bir firmada
çalışmakta olan ziraat mühendisi sn. Mustafa ÇETİN’ in bilgilerinden faydalanılmıştır.
Kendi tasarımımız olan sera modelinin iskeletinin yapılmasında Antalya’ nın Serik
ilçesinde sera ustalığı yapan bir kişiden yardım alınmıştır. Oluşturulan projenin daha
düzenli ve profesyonel olması için bir kontrol kutusu tasarlanmış ve Kartal reklam isimli
bir reklamcıdan yardım alınmıştır.
53
Ek-7. SERANIN ÜÇ BOYUTLU TASARIMI
Projede gerçeklenen sera modelinin Google sketchup programında çizilmiş üç boyutlu
resmi aşağıda şekil 4.2’ de verilmiştir.
Şekil 4.2: Seranın üç boyutlu tasarımı
54
EK-8. GERÇEKLENEN SERA MODELİ
Aşağıda oluşturulan sera modelinin iskeletinin, gölgelendirme rayını hareket ettirecek olan
dişli-zincir takımının ve sistemin tamamlanmış hali şekil 4.3’ de verilen fotoğraflarda
gösterilmektedir.
Şekil 4.3: Gerçeklenen sera modeli
55
EK-9. OLUŞTURULAN DEVRE KUTUSU
Tarafımızdan yapılan devrelerin içine yerleştirildiği ve ön yüzünde PLC, start-stop butonu,
referans ayarı için gerekli potansiyometrelerin ayar uçlarının, arka yüzünde ise açma-
kapama tuşlarının bulunduğu kutu şekil 4.4’ de verilmiştir.
Şekil 4.4: Oluşturulan devre kutusu
56
ÖZGEÇMİŞLER
Ali TOPAL
1962 yılında Trabzon’ da doğdu. İlköğretim ve Lise eğitimini Trabzon’da tamamladı. 1982
yılında Giresun KTÜ Meslek Yüksek Okulun’ dan, 1986 Anadolu Üniversitesi İktisat
Fakültesi’nden mezun oldu. 2010 yılında başladığı Karadeniz Teknik Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans eğitimini
sürdürmektedir. 1986 yılında Trabzon TEDAŞ’ da başladığı işe hala devam etmektedir.
Aziz BÜYÜKAKSU
1992 yılında Antalya’ da doğdu. İlköğretim ve Lise eğitimini Antalya' nın Serik İlçesinde
tamamladı. 2010 yılında başladığı Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans eğitimini sürdürmektedir.
Bircan ŞAHİN
1988 yılında Ordu'da doğdu. İlköğretim eğitimini Ordu’ da Ünye ilçesinde tamamladıktan
sonra 2006 yılında Ünye Yabancı Dil Ağırlıklı Lisesi'nden Mezun oldu. Karadeniz Teknik
Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans eğitimine devam
etmektedir.
Hakan BEKTAŞ
1992 yılında Trabzon’un Çaykara İlçesinde doğdu. İlköğretim ve Lise eğitimini Trabzon'da
tamamladı. 2010 yılında başladığı Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans eğitimini sürdürmektedir.