ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

BİTİRME ÇALIŞMASI TEZ KİTAPÇIĞI

KONU: Zagi Tipi Bir İnsansız Hava

Aracının (İHA) Tasarımı ve Bilgisayar

Görmesine Dayalı Olarak Kontrol

Yazılımının Geliştirilmesi

G120900024 Mehmet DEMİR – G120900033 Bayram GÜNEŞ

Danışmanı: Prof. Dr. Raşit KÖKER

Mayıs 2017

SAKARYA

ii

ÖNSÖZ

Mühendislik yaşamımızda iyi bir referans olacağını düşündüğümüz bu çalışma, lisans

eğitimimiz boyunca almış olduğumuz temel mühendislik derslerinin yanı sıra daha önce

gerçekleştirmiş olduğumuz ödev ve proje çalışmalarında kazandığımız deneyimleri en üst

düzeyde bir araya getirmemiz suretiyle gerçekleşmiştir.

Çalışmalarımız boyunca bize her türlü konuda destek veren danışman hocamız Sayın

Prof. Dr. Raşit KÖKER’e, tüm sorularımızı sıkılmadan cevaplayan ve bizi yönlendiren

Sayın Yrd. Doç.Dr Mustafa Zahid YILDIZ’a ve bu tasarım çalışmamızda; Sakarya

Üniversitesi Rektörlüğüne, Teknoloji Fakültesi Dekanlığına, bölüm olanaklarının

kullanılmasına izin verdiği için Bölüm başkanlığına, labaratuar ortamında bize yardımcı

olan teknisyenlerimize, ailelerimize teşekkürü bir borç biliriz.

Mayıs 2017

Sakarya

Bayram Mehmet

GÜNEŞ DEMİR

iii

İÇİNDEKİLER

Bitirme Çalışması Onay Formu ……………………… i

Önsöz ……………………… ii

İçindekiler ……………………… iii

Özet ……………………… v

Semboller Ve Kısaltmalar Listesi ……………………… vi

Şekiller Listesi ……………………… vii

Tablolar Listesi ……………………… viii

1. GİRİŞ 1

1.1. Genel Bilgiler …………………………………………. 1

1.2. Litaretür Araştırması…………………………………… 2

1.3. Özgünlük…………..…………………………………… 3

1.4. Yaygın Etki ……….…………………………………… 4

1.5. Standartlar……………………………………………… 4

1.6. Çalışma Takvimi…..…………………………………… 5

2. TEORİK ALTYAPI 7

2.1. Genel Bilgiler …………………………………………. 7

2.2. Mikrobilgisayarlar……………………………………… 7

2.3. Motorlar.……. …………………………………………. 14

2.3.1. Servo Motor……………………………..……………… 14

2.3.2. Brushless (fırçasız) Motor……………………..……….. 17

2.4. DHT11 Sıcaklık ve Nem Sensörü……………………… 18

2.5. LM35 Sıcaklık Sensörü.………………………………… 19

2.6. LM 7805 5V Gerilim Düzenleyici……………………… 20

2.7. RF Haberleşme …………………………………………. 20

2.8. RTC DS1307(Gerçek Zamanlı Saat)...…………………. 24

2.9. ULN2003A Entegresi .…………………………………. 25

3. TASARIM 27

3.1. Genel Bilgiler …………………………………………. 27

3.2. Boyutlandırmalar……………………………………….. 27

3.3. Sistem Bileşenleri ve Seçimleri..……………………….. 27

3.4. Uygulanan Yöntemler….……………………………….. 32

3.5. Yazılımlar……………………………………………….. 32

3.5.1. Visual Studio……………………………..……………… 32

3.5.2. C++…………………………………………..………….. 32

3.5.3. OpenCV…………………………………………………. 33

3.5.4. Yazılımın Akış Diyagramı…………………..………….. 34

3.5.5. Kontrol Yazılımı.……………………………………….. 34

3.6. Malzeme Listesi ve Ekonomik Analiz………………….

4. SİMÜLASYON(BENZETİM) ÇALIŞMALARI

35

36

iv

4.1. Genel Bilgiler …………………………………………... 36

4.2. Simülasyon Yazılımı…..……………………………….… 36

4.2.1. Proteus …………………………..……………………….. 36

4.2.2. Catia ………………………………………..……………. 36

4.3. Sistem Modelleme………………………………………... 36

4.4 Simülasyon……………………………………………….. 37

5. GÖRÜNTÜ İŞLEME 38

5.1. Görüntü İşlemenin Tanımı……………………………… 38

5.2. Görüntü İyileştirme Teknikleri ………………………… 40

5.2.1 Gri Seviyeye Dönüştürme………………………………. 40

5.2.2 Histogram………………………………………………. 41

5.2.3 Eşikleme ……………………………………………….. 42

5.2.4 Medyan (Ortanca) Filtre……………………………… 44

5.2.5 Kenar Belirleme………………………………………..... 45

6. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 48

6.1. Genel Bilgiler…………………………………………….. 48

6.2 İnsansız Hava Aracı Tasarımı Joystick Kontrol İçin

Gerekli Yazılımlar…………………………………………………... 48

6.2.1 Genel Açıklama…………………………………………. 48

6.2.2 Yazılım Hakkında Bilgi………………………………….. 49

6.3. Elektronik Devrelerin Gerçeklenmesi…………………… 52

6.4. İnsansız Hava Aracı Tasarımı (Zagi)…………………… 54

6.5. Zagi Üzerine Elektronik Elemanların Yerleştirilmesi…… 56

7. SONUÇLAR 57

7.1. Genel Açıklamalar……………… .……………………... 57

7.2. Deney Sonuçları………………... ……………………… 58

7.3. Değerlendirmeler………............. ……………………… 59

KAYNAKLAR 60

EKLER 61

ÖZGEÇMİŞ 67

v

ÖZET

Günümüzde çok farklı şekil, ebat, konfigürasyon ve karakterde araçlar üretilmektedir.

Tarihsel olarak bakıldığında basitçe İHA’ Lar birer “Drone” dur. Ancak bağımsız

kumanda sistemleri çok geliştirilmiştir. Bunun sebebi kumanda sistemlerinin İHA’ Lar

ile güdümlü füzelerin farklarını ortaya çıkartmaktır.

Öncelikle İHA’ Lar birçok amaç için tekrar tekrar kullanılabilir. Mürettebatsız olarak

kontrol edilerek durmadan belli bir irtifada uçabilir. Ayrıca bu araçlar jet motoru veya

elektrikli motor yardımıyla uçar.

Günümüzde halen İHA’ Lar için bağımsız kumanda sistemleri sürekli olarak

geliştirilmekte ve araçların kullanılması için en uygun tasarımlar ve çalışmalar

yapılmaktadır.

Kumanda sistemleri genellikle Joystick tabanlı olarak tasarlanmakta ve ara bir eleman

olarak sürekli kullanılmaktadır. Bu araştırma projesinde; Ara eleman olarak kullanılan

joystick’i ortadan kaldırmak ve joystick kullanımından kaynaklan problemlerinde belirli

bir oranda azaltılması amacıyla görüntü işleme teknolojisi kullanılarak bilgisayar

üzerinden İHA’ nın kontrol edilmesi hedeflenmiştir.

Hedefe ulaşmak için aşağıdaki adımlar gerçekleştirilecektir;

İnsansız hava aracının tasarlanması

Motor sürücü devre tasarımlarının yapılması

Gerekli olan elektronik kart tasarımlarının yapılması

Yazılım algoritmalarının tasarlanması ve uygulanması

Aracın ve yazılımın çalışma hassasiyetlerinin belirlenmesi

Sonuçların rapor edilmesi ve görüntülenmesi

vi

SEMBOLLER VE KISALTMALAR LİSTESİ

İHA :İnsansız Hava Aracı

LED : Light Emitting Diode

OPENCV : Open Source Computer Vision

RGB : Red Green Blue

RPİ : Raspberry Pi

YSA : Yapay Sinir Ağları

ÇKA : Çok Katmanlı Algılayıcı

MP : Megapixel

CPU : Central Processing Unit

USB : Universal Serial Bus

MHZ : Megahertz

GHZ : Gigahertz

V : Volt

HDMI : High Definition Multimedia Interface

IDE :Integrated Development Environment

FPGA : Donanım yapısı kullanıcı tarafından değiştirilebilen entegre

RTC : Real-Time Clock

RF :Radio Frekansı

DHT11 :Sıcaklık ve Nem sensörü

LM35 :Sıcaklık sensörü

mm : Milietre

mA : Miliamper

A :Amper

V :Volt

vii

ŞEKİLLER LİSTESİ

Şekil 1.1. Kontrol Ekranı ………………………………..……………………………….2

Şekil 1.2. İnsansız Hava Aracı………………..…………………………………………..2

Şekil 2.1. Kontrol Ekranı………...……………...……………………………………......7

Şekil 2.2. İnsansız Hava Aracı…………...……………………………………………….7

Şekil 2.3. Arduino Nano…………...………...…………………………………………...7

Şekil 2.4. Arduino Mega……………..………………………………………………….11

Şekil 2.5. Raspberry Pi 3………………...……...………………………………………14

Şekil 2.6. Servo İç Yapısı………………...……………………………………………..15

Şekil 2.7. Servo Motor……………...…………………………………………………..17

Şekil 2.8. Brushless Motor…………………...…………..……………………………..19

Şekil 2.9. DHT11 Sıcaklık ve Nem Sensörü……………………….……………………19

Şekil 2.10. LM35 Sıcaklık Sensörü………......…………………………………………21

Şekil 2.11. LM7805 Tümdevresi……………………......………………………………22

Şekil 2.12. Elektromanyetik Dalga Yayılımı……..…………………………………......22

Şekil 2.13. RF Haberleşme Temel Yapısı………………..…………………………......25

Şekil 2.14. RF Verici……………..…………………………………………………......25

Şekil 2.15. RF Alıcı………...………………...…………………………………………25

Şekil 2.16. RTC DS1307…………......…………………………………………………26

Şekil 2.17. RTC DS1307 İç Yapısı………………..…………………………………….27

Şekil 2.18. ULN2003A Devre İç Yapısı……..………………………………………….28

Şekil 2.19. ULN2003A Entegre İç Yapısı……..……………………………………......28

Şekil 3.1. Zagi Tasarımı………………………………………………………………...29

Şekil 3.2. Zagi Boyutlandırması………………………………………………………...29

Şekil 3.3. Arduino Nano Boyutları……………………………………………………...30

Şekil 3.4. Lipo Pil……………………………………………………………………….31

Şekil 3.5. Lipo Pil Batarya………………………………………………………………32

Şekil 3.6. Visual Studio Programı……….……………………………………………...34

Şekil 3.7. C++ Yazılım Dili………………………….…………………………………35

Şekil 3.8. OpenCV Bileşenleri………………………………………………………….35

Şekil 4.1. Proteus Zagi Kontrol Tasarımı……………………………………………….39

Şekil 4.2. Catia Kontrol Tasarımı………………………….……………………………40

Şekil 5.1. Görüntü İşleme Sistemi………………………………………………………40

Şekil 5.2. Görüntü Oluşumu…………………………………………………………….42

viii

Şekil 5.3. Görüntünün İki Boyutlu İfadesi………………………………………………42

Şekil 5.4. Görüntünün Pixel İfadesi…………………………………………………….43

Şekil 5.5. Histogram Eşitleme………………………….………………………….........45

Şekil 5.6 Eşlemenin Grafiksel İfadesi………………..………………………………….46

Şekil 5.7. Örnek İmge Histogramı ve İkili Eşikleme İşlevine İlişkin Giriş ve Çıkış İmge

