• Sonuç bulunamadı

Pıc32 İle Masa Tenisi Sayı Belirleme Sistemi

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Pıc32 İle Masa Tenisi Sayı Belirleme Sistemi"

Copied!
115
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)
(2)
(3)

˙ISTANBUL TEKN˙IK ÜN˙IVERS˙ITES˙I F FEN B˙IL˙IMLER˙I ENST˙ITÜSÜ

PIC32 ˙ILE MASA TEN˙IS˙I

SAYI BEL˙IRLEME S˙ISTEM˙I

YÜKSEK L˙ISANS TEZ˙I Ufuk ¸SANVER

Mekatronik Mühendisli˘gi Anabilim Dalı Mekatronik Mühendisli˘gi Programı

(4)
(5)

˙ISTANBUL TEKN˙IK ÜN˙IVERS˙ITES˙I F FEN B˙IL˙IMLER˙I ENST˙ITÜSÜ

PIC32 ˙ILE MASA TEN˙IS˙I

SAYI BEL˙IRLEME S˙ISTEM˙I

YÜKSEK L˙ISANS TEZ˙I Ufuk ¸SANVER

(518121029)

Mekatronik Mühendisli˘gi Anabilim Dalı Mekatronik Mühendisli˘gi Programı

Tez Danı¸smanı: Prof. Dr. Metin GÖKA ¸SAN

(6)
(7)

˙ITÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü’nün 518121029 numaralı Yüksek Lisans Ö˘grencisi Ufuk ¸SANVER, ilgili yönetmeliklerin belirledi˘gi gerekli tüm ¸sartları yerine getirdikten sonra hazırladı˘gı “PIC32 ˙ILE MASA TEN˙IS˙I SAYI BEL˙IRLEME S˙ISTEM˙I” ba¸slıklı tezini a¸sa˘gıdaki imzaları olan jüri önünde ba¸sarı ile sunmu¸stur.

Tez Danı¸smanı : Prof. Dr. Metin GÖKA ¸SAN ... ˙Istanbul Teknik Üniversitesi

Jüri Üyeleri : Prof. Dr. Ahmet ERD˙IL ... Kocaeli Üniversitesi

Doç. Dr. Pınar BOYRAZ ... ˙Istanbul Teknik Üniversitesi

Teslim Tarihi : 26 A˘gustos 2015 Savunma Tarihi : 28 A˘gustos 2015

(8)
(9)
(10)
(11)

ÖNSÖZ

De˘gerli danı¸smanım sayın Prof. Dr. Metin Göka¸san’ a, bu çalı¸smada bana her zaman yardımcı olan sayın Prof. Dr. Rıfat Yazıcı’ya, lisans ve yüksek lisans ö˘grenimimde bana destek olan de˘gerli hocalarıma, çok de˘gerli aileme ve Erdem Yavuz ba¸sta olmak üzere tüm de˘gerli mesai arkada¸slarıma ve kıymetli dostlara te¸sekkür ederim.

(12)
(13)

˙IÇ˙INDEK˙ILER

Sayfa

ÖNSÖZ ... vii

˙IÇ˙INDEK˙ILER ... ix

KISALTMALAR... xi

Ç˙IZELGE L˙ISTES˙I... xiii

¸SEK˙IL L˙ISTES˙I... xv ÖZET ...xvii SUMMARY ... xix 1. G˙IR˙I ¸S ... 1 1.1 Tezin Amacı... 1 1.2 Literatür Ara¸stırması ... 1 2. SPOR VE TEKNOLOJ˙I ... 5

2.1 Otomasyonun ve Kontrol Sistemlerinin Tarihçesi... 5

3. OTOMASYON S˙ISTEMLER˙I ... 7

3.1 Otomasyonda Algılayıcı ve Transdüserlerin Yeri ... 7

3.1.1 Transdüserlerin statik ve dinamik karekteristi˘gi... 8

3.1.2 Genel hatlarıyla transdüser çe¸sitleri ... 8

3.2 Endüstriyel Otomasyon ve Mikrodenetleyiciler... 9

3.3 Spor Kar¸sıla¸smalarında Denetimin Otomasyonu ... 10

3.4 Masa Tenisi Kar¸sıla¸smalarında Denetimin Otomasyonu ... 12

4. MASA TEN˙IS OTOMASYONU ... 15

4.1 Genel Hatlarıyla Masa Tenisi Oyun Kuralları ... 15

4.2 Masa Tenisi Kar¸sıla¸sma Denetleme Sisteminde Kullanılan Malzemeler... 16

4.2.1 Titre¸sim sensörleri ... 17

4.2.2 Tek yonga bilgisayar PIC18F4580 ... 18

4.2.3 LCD ... 20

4.3 Sistemin Modellenmesi ... 20

4.4 Sistemin Kurulumu ve Donanımı ... 21

5. MASA TEN˙IS OTOMASYONU VE HABERLE ¸SME... 27

5.1 Haberle¸sme Sistemleri... 27

5.1.1 Paralel Haberle¸sme ... 27

5.1.2 Seri Haberle¸sme... 27

5.1.2.1 Evrensel Asenkron Alıcı Verici (EAAV) üzerinden haberle¸sme (RS-232) ... 27

Evrensel Asenkron Alıcı Verici (EAAV) çalı¸sma modları ... 28

EAAV programlanması ... 29

5.1.2.2 Evrensel Seri Veri Yolu haberle¸smesi (ESVY-USB) ... 29

(14)

5.1.2.4 Ethernet haberle¸smesi ... 32

Ethernet verisi çerçeve formatı... 32

5.2 PIC32 Merkezli Haberle¸sme Sistemi ... 33

5.2.1 Haberle¸sme sisteminin modeli ... 33

5.2.2 Haberle¸sme sisteminin donanımı ve kurulumu ... 34

5.2.2.1 MCP 2551 DAA Alıcı-Verici entegresi ... 34

5.2.2.2 Tek yonga bilgisayar PIC32MX795F512L ... 35

5.2.2.3 LAN8720A Ethernet Alıcı-Vericisi ... 36

5.2.2.4 FT232RL Evrensel Seri Veri Yolu - Evrensel Asenkron Alıcı Verici dönü¸stürücüsü ... 37 5.2.2.5 MAX232C entegresi ... 38 6. SONUÇ VE ÖNER˙ILER ... 39 KAYNAKLAR... 41 EKLER ... 47 ÖZGEÇM˙I ¸S ... 89

(15)

KISALTMALAR

AET : Alan Etkili Transistör DAA : Denetleyici Alan A˘gı

EAAV : Evrensel Asenkron Alıcı-Verici ESVY : Evrensel Seri Veri Yolu

LCD : Likit Kristal Ekran

(16)
(17)

Ç˙IZELGE L˙ISTES˙I

Sayfa Çizelge 4.1: Otomata Modelindeki Yerlerin Sembolleri ve Açıklamaları ... 22 Çizelge 4.2: Otomata Modelindeki Ko¸sulların Sembolleri ve Açıklamaları ... 23 Çizelge 6.1: Masa Tenis Otomasyonun Oyun Durumuna Göre Ba¸sarı Oranı ... 39

(18)
(19)

¸SEK˙IL L˙ISTES˙I

Sayfa

¸Sekil 4.1 : Sistemde kullanılan cıva tabanlı titre¸sim algılayıcısı ... 18

¸Sekil 4.2 : PIC 18F4580Tek Yonga Bilgisayarı ... 20

¸Sekil 4.3 : 16x2 Karekter LCD ... 21

¸Sekil 4.4 : Otomata Modeli ... 22

¸Sekil 4.5 : Ralli Durumunun Modeli ... 24

¸Sekil 4.6 : Servis Durumunun Modeli ... 25

¸Sekil 4.7 : Sistemin örnek devresi ... 26

¸Sekil 4.8 : Sistemin blok ¸seması ... 26

¸Sekil 4.9 : Sistemin genel görünü¸sü ... 26

¸Sekil 5.1 : Haberle¸sme Sisteminin Genel Modeli ... 34

¸Sekil 5.2 : MCP2551 Entegresi Bacak Ba˘glantısı ... 35

¸Sekil 5.3 : PIC32MX795F512L Tek Yonga Bilgisayarı ... 37

¸Sekil 5.4 : LAN8720 Fiziksel Katman Dönü¸stürücü Entegresi ... 37

(20)
(21)

PIC32 ˙ILE MASA TEN˙IS˙I

SAYI BEL˙IRLEME S˙ISTEM˙I ÖZET

Spor kar¸sıla¸smaları günlük hayatımızın içinde önemli bir yer i¸sgal etmektedir. Sporun günlük hayatımızdaki yeri ve önemi iki farklı koldan büyümektedir. Bunların birincisi profesyonel spor kar¸sıla¸smalarıdır. Spor endüstrisini olu¸sturan bu kar¸sıla¸smaların günlük hayatımızdaki önemi arttıkça, spor endüstrisini besleyen maddi kaynaklar da sürekli büyümektedir. Bu maddi kayna˘gın büyümesi, profesyonel spor kar¸sıla¸smalarının denetiminde yapılacak hakem hatalarına kar¸sı toleransı minimize etmektedir. Bu durum sebebiyle, kar¸sıla¸sma denetimi yapan insan kayna˘gına (hakemlere) yapılacak yatırımın yanı sıra kar¸sıla¸sma denetiminin otomatize edilmesine yönelik çalı¸smaların da yapılması bir zorunluluk haline gelmektedir.

Günlük hayatımızda, amatör olarak e˘glence veya sa˘glık amaçlı spor yapmak da gittikçe yaygınla¸san bir eylemdir. Oturarak çalı¸sılan i¸slerin toplam istihdamdaki payının artması, her geçen gün daha fazla insan için vücut sa˘glı˘gı açısından spor yapılmasını gerekli kılmaktadır. Belirtilen amçalarla spor yapma ihtiyacını kar¸sılamak için genellikle üst düzey kural bilgisi gerektirmeyen ve ihtiyaç duydu˘gu donanımları kolaylıkla temin edilebilen spor dallarını tercih etmektedir. Masa tenisi uzun yıllardır bu tanıma oldukça uyan ve yaygın olarak oynanan spor dallarından biridir. Her ne kadar amatör bir ¸sekilde de yapılsa, kar¸sıla¸sma sonucunun belirlenmesi, keyifli ve ciddi bir kar¸sıla¸sma olabilmesi için bu kar¸sıla¸smalar da ¸süphesiz denetlenmeye ihtiyaç duymaktadır. Bu sebeple amatör oyuncular kar¸sıla¸sma için kullanacakları enerji ve dikkatlerinin bir kısmını kar¸sıla¸smaya denetlemek amacıyla kullanmaktadır. Bu durumu önlemek, spor yapanların tüm enerji ve dikkatlerini kar¸sıla¸smaya odaklamalarını sa˘glamak amacıyla bu kar¸sıla¸smaların denetlenmesi de son derece önemlidir.

