uzaktan kumandalı robot sistemleri

KARADEN İZ TEKN İK ÜNİVERSİTESİ

MÜHEND İSLİK FAKÜLTES İ

MAK İNA MÜHEND İSLİĞİ BÖLÜMÜ

UZAKTAN KUMANDALI ROBOT S İSTEMLER İ

BİTİRME ÇALI ŞMASI

Muhammed Onur AKBA Ş

Mustafa Sami ATILGAN

HAZ İRAN 2012

TRABZON

http://www.iceni.com/unlock-pro.htm

KARADEN İZ TEKN İK ÜNİVERSİTESİ

MÜHEND İSLİK FAKÜLTES İ

MAK İNA MÜHEND İSLİĞİ BÖLÜMÜ

UZAKTAN KUMANDALI ROBOT S İSTEMLER İ

Muhammed Onur AKBA Ş

Mustafa Sami ATILGAN

Danışmanı :Doç. Dr. Levent GÜMÜŞEL

Danışmanı :Yrd. Doç. Dr. Nurhan GÜRSEL ÖZMEN

Jüri Üyesi :Yrd. Doç. Dr. Mehmet İTİK

Bölüm Başkanı : Prof. Dr. Ertan BAYDAR

Trabzon 2012


II

ÖNSÖZ

Bitirme tezi kapsamında günümüzde artan terör olaylarına engel olmak ve onlara

karşı belirli bir önlem almak, aynı zamanda bunların önüne geçerken de bu duruma

müdahale eden insanların hayatlarını riske atmamak için bu tarz uzaktan kumandalı bir

sistemin gerçekleştirilmesinde bizi destekleyen ve öğretim sürecimiz boyunca her daim

bilgi ve tecrübesiyle bize destek veren ve yol gösteren değerli danışman hocalarımız Sayın

Doç. Dr. Levent GÜMÜŞEL’ e ve Yrd. Doç. Dr. Nurhan GÜRSEL ÖZMEN’ e,

çalışmalarımızda bizim yanımızda olan Makine Mühendisi Melih LUTOĞLU ve Makine

Mühendisi Buğra AYHAN’ a, bize yardımcı olan değerli arkadaşlarımıza ve bizleri

yetiştiren ailelerimize çok teşekkür ediyoruz.

Ayrıca bilgi ve tecrübeleriyle gelişmemize katkı sağlayarak öğretim sürecimize ışık

tutan değerli bölüm hocalarımıza da teşekkür ederiz.

Muhammed Onur AKBA Ş Mustafa Sami ATILGAN

Trabzon 2012


III

İÇİNDEKİLER

Sayfa No

ÖNSÖZ II

İÇİNDEKİLER III

ÖZET V

SUMMARY VI

ŞEKİLLER DİZİNİ VII

TABLOLAR (ÇİZELGELER) DİZİNİ VIII

1 GENEL BİLGİLER 1

2 MİKRODENETLEYİCİLER 6

1 MİKRODENETLEYİCİLER NİÇİN KULLANILIR? 6

2.2 MİKRODENETLEYİCİ İLE MİKROİŞLEMCİ ARASINDAKİ FARKLAR 7

2.3 MİKRODENETLEYİCİLERDE BULUNAN ÖZELLİKLER 8

2.4 MİKRODENETLEYİCİYİ SEÇİM ÖLÇÜTLERİ 9

2.5 PIC MİKRODENETLEYİCİ 10

2.5.1 PIC 16F628 MİKRODENETLEYİCİSİ VE ÖZELLİKLERİ 11

2.5.2 PIC 16F877A MİKRODENETLEYİCİSİ VE ÖZELLİKLERİ 14

2.6 HABERLEŞME STANDARTI SEÇİMİ 25

2.7 ASENKRON SERİ HABERLEŞME STANDARTI 26

2.8 VERİ İLETİŞİMİ 30

IV

2.8.1 FİZİKSEL KARAKTERİSTİK 30

2.8.2 DATA FORMATI 30

3. RÖLE 33

4. ENKODERLİ MOTOR 35

4.1 MUTLAK TİP (ABSOLUTE) ENKODERLER 35

4.2 ARTIRIMSAL TİP (INCREMENTAL) ENKODERLER 35

5 ÖZGÜN PROJE ÖRNEĞİ 38

5.1 DEVRE KARTLARI 38

5.2 VERİ İLETİŞİM DİYAGRAMI 42

5.3 MEKANİK TASARIM 43

5.3.1 TUTACAK KISIM 43

5.3.2 KOLLAR 45

5.3.3 ÖN KOL VE GRIPPER ARASINDAKİ BAĞLANTI 46

5.3.4 DÖNER PLATFORM 48

5.3.5 ALT GÖVDE 50

5.3.6 DİŞLİLER 51

6 YAPILABİLECEK GELİŞTİRMELER 54

7 KAYNAKLAR 56

V

ÖZET

Günümüzde artık her şey yavaş yavaş robotik hale gelmekte ve bu robotların

kullanım alanı hızla gelişmektedir. Artık hayatımızın her alanın kullandığımız robotlar bize

birçok kolaylık sağlamaktadır. Uzaktan kumandalı araçlar, hareketini sınırlamayan,

dışarıdan bir merkeze bağlı olarak kontrol edilen sistemlerdir. Bu araçlar genellikle

uzaktan kumandalı, kablo bağlantılı ya da kızılötesi kontrollüdür. Bu araçlar derin

okyanuslardan uzay keşiflerine kadar birçok tehlikeli uygulamada yer almaktadır. Bu

araçların askeriyede kullanılması 20. Yüzyılın ilk yarısında başlamıştır. Uzaktan

kumandalı robotlar bu robotu kullanan kişinin tehlikeli alanlardan uzak, güvenli olarak

olaya müdahil olmasını sağlar. Bu robotlar güvenlik güçleri tarafından bomba imha ve

paket taşıma olaylarında kullanılmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Uzaktan Kumanda, Paket Taşıma Robotu

VI

SUMMARY

Nowadays, everything is getting much more robotic anymore and the usage of these

robots is getting bigger and bigger. These robots are being used in every field of our lives and

provide easiness to us. A remote control vehicle is defined as any mobile device that

is controlled by a means that does not restrict its motion with an origin external to the device.

This is often a remote control device, cable between control and vehicle, or

an infrared controller. Remote control vehicles have various scientific uses including

hazardous environments, working in the Deep Ocean, and space exploration. Military usage

of remotely controlled military vehicles dates back to the first half of 20th century. There

were also remotely controlled cutters and experimental remotely controlled planes in the Red

Army. Remote control vehicles are used in law enforcement and military engagements for

some of the same reasons. The exposure to hazards is mitigated to the person who operates

the vehicle from a location of relative safety. Remote controlled vehicles are used by many

police department bomb-squads to defuse or detonate explosives.

Key Words: Remote Control, Package Carrier Robot

VII

ŞEKİLLER D İZİNİ

Sayfa No

Şekil 1. PIC16F628’in bacak yapısının açık şekli görülmektedir 12

Şekil 2. PIC16F877A Bacak Tanımlamaları 16

Şekil 3. UFM-A12WPA Üstten Görünüşü 27

Şekil 4. UFM-A12WPA’nın Mikrokontrolöre bağlanması 30

Şekil 5. Çoklu Veri Gönderildiğinde ki Zaman Hesabı 32

Şekil 6. Rölenin Şematik Gösterimi 33

Şekil 7 . Master (Alıcı) Devresi 38

Şekil 8 . Headworker (Verici) Devresi 39

Şekil 9 . Eksen Motorları Devreleri 40

Şekil 10. Güç Kaynağı Devresi 41

Şekil 11. Veri İletişim Diyagramı 42

Şekil 12. SolidWorks Programında Tasarlanan Gripper 44

Şekil 13. SolidWorks programında tasarlanan ön ve arka kollar 45

Şekil 14. SolidWorks programında tasarlanan ara bağlantı elemanı 47

Şekil 15. SolidWorks programında tasarlanan döner platform 48

Şekil 16. Döner platformun dönmesini sağlayan sistem 50

Şekil 17. Robotun Genel Görünümü 51

VIII

TABLOLAR D İZİNİ

Sayfa No

Tablo 1. PIC16F628’in genel özellikleri 12

Tablo 2. Veri Gönderme ve Kontrol Ayar Tablosu 19

Tablo 3. Veri Alma ve Kontrol Ayar Tablosu 20

Tablo 4. Baud Hızı Formülasyonu 21

Tablo 5. Osilatör Frekansı Seçim Tabloları 22

Tablo 6. Osilatör Frekansı Seçim Tabloları 22

Tablo 7. Analog Veri Alınmasında Ayar Tablosu 23

Tablo 8. Olarak Kullanılacak Pinlerin Belirlenmesinde ki Ayar Tablosu 24

Tablo 9. ADCON1’in 0-1-2-3 nolu Pinlerin Ayarlanmasında Kullanılan Tablo 25

Tablo 10. Paralel ve seri haberleşme standartları karşılaştırması 25

Tablo 11. UFM-A12WPA Pin Özellikleri 27

Tablo 12. UFM-A12 WPA’ nın teknik özellikleri 28

Tablo 13. UFM-A12WPA’nın Genel Data Formatını Gösteren Tablo 31

Tablo 14. UFM-A12WPA Veri Girişlerinin Ayar Tablosu 31

Tablo 15. UFM-A12WPA Veri Çıkışlarının Ayar Tablosu 32

1.GENEL BİLGİLER

Robot, otonom veya önceden programlanmış görevleri yerine getirebilen elektro-

mekanik bir cihazdır. Robotlar doğrudan bir operatörün kontrolünde çalışabildikleri gibi

bağımsız olarak bir bilgisayar programının kontrolünde de çalışabilir. Robot deyince insan

benzeri makineler akla gelse de robotların çok azı insana benzer. Robot duyargaları

(sensör) ile çevresini algılayan, algıladıklarını yorumlayan, bunun sonucunda karar alan

(yapay zekâ), karar sonucuna göre davranan, eylem olarak hareket organlarını çalıştıran

veya durduran bir aygıttır. Bu tanıma göre bilgisayara paralel port ile bağlı ve klavyeden

kontrol edilen bir araba robot değildir. Çünkü kendisi tek başına karar vermemekte, bizim

klavyeden verdiğimiz talimatları uygulamaktadır. Ancak aynı araba duyargaları ile

algıladıklarını yorumlamak üzere bilgisayarın mikroişlemcisini kullanıp, yorumlatıyor ve

kendi karar alabiliyor, algılamalarına göre bizden bağımsız davranabiliyorsa o artık bir

robottur.

