• Sonuç bulunamadı

2. TEORİK ALTYAPI

2.1. Kızılötesi (IR) Algılayıcılar

2.1.2. Kızılötesi İletişim

Kızılötesi iletişim sistemlerinde, kızılötesi bir ışınım yapacak verici devre, bu ışınımı algılayacak bir alıcı devre ve ışınımın iletileceği iletişim ortamı bulunur. Kızılötesi iletişimin blok diyagramı Şekil 2.2’de gösterilmiştir.

6

Şekil 2.2. Kızılötesi iletişim sistem şeması

Kızılötesi iletişiminde, iletişim ortamında bulunan nesnelerin algılanmasında nesnelerin boyutu ve rengi önemlidir. Farklı renklerdeki nesnelerin kızılötesi ışığı yansıtma değerleri aynı değildir. Renklerin ışığı emme ve yansıtma özelliklerine göre bu değerler farklılık kazanır. Örneğin boyutları aynı ancak farklı renklerdeki özdeş nesneler ele alındığında koyu renkteki nesnelerin gelen ışığı soğurduğu beyaz özellikli nesnelerin ise direk yansıttığı gözlemlenmiştir. Siyah ve beyaz arasındaki renklerin ise ışığı soğurma yeteneğine göre farklı özelliklerde ışık yansıttığı görülmüştür.

Aynı renklerde fakat farklı boyutlarda nesneler kızılötesi ışınıma tabi tutulduğunda nesnelerin boyutlarına göre farklı yansıma elde edilir. Büyük boyutlu nesneler, yüzeyleri geniş olduğundan dolayı gelen ışınımı daha çok yansıtabilmektedirler. Aksi durumda ise küçük yüzey alanına sahip olan nesneler, ışınımı üstüne alamadığından dolayı yansıtma kabiliyetleri azalmaktadır.

Yüzey rengi ve yüzey boyutuna göre farklılıklar yukarıda bahsedilmiştir. Ayrıca yüzeyin pürüzlülüğü ve yüzeyin yapıldığı maddenin tipi de ışınımı yansıtmaya etki eden faktörlerdendir. Yüzey pürüzlülüğü çok olan nesneler, kızılötesi ışınıma tabi tutulduklarında üzerine düşen ışınımları etrafa yansıtarak az miktarda geri yansıtmaktadırlar. Nesnenin yapıldığı malzemenin şeffaf olması veya mat, ışık emebilen tipte olması da yansımayı oldukça etkilemektedir [4].

Kızılötesi iletişimde alıcı devre belli bir frekanstaki biçimlendirilmiş kızılötesi ışınımı algılayabildiğinden dolayı iletişimin kurulmasını için gerekli modüle edilmiş ışınımı verici devre sağlar.

Kızılötesi ışınım kaynağı olarak kızılötesi led kullanılır. Led, kontrolü basit ve yönlendirilebilir elektronik bir elemandır. Led’in içinden geçen akımı kontrol ederek farklı yoğunlukta ışık elde etmek mümkündür. Ancak bu ışınımın gücü, uzaklığa ve iletim ortamının yoğunluğuna bağlı olarak değiştiğinden dolayı ışığın var ve yok olduğu mantıksal teknoloji kullanılır. Alıcı devre ise verici devrenin oluşturduğu belirli bir frekanstaki kızılötesi ışığa tepki verecek devreden ibarettir. Alıcı ve verici ışık frekansı

7

uyumluluğu bu iletişimde esas kriterdir. Şekil 2.3’te klasik kızılötesi verici devre gösterilmiştir.

Şekil 2.3. Kızılötesi verici devre

Verici devrenin ortama yaydığı kızılötesi ışınım alıcı devre tarafından algılanır.

Birçok alıcı devresinde kızılötesi ışınımı module etmek için ek devrelerde kullanılır.

Şekil 2.4’te görüldüğü üzere, alıcı üzerine kızılötesi frekansına sahip kızılötesi ışık ulaştığında alıcı devre lojik-0 seviye çıkış verir. Alıcıya kızılötesi sinyal ulaşmadığında ise alıcı lojk-1 çıkış verir.