Bu çalı¸smadaki amaçlanılan masa tenisi kar¸sıla¸smalarında alınan sayıların, elde edilen sonuçların ve maç galibinin otomatik olarak tespit edilmesidir. Bu amaçla civalı titre¸sim algılayıcılarından topun masaya çarpıp çarpmadı˘gı anla¸sılmı¸s, bu algılayıcılardan elde edilen bilgi bir kar¸sıla¸stırıcıda kar¸sıla¸stırılarak tespit edilen e¸sik de˘gere göre ilgili titre¸simin, topun çarptı˘gının kabul edilmesi için gerekli de˘geri geçip geçmedi˘gine bakılmı¸stır. E˘ger titre¸simin ¸siddeti e¸sik de˘gerin üzerine çıktıysa bu bilgi tek yongalı bilgisayara (mikrodenetleyiciye) aktarılmı¸stır. Burada oyun kurallarından yararlanılarak geli¸stirilen algoritma takip edilmi¸s ve masa tenisi kar¸sıla¸smasının hakem kararları otomatize edilmi¸stir. Elde edilen sonuçlar yedi segmentli ekran ve LCD ekran üzerinden gösterilmi¸stir. Sistemde ayrıca do˘grudan kullanıcının müdahale etmesi amaçlı butonlar konulmu¸stur. Yine oyuncuları yönlendirmek için sistemde servis kullanacak olan oyncuyu gösterme amaçlı olarak ledler kullanılmı¸stır. Topun çarpmasıyla birlikte olu¸san titre¸sim bitmeden oyuna tekrar ba¸slanması sa˘glıksız sonuçlar do˘gurabilece˘ginden dolayı ilgili titre¸sim periyodunda oyuncuların masanın sönümlenmesini beklemesi amacıyla sesli uyarı veren gereç kullanılmı¸stır.

(22)

Haberle¸sme teknolojileri de spor teknolojilerine paralel olarak, hatta ondan çok daha hızlı bir biçimde geli¸sme e˘gilimindedir. Bu çalı¸smada PIC32 mikrodenetleyicisi merkezli bir sistemin denetleyici alan a˘gı üzerinden Masa Tenis Otomasyonu ile, di˘ger mikrodenetleyiciler, bilgisayarlar ve di˘ger sistemler ile de RS-232, RS-485, Evrensel Seri Veriyolu, ethernet ba˘glantılarını kullanarak haberle¸smesini sa˘glamak amaçlanmı¸stır. Bu çalı¸smada PIC32 serisinden PIC32MX795F512L adlı ürünün merkezinde oldu˘gu bir haberle¸sme sistemi kurulmu¸stur. Bu sisteme haberle¸sme yollarının dı¸sında tu¸s takımı üzerinden ula¸sılabilmekte ve sisteme aktarılan veriler LCD Ekran üzerinden görüntülenebilmektedir.

(23)

SCOREBOARDING SYSTEM FOR TABLE TENNIS GAME

WITH USING PIC32 SUMMARY

When a system do the works or missions of people partly or completely, these systems are called as automatized systems.

First it was tried to automatize the systems, which need only power of people. After this process it was tried to automatize the systems, which are intelligent. There are some reasons to automatize the systems. The power of people, the data process capability of people and the working speed of people are very restricted. Furthermore each products mostly can not have the same quality because the working quaility of workers can often change. In addition to these reasons, workers can lose their concentration while they are working. All these reasons show signifance of automation.

The automation has a large history Allthough industrial control systems are a part of improved history since 19th century, there are automation applications which were done by civilizations in Ancient Greece and Ancient Time Arabic Groups. Water clocks, oil lamps and improved water depots are example of these applications. The steam machine, which was improved by James Watt in 1788 opened a new age, the industrial age. There were a lot of studies and improvements for steam machine in 19th century. Maxwell equations and researches which had succesful results had an important role in improving of industrial automation. After these improvements a lot of technologic products were produced especially in branch of transportation, manifacturing, power plants.

After 1950s Numerical Controlled devices were produced. After 1970s PLC have begun to have an important place in industrial production.

The improvements in automation industry has begun to open new horizonts in another areas. Sports is one of them. Since 1960s electronic devices and different control systems have a role in sport industry. And this place has grown regularly.

The monetary sources which are controlled by sports industry has grown. This growing makes it less tolerant to incorrect decisions of referee. Because of this reason the automation is very important in sport industry. The automation applications in sport industry started with application in golf sports. There are lots of automation applications in football industry. Both the ball and players move in football games. It makes hard to automatize the systems.

There are also a lot of imporovements in automation industry of basketball games. Image processing is often used in applications in basketball industry.

Baseball is not popular in Turkey but very popular in some countries like USA. Sets and rules help to improve automation systems. There are a lot of applications also

(24)

in this area. They are also another applications and researchs in other sports such as volleyball, handball, tennis.

Table tennis (ping-pong) is also an important game in the world. A lot of people play table tennis as a hobby. And table tennis is also an important professional olympic game. And because of this importance it is needed to improve the system, which has the mission of referee in amateur games and which helps referee in professional matches. There are some studies and applications in this area to automatize the role of referee. Three methods were actively used in these automation systems. They are image processing, audio pocessing and applications with pressure or tilt sensors. Table tennis players usually play fast. And the methods which are based on image or audio processing need high improved processors for online control of table tennis matches. The studies and applications which are based on image processing usually analyse videos after matches. And the methods which use audio processing methods need to teach to detect the position of ball. Because of these reasons the most effective methods are the ones which use pressure or tilt sensors. To make assembly in these methods is easier than other methods. And the make assembly can be done via unquallified workers.

Table tennis is a game, which is played on a table. The length of table should be 2.74 m and the width of table should be 1.525m. The diameter of table tennis ball should be 40mm and the weight of ball has to be 2,7g. There are three main situations in table tennis game: Ralli, service and let.

The decision automation system of table tennis which is improved in this study use PIC18F4580 microcontroller, eleven tilt switches,7 segment displays, buttons, leds and buzzer. This system needs a microcontroller which can take informations from eleven vibration (tilt) sensors, which has possibility to communicate in Controller Area Network line via a CAN transmitter, which can give information to four different Seven Segment Displays. Including CAN pins, this systems needs 31 pins. One of the most effective and cheap microcontroller in these conditions is PIC18F4580. Vibration sensors understand that ball hits on the table and than they send this information to microcontroller. With information about time microcontroller use this information and decide the result. The vibration sensors which are used in this study are mercury based tilt sensors. These sensors are integrated with a comparator circuit. With this comparator circuit it is possible to decide the threshold level. This threshold level decides that the level of pressure is enough to accept that the ball hit or does not hit strong enough to be accounted for a hit. This threshold level can be changed via a trimpot. Seven segment displays are often used in automation and control systems. The use and control of these displays are easy and they are virtual equipments. They are two leds in this system. They show, which player should use service. And if the buzzer beeps, players have to wait till the buzzer is silent. The voice of buzzer shows that there is vibration in this system. When the vibration is dumped by table, the buzzer stops beeping.

If a player or referee of match wants to change the result which was given by Table Tennis Automation, this person can change the results manuel via buttons.

It is also aimed to communicate this table tennis scoreboarding system with computers. There is PIC32MX795F512L microcontroller in the center of this communication system. There is a connection between this microcontroller and table tennis

(25)

automation system via Controller Area Network (CAN). Controller Area Network is a communication protocol which was founded by Robert Bosch Reseach Center to do more basic communication between Micro Controller Unit and sensors in automotive industry products. The CAN Communication Line needs only two cable. Before CAN, each sensor was connected to Micro Controller Unit via different cables. And it made this communication very hard. After cars and other automotive industry products, CAN is often used in another areas such as industrial automation. Both PIC32MX795F512L and PIC18F4580 have the capability of communicate via CAN. The PIC32MX795F512L microcontroller has also connections with computer via Universal Asynchronus Reciever Transmitter (UART), Ethernet and Universial Serial Bus. Systems can be communicate via UART line RS-232 communication protocol. This communication method has some advantages. Both devices can send data. Because of this, this system is a full-duplex communication system.

USB communication has a very important place in life nowadays. Since 1990s this communication system has improved. First USB was version USB 0.7.Version USB 3.0 is in use nowadays. Allthough USB3.0 is possible to find and USB3.0 is faster than USB2.0 is the USB version, which is used more than other versions. USB is a half-duplex communication protocol. In USB communication one of the devices should be master while the other is device slave. At the same time only two devices can communicate in a USB Line.

Ethernet is also a very important and commonly used communication protocol. Via ethernet communication the devices can have connections with global network. This Table Tennis Scoreboarding System has between 93% and 99% successful rate. It is aimed to improve a computer software, which can show the place of ball virtually and can give more datas for analize this match. It is also aimed to improve mobile applications, which can take data from system and send commands from mobile communication device.

(26)
(27)

1. G˙IR˙I ¸S

1.1 Tezin Amacı

Bu tezin amacı masa tenisi sporunda profesyonel kar¸sıla¸smalar için hakeme yardımcı olan, amatör, sa˘glıklı ya¸sam veya e˘glence amaçlı yapılan kar¸sıla¸smalarda ise hakem i¸slevini üstlenen bir ürün geli¸stirmektir. Aynı zamanda geli¸stirilen bu ürün PIC32 Merkezli bir haberle¸sme sistemine Denetleyici Alan A˘gı üzerinden ba˘glanacak olup bu haberle¸sme sisteminin di˘ger haberle¸sme yöntemleriyle (Evrensel Seri Veri Yolu, RS-232 ve ethernet) bilgisayara ba˘glanması hedeflenmi¸stir.

1.2 Literatür Ara¸stırması

Bu çalı¸smada spor kar¸sıla¸smalarının sonuçlarını otomatik olarak belirlemeye veya yansıtmaya yönelik olan yayınlar incelenmi¸stir. Bu yöntemler birbiri ile kar¸sıla¸stırılmı¸stır. Bunun yanı sıra PIC mikro denetleyicileri ile ilgili literatür taranmı¸stır. Ayrıca denetleyici alan a˘gı (DAA), Ethernet, Evrensel Seri Veriyolu (ESV), Evrensel Asenkron Alıcı-Verici(RS-232) haberle¸sme sistemlerine ili¸skin ara¸stırmalar yapılmı¸stır.

Çalı¸smanın giri¸s kısmında, otomasyon sistemlerinin tarihçesini açıklamak için E. H. Giccsp vd. yaptı˘gı geni¸s kapsamlı otomasyon tarihçesinden yararlanılmı¸stır [1]. Devamında W. Bolton’un Mekatronik adlı eserinden de faydalanılarak otomasyonda kullanılan genel kavramlar açıklanmaya çalı¸sılmı¸stır [2]. Takip eden bölümlerde sporda kullanılan otomasyon sistemi örnekleri incelenmi¸stir. Bu örnekler ile spor otomasyonu alanındaki geli¸smeler hakkında bu çalı¸smada genel bilgi verilmesi sa˘glanmı¸stır. Spor dünyasında teknoloji kullanımına öncelikle golf sporunda ba¸slanmı¸stır [3]. C. Dean ilk defa bilgisayar tabanlı bir skorbord sistemi üzerine bir çalı¸smadan bahsetmi¸stir. Bu sistemler 1972 olimpiyatlarında kullanılmı¸stır [4]. 1970’li yıllar ile 2000’li yıllar arasında otomatik sonuç hesaplama sistemi ile ilgili dikkate de˘ger bir akademik çalı¸smaya bu tez için yapılan literatür taramasında rastlanamamı¸stır. Ancak 1960lı yıllarda golf ile ba¸slayan teknolojik patent alımları