leri...….…………………………………………………………………………………46

Şekil 5.8. Örnek İmge Histogramı ve Çoklu Eşikleme İşlevine İlişkin Giriş ve Çıkış İmg

eleri…..…………………………………………………………………………………47

Şekil 5.9. Medyan Filtre…………...…..…………………………………………..........48

Şekil 5.10. Gradient Vektörü………...…………………………………………….........49

Şekil 5.11. Kenar Belirleme Sisteminin Blok Diyagramı…………………………........50

Şekil 5.12. Kenarı Belirlenmiş Resim………..…………………………………………51

Şekil 6.1. Bilgisayar Görmesine Dayalı Joystick Ekranı………………………………..52

Şekil 6.2. Zagi Kontrol Birimi Yazılım Uygulaması……………………………………53

Şekil 6.3 Araç İletişim Birimi Yazılım Uygulaması………………………………........54

Şekil 6.4. Bilgisayar Görmesine Dayalı Joystick Kontrol Kodlama Mantığı Yazılımı….55

Şekil 6.5. Joystick Kontrol Uygulama Devresi ve Yazılımı………………………........56

Şekil 6.6. Arduino’nun Board Üzerinde Denenmesi……………………………………57

Şekil 6.7. Baskı Devreye Aktarma………………………………………………………57

Şekil 6.8 .Motorların Denenmesi…………………………………………....…………..58

Şekil 6.9. Araç İletişim Birimi Proteus Devresi…………………………………………58

Şekil 6.10. Araç İletişim Birimi Uygulama Devresi…………………………………….59

Şekil 6.11. Zagi Tasarımı……………………………………………………………….60

Şekil 6.12. Zagi Birimi Proteus Devresi………………………………………………..60

Şekil 6.13. Zagi Birimi Ares Devresi……………………………………………………61

Şekil 6.14. Zagi Birimi Uygulama Devresi…………………………………………......61

Şekil 6.15. Elemanların Yerleştirilmesi…………………………………………………62

Şekil 6.16. Elemanların Yerleştirilmesi…………………………………………………62

Şekil 7.1. Joystick Kontrol Birimi………………………………………………………66

ix

TABLOLAR LİSTESİ

Tablo 1.1. İş-Zaman Grafiği……………………………………………………………..5

Tablo 2.1. Servo Motor Akım-Açı Grafiği…………..…………………………………18

Tablo 2.2. Frekans Spektrumu………………….………………………………………23

Tablo 2.3. Mikrodalga Frekansları Harf Bant Dağılımı………….……………………24

Tablo 3.1. Konsol Ekran Tasarımı……………………..………………………….........37

Tablo 3.2. Malzeme Listesi………………….………………………………………….38

Tablo 6.1. Teorik Konsol Ekranı………………………………………………….........53

Tablo 7.1. Alınan Malzemeler………………………………………………………….63

Tablo 7.2. Hız Analiz Değerleri………………………………………………………...65

1

1. GİRİŞ

1.1. Genel Bilgiler

İlk İHA’lar A. M. Low tarafından 1916 yılında geliştirilmiştir. Takip Eden yıllarda ise

sınırlı sayıda üretilen Hewitt- Sperry otomatik uçak I. Dünya Savaşı sırasında

kullanılmıştır.

1935 yılında ise film yıldızı ve model uçak tasarımcısı ReginaldDenny ilk ölçekli RPV

(İngilizce Remote Piloted Vehicle Türkçesi Uzaktan Komutalı Araç) modelini

geliştirmiştir.

II. Dünya Savaşı süresince çok fazla miktarda uçak üretilmiş bunlar trenleri koruma

amaçlıyla uçaksavar ve saldırı görevlerinde kullanılmıştır.

Jet motoru bulunan ilk model 1951 yılında Teledyne Ryan firması tarafından geliştirilen

FirebeeI dir. 1955 yılında ise başka bir firma Beechcraft ABD

Deniz Kuvvetleri için Model 1001 modelini üretmiştir. Bununla beraber bu araçlar

Vietnam Savaşı süresince birer uzaktan kumandalı uçak olmaktan daha

ileriyegidemediler.1980li ve 1990lı yıllarda olgunlaşan ve küçültülen bu araçlar özellikle

ABD’li askeri çevrelerin ilgisini çekmeye başlamıştır. Bunun en önemli nedeni İHA’ların

uçaklara nazaran çok daha ucuz olması ayrıca riskli görevlerde sırasında yetişmiş

mürettebat kaybını sıfıra indirmesidir.

İnsansız teknolojilerin kullanımının yaygınlaşmasının altında gelişen teknolojinin

sağladığı imkânla birlikte bazı maliyetli ya da sorunlu kalemleri aşabilmenin

getirisi bulunmaktadır.

İnsansız uçakların otonom ya da bir yer istasyonu aracılığıyla kontroledilebiliyor olması

insanlı uçakların idamesi için gerekli yaşamsal sistemler ve kokpit için gerekli yer ve

mürettebatın getirdiği ağırlık yükü gibi maliyet kalemleri, insanlı uçakların manevra ve

operasyon kabiliyetinin insan kabiliyetleriyle sınırlanması(yorgunluk / çalışma saati, G

kuvveti vb.) gibi operasyon el kabiliyetle ilgili kalemler, düşman tarafından fark edilme

ya da vurulabilme olasılığının düşük olması üstünlük kalemleri (ilk olarak İsraillilerin

geliştirdiği Scout ile birlikte İHA’ ların bu yönüyle operasyon el vazgeçilmezliğinin

ispatlanmıştır.) İHA' ları daha tercih edilir kılmaktadır.

Daha da önemlisi, insansız hava araçlarının zayiat maliyetidir.

2

İnsanlı uçakların manevra ve operasyon kabiliyetinin insan kabiliyetleriyle sınırlanması

(yorgunluk / çalışma saati, G kuvveti vb.) gibi operasyon el kabiliyetle ilgili kalemler,

insansız hava araçlarında teknolojinin verdiği imkânlar sayesinde ortadan kaldırılmaya

ve azaltılmaya çalışılmaktadır.

İnsansız hava araçlarında yapmayı amaçladığımız bu projede manevra hareketlerinin hızlı

bir şekilde yapılması amaçlanmıştır. Bunun için gerekli yazılımlar ve tasarımların

yapılması amaçlanmaktadır.Bu yazılımlardan önemli olanlardan biride görüntü işleme

yazılımlarıdır. Bunlar;

Günümüzde, görüntü işleme ve nesne tanıma çalışmaları ve araştırmaları arttıkça

uygulama alanları da hızla gelişmektedir [19][6][Kamera gibi görüntü araçlarının

sağladığı görüntüyü ve görüntü işleme algoritmalarını kullanarak karar verebilen yapısı

ile nesneleri tanıyan ve taşıma, yer değiştirme yapan robotik sistemler geliştirilmektedir.

[17][1][2][3]Bilgisayar ve makine görmesi kavramı bu gelişmelerle ortaya çıkan, gören

makinelerin teknolojisidir. [17][1][2][3] Bu tür sistemlerde yaygın olarak yapay sinir ağı

(YSA) tekniği kullanılmaktadır [2][6]

Bu bitirme çalışması projesinde Tübitak 2209-A Üniversite Öğrencileri Yurt İçi

Araştırma Projeleri Destek Programı kapsamında destek alınmıştır.

Şekil 1.1. Kontrol Ekranı Şekil 1.2.İnsansız Hava Aracı

1.2. Literatür Araştırması

Wang ve arkadaşları, trafikte seyir halinde ki araçların algılanması ve

izlenmesi ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Çalışmalarında metropol

şehirler trafik durumunun izlenmesi ve çözüm önerilerinin geliştirilmesine

katkı sağlamayı hedeflemişlerdir [1].

Weng ve arkadaşları, insansız hava araçlarının birbirleri ile etkileşimi ve

görevleri sırasında optimum çalışabilmelerine yönelik olarak yapay

3

bağışıklık sistemi algoritmasını kullanmışlardır. Kullanılan algoritma ile

başarılı bir sürü optimizasyonu uygulaması gerçekleştirmeyi

hedeflemişlerdir [2].

Antonio ve arkadaşları, insansız hava araçlarını doğada kırsal bölgelerde

bulunan özel karbon kayaların yerlerinin tespitine yönelik olarak

kullanmışlardır. İHA’lar kayaların yerlerinin belirlenmesine yönelik olarak

gerekli olan elektronik donanımlarla donatılarak çalışmaları

gerçekleştirmişlerdir. [3]

Anıl Can BİRDAL’ın ağaç yüksekliklerinin belirlenmesinde insansız hava

araçlarının kullanımı için yaptığı çalışmalarda insansız hava araçları ile

Ormancılık sektöründe, çeşitli alıcılar ile ağaç yüksekliklerinin

hesaplanması ve taçlarının kestirimi için kullanımını tasarlayıp

sunmuştur.[20]

Yılgın, Serdar insansız hava aracı (İHA) takımları için görev planlama

adıyla yaptığı çalışımlarda insansız hava araçları ile etkileşiminin

sağlanarak yapılacak olan işlemlerin genetik algoritma kullanılarak

minimum ve optimum seviyede yapılması ayrıca bu durumların analizi için

geliştirdikleri 2. Bir algoritma ile bu sonucu analiz ederek karşılaştırdıkları

çalışmaları sunmuşlardır.[19]

Bradski, G. Ve arkadaşları kamu lisansına sahip olan açık kaynak kodlu

bilgisayar görnesi kütüphanesi olan Opencv alanında ABD’de uygulamalı

çalışmalar yapmışlardır.[6]

1.3. Özgünlük

İHA’ nın kontrol sisteminin (kumanda) ortadan kaldırılması ara birime duyulan ihtiyacın

ortadan kalkmasına ortam hazırlayacaktır.

Amaç olarak insansız hava aracının kontrol kumandasının yerine görüntü işleme

kullanılarak algılanmak istenen el hareketinin şekli algılanıp kenar belirlemesi yapılıp

hu moment kütüphanesi kullanılarak alınan sayısal değerler ile bir yapay zeka teknolojisi

kullanılarak zekilik katılıp İHA’ nın daha hassas bir şekilde hareket manevralarının

hızlanması sağlanacaktır.