Resim.1 Endüstriyel robot örneği

Günümüzde robotların en büyük kullanım alanı endüstriyel üretimdir. Özellikle

otomotiv endüstrisinde çok sayıda robot kullanılır. Bunların çoğu kol şeklindeki

robotlardır. Bunlar parçaları monte eden, birleştiren, kaynak ve boya yapan robotlardır.

2

Evlerde robot kullanımı giderek artmaktadır. Evlere giren ilk robotlar Furby, AIBO

gibi oyuncaklardır. Başta ABD'de olmak üzere ev işlerine yardımcı olan robotların

kullanımı da giderek yaygınlaşmaktadır. Yerleri kendi kendine süpüren robot elektrik

süpürgeleri büyük talep görmektedir.

Robotik, makine mühendisliği, yazılım mühendisliği, elektronik mühendisliği ve

kontrol mühendisliği dallarının ortak çalışma alanıdır. Robotlar bir yazılım aracılığıyla

yönetilen ve yararlı bir amaç için iş ve değer üreten karmaşık makinelerdir. Robotik bütün

dünyada olduğu gibi ülkemizde de büyük ilgi görmektedir. Ülkemizde Robotik Mekatronik

adı altında anılır. Üniversitelerimizde Mekatronik adıyla robotik bölümleri açılmakta, ön

lisans, lisans, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitimler verilmektedir.

Robot kavramı ve uygulamaları, insan konforu ve güvenliğiyle ilgili temel

kavramlarda ve uygulama niteliklerinde ilkesel düzeyde değişimlere yol açacak bilimsel ve

teknolojik bir adımdır.

Robot teknolojisi, çağımız gelişim süreci içinde gelişen birçok bilimsel ve

teknolojik olguların, robot adını verdiğimiz teknolojik ürünler üzerinde bütünleşmesi ve

uygulamasını içerir.

Robotik alanlar, çalışma yerlerine göre başlıca 4 ana grupta toplanabilir:

a. Endüstriyel robotik

b. Tıp ve sağlıkta robotik

c. Operasyonel robotik

d. Oyuncak ve hobi amaçlı robotik

a. Endüstriyel Robotik

Günümüzde endüstriyel robotlar, otomotiv, beyaz eşya, kimya, cam, mobilya, gıda,

elektronik, metal, seramik, kâğıt gibi birçok endüstriyel sektörde kullanıma uygundur.

Dizme, yerleştirme, taşıma, paketleme, silikon çekme, delme, kesme, yapıştırma,

kalite kontrol, ölçüm, test işlemleri, yükleme ve boşaltma gibi birçok üretim sürecine

kullanılmaktadır. Elektronik devre elemanlarının baskılı devre üzerine yerleştirilmesinde,

3

elektromekanik olarak çalışan küçük cihazların ve bilgisayar disk sürücülerinin montajında

bu robotlardan faydalanılmaktadır.

Resim.2 Montaj hattında çalışan endüstriyel robotlar

b. Tıp Ve Sağlıkta Robotik

Gelişmiş protezler Piezoelektrik sensörlerle tendonlardaki gerilimleri (beyin

komutlarını) algılayabiliyorlar ve parmaklara veya eksenlere gerilimin şiddetine göre güç

gönderebiliyorlar. Güç aktarımı servo motorlar ve yapay tendon sistemleriyle yapılıyor. Bu

protezler çok pahalıya mal olduğundan çok yaygın olarak şimdilik kullanılamıyor. Maliyeti

düşürmek için son zamanlarda bellekli metaller üzerinde çalışılıyor.

Ayrıca tamamen adımlı motorlar ve hassas kontrollerle yapılan sistemlerde

bulunmaktadır. Bu sayede ise, kıtalar arası iletişimle dünyaca ünlü cerrahların ameliyatlara

katılması sağlanabilmektedir.

4

Resim.3 Cerrahi müdahale esnasında kullanılan bir robot örneği

c. Operasyonel Robotik

İnsanın yaşamasına elverişli olmayan ortamlarda veya hayatını tehlikeye sokacak

durumlarda kullanılır. Örnek: Radyasyon veya kimyasal bir ortamda, patlayıcı cisimlerin

bulunduğu yerlerde, sualtı, uzay vb. Sistemler programlanabilir ve kendi kendine çalışan

bir sistem olmaktan çok uzaktan kontrollüdür. Servo DC Motor, hidrolik ve pnömatik

sistemler tercih edilebilir. Yüksek teknoloji gerektirir. Özel amaçlara göre özel yaklaşımlar

geliştirilir. Uzaktan yönetim için güç aktarım sistemleri (hidrolik veya pnömatik) veya

radyo frekansı kullanılır.

Resim.4 Mayın taramada kullanılan bir robot örneği

5

d. Oyuncak ve Hobi Amaçlı Robotik

Elektronik ve mekanik sistemler içeren robotik oyuncaklar çok karmaşık olabiliyor.

Sibernetiğin teorik araştırmaları, ilk ticari ürünlerini bu alanda veriyor. Furby, Sony'nin

AIBO robot köpeği, bu alandaki öncü ürünlerden bazılarıdır.

Resim.5 Oyuncak robotların en ünlülerinden Furby

Robot hobisi ise dünyada çok sayıda kişinin uğraş alanıdır. Bu kategori herkesin

değişik eğilimlerine göre şekillenebilmektedir. Hobi tutkunlarının kurduğu birçok topluluk

mevcuttur. Örneğin, Japonya'da her yıl hobi robotlarının yarıştırıldığı gösteriler

düzenlenmektedir. Ayrıca ülkemizde de ulusal ve uluslararası birçok yarışma

yapılmaktadır. Başlıca, ODTÜ ve İTÜ’nün düzenlediği Robot Günleri ile birçok robot

sistemlerini hobi olarak inceleyen kişiler yaptıklarını sergileyip, yarıştırıyor ve yeni bilgiler

öğrenebiliyor. Bu alana yönelik çok sayıda kitap ve yayın vardır.

6

2. MİKRODENETLEY İCİLER

Bir mikrodenetleyici içerisinde bir merkezi işlem birimi (CPU, central processing

unit), RAM (Random-Access Memory), ROM (Read-Only Memory), İ/O (İnput/Output)

hatları, seri ve paralel portlar, zamanlayıcılar (timers), Analog-Sayısal Dönüştürücüler

(A/D analag-to-digital converters) ve Sayısal-Analog Dönüştürücüler (D/A Digital-To-

analog Converters) gibi yerleşik çevresel arabirimler bulunmaktadır. Bir mikrodenetleyici

tek bir yonga üzerine inşa edilmiş tek yongalık bir bilgisayar gibi düşünülebilir. Çünkü

içerisinde bilgisayarın tüm birimlerini barındırmaktadır. Öncelikle, mikrodenetleyicinin en

önemli özelliği bir programı saklayabilmesi ve çalıştırabilmesidir. Bir mikrodenetleyici ile

mikroişlemciyi ayıran temel fark, tek bir yonga içerisinde CPU, RAM ve İ/O ünitelerinin

yerleştirilmi ş olmasıdır. Bu durumda bu birimler arasında ayrıca veri iletişim hattı (data

bus)ve de adresleme hattı (address bus) kurulması gerekmemektedir. Bu bağlantılar yonga

içerisinde dâhili olarak mevcuttur.

2.1. Mikrodenetleyici Niçin Kullanılır?

Bir PC ve onu oluşturan mikroişlemciyle karşılaştırıldığında; fiziksel boyutunun

küçük olması, düşük güç tüketimi, ucuz olması ve de yüksek performansa sahip olması

gibi belirgin avantajlara sahiptir. Mekatronik uygulamaları, endüstriyel elektronik,

biyomedikal, otomasyon sistemleri gibi farklı disiplinlerde çok çeşitli uygulama

alanlarında; otomobillerde, cep telefonlarında, kameralarda, fotokopi cihazlarında, LCD

monitör uygulamalarında, ev elektroniğinde çamaşır-bulaşık makinesi ve fırın gibi sistem /

cihazlarda, telefon, faks, modem, elektronik oyuncak sektörü gibi alanlarda yaygın olarak

kullanılmaktadır. Mikrodenetleyicilerin tek başlarına programları çalıştırabilme ve

depolama yetenekleri sayesinde çok yönlü uygulamalarda kullanılabilen ucuz bir kontrolör

(bu anlamda bir bilgisayar) durumuna getirmiştir. Örneğin yapılan bir program ile önceden

belirlenen durumlar yerine getirilirken istenen fonksiyonlar doluşturulup gereken kararlar

aldırılabilir. Mikrodenetleyicilerin matematik ve mantık fonksiyonlarını yerine

getirebilmesi onun son derece karmaşık görünen elektronik/kontrol devrelerini, yazılacak

program kodları ile kolay bir şekilde gerçekleştirebilmesine olanak sağlar. Üstelik çok

daha hassas ve de hatasız bir şekilde. Bir çamaşır makinesinin kontrol gereksinimlerinin

bir PC ile kontrol yanlış bir uygulama örneği olacaktır. Bu durumda fiyatı 3-10$ arasında

7

değişen bir mikrodenetleyici ile bir sürücü kartından oluşan elektronik devre ile bu tür bir

uygulamanın gereksinimleri karşılanabilir. Toplam maliyet ise son derece düşük olacaktır.

Tasarlanan uygulamaya yenilikler getirmek analog kartlarda birçok sorunu beraberinde

getirirken programın güncellenmesi çok daha kolaydır. Günümüzde elektronik dünyasına

bakıldığında mikrodenetleyicilerin direk ya da dolaylı olarak hemen hemen her uygulama

içerisinde devre tasarımlarında yer almaya başladığı görülebilir. Bunun nedenleri ise çok

düşük maliyet, minimum güç tüketimi ve çok düşük gerilimlerle çalışabilme, çok yönlü

kullanım olanağı ve bize sağladığı kontrol gücünden kaynaklanmaktadır.

