Mikrodenetleyici Destekli Rf Modülü İle Pancar Makinesi Kontrolü

PROJE TABANLI MEKATRONİK EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI (MKT 2014) 22-24 MAYIS 2014 SİNOP

MİKRODENETLEYİCİ DESTEKLİ RF MODÜLÜ İLE

PANCAR MAKİNESİ KONTROLÜ

Adem Gölcük

_{, Sakir Taşdemir}

_{, Mehmet Balcı}

Şeker pancarı hasatının elle yapılmasında çok sayıda işçi gerektirmesi, işçilik ücretindeki artışlar, zaman v.b. nedenler üreticileri makineli hasada doğru yönlendirmektedir. Tarımdaki mekanizasyon tasarımları, sanayideki gelişmelerden etkilenmektedir. Özellikle, elektronik ve bilgisayar teknolojisindeki gelişmelerden olumlu yönde etkilenmekte ve böylece modern bir yapı kazanmaktadır. Bu çalışmada, pancar makinesinin sökme ve boşaltma işlemini gerçekleştiren hidrolik sistemin kontrolü için mikrodenetleyici destekli elektronik bir devre tasarlanmıştır. Bu devreye ilave edilen uzaktan kablosuz Radyo Frekans (RF) ile haberleşen bir modül tasarlanarak sistem çalıştırılmıştır. Modül için Peripheral Interface Controller-Çevrebirim Arayüz Denetleyicisi (PIC)’de program yazılmıştır. Bu devre yardımıyla işlem otomatik hale getirilmiş ve atölye ortamında test edilerek, gerçek bir pancar makinesi üzerinde uygulanmıştır. Bu şekilde RF sinyalleri ile kablosuz haberleşen kumanda sisteminin pancar makinesinde kullanılarak, tasarlanan kablosuz modül ile sistem kontrol edilmiştir. Ayrıca ortamdaki kablolar devre dışı bırakılarak uzaktan kumanda ile sistem çalıştırılmıştır. Tarımsal uygulamalardaki bu tür çağdaş yaklaşımlar, hem tarım aletlerindeki verimi artırmakta hem de hız ve kullanım kolaylığı sağlamaktadır.

Anahtar Kelimeler: RF iletişim, PIC, Pancar Makinesi, Bilgisayar Yazılım

a _{Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Konya / TÜRKİYE,}

ademgolcuk@kmu.edu.tr

b _{Selçuk Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Konya / TÜRKİYE, stasdemir@selcuk.edu.tr} c _{Selçuk Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Konya / TÜRKİYE, mehmetbalci@selcuk.edu.tr}

1. GİRİŞ

Üretim aşamasında, tarımsal mekanizasyonlar ile yeni teknolojilerin beraber kullanımı sayesinde daha nitelikli ürün elde etmek mümkün olmaktadır. Geleneksel tarım makineleri, teknolojik transferler sayesinde modern bir yapı ve özellik kazanmakta buda kazanç olarak geri dönüş sağlamaktadır. Teknolojik gelişmelere paralel olarak tarım aletlerindeki olumlu gelişmeler ve özellikle tarımsal araç ve gereçlerdeki teknolojinin kullanımı hızla artmaktadır. Ayrıca disiplinler arası çalışmalar tarımsal cihazlardaki iyileşmenin hızlanmasına, özellikle bilgisayar-elektronik teknolojilerin bu alanda kullanımının önünü açmaktadır. Elektronik ve bilgisayar uygulamalarının bu sektörde yaygınlaşması, tarımsal mekanizyonu da etkilemektedir. Tarımsal uygulamalardaki bu çağdaş yaklaşımlar, hem tarım aletlerindeki verimi artırmakta hem de hız ve kullanım kolaylığı sağlamaktadır. Ayrıca çalışma ortamlarındaki kişilerin karşılaştığı çalışma zorlukları bu tür teknolojik, elektro-mekanik gelişmeler sayesinde biraz daha konfor, güvenlik, zaman ve ekonomik kazanç olarak geri dönmektedir.