(28)

teknolojinin geli¸simi ile birlikte dart gibi sporlar için dahi yaygınla¸smı¸stır [5]. Yapılan ticari çalı¸smalar sadece sonuç ölçme faaliyetiyle sınırlı kalmamı¸s aynı zamanda oyunların projeksiyonuna yönelik patentler de alınmı¸stır [6]. Bununla günümüze yakla¸sıldıkça spor otomasyonu ile ilgili yapılan akademik çalı¸smaların arttı˘gı gözlemlenmi¸stir. Song Yang vd. yaptı˘gı çalı ¸smada futbol video görüntülerinden yola çıkarak gol tespiti yapmı¸slardır [7]. Mao Hsiung Hung vd. beyzbol sporunda kuralların denetimini otomatik yapmaya yönelik bir yayın ortaya koymu¸slardır [8]. Char Heln Hsieh vd. beyzbol için otomatik skorbord sistemi geli¸stirmi¸stir [9]. Yine bu kapsamda yapılan yayınlar taranmı¸s ve S. B. Zhang vd. tarafından yapılan golf otomasyonu [10], M. Rafey vd. yaptı˘gı futbol ¸sut analizi [11], G. Miao vd. tarafından yapılan basketbol video analizi ve gerçek zamanlı sonuç tespitine yönelik çalı¸smalar incelenmi¸stir [12] [13]. C. L. Huang vd. tarafından yapılan basketbolda atı¸s ve sonuç kestirimine yönelik çalı¸sma [14], T. S. Fu vd. tarafından yapılan basketbol kar¸sıla¸sması yayın görüntülerinden yola çıkılıarak uygulanan takti˘gin tahminine yönelik çalı¸sma de˘gerlendirilmi¸stir [15]. Voleybolda görüntü i¸slemeden yararlanılarak oyuncuların konumuna tespitine yönelik ve vuru¸s ve blokların takibine ili¸skin C. C. Hsu vd. tarafından yapılan çalı¸smalar [16] [17], voleybolda topun konumunu tespit edip izlemeye yönelik olarak B. Chakraborty vd. yaptı˘gı çalı¸sma [18], A. Abe vd. yaptı˘gı hentbolda görüntülerden yola çıkarak taktiklerin belirlenmesine yönelik yapılan çalı¸smalar incelenmi¸stir [19]. Beyzbol alanında farklı yöntemler ile maç sonucunu tahmin etmeye yönelik W. N. Lie vd. tarafından [20] , W. T. Chu vd. tarafından [21] ve C. H. Liang vd. tarafından yapılan çalı¸smalar incelenmi¸stir [22]. Tenis sporuna yönelik yapılan otomasyon uygulamalarından tenis oyunun ses karekteristi˘gini çıkaran Q. Huang vd. tarafından yapılan çalı¸sma [23], video i¸sleme yöntemi ile tenis maçlarını de˘gerlendiren C. K. Chang vd. tarafından [24] ve K. Teachabarikiti vd. tarafından yapılan çalı¸smalar incelenmi¸stir [25].

Bölüm 2.4 te masa tenisi alanında yapılan çalı¸smalar incelenmi¸stir. Bu incelenen çalı¸smaların ba¸slıcaları P. K. Wong vd. tarafınan yapılan görüntüden topun tespitine yönelik çalı¸sma [26], J. Nonomura vd. yaptı˘gı masa tenis topunun aerodinami˘gine yönelik çalı¸sma [27], B. Zhang vd. yaptı˘gı görüntü i¸sleme ile topun temasını yakalamaya yönelik çalı¸sma [28], T. Tamaki vd. yaptı˘gı topun karekteristi˘ginin çıkartılarak izlenmesine yönelik yapılan çalı¸sma [29] ile M. Wegener vd. yaptı˘gı

(29)

masa tenisi raketine yerle¸stirilen algılayıcı veri toplanan çalı¸smalardır [30]. Yapılan bu çalı¸smalarda kullanılan yöntemler ile bu tez için geli¸stirilen uygulamada kullanılan yöntemler bu bölümde kar¸sıla¸stırılmı¸s ve geli¸stirilen uygulamada titre¸sim algılayıcısı kullanmanın gereklili˘gi ortaya konmu¸stur.

Üçüncü Bölümde Masa Tenis Otomasyon Sistemi ele alınmı¸stır. Bu çalı¸smada kullanılan cıva tabanlı sensörler 1970’li yıllardan beri titre¸sim ölçme amacıyla kullanılmaktadır. 1976 yılında alınmı¸s bir patent mevcuttur [31]. Agostos Kotolin vd. mikrodenetleyici tabanlı bir sistemde cıvalı titre¸sim sensörü kullanarak titre¸sim analizi yapmı¸stır [32] 1996 yılında Dai Rongching vd. yaptıkları yayında titre¸sim sensörlerini kar¸sıla¸stırmı¸stır [33]. Bu yayınlar incelenerek, civa merkezli algılayıcının geçmi¸si ve di˘ger algılayıcılara olan avantajları açıklanmı¸stır.

Dördüncü Bölümde Masa Tenis Otomasyonunda kullanılan haberle¸sme sistemi ele alınmı¸stır. Tez çalı¸smasında haberle¸sme sisteminin merkezinde ana yönetici olarak tek yonga bilgisayar PIC32MX795F512L kullanılmı¸stır. Bu kısımda incelenen yayınlardan yararlanılarak ile PIC32 merkezli haberle¸sme sistemi ve Masa tenis Otomasyonu arasındaki haberle¸sme yöntemlerine ili¸skin teorik bilgiler verilmi¸stir. M. Ghosoul PIC32yi bir treni bulanık mantık metoduyla kontrol etmek için geli¸stirdi˘gi sisteminde kullanmı¸stır [34]. Umesh Goyal vd. bu çalı¸smada da görece˘gimiz üzere PIC32 üzerinden Denetleyici Alan A˘gı vasıtasıyla haberle¸smektedir [35].

Haberle¸sme sisteminin kullandı˘gı haberle¸sme yöntemlerinin incelenmesinde, Paralel Haberle¸sme için T. Woo vd. paralel port üzerinden hareket kontrolüne yönelik yaptı˘gı çalı¸smadan [36], M. J. Johnson vd. paralel motor üzerinden step motor kontrolü hakkında yaptı˘gı çalı¸smadan [37] ve P.H. Anderson’un paralel port üzerinden sistem kontrolüne yönelik yaptı˘gı çalı¸smadan yaralanılmı¸stır [38]. Denetleyici Alan A˘gları için D. Yabanova vd. Denetleyici Alan A˘gı üzerinden mekatronik sistemn kontrolü üzerine yaptıkları çalı¸sma [39], B. Bahtiyar vd. dokuma tezgahlarından denetleyici alan a˘gı ile veri toplamaya yönelik yaptıkları çalı¸sma [40] ve A. Karaca vd. yaptı˘gı DAA üzerinden step motor kontrolüne yönelik çalı¸smalar incelenmi¸stir [41]. Asenkron seri haberle¸sme ve ethernet haberle¸smesi için Rıfat Çölkesen vd. yazdı˘gı Bilgisayar Haberle¸smesi ve A˘g Teknolojileri adlı eserden yararlanılmı¸stır [42]. Evrensel Seri Veriyolu Haberle¸smesi (ESVY) için A. F. Kiremitçi vd. yaptı˘gı yüksek lisans tezi [43]

(30)

ile E. S. Missimer vd. yaptı˘gı gerçek tabalı ESVY Haberle¸smesi ile ilgili çalı¸smalardan yararlanılmı¸stır [44].

Bu tezde geli¸stirilen Masa Tenis Otomasyonu ile, farklı haberle¸sme yöntemleri ile entegre olan ve titre¸sim algılayıcısı kullanılan bir sistem meydana getirilmi¸stir. Benzer i¸slev gören masa tenis otomasyonları mevcut olmakla birlikte bu sistemler görüntü veya ses i¸slemeye dayalı olarak çalı¸smaktadır. Titre¸sim sensörleri dü¸sük fiyatı, kolay kontrolü, dü¸sük i¸slemci gücüne sahip i¸slemciler ile kullanılabilme gibi avantajları bünyesinde barındırmaktadır. Bu çalı¸smada titre¸sim algılayıcıları kullanılarak daha önce yapılmı¸s çalı¸smalara alternatif bir çalı¸sma ortaya konmu¸stur.

(31)

2. SPOR VE TEKNOLOJ˙I

2.1 Otomasyonun ve Kontrol Sistemlerinin Tarihçesi

Otomasyon, bireylerin yaptıkları i¸s ve eylemlerin, kısmen veya tamamen makinalar ve çe¸sitli gereçler eliyle yapılması olarak tanımlanabilir. Yapılan i¸sin insan veya gereç tarafından yapılma oranı otomasyonun derecesini gösterir.

Otomasyon, insan eliyle yapılan i¸s ve eylemlerin, daha do˘gru, daha az insana ihtiyaç duyacak ¸sekilde, daha basit ve daha hızlı bir biçimde makinalar ve di˘ger gereçler eliyle yapılması amacıyla ortaya çıkmı¸stır. Bu bakımından otomasyonda öncelikle insan kas gücünün yerini alacak sistemlere odaklanılmı¸s, ardından da yapay zeka ve di˘ger uygulamalar ile insanların dü¸sünce gücünü de kısmen ikame edebilen teknolojiler geli¸stirilmi¸stir. ˙Insanın yanıt verme zamanının uzunlu˘gu, insanın veri i¸sleme potansiyelinin kısıtlılı˘gı, insanın i¸s yapma süratinin azlı˘gı, yinelenen i¸slerde insanların her i¸ste aynı kaliteyi yakalayamaması ve konsantrasyonla ilgili olu¸sabilecek sıkıntılar birlikte dü¸sünüldü˘günde otomasyon sistemlerinin önemi ve vazgeçilmezli˘gi ortaya çıkmaktadır [45].

Otomasyon ve kontrol sistemleri, oldukça uzun bir geçmi¸se sahiptir.

Endüstriyel Kontrol Sistemleri, 1800lü yılların ortalarından itibaren geli¸sen sanayiinin bir parçası olarak geli¸smeye ba¸slamı¸ssa da Antik Yunan ve Arap tarihinde de yapılmı¸s otomasyon uygulamaları mevcuttur. Su saatleri, petrol lambası ve geli¸smi¸s su depoları buna örnek olarak gösterilebilir. Klesibasın ˙Iskenderiye’de M.Ö. 250 tarihinde yaptı˘gı su saati geri bildirimli sistemlere örnek olarak gösterilebilinir.

James Watt’ın 1788 yılının Kasım Ayında yapmı¸s oldu˘gu buhar makinesi yeni bir ça˘gın, sanayii ça˘gının ba¸slangıç noktası olmu¸stur.

1860lara kadar Dünya genelinde buhar makinesi ile ilgili olarak pek çok geli¸stirmeler yapıldı ve patentler alındı. Maxwell Denklemlerinin ortaya çıkması ve elektro-manyetizma alanındaki geli¸smeler, sıcaklık ve hız kontrol sistemlerinin geli¸smesi otomasyon tarihinde yeni bir çı˘gır açtı. Bu sürecin devamında servo motorların da

(32)

içerisinde oldu˘gu yeni ürünler ortaya çıktı. Ula¸stırma, imalat, elektrik üretimi, iletimi ve da˘gıtımı alanındaki geli¸smeler de endüstriyel otomasyonun geli¸smesinde önemli rol oynadı.

1950lerden itibaren modern kontrol hayatımızda yer almaya ba¸sladı. 1950lilerde Nümerik Kontrollü Cihazlar (NC) üretildi. Aynı dönemde pnömatik ve hidrolik sistemlerin bilgisayar üzerinden takibine yönelik teknolojiler geli¸stirildi. 1968 yılında PLC benzeri sistemler kullanılmaya ba¸slandı. 1988 yılında Siemens’in piyasaya sürdü˘gü S5 numaralı PLC, dört milyon transfer fonksiyonunu gerçekleyecek kapasitedeydi.

