Materyal ve Metot

Cihaz yada ekipmanlarda giriş ve çıkış verilerinin kullanıcıya görüntülenmesinde farklı tip displayler kullanılmaktadır. Gerek giriş-çıkış birimi sayısı, haberleşme özellikleri ve kullanım kolaylığı gerekse maliyetinin düşük olmasından dolayı bu çalışmada kontrol kartı olarak arduinouno tercih edilmiştir. Kartın programlanmasında ise ücretsiz olarak kullanıcılara sunulan Arduino IDE programı kullanılmıştır.Gösterge olarak ise 7SegmentDisplay, LCD Display(2x16),paralel dokunmatik TFT LCD , SPI TFT LCD ve android tabanlı cep telefonu ekranı tercih edilmiştir.Arduinouno kartında işlenen verilerin cep telefonu ekranına aktarılmasında HC-05 bluetoothmodülü, mesafe ölçümünde HC-SR04ultrasoniksensörü ve sıcaklık ölçümünde ise DS18B20 dijital sıcaklık sensörükullanılmıştır.

Ses hızı deniz seviyesinde,havada ve 21 °C sıcaklıkta 343.2 m/s olarak kabul edilmektedir. Havanın sıcaklık ve yoğunluğuna bağlı olarak

sesin yayılma hızı değişkenlik göstermektedir. Sesin havadaki hızı denklem (1) kullanılarak yaklaşık olarakhesaplanabilir [14];

(1)

Burada; ortam sıcaklığı , ise sıcaklığa bağlıses hızını ifade etmektedir.

7 segmentdisplay ortak anotlu ve ortak katotlu olmak üzere iki farklı tipe sahiptir. Bu çalışmada elimizde mevcut olduğundan dolayı ortak anotlu tercih edilmiştir. 3 adet 7 segmentdisplaybirbine paralel bağlanarak kontrol kartının kullanılacak giriş pin sayısı azaltıldığından daha fazla sayıda display bağlama imkanı sunmaktadır. Displaylerin ortak uçlarının kontrol kartıyla olan bağlantısında transistör kullanılabileceği gibi yalıtım işlemini de görmesi amacıyla optokuplor tercih edilmiştir.

Şekil 1.7segmentdisplayliultrasonik mesafe ölçer devresi

2ms gibi kısa süre aralıklarla dislayler beslendiğinden göz yanılmasıyla sanki sürekli olarak displayler aktif olarak devrede gibi algılanacaktır. Gerekli kodların yazılmasında Ref. [15]’ten faydalanılmıştır. Bağlantı şeması ve gerçekleştirilen uygulama devresi Şekil 1’de bir arada verilmiştir. 2-10 cm arası mesafeleri virgülden sonra iki basamakla, 10- 100 cm arası mesafeleri virgülden sonra bir basamak ve 100-400 cm mesafeleri ise tam sayı olarak göstermektedir.

İki satır ve on altı sutundan oluşan 2x16’lık LCD yeşil zemin üzerine siyah renkle yazıların yazılacağı bölmelerden oluşmuştur. Şekil 2’de bağlantı şeması verilen devredeki potansiyometre ile ekranın netliğiayarlanmaktadır. Ses hızının sıcaklığa bağlı olarak değişmesi durumuda göz önünde bulundurularak LCD’nin 1. satırına 210

C sıcaklığındaki ölçülen mesafe cm cinsinden yazdırılırken, 2. satırına mevcut ortamın sıcaklık derecesine bağlı olarak ölçülen mesafe bilgisi yazdırılmaktadır. LCD display için gerekli kodların yazımında Arduino

IDE programının kurulmasıyla birlikte gelen “LiquidCrystal” kütüphanesi içerisindeki örmeklerdenfaydalanılmıştır.DS18B20 sıcaklık sensörü için gerekli kodların yazımında Ref. [16]’dan faydalanılmıştır. Bağlantı şeması ve gerçekleştirilen uygulama devresi Şekil 2’de bir arada verilmiştir.