Türkiye, nüfusu, coğrafi durumu, toprak genişliği ve iklim koşulları v.b durumu ile tarımsal gücü çok yüksek bir ülkedir. Tarımsal çalışmalar alet-makine kullanımı ile zamanında ve kısa sürede bitirilebilmektedir. Bu tür mekanizasyonlar ile iş verimi yükseltilerek, tarımsal ürün artışı sağlanmakta, diğer yandan tarım araçları sanayisindeki gelişmeler ile yeni iş alanları açılmaktadır. Şeker pancarının elle hasadının çok sayıda işçi gerektirmesi, son yıllarda işçilik ücretindeki artışlar vb. nedenler üreticileri makineli hasada doğru yönlendirmektedir. Makine kullanımı sayesinde, pancar hasat zamanını geciktirilebilmekte (hava şartlarına ve toprak durumunu da dikkate alınarak) buda pancarın ağırlık kazanmasını sağlayabilmektedir. Ayrıca iş planlaması daha kolay yapılmakta ve işgücü problemi devre dışı bırakılmaktadır [1, 2, 3].

Bu çalışmada, pancar makinesinin sökme ve boşaltma işlemini gerçekleştiren hidrolik sistemin kontrolü için mikrodenetleyici destekli elektronik bir devre tasarlanmıştır. Bu devreye ilave edilen uzaktan kablosuz Radyo Frekans (RF) ile haberleşen bir modül geliştirilerek sistem çalıştırılmıştır. Modül için Peripheral Interface Controller-Çevrebirim Arayüz Denetleyicisi (PIC)’de program yazılmıştır. Bu şekilde RF sinyalleri ile kablosuz haberleşen kumanda sisteminin pancar makinesinde kullanılarak, tasarlanan kablosuz

modül ile sistem kontrol edilmiştir. Ayrıca ortamdaki kablolar devre dışı bırakılarak uzaktan kumanda ile sistem çalıştırılmıştır.

2. MATERYAL VE METOT

Gerçekleştirilen RF kontrollü ve seri iletişimle haberleşen pancar sökme makinesi sisteminde mikrodenetleyici içerisindeki yazılım PICBASIC PRO programı kullanılarak yazılmıştır. Baskı devreler PROTEUS Professional yazılım paketi içerisindeki ARES baskı devre programı kullanılarak hazırlanmıştır. Baskı devrelerimizi hazırlarken çift yönlü baskı devre tekniği kullanılarak çizim yapılmıştır. Ayrıca devreleri baskı devreye geçirmeden önce simülasyon programı olan ISIS Professional programında kodlar ve kullanılan entegrelerin çalışma prensipleri test edilmiştir. Baskı devreler test aşamasında ütü yöntemi kullanılarak atölye ortamında hazırlanmıştır. Test aşamasında istenen sonuçlar elde edildikten sonra seri üretim için baskı devreler, bu işi profesyonel olarak gerçekleştiren firmalar tarafından imal edilmiştir.

Tasarlanan sistem (Şekil 1) temel olarak iki modülden oluşmaktadır. Birinci modülümüz için yaptığımız devre pancar makinesinin sökme ve boşaltma işlemini gerçekleştirecek “Ana Kart” bölümüdür ve pancar sökme makinesinin üzerine monte edilmektedir. Bu modül pancar sökme makinesini kumandadan gelen verilere göre yönetmektedir. İkinci modülümüz ise kumanda sisteminden oluşmaktadır. Kullanıcı bu kumanda sistemini kullanarak pancar makinesinin kontrolünü yapmaktadır.