4

1.4. Yaygın Etki

- Yerli iha kontrol tasarımlarında görüntü işleme teknolojilerinin kullanılmasını

sağlayacaktır.

- İha’nın uzaktan kontrolünde hız ve kaliprasyonu artıracaktır.

- Görüntü işleme teknolojisi ile iha ların kontrol edilmesi dikkat çekecektir.

- Gerekli güvenlik tedbirleri alındığında çevreye herhangi bir zararı yoktur.

Günümüzdeki iha kontrol sistemlerine göre ekonomik, zaman ve üretim

yönünden kolaylık sağlayacaktır.

- Yayın çıkarma potansiyeli vardır.

- Ulusal makalelerde yayınlanabilir.

1.5. Standartlar

SİVİL Havacılık Genel Müdürlüğü (SHGM) göre belirlenen standartlar;

İHA uçuşları, insan ve yapılardan en az 50 metre uzaklıkta gerçekleştirilebilecek.

Standartlar çerçevesinde, azami kalkış ağırlığı 500 gr ila 25 kg aralığında olan İHA’ların

ve bunları kullanacak pilotların SHGM tarafından oluşturulan internet tabanlı 'Kayıt

Sistemi'ne kayıt edilmesi gerekmektedir. Bunun dışındaki azami kalkış ağırlığı 25 kg ile

150 kg aralığında olan ikinci gruptaki İHA’lar ile azami kalkış ağırlığı 150 kg ve daha

fazla olan İHA’ların Türk hava araçları tesciline kayıt yaptırmaları gerekiyor. Bizim

tasarladığımız insansız hava aracı 500 gr altında 50 metre yüksekliğin altındadır.[5]

Brushless Dc motor standartları 1400 KV/ XA 2212 prop 7”-8” lipopil standartı 2-3S

Batarya standartları 2 S 3,7*2 =7,4 V 450 mAh 25C.

ESC standartları 10 A 2-3 S lipo batarya kullanılabilir.

100mm erkek -erkek kablo kullanılmıştır

5

1.6. Çalışma Takvimi

Tablo 1.1 İş-Zaman Grafiği.

İŞ PAKETLERİ ŞUBAT MART NİSAN MAYIS HAZİRAN Literatür taraması

Projenin planlaması, Malzemelerin

tedarik edilmesi, İnsansız hava aracının

tasarlanması ve yapılması

Servo ve dc motor sürücü devrelerinin

tasarlanıp test edilmesi. Rasperry Pi veya

Arduino için yazılım algoritmalarının

tasarlanması

Opencv veya Emgu cv kütüphanelerinin

kullanılması. Bilgisayar yazılım dili

kullanılarak C++ ve C nin kullanılması.

Tasarlanan elektronik sistemin İHA’ya

simülasyon ortamında entegre edilmesi

Sonuç Raporları

Literatür taraması –geçmişten günümüze yapılan tüm çalışmalar

http://ieeexplore.ieee.org/ ve www.sciencedirect.com adreslerinden

araştırılıp bizim proje mantığına uyan makaleler taranarak uygulanan

uygulamalar teker teker incelenmiş ve analiz edilmiştir.

Malzeme tedarik edilmesi ve aracın tasarlanması – literatür taraması

yapıldıktan sonra yapılması planlananlar için bir uygulama planı yapılır.

yapılan planda gerekli olan tüm malzemeler çıkarılarak, alternatif olarak en

hassas malzemelerden 2 şer 3 er tane sipariş verilerek donanım eksikleri

tamamlanmaya çalışılır.

İnsasız hava aracının similasyon ortamında çizimi yapılarak kullanılacak

malzemenin dayanım mukavemeti, hassasiyet değerleri, kullanılan malzeme

miktarı, ağırlık merkezinin belirlenmesi üzerine konulacak olan

kompenentlerin yerlerinin tam olarak kesinleştirildikten sonra malzeme

alımı yapılacaktır.

6

Malzemeler alınırken malzemelerin fiyatları ve kalitesi göz önünde

bulundurularak firmalar araştırılıp en uygun maliyet ve kalitede ürün alımı

yapılacaktır

Motor kontrol denetiminin yapılması ve yazılım algoritmalarının

çıkarılması – Motorların sağlamlık kontrolü ve çevreye verecekleri zararlar

kontrol edildikten sonra bunların sürücü devre tasarımları bu hassasiyetler

göz önünde bulundurarak tasarlanacaktır.

Sistemlerin kontrolü için gerekli olan mikrodenetleyiciler kullanılacak ve bu

mikrodenetleyicilerin ide(yazılım geliştirme)ortamları için gerekli

algoritmalar oluşturulacaktır. Alternatif olarak motor ve sürücülerin hazır

alınması sağlanacaktır.

Algoritmaların yazılıma dökülmesi – belirlenen algoritmalarda

kullanılacak olan bilgisayar yazılımı c++ veya c# kullanılacak ve gerekli

olan kütüphaneler ide ortamına eklenecektir. Alternatif olarak yazılım dili

matlap veya pyhton da kullanılacaktır.

Tasarımın simülasyon ortamında test edilip sonuçların analiz edilmesi

Sistem tasarımlarının elektronik ve elektriksel devreleri proteus ortamında

gerçeklenecektir. Elde edilern sonuçlar değerlendirilecektir. Alternatif

olarak gerçekleme ortamı için orcad ve analiz, grafik işlemleri için matlab

kullanılacaktır.

Sistem sonucunda istenilen sonuçlar alınamamsına karşın fpga teknolojisi

kullanılacaktır.

7

2. TEORİK ALTYAPI

2.1. Genel Bilgiler

Bizim sistemimizde yapılmak istenen amaç görüntü işleme ve yapay zeka teknolojisi

kullanılarak iha nın kontrol yazılımının geliştirilip iha ya entegre edilmesidir. Bu amaç

kapsamında sistemde kontrol istansonundan algılanan el hareketlerinin kablosuz olarak

iha aktarılması hedeflenmiştir, bunun için rf haberleşme sistemi kullanılacaktır.İha

tasarım kısmında kablosuz haberleşme sistemi dc motor, servo motor ve bunların

kontrolünü gerçek zamanlı sağlayan mikrokontrol bulunmaktadır.

Şekil 2.1. Kontrol Ekranı Şekil 2.2. İnsansız Hava Aracı

2.2. Mikrobilgisayar

Mikrobilgisayar terimi merkezi işlem birimi ve bir mikroişlemcisi olan bilgisayardır. Ana

bilgisayarlara göre daha küçüktür. Mikrobilgisayarlara bir ekran ve tuştakımı eklenirse

kişisel bilgisayarlara çok benzerler.

Arduino Nano

Arduino Nano; Atmega328 temelli bir mikrodenetleyici kartıdır. Üzerinde 14 adet dijital

giriş/çıkış pini (6 tanesi PWM çıkışı olarak kullanılabilir), 8 analog giriş, 16Mhz kristal,

usb soketi, ICSP konektörü ve reset tuşu bulundurmaktadır. Kart üzerinde

mikrodenetleyicinin çalışması için gerekli olan her şey bulunmaktadır. Kolayca usb

kablosu üzerinden bilgisayara bağlanabilir, adaptör veya pil ile çalıştırılabilir.[7]

Şekil 2.3. Arduino Nano

8

Teknik Özellikler:

Mikrodenetleyici ATmega328

Çalışma Gerilimi 5V

Giriş Gerilimi (önerilen) 7-12V

Giriş Gerilimi (limit) 6-20V

Dijital I/O Pinleri 14 (6 tanesi PWM çıkışı)

Analog Giriş Pinleri 8

Her I/O için Akım 40 mA

3.3V Çıkış için Akım 50 mA

Flash Hafıza 32 KB (ATmega328) 2 KB kadarı bootloader tarafından kullanılmaktadır.

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Saat Hızı 16 MHz

Uzunluk 45 mm

Genişlik 18 mm

Ağırlık 5mg

Güç:

Arduino Nano gücünü usb üzerinden veya harici güç kaynağından alabilir. Harici güç

kaynağı AC-DC adaptör olabileceği gibi bataryada olabilir. Adaptör ve batarya kart

üzerindeki GND ve Vin pinleri üzerinden bağlanabilir. Kartın çalışması için sürekli

olarak usb'nin bağlı olması şart değildir. Kart sadece adaptör veya batarya ile

çalıştırılabilir. Bu sayede kart bilgisayardan bağımsız olarak çalıştırılabilir. Harici güç

kaynağı olarak 6-20V arası kullanılabilir. Ancak bu değerler limit değerleridir. Kart için

önerilen harici besleme 7-12V arasıdır. Çünkü kart üzerinde bulunan regülatör 7V

altındaki değerlerde stabil çalışmayabilir. 12V üstündeki değerlerde de aşırı

ısınabilir. Nano kartının üzerindeki mikro denetleyicinin çalışma gerilimi 5V'dur. Vin

pini veya güç soketi üzerinden verilen 7-12V arası gerilim kart üzerinde bulunan voltaj

regülatörü ile 5V'a düşürülerek karta dağılır.

9

Güç pinleri aşağıdaki gibidir:

VIN: Harici güç kaynağı kullanılırken 7-12V arası gerilim giriş pini.

5V: Bu pin regülatörden çıkan 5V çıkışı verir. Eğer kart sadece usb (5V) üzerinden

çalışıyor ise usb üzerinden gelen 5V doğrudan bu pin üzerinden çıkış olarak verilir. Aynı

zamanda bu pin üzerinden 5V girişi yapılabilir. Eğer karta güç Vin (7-12V) üzerinden

veriliyorsa regülatörden çıkan 5V doğrudan bu pin üzerinden çıkış olarak verilir.

3V3: Kart üzerinde bulunan 3.3V regülatörü çıkış pinidir. Maks. 50mA çıkış verebilir.

GND: Toprak pinleridir.

Hafıza:

Atmega328 32 KB'lık flash belleğe sahiptir (2 KB kadarı bootloader tarafından

kullanılmaktadır). 2 KB SRAM ve 1 KB EEPROM'u bulunmaktadır.

Giriş ve Çıkış:

Nano üzerindeki 14 adet dijital pinin hepsi giriş veya çıkış olarak kullanılabilir. 8 tane

analog giriş pinide bulunmaktadır. Bu analog giriş pinleride aynı şekilde dijital giriş ve

çıkış olarak kullanılabilir. Yani kart üzerinde toplam 20 tane dijital giriş çıkış pini vardır.