Bir mikroişlemciyle sistem tasarlanmak istenildiğinde CPU, RAM ve İ/O üniteleri ve

bu birimler arasında veri transferini sağlayacak olan veri yoluna (data bus) ihtiyaç

duyulmaktadır. Bu sistemde mikrodenetleyici tercih edildiğinde ise yukarıdaki birimler tek

bir yongada toplanması sebebiyle büyük bir avantaj oluşturmaktadır. Bu durumda

maliyette düşmektedir. Kullanım ve kolay programlama özellikleri de dikkate alındığında

kontrol gerektiren devre uygulamalarında mikro-denetleyiciler vazgeçilmez olarak yerini

almaktadır.

2.2. Mikrodenetleyici ile Mikroi şlemci Arasındaki Farklar

1970’li yıllarda mikroişlemcilerin piyasaya sürülmesinden hemen sonra elektronik

ve kontrol uygulama alanlarında çok büyük gelişmeler olmuştur. Önceleri analog veya

lojik devreleri ile tasarımları yapılan cihazlar yerlerini daha akıllı ve kullanıcıya

yönelik mikroişlemci sistemlerine bıraktılar. Bir mikroişlemci kendi başına hiçbir iş

yapamaz. Mikroişlemciyi kullanışlı hale getirmek için destekleyici yongalara ihtiyaç

vardır. Mikroişlemci tabanlı bir sistemde, esas mikroişlemci yongasına ilave olarak

bellek, giriş-çıkış yongası ve zamanlama devresini görmek mümkündür. Bu şekilde, 4-5

yongadan meydana gelen mikroişlemci sistemine klavye, LED veya LCD gibi giriş-

çıkış devreleri de ilave edince son derece kullanışlı, akıllı bir elektronik sistem elde

etmiş oluruz. Halbuki mikrodenetleyiciler , mikroişlemcilerin tersine, program saklamak

için bellek elemanını, giriş/çıkış arabirimlerini, merkezi işlemci (CPU)’yi ve hatta

kimilerinde analog/sayısal çevirici devreleri de dahil olmak üzere bir takım çevre

birimlerini üzerlerinde yerleşik olarak bulundururlar. Örneğin Microchip PICmicro

serisi bazı işlemcilerde yonga üstü yerleşik, her biri 10bit çözünürlükte 8 kanal A/D

çevirici, 8K program belleği, 368 Byte RAM, UART, 1 adet 8-bit, 2 adet de 16-bit

8

zamanlayıcı/sayıcı gibi, osilatör vb. gibi birçok çevre ve destek birimi bulunmakta. Ya

da 8052-BASIC’in içinde bulunduğu 8051 ailesi yongalarında da içinde hazır BASIC

yorumlayıcısı gibi olanaklar da bulunur.

Mikrodenetleyiciler, mikroişlemcilere çok benzemektedirler. Mikroişlemcili bir

sistem işlemci dışında program saklamak için bellek elemanları ve dış dünyayla

bağlantı kurmak için giriş/çıkış arabirim devrelerine gereksinim duyar. Mikroişlemci

yalnız başına kullanılamaz. Intel 8086 serisi, Motorola 68000 serisi ya da Zilog Z80

serisi işlemciler bunlara örnektir.

Bellek, genel olarak program belleği ve veri belleği olmak üzere ikiye ayrılır.

Program belleği, kullanıcının yazmış olduğu program kodunu tutar. Bu bellek, PIC

mikrokontrolör serisinde 14 veya 16 bitlik olup veri belleğinden ayrılmıştır. Harvard

mimarisi diye de adlandırılan bu mimari klasik, Von-Neumann mimarisinden daha hızlı

çalışmaktadır. Program belleği birçok PIC mikrokontrolör serisinde flash olup bu tip

bellekler ultraviyole (morötesi) ışık gerek olmadan silinip yine kolaylıkla

programlanabilirler. Veri belleği 8 bitlik olup bu bellek programda kullanılan geçici

verileri tutar.

2.3. Mikrodenetleyicilerde bulunan özellikler

Bütün PIC mikrodenetleyiciler en az aşağıdaki özelliklere sahiptirler:

• RISC (azaltılmış komut takımı) komut takımı ve sadece 35 assembly dili komutu

• Sayısal giriş-çıkış portları

• Zamanlama devresi

• RAM veri belleği

• EPROM veya flash program belleği

Buna ilaveten, bazı PIC mikrodenetleyicilerde aşağıdaki ek özellikleri

görebiliriz:

• Analog-sayısal çevirici

• EEPROM bellek

9

• Analog karşılaştırıcı devresi

• Ek zamanlama devreleri

• PWM devresi

• Dış ve iç kesme (interrupt) devreleri

• USART seri iletişim protokolü

• I2C ve SPI bağlantıları

2.4. Mikrodenetleyiciyi seçim ölçütleri

Bir uygulamaya başlamadan önce hangi firmanın ürünü kullanılacağına, daha

sonra da hangi parça numaralı mikrodenetleyicinin kullanılacağına karar vermek

gerekir. Bunun için mikrodenetleyici gerektiren uygulamada hangi özelliklerin olması

gerektiği önceden bilinmesi gereklidir. Buna göre aşağıda sıralanan özelliklerin sistem

üzerindeki gereksinimleri ve ileride yapılabilecek gelişmeleri de karşılayıp

karşılamadığı araştırıldıktan sonra seçim yapılmalıdır:

• Programlanabilir sayısal paralel giriş/çıkış ucu sayısı,

• Programlanabilir analog giriş/çıkış ucu sayısı,

• Seri giriş/çıkış (senkron, asenkron ve cihaz denetimi gibi) ucu sayısı,

• Analog karşılaştırıcının var olup olmadığı,

• Motor veya servo kontrol için saat sinyali çıkışı,

• Harici giriş vasıtasıyla kesme yapılıp yapılamayacağı,

• Zamanlayıcı vasıtasıyla ile kesme yapılıp yapılamayacağı,

• Harici bellek arabiriminin varlığı,

• Harici veri yolu arabiriminin (PC ISA gibi) varlığı,

• Program belleği tipi (ROM, EPROM, PROM, FLASH ve EEPROM) ve

kapasiteleri,

• Program belleği üzerinde kod koruması yapılıp yapılamayacağı,

• Dahili RAM kapasitesi,

• Dahili EEPROM’un var olup olmadığı ve kapasitesi,

• Reel sayı hesaplamasının varlığı,

• Osilatör frekans değeri (Güç tüketiminde önemli rol oynar.)

10

Bu listeye eklenecek özellikler artırılabilir.

2.5. PIC Mikrodenetleyici

Microchip Technology Firması tarafından üretilen mikrodenetleyici yongaları PİC

(Peripheral Interface Controller) “Çevresel Arabirim Denetleyicisi” olarak

adlandırılmaktadır ve programlanabilen arabirim kontrolörü olarak görev yapmaktadır.

Örnek olması bakımından 16F628A mikrodenetleyicisini oluşturan dahili birimler Şekilde

görülmektedir. Bu birimler arasında Memory unit, central processing unit, Bus, input-

output unit, serial unit, watchdog ve analog-digital converter gösterilebilir.

Program bellegi ve veri belleği olarak ikiye ayrılır. Program belleği bir

mikrodenetleyicinin uygulayacağı program komutlarının yazıldığı alandır. Yerine

getirilecek olan bütün işlemler ve bu işlemlerin sıraları bu belleğin ilgili adreslerine (bu

adresler program sayaçlarında tutulmaktadır) gidilerek buradan alınır. Program belleği

PIC16F84A için 1K word olup PIC16F87X ailesinde ise 8K word’tür. 1K word 1024

komut sözcüğü içermekte olup her bir komut sözcüğü 14 bit program belleği

büyüklüğündedir. Veri Belleği olarak genellikle RAM (Random Access Memory) bellekler

kullanılır. RAM bellek yapısal olarak içerisine veri yazılabilen ve değiştirilebilen özellikte

olup besleme gerilimi kesildiği anda bellekteki geçici bilgide silinecektir. Bir programın

çalıştırılması için veri belleğinde yer olan yazmaçlar (register) kullanılmakta olup dosya

yazmaçlarının uzunluğu 8-bittir. Yalnızca PCLATCH yazmacı 5-bit uzunluğundadır.

Dosya yazmaçları (File Register) adresleri önceden belirlenmiş olan özel veri belleği

alanları olup bunların dışında kalan veri alanlarına tarafımızdan tanımlanacak olan

istenilen geçici değişkenler atanabilir. Konu ile ilgili detaylı bilgiler ileride anlatılacaktır.

11

2.5.1. PIC16F628 Mikrodenetleyicisi ve Özellikleri

PIC16F628 ismini İngilizce “Peripheral Interface Controller” kelimesinin baş

harflerinden alır. Türkçe çevirisi ise “Çevresel üniteleri denetleyici arabirim”dir. RISC

(Reduced Instrucition Set Computer) mimarisi adı verilen bir yöntem kullanılarak

üretildiklerinden bir PIC16F628’i programlamak için kullanılacak komutlar oldukça az ve

kolaydır. Bir tasarım yöntemi plan RISC mimarisindeki temel düşünce, daha kolay ve az

sayıda komut kullanılmasıdır.

Resim.6 PIC16F628A

PIC16F628, diğer PICler gibi RISC yapısı üzerine kurulu Harvard mimarisi ile

üretilmiştir ve flaş program belleğine sahip PIC16CXX ailesinden 8 bitlik bir

mikrodenetleyicidir. PIC16F628’in mimari yapısından dolayı program ve veri bellekleri

fiziksel olarak ayrı birimlerdedir ve bunlara farklı veri yolları ile erişilmektedir. Tablo.1’de

PIC16F628’in genel özellikleri görülmektedir.