Şekil 1’de tasarlanan sistemde, kumanda modülü ile pancar makinesi üzerinde bulunan ana kart arasındaki tüm bilgi alışverişi, RF iletişim yöntemi [4] kullanılarak kablosuz yapılabilmektedir. Traktör kullanıcısı, tasarlanan kumanda sistemi üzerinde bulunan kontrol butonları ile pancar makinesini kontrol edebilmektedir. Kumandadan basılan tuş bilgisini, RF sinyalleriyle pancar makinesindeki devreye ulaştıran elektronik baskı devre şeması, Şekil 2’de görülmektedir.

Şekil 2. Kumanda Verici Devresi

Kumanda devresinde (Şekil 1) kullanılan PIC 16F84A mikrodenetleyicisi [5, 6] üzerinde çalışan program PICBASIC PRO [5, 6] ortamında geliştirilmiştir. Yazılım sistemin kablosuz çalışma şeklini düzenler. Eğer kablosuz kumanda sisteminden RF sinyalleri ile kontrol kullanılacak ise, program kodları kullanıcının basmış olduğu tuşun bilgisi 4 bit olarak hesaplar. Daha sonra bu bilgiyi RF module iletmesi için PT2262 entegresi (Şekil 3) girişlerine yollar. Bu 4 bitlik veri PortA’nın 0, 1, 2 ve 3. bitleri kullanılarak iletilmiştir. Ayrıca pancar makinesinin hangi modda çalıştığının bilgisini yine bu mikrodenetleyici hafızasında tutmaktadır.

Mod bilgisini dahili EEPROM’a yazan PicBasic kodu: WRITE 0,modd ‘0. adrese mod bilgisini yazıyor

READ 0,modd ‘0. adresten mod bilgisini okuyor.

PT2262 Entegresi (Şekil 3) mikrodenetleyiciden alınan 4 bitlik veriyi RF modülün data pinine ileten entegredir. Mikrodenetleyiciden aldığı 4 bitlik veriyi kodlayarak RF modüle aktarmaktadır. Bu yüzden PT2262 entegresi bir encoderdir. Bu entegrenin kodladığı verileri çözmek için pancar makinesi kartında PT2272 decoder entegresi kullanılmıştır. ATX-34 RF modülü ise kumanda verilerini kablosuz olarak pancar makinesine iletmek için kullanılmıştır.

Şekil 3’te kumanda devresinin devre şemasında kullanılan BC327 PNP transistör, butona basılı olmadığı sürece devrenin pil harcamasını önlemektedir. Butonlardan herhangi birine basıldığında PNP transistöreünün beyz’i topraklanmış olmakta ve transistor iletime geçmektedir. Böylece devreye enerji verilmiş olmaktadır. Daha sonra hangi tuşa basıldıysa o tuşun bilgisi kablosuz olarak kumanda panosuna iletilmektedir.

Şekil 4’de kumandadan gelen verileri okumak için tasarlanmış devre yer almaktadır. Kumanda alıcı devresi header soket yardımı ile pancar makinesi devresine yerleştirilmekte ve bu iki devre tek bir devre gibi çalışmaktadır. PT2272 Entegresi, RF modülün okuduğu kodlanmış veriyi çözmek için kullanılan decoder entegresidir. Okuduğu kodlanmış veriyi 4 bitlik çıkış olarak Pancar makinesi kartını yöneten mikrodenetleyiciye aktarmaktadır. Ayrıca bu entegre 8 bitlik dip switch yardımı ile transfer edilen verileri şifrelemektedir. Böylece 2 veya daha fazla pancar makinesi için üretilen kumanda sistemlerinin sinyalleri birbirleri ile karışmamaktadır.

Şekil 4. Kumanda Alıcı Devresi

RF Sinyal Güçlendirici devresi, RF modülünün sinyal mesafesini artırmak için tasarlanmıştır. Bu devre isteğe bağlı olarak anten devresiyle (Şekil 5) beraber kullanılabilmektedir. Devre elemanlarının yerleşimi Şekil 6’da görülmektedir.