Bu pinlerin tamamının lojik seviyesi 5V'dur. Her pin maks. 40mA giriş ve çıkış akımı ile

çalışır. Ek olarak, bazı pinlerin farklı özellikleri bulunmaktadır. Özel pinler aşağıda

belirtildiği gibidir.Seri Haberleşme, 0 (RX) ve 1 (TX): TTL Seri veri alıp (RX), vermek

(TX) için kullanılır. Bu pinler doğrudan kart üzerinde bulunan FT232 usb-seri

dönüştürücüsüne bağlıdır. Yani bilgisayardan karta kod yüklerken veya bilgisayar-nano

arasında karşılıklı haberleşme yapılırkende bu pinler kullanılır. O yüzden karta kod

yüklerken veya haberleşme yapılırken hata olmaması için mecbur kalınmadıkça bu

pinlerin kullanılmamasında fayda vardır. Harici Kesme, 2 (interrupt 0) ve 3 (interrupt 1):

Bu pinler yükselen kenar, düşen kenar veya değişiklik kesmesi pinleri olarak

kullanılabilir. PWM, 3,5,6,9,10 ve 11: 8-bit çözünürlükte PWM çıkış pinleri olarak

kullanılabilir. SPI, 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK): Bu pinler SPI

haberleşmesi için kullanılır. LED, 13: Nano üzerinden 13. pine bağlı olan dâhili bir led

bulunmaktadır. Pin HIGH yapıldığında led yanacak, LOW yapıldığında led

sönecektir. Analog, A0-A7: Nano 8 tane 10-bit çözünürlüğünde analog giriş pinine

sahiptir. Bu pinler dijital giriş ve çıkış içinde kullanılabilir. Pinlerin ölçüm aralığı 0-

5V'dur. AREF pini ve analogReference() foksiyonu kullanılarak alt limit yükseltilip, üst

10

limit düşürülebilir.I2C, A4 veya SDA pini ve A5 veya SCL pini: Bu pinler I2C

haberleşmesi için kullanılır.

AREF: Analog giriş için referans pini.

Reset: Mikrodenetleyici resetlenmek istendiğinde bu pin LOW yapılır. Reset işlemi kart

üzerinde bulunan Reset Butonu ile de yapılabilir.

Arduino Mega

Arduino Mega 2560 ATmega2560 mikrodenetleyici içeren bir Arduino kartıdır. Arduino

Uno 'dan dan sonra en çok tercih edilen Arduino kartı olduğu söylenebilir. Arduino 'nun

kardeş markası olan Genuino markasını taşıyan Genuino Mega 2560 kartı ile tamamen

aynı özelliklere sahiptir. Arduino Mega 2560 'ta 54 tane dijital giriş / çıkış pini vardır.

Bunlardan 15 tanesi PWM çıkışı olarak kullanılabilir. Ayrıca 16 adet analog girişi, 4

UART (donanım seri port), bir adet 16 MHz kristal osilatörü, USB bağlantısı, power jakı

(2.1mm), ICSP başlığı ve reset butonu bulunmaktadır. Arduino Mega 2560 bir

mikrodenetleyiciyi desteklemek için gerekli bileşenlerin hepsini içerir. Arduino Mega

2560 bir bilgisayara bağlanarak, bir adaptör ile ya da pil ile çalıştırılabilir. Arduino Mega,

Arduino Duemilanove ya da Diecimila için tasarlanan shield lerin çoğu ile kullanılabilir.

Arduino Mega 2560 R2 (revision 2) 8U2 HWB çizgisini toprağa çeken bir dirence

sahiptir. Böylece DFU mode kullanmak kolaylaşır. Arduino Mega R3 (revision 3) ise şu

ek özelliklere sahiptir; 1,0 pinout: AREF pininin yanına SDA ve SCL pinleri eklenmiştir.

Reset pininin yanına iki yeni pin eklenmiştir. IOREF shield lerin karttan sağlanan voltaja

adapte olmasını sağlar. İleride shield ler hem 5 V ile çalışan AVR kullanan kartlar ile hem

de 3.3 V ile çalışan Arduino Due ile uyumlu olacaktır. İkinci pin ise herhangi bir yere

bağlı değildir. Arduino Mega 2560 R1 ve R2 de kullanılan ATmega8U2 yerine R3 te

ATmega16U2 kullanılmıştır. [7]

Şekil 2.4. Arduino Mega

11

Arduino Mega 2560 Teknik Özellikleri

Mikrodenetleyici: ATmega2560

Çalışma gerilimi : +5 V DC

Tavsiye edilen besleme gerilimi: 7 - 12 V DC

Besleme gerilimi limitleri: 6 - 20 V

Dijital giriş / çıkış pinleri: 54 tane (15 tanesi PWM çıkışını destekler)

Analog giriş pinleri: 16 tane

Giriş / çıkış pini başına düşen DC akım: 40 mA

3,3 V pini için akım: 50 mA

Flash hafıza: 256 KB (8 KB bootloader için kullanılır)

SRAM: 8 KB

EEPROM: 4 KB

Saat frekansı: 16 MHz

Güç

Arduino Mega 2560 bir USB kablosu ile bilgisayar bağlanarak çalıştırılabilir ya da harici

bir güç kaynağından beslenebilir. Harici güç kaynağı bir AC-DC adaptör ya da bir pil /

batarya olabilir. Adaptörün 2.1 mm jaklı ucunun merkezi pozitif olmalıdır ve Arduino

Mega 2560 'ın power girişine takılmalıdır. Pil veya bataryanın uçları ise power

konnektörünün GND ve Vin pinlerine bağlanmalıdır. Arduino Mega 2560 6 V - 20 V

aralığında bir harici güç kaynağı ile beslenebilir. Ancak 7 V altında bir besleme

yapıldığında 5V pini 5 V tan daha düşük çıkış verebilir ve kart kararsız çalışabilir. 12 V

üzerinde bir voltaj beslemesi yapılması durumunda ise regülatör fazla ısınabilir ve karta

zarar verebilir. Bu nedenle tavsiye edilen besleme gerilimi 7 V - 12 V aralığındadır. VIN:

Arduino Mega 2560 kartına harici bir güç kaynağı bağlandığında kullanılan voltaj

girişidir.

5V: Bu pin Arduino kartındaki regülatörden 5 V çıkış sağlar. Kart DC power jakından (2

numaralı kısım) 7-12 V adaptör ile, USB jakından (1 numaralı kısım) 5 V ile ya da VIN

pininden 7-12 V ile beslenebilir. 5V ve 3.3Vpininden voltaj beslemesi regülatörü bertaraf

eder ve karta zarar verir.

3.3V: Arduino kart üzerindeki regülatörden sağlanan 3,3V çıkışıdır. Maksimum 50 mA

dir.

12

GND: Toprak pinidir.

IOREF: Arduino kartlar üzerindeki bu pin, mikrodenetleyicinin çalıştığı voltaj

referansını sağlar. Uygun yapılandırılmış bir shield IOREF pin voltajını okuyabilir ve

uygun güç kaynaklarını seçebilir ya da 3.3 V ve 5 V ile çalışmak için çıkışlarında gerilim

dönüştürücülerini etkinleştirebilir.

Giriş ve Çıkışlar

Arduino Mega 2560 'ta bulunan 54 tane dijital giriş / çıkış pininin tamamı, pinMode(),

digitalWrite() ve digitalRead() fonksiyonları ile giriş ya da çıkış olarak kullanılabilir. Bu

pinler 5 V ile çalışır. Her pin maksimum 40 mA çekebilir ya da sağlayabilir ve 20-50

KOhm dâhili pull - up dirençleri vardır. Ayrıca bazı pinlerin özel fonksiyonları vardır:

Serial: 0 (RX) ve 1 (TX); Serial 1: 19 (RX) ve 18 (TX); Serial 2: 17 (RX) ve 16 (TX);

Serial 3: 15 (RX) ve 14 (TX) : Bu pinler TTL seri data almak (receive - RX) ve yaymak

(transmit - TX) içindir. 0 ve 1 pinleri ayrıca ATmega16U2 USB-to-TTL Si çipinin ilgili

pinlerine bağlıdır. Harici kesmeler 2 (kesme 0), 3 (kesme 1), 18 (kesme 5), 19 (kesme 4),

20 (kesme 3) ve 21 (kesme 2) : Bu pinler bir kesmeyi tetiklemek için kullanılabilir.

PWM: 2 - 13, 44 - 46: Bu pinler analogWrite () fonksiyonu ile 8-bit PWM sinyali sağlar.

SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS) : Bu pinler SPI kütüphanesi ile SPI

haberleşmeyi sağlar.

TWI : 20 SDA 21 SCL : Wire kütüphanesini kullanarak TWI haberleşmesini destekler.

(Bu pinlerin yeri Arduino Duemilanove ve Diecimila kartlardaki ile aynı

değildir.)Arduino Mega 2560 'ın 16 tane analog girişinden her biri 10 bit çözünürlüğü

destekler. Varsayılan ayarlarda topraktan 5V’a kadar ölçerler. Ancak, AREF pini ve

analogReference() fonksiyonu kullanılarak üst limit ayarlanabilir.

AREF : Analog girişler için referans voltajıdır. analogReference() fonksiyonu ile

kullanılır.

RESET : Mikrodenetleyiciyi resetlemek içindir. Genellikle shield üzerine reset butonu

eklemek için kullanılır.

13

Raspberry pi 3

Raspberry Pi 85.60 mm × 56.5 mm boyutlarında The Raspberry Foundaiton (Raspberry

Pi Vakfı) tarafından üretilmiş mini bir bilgisayardır. İlk olarak 2012 yılında satışa sunulan

Raspberry mini bilgisayar, düşük maliyeti, taşınabilirliği ve desteklediği özellikler ile

yüksek satış rakamlarına ulaşmıştır.

Alışılmış bilgisayarlardan farklı olarak Raspberry ARM tabanlı bir işlemci (CPU)

kullanır. Raspberry Pi 3 üzerinde Broadcom tarafından üretilen BCM2837 SoC (system-

on-chip), 1.2 GHz 64-bit 4 çekirdekli ARM Cortex-A53 işlemci bulunur. Bu sayede 1200

MHZ hızında yüksek işlem gücüne sahiptir. RPi üzerinde herhangi bir disk ve depolama

alanı bulunmaz. Bunun yerine SD kart yuvası var ve işletim sistemi bu SD kart üzerine

kurulur. İşletim sisteminin performansının iyi olması için en az 32 GB SD kart

kullanılmalıdır. RPi 3 üzerinde klavye, mouse, wifi dongle ve daha birçok şey

bağlayabilmeniz için dört adet USB portu bulunmaktadır. Dışarıdan harici olarak USB

Hub ile USB sayısı da istenildiği kadar arttırılabilir. Mikrobilgisayar kart, gücünü standart

mikro-usb adaptör üzerinden alır. Verimli ve sürekli çalışabilmesi için adaptör çıkışının

5 V 2.1 amper olması gerekmektedir. Raspberry'nin herhangi bir güç tuşu yoktur. Adaptör

takıldığı zaman çalışmaya başlayacaktır.

Raspberry Pi 3 kartın tasarımı, B+ ve Pi 2 modelleri ile neredeyse tamamen aynıdır.