Tablo.1 PIC16F628’in genel özellikleri

Şekil.1 ise PIC16F628’in bacak yapısının açık

RISC Mimarisinin PIC16F628’ e

• Sadece 35 komut ile kontrol

• Çalışma hızı: DC –

• DC – 200 ns’ lik komut periyodu

• 14 – bit uzunluğunda komutlar

• 8- bit uzunluğunda veri yolu

12

PIC16F628’in genel özellikleri

ise PIC16F628’in bacak yapısının açık şekli görülmektedir

RISC Mimarisinin PIC16F628’ e Kazandırdığı Özellikler

Sadece 35 komut ile kontrol

– 20 MHz’lik giriş zamanı

200 ns’ lik komut periyodu

ğunda komutlar

ğunda veri yolu

13

• 15 özel fonksiyonlu donanım Register’leri

• 8 seviyeli derin donanım stack’i

• Doğrudan – dolaylı ve izafi adresleme yöntemi

• 1000 kere program silip yazma özelliğine sahip Flash bellek

PICI6F628’in 2k boyutunda program belleği vardır. Bu bellekteki her bir göz 14-bit

uzunluğundadır. Bu gözlerin uzunluğu ve içindeki veriler programcıyı doğrudan

ilgilendirmemektedir. PIC 16F628’in program belleği 2k uzunluğundadır.

PIC16F628’in RAM bölgesinin 4 parçaya (bank) ayrıldığından ve bu 4 RAM

bölgesinde genel amaçlı saklayıcılar (general purpose registers) ve özel amaçlı saklayıcılar

(special function registers) bulunmaktadır. Her bir RAM bölgesinin ilk 32 byte’lık kısmı

özel amaçlı saklayıcılar tarafından kullanılmaktadır. Genel amaçlı saklayıcılar için ise 224

byte’lık bir alan ayrılmıştır. Bu saklayıcılarda program yazarken kullanılan değişkenler

tutulur.

Özel amaçlı saklayıcılar kullanılmak istendiğinde ilgili RAM bölgesine geçiş

yapılmalıdır. Örneğin PORTA özel amaçlı saklayıcısına erişmek için mutlaka sıfırıncı

RAM (Bank 0) bölgesine geçilmelidir. Bazı özel amaçlı saklayıcılar bütün RAM

bölgelerinde bulunmaktadır ve bu saklayıcılara bank değiştirmeden erişilebilir. RAM

bölgeleri arasında geçiş STATUS saklayıcısı kullanılarak yapılır. Microchip firması

yukarıda bahsedilen RAM bölgesindeki 8-bitlik gözlere veri saklayıcısı (file register) adını

vermektedir.

PIC işlemlerini genellikle veri saklayıcıları ve W saklayıcısı (Working Register)

üzerinden yapar. W saklayıcısı 8-bitlik bir saklayıcıdır ve birçok işlem bu saklayıcı

üzerinden yapılmak zorundadır.

14

2.5.2. PIC16F877A Mikrodenetleyicisi ve Özellikleri

Resim.7 PIC16F877A’nın görünümü

PIC serisi mikroişlemciler MICROCHIP firması tarafından üretilmektedir. Üretim

amacı çok fonksiyonlu mantıksal uygulamaların hızlı ve ucuz bir işlemci ile yazılım

yoluyla karşılanmasıdır.PIC’in kelime anlamı ‘Peripheral Interface Controller’ giriş

çıkış işlemcisidir.İlk olarak 1994 yılında 16 bitlik ve 32 bitlik büyük işlemcilerin giriş

ve çıkışlarındaki yükü azaltmak ve denetlemek amacıyla çok hızlı ve ucuz bir çözüme

ihtiyaç duyulduğu için geliştirilmi ştir.

PIC mikrodenetleyiciler hızlı çalışmaları amacıyla RISC (Reduced Instruction Set

Computing) işlemci olarak tasarlanmışlardır. Bu mikrodenetleyicilerde komut sayısı

oldukça azdır. Komutların tek bir çevrimde işlenmesi mikrodenetleyicinin hızını oldukça

arttırır. PIC16 mikrodenetleyicilerde ‘ go to ’, ’ call ’ gibi yönlendirme komutlarının

dışındaki tüm komutlar tek çevrimde yapılır.

PIC mikrodenetleyicilerde bellek mimarisi olarak Harward mimarisi kullanılır. Bu

mimaride program ve veri saklama bellekleri (RAM) birbirinden ayrı yapıdadır. Bu

durum, program ve veri saklamak için aynı yapıyı kullanan Von Neumann mimarili

mikroişlemcilere göre bir miktar daha pahalı olmaları anlamına gelir. Program belleğinde

kullanılan flash belleğe kıyasla, veri belleğinde kullanılan statik RAM oldukça hızlıdır.

Bu da Harward mimarisindeki mikrodenetleyicilerin çok hızlı olmalarını sağlar.

PIC ailesinin ilk ürünü PIC16C54 olarak bilinmektedir.PIC16C54 12 bit komut

hafıza genişliği olan 8 bitlik CMOS bir işlemcidir.18 bacaklı dip kılıfta 13 G/Ç

bacağına sahiptir,20 MHz osilatör hızında kullanılabilir ve 33 adet komut içermektedir.

15

512 byte program EPROM’u ve 25 byte RAM’i bulunmaktadır. Bu hafıza kapasitesi ilk

bakışta çok yetersiz gelebilir fakat bir RISC işlemci olması birkaç işlemin bu

kapasitede uygulanmasına olanak verir. PIC serisi tüm işlemciler herhangi bir ek bellek

veya giriş/çıkış elemanı gerektirmeden sadece 2 adet kondansatör,1 adet direnç ve bir

kristal ile çalıştırılabilirler. Tek bacaktan 40 mA akım çekebilmekte ve tüm devre

toplamı olarak 1 5 0 m A ak ı m akıtma kapasitesine sahiptir. Tüm devrenin 4 MHz

osilatör frekansında çektiği akım çalışırken 2 mA, bekleme durumunda ise 20 uA

kadardır.

PIC16C54’un mensup olduğu işlemci ailesi 12Bit Core 16C5X olarak adlandırılır.

Bu gruba temel grup adı verilir. Kesme kapasitesi ilk işlemci ailesi olan 12Bit Core

16C5X ailesinde bulunmamaktadır. Daha sonra üretilen ve orta sınıf olarak tanınan

14Bit Core 16CXX ailesi birçok açıdan daha yetenekli bir grup işlemcidir. Bu ailenin

temel özelliği kesme kapasitesi ve 14 bit komut işleme hafızasıdır. Bu özellikler PIC’i

gerçek bir işlemci olmaya ve karmaşık işlemlerde kullanılmaya yatkın hale getirmiştir.

PIC16CXX ailesi en geniş ürün yelpazesine sahip ailedir.16CXX ailesinin en önemli

özellikleri seri olarak devre üzerinde programlanması, kesme kabul edebilmesi, 33 G/Ç,

A/S Çevirici, USART, I2C, SPI gibi endüstri standardı giriş çıkışları kabul edecek

işlemcilere ürün yelpazesinde yer vermesidir.

PIC16F877A 33 Giriş/Çıkışa sahiptir. Geri kalan ayaklar besleme, gerilim,

osilatör, Reset (MCLR) gibi mikrodenetleyicinin çalışması için gerekli donanıma

ayrılmıştır.44- PIN QFN, 44-PIN PLCC, 44-PIN TQFP ve 40 PIN PDIP paketlerinde

satılmaktadır.

16

Şekil.2 PIC16F877A Bacak Tanımlamaları

Pic16F877A’nın birçok değişik hızda çalışan tipleri vardır. Bu üretilen farklı tipleri

arasında en yüksek hızda olan 20MHz kristal ile çalışabilmektedir. Bu da bir program

çevriminin en az 200ns olmasına olanak sağlamaktadır. Bunun dışında 4MHz, 10MHz

gibi seçeneklerde mevcuttur.8k x 14 bit flash program belleğine sahiptir. PIC’in

komutları go to, call gibi yönlendirme komutları dışında hep 1 byte olduğundan, yaklaşık

8000 satır program yazmamıza olanak sağlar. Flash belleğe 100.000 kez üst üste yazma

silme işlemi yapılabilir. Ram olarak tanımlanan, değişkenlerin bulunduğu veri belleği

368 x 8 bit’tir. Bu 368 adet değişken tanımlama olanağı sağlar. PIC16F877A’nın bir

önceki versiyonu olan PIC16F877’nin EEPROM belleği 256 adet 8 bitlik veriyi

EEPROM’a kaydetmeye izin verir, 256 x 8 bit EEPROM veri belleği vardır. EEPROM

belleği, RAM veri belleğinden farklı olarak elektrik olmadan da kayıt edilen veriyi

saklayabilir. Veri EEPROM belleğine 1.000.000 defa üst üste yazma silme işlemi

uygulanabilir. Veri EEPROM’unda saklanan bilgiler en az 40 yıl boyunca silinmeden

bellekte kalır.

17

PIC16F877A’nın diğer donanımsal özellikleri şu şekilde sıralanabilir:

• 3 adet zamanlayıcı-sayıcı vardır. Bu zamanlayıcılardan TMR0 8 bit sayıcıdır.

TMR1 uyuma durumunda bile dışarıdan bağlanan bir kristalle arttırılabilecek 16

bit’lik bir sayaçtır.TMR2 ise TMR0 gibi 8 bitlik bir sayıcıdır. TMR2

mikrodenetleyicideki CCPM modülü içinde zamanlayıcı olarak kullanılır.

• 2 adet Capture, Compare, PWM(CCPM) modülü ile 12.5ns hassasiyetinde

yakalama (capture), 200ns hassasiyetinde karşılaştırma (compare), 10 bitlik

çözünürlükte PWM sinyali uygulama özelliklerine sahiptir

• Senkron Seri iletişim portu ile SPI(master) ve I2C (master/slave) protokollerinde

seri iletişim özelliğine sahiptir.

• (USART/SCI) portu ile Universal Senkron Asenkron Alıcı Verici özelliğine

sahiptir.

• RD(okuma), WR(yazma) , CS(kanal seçme) kontrol özellikleriyle birlikte

paralel iletişim portuna sahiptir.

• 10 bitlik,8 kanallı Analog/Dijital çeviriciye sahiptir.Referans değeri olarak

PIC’i besleyen Vdd ve Vcc dışında bir değer seçmek istediğimizde ,RA2 ve

RA3 portlarından farklı alt ve üst referans gerilimleri seçme imkanı vardır.

• PIC16F877A, PIC16F877’de bulunmayan iki adet karşılaştırıcıya sahiptir.