Şekil 2.2x16 LCD’ liultrasonik mesafe ölçer devresi

Kullandığımız 2.4” köşegen dokunmatik TFT LCD, 240x320 piksel çözünürlüklü , 18 bit renk çözünürlüğüne sahip, ILI9341kontrolörlü, 4 kontrol hatlı 8 bit dijital arabirimliresistif dokunmatik özelliğe sahip bir displaydır. Düşey yada yatay olarak ekranı döndürme imkanı vardır[17]. Seçilen yazı veya şekillerin boyutuna bağlı olarak daha fazla veriyi ekrana yazdırma imkanımevcuttur.RGB özelliğinden dolayı 18 bit renk çözünürlüğe sahip olarak farklı renklerin seçimi söz konusudur. Dokunmatik ekran, ekran alanındaki bir dokunuşun varlığını ve yerini tespit edebilen bir ekrandan oluşan elektronik bir cihazdır.Resistif LCD dokunmatik ekranlı monitörler, dokunmatik ekran paneline takılı, esnek bir üst kısım ve yalıtkan noktalarla ayrılmış bir sert alt bölüm ile dokunmatik yüzeye bağlıdır[18]. Dokunmatiközelliğiden dolayı buton, artımsalenkodervb. bir dış devre giriş elemanına gerek duyulmadansistemi/modülükontrol etme imkanı sunmaktadır. SD kart yuvası sayesinde ölçüm verilerini kaydedip saklama imkanıdamevcuttur. Arduinouno kontrol kartının üzerine monte edilmesi durumunda yeni çevre brimlerinin bağlanmasına imkan sağlanamayacağından bağlantı kablolarıyla kontrol kartına bağlantısı gerçekleştirilmiştir.Çok fonksiyonel bir display olduğundan görsellik kullanıcının tasarımına bağlı olarak ortaya çıkmaktadır.Bağlantı şeması ve gerçekleştirilen uygulama devresi Şekil 3’te bir arada verilmiştir.DokunamtikTFT LCD için gerekli yazılımın oluşturulmasında

PFD5408_TouchScreen.h”kütüphanelerive kütüphaneyle birlikte gelen

örneklerden faydalanılmıştır[19].

Şekil 3.8 bit paralel dokunmatik TFT LCD’ liultrasonik mesafe ölçer

devresi

Arduinouno kontrol kartına daha fazla çevre biriminin bağlanması açısından bağlantı özelliği SPI olan 4 kablo ile haberleşme özeliğine sahip 1.8” boyutunda 128x160 pixel çözünürlükte bir TFT LCD ekran tercih edilmiştir. Ref[20]’den alınan kütüphane ve örnekler kullanılarak gerekli kodumuz oluşturulmuştur.Bağlantı şeması ve gerçekleştirilenuygulama devresi Şekil 4’te bir arada verilmiştir.

Şekil 4.SPI haberleşmeli TFT LCD’ liultrasonik mesafe ölçer devresi

Arduinounokonrol kartından bilgiyi seri haberleşme yoluyla alan ve kablosuz olarak android tabanlı bir cep telefonu veya tabletteki uygulamaya aktarmada HC-05bluetoothmodülü kullanılmıştır. Bluetooth modülünün programlanması ve gerekli kodların yazımında Ref[21]’den faydalanılmıştır.PlayStore üzerinde çok sayıda bu konuyla ilgiliprogram mevcut olup bu çalışmada fonksiyonel ve kullanımı kolay olan

yer alan kontrol arayüzünüoluşturmak için gerekli bileşenler kullanıcı tarafından ekrana yerleştirilip ayarlamaları yapılarak arayüz kullanıma hazır hale gelmektedir.10 m’lik bir mesafe içerisinde kablosuz olarak sistemden gelen verileri gözlemleme imkanı sağlamaktadır. Bağlantı şeması ve gerçekleştirilen uygulama devresi Şekil 5’te bir arada verilmiştir.

Şekil 5.Android tabanlı cep telefonu ekranının display olarak kullanıldığı

ultrasonik mesafe ölçer devresi

3. Sonuç

Çeşitli haberleşme özelliklerine sahip olan arduinouno kartı kullanılarak HC-SR04 ultrasoniksensörden gelen bilgininişlenip 7segmentdisplay, LCD (2x16), paralel dokunmatik TFT LCD, spi TFT LCD’ de ve bluetoothmodülü aracılığıyla android tabanlı bir cep telefonunun ekranında gösterimi gerçekleştirilmiştir.Sensörler, bulundukları ortamın basınç, sıcaklık, nemvb. etmenlerinden etkilenerek hatalı ölçüm yapabilmektedirler. Sıcaklıkla ses hızının değişimi söz konusu olduğundan ölçüm devresine DS18B20 dijital sıcaklık sensörü ilave edilerek daha hassas mesafe ölçüm işleminin gerçekleştirilmesi sağlanmıştır. Display seçiminde maliyet, görsellik, haberleşme türü, çözünürlük, işlemci ve kütüphanesinin zenginliği önemarzetmektedir. TFT LCD göstergelerde gösterilecek veri miktarı çözünürlüğüne bağlı olarak kullanıcının tasarımıyla ilişkiliyken 7 segmentdisplaydedisplay sayısına göre değişkenlik göstermektedir.Arduino kontrol kartı ve modüllerinin yaygın kullanımından dolayı çok sayıda örnek bulma imkanı vardır. Kütüphane ve hazır örneklerden faydalanarak yapacağımız projelerde çıkan problemleri hızlı bir şekilde çözüme kavuşturupprojemizi kolayca oluşturabiliriz.

Bu çalışma Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonunca kabul edilen 18.KARİYER.239 nolu proje kapsamında desteklenmiştir.