Bağlantı olarak GPIO pinleri, CSI (kamera) ve DSI (ekran) konektörleri, 4 adet USB2.0

portu, 100 Mbit Ethernet portu, HDMI ve kompozit görüntü çıkışları (3.5mm TRRS jak

üzerinde) ve güç bağlantısı için kullanılan USB mikro-B konektörü bulunur. Farklı olarak

önceki kartlarda PWR ve ACT LED'lerinin bulunduğu alanda seramik WiFi/bluetooth

anteni bulunmakta. Bu LED'ler ise DSI konektörünün diğer tarafında yer almaktadır.

Şekil 2.5. Raspberry Pi 3[10]

14

Raspberry Pi 3 Mikrobilgisayar Teknik Özellikleri:

Broadcom BCM2837 SoC1.2 GHz 4 çekirdekli 64-bit ARM Cortex-A53 işlemci

2 çekirdekli Videocore IV® Multimedia işlemcisi

1 GB LPDDR2 bellek

Dâhili 802.11b/g/n destekli WiFi

Bluetooth 4.1, low-energy destekli

10/100 Mbit destekli Ethernet portu

HDMI portu (HDMI 1.4 destekli)

Kompozit video ve ses çıkışı için 3.5mm TRRS (4 uçlu) konektör

4 adet USB2.0 portu

40 adet GPIO pini, önceki Raspberry Pi modelleri ile uyumlu

WiFi/Bluetooth için dahili çip anten

CSI (kamera) ve DSI (ekran) konektörleri

Mikro SD kart yuvası

Tüm Raspberry Pi uyumlu Linux dağıtımlarını ve Windows 10 IoT Core işletim

sistemini destekler.

Boyutlar: 85 x 56 x 17 mm

2.3. Motorlar

2.3.1 Servo Motor

Servo motorlar gönderilen kodlanmış sinyaller ile şaftları özel bir açısal pozisyonda

döndürülebilen motorlardır. Kodlanmış sinyal servo motorun girşine uygulandığı sürece

servo motor şaftın açısal pozisyonunu korur. Kodlanmış sinyal değiştirilirse şaftın açısal

pozisyonu da değişir. Servo motorlar çeşitli robot projelerinde, robot kollarda, uzaktan

kumandalı uygulamalarda sıklıkla kullanılır. Aynı zamanda yüksek güçlü servo motorlar

endüstriyel otomasyonlarda da kullanılabilir.

Şekil 2.6. Servo İç Yapısı

15

Bir servo motorun temel konfigürasyonu şekilde gösterilmektedir. Bir DC motor yüksek

redüksiyon oranına sahip bir dişli kutusunu hareket ettirir. Sondaki şaft çok yavaş bir

hızla dönerek dönme ekseni üzerindeki potansiyometreyi de çevirir. Potansiyometrenin

amacı geri besleme yaparak servo motorun şaftının pozisyonun algılanmasını

sağlamaktır. Potansiyometre algılanan pozisyona karşılık gelen voltajı, voltaj

karşılaştırıcısı olarak kullanılan opampa gönderir. Bu voltaj değerinin, şaftın istenilen

pozisyonunu belirleyen giriş voltajı ile karşılaştırılması ile karşılaştırcının çıkış voltajı

belirlenir. Bu çıkış voltajı, motor şaftını girişte uygulanan sinyala karşılık gelen açuya

uyması için gerekli yönde hareket ettirecek gücü sağlar.

Standart Konfigürasyon:

Bir servo motorun şaftının pozisyonunu kontrol etmenin bir diğer yolu kodlanmış bir

sinyal kullanmaktır. Bu metot uzaktan kumandalı uygulamalarda kullanılan standart

servolarda sıklıkla kullanılır. Servonun kontrol girişine 18 ms periyotlu palslardan oluşan

bir sinyal gönderilir. Palsın süresi servo motorun şaftının 180º 'lik bir aralıktaki

pozisyonunu belirler. Eğer pals 1,5 ms uzunluğunda ise servo motorun şaftının pozisyonu

180 º 'lik aralığın ortasındadır. Pals 1 ms uzunlukta ise servo motor 90 º sola, 2 ms

uzunlukta ise 90 º sağa hareket eder.Bazı servo motorların pals uzunluğu 1,25 ms ile 1,75

ms arasındadır. Bu durumda pals uzunluğu 1,5 ms iken servo motor şaftı ortadadır. Pals

uzunluğu 1,25 ms iken 90 º sola, 1,75 ms iken ise 90 º sağa hareket eder.

Servo Motor Çeşitleri:

Standart servo motorların üç kablosu vardır. Bunlardan biri power (4 V ile 6 V arasında),

biri toprak, diğeri ise kontrol girişi içindir. Kabloların renkleri ise genellikle power için

kırmızı, toprak için siyah ve kontrol için beyazdır.Servo motorların boyutları ve şekilleri

planlanan uygulamaya bağlıdır. Yandaki resimdeki servo motor ve benzerleri robotikte

sık kullanılan servo motor tipleridir. Bunlar düşük güçte çalışabilir, kullanılan servo

motorun karakteristik özelliklerine ve uygulamaya bağlı olarak 100 mA ile 2A

16

aralığındaki DC voltaj kaynakları ile beslenebilirler. Endüstriyel ve mobil uygulamalarda

kullanılan AC voltaj ile çalışan servo motorlar da vardır.

Şekil 2.7.Servo Motor

Servo Motorların Karakteristikleri:

Diğer motorlarda olduğu gibi servo motorlarında elektriksel ve mekaniksel olarak önemli

karakteristik özellikleri vardır. Bunlardan en önemlileri aşağıda açıklanmıştır.

Güç Sağlayıcı (Power Supply) Voltajı:

Normal robotik uygulamalarında sıklıkla kullanılan servo motorlar için bu voltaj değeri

genellikle 4 V ile 6 V aralığındadır. Bu aralığın dışında özel tipte servo motorlar da

bulunabilir.

Akım:

Burada akım ile kastedilen servo motorun bir yüke maksimum tork uyguladığında çektiği

akımdır. DC motorlarda olduğu gibi bu akım değeri yüke göre değişir. Genellikle servo

motorların maksimum akım aralığı 100 mA ile 2 A arasıdır.

Uygulama Hızı:

Uygulama hızı servo motoru şaftının belirli bir pozisyona (normalde 60 º) gelebilmesi

için gereken zaman olarak tanımlanır. Genellikle servo motorların uygulama hızları 0,05

s / 60 º ile 0,2 s / 60 º arasındadır.

Tork:

Diğer motorlarda oludğu gibi tork kg / cm ya da N-cm olarak verilir. Genel tork değerleri

0,5 kg / cm ile 10 kg /cm arasındadır.

Kontrol Palsi:

Kontrol palsi şaftın belli bir pozisyona gelebilmesi için kullanılan pals tipidir.

17

Uygulamalarda kullanılan iki ana tip vardır. Bunlar 1-2 ms aralığında pals ve 1,25-1,75

ms aralığında pals değerleridir.

Tablo 2.1 Servo Motor Akım-Açı Grafiği.

1-2 ms Servo Motorların

Pals Sürelerine Göre Açıları

1,25-1,75 ms Servo Motorların

Pals Sürelerine Göre Açıları

Süre (ms) Açı (derece) Süre (ms) Açı (derece)

1,0 -90 1,25 -90

1,1 -72 1,30 -72

1,2 -54 1,35 -54

1,25 -45 1,40 -36

1,3 -36 1,45 -18

1,4 -18 1,50 0

1,5 0 1,55 18

1,6 18 1,60 36

1,7 36 1,65 54

1,75 45 1,70 72

1,8 54 1,75 90

1,9 72

2,0 90

Kararlılık:

Kararlılık, bir komut sinyali algılandığında servo motorun şaftının pozisyonunun istenilen

açıya göre kesinliğidir. Genellikle servo motorların kararlılık aralığı 1 º ile 10 º

arasındadır.

2.3.2 Brushless (fırçasız) Motor

Brushless (fırçasız) motorlar gelişen teknolojiyle birlikte birçok alanda olduğu gibi

robotikte de kullanım alanı bulmuştur.Standart motorlara göre yeni sayılabilecek bir

motor teknolojisi olmalarına rağmen bugün fırçasız motorlarla her yerde karşılaşıyoruz.

Bu dc motor türleri iç yapı olarak birebir AC senkron motorlara benzerler. Gelin fırçasız

motorları biraz daha yakından tanıyalım..

18

Kullanım alanları

Bu motorlar özellikle Hobi radyo kontrollü projeler için sıkça kullanılırlar. Birim enerji

yoğunlukları daha iyi olduğu için RC arabalarda, Helikopterlerde… Yüksek performans

için fırçasız motorlar tercih edilmektedir.Brushless motorların genel fırçalı motorlara

göre birçok avantajı ve dezavantajı vardır.

Dezavantajları

Pahalı sistemler

Kompleks Kontrol

Isınma

Avantajları

Sessiz çalışma

Elektriksel gürültü oluşturmaması

Bakım kolaylığı

Uzun Ömür Şekil 2.8. Brushless Motor.

Daha yüksek hızlar

Daha çok tork

2.4. DHT-11 Sicaklik ve Nem Sensörü

DHT-11, dijital bir sıcaklık ve nem sensörüdür. Çevresindeki havayı ölçmek için

içerisindeki kapasitif nem sensörünü ve termistörü kullanır. Bu sensörlerin verilerini

dijital çıkış pinine aktarır. Sensör, 2 saniyede bir çıkış verir.

Şekil 2.9 DHT-11 Sicaklik ve Nem Sensörü.

Teknik Özellikler:

• 3-5V giriş-çıkış voltajı

• Maksimum 2.5mA çalışma akımı

• %20-80 nem oranı için %5 hassasiyet

• 0-50°C derece sıcaklık için ±2°C hassasiyet

• Ölçüler: 15.5mm x 12mm x 5.5mm

• 2.54mm pin aralığı

19

DHT11 Sıcaklık-Nem Sensörünün Özellikleri ve Kullanımı

DHT11, dijital sinyal çıkısı ve sıcaklık-nem sensörü birimlerini bulunduran bir sensördür.

Sensör içerisinde direnç ile nem ölçüm bileşeni ve NTC Sıcaklık ölçüm bileşeni

bulunmaktadır. Özel bir dijital sinyal üretip bunu tek hat üzerinden seri olarak

iletmektedir. Bu hat çift yönlü seri iletim yapabilmektedir. Sensör doğru bağlanmış ise

sensörün data pinine bağlı olan pin en az 18 ms boyunca “0” ardından 20-40 us boyunca

“1” yapılır. Daha sonra bu pin giriş pini olarak ayarlanır. Eğer 80 us boyunca “0” ve yine

80 us boyunca “1” geliyorsa sensör doğru bağlanmış ve veri transferine başlamış

demektir.

DHT11 toplam 40 bitlik(5 byte) bir veri gönderir.

1. byte nem değerinin tam sayı kısmını,

2. byte nem değerinin ondalıklı kısmını,

3. byte sıcaklık değerinin tam sayı kısmını,

4. byte ise sıcaklığın ondalıklı kısmını ifade eder.