1970li yılların ba¸sında Allen-Bredley firması Bulletin 1774 adlı PLCyi piyasaya sürdü. 1973’te PLC leri birbiriyle haberle¸stirecek Modbus ortaya çıktı. 1986’da PLCler bilgisayarla entegre edildi. 1990lı yıllarda Fieldbus protokolü ortaya çıktı. Bu geli¸smeleri 1992 yılında ethernet ile PLCleri TCP/IP protokolü üzerinden haberle¸smesi izledi. 2003 yılında gömülü olarak a˘g hizmeti veren kontrolörler üretildi. Bu geli¸smelerin sonucu olarak endüstriyel otomasyon sistemlerinin kontrolünde ileri seviyelere ula¸sılmı¸s oldu [1].

(33)

3. OTOMASYON S˙ISTEMLER˙I

3.1 Otomasyonda Algılayıcı ve Transdüserlerin Yeri

Otomasyon denilince akla gelen en önemli eleman; ¸süphesiz transdüserdir. Transdüser kavramı zaman zaman sensör yerine de kullanılmaktadır. Transdüserler, maruz kaldı˘gı fiziksel etkiyi ba¸ska bir biçime, özellikle elektriksel biçime, dönü¸stüren elemanlar olarak açıklanabilir.

Transdüserlerin ve sensörlerin etkinli˘gini ifade etmek için kullanılan kavramlar ¸su ¸sekilde açıklanabilir.

1.Aralık ve Giri¸s Açıklı˘gı: Aralık, de˘gi¸stirilebilir giri¸sler arasındaki sınırlarıaçıklar. Giri¸s aralı˘gı ise ilgili elemanın giri¸sinde ölçebilece˘gi de˘gerler aralı˘gını ifade etmede kullanılan bir terimdir.

2. Hata (Do˘gruluk): Hata , ölçülen de˘ger ile gerçekte var olan de˘ger arasında olu¸san azami farkı ifade eder.

3. Hassasiyet: Bir sistemin algılayabilece˘gi en küçük de˘geri ifade eder.

4. Histerisis Hatası: Farklı iki yön arasında hareket eden bir sistemin, her iki yönden bir di˘gerine geçerken farklı de˘gerleri kullanmasıdır.

5. Do˘grusallık: Bir sensörün giri¸s büyüklü˘gü ile çıkı¸s büyüklü˘gü arasındaki ili¸skinin do˘grusallı˘gını belirtir.

6. Tekrarlanabilirlik: Bir sensörün/transdüserin farklı anlarda verilen giri¸slere verdi˘gi çıkı¸s de˘gerlerinin birbirine olan yakınlı˘gını ifade etmede kullanılır.

7. Gecikme Süresi: Sensöre/transdüsere giri¸s verildi˘gi andan, çıkı¸s de˘gerinin üretildi˘gi an arasında olu¸san zamanı ifade eder.

8. Çözünürlük: Çözünürlük kavramı, çıkı¸s i¸saretinde ortaya çıkan ve ölçebildi˘gimiz farklılıklar meydana getirebilen de˘gi¸simleri olu¸sturabilen giri¸s i¸saretindeki asgari de˘gi¸sim miktarını ifade eder.

(34)

3.1.1 Transdüserlerin statik ve dinamik karekteristi˘gi

1. Cevap zamanı: Bir transdüserin sabit bir giri¸s de˘gerine kar¸sılık gerekli çıkı¸sıvermesi için gerekli zaman dilimidir.

2. Zaman Sabiti: Transdüserin giri¸sinde olu¸san de˘gi¸simlere cevap verme hızını gösterir. Bir ba¸ska ifadeyle sensörün/transdüserin eylemsizli˘gini ortaya koyar.

3. Yükselme Zamanı: Kararlıhal çıkı¸sını belirten yüksek de˘gere ula¸sması için geçirdi˘gi zaman.

4. Yerle¸sme Zamanı: çıkı¸s sinyalinin kararlı kabul edilen bölgeye oturması için gerekli zamandır.

3.1.2 Genel hatlarıyla transdüser çe¸sitleri

1. Potansiyometre: Potansiyomete kademe ayarı de˘gi¸stikçe direnç de˘geri de˘gi¸sen, di-renci iki farklı bacak arasında bölen bir elemandır. Dönen milli bir potansiyometrenin mili bir sisteme ba˘glanarak konum de˘gi¸simi tespit edilebilir. Modern otomobillerinin pedallarının konum de˘gi¸sim miktarı potansiyometre vasıtasıyla ölçülmektedir.

2. Strain-gauge: ˙Ilgili nesne zorlandı˘gında direnç de˘gerini de˘gi¸stiren aygıtlardır. 3. Kapasitif Sensör: ˙Ilgili mesafenin de˘gi¸smesi, levhalar arasındaki de˘gi¸sikli˘ge, bu da ilgili elemanın sı˘ga de˘gerinin de˘gi¸smesine sebebiyet verir.

4. LVDT (Do˘grusal De˘gi¸sen Diferansiyel Transformatörü): ˙Izole bir silindir içinde simetrik olarak taksim edilen üç sargıdan olu¸sur.

5. ˙Indüktif Sensör: Metal nesneler için kullanılır. Metal cisme ba˘glı olarak sargının indüktansı da de˘gi¸sir.

6.Optik Enkoder: Enkoder, lineer veya açısal konum de˘gi¸simleri ile orantılı çıkı¸s veren elemandır.

7. Sınır Anahtarı: Hareketli bir sistemin belirlenen sınıra eri¸smesi durumunda çıkı¸s üreten bir elemandır.

8. Hall Etkili Sensörler: Magnetik bir alana bir akım verilir. Magnetik alanda meydana gelen de˘gi¸smeden yararlanılarak ölçüm yapılır.

(35)

10. Piezoelektrik Elemanlar: Uygulanan basınca tepki olarak yük üreten elemanlardır. 11. Temas ile Tepki Veren Elemanlar: Bir nesne sensörle/transdüserle temas etti˘ginde sistem bir çıkı¸s üretir.

12. Su Seviyesini ölçmeye Yönelik Sensörler:

13. Direnç/Sıcaklık Sensörleri: Sıcaklık de˘geri de˘gi¸stikçe direnç de˘geri de de˘gi¸sen sensörlerdir.

14. Termokupıllar: ˙Iki ucu olan bu elemanın iki ucu arasındaki sıcaklık farkının olu¸sturdu˘gu elektro motor kuvvete dayanarak çalı¸san bir sıcaklık ölçme elemanıdır. 15. I¸sık Sensörleri:

Fotodirenç: I¸sık, yo˘gunlu˘gu arttıkça direnç de˘geri de˘gi¸sen elemanıdır. Fototransistör: I¸sık geldi˘ginde base’i aktif olan transistördür.

Fotodiyot: Ters yöndeki yüksek direnimi, yeterince ı¸sık gelince ortadan kalkan elemandır [2].

3.2 Endüstriyel Otomasyon ve Mikrodenetleyiciler

Karma¸sık süreçlerde karar verme mekanizmasınılojik devrelerle olu¸sturmak oldukça maliyetlidir. Bu durumu önlemek maksadıyla yazılım kontrollü sistemler geli¸stir-ilmi¸stir. Bilgisayarlar ve mikrodenetleyiciler bu sistemlere örnek verilebilinir. Mikrodenetleyici, bünyesinde bütünle¸sik bir yapıda zamanlayıcı, giri¸s-çıkı¸s birimleri, bellek ve di˘ger cihazlarıbarındıran bir mikroi¸slemcidir.

Mikrodenetleyicinin Ba¸slıca Birimleri

1- Giri¸s/çıkı¸s Portları: Genellikle giri¸s veya çıkı¸s olarak ayarlanabilen iki yönlü portlardır. Sinyaller burada okunur ve yazılır.

2- Analog Giri¸sler: Analog giri¸se sahip mikrodenetleyiciler sayısal biçime dönü¸stürmek amacıyla, bu giri¸sleri sürekli okuyup örneklerler.

3- Zamanlayıcılar: Zamanlayıcılar, olayları zamanlamak amacıyla bir zamanlama saatinden yararlanan lojik sistemlerdir. Ayrıca sayıcıolarak da kullanılabilirler.

4- Seri Haberle¸sme Birimi: Mikrodenetleyicinin di˘ger mikrodenetleyici veya bilgisayarlar ile veri iletimi yapmasınısa˘glayan birimdir.

(36)

5- Kristal Osilatör Giri¸si: Denetleyicini içindeki osilatörun çalı¸sması için denetleyiciye dı¸sarından kristalin ba˘glandı˘gıuçlardır.

6- Reset Biti: Pek çok mikrodenetleyici sistemi varsayılan duruma döndürebilen reset bitine sahiptir [2].

3.3 Spor Kar¸sıla¸smalarında Denetimin Otomasyonu

Otomasyon sektöründeki geli¸smeler yava¸s yava¸s endüstriyel imalat alanı dı¸sına çıkmı¸s, tüm sektörleri etkiler bir hal almı¸stır. 1960lı yıllardan itibaren spor sektörü de bundan etkilenmi¸stir. Sporun gitgide bir endüstri haline gelmesi, spor endüstrisinin sahip oldu˘gu maddi kaynakların artması , spor kar¸sıla¸smalarını izleyen seyirci sayısındaki artı¸s spor kar¸sıla¸smalarının denetiminin daha etkin bir biçimde yapılması gereklili˘gini ortaya koymu¸stur. Öncelikle hakemlerin e˘gitimine ve sayıca arttırılmasına yönelik çalı¸smalar yapılmı¸stır. Örne˘gin 1991 yılında futbol kar¸sıla¸smalrındaki hakem sayısı resmi olarak dörde yükseltilmi¸stir. ˙Ilgili çalı¸smalar halen devam etmekte olup Avrupa Futbol Federasyonu bazı turnuvalarda altı hakem uygulamasına ba¸slamı¸stır. Ancak tüm bu çalı¸smalara ra˘gmen istenilen seviyeye ula¸sılamamı¸stır. Günümüzde spor camiası hala ¸sike konusunu tartı¸smaktadır. Hakemlerin niyeti ve kararlarındaki do˘gruluk sürekli sorgulanmaktadır. Tüm bu geli¸smeler insanların yanı sıra, otomasyon sistemlerinin de sporda kullanılmasını, kar¸sıla¸smaların objektif oynanabilmesi için git gide bir zorunluluk haline getirmektedir. Bu zorunlulu˘gun kar¸sılanması ve kar¸sıla¸smaların objektif biçimde denetlenebilmesi ihtiyacı; spordaki denetim yapan ki¸silerin (hakemler) geli¸stirilmesine yönelilk giri¸simlerin yanı sıra, sporda otomasyon uygulamaları aracılı˘gıyla denetimin iyile¸stirilmesine yönelik yapılan çalı¸smaları te¸svik etmektedir.

Spor sahalarının düzenlemesi için otomasyon uygulamaları 20. Yüzyılın ba¸sları ndan itibaren mevcuttur. Özellikle golf oynanan sahalara yönelik otomasyona yatırımları bulunmaktadır. Sporda otomasyon sistemlerinin kullanılmasına 1960’lı yıllarda golf sporu ile ba¸slanmı¸stır. Bu otomasyon golf sporunda yalnızca bir delikte topun olup olmadı˘gını kontrol eden bir düzenekten olu¸smaktaydı [3]. Golf sporu, günümüzde de akademik çalı¸sma yapanların ilgisini çekmektedir. Teknolojinin ilerlemesi ile birlikte golf toplarını toplayan makineler geli¸stirilmi¸stir [10].