Karşılaştırıcının referans gerilim değerleri, çıkış ve giriş portları yönlendirilebilir

• Bahsedilen tüm uygulamalar için birer kesme özelliği bulunur.PIC16F877A’ da

kesme 15 farklı özel olaydan tetiklenebilir. Bunun dışında PORTB’nin 0. biti

dışarıdan kesme istediğimizde kullanılır. B portunun RB4-RB7 girişleri de

herhangi bir değişimde kesme yapacak şekilde programlanabilir.

• PIC16F87A, 8 katlı bir yığın (stack) yapısına sahiptir. Bu iç içe 8 alt program

çağırabileceğimiz anlamına gelir. Buna kesmelerde dahildir.

18

PIC16F877A’nın portları ve özellikleri:

• PortA:

6 bit’lik hem giriş hem çıkış özelliğine sahip bir porttur (RA0-RA5). TRISA

kaydedicisinde ‘1’ olarak ayarlanan bitlerin pinleri giriş, ‘0’ olarak ayarlanan

bitlerin pinleri çıkış olarak belirlenir. Tüm pinleri Analog sayısal çevirici olarak

ayarlanabilmektedir. Analog sayısal çevrim sırasında referans alınacak gerilimler de

RA2 ve RA3 pinlerinden girilebilmektedir. İşlemciye ilk gerilim uygulandığında

RA4 hariç diğer beş pin A/S çevirici modundadır. Bu girişler dijital

uygulamalarda kullanılmak isteniyorsa ADCON1 yazmacından gerekli değişiklikler

yapılmalıdır.

• PortB:

Hem giriş hem de çıkış özelliğine sahip 8 bitlik bir porttur (RBO-RB7). RB3,RB6

ve RB7 pinleri programlayıcı veya devre üzerinde hata ayıklayıcı olarak

kullanılabilmektedir. RB0 ucu kesme girişi olarak kurulduğunda isteğe göre, yükselen

kenarda veya düşen kenarda bir kesme üretilebilmektedir. RB4-RB7 pinlerine girilen

değerlerde de değişiklik olduğunda kesme oluşabilmektedir. PORTB pinlerinde giriş

sırasında isteğe bağlı olarak entegre içerisinden pull-up direnci kullanılabilmektedir.

• PortC:

PIC16F877A’nın en çok özelliğe sahip portudur. Port özellikleri tüm devre

kataloğunda bulunmaktadır. 8 adet sayısal giriş-çıkış biti vardır. Tüm port bacakları

Schmitt-Trigger girişlidir. TRISC kaydedicisi üzerinde gerekli değişikler yapılarak,

PORTC’nin çevresel birim özellikleri kullanılabilir.

19

• PortD ve PortE:

PortD ve PortE genelde birlikte kullanılan iki porttur. Mikro bilgisayar veri

yolarıyla 8 bit’lik paralel iletişim için kullanılır. PortD, 8 bitlik veri ve adres yolunu

oluştururken, PortE kontrol uçları olarak ayrılmıştır. Eğer PortD paralel slave port olarak

ayarlanırsa, RE0, RE1 ve RE2 bacakları PortD’ nin bağlandığı mikroişlemci yoluna

sırasıyla READ, WRITE ve CHIP SELECT kontrol girişleri olarak kullanılabilmektedir.

Bunun için TRISE yazmacının 4. biti ‘1’ yapılarak PortD paralel slave moda

getirilmelidir. Tüm girişler paralel iletişim sırasında TTL seviyelerde, giriş çıkış olarak

kullanıldığında Schmitt-Trigger seviyelerde çalışır. PortE, PortA gibi analog giriş olarak

da seçilebilmektedir.

USART: PIC16F877’de seri port olarak veri göndermek (transmit) için RC6 pini,

veri almak (receive) için RC7 pini kullanılmakta. Bu pinlerin statülerini ve tüm seri

haberleşmeyi kontrol eden 2 yazmaç var. Seri haberleşme yapmak için öncelikle bu

pinlerin RX ve TX olarak ayarlanması gerekiyor. Sonrasında yine haberleşme ile ilgili

bilgilerin (baud hızı, stop bit sayısı, parity durumu) bu 2 yazmaca yazılması gerekiyor.

Tablo.2 Veri Gönderme ve Kontrol Ayar Tablosu

Bit 7: CSRC: Zamanlamanın kaynağını belirliyor. Asenkron haberleşmede

değeri önemli değil (0-1)

Bit 6: TX9 :9 bit veri gönderme izin biti.

1 : 9 bit gönderim seçer

0 : 8 bit gönderim seçer

Bit 5: TXEN: Transmit izin biti.

1 : gönder

0 : gönderme

20

Bit 4: SYNC :Usart mod seçme biti

1 : senkron mod

0 : asenkron mod

Bit 3: - : Kullanılmıyor. Okunduğunda sıfır değeri veriyor.

Bit 2: BRGH: Hızlı-yavaş baud hızı seçme biti

1 : yüksek hız

0 : düşük hız

Bit 1: TRMT: Transmit kaydırma yazmacı durum biti (shift register)

1 : TRM boş

0 : TRM dolu

Bit 0 : TX9D : 9 bit haberleşmenin 9. biti. Parity biti de olabilir.

Tablo.3 Veri Alma ve Kontrol Ayar Tablosu

Bit 7: SPEN :Seri port seçme biti

1 : RC7 ve RC6 pinlerini seri port için ayarlar

0 : Seri port ayarlaması yok

Bit 6: RX9 :9 bit veri alma izin biti.

1 : 9 bit alma seçer

0 : 8 bit alma seçer

Bit 5: SREN :Tek data alma izin biti. Asenkron moda kullanılmıyor

21

Bit 4: CREN :Devamlı alma izin biti

1 : devamlı alma aktif

0 : devamlı alma pasif

Bit 3: ADDEN :RX9 biti 1 iken adres sorgusu yapmak için kullanılıyor.

Bu sistemde kullanılmayacak.

Bit 2: FERR :Veri kayma hata biti (framing error)

1 : kayma hatası var

0 : kayma hatası yok

Bit 1: OERR :Taşma hata biti (overrun)

1 : taşma var

0 : taşma yok

Bit 0 : RX9D : 9 bit haberleşmenin 9. biti. Parity biti de olabilir.

İşlemci yazılımının başında bu registerlere kullanılacak konfigürasyona göre gereken

değerler yazılacaktır. Baud hızı için ise SPBRG registeri kullanılıyor. Buraya yazılan 8

bitlik değer ile baud hızı Tablo.4 deki gibi yapılıyor.

Tablo.4 Baud Hızı Formülasyonu

Burada FOSC kullanılan osilatör frekansını, X ise SPBRG registerine yazılması

gereken değeri temsil ediyor. Elbette ki maksimum 20 MHz saat frekansında çalışan bir

denetleyicinin bütün baud hızlarında, X değerlerinin tam doğru değerler vermesi mümkün

değildir. Tablo 5 ve Tablo 6’de BRGH’ın 0 ve 1 olduğu durumlar için, çeşitli saat

frekanslarında ve baud hızlarındaki bağıl hata görülmektedir

22

Tablo.5 Osilatör Frekansı Seçim Tabloları

Tablo.6 Osilatör Frekansı Seçim Tabloları

Burada bizim ilgilendiğimiz frekans 4 MHzdir. Baud hızını ise 9600 seçiyoruz. Bu

şekilde teknik olarak bağıl haberleşme hatasını sıfır kabul ediyoruz.

23

ADC: Analog dijital çevirici modülü kullanmak için ADCON0 ve ADCON1

registerlerini işleme dahil etmemiz gerekiyor. İlgili ayarlar bu registerlerden yapılıyor. 10

bit için 8 bitlik 2 register kullanılıyor. ADRESH ve ADRESL registerleri çevrim değerini

tutuyor.

Tablo.7 Analog Veri Alınmasında Ayar Tablosu

Bit 7-6: ADCS1, ADCS2 :ADC saati seçme biti

00 : FOSC/2

01 : FOSC/8

10 : FOSC/32

11 : FRC dahili RC osilatör

Bit 5-3: CHS2,CHS1,CHS0 :Analog kanal seçme biti

000 : kanal 0, (RA0)

001 : kanal 1, (RA1)

010 : kanal 2, (RA2)

011 : kanal 3, (RA3)

100 : kanal 4, (RA5)

101 : kanal 5, (RE0)

110 : kanal 6, (RE1)

111 : kanal 7, (RE2)

Bit 2: GO/DONE :A/D çevrim durum biti

1 : çevrimi başlatmak için 1 yapılır, çevrim tamamlanınca otomatik olarak 0 olur.

0 : ADC meşgul değil

Bit 1: - :Kullanılmıyor.0 okunur.

24

Bit 0: ADON :A/D modül açık biti

1 : modül açık, işlem sürüyor

0 : modül kapalı, çevrim akımı yok

Tablo.8 Analog Olarak Kullanılacak Pinlerin Belirlenmesinde ki Ayar Tablosu

Bit 6-4: - :Kullanılmıyor. 0 okunuyor.

Bit 3-0: PCFG3, PCFG2, PCFG1, PCFG0 : A/D port konfigürasyon kontrol biti.

25

Tablo.9 ADCON1’in 0-1-2-3 nolu Pinlerin Ayarlanmasında Kullanılan Tablo

Bu sistemde sadece 1 tane A/D kanal gerektiğinden 1110 seçmemiz yeterli olacaktır.

2.6. Haberleşme Standardı Seçimi

Bilgisayarlar temel olarak paralel ve seri olmak üzere iki tür haberleşme standardını

kullanır.