Eğer veri iletimi doğru bir şekilde tamamlandıysa, 5. byte ilk 4 byte toplamına eşittir. Her

bitin gönderiminden önce 50us lik bir bekleme süresi vardır. Bu sürenin ardından gelen

sinyal 26 – 28us arasında sürüyor ise bu bit değeri olarak “0” ‘ı, 70us sürüyor ise bit

değeri olarak “1”‘i ifade eder.

DHT11, 0 – 50 ℃ arasında sıcaklık ölçümü yapabilmektedir. +-%2 lik hata payı vardır.

DHT11, %20 -% 90 arası nem ölçümü gerçekleştirebilmektedir. Nem hata payı ise +- %5

dır.DHT11’i Arduino ile kullanacaksak yukarıdaki bilgileri kullanmamıza gerek

duymadan programla yapabiliriz. Çünkü hazır kütüphaneler bizim için bu bilgileri işleyen

fonksiyonlara sahipler.Eğer DHT11’i FPGA ile kullanacaksak yukarıdaki bilgileri en ince

ayrıntısına kadar bilmemiz gerekmektedir. [8]

2.5. LM35 Sıcaklık Sensörü

National Semiconductor firmasının üretmiş olduğu LM35 sıcaklık sensörü bulunduğu

ortamdaki sıcaklığı algılar ve algıladığı sıcaklığı, belirli bir katsayı ile çarparak çıkış

gerilimi olarak aktaran, santigrat tipi derece ile çalışan bir sıcaklık algılayıcısıdır.

Santigrat tabanlı ölçüm yapması nedeniyle kullanım kolaylığı sağlar ve bu projede

ullanılmasının nedenlerinden biri budur. Ayrıca düşük güç gereksinimi nedeniyle uzaktan

kontrollü uygulamalarda LM35 tercih edilmektedir.LM35 her 1 °C sıcaklık artışında çıkış

gerilimini 10mV artırmaktadır. Besleme gerilimi 4 Volt ile 30 Volt arasında

seçilebilmektedir. Bu projede besleme gerilimi 5 Volt olarak seçilmiştir. -55 °C ile + 150

20

°C arasında sıcaklık ölçümü yapabilen devre, oda sıcaklığı civarında en fazla ± 0.5 °C

hatalı ölçüm yapabileceği, üretici firma tarafından garanti edilmektedir. Ayrıca yapılan

deneylerde de bu hata payı doğrulanmıştır. Güç tüketimi, devre şeması ve diğer algılayıcı

modelleri gibi ek bilgilere ulaşmak için devrenin kataloğu incelenmelidir.

Şekil 2.10. LM35 Sıcaklık Sensörü.

2.6. LM 7805 5V Gerilim Düzenleyici

LM78XX serisi pozitif gerilim düzenleyicileri, elektronik elemanların güç tüketimlerinin

hızla azalmaya devam ettiği günümüzde, devre tasarımında sıklıkla kullanılmaktadır.

Ayrıca LM79XX serisi negatif gerilim düzenleyicileri de bulunmaktadır. Bir LM7805

devresi, girişine uygulanan 15 Volt’luk gerilimi, 5Volt’a düşürüp sabitlerken; LM7905

devresi, aynı gerilim girişine uygulandığında bu gerilimi -5 Volt’a düşürmektedir. Model

olarak; 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24 Volt çıkış gerilimi verebilen modeller bulunmaktadır.

Ayrıca LM117XX serisi gerilim düzenleyiciler 1.2 Volt’ tan 57 Volt’a kadar çıkış

gerilimi sağlayabilmektedirler. Bu projede kullanılan gerilim düzenleyici modeli

LM7805 modelidir. 3 bacağa sahip olan devrede giriş gerilimi 5 Volt ile 24 Volt arası

seçilebilmektedir. Bu projede özellikle 5V gerilimle beslenmesi gereken RF modül için

kullanılmıştır. Aşağıda 32 resmi görülen devrenin en üstteki bacağı, düzenlenmiş çıkış

bacağıdır. En alttaki bacak pozitif doğru gerilim girişi, ortadaki bacak ise toprağa veya 0

Volt gerilime bağlanması gereken giriştir.

Şekil 2.11. LM7805 Tümdevresi

2.7. RF Haberleşme

Bu kısımda ünitelerin birbirleriyle kablosuz haberleşme için radyo frekanslarından,

projede kullanılan RF modül ve antenden bahsedilecektir. Ayrıca, RF modüllerin çalışma

prensibi içinde yer alan frekans kaydırmalı anahtarlamadan da bu kısımda

21

bahsedilecektir. Kablosuz (RF) Teknoloji 3 Hz ile 300 GHz spektrum içerisinde

elektromanyetik dalgaların işletilmesidir. Elektromanyetik dalgaların varlığı ilk olarak

1864 yılında James Maxwell tarafından öne sürüldü. 1887 yıllında Heinrich Hertz

tarafından varlığı kanıtlandı. 1895 yılında Guglielmo Marconi tarafından icat edilen

radyo ile birlikte iletişim için kullanılabilecek bir teknoloji olduğu ortaya çıktı.Kapalı bir

sitemin elektrik enerjisiyle yüklenmesi sonucu oluşan statik bir elektrik alanda, bir

değişim söz konusu olduğunda, elektromanyetik dalga oluşur. Bu dalganın şiddeti (E),

ana kaynaktan olan mesafesinin karesi ile ters orantılı (E ά R-2) bir zayıflama ile yayılır.

Şekil 2.12 Elektromanyetik Dalga Yayılımı

Esas olarak teori: Yükleme sisteminin, oluşan alanın bilgi taşıyabilmesi için düzgün

aralıklarla elektromanyetik dalga oluşturabilecek şekilde modüle edilmesidir. Bu

dalgaların başka bir kapalı sisteme ulaştıklarında, o sistem içerisinde oluşturdukları

değişimin algılanmasıdır. RF kablosuz ve yüksek frekans sinyallerle eş anlamlıdır. RF,

535kHz ile 1605kHz AM radyo frekanslarından 2.4GHzlik yerel ağ (LAN) frekanslarına

kadar tanımlanır. RF normalde birkaç kHz’den kabaca 1GHz’e kadar tanımlanır. Eğer

mikrodalga frekanslarıda düşünülürse bu aralık 300GHz’e kadar ulaşır. Aşağıdaki tabloda

radyo frekansının frekans spektrumu gösterilmektedir.

Tablo 2.1. Frekans Spektrumu

Yukarıdaki tabloda radyo dalgalarının elektromanyetik spektrum üzerindeki

frekansdağılımları ve isimlendirilmiş bant aralıkları gösterilmiştir. Haberleşme

uygulamalarında bu bantların sadece belirli bölümleri kullanılmaktadır. Bunlardan ISM

(Industrial Scientific Medical Band) bandı birçok ülkede telsiz iletişimi için sertifika veya

22

lisansa gerek olmadan belirli bir çıkış gücü sınırlamasına uyarak, üzerinden yayın

yapılabilen bir banttır. Ülkemizde ISM bandının yaygın olarak kullanılan frekansları

315MHz, 418 MHz, 433,93 MHz, 868 MHz, 915 MHz ve 2.5 GHz frekanslarıdır. Bu

projede 868 MHz frekansı kullanılmıştır. Yukarıdaki şekilden frekans ile dalgaboyu

arasındaki ilişkide gözlemlenebilmektedir. Dalga ya da sinüsoidal tamamen dalgaboyu

ya da frekansı ile tanımlanabilir. Dalgaboyu ile frekans arasında ters orantılıdır ve normal

ortamda hızları ışık hızıyla orantılıdır. Bu ilişkiyi gösteren denklem aşağıdaki gibidir.

Burada c ışık hızıdır. Dalgaboyu ile frekansın arasındaki ters orantıdan dalgaboyu arttıkça

frekans azalmaktadır.

Tablo 2.2. Mikrodalga Frekansları Harf Bant Dağılımı

RF modüller belirli sabit bir frekansta çalışacak şekilde üretilmişlerdir ve alıcı verici

çiftleri halinde satılmaktadır. Kullanımları kolaydır. Devreye sadece bir anten ekleyerek

çalıştırılabilirler. Ayrıca bir diğer avantajı ise düşük güç tüketmesidir. Bu sayede

taşınabilen sistem uygulamalarında kullanışlıdır.

RF Ölçüm

RF ölçüm metadolojisi genel olarak üç büyük kısma ayrılır. Bunlar spektral analiz, vektör

analiz ve network analizdir. Spektrum analizör temel ölçüm yeterliliklerini sağlar. Birçok

genel amaçlı uygulamada en popüler RF ölçüm tipidir. Belirli bir biçimde spektrum

analizör kullanarak güç frekans bilgisi alınabilir ve bazen analog formata demodülasyonu

yapılabilir. Örneğin, genlik modülasyonu (AM), frekans modülasyonu (FM) ve faz

modülasyonu (PM).Vektör cihazları, vektör ya da gerçek zamanlı sinyal analizörü ve

jeneratörünüde içerir. Bu cihazlar analiz yapar, zamanı yakalar, genişbant dalga formu

oluşturur, ilgili sinyalin frekans, faz ve güç bilgisini yakalar. Bu cihazlar spektrum

analizöre göre daha güçlüdür ve mükemmel modülasyon kontrolü ve sinyal analizi sağlar.

Bir diğer yandan network analizörler yüksek frekans bileşenleri için ya da RF’de tipik

23

olarak S parametrelerinin ölçümü için ve diğer karakteristik ölçümler için kullanılırlar.

Network analizör çoklu kanallarda analiz ve jeneratörün ikisini beraber barındırır. Fakat

network analizör diğer ikisinden daha pahalıdır.

RF Genel Yapısı ve RF Birimleri

Radyo frekansı ile kablosuz olarak çalışmanın temel yapısı aşağıdaki blok diyagramda

özetlenmiştir. Bilgi kaynaktan çıkar RF vericiden anten yardımıyla gönderilir. Bilgi

havada ilerledikten sonra alıcı kısımdaki anten yardımıyla alınır ve istenen hedefe bilgi

ulaştırılır.

Şekil 2.13. RF Haberleşme Temel Yapısı

RF verici, girişine verilen dijital bilgiyi transfer edebilmek icin işareti elektromanyetik

dalgaya donuşturur. Buradaki RF verici kısmı şu şekildedir.

Şekil 2.14. RF verici.

Yukarıdaki şekilde gösterilen ”LO” ile ifade edilen osilatördür, frekans üretir. “MIX”

modülatördür. Kullanılan RF modüle göre bu projede frekans kaymalı anahtarlama

yapmaktadır. “PA” ise kuvvetlendiricidir. RF alıcı ise modüle edilerek gönderilen

elektromanyetik dalgayı alır ve demodüle ederek verici girişine verilen orijinal forma

dönüştürür.

Şekil 2.15. RF alıcı.