Şekil 2.4. Kızılötesi alıcı devre

8 2.2. Servo Motor

Günümüzde kontrol sistemleri oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Hemen hemen her alanda ve uygulamada bir kontrol sistemi mevcuttur. Kontrol sistemlerinin;

robot sektörü, otomativ sektörü, uçak sektörü, radarlar gibi çok geniş uygulama alanları vardır.

Servo motorlara kontrol motorları da denilmektedir. Özellikle kontrol sistemlerinde çıkış hareketlerini kontrol edici olarak kullanılmak üzere tasarlanılıp üretilirler.

Bir servo sistem veya servomekanizma geri beslemeli bir kontrol sistemi olup, sistemin çıkışı mekanik konum,ivme veya hız olabilir. Servo sistem ile konum (veya hız) kontrol sistemleri aynıdır. Servo sistemler günümüzde modern endüstride çok sık olarak kullanılmaktadır.

2.2.1. Geri Beslemeli ve Kapalı Çevrim Kontrol Sistemi

Kontrol sistemleri iki tipte sınıflandırılır. Bunlar; kapalı çevrim kontrol sistem ve açık çevrim kontrol sistemidir. Sistemin tipi, kontrolü istenen eleman ile kontrolü yapan eleman arasındaki ilişkiye bağlı olarak belirlenir. Projemizde kapalı çevrim kontrol sistemi kullanılacaktır.

Bir kontrol sisteminde giriş işaretine bağlı olarak bir çıkış işareti elde edilir. Kapalı çevrim kontrol sistemlerinde, bu çıkış işareti bir ölçüm mekanizmasıyla ölçülür ve veriler denetleyici (kontrolör) birimine gönderilir. Denetleyici birimi ölçülen bu verileri istenen (arzu edilen) verilerle karşılaştırarak fark (hata) işaretleri üretir. Böylece giriş ile çıkış arasındaki fark belirlenir. Bundan sonra denetleyici çıkışındaki farka göre sistem bu farkı sıfırlayacak şekilde çalışmasını sürdürür. Her seferinde çıkış ile giriş arasındaki fark ölçülerek hata olup olmadığı kontrol edilir ve varsa hata sistem tarafından kendiliğinden giderilmeye çalışılır. İşte bu kontrol sistemine kapalı çevrim kontrol sistemi denilir. Şekil 2.5’te geri besleme kontrol sisteminin blok diyagramı gösterilmiştir.

9

Şekil 2.5. Geri besleme kontrol sistemi blok diyagramı

2.2.2. Servomekanizma

Genellikle giriş büyüklükleri zamanla değişen geri beslemeli kontrol sistemlerine servomekanizma adı verilir. Servomekanizmanın görevi çıkış ve giriş arasında uygun bir bağ oluşmasını sağlamaktır. Servomekanizmanın en çok kullanılan tiplerinden biriside pozisyon (konum) kontrol sistemidir. Pozisyon kontrol sistemlerinde çıkış konumu genellikle bir motorun mil konumu olup giriş konumunun değişimlerini tam olarak izlemek zorundadır.

Şekil 2.6’deki konum kontrol sistemi çıkışındaki yükü konumlamak için kullanılan tipik bir servomekanizmadır. Çıkış konumu, giriş konumundaki değişmeleri izlemektedir. Bunun için motorun endüvi gerilimi belirlenmektedir. Bu sebeple motor mili çıkış konumunu düzenlemek için dönecektir.

Şekil 2.6’da gösterilen konum kontrol servomekanizmasının 5 temel elemanı şöyle tanımlanır:

 Giriş değeri θR, girişteki kadran tarafından ayarlanır.

 θC değeri yükün konumunu belirtir. Çıkıştır.

 Hem girişin hemde çıkışın konumu algılamak için konum gösteren potansiyometreler aracılığla konum değerleri elektriksel sinyale çevrilir.

 Konum gösteren potansiyometrelerin çıkış ve giriş gerilimlerindeki farkıyla hata sinyali VE üretilir. (2.1)

VE = VR− VC (2.1)

 Motor ve yükselteç, servomekanizmanın denetleyici birimini oluşturur.

10

Şekil 2.6. Konum-kontrol servomekanizması

Çıkışın konumu ile girişin konum değerleri eşit olduğunda hata sinyali üretilemez.