(37)

Ba¸slangıçta golf ile ba¸slayan çalı¸smalar, di˘ger spor dallarına da yayılmı¸stır. Son yıllarda özellikle futbol kar¸sıla¸smalarının denetiminin otomasyonuna yönelik çalı¸smalar dikkat çekmektedir. Futbolda görüntü i¸sleme ile gol tespiti yapan çalı¸smalara rastlamak mümkündür [46]. Gerek oyuncuların gerekse kameraların hareket ediyor olu¸su bir takım zorluklarıda beraberinde getirmektedir. Ancak bulanık mantık ve di˘ger yöntemlerle de bu sorunun çözümü için u˘gra¸sılmaktadır [11].

Basketbol da bu geli¸smelerden payını almı¸stır. Basketbol maçlarında görüntü i¸sleme ile otomatik sayı tespitine yönelik çalı¸smalara rastlamak mümkündür [12] [13] [14]. Basketbolda atı¸sın yapıldı˘gı konum da önemli oldu˘gu için oyuncuların takibi de önem arzetmektedir. Bu alanda da çalı¸smalar yapılmı¸stır [15]. Oyunların yanısıra topun tespiti ve takibine yönelik çalı¸smalar da mevcuttur.

Dünyada yaygın seyirci kitlesine sahip, popüler bir di˘ger spor dalı da voleyboldur. Özellikle antrenörlere görüntülü itiraz hakkı verilmesi ile görüntü i¸sleme yoluyla voleybol sonuçlarının denetimi ayrı bir önem kazanmı¸stır. Oyuncularına konumunu tespit etmeye yönelik çalı¸smalar mevcuttur [16]. Bunun yanı sıra topun takibi ve konumunun tespiti yönelik çalı¸smalar da yapılmaktadır [18].Ayrıca hücum ve blokların tespitine yönelik çalı¸smalar da mevcuttur [17].

Hentbol da önemli spor dallarından biridir. Ancak hentbol alanında yapılan ve kar¸sıla¸sma sonucunu denetlemeye yönelik olan çalı¸smaların di˘ger spor dallarından daha az oldu˘gu gözlemlenmektedir. Bununla birlikte taktik analizi amaçlı olarak yapılan yayınlara literatürde mevcuttur [19].

Beyzbol ülkemizde olmasa da ABD gibi bir takım ülkelerde oldukça popüler bir spor dalıdır. Beyzbol alanında pek çok akademik çalı¸smaya literatürde yer verilmi¸stir. Setlerin ve kuralların yardımıyla görüntü i¸sleme yöntemiyle oyunun denetlenmesine ili¸skin olarak çalı¸smalar yapılmı¸stır [22]. Bunun yanı sıra maç içerisindeki hareketleri takip ederek kar¸sıla¸smada alınan kararları denetleyen çalı¸smalar da mevcuttur [20]. Yukarıda belirtilen yöntemleri birle¸stiren çalı¸smalar da yapılmı¸stır [21]. Daha ayrıntılı bilgi edinmek amacıyla beyzbol oyuncularının yalnızca ellerini bulmaya yönelik görüntü i¸sleme uygulamalarına da beyzbolda rastlamak mümkündür [47].

Yukarıda bahsedilen takım sporlarının yanı sıra, bireysel sporlar için de yapılmı¸s çok sayıda uygulama mevcuttur. Bu tezde masa tenisine olan benzerli˘gi nedeniyle

(38)

tenis sporunda yapılan çalı¸smalar daha detaylıolarak incelenmi¸stir. Tenis tüm Dünyada yaygın olarak oynanan ve izlenen popüler bir spor bran¸sıdır. Video veri madencili˘giyle ile kar¸sıla¸sma sonucunun denetlenmesine yardımcı olacak tespitler yapılmı¸stır [48]. Bunun yanısıra maç görüntülerini içeren videolardaki seslerden yola çıkarak veri edinilmesi için yapılmı¸s çalı¸smalar mevcuttur [23] Bir di˘ger çalı¸smada video görüntüsünde öncelikle çizgiler bulunmu¸s ve ardından oyuncular tespit edilmi¸s ve yörünge analizi yöntemiyle oyuncuların gidebileckeler bölgeler tespit edilmi¸stir [24]. Oyuncunun bulundu˘gu konum kar¸sıla¸sma kuralları icabı kısıtlandı˘gından, oyuncunun konum verisi kar¸sıla¸sma denetimi açısından faydalıdır. Bir ba¸ska çalı¸smada ise yalnızca ses verilerinin yeterli olmayaca˘gı dü¸sünülmü¸s, video üzerinde takip yapılarak topun dü¸sebilece˘gi aday bölgeler belirlenmi¸s ve ses analizi ile videodan alınan sonuçlar birle¸stirilerek daha yüksek do˘grulukta karar verilmesi mümkün hale gelmi¸stir [49]. Tenis kar¸sıla¸sması videolarında yapılan anonsların da otomatize edilmesi için çalı¸smalar yapılmı¸stır [25].

3.4 Masa Tenisi Kar¸sıla¸smalarında Denetimin Otomasyonu

Masa tenisi oldukça önermli ve yaygın bir spor dalıdır. Ayrıca oldukça hızlı oynanan bir spordur. Çok kısa süreler içerisinde top yer de˘gi¸stirmektedir. Bu bakımından resmi olmayan kar¸sıla¸smalarda hakemin yerini alacak, resmi müsabaklarda ise hakeme yardımcı olacak bir otomasyon sistemi, sa˘glıklı kar¸sıla¸sma denetimi için bir ihtiyaç haline gelmi¸stir. Masa tenisi kar¸sıla¸smalarının denetimine yönelik çe¸sitli çalı¸smalar mevcuttur. Akademik çalı¸smaların yanı sıra, ticari amaçlı geli¸stirilen ürünler de mevcuttur. Yapılan çalı¸smalar genellikle üç ana yönteme dayanılarak olu¸sturulmu¸stur. Bunlar görüntü i¸sleme, ses i¸sleme ve titre¸sim/basınç sensörleri ile yapılan çalı¸smalar olarak üç grup halinde incelenebilinir.

Görüntü i¸sleme yöntemleri, masa tenis otomasyonlarında oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alanda farklı yöntemlerin uygulandı˘gı çe¸sitli çalı¸smalar bulunmaktadır. Bir çalı¸smada, resim önce ikili (binary) hale getirilmi¸s, ardından küçük nesneler silinmi¸s ve son olarak belirli bir e¸sik uygulanmı¸stır. Bunun ardından masa tenisi topu takip edilmi¸s ve topun hareketlerini tespit eden suretiyle kar¸sıla¸sma içerisinde kararları veren bir sistem olu¸sturulmu¸stur. ˙Ilgili çalı¸smada geli¸smi¸s bilgisayarların kullandı˘gı sistemlerin, topun hızına yeti¸sece˘gine inanılmaktadır [26].

(39)

Bir ba¸ska çalı¸smada topun hıznın ölçülmesine çalı¸sılmı¸stır. Maç görüntülerinin alındı˘gı video dosyasının her bir sahnesinde (frame) topun yönü ve konumu tespit edilmi¸stir. Dikey do˘grultuda bir kamera kullanılmı¸stır. Topun yuvarlak olmasından dolayı konumunun belirlenmesi kolaylıkla gerçekle¸sebilir. Açı ve konum bilgilerinden yararlanılarak topun hızı tespit edilmi¸stir [50]. Bir ba¸ska çalı¸smada da videodaki top takip edilmi¸s, masaya çarptı˘gı an baz alınarak, ilgili anın öncesi ve sonrası bir arada de˘gerlendirilmi¸stir. Bu ¸sekilde topun yörüngesi ve aerodinamik karekteristi˘gi hesaplanmı¸stır. Bu bilgi kullanılarak topun bir sonraki adımda gidece˘gi aday bölgeler tespit edilmi¸stir. Bu da görüntü i¸sleme prosesinin resmin tamamında de˘gil, bir kısmında uygulanmasını sa˘glayarak i¸slemciyi önemli miktarda rahatlatacak ve topun takibini hızlandıracaktır [27].

Masa tenisi topunun çarpıp çarpmadı˘gını anlamak için yapılan uygulamalrdan bir di˘geri ise ses i¸slemedir. Topun çarptı˘gı anda sesin enerjisinde bir artı¸s meydanan gelir. Bu kısa süreli enerji artı¸sı genellikle 10 ila 20 milisaniye kadar sürer. Bu çalı¸smada her ihtimale kar¸sı maksimum süre 100ms kabul edilmi¸stir. Sistemin sa˘glamlı˘gını (do˘grulu˘gunu) arttırmak için her 10ms de bir örnek alınır. Frame olarak adlandırılan bu örneklerden 100ms llik frameler olu¸sturulur. Her 100ms’lik zaman dilimi için kısa süreli enerjinin ortalaması alınır. Bu ortalamanın içeri˘ginden yola çıkılarak topun çarpıp çarpmadı˘gı anla¸sıl¸sır. Ayrıca topun farklı bölgelere çarpmasıyla olu¸san enerji sisteme ö˘gretilerek bir kar¸sıla¸stırma verisi edinilir. Bu veriye dayanarak topun masanın hangi bölgesine çarptı˘gı kestirilir [28].

Masa tenisi otomasyonlarında uygulanan bir di˘ger yöntem de basınç/titre¸sim sensörlerinden faydalanmaktır. Masa tenisinin altına yerle¸stirilen basınç/titre¸sim sensörleri aracılı˘gıyla masaya temas olup olmadı˘gı anla¸sılır ve bu bilgi i¸slenerek kar¸sıla¸sma denetlenir. Bu alanda yapılan ticari ve akademik çalı¸smalar mevcuttur. Bu tezde yapılan çalı¸smada cıva tabanlı titre¸sim sensörlerinden yararlanılmı¸stır.

Masa tenisi bilindi˘gi üzere çok hızlı oynanan bir oyundur. Görüntü ve ses i¸slemeye dayanan yöntemler geli¸smi¸s i¸slemci kullanımını gerektirmektedir. Üstelik yapılan çalı¸smalarda geli¸smi¸s i¸slemcilerin yeterince ba¸sarılı olaca˘gı iddiası, ilgili çalı¸smayı yapan ara¸stırmacıların öngörüsünden ibarettir [26]. ˙Ilgili alanlarda yapılmı¸s çalı¸smalar daha çok maç esnasında kaydedilen görüntülerin daha sonra i¸slenmesi ¸seklindedir. Bu da ancak bilgisayarlar eliyle yapılmakta ve gerçek zamanlı uygulamalara yönelik

(40)

bir çıktı içermemektedir. Ses i¸sleme yoluyla yapılan çalı¸smalarda ise, sesten dolayı meydana gelen enrji artı¸sının, masa tenisi tahtasının her bir alanından alınacak verilerin sisteme ö˘gretilmesi ile topun çarptı˘gı bölgelerin tespit edilece˘gi öngörülmektedir. Bu bilgi de bir öngörüden ibarettir. Bunun yanı sıra oynanan masa tenisi tahtalarının yüzeylerinin farklılı˘gı, alıcıların yerle¸stirilece˘gi konuma görüme olu¸sabilecek farklılıklar önemli etkiye sahip olacaktır. Bu durum her bir masa tenisi tahtası için ses i¸sleme sisteminin ayrı ayrı e˘gitilmesini gerekli kılmaktadır. Bu durumun gereksinim duydu˘gu emek oldukça fazladır. Bu eme˘gin fazla olu¸su ilgili sistemin maliyetini oldukça yüksek rakamlara ta¸sıyabilecektir. Titre¸sim sensörleriyle yapılan çalı¸smalar di˘ger yöntemlerle kar¸sıla¸stırıldı˘gında, güvenilirlik bakımından eksik bir yanları olmadı˘gı ortaya çıkmaktadır. Titre¸sim sensörleri ile yapılan çalı¸smalar çok daha dü¸sük maliyetlidir. Bu projede kullanılan ve kar¸sıla¸sma sonucunu denetlemeye yönelik olan sistemlerin maliyeti çok daha dü¸süktür. 8 bitlik ve yeterince giri¸s/çıkı¸s portu olan standart bir mikrodenetleyici ile on adet titre¸sim sensörü bu çalı¸smada kullanılmı¸stır. Maliyetinin yanı sıra kurulumu da oldukça kolay ve uzman olmayan ki¸siler eliyle de kurulması mümkündür. Sistemin kalibrasyonu bir tornavida aracılı˘gıyla yapılmaktadır. Bu da oldukça basit, hızlı ve ucuz bir yöntem olup çok az miktarda insan eme˘gine ihtiyaç duymaktadır. ˙Ilk kurulum maliyetinin dü¸süklü˘günün yanı sıra geli¸smi¸s i¸slemci gerektiren di˘ger sistemlere göre i¸sletme maliyetleri de oldukça dü¸süktür. Yukarıda açıklanan hususlar göz önüne alındı˘gında en uygun çözümün titre¸sim sensörü dayalı sistem oldu˘gu ortaya çıkmaktadır. Bu nedenden ötürü bu tezde titre¸sim sensörüne dayanan masa tenisi kar¸sıla¸sma denetleme sistemi (hakem otomasyonu) geli¸stirilmi¸stir.