24

Yukarıdaki şekilde gosterilen “LNA” duşuk gurultulu kuvvetlendiricidir. Gelen sinyal

demodule edildikten sonra integral alıcı devreye gonderilir ve işaret ilk formatına

cevrilerek hedefe iletilir.

2.8 Real-Time Clock RTC (Gerçek Zamanlı Saat) DS1307

Umumiyetle RTC olarak kısaltılmış bir şekilde bahsedilen bu devrelerin kullanım alanları

oldukça geniştir. Bilgisayar kasasının kapağını bir şekilde açmış herkesin bildiği gibi

anakartın üzerinde bulunan pilden kollarımızdaki dijital saatlere kadar çok geniş bir

alanda bu entegreler kullanılmaktadır. Bu entegreler dijital saat olarak çalışmakta ve

“Saat kaç” sorusuna doğru bir şekilde cevap verebilmekteler. Arduino kartıyla

yapabileceğimiz alarmlı dijital saat devresi, veri günlüğü kaydedici veya bir meteroloji

istasyonu için vazgeçilemez parçalardan biri olacaktır.

Şekil 2.16. RTC DS1307

Aslında birer mikrokontrolcü gibi içlerinde işlem birimi, ram, registerler ve veri yolu

arabirimi vardır. “Saat” gibi çalışması için 32.768 kHz hızında bir Kristal osilatör

kullanılır. Bu frekans saatin doğru çalışması için çok önemlidir. DS1307 gibi RTCler I2C

seri veriyolu ile mikroişlemciler veya mikrokontrolcülerle iletişime geçer. Bir sıra halinde

verileri gönderir. O sıraya göre hangi ay hangi yıl hangi gün hangi saat mikrokontrolcüler

tarafından yorumlanıp kullanılmak üzere kaydedilir. İlk değer kaydedileceği zaman da

mikrokontrolcü tarafından veriler RTC’nin içerisine yazılır. İlk değeri doğru bir şekilde

verdiğiniz zaman yüksek hassasiyetle uzun süre (hatta yıllarca) RTC’nizi

çalıştırabilirsiniz çünkü çok düşük güç tüketir. Bazı RTC entegrelerinde Alarm ve

karedalga çıkışı da bulunur. Böylece ayrıca sesli alarm devresi kurmanıza gerek kalmaz.

DS1307 Nasıl Çalıştırılır?

DS1307 Bizim ihtiyacımız olan tüm zaman işlemlerini yapmaktadır saniye, dakika, saat,

gün, ay, haftanın günü, yıl ve hatta şubatın artık gününü de hesaplamaktadır. Üzerindeki

RAM sınırsız okuma-yazma imkanı sağlamaktadır bilindiği gibi EEPROMlar genellikle

25

10 bine kadar okuma-yazma kapasitesine sahiptir. I2C seri iletişim arabirimi ile

mikrokontrolcülerle iletişime geçebilir. 500nA ‘a kadar düşük pil tüketimi ile tek bir

düğme pil yıllarca yeterli kalır.Örnek devremizi en sık kullanılan ds1307 üzerinden

gösteriyoruz. İhtiyaca göre oldukça çeşitli entegreler bulabilirsiniz.

Entegreyi çalıştırmak için bir kaç elektronik parça gerekmektedir. Bunları bulmak pek

zor değildir. Aşağıda listelenmiştir.

Entegreyi çalıştırabilmek için gereken malzemeler:

-DS1307 (Tercihen DIP) Entegre

-CR 2032 Düğme Pil (3V pil)

-Pile uygun pil yuvası

-10K 1/4W direnç (2 adet)

-Devreyi kurmak için delikli tahta, pcb , bağlayıcılar (konnektörler)

Şekil 2.17.RTC DS1307 iç yapısı

Elbette devreyi kurmak işin birinci adımı. Sonrasında Mikrokontrolcü kartımıza

bağlamamız gerekecektir. Unutmamamız gereken bir nokta kullanacağımız

mikrokontrolcünün I2C (Wire) iletişim protokolünü destekliyor olması çünkü tarih ve

saati ayarlamak da okumak da böyle mümkün olacaktır

2.9 ULN2003A Entegesi

ULN2003A cihazı yüksek gerilimli ve akımlı Darlington transistör dizisidir. Her biri

indüktif yükleri anahtarlamak için, çıkışında ortak katotlu kenetlemeli diyotlar olan,

yüksek gerilim çıkışlı 7 npn Darlington transistör çiftinden oluşur.

Tek bir Darlington çiftinin kollektör akımı 500 mA’dir. Daha yüksek akım için

Darlington çiftleri paralel bağlanabilir. Röle, matkap, lamba, gösterge (LED ve gaz

boşalma), hat sürücülerinde ve terslemeyen mantık kapılarında (buffer) kullanılır.

26

Aşağıdaki şekilde ULN2003A‘Nin devresi tek Darlington çifti için gösterilmektedir. Her

bir çift 50V, 500mA ile çalışır. Giriş gerilimi 2.7K’lık direnç üzerinden baz akımına

çevrilmektedir. Her bir çift için bulunan giriş direnci, doğrudan TTL ya da 5V CMOS

cihazları ile çalışmayı da sağlar. Diğer dirençler, girişten kaynaklanabilecek kaçak

miktarını azaltıp bastırmaya yaramaktadır. Röle gibi manyetik yükler sürüleceği için de

boşluk diyotları bulunmaktadır.

Şekil 2.18. ULN2003A Devre İç Yapısı Şekil 2.19. ULN2003A Entegre İç Yapısı

27

3. TASARIM

3.1. Genel Bilgiler

Sistemimizde asıl amaç görüntü işleme yöntemiyle bir joistik kontrol ekranı

tasarlamaktır. Bizim alt sistemimiz zagi tipi basit bir insansız hava aracıdır. Bu

sistemimizde kullanılan microdenetleyici, servo ve dc motorlar genel olarak bu zagi

üzerindedir.

3.2. Boyutlandırmalar

Şekil 3.1. Zagi Tasarımı

Şekil 3.2. Zagi Boyutlandırması

3.3. Sistem Bileşenleri ve Seçimleri

DC Motor

Hobi araçlarında DC motorlarına sıklıkla ihtiyaç duyabilirsiniz. Küçük boyutları

sayesinde projenizin uygun yerine sığdırmanız kolaydır.

Özellikler

Bakır fırçalı DC motor

28

Gövde ölçüleri : 25mm

Enine kesit ölçüleri : 21mm

Şaft kalınlığı: 2mm

Şaft uzunluğu : 9mm

Bağlantı delik aralığı: 10mm

Bağlantı delik boyutları: 2.3mm

Çalışma voltajı: 5V

Dönüş Hızı: 17000devir/dakika~ 36000 devir/dakika

Servo Motor

Tower Pro SG90 küçük mekanizmalarınız için ideal bir servo motordur. Futaba

kumandalarla tam uyumlu olup RC araclarınızda kullanabilirsiniz. Bunun yanı sıra birçok

mikrodenetleyiciden alabileceğiniz PWM sinyali ile kendi yaptığınız robot projelerinizde

de kolaylıkla kullanabilirsiniz. Dişli kutusu plastiktir. Servo hornları ve diğer parçaları ile

birlikte gönderilir. Diğer hobi servolarında olduğu gibi motor milinin elle sağa sola

çevrilmesiyle dişlileri kırılabilir, motora bu tarz el ile müdahaleden kaçınılmalıdır.

Teknik Detaylar:

Büyüklük: 23.1 x 12.2 x 29 mm

Ağırlık: 9 g

Hız @4.8V: 0.1 sn/60°

Zorlanma Torku @6V: 1.3 kg•cm

Kablo Uzunluğu: 15 cm

Arduino Nano

Şekil 3.3. Arduino Nano Boyutları

29

Teknik Detaylar:

Uzunluk 45 mm

Genişlik 17 mm

Ağırlık 5mg

Lipo Pil

Lipo Pil, Nimh pillerden sonra bulunan ve sağladığı avatajlar sebebiyle büyük beğeni

toplamıştır. Hafif olması, istenilen boyutlarda üretilebilmesi, yüksek kapasite ve güce

sahip olması, hızlı şarj deşarj imkânı vermesi Lipo kullanımını arttıran nedenlerdir.

Bukadar avantajın yanında dezavantajda barındırmıyor değil. Nimh pillere göre yüksek

fiyatlarda olması, Şarj/deşarj ömrünün kısa olması, patlama riski taşıması, şarj ve deşarj

edilirken yoğun talimatlara uyulması gibi dezavantajları bulunur.

Şekil 3.4. Lipo Pil.

“S” ve “P” değeri nedir?

Lipo pil hücreleri kullanılarak değişik kombinasyonlarda farklı amaçlar için farklı piller

üretilir. Pilde “S” değeri pil içerisinde kaçtane hücrenin seri bağlandığını gösterir. Bir lipo

hücresi 3.7V değerindedir. “S” değeri arttıkça pilin voltajı artmaktadır. Bir tabloyla

açıklamak gerekirse;

1S Lipo = 1 Lipo Hücresi = 3.7V

2S Lipo = 2 Lipo Hücresi = 3.7V+3.7V =7.4V

3S Lipo= 3 Lipo Hücresi= 3.7V+3.7V+3.7V=11.1V

Bu tablo 4S,5S,6S …. diye devam etmektedir.

Bunun yanı sıra paralel bağlanmış lipo pillerde bulunmaktadır. Bu ise “P” değeriyle

gösterilmektedir. Örneğin 2S3P yazan bir pil, 2 hücreli 3 paketin paralel bağlandığını

gösterir. Paralel bağlantının amacı kapasiteyi arttırmaktır.

30

mAh Nedir?

mAh değeri pilin kapasitesini göstermektedir (miliamper/saat). 2000 mAh kapasiteli bir

pilden 1000 miliamper çekilirse 2 saatte pil tamamen deşarj olur. 2000 miliamper

çekilirse 1 saatte tamamen deşarj olacaktır. mAh değeri arttıkça kapasite artacaktır ve

aracınızı kullanma süreniz uzayacaktır.

“C” değeri Nedir?

“C” değeri pilin deşarj hızını temsil eder. 10C değerine sahip bir pil kapasitesinin 10 katı

kadar hızda deşarj edilebilir. 20C değerindeki pil 20 katı kadar, 30C değerindeki pil 30

katı kadar bu şekilde devam eder. Örnekle açıklamak gerekirse, 2000mAh kapasiteli

10C bir pilden sürekli olarak en fazla 20 amper çekilebilir. 5000 mAh 25C bir pilden

sürekli olarak en fazla 125 amper çekilebilir. Genelde 25-30C değerindeki piller işimizi

görmektedir fakat imkan varsa daha yüksek C değerine sahip pilleri tercih etmekte fayda

vardır.

Şekil 3.5. Lipo Pil Batarya.