Kaynakça

[1] Kale, A.W. vd. (2018). Arduinobasedbabyincubatorusing GSM technology. International ResearchJournal of EngineeringandTechnology (IRJET), 05(04), 462-465.

[2] Parihar, V.R.,Tonge, A.Y., andGanorkar, P.D. (2017). Heartbeatandtemperaturemonitoringsystemforremotepatientsusin garduino. International Journal of Advanced EngineeringResearchandScience (IJAERS), 4(5), 55-58.

[3] KrishnaSathvik, G.S.,Yashwanthkumar, P.V.S. andSatish, S. (2018). Arduinobasedhealtymonitoringsystemusing GSM. InternationalJournal of Electronics, ElectricalandComputationalSystem (IJEECS), 7(4),165-167.

[4] Çakır, M. vd. (2015). Engelli insanlar için,akıllı baston ve akıllı

şaka tasarımı. 4th

International Vocational SchoolsSymposium, 21- 23 Mayıs 2015, (s. 1445-1454), Yalova, Türkiye.

[5] Bhati, S. vd. (2017). Smart medicinereminderbox. IJSTE -

International Journal of

ScienceTechnology&Engineering,3(10),172-177.

[6] Nandhini, T.vd. (2017). Underground cablefaultdetectionusingarduino. International Journal of EngineeringScienceand Computing, 7(4),6460-6463.

[7] Hidayatullah, M.I.F.,Hutagalung, J.E. andSembiring, S. (2017). Electricalautomation of solar cell-basedarduinounowith 16 × 2 LCD display. InProceedingsof MICoMS 2017,1, 629-639.

[8] Anil, C.R. vd. (2018). Smart energymeterbyusingarduinobasedsystem. Journal of embeddedsystemsandprocessing, 3(2),1-8.

[9] Jumaat, S.A.andOthman, M.H. (2018). Solar energymeasurementusingarduino. MATEC Web of Conferences 150, 1, 1-6.

[10] Shabani, H. vd. (2017).

Intelligentgreenhousemonitoringandcontrolsystembasedarduinou nomicrocontroller. Journal of telecommunication, electronicandcomputerengineering, 9(3-10),65-69.

[11] Mahmood, S.N. andHasan, F.F. (2017). Design of

weathermonitoringsystemusingarduinobaseddatabaseimplementat

ion. Journal of

MultidisciplinaryEngineeringScienceandTechnology (JMEST), 4(4), 7109-7117.

[12] Altın, S. and Bulut, F. (2016). Bluetooth bağlantılı ultrasonik sıvı

seviyesi ölçer tasarımı ve endüstriyel uygulamaları. Journal of BartinUniversityEngineeringandTechnologicalSciences, 4(1), 19- 21.

[13] Kiraz, M. vd. (2015). Mesafe ölçümlerindeki belirsizliğin ortam

sıcaklığının fonksiyonu olarak verilmesi. Uluslararası katılımlı 17. Makine teorisi sempozyumu, 14-17 Haziran (s. 1-6), İzmir, Türkiye.

[14] Yumurtaci, M. ve Yabanova, İ. (2018). Sıvı seviye sensörlerinin

incelenmesi ve su seviyesi ölçümü uygulaması. AKU J. Sci. Eng., 18 (1), 201-207.

[15] Arduino ile 7 segmentdipslay

uygulaması.https://www.projehocam.com/arduino-ile-7-segment- display-uygulamasi/adresinden erişildi. (ET:10/09/2018).

[16] Arduinothermometerwith DS18B20.

https://create.arduino.cc/projecthub/The GadgetBoy/ds18b20- digital-temperature-sensor-and-arduino-9cc806adresinden erişildi. (ET:11/09/2018).

[17] A-Si TFT LCD singlechipdriver 240RGBx320 resolutionand

262K color (ILI9341).https://www.pdf-archive.com/2018 /01/07/ili9341/ili9341.pdf adresinden erişildi. (ET:12/09/2018).

[18] Pai, A. Vd. (2015).

Touchscreenbasedorderingsystem&displayingsystemforrestaurant s. IJRET: International Journal of Research in EngineeringandTechnology, 04(05), 5-8.

[19] SPFD5408TFT Library.

https://www.arduinolibraries.info/libraries/spfd5408-tft- libraryadresinden erişildi. (ET:13/09/2018).

[20] Adafruit-ST7735-Library. https://github.com/adafruit/Adafruit-

ST7735-Libraryadresinden erişildi. (ET: 14/09/2018).

[21] Arduino Dersleri 17: HC-05 Bluetooth Modülü Kullanımı.

https://maker.robotistan.com/arduino-dersleri-17-hc-05-blue- tooth-modulu-kullanimi/adresinden erişildi. (ET:15/09/2018).

[22] Bluetooth Electronicsfrom KEUWLSOFT.

http://www.keuwl.com/apps/bluetooth electronics/adresinden erişildi. (ET:15/09/2018).

KİMYA EĞİTİMİNDE KAVRAM YANILGILARININ