Masa tenisi alanında yapılan otomasyon çalı¸smaları kar¸sıla¸sma sonuçlarının denetlenmesiyle sınırlı olmayıp, görüntü i¸sleme yoluyla masa tenisi topunun hızının hesaplanması [29], masa tenisi raketine piezoelektrik sensör yerle¸stirerek, raketin hangi noktasıyla topun daha çok temas etti˘ginin ö˘grenilmesi [30] gibi çalı¸smalar da mevcuttur. Masa tenisi için görsel süm¨latörler yapılmı¸stır [51]. Masa tenisi oynayan insansı otomatik robotlara yönelik çalı¸smalar da yapılmaktadır [52] [53] [54] .

(41)

4. MASA TEN˙IS OTOMASYONU

Otomasyona geçilmemi¸s masa tenisi sistemlerinde de˘gerlendirme genellikle do˘grudan insanlar tarafından yapılır. Bu sürede verilerin alınması ve skorbordda görüntülenmesi tamamen insana ba˘glıdır. Bilgisayarize edilmi¸s bu otomatik sistemde verilerin olu¸sturulması, toplanması, i¸slenmesi ve sonuçların görüntülenmesi insan faktörü olmadan tamamen otomatik olarak yapılmaktadır. A¸sa˘gıda önce masa tenisi kuralları, bu kurallara dayanarak verilerin olu¸sturulması, uygun formata dönü¸stürülerek bilgisayara girilmesi, tenis kurallarına göre bu verilerin i¸slenmesi ve sonuçların bir göstericide görüntülenmesini gerçekleyecek birimlerin tasarımı ve göstericide çalı¸sması açıklanacaktır.

Böyle bir otomasyon sistemi genelde donanımsal ve yazılımsal ö˘geler olmak üzere iki kısımdan olu¸sur.

4.1 Genel Hatlarıyla Masa Tenisi Oyun Kuralları

Masa Tenisi, 2.74 m uzunlu˘gunda, 1,525 m eninde ve 76 cm yüksekli˘ginde bir dikdörtgen masa üzerinde oynanır. Oyun yüzeyi, 1,525 m uzunlu˘gundaki uç çizgilerine paralel olarak uzanan dü¸sey bir a˘g ile iki e¸sit sahaya bölünmü¸stür ve her iki saha da kendi içerisinde kesintisiz tek parça olacaktır. Masa Tenisi topu 40 mm çapında ve 2,7 gram a˘gırlı˘gındadır. Masa Tenisi oyunu tek veya çiftler halinde oynanabilir. Ancak çiftli oyunlarda topun takibinin yanı sıra oyuncuların sıralanı¸sının da takip edilmesi gerekti˘gi ve kendi özel kuralları oldu˘gu için, çiftler halinde oynanan masa tenisi maçları bu çalı¸sma kapsamı dı¸sında tutulmu¸stur. Bu bakımından bu bölümde yalnızca tekli oyuna ili¸skin kurallara yer verilmi¸stir. Ancak bütün kurallar ekler bölümünde mevcuttur.

Masa Tenisinde topun oyunda oldu˘gu süre ralli olarak adlandırılır. Sonucun skora yansımadı˘gı ralli let; sonucun skora yansıdı˘gı ralli ise sayı olarak adlandırılmaktadır. Servisçi, bir rallide topa ilk vuran oyuncudur. Kar¸sılayıcı ise bir rallide topa ikinci vuran oyuncudur. Servisçi daha sonra topu, falso verdirmeden dikeye yakın do˘grultuda

(42)

yukarı do˘gru atacaktır. Top, serbest elin ayasını terk ettikten sonra en az 16 cm yükselecek ve vuruluncaya kadar hiçbir ¸seye dokunmaksızın dü¸smeye ba¸slayacaktır. Servisçi; dü¸smekte olan topa o ¸sekilde vuracak ki top ilk olarak kendi sahasına ve sonra do˘gruca kar¸sılayıcının sahasına de˘gecektir. Servis atı¸sından veya bir kar¸sılamadan sonra topa, do˘grudan veya a˘g takımına de˘gdikten sonra rakibin sahasına de˘gecek ¸sekilde vurulacaktır. E˘ger servis atı¸sında top a˘g takımına dokunursa ve ba¸skaca bir kusur yoksa bu durum let olarak adlandırılır.

Hangi durumlarda sayı olaca˘gı konusu sistem için ya¸samsal öneme sahiptir. Bu bakımdan ba¸slıca sayı olan durumlar (rallinin let oldu˘gu durumlar hariç olmak üzere) a¸sa˘gıda sıralanmı¸stır:

1. Rakibi do˘gru bir servis atı¸sı yapamazsa, 2. Rakibi do˘gru bir kar¸sılama yapamazsa,

3. Top, oyuncunun servis atı¸sından veya kar¸sılamasından sonra, rakibi tarafından vurulmadan önce, a˘g takımı dı¸sında herhangi bir ¸seye de˘gerse,

4. Top, rakibinin vuru¸sundan sonra, kendi sahasına de˘gmeden kenar çizgisi veya uç çizgisini geçerse,

5. Top, rakip tarafından vurulduktan sonra, a˘g gözenekleri içinden veya a˘g ile a˘g destekleri arasından veya a˘g ile oyun yüzeyi arasından geçerse,

6. Rakibi topu engellerse,

7. Rakibi topa art arda kasten iki kez vurursa,

8. Rakibi, topa raket tablasının uygunsuz bir yanı ile vurursa, 9. Rakibinin serbest eli oyun yüzeyine de˘gerse

ilgili oyuncu bir sayı kazanır [55].

4.2 Masa Tenisi Kar¸sıla¸sma Denetleme Sisteminde Kullanılan Malzemeler Masa Tenisi Kar¸sıla¸sma Denetleme Sisteminde on bir adet civa tabanlı titre¸sim sensörü, bir adet PIC 18F4580 mikrodenetleyicisi, ileti¸sim teli, yedi segment ekran (display), LED ve buton kullanılmı¸stır. Ayrıca sistemin di˘ger sistemlerle haberle¸smesi için PIC 32MX795F512L mikrodenetleyicisi kullanılmı¸stır. ˙Iki mikrodenetleyici

(43)

kendi arasında Denetleyici Alan A˘gı (DAA-CAN) üzerinden haberle¸smektedir. PIC32 Mikrodenetleyicisine ba˘glı olarak ise LCD ekran ve tu¸s takımı ba˘glıdır. Ayrıca sistem seri ba˘glantı (RS-232), USB ve ethernet ba˘glantıları üzerinden di˘ger sistemlerle haberle¸smektedir. ˙Ilgili haberle¸sme sistemlerine dördüncü bölümde ayrıntılı olarak yer verilecektir.

4.2.1 Titre¸sim sensörleri

Titre¸sim sensörleri uzun zamandır otomasyon alanında kullanılmaktadır. Barındırdı˘gı malzemeye ve yapılı¸s ¸sekline göre birkaç farklı çe¸sitte titre¸sim sensörü mevcuttur. Piezo elektrik titre¸sim sensörleri, kuartz veya turmalin gibi basınç uygulandı˘gında dü¸sük gerilimlerde elektrik üreten malzemelerden imal edilir. ˙Ilgili sensör titre¸simin meydana getirdi˘gi basınç sonucu elektrik gerilimi üretir [56]. Bu gerilim, yükseltici devrelerde yükseltilerek ilgili birime gönderilir [57].

Titre¸sim ölçmede kullanılan yöntemlerden biri de manyetik ivme-ölçer kullanmaktır. ˙Ivme-ölçerler ile manyetik akı de˘gi¸simi olu¸sturularak titre¸simi gerilime dönü¸stürür. tespit edilir [58].

Titre¸sim ölçmede optik-algılayıcılı sistemler de kullanılmaktadır. Bu sistemlerde yerle¸stirilen bir adet lazer ı¸sık kayna˘gı ve alıcısı kullanılır. Titre¸sim sonucunda alıcıda olu¸san gerilim de˘gi¸simi titre¸simin veya yer de˘gi¸siminin oldu˘gunu gösterir. Algılayıcı sayesinde ı¸sık kayna˘gının olu¸san titre¸simler sonucu yer de˘gi¸stirip de˘gi¸stirmedi˘gi tespit edilir [59]. Ayrıca, civa desteki optik algılayıcılar da kullanılmaktadır. Bu sistemde ı¸sık algılayıcı LDR, cıva ve bir de ı¸sık kayna˘gı vardır. Hareketle civanın yer de˘gi¸stirmesi LDR’ye ula¸san ı¸sı˘gın miktarını de˘gi¸stirece˘ginden LDR’nin direnç de˘gi¸simi de˘gerlendirilerek hareketin olup olmadı˘gına karar verilir. Optik algılama i¸sleminin direnci ı¸sık ¸siddetine göre de˘gi¸sen algılayıcılar (LDR) ile yapıldı˘gı bu uygulamda, titre¸sim meydana geldikçe algılayıcının alt tarafında bulunan cıva hareket edecek ve bunun sayesinde direnci ı¸sık ¸siddetine göre de˘gi¸sen algılayıcıların direnci de˘gi¸secektir [60].

Titre¸sim ölçmede yaygın olarak kullanılan bir di˘ger algılayıcı (sensör) türü de civa tabanlı algılayıcılardır. ¸Sekil 4.1 de bu sistemde kullanılan bir örne˘gi de gözüken civa tabanlı algılayıcılar, 1970 li yıllardan itibaren kullanılmaktadır.

(44)

¸Sekil 4.1: Sistemde kullanılan cıva tabanlı titre¸sim algılayıcısı

Cıva tabanlı algılayıcılarda civa malzemesi, titre¸sim olu¸stu˘gu zaman açık olan devreyi tamamlar. Böylece sistem aktif hale gelir. Titre¸simin etkisi ortadan kayboldu˘gu (sistemin sönümlendi˘gi) durumlarda ise ilgili algılayıcı ba¸slangıç konumuna döner. Bu algılayıcılar; titre¸simin algılanmasının yanı sıra bir buton vasıtasıyla anahtarlayıcı olarak da kullanılabilmektedir. Civalı algılayıcıların bu amaçla kullanılmasına yönelik alınmı¸s patentler mevcuttur [61].