Lipo Pil Kullanımı

Yazının başında da bahsettiğimiz gibi lipo piller çok narin pillerdir ve dikkatli

kullanılması gerekmektedir. Lipo pil kullanımında %80 kullanım kuralı vardır. 3000mAh

kapasiteli bir pilin sadece %80 inini yani 2400mAh kadar kullanmanız gerekir. Voltaj

olarak ele aldığımızda, bir lipo hücresinin en düşük voltajı 3.7V olmalıdır. Hücre voltajı

4.2V olduğunda hücrenin tamamen dolu olduğu anlamına gelir. 2S bir pil kullandığımızı

farzedersek iki hücrenin toplam voltajı 8.4V olduğunda pil tamamen doludur. 7.4V

olduğunda ise pil tamamen boştur ki bu voltajı görmenizi tavsiye etmiyoruz. %80 kuralını

baz alırsak en fazla 3.74 voltaja kadar düşmesini gerekir.

31

Lipo Pil Nasıl Şarj Edilir?

Yukarıda voltajlarla alakalı kısa bir bilgilendirme yaptık, tekrarlarsak lipo hücresi 4.2V’

a ulaştığında tamamen dolmuş, 3.7V’ a ulaştığında tamamen boşalmış olacaktır. Lipo pil

şarj etmek için bilgisayarlı şarj cihazı kullanmanızı tavsiye ederiz. Turnigy Accucel-6,

Imax B6 yaygın kullanılan şarj aletleridir. Her pil kendi özelliğine göre şarj edilme

koşullarına sahiptir. Örnek olarak 3S 5000 mah bir pili şarj edersek, Lipo balance

modunda 3S seçip kapasitenin %80′ i kadar yani 4.0 Amper ile şarj etmeliyiz.

Bahsettiğimiz şarj aletleri otomatik şarjı kesme özelliğine sahiptirler. Aynı pil için

konuşursak şarj edilen mAh 5000 değerine ulaştığında şarjı kesecektir. Ancak pil

tamamen boş olmadığında Voltajı kontrol ederek 3S pilin maksimum olması gereken

voltajı (4.2V*3) 12.6 Voltta şarjı kesecektir.

Lipo Balance modunda şarj etmenin avantajı her hücreye ayrı şarj işlemi uygulaması.

Bazı durumlarda hücreler birbirinden farklı voltaj değerlerine sahip olabiliyor. Örneğin

2S bir pilde 1.hücre 3.9V 2. hücre 4.15V değerlerinde olabiliyor, eğer normal modda şarj

edersek 2.hücre 4.2 olduğunda 1. hücre henüz tamamlanmamış olacak, daha da kötüsü

,1.hücreyi 4.2 Volta getirmeye çalışırken 2. hücre kapasitenin üzerine çıkacak ve hücreye

zarar verecek. Bu yüzden balans modunda şarj ederek her hücreyi gerektiği kadar şarj

ediyoruz.

Lipo piller uzun süre kullanılmayacaksa tamamen boş yada tamamen dolu

bırakılmamalıdırlar. Tavsiye edilen voltaj hücre başına 3.85 Volttur. Akıllı şarj

aletlerinde Lipo Storage modunda şarj ederek lipo pillerinizi oda sıcaklığında

saklayabilirsiniz. Daha uzun saklama süresi için 0 dereceye yakın yerlerde

saklayabilirsiniz.

Teknik Özellikleri:

Gerilim: 11,1V

850mAh

25C sürekli, 50C anlık (maksimum 10sn.) deşarj katsayısı

Ağırlığı 67gr

Boyutları: 70x22x18mm

3 Hücreli

Deans (T-plug) ve Balancer Şarj Soketi Mevcuttur.

32

3.4. Uygulanan Yöntemler

Görüntü işleme uygulamaları genellikle tek aşamada gerçekleşmekte ve sayısal

çözümlemeler burada yapılmaktadır. Devre tasarım aşamaları ise genellikle proteus veya

orcad ortamında yapılacak olup haberleşme sistemleri bu ortama entegre edilecektir.

3.5. Yazılımlar

3.5.1 Visual Studio

Visual Studio ya da tam adıyla Microsoft Visual Studio; Windows masaüstü, Windows

Modern -eski ve bilinen adıyla Metro- arayüz(Windows 8/8.1) ve Windows Phone 8/8.1

için uygulama geliştirmenize yarayan bir yazılımdır. Son zamanlarda raspberry pi 3 ve 2

de de kurulabilmektedir.

Şekil 3.6. Visual Studio Programı.

3.5.2 C++

C++ bilindiği gibi programlama dünyasında en çok ilgi gören C dilinden türemiştir. C++’ı

klasik C dilinden farklı yapan yanı; Nesne Yönelimli Programlamayı da ( Object Oriented

Programming) C’nin sözdizimi kurallarıyla birlikte desteklemesidir. Normalde C ile

sadece yapısal programlama yaparken C++ dili ile hem yapısal hem de nesne yönelimli

programlar yazabilirisiniz. C++ diline başlarken önce dilin C’den gelen ve temel olan

özelliklerini öğrenmek gerekir. Örneğin, değişken tanımlama, atama ve diğer basit

aritmektik işlemler, kontrol yapıları ve döngüler gibi.

33

Şekil 3.7. C++ Yazılım Dili.

3.5.3 Opencv

OpenCV, bir resim ya da video içindeki anlamlı bilgileri çıkarıp işleyebilmek için INTEL

tarafından C ve C++ dilleri kullanılarak geliştirilmiş, açık kaynak kodlu bir “Bilgisayarla

Görme” kütüphanesidir.

Şekil 3.8. OpenCV Bileşenleri[6]

OpenCV kütüphanesi, beş temel bileşenden oluşmaktadır. Bu bileşenlerin dört tanesi

Şekil 1’de görülmektedir. Computer Vision (Bilgisayarla Görme) kelimesinin baş harfleri

kullanılarak isimlendirilen CV bileşeni, temel resim işleme fonksiyonları ve Bilgisayarla

Görme için kullanılan yüksek seviyeli algoritmaları bünyesinde barındıran beş temel

kütüphaneden biridir. Machine Learning Library kelimesinin baş harfleri kullanılarak

isimlendirilen MLL bileşeni, adından da anlaşılacağı üzere Makina Öğrenmesi dalı için

gerekli istatistiksel verilere ulaşmak, mevcut verileri sınıflandırmak için kullanılan

fonksiyonları içeren diğer bir kütüphanedir. HighGUI bileşeni, slider, form gibi OpenCV

kütüphanesi içerisinde tanımlanmış pek çok nesneyi oluşturabilmemizi sağlayan bir

grafik arabirimi olmakla beraber, resim ve videoları kaydetmek, yüklemek, hafızadan

silmek için gerekli giriş/çıkış (I/O) fonksiyonlarını da içerir . CXCore bileşeni,

OpenCV’ye ait cvImage, cvPoint, cvSize, cvMat, cvHistogram vs gibi veri yapılarını

bünyesinde barındırır.Özet olarak OpenCV, Intel tarafından geliştirilerek BSD lisansı ile

lisanslanmış, “Bilgisayarla Görme” kütüphanesidir. Özellikle gerçek zamanlı

34

uygulamalar hedef alınarak geliştirilmiş olması, ticari kullanımı dahil ücretsiz olması ve

Windows, Linux, MacOS X gibi farklı platformlarda kullanılabilmesi bu kütüphaneyi

diğer görüntü işleme araçlarından bir adım öne çıkarmaktadır.

3.5.4 Yapılacak Yazılımın Akış Diyagramı

3.5.5 Kontrol Yazılımı

Tablo 3.1. Konsol ekranı tasarımı

Motor çalışma

Sol hareket

Sağ ve

sol

Referans

Bölgesi

Motor

çalışma

Motor çalışma

Sağ hareket

Motor durdurma

35

3.6. Malzeme Listesi ve Ekonomik Analiz

Taplo 3.2. Malzeme Listesi

Malzemenin adı Kullanım amacı

Birim

fiyatı (TL) Adedi Fiyatı (TL)

Pickit 2 Programlayıcı seri programlama 100 1 100

PIC 16F877A

Microdenetleyici Programlama 15 3 45

Arduino Mega 2560 +

Usb kablo fiziksel programlama 100 2 200

Servo motor pozisyon kontrolü 20 2 40

Raspberry – pi 2 Programlama 145 2 290

Beagleboneblack Programlama 205 2 410

Dc motor hareket ve hız kontrolü 50 2 100

Dc motor sürücü

devresi motor kontrolü 15 2 30

Breadboard kablosu iletkenlik sağlamak 12 1 12

Breadboard elektronık devrelerin testi 6 2 12

Arduino nano + Usb

Kablo fiziksel programlama 47 3 140

433mhz rf alıcı verici

modül haberleşmeyi sağlamak 6 2 12

Uçak tasarım hizmet

bedeli zagi(uçak) 250 1 250

9v pil güç kaynağı 5 2 10

Li-Po batarya ve şarj

kiti güç kaynağı 100 2 200

Multimetre

akım ve gerilim

değerlerini ölçmek 100 1 100

PIC18F4520

Microchip Programlama 20 3 60

1N4001 diyot sinyaleri ayrıştırmak 0.03 10 0.3

1N4007 diyot sinyalleri ayrıştırmak 0.03 10 0.3

2N2222 Transistor Anahtarlama 0.5 5 2,50

330 ohm direnç akımı sınırlamak 0.06 10 0.6

470 ohm direnç akımı sınırlamak 0.06 10 0.6

1K ohm direnç gerilimi bölmek 0.06 10 0.6

2.2K ohm direnç akım sınırlamak 0.06 10 0.6

4.7K ohm direnç akım sınırlamak 0.06 10 0.6

10 K ohm direnç akım sınırlamak 0.06 10 0.6

Potansiyometre 1 K gerilim kontrolü 1 1 1

Potansiyometre 2.5 K gerilim kontrolü 1 1 1

Potansiyometre 5K gerilim kontrolü 1 1 1

IRFZ44 MOSFET Anahtarlama 1 5 5

Raspberry pi 3 görüntü işleme 350 1 350

Raspberry pi lcd

ekran verileri görüntüleme 350 1 100

Toplam 2485,7

36

4. SİMÜLASYON (BENZETİM) ÇALIŞMALARI

4.1. Genel Bilgiler

Simülasyon çalışmalarımızı Proteus Catia Orcad Matlab ve Arduino simülasyon arayüzü

kullanılarak yapılacaktır.

4.2. Simülasyon Yazılımı

4.2.1 Proteus

Diğer Bir Tanımı Labcenter Elektronics firmasının bir ürünü olan PROTEUSprogramı

ISIS ve ARES olmak üzere iki alt programdan oluşur. ISIS'ta elektronik devre çizimi

gerçekleştirilirken, bunun yanında devrenin analizi de yapılabilmektedir.

Elektronik sistemlerin tasarımları ve analizi için kullanılacaktır.[17]

4.2.2 Catia

CATIA (Computer Aided Three-Dimensional Interactive Application), (Bilgisayar