Böylece yükseltecin çıkışı sıfır olur ve endüvide bir gerilim endüklenmez. Sonuç olarak çıkış mili durur ve istenen konumda kalır. Giriş konumundaki bir değişiklik hata sinyalini sıfırdan farklı olmasına neden olur ve yükselteç çıkışı endüviyi etkileyerek motorun dönmesi sağlanır. Çıkış konumu hata gerilimi sıfır oluncaya kadar dönmeye devam eder [12].

2.2.3. Servomotor Çalışması

Servo motorların üç giriş kablosu vardır. Bu kablolar; besleme, toprak ve veri girişidir. Besleme gerilimi genelde 5-8 V DA bir değerdir. Bu değer servomotorun tipine, gücüne ve istenilen özelliklerine göre her servomotorda farklı olabilir. Toprak ucu 0 V’dur. Veri kablosu servo motorlar için çok önemlidir. Bu uç servo motorun kontrol edilebilmesi sağlamaya imkan verir. Harici denetleyeciden gelen verilere göre

11

servo motor mili istenilen konum değerine kadar döner ve bu pozisyonunu korumaya başlar.

Kontrolcü kartı ile koordine bir şekilde çalıştırılır. Servo motorların hafif olması ve kontrolünün basit olması tercih edilme nedenidir.

2.3. Arduino

Arduino, üzerinde Atmel mikrokontrolürleri bulunun açık kaynak kodlu donanımdır.

Yazılım bilgilerinin yanısıra, tasarım bilgileri de kulanıcının hizmetine sunulmuştur.

PCB baskı devreleri, devre şemaları, yerleşim planları ve üzerindeki programlanabilir elemanların kodları bütün detayları ile kullanıcının kullanımına rahatça ulaşabileceği bir şekilde açılmıştır. Kullanıcı isterse hazır olarak alabileceği gibi, aynısını kendisi de gerçekleştirebilir.

Arduino geliştirme kartı üzerindeki mikrokontrolür (AtmegaXX) Arduino programlama dili ile programlanır ve bu program Processing tabanlı Arduino Yazılım Geliştirme Ortamı (IDE) yardımı ile karta yüklenir. Yazılım Geliştirme Ortamı (IDE) internet üzerinden ücretsiz olarak bilgisayara indirilebilir. Programlama için temel C dili kullanılır.

Arduino’yu ön plana çekaran en önemli özelliği yazılımının kolay ve sade olmasıdır.

Ayrıca kullanıcığa uygulama gerçekleştirmesi için diğer çevre birimleriyle (kristal, güç kaynağı, programlama cihazı) uğraşmama imkanı sunar. Programlama cihazına ihtiyaç duymamasının nedeni; ürün, bootloader programı mikrodenetleyicinin içine atılmış şekilde gelmektedir.

Arduino’nun en güçlü özelliklerinden biri de genişletilebilir bir kütüphane sistemine sahip olmasıdır. Bu kütüphaneler sayesinde birçok işlem ve çevrebirimi haberleşmesi kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Ayrıca yeni çevrebirimleri için yazılan kütüphaneler kolaylıkla entegre edilebilir. Bütün bunları göz önünde bulundur-duğumuzda çok ileri bir yazılımcı olmadan bir çok uygulamayı Arduino kullanarak gerçekleştirebilmek mümkün olur.

Gerçekleştirilmesi istenen projenin özelliğine göre Arduino’nun birçok çeşidi bulunmaktadır. Ayrıca bu kartlara uygun şekilde tasarlanmış shield (katman) olarak adlandırılmış kullanım kolaylığı sağlayan ek donanımlar da üreticinin hizmetine sunulmuştur. (Bluetooth, Wireless, Ethernet, Motor sürücü katmanları vs.).

12 2.3.1. Arduino Programlama

Arduino’yu programlamak için gereken arayüzü yine aynı firma tarafından geliştirilmiş, açık kaynak kodlu, ücretsiz JAVA destekli bir uygulama ortamıdır. Şekil-2.7’de Arduino mikroişlemcisini programlamak için yapılmış programdan bir ekran görüntüsü gösterilmiştir. Bu ortam arayüz yazılımının kullanımı basit ve sadedir.

Programlamada oluşan hataların belirlenmesinde kullanılan gelişmiş bir hata ayıklama sistemine sahiptir. Ayrıca da tüm Arduino kart çeşitlerini programlama imkanına sahiptir.