Bu sistemde kullanılan cıvalı algılayıcılar, standart cıvalı anahtarlara göre farklı özelliklere sahiptir. Standart anahtarlarda yalnızca açılma/kapanma durumu vardır. Aslında burada kullanılan titre¸sim algılama sisteminin mikrodenetleyiciye verdi˘gi çıkı¸s da benzerlik ta¸sımakta; yalnızca titre¸simin var olup olmadı˘gı bilgisini vermektedir. Ancak burada kullanılan algılayıcı bir potansiyometre gibi çalı¸smaktadır. Titre¸simin ¸siddetine göre algılayıcının verdi˘gi gerilim de˘geri de˘gi¸smektedir. Algılayıcının çıkı¸sında bulunan kar¸sıla¸stırıcı ile olu¸san titre¸simin öngörülen e¸si˘gin üstünde olup olmadı˘gı kontrol edilmektedir. Bu e¸si˘gi belirlemede trimpot (vidalı potansiyometre) kullanılmı¸stır. Bu ayarlama imkanı sayesinde bir tornavida yardımıyla sistemin kalibrasyonu kolaylıkla yapılabilmektedir. Civalı algılayıcının sıcaklı˘ga olan hassasiyeti di˘ger titre¸sim sensörlerine göre oldukça dü¸süktür. Ayrıca mekanik darbe ¸soklarına da da di˘ger algılayıcılardan çok daha dayanıklıdır [33].

4.2.2 Tek yonga bilgisayar PIC18F4580

˙Ilgili sistemde 11 adet titre¸sim sensöründen veri alan iki adet LED ve bir adet ses üreteci (buzzer) ile çıktı üreten ayrıca kullandı˘gı dört adet 7 segmentli ekran üzerinden

(45)

7 segmentli ekran üzerinden sonucu yansıtan bir tek yonga bilgisayara ihtiyaç duyulmu¸stu. Ayrıca ilgili tek yonga bilgisayar ile ile PIC32 Mikrodenetleyicisinin birbirleri arasında Denetleyici Alan A˘gı (DAA) hattı üzerinden haberle¸smesi gerekmektedir. Toplam olarak bakıldı˘gında a¸sa˘gıda belirtilen özelliklerde bir mikrodenetleyiciye ihtiyaç duyuldu˘gu gözlemlenmektedir.

- DAA üzerinden haberle¸sme imkanı sa˘glayan,

- Sensörler için 11, yedi segmentli ekran için 16, ses üreteci için bir ve ledler için iki çıkı¸sa ihtiyaç duyulmaktaydı. Bu bakımdan DAA için kullanılacak bacaklar hariç 30 serbest giri¸s/çıkı¸s baca˘gına sahip,

- ˙Ilgili kodu büyüklü˘gü dü¸sünüldü˘günde 6 KB üzerinde belle˘ge sahip, - Uygun fiyatlı

- Kolay programlanabilen

bir tek yonga bilgisayara ihtiyaç duyulmaktadır. DAA sahip olan ve bunun yanı sıra benzerlerinin di˘ger özelliklerini de barındıran uygun fiyatlı bir mikrodenetleyici olan PIC18F4580 tam olarak bu ihtiyaçları kar¸sılamaktadır. ¸Sekil 4.2’de ilgili tek yonga bilgisayar gözükmektedir.

PIC18F4580 tek yonga bilgisayarının ba¸slıca özellikleri a¸sa˘gıda verilmi¸stir:

- Do˘grusal Alan A˘gı üzerinden haberle¸sme (Bir Do˘grusal Alan A˘gı Alıcı-Vericisi kullanılarak)

-20 MHze kadar ula¸san i¸slemci hızı - 32 KB Flash Hafıza

- 256B EPROM Bellek - 33 adet Giri¸s/Çıkı¸s Baca˘gı

- 11 Kanal Analog/Dijital Dönü¸stürme Kanalı

- Darbe Geni¸slik Modülasyonu Üreteci (DGM-PWM)

- Evrensel Asenkron Alıcı-Verici Üzerinden Haberle¸sme ˙Imkanı - 1 adet 8 bit zamanlayıcı

(46)

¸Sekil 4.2: PIC 18F4580Tek Yonga Bilgisayarı

4.2.3 LCD

LCD (Likit Kristal Ekran) yakla¸sık 40 yıl önce piyasaya çıkmı¸s olan bir teknolojidir. ABD RCA Ara¸stırma Merkezinde LCD teknolojisine yatırım yapılmı¸stır. 1971 yılında Bernard Lechner ba¸skanlı˘gındaki ekip tarafından transistör ve diyota dayalı aktif-matris kontrol sistemi geli¸stirilmi¸stir. Bu sistem ile kesi¸sim sorunlarının önüne geçilmi¸stir. Daha sonra yapılan çalı¸smalarda n-kanallı Alan etkili Transistörler (AET) kullanılmı¸stır. Her bir piksele bir AET yerle¸stirilmi¸s ve onun paraleline birer kondansatör konulmu¸stur. Sinyal gerilimi likit kristal hücre ile ili¸skili olan kondansatöre yazılır.

1972 yılında Westinghouse ¸sirketi bu geli¸smelerden yararlanarak LCD TV üretmi¸stir. O yıllardan günümüze LCD televizyon ve ekranların pazarı sürekli olarak büyümü¸s ve geni¸slemi¸stir.

Bu çalı¸smada da kullanılan 16x2 LCD ekranlar, adlarından anla¸sılaca˘gı üzere, 16 sütun ve iki satırdan olu¸smaktadır. Bu LCDler uygun fiyatları, kolay yazılabilir olmaları ve 7 segmentli ekranların yazamadı˘gı karekterleri yazabilme esnekli˘giyle tüm Dünyada tercih edilen ürünlerdir.

16x2 LCD lerin 16 adet giri¸si vardır. Bu giri¸sler besleme, aydınlatma, veri giri¸si, reset, izin verme gibi giri¸slerden olu¸sur. ¸Sekil 4.2’de bir adet 16x2 karekter LCD gözükmektedir.

4.3 Sistemin Modellenmesi

Masa Tenis Otomasyonunun ana hedefi, spor oyunu esnasında olu¸san sayı, servis, let gibi durumlara otomatik olarak karar verilmesini sa˘glamaktır. Titre¸sim kayna˘gının

(47)

¸Sekil 4.3: 16x2 Karekter LCD

top yerine insanın bizzat kendisi olması sistemin bir zaafiyeti gibi gözükse de, rakibin sahaya vücuduyla teması halinde, temas etmeyen tarafın sayı alma hakkı kazanaca˘gı kurallarda açıklanmı¸stır. Bu bakımdan bu durum sistemin avantajınadır.

Sistemin modellenmesi, çok büyük ölçüde masa tenisi sporunun modellenmesi ile e¸sde˘gerdir. Belirtilen sistem blok ¸semaları kullanılarak modellenmi¸stir. ¸Sekil 4.5 ralli durumunun blok ¸semasını gösterirken; ¸Sekil 4.6 servis durumunun blok ¸semasını göstermektedir. Servis durumu ve ralli durumu ayrı ayrı ilgili ¸sekillerde gösterilmektedir. Sistem, blok ¸semalarının yanı sıra otomata modeli ile de modellenmi¸stir. Model ¸sekil 4.4 de verilmi¸stir. Modelde bulunan yerlerin ve ko¸sulların açıklamalarına da çizelge 4.1 ve 4.2 de yer verilmi¸stir

4.4 Sistemin Kurulumu ve Donanımı

Masa Tenisi Kar¸sıla¸sma Denetleme Otomasyonuunda masa tenisi tabakasının altına on adet algılayıcı yerle¸stirilmi¸stir. Ayrıca fileye de bir adet algılayıcı yerle¸stirilmi¸stir. Her bir algılayıcı 5V bir gerilimle beslenmi¸stir. Bu algılayıcıların çıkı¸slarında birer adet kar¸sıla¸stırıcı devre bulunur. Bu devrenin e¸sik de˘geri bir trimpot aracılı˘gıyla ayarlanır. Algılayıcı sistemin çıkı¸sı PIC 18F4580 mikrodenetleyicisinin bacaklarına gelir. Bu devre ¸sekil 4.7 de gösterilmi¸stir.

(48)

¸Sekil 4.4: Otomata Modeli

Çizelge 4.1: Otomata Modelindeki Yerlerin Sembolleri ve Açıklamaları Yerlerin Sembolleri Yerlerin Açıklamaları

A Ba¸slangıç

B Oyuncu1 Servis Kullanır

C Oyuncu1 in Masası Titredi

D Oyuncu2 Ralli Durumunda

E Oyuncu2 Bir Sayı Kazandı

F Oyuncu1 için Let Durumu Olup Olmadı˘gının Kararı

G Oyuncu1 Bir Sayı Kazandı

H Oyuncu1 Ralli Durumunda

I Oyuncu2 Servis Kullanır

J Oyuncu2 nin Masası Titredi

K Oyuncu1 Let Durumuna ˙Ilk Kez mi Yoksa ˙Ikinci Kez mi Dü¸stü L Oyuncu1 için Let Durumu Olup Olmadı˘gının Kararı M Oyuncu1 Let Durumuna ˙Ilk Kez mi Yoksa ˙Ikinci Kez mi Dü¸stü

N Setin Bitip Bitmedi˘gine Karar Verilme Durumu

O Oyuncu1 Seti Kazandı

(49)

Çizelge 4.2: Otomata Modelindeki Ko¸sulların Sembolleri ve Açıklamaları Ko¸sulların Sembolleri Ko¸sulların Açıklamaları

e1 Toplam Sonuç mod10<=1

e2 Oyuncu1’in Masası Titredi

e3 Oyuncu2’nin Masası 3 saniye ˙Içerisinde Titredi e4 Oyuncu1’in Masası Titredi veya 3 saniye ˙Içerisinde

Hiçbir Yer Titremedi

e5 Oyuncu1 Fileyi Titretti

e6 Oyuncu2’nin Masası Titredi veya 3 saniye ˙Içerisinde Hiçbir Yer Titremedi

e7 Oyuncu1 in Masası 3saniye ˙Içerisinde Titredi

e8 Masaların Titre¸simi Sönümlendi

e9 Toplam Sonuç mod10>=2

e10 Oyuncu2’nin Masası Titredi

e11 Oyuncu1 Let Durumuna ˙Ilk Kez Dü¸stü e12 Oyuncu1 Let Durumuna ˙Ikinci Kez Dü¸stü

e13 Oyuncu2 Fileyi Titretti

e14 Oyuncu2 Let Durumuna ˙Ilk Kez Dü¸stü e15 Oyuncu2 Let Durumuna ˙Ikinci Kez Dü¸stü

e16 Oyuncu1’in Sayıları 11 e Ula¸stı

e17 Oyuncu2’nin Sayıları 11 e Ula¸stı

Algılayıcılar da, masa tenisi sahalarının her birine be¸s adet olacak yerle¸stirilmi¸stir. ˙Ilgili yerle¸sim, her kö¸seye birer adet ve tam merkeze bir adet algılayıcı gelecek ¸sekilde yapılmı¸stır. Yerle¸sim planı da ¸sekil 4.8 da bulunmaktadır.