RF sinyalleri ile haberleşen kumanda alıcı devresinde, ARX-34 RF modülü ile kumandadan gelen RF sinyallerini alınır. PT2272 Entegresi sayesinde, RF modülün okuduğu kodlanmış veri çözülür, yani bu entegre bir kod çözme (decoder) görevini gerçekleştirir. Okuduğu kodlanmış veriyi 4 bitlik çıkış olarak pancar makinesi kartını yöneten mikrodenetleyiciye aktarır.

Şekil 6. RF Modülü Sinyal Mesafesini Artıran Devre [7, 9] 3. SONUÇ VE ÖNERİLER

Bu çalışmada, bir tarım makinesi olan pancar sökme makinesinin hidrolik kısmını kontrol eden bir elektronik modül tasarlanmış, PIC’de programı yazılmış ve kullanılmıştır. Tasarlanan elektronik modül devreleri test ettikten sonra, gerçek bir pancar makinesi üzerinde uygulaması gerçekleştirilmiştir. Testlerin sonunda tasarlanıp gerçekleştirilen RF sinyalleri ile kablosuz haberleşen kumanda sisteminin pancar makinesinde kullanılabilirliği görülmüştür.

Bu şekilde tarımsal mekanizasyon uygulamalarında elektronik ve bilgisayar kullanılarak, modern bir yaklaşım gösterilmiştir. Tarımsal uygulamalardaki bu tür çağdaş yaklaşımlar, hem tarım aletlerindeki verimi artırmakta hem de hız ve kullanım kolaylığı sağlamaktadır. RF kablosuz haberleşme yöntemi ile sistem uzaktan kontrol edilmiştir. Bu şekilde ortamdaki kablolar çıkarılarak, uzaktan kumanda ile sistem daha güvenli çalıştırılmıştır.

Kaynaklar

[1] Eryilmaz T., Gokdogan O, Yesilyurt M. K., Ercan K., Properties of Agricultural Mechanization of The Nevsehir Province, Journal of Adnan Menderes University Agricultural Faculty,10(2):1-6, 2013.

[2] Şeker Pancarı Hasat Makineleri, http://www.ziraatciyiz.biz/seker-pancari-hasat-makineleri-t1528.html?s=00c338ed6fd8fd245dbc150440ddd34a&t=1528

[Ziyaret Tarihi: 24 Mart 2014]

[3] Tarımsal Mekanizasyonun Faydaları,

http://www.birlesimtarim.com/bilgi-TARIMSAL.MEKANIZASYONUN.FAYDALARI-2-tr.html [Ziyaret Tarihi: 24

Mart 2014]

[4] Hayri Yaman, M. Nuri Seyman, Necmi Taşpınar, Mikrodenetleyici Tabanlı Çok Kanallı RF Sinyalleri İle Taşıt Kontrolü, 1. Mühendislik ve Teknoloji Sempozyumu, 24-25 Nisan 2008, Çankaya Üniversitesi, Ankara, 136-141.

[5] Microchip Technology Inc., http://www.microchip.com [Ziyaret Tarihi: 24 Mart 2014]

[6] Altınbaşak, O., Mikrodenetleyiciler ve PIC Programlama, Altaş Yayıncılık, İstanbul. 2004.

[7] Golcuk A, 2010. Design And Actualisation Of The RF-Controlled Lift System, M.Sc. thesis, Graduate School of Natural and Applied Sciences, Selcuk University, 75 P. Konya, Turkey.

[8] AN-ASKTX-PT2262, Udea Elektronik, http://www.udea.com.tr/dokumanlar/AN-ASKTX-PT2262.PDF, [Ziyaret Tarihi: 13 Mart 2014]

[9] Kalafat, Y, 2003. Wide band RF amplifier 10MHz – 500MHz, http://www.antrak.org.tr/gazete/082003/yilmaz_dosyalar/WB_amp.pd f, [Ziyaret Tarihi: 19 Mart 2010].