Şekil 2.7. Arduino programlama ekran görüntüsü

2.3.2. Arduino Kullanım Avantajları

 Arduino, bir önyükleyiciye (bootloader) sahip olduğundan USB port bağlantısı ile mikroişlemciye program yükleyebilir. Bu sayede mikroişlemcilerdeki çıkarılıp takılmalardan kaynaklanan bacak kırılmaları riski ortadan kalkar.

 Arduino programlaması diğer programlamalara göre kolaydır.

 Diğer platformlarla karşılaştırıldığında daha ucuzdur.

 Basit ve açık programlama ortamı sayesinde kolay bir yazılım ortamı sağlar.

13 2.4. Arduino Uno

Arduino ailesi içinde yapılacak projeye, kullanıma ve isteğe göre çeşitli Arduino kartları vardır. Bunlar; Arduino Uno, Arduino Mega 2560, Arduino Pro, Arduino Leonardo, Arduino Fio, Arduino Mega ADK, Arduino Nano vs. gibi isimlendirilmiş performansları, özellikleri, işlemcileri ve kabiliyetleri farklı kartlardır.

Arduino Uno R3 kartı üzerinde 8 bitlik Atmega328 işlemcisi, 14 digital giriş- çıkış (Input- Output) pini, bunlardan 6 tanesi PWM çıkışı olarak kullanılabilmektedir, ayrıca 6 analog giriş pini bulunmaktadır. Ayrıca 16 Mhz kristal osilatör, USB bağlantısı, regüle edilmiş 5V, ICSP başlığı ve reset butonu bulunmaktadır. Çalışması için gerekli gücü USB bağlantısı ile PC’den veya 7-12 Volt’luk DA güç kaynağından sağlar.

Besleme gerilimi için alt ve üst sınırlar 6-20 V olarak belirlenmiştir. Giriş çıkış pini başına akım 40 mA dir. Kart üzerinde regüle edilmiş 3.3 V çıkışı da bulunmaktadır ve 3.3 V için çıkış akımı 50 mA’dir. FLASH Hafıza 32KB, SRAM 2 KB, EEPROM 1KB olarak hafıza büyüklükleri de belirtilmiştir [13].

Ayrıca; harici bir güç kaynağı kullanılacağı zaman Arduino kartı üzerindeki VIN pininden giriş yapılabilir.

2.4.1. Uno Kartının Pinleri ve Fonksiyonları

14 digital pinlerinin her biri pinmode( ), digitalRead( ), digitalWrite( ) fonksiyonları ile giriş çıkış pini olarak kullanılabilirler. Bütün pinler çıkışta 5V sağlar. Pinlerin her biri en fazla 40mA akım iletir yada çeker ve dahili 20-50 kOhm dirence sahiptirler. Bazı pinlerin özel kullanım fonksiyonları vardır. Bunlar:

 Seri İletişim: Kart üzerinde seri iletişim için özel pinler belirlenmiştir. Bunlar 0 (RX) ve 1 (TX) numaralı pinlerdir. Seri iletişim de 0 numaralı pin alıcı (receive), 1 numaralı pin ise iletici (transmit) olarak görev yapar.

 Harici Kesiciler (External İnterrupts): 2 ve 3 numaralı pinler harici kesmeyi tetiklemek için kullanılırlar.

 PWM: 3,5,6,9,10 ve 11 numaralı pinler analogwrite() fonksiyonunun kullanımıyla 8 bitlik PWM çıkışı sağlar. PWM (Pulse Width Modulation), üretilen darbelerin (pulselerin) genişliklerinin kontrol edilerek (veya değiş-tirerek) üretilmek istenen analog değerin elde edilmesidir denilebilir.

 SPI: 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK) pinleri SPI iletişimini sağlamak-tadır.

14

 LED: 13 numaralı pine kart üzerinde led bağlanmıştır. Digital 13 pini high (1) yapıldığı zaman led yanar, low (0) yapıldığı zaman ise led söner.

 TWI: Analog girişler olan A4 (SDA) ve A5 (SCL) pinleri ile TWI iletişimi gerçekleştirilmektedir.

 AREF: Kart üzerinde bulunan AREF pini ile analog girişler için referans gerilim değeri sağlanır.