Her ikisinin de birbirine göre üstün yanları vardır. Paralel veri iletimi 8 bitlik veri

yolu kullanır. Bu da her bir zaman çevriminde (clock puls) 256 (28) karakterden bir

tanesinin gönderilmesini olanaklı kılar. Seri veri iletiminin veri yolu tek bitliktir. Bu tek

bit, zaman üzerinde paylaşılarak her bir zaman çevriminde bir karakterin yalnız bir bitinin

gönderilmesini olanaklı kılar. Bu paralel haberleşmeyi üstün kılıyor gibi gözükmesine

rağmen, daha az veri yolu kullanmak bir mühendislik düşüncesi gereğidir. Her iki

haberleşme standardını kıyaslamak için Tablo.10’a göz atalım:

Paralel iletim Seri iletim Çok hızlı bilgi gönderilip – alınabilir Paralel kadar hızlı değillerdir Kullanılan kablo uzunluğu 9 feet olabilir. Kullanılan kablo uzunluğuParalel iletim kabloları çokludur. Seri iletim kabloları genelde çifttir. Bilginin bir karakteri bir kerede Karakterin bir biti bir kerede Senkronizasyon için bir hat işgal eder Asenkron çalışmayı destekler

Tablo 10: Paralel ve seri haberleşme standartları karşılaştırması

26

Endüstrideki birçok uygulama için seri haberleşme yeterli, çoğu zaman da gereklidir.

Bu uygulama için de seri haberleşme hızı yeterli olmaktadır. Bu yüzden seri haberleşme

standardını seçtik.

2.7. Asenkron Seri Haberleşme Standardı

Bir karakterin bitleri tek bir hat üzerinden sırayla gönderilir. Karakterin başında

gönderilen başlama bitinden sonra alıcı ve verici birbirinden bağımsızdır. Verici, bitleri

belirlenmiş bir hızda gönderirken, alıcı da teorik olarak aynı hızda bunları okur. Asenkron

seri haberleşmenin önemli terimlerini şu şekilde sıralayabiliriz:

Baud Rate: Veri iletim hızıdır. 1 saniyede iletilen bit adedine denir. Standart olarak

veri hızları 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, ... şeklindedir.

Start Bit: Seri haberleşmede veriler senkron yada asenkron olarak iletilebilirler.

Senkron iletimde belirli bir başlangıçtan sonra veriler sıralı olarak ard arda gelirler. Uzun

bir dosyanın iletiminde bu yol kullanılabilir. Asenkron iletimde ise bir veri gönderildikten

sonra yeni bir veri belirli olmayan bir zamanda gelir. İşte bu yeni verinin başlangıcı start

biti ile bildirilir.

Stop Bit: Gönderilen verinin bittiğini ifade eden bittir. Bu biti alan alıcı yeni bir veri

için start bitini gözlemeye başlar. haberleşmenin tipine göre 1 yada 2 bit uzunluğunda

olabilir.

Eşlik Biti (Parity Bit): Bir çeşit hata denetim bitidir. Start ve 8 bitlik bir veri

iletildikten sonra stop biti gönderilmeden parity gönderilir. İletilen 8 bitlik veride 1’lerin

sayısı çift ise EVEN tek ise ODD biti gönderilir. Alıcı bu biti kontrol ederek alınan verinin

doğru olup olmadığını kontrol eder. 1 parity 1 bit uzunluğundadır.

Siplex: Bilginin sadece bir yönde aktığı durumdur.

Half dublex: Bilginin farklı zamanlarda çift yönde akabildiği durumdur.

27

Full dublex: Bilginin aynı anda çift yönde akabildiği durumdur.

PIN ÖZELL İKLER İ:

Tablo.11 UFM-A12WPA Pin Özellikleri

Şekil.3 UFM-A12WPA Üstten Görünüşü.

28

TEKN İK ÖZELL İKLER:

Tablo.12 UFM-A12 WPA’nın teknik özellikleri

29

KULLANIM TAL İMATLARI:

UFM-A12WPA modülü kullanıcının sistemine entegre olabilecek şekilde

tasarlanmıştır. Özel uygulamalar için kullanılabilecek nihai bir ürün değildir. Elektronik

sistemin içinde kullanılabilecek özel bir komponent olarak ele alınmalıdır. Kullanıcının

temel elektronik bilgisine sahip olması gereklidir. RF teknoloji hakkında bilgi sahibi

olunması kullanım açısından oldukça faydalıdır. RF ile ilgili zor kısımların önemli bir

bölümü modül içinde çözülmüş durumdadır. Aşağıda bunlara ek bilgileri bulabilirsiniz.

Besleme Voltajı:

Modül belirtilen değerlerin altında bir besleme yapıldığında kararsız çalışacaktır.

Besleme voltajı ve topraklama GND bağlantısı belirtilen değerlerin üzerinde veya ters

olursa, modülde kalıcı tahribatlara yol açılabilir.

Besleme voltajında çalışma sürecinde ±100 mV değişimlerin üzerindeki değişimler

modülün kararsız çalışmasına neden olur. Besleme devresinde regülator IC kullanılması

gereklidir.

Microcontroller Ba ğlantısı:

Microcontroller USART portu Data‘nın modüle verilmesi ve RF olarak gelen

sinyalin modülden alınması için kullanılır.

Şekil.4 UFM-A12WPA’nın Mikrokontrolöre ba

2.8. VERİ İLET İŞİ

2.8.1 F i z i k s e l

İletim tipi : Ase

İletişim hızı : 2,4

Link : RS

2.8.2. Data Form

8 data bits, no par

CTS ve RTS kulla

30

A12WPA’nın Mikrokontrolöre bağlanması

İ İLET İŞİMİ

F i z i k s e l Karakteristik

enkron (UART)

Kbitps

232 – TTL (0 – 5 VDC)

matı

rity, 1 stop bit (8N1)

anılmıyor.

31

2.8.3. Genel Data Formatı

Tablo.13 UFM-A12WPA’nın Genel Data Formatını Gösteren Tablo

• Data Input UFM-A12

Data module Tablo.14 de gösterildiği gibi verilmelidir. Önce start of frame (3

byte), sonra data (max 72 byte) ve sonunda end of frame (5 byte). Modulun MAC

katmanı datanın RF ile iletilmesi için gerekli eklemeleri (preamble, synchronization

header) yaparak RF katmanına verir.

Tablo.14 UFM-A12WPA Veri Girişlerinin Ayar Tablosu

Data paketiniz 72 byte’tan uzun ve arka arkaya gönderme yapacaksanız, yahut

data paketiniz 72 byte’tan kısa olmasına rağmen arka arkaya gönderme yapacaksanız, iki

gönderme paketi arasında aşağıdaki hesaplama kadar zaman boşluğu bırakmanız

gereklidir.

Td = (300 + Data Boyu*4) msn.

32

Şekil.5 Çoklu Veri Gönderildiğinde ki Zaman Hesabı

• Data Output UFM-A12

RF ‘ten alınan data Tab lo .15 de gösterildiği gibi modül çıkışına verilir. Önce start of

frame(3 byte), sonra data (max 72 byte) ve sonunda end of frame (5 byte). Modülün

MAC katmanı datanın RF ile iletilmesi için gerekli eklemeleri (preamble, synchronization

header) çıkararak modül çıkışına verir.

Tablo.15 UFM-A12WPA Veri Çıkışlarının Ayar Tablosu

3. RÖLE

Röle, elektrik devrelerinde akım ve voltaj de

kapatarak sistemin çalışma mantı

olarak bir veya birkaç elektromagnet bobin ve bu bobinin hareket ettirdi

kontak düzeni olan kapalı kutu biçimindedir. Rölenin kapalı olması çevre tozlarının hassas

olan kontak yüzeylerine yapış

Röle; bobin, palet ve k

rölenin giriş kısmıdır. Palet ve kontak kısmının bobin ile herhangi bir elektriksel ba

yoktur.

Bobin kısmına, rölenin türüne uygun olarak bir gerilim uygulandı

mıknatıs özelliği kazanır ve kar

veya daha fazla kontağı birbirine irtibat kurarak

Şekil.6 Rölenin Şematik Gösterimi

Röleler kullanıldığı yerlere, çalı

hareket, termik, manyetik ters akım, kilitleme gibi daha birçok röle çe

akımın veya voltajın belli de

Akımın iki değeri arasında çalı

süre bekledikten sonra, çalış

sınırlayan kilitleme rölesi; enerji nakil hatlarındaki kısa devre

koruyan koruma rölesi; elektrik

33

elektrik devrelerinde akım ve voltaj değerleri yardımı ile akım yolunu açıp

şma mantığını düzenleyen elektromekanik cihazlardır. Röle, prensip

olarak bir veya birkaç elektromagnet bobin ve bu bobinin hareket ettirdiğ


olan kontak yüzeylerine yapışmasını önlemek içindir.

Röle; bobin, palet ve kontak olmak üzere üç bölümden meydana gelir. Bobin kısmı

t ve kontak kısmının bobin ile herhangi bir elektriksel ba

smına, rölenin türüne uygun olarak bir gerilim uygulandı

i kazanır ve karşısında duran metal bir paleti kendine do

ğı birbirine irtibat kurarak bir anahtar görevi yapar.

Şematik Gösterimi

Röleler kullanıldığı yerlere, çalışma metotlarına göre isim alırlar. Akım, güç, ilk

hareket, termik, manyetik ters akım, kilitleme gibi daha birçok röle çeş

akımın veya voltajın belli değere ulaşması ile çalışıyorsa bunlar ani

eri arasında çalışan diferansiyel röle; çalışma akımına ulaş

süre bekledikten sonra, çalışan gecikmeli röle; diğer rölelerin çalışmasını sa

sınırlayan kilitleme rölesi; enerji nakil hatlarındaki kısa devre şartlarına kar

koruyan koruma rölesi; elektrik makinelerini koruyan termik-manyetik röle; kendisini

erleri yardımı ile akım yolunu açıp

ını düzenleyen elektromekanik cihazlardır. Röle, prensip

olarak bir veya birkaç elektromagnet bobin ve bu bobinin hareket ettirdiği kol ve kola bağlı


ontak olmak üzere üç bölümden meydana gelir. Bobin kısmı

t ve kontak kısmının bobin ile herhangi bir elektriksel bağlantısı

smına, rölenin türüne uygun olarak bir gerilim uygulandığında bobin

ısında duran metal bir paleti kendine doğru çekerek bir

bir anahtar görevi yapar.

göre isim alırlar. Akım, güç, ilk

hareket, termik, manyetik ters akım, kilitleme gibi daha birçok röle çeşidi vardır. Röleler

ani etkili rölelerdir.

ma akımına ulaştıktan ve belli bir

şmasını sağlayan veya

şartlarına karşı şebekeyi

manyetik röle; kendisini

34

besleyen gerilim ortadan kalktığında çalışan sıfır rölesi; jeneratörlerin motor olacak

çalışmasını önleyen ters akım rölesi endüstride elektrik devrelerinde kullanılan en yaygın

röle çeşitleridir.