Sistem titre¸simi tespit etti˘gi zaman, oyuncuları uyarmak amacıyla bir adet ses üreteci aktif hale getirir. Masanın titre¸simi bitti˘gi anda ilgili algılayıcılar yeniden pasif olur. Algılayıcıların pasif olması sistemin sönümlendi˘gine i¸saret eder. Sistemin sönümlenmesi ile birlikte ses üretecine verilen gerilim kesilir. Ve oyun uygun düzene bir sonraki duruma geçer.

Servis kullanma sırası kendisinde olan oyuncunun hangi oyuncu oldu˘gunu göstermek için LED kullanılmı¸stır. Bu ledlere de bilgi mikrodenetleyiciden gider.

Kar¸sıla¸sma sonucunu yansıtmak amacıyla yedi segmentli ekranlar (display) kul-lanılmı¸stır. ˙Iki haneli sonuçlar olabildi˘ginden her bir oyuncunun skoru için iki¸ser olmak üzere toplam dört adet ilgili ekranlardan kullanılmı¸stır. Bu ekranların her bir oyuncu için panelde sa˘g tarafa dü¸sen ekranın nokta ledi, set alan oyuncuyu göstermek amacıyla kullanılmı¸stır. Sistemin genel görünümü ¸Sekil 4.9’da gözükmektedir.

(50)

Sisteme do˘grudan kullanıcı tarafından müdahale imkanı da mevcuttur. Sistemin verdi˘gi sonuç kullanıcılar tarafından de˘gi¸stirilmek istenirse sistemin butonları kullanılarak sonuç de˘gi¸stirme imkanı mümkündür.

(51)
(52)

¸Sekil 4.7: Sistemin örnek devresi

¸Sekil 4.8: Sistemin blok ¸seması

(53)

5. MASA TEN˙IS OTOMASYONU VE HABERLE ¸SME

5.1 Haberle¸sme Sistemleri

Masa Tenis Otomasyonunda çe¸sitli haberle¸sme yöntemleri kullanılmı¸stır. Bu sistemde kullanılan haberle¸sme yöntemleri bu bölümde açıklanmı¸stır.

5.1.1 Paralel Haberle¸sme

Paralel haberle¸sme, iletilecek olan verilerin ayrı ayrı kablolarla ta¸sınması esasına dayanır. Bu durum karma¸sık bir kablo yapısına sebep olsa da haberle¸smenin hızı yüksektir. Bu bakımdan haberle¸sme hızının yüksekli˘gi ve i¸slemin basitli˘gi göz önüne alındı˘gında kısa mesafeli haberle¸smede paralel haberle¸smenin tercih edilmesi do˘gru bir tercih olmaktadır. Bu sistemde sensörlerden gelen veriler, her bir sensörden birbirine paralel olarak tek yonga bilgisayara (mikrodenetleyiciye) aktarılmı¸stır.

Bilgisayar tabanlı sistemlerde, bilgisayar paralel port haberle¸smesi paralel port üzerinden yapılır. Geçmi¸ste yazıcılar paralel port üzerinden bilgisayar ile haberle¸sti˘ginden bu porta "printer portu" da denilmektedir. DB-25 adı verilen paralel port sekiz veri çıkı¸sı, be¸s veri giri¸si, dört di˘ger çıkı¸s ve yedi toprak ucunu bünyesinde barındırır [38].

Paralel port kullanılarak yapılmı¸s çok sayıda uygulama mevcuttur. Bunlara paralel port üzerinden pnömatik sistem kontrolü, hareket kontrolü, çoklu step motor kontrolü, sıcaklık ölçümü ve gösterimi örnek olarak verilebilir [36] [37].

5.1.2 Seri Haberle¸sme

Seri haberle¸smede veri bir haberle¸sme yolu vasıtasıyla n bit sıra ile gönderilir. Baud, birim zamanda gönderilen ayrık i¸saretlerin sayısını ifade eder.

Alıcı ve verici farklı zaman kullanıyorsa asenkron seri, aynı zamanı kullanıyorlarsa senkron seri haberle¸sme söz konusudur.

(54)

Evrensel Asenkron Alıcı Verici elemanı üzerinden asenkron seri ileti¸sim yapılır. Asenkron seri ileti¸simde alıcı ve verici farklı zaman kullanır. Bu haberle¸smede bit kullanımına ayrılan zaman kullanılan haberle¸sme periyodunun n katı olur. Gönderilecek veri "karekter" isimli bloklara bölünür. Karekterin ba¸s tarafına özel bir ba¸slangıç biti ilave edilir. Karektere hata tespitinde kullanması için bir e¸slik biti ilave edilebilir. En sonda ise dur biti yer alır. Ba¸sla biti "0"dır, dur biti ise "1"dir. Hata tespitinde kullanılan bit, tek ya da çift e¸slikten herhangi biri olabilir. Çift e¸slikte e¸slik biti karekterdeki 1 lerin adedi tekse bir, çift ise sıfır seçilir. Tek e¸slik durumunda bunun tam zıddı seçilir.

RS-232 haberle¸smesi, EAAV elemanı üzerinden yapılan bir asenkron seri ileti¸sim yöntemidir. Bilgisayarlarda seri port üzerinden, tek yonga bilgisayarlarda ise EAAV özelli˘gi olan bacaklar üzerinden yapılır. Bilgisayarlarda asenkron ileti¸sim portları COM1, COM2 vb. ¸seklinde adlandırılır. Evrensel Asenkron Alıcı-Verici i¸slemci ile seri haberle¸sme uçları arasında (bilgisayarda seri port giri¸s-çıkı¸s uçları) bir köprü görevi görür. Kendisine gelen veriyi ba¸sla/dur ve e¸slik bitlerini de ekleyerek sevkeder. Benzer ¸sekilde i¸slemciye gönderece˘gi veriden de ilgili bitleri çıkartır [42].

EAAV veri alıp gönderme, ilgili denetleme i¸saretlerini olu¸sturmak ve veri gönderim i¸sleminin hangi a¸samada oldu˘gunu belirlemek için gerekli saklayıcıları bünyesinde barındırır. EAAV iki farklı modda sorgulanabilir. Bunlar yoklamalı mod ve kesmeli moddur. Bu modlar a¸sa˘gıda açıklanmı¸stır.

Evrensel Asenkron Alıcı Verici (EAAV) çalı¸sma modları

Yakalamalı Mod: ˙I¸slemci belirli zaman aralıklarda EAAV’yi sorgular.

Yoklamalı Mod: ˙I¸slemci belirli zaman aralıklarında EAAV’yi sorgular. Yeni karekter geldi˘ginde onu okur ya da gönderme tamponu bo¸ssa orada saklar.

Kesmeli Mod: EAAV kendi üzerinde de˘gi¸sim oldu˘gunda kesme sinyali üretir ve i¸slemciye durumu bildirir. Kesme üretilen durumlar ¸su ¸sekilde açıkalanabilir:

1. Veri Hazır: Karakter alındı˘gı ve karakterin alma tamponunda oldu˘gu anlamına gelir. 2. Gönderme Tamponu Bo¸s: Gönderme saklayıcısına yazılmı¸s olan karakterin gönderildi˘gini ve ilgili alanın bo¸s kaldı˘gını ifade eder.

(55)

3. Alma Hatası: Kar¸sı taraftan veri alımı esnasında hata meydana geldi˘gini gösterir. Ba¸slıca alma hataları a¸sa˘gıda belirtilmi¸stir.

-Ezme Hatası: Alma tamponuna alınan karakter henüz okunamamı¸sken üzerine yeni bir karakter yazıldı˘gında olu¸sur.

-E¸slik Bit Hatası: Gönderilmeden evvel hesap edilen ve karakterin sonuna eklenen e¸slik biti ile alındı˘gı zaman hesaplanan e¸slik bitinin birbirini tutmadı˘gını gösterir. -Çerçeve Hatası: Alıcıda sonlandırıcı bitin bulunması beklenen yerde 0 örnekelndi˘gini, alıcıyla gönderici arasında haberle¸sme hızı noktasında sorun olabilece˘gini ifade eder. EAAV programlanması

Bir EAAV veri gönderimine ba¸slamadan evvel programlanır. Bu programlama esnasında gönderilecek veri büyüklü˘gü, veri bitiminde dur bitinin varlı˘gı, e¸slik sınamasının yapılıp yapılmadı˘gı gösterilir. A¸sa˘gıda belirtilen nitelikler için, ilgili programlamada tercih edilenler, haberle¸smede kullanılır [42].

Karakter Uzunlu˘gu: 5, 6, 7 veya 8 bit Bitirme Zamanı: 1, 1,5, 2 bit süresi.

E¸sitlik Biti Durumu: Yok, tek, çift, sürekli 1, sürekli 0.

Gönderim Hızı: Saniyede 50 bit ila 9600 bit arasında bir de˘ger. 5.1.2.2 Evrensel Seri Veri Yolu haberle¸smesi (ESVY-USB)

Bilgisayarın ve gömülü sistemlerin kendi arasında ve di˘ger cihazlarla haberle¸smesini sa˘glamak için geli¸stirilmi¸s bir di˘ger haberle¸sme yöntemi de Evrensel Seri Veriyolu Haberle¸smesidir. 1994 yılı kasım ayında USB 0.7 adı verilen sürüm ile kullanılmaya ba¸slanmı¸stır. EAAV Kanalıyla yapılan (RS-232 vd) haberle¸smeye göre daha hızlı ve daha geni¸s bant geni¸sli˘gine sahip olması en büyük avantajlarındandır. Buna kar¸sın ESVY haberle¸smesinde aynı anda en çok iki cihaz kendi arasında haberle¸sebilir. Bu haberle¸smede cihazlardan biri sahip di˘geri köle konumunda olurlar. Örnek olarak cep telefonu ve bilgisayar ili¸skisi ele alınsın. E˘ger cep telefonu "sahip" konumunda ise bilgisayar cep telefonu içindeki dosyaları göremez. Ancak cep telefonu bilgisayara yaptı˘gı i¸slem çıktılarını gönderir (foto˘graf gibi). E˘ger bilgisayar "sahip" konumunda ise telefonun içindeki dosyalara girip müdahale edebilir [44].

Referanslar

Benzer Belgeler

- Erkeklerde bir önceki Açık Şampiyona sıralamasına göre, ilk dörde giren takımlar 1. grubun bayları olacaklardır. - İkinci Bye’ lar yine bir önceki Açık

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ KİTAPÇIK TÜRÜ A.. Cevaplarınızı, cevap kâğıdına işaretleyiniz.. T.C. Selanik’in aşağıdaki

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ KİTAPÇIK TÜRÜ A.. Cevaplarınızı, cevap kâğıdına işaretleyiniz.. T.C. Mustafa Kemal, Sofya’da Osmanlı

Aşağıdaki tabloda görsellerle ilgili bazı bilgiler yer almaktadır. Kan; acil değil, sürekli bir ihtiyaçtır. Kan üretilemeyen bir dokudur ve hâlâ tek kaynağı

Saccadic eye movement (SGH); near the saccadic and remote saccadic test, a professional table tennis player and sedentary subjects in visual acuity and accommodation (adaptation

A) Ne olursa olsun kardeşimi affetmeyeceğim. B) Babamın işten gelmesini sabırsızlıkla bekliyorum. C) Onu duymamak için sınıftan çıktım. D) Erdal en sonunda olayı anlattı.

Aşağıda 1'den 10'a kadar verilen sayıların İngilizcelerini altlarına yazınız.. İngilizceleri verilmiş olan sayıları

Match the English sentences with the Turkish meanings.. Match the questions with