 Reset: Kart üzerindeki reset pinine 0 volt uygulandığı zaman mikrokontrolüre reset atılmaktadır. Bu işlem kart üzerinde ayrıyeten bulunan reset butonu ile de kolayca yapıabilmektedir.

Arduino Uno kartı üzerindeki analog girişler A0, A1, A2, A3, A4, A5 olarak isimlendirilmiştir. Bu girişlerin her biri 10 bitliktir. Aref pini ile analog girişin gerilim değeri değiştirilebilmesine rağmen normalde 0-5 volt aralığında gerilim seviyesi sağlanır.

15 3. TASARIM

3.1. Hareketli Nesne Takibi

Hareketli nesneler, zamanla sürekli olarak bulunduğu konumlarını belirli yada belirsiz bir biçimde değiştiren nesnelerdir. Belirli yönde ve hızda hareket eden nesneleri takip etmek kolaydır. Çünkü bir sonraki konumu hakkında veri vardır. Ancak belirsiz yönde ve hızda hareket eden nesneler için hızlı tepki veren algılayıcılar kullanılması şarttır.

Hareketli nesne takibinde asıl sorun hareketli olan nesnenin algılayıcılara olan uzaklığının ne kadar uzak veya yakın olduğudur. Bundan dolayı algılayıcı seçimini etkileyen en büyük etken algılama yapılabilecek mesafe aralıklarıdır. Ayrıca hareketli nesnenin hızı da algılayıcı için bir sorundur. Algılayıcılar belirli hız limitlerinde algılama yapabilirler. Bu nedenle algılayıcının algılama hızı yada algılayıcı çıkış verisini verme hızından hızlı hareket edecek bir nesnenin konumu hakkında bir algılama yapılması mümkün değildir.

Takip edilecek hareketli nesne bir araba, otobüs yada tren olabilir. Ancak uçak yada denizaltı gibi araçlar sağa sola hareket ettikleri gibi yukarı ve aşağı yönlü de hareket etmektedir. Bundan dolayı bu araçları takip edebilmek için takip edecek olan sistemin de yukarı ve aşağı yönlü hareket edebilmesi gerekir. Ancak bu uygulamada sistem sadece bir düzlemde hareket edecek olan nesneleri izlemektedir.

Hareketli nesneyi takip edecek olan sistemde kullanılan motorlar hareketli nesneye hangi hızda olursa olsun kilitlenirler. Nesnenin hızında değişmeler olduğunda yani hareketli nesnenin hızı artıp yada azaldığında kullanılan takip sistemide buna karşılık vererek nesneyi takip ederken hızını arttırıp azaltacaktır.

Gerçekleştirmiş olduğumuz sistemde algılayıcı olarak kızılötesi sensor devresi, hareketi sağlayan servo motorlar, sistemin kontrolü ve bilgilerin işlenmesi için mikrokontrolür ve sonuçların gösterildiği LCD ekran bulunmaktadır. Hareketli nesne takibi yapacak olan bu sistemin genel şeması Şekil 3.1’de gösterilmiştir.

16

Şekil 3.1. Hareketli nesne takibi sistemi blok diyagramı

3.2. Algılayıcı Devre

Projede nesne hareketini algılamak için cisimden yansımalı algılayıcı devresi oluşturulmuştur. Bu devre tek parça olup alıcı ve verici devreyi içinde bulundurur.

Verici olarak kızılötesi ışınım yayan kızılötesi led kullanılmıştır. Alıcı devre olarak ise kızılötesi ışığa duyarlı fototransistör kullanılmıştır. Alıcı olarak LDR ve fotodiyotlar da kullnılabilir ancak fototransistörler daha yüksek hassasiyete sahip olmaları ve daha hızlı tepki vermelerinden dolayı bu devrede fototransistör kullanılmıştır. Fototransistörlerin diğer transistörlerden farkı iki bacaklı olmalarıdır. Baz (B) bacakları yoktur. Baz gerilimi yerine baz-kollektör (B-C) birleşim bölgesine düşen ışıkla tetiklenir. Şekil-3.2’de algılayıcı devrenin blok şeması gösterilmiştir.