Resim.7 Kullanılan Röleler

Modern otomasyon bilimlerinin en çok faydalandığı âletlerden biri de röledir.

Meselâ, telefon sistemleri demiryolları sinyal sistemleri tamamen röle düzenine

dayanmıştır. Otomatik makinelerin belli bir mantık sırasına göre çalışması rölelerle

sağlanır. Elektronik konusunda atılan dev adımlarla elektromekanik rölelerin yerini yarı

iletken röleler almaya başlamıştır. Elektronik mantık devreleri, mikro işlemcilerle

yapılmakta, hem hacim, hem sürat, hem de az arıza yapmasıyla elektromekanik rölelere

tercih edilmektedir. Normal büyüklükte bir odayı dolduran elektromekanik röleli telefon

sistemi mikro işlem röle sistemiyle bir dolap hâline dönüşmüştür.

35

4. ENKODERLİ MOTOR

Enkoderler yani sinyal üreticiler, bağlı olduğu şaftın hareketine karşılık, sayısal

(dijital) bir elektrik sinyali üreten elektromekanik bir cihazdır. Enkoderler çalışma

şekillerine; dönel olarak çalışan şaft enkoderler ve doğrusal olarak çalışan lineer

enkoderler olmak üzere ikiye ayrılırlar.

Testere Dişli bir kol ya da ölçü tekerleği gibi uygun bir mekanik dönüştürme cihazı

ile birlikte kullanıldığı zaman; şaft enkoderler, açısal yer değiştirme, lineer ve dairesel

hareket, dönüş hızı, ivme, gibi büyüklükleri ölçmek için kullanılabilir.

Enkoderli motorlar çıkış tiplerine göre de ikiye ayrılırlar:

4.1.Mutlak Tip (Absolute) Enkoderler

Bu enkoderler, her pozisyonlarında farklı sayılardaki bitlerden oluşan dijital bit

dizileri şeklinde birbirine benzemeyen çıkışlar üreterek, gerçek pozisyonlarını tam olarak

gösterirler. Enerjisi kesilse bile mevcut durumunu korur.

4.2.Artımsal Tip (Incremental) Enkoderler

Bu enkoderler, her pozisyonda benzer çıkış sinyalleri (Kare Dalga) üretirler. Bu

sinyaller hız ölçümü (bir takometre ile birlikte) ya da sayma işlemi için (bir sayıcı ile

birlikte) kullanılabilirler.

Bu tip enkoderler absolute enkoderlerden farklı olarak enerjilendikleri anda

bulundukları yeri 0 kabul eder ve bunun üstüne işlem yapar ve absolute enkoderler,

incremental enkoderlere göre daha pahalıdır.

36

Resim.8 Enkoderli Motorlar

512 / 1024 / 1048 / 4096 puls ve üstü enkoderler mevcuttur. Bu pulslar enkoder ‘in

1 tam tur attığında üreteceği puls sayısıdır. Tabi ki 4096 pulslu bir enkoder daha hassastır.

Çünkü nokta aralıkları daha azdır.

Örneğin bir motor‘a bağlı enkoder‘in pozisyonuna göre motorun kontrolünü

sağlayabiliriz, hangi pozisyon da olduğuna göre feedback alıp işlemlerimizi PIC aracılığı

ile hesaplayarak düzenleyebiliriz.

Resim.9 Enkoderli Motorun Enkoder Kısmının Gösterimi

37

Artımsal (Incremental) tip şaft enkoder uygulamalarına birkaç örnek olarak;

1. Düz bir testere dişli kol üzerinde hareket eden, yuvarlak dişliye bağlanarak

dairesel bir hareketin doğrusal harekete çevrimi.

2. Bir türbine bağlanarak, debi ölçümü,

3. Ölçü tekerleğine (çevre ölçüsü belirlenmiş bir tekerlek) bağlanarak boy ölçümü.

4. Elektrik motorlarının arkasına monte edilerek hız, yön ve pozisyon kontrolü,

5. Bir döner tablaya bağlanarak, direkt açısal hareket bilgisi elde edilmesi,

6. Tartı makinelerine direkt olarak bağlanıp, elektronik olarak ağırlık ölçümü

uygulamaları verilebilir.

5. ÖZGÜN PROJE ÖRNE

Bu projenin konu kapsamı ise daha çok operasyonel

bulunmaktadır. İnsan hayatını tehlikeye atacak durumlarda çalı

şüpheli paketi bulunan yerden daha güvenli ba

uzaktan müdahale edilmesini sa

mekanizma hareket ettirilerek, olası

sağlanmaktadır. Hareket mekanizması ise palet sistemi ile gerçekle

engebeli arazide hareket ve çalı

5.1. DEVRE KARTLARI

Şekil.7 Master (Alıcı) Devresi

Master (alıcı) devresinde soldaki 5’li

sırasıyla +5V, GND ve joystick tarafından Analog veri giri

38

. ÖZGÜN PROJE ÖRNEĞİ

Bu projenin konu kapsamı ise daha çok operasyonel

nsan hayatını tehlikeye atacak durumlarda çalışması planlanan ve olası bir

üpheli paketi bulunan yerden daha güvenli başka bir yere taşımayı veya oldu

uzaktan müdahale edilmesini sağlamaktır. Uzaktan kumanda sistem

mekanizma hareket ettirilerek, olası şüpheli paketi yerinde inceleme ve müdahale imkânı

lanmaktadır. Hareket mekanizması ise palet sistemi ile gerçekleş

engebeli arazide hareket ve çalışma olanağı sağlamaktadır.

DEVRE KARTLARI

Master (Alıcı) Devresi

Master (alıcı) devresinde soldaki 5’li pinlerin sol taraftan 1,3 ve 5

joystick tarafından Analog veri girişi yapılmaktadır. Devre kartının

Bu projenin konu kapsamı ise daha çok operasyonel robotik alanında

şması planlanan ve olası bir

şımayı veya olduğu yerde

lamaktır. Uzaktan kumanda sistemi ile oluşturulan

üpheli paketi yerinde inceleme ve müdahale imkânı

lanmaktadır. Hareket mekanizması ise palet sistemi ile gerçekleştirilmi ştir. Bu da

pinlerin sol taraftan 1,3 ve 5nolu pinleri

i yapılmaktadır. Devre kartının

+3V, +5V ve GND beslemeleri üst

kaynağı tarafından karşılanmaktadır.

Şekil.8 Headworker

Headworker (verici) devresinde soldaki 5’li

sırasıyla +5V, GND ve Analog veri

beslemeleri üst taraftaki 5’li soketin 1,3 ve 5. pinlerine ba

karşılanmaktadır. Sağ alt t

gönderilmektedir.

39

+3V, +5V ve GND beslemeleri üst taraftaki 5’li soketin 1,3 ve 5. pinlerine ba

şılanmaktadır.

Headworker (Verici) Devresi

Headworker (verici) devresinde soldaki 5’li pinlerin sol taraftan 1,3 ve 5

Analog veri girişleridir. Devre kartının +3V, +5V ve GND

beslemeleri üst taraftaki 5’li soketin 1,3 ve 5. pinlerine bağlanan güç kayna

ğ alt taraftaki 3’lü pinler ile eksen motorlarının seri ileti

taraftaki 5’li soketin 1,3 ve 5. pinlerine bağlanan güç

pinlerin sol taraftan 1,3 ve 5nolu pinleri

leridir. Devre kartının +3V, +5V ve GND

lanan güç kaynağı tarafından

motorlarının seri iletişim verileri

Şekil.9 Eksen Motorları Devreleri

Eksen motorları devrelerinde, motorlar PIC

bilgilerine göre röleler aracılı

sağlanmaktadır. Bu devrelerde gerekti

L293D motor sürücü devreye eklenerek

40

Eksen Motorları Devreleri

torları devrelerinde, motorlar PIC tarafından aldığı Analog seri ileti

bilgilerine göre röleler aracılığıyla tetiklenerek ileri ve geri yönde dönmeleri

lanmaktadır. Bu devrelerde gerektiğinde PWM ile motorları kontrol edebilmek için

motor sürücü devreye eklenerek çok amaçlı hala getirilmiştir.

ğı Analog seri iletişim

ıyla tetiklenerek ileri ve geri yönde dönmeleri

rı kontrol edebilmek için

41

Şekil.10 Güç Kaynağı Devresi

Güç kaynağı devresinde devreye gelen +12V’tu 7805 ile +5’a dönüştürerek PIC

için gerekli olan voltaj gerilimini sağlamış bulunuyoruz.

42

5.2. Veri İletişim Diyagramı

Şekil.11 Veri İletişim Diyagramı

Veri iletişim mekanizmasında kumandadan girilen motor eksen verileri, wireless

modülü ile seri hattan tüm eksen motorlarını kontrol edecek olan PIC’lerin RX bacaklarına

iletilmektedir. Alınan verilere göre anahtarlama görevi yapan ilgili röle ve transistörler

tetiklenerek motorların ileri ve geri hareketi sağlanmaktadır.

43

5.3. MEKANİK TASARIM

Belirli bir amaç için robot tasarlanırken öncelikle amaca uygun olarak en basit

şekilde tasarımı yapılır. Tasarım yapılırken öncelikle boyut ve ağırlık göz önünde

bulundurulur. Öncelikle robottan taşımasını istediğimiz yük miktarı belirlendi. Buna bağlı

olarak kuvvet ve moment hesabı yapıldı. Bulduğumuz değerlere göre kullanacağımız et

kalınlıkları, dişli çevrim oranları ve uzunluklar belirlendi. Robot kolu için yaptığımız bu

hesaplara bağlı olarak robotun alt gövdesinin tasarımı gerçekleştirdik. Hesapladığımız bu

değerlere bağlı olarak kullanacağımız motorların sayısı ve yerleri için en uygun yerleri

belirledik.

5.3.1. Tutacak Kısım

Gripper kısmı da denilen bu kısmı tasarlarken göz önünde bulundurduğumuz

kriterler tutulabilecek parçanın genişliği, hafiflik ve estetiktir. Buna bağlı olarak

tasarladığımız gripper tutucu kısmı adeta bir yengeci andırmaktadır. Tutucu kısım için

malzeme olarak MDF kullanılmıştır. Bunun nedeni ise fazla bir eksenel kuvvete maruz

kalmamakla birlikte hafif olmasını sağlamaktır. İmal edilen dişliler için ise derlin tercih

edilmiştir. Derlinin tercih edilme nedeni ise hafif olmasının yanı sıra oldukça dayanıklı

olmasıdır. Bu parçaları bir arada tutabilmek için kullandığımız tabla ve ara bağlantı

elemanları pleksiglas malzemeden üretilmiş olup yeterince hafif, dayanıklı ve şeffaf

olduğundan dolayı estetiktir. Tutucu kısmın tahriki bir adet DC motor ile sağlanmaktadır.

44

Şekil.12 SolidWorks Programında Tasarlanan Gripper

Resim.10. İmal Edilen Gripper

45

5.3.2. Kollar

Kollar tasarlanırken robotun uzanabileceği en uzak mesafe ve kendi çevresine

uzanabilmesi hesaba katılarak tasarım gerçekleştirilmi ştir. Kollar pleksiglastan üretilmiştir.

Yanal yüklere dayanabilmesi için ön kol ve arka kol için ikişer adet kol kullanılmıştır.

Kollar arasına C profiller yerleştirilerek oluşabilecek düzgünsüzlükler minimuma

indirilmeye çalışılmıştır. Ayrıca kollar üzerinde boşaltma yapılarak taşıyacağı maksimum

yükün %95 ini taşıyabilirken ağırlığında önemli azalmalar gerçekleşmiştir. Ayrıca dişlinin

üzerinde bulunduğu St37 malzemeden yapılmış miller bu kollarda yataklanmıştır. Ön kol

üzerinde bir adet enkoderli motor, potansiyometre ve bir adet dişli bulunmaktadır.

Şekil.13 SolidWorks programında tasarlanan ön ve arka kollar

46

Resim.11 İmal edilen kollar

5.3.3. Ön Kol ve Gripper Arasındaki Bağlantı

Burada tasarladığımız parça ön kol ve gripper arasında bağlantıyı sağlama amaçlı

kullanılmakla beraber gripperin aşağı-yukarı yönde hareket etmesini sağlamaktadır.

Üzerinde bir adet enkoderli motor, mil dişliler ve potansiyometre de bulunmaktadır.

Eğilmesini ve yanal yüklere karşı dayanıklı olmasını sağlamak amacıyla C profil ile

desteklenmiştir. Bu parça ve C profil pleksiglastan imal edilmiştir.

47

Şekil.14 SolidWorks programında tasarlanan ara bağlantı elemanı

Resim.12 İmal edilen ara bağlantı elemanı

48

5.3.4. Döner Platform

Birbirine monte edilen kollar, gripper ve ön kol ve gripper arasındaki bağlantıyı

sağlayan parçanın 270º dönebilmesini sağlayan platform tasarlanırken; kolların

ağırlığından dolayı düşmesini önlemek amacıyla arkasına iki adet 60º eğimde çıkıntı

tasarlanmıştır. Bu noktalardan kollara takılması planlanan yaylar takılacaktır. Ayrıca bu

platform 2 adet enkoderli motor ve tutacakları, potansiyometre ve dişliler de taşımaktadır.

Bu platformun alt gövdeyle bağlantısı altına açılmış olan 4 adet 6 mm çapında delikten

geçirilen tijlerle sağlanmıştır. Bu platformun dönmesi gövdeye sabitlenmiş bir rulmanlı

yatağa yerleştirilmi ş bir dişlinin bir enkoderli motor ile tahrik edilmesi ve alınan tahrikin

tijlerle platforma iletilmesiyle sağlanmıştır. Gövdede yataklanmış olan dişli sistem

üzerinde bir adet potansiyometre de yer almaktadır.

Şekil.15 SolidWorks programında tasarlanan döner platform

49

Resim.13 İmal edilen döner platform

Resim.14 Döner platformun alt gövdeyle bağlantısı

50

Şekil.16 Döner platformun dönmesini sağlayan sistem

5.3.5. Alt Gövde

Alt gövdenin tasarımı arazi şartlarına uyum sağlayabilmek amacıyla ön ve arka

taraflarından farklı eğim açılarında tasarlanmıştır. Tahriki her iki tarafında bulunan 4 adet

DC motor ile sağlanmaktadır. Bu motorlar hareket iletimi kayışlarla sağlanacağından

kasnaklara bağlanmıştır. Kasnaklardan momentin düzgün iletilmesi için iki yanda da

uygun kavrama açılarında gerdirmeler kullanılmıştır. Gövdenin yüksekliği, içerisine

elektronik devre elemanları, dişli sistemi ve dişli yataklama elemanlarının yerleştirilmesine

göre belirlenmiştir. Genişliği döner platforma göre belirlenmiştir. Uzunluğu ise üzerindeki

kollar maksimum uzunluğa ulaştığında ağırlıktan dolayı meydana gelecek olan momente

bağlı devrilmeyi önleme düşüncesiyle seçilmiştir. Malzeme olarak MDF seçilmiştir. Bunun

nedeni ise radyal yönde gelen kuvvetlere karşı daha az esneme yapması, dayanıklı

olmasının yanında hafif olmasıdır.

51

Şekil.17 Robotun Genel Görünümü

5.3.6. Dişliler

Pinyon dişliler üretilirken motorun miline sabitlenebilmeleri için hablı (hub) olarak

üretildi ve motor miline setskur vidaları ile bağlandılar. Pinyon dişlilerin tahrik ettiği

dişliler ise mukavemetini kaybetmeyecek şekilde boşaltmalar yapılarak üretildi. Dişliler

üretilirken malzeme olarak derlin kullanıldı.

Pinyon Dişliler:

Gripper üzerindeki pinyon dişli;

z:diş sayısı

m:modül

z=15, m=2;

bilgileri girilerek SolidWorks programının kütüphanesinden dişli ve ölçüleri belirlenmiştir.

52

Ön Kol ile Gripper arasındaki bağlantı elemanı üzerinde bulunan enkoderli motorun

pinyon dişlisi;

z=15,m=2;


Ön Kol ile Gripper arasındaki bağlantı elemanı üzerinde bulunan dişli;

i: çevrim oranı

Mh: hesaplanan moment

Mm: motorun momenti

i=(Mh/Mm)

i=3,2

z2=z1*i

z2=48

m=2


Arka kol üzerindeki motorun pinyon dişlisi;

i=(Mh/Mm)

i=6

z2=z1*i

z1=10

z2=60

m=2


53

Döner platform üzerinde bulunan motorlara ait pinyon dişliler;

i=(Mh/Mm)

i=6

z2=z1*i

z1=10

z2=60

m=2


Döner platformun dönmesini sağlayan pinyon ve dişli;

i=(Mh/Mm)

i=6

z2=z1*i

z1=10

z2=60

m=2

54

6. YAPILAB İLECEK GEL İŞTİRMELER

Resim.15 Bir Yükün Taşınması Sırasındaki Görünüm

Geliştirme çalışmasında yapılabilecekler:

• Ön ve tutucu kısmına eklenecek aydınlatma ile daha net görüntü sağlama,

• Mayın tarama düzeneği ile yol üzerinde ilerlerken mayınlı arazinin belirlenmesi ve

temizlenmesi,

• Üzerine takılacak kamera ile görüntü transferi ve görüntü işleme olanağı,

• Gerekli durumlar için silah kullanabilme,

Resim.16 Fünye Ateşleyicisi Olan Gözlem Aracı

• Eklenebilecek güneş panelleri ile operasyon sırasında da şarj ve kesintisiz enerji,

• Ultrasonik sensörler yardımı ile çevredeki cisimlerin maddesel uzaklıklarını

algılama ve otonom harekette güvenlik sağlamak,

• Tutucunun önüne X-Ray kamera yerleştirilebilir ve çanta veya paketlerin

içindekiler açılmadan da gözetlenebilir.

55

• Kara da olduğu kadar su altında da önemli role sahip olabilecek düzenlemeler

getirilebilinir. Yapılacak tasarımla beraber, su altında keşif, taşıma ve tehlikeli

parçalara müdahale etme imkânı sağlanır.

Resim.17 Su Altı Gözlem ve Müdahale Aracı

• Eklenecek termal kamera ile gece görüşün de ekstra görüş kapasitesi sağlanır.

Resim.18 Engebeli Arazide İlerleyiş

56

7. KAYNAKLAR

1. Özgür D., Bilgisayar Kontrollü Kameralı Robot Kol Projesi, Lisans Tezi , 2004

2. Özen S., Bilgisayar Kontrollü Gezgin Robot Uygulaması, Lisans Tezi, Y.T.Ü., İstanbul,

2007

3. Ayçiçek E., Seri Porttan Kontrollü 3 Eksenli Hareket Kabiliyetine Sahip Robot

Uygulaması, Lisans Tezi, Y.T.Ü., İstanbul, 2004

4. International Advanced Technologies Symposium, Elazığ 2001

5. Yapar T., Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi

6. Gümüşkaya H.,Mikroişlemciler ve 8051 Ailesi, Alfa Yayınları, 2002

7. UFM – A12 WPA Modem Modul Datasheet

8. Microchip Technology Inc., 2003, PIC16F877A Datasheet

9. http://tr.wikipedia.org/wiki/R%C3%B6le Röleler, Vikipedia, 12.04.2012

10. Atakar, F., Yağımlı, M., PIC Microdenetleyeciler, Beta Basım Yayım Dağıtım A.Ş.

İstanbul., 2006.

11. Çetin Kadir, Endüstriyel Elektronik, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2002.

12. http://tr.wikipedia.org/wiki/RobotRobot Robot, Vikipedia, 2012

13. http://tr.wikipedia.org/wiki/Robotik Robotik, Vikipedia, 2012

14. http://www.bombaimharobotu.com Bomba İmha Robotu, 2012

15. http://www.aselsan.com.tr/content.aspx?mid=375&oid=482 Dalkılıç, ASELSAN, 2012

Documents

uzaktan kumandalı robot sistemleri