17

Şekil 3.2. Cisimden yansıtmalı kızılötesi algılayıcı blok şeması

Bu şekildeki gibi cisimden yansımalı sensör devresi kurulmasının nedeni ise yansıtıcı kullanmaması, tek parça elektronik devre olması ve alıcı devrenin duyarlılığını arttırarak şeffaf cisimlerinden algılanabilmesidir. Ancak cisimden yansıtmalı algılayıcı-ların dezavantajalgılayıcı-larınıda belirtmek gerekir. Bunlar;

Nesnenin algılanması ve nesneden yansıyan ışığın değerlendirilmesi büyük oranda nesne yüzeyinin büyüklüğüne, nesnenin yüzey rengine ve yüzeyin pürüzlülüğüne bağlıdır. Nesneden yansıyan ışık değerlendirildiği için diğer kızılötesi algılayıcı tiplerine göre maksimum algılama mesafesi daha kısadır.

Kızılötesi led, kızılötesi ışınım yayar. Bu ışınım cisme çarparak geri yada farklı yönlere dağılmaktadır. Algılayıcı devresinde bulunan fototransistörler kızılötesi ledlerin sağında ve solunda olmak üzere iki gruptadır. Kızılötesi ışınım yapıldıktan sonra cisimden yansıyan ışınlar fototransistörler üzerine düşer. Burada geri yansıyan ışınımın sağdaki ve soldaki fototransistörler grubuna gelme yoğunluğu işin özünü oluştur-maktadır. Işınım, sağ veya soldaki fototransistör gruplarına geldiğinde fototransistör mikroişlemciye analog değer verir. İki tarafta bulunan fototransistörler eşit büyüklükte gerilim değeri verdikleri zaman nesne ortalanmış durumudur ve motor durur. Nesne hareket ederse hareket ettiği yöndeki fototransistör farklı büyüklükte çıkış değeri

18

vereceği için nesnenin hareket ettiği anlaşılacak ve iki fototransistörün çıkış değeri eşitlenene kadar motor hareket edecektir. Fototransistörlerin çıkış büyüklükleri eşitlendiği zaman nesne tam anlamıyla yakalanmış demektir ve motor nesneye böylece kilitlenir. Nesne hareket ettiği sürece motor da hareket ederek nesneyi takip eder. Eğer nesne hareket etmiyorsa motor da hareket etmez. Sistemin bu şekilde çalışması için gerekli çıkış değerleri ve motorun hareketi, mikroişlemci tarafından kontrol edilerek gerçekleştirilir.

3.2.1. Algılayıcı Devrenin Analizi

Şekil 3.3’te hareketli nesne takibi için kurulan devrenin şematik çizimi gösterilmiştir.

Devre 5V (Vcc) ile çalışmaktadır. Kızılötesi ledler gerilim kaynağına dirençle bağlanmıştır. Akımın mümkün olduğunca maksimum olması için direnç değeri çok büyük seçilmemiştir. Akım değeri arttıkça kızılötesi led daha fazla ışınım sağlayacağı için direnç değeri de buna uygun belirlenmiştir. Ayrıca kızılötesi ışınımı arttırmak için led sayısı da arttırılmıştır. Bu değerler sonucu ortalama 20 cm. uzaklıktaki nesne algılanabilir. Uzaklığı arttırmak için led sayısını arttırmak gerekir. Buna bağlı olarak kullanılacak alıcı eleman sayısı da artar.

Devrede bulunan fototransistörler kızılötesi ışınıma duyarlıdırlar. Normal foto-transistörler güneş ışığına da duyarlı olacaklarından, bu durumda nesneden yansıyan kızılötesi ışınım algılanmaz. Bunun için seçilen fototransistörün kızılötesi ışığa duyarlı ve güneş filtreli olması ve gerekir. Fototransistör üzerine kızılötesi ışınım düştüğü zaman fototransistör tetiklenir ve ışınım yoğunluğuna göre kollektör-emitör arasından akım akar. Emitör bacağına bağlı direnç üzerinde oluşan gerilim değeri çıkış büyüklüğüdür. Bu değer mikroişlemcide analog olarak okunur ve gerekli işlemler yapılır. Nesnenin algılayıcıya olan mesafesi arttıkça, yansıyan ışık miktarı azala-cağından fototransistör üzerinden az miktarda akım akar ve emitör gerilimi (Ve) azalır.

Nesne yaklaştıkça bu durumun tam tersi gerçekleşir.

Şekil 3.3’te devrenin mikroişlemciye bağlanacak kabloları bağlantı başlığında toplanmıştır. 1 numaralı pin besleme kaynağının +5 V ucuna, 5 numaralı pin ise GND (toprak) ucuna bağlanmıştır. 2 ve 3 numaralı pinler, fototransistörlerin çıkış gerilimleri olup mikroişlemcinin analog pinlerine bağlanır. 4 numaralı pin ise kızılötesi ledleri yakmak için anahtarlama olarak kullanılan transistörün, baz ucunu tetiklemek için mikroişlemcinin digital pinine bağlanır.

19

Şekil 3.3. Hareketli nesne takibi devresinin şematik çizimi

3.3. Hareketli Nesne Konum Tespiti

Hareketli nesnenin takibi yapıldıktan sonraki kısım takip edilen nesnenin konumunu tespit etmektir. Konum tespiti yaparak hareketli nesnenin hangi bölgede olduğu saptanabilecektir.

Hareket eden nesnenin konumu hakkında elde edilen veriler motorların kendi eksenlerinde ne kadar döndüklerinden ibarettir. Sistemde kullanılan motorların servo motor olmasının sebeplerinden biride bundan dolayıdır. Çünkü servo motorların mil konumlarının bilgisi anlık olarak alınabilmektedir. Servo motorların mil konumların verileri kullanılarak eksende kaç derece dönülmüş olduğu elde edilebilir. Motorlardan alınan mil konumu değerlerini açı bilgisi olarak işleyecek olan mikroişlemci devresidir.

Motorların açı değerleri dahi kullanarak, nesnenin hareketi esnasında iki motorun tam ortasına yani referans seçilen noktaya olan uzaklığı bulunabilir. Geometrik olarak konum tespiti sinüs yasasına dayanmaktadır.

20

Sinüs yasasına göre taban uzunluğu ve bu tabandan ayrılan kenarların açı değerleri biliniyorsa, üçgenin dikme uzunluğu ve bu dikmenin, tabanın ortasından çekilen dikmeye olan mesafesi formülize edilebilir.

Şekil 3.4’te sinüs yasası uygulanmak istendiğinde α, β açıları ve d uzunluğunun bilinmesi yeterlidir. Buna göre 0Y uzunluğunu (3.1), 0X uzunluğu (3.2) ve D uzunluğu da (3.3)’ de verilen denklemler kullanılarak hesaplanır.

Şekil 3.4. Sinüs yasasına göre kenarortay uzunluğu

|0y| = d ∙sin α ∙ sin β

sin(α + β) (3.1)

|0x| = d ∙𝑐𝑜𝑠 𝛼 ∙ 𝑠𝑖𝑛 𝛽

�sin(𝛼 + 𝛽) (3.2) D = �x2+ y2 (3.3)

Şekil 3.5’te projede yapılan sistemin üstten görünüşü sembolik olarak gösterilmektedir. Görüldüğü üzere yukarıda bahsedilen sinüs yasası sisteme uygulanabilir. Buradan yola çıkarak hareketli nesnenin referans noktasına olan D uzaklığı sinüs yasasına göre gayet kolay bir şekilde bulunabilmektedir.

Motorlardan alınan mil konumu değerlerini mikroilemci devreye gönderilerek α1 ve α2 olarak açıya dönüştürelecektir. Burada zaten motorların birbirine olan uzaklığı bilinmektedir. Açı değerleri ve önceden mikroişlemci yazılımında yazılacak olan motorlar arası ifade, bir matematiksel işlem silsilesiyle hesaplattırılacak ve sistemde var olan LCD gösterge ekranına motorların açı bilgisi ve cismin referansa uzaklığı anlık olarak yazdırılacaktır.

21

Şekil 3.5. Hareketli nesnenin referans noktasına olan uzaklığı

3.4. Sistemin Kontrolü

Mikroişlemci kontrolcü kartı olarak projede Arduino mikroişlemcisi seçilmiştir. Bu mikroişlemci kartının diğer tipteki benzerlerine göre oldukça avantajlı yanları vardır.

Mikroişlemci kontrolü, iki adet algılayıcı devre, iki adet servomotor ve bir adet LCD

Mikroişlemci kontrolü, iki adet algılayıcı devre, iki adet servomotor ve bir adet LCD

Benzer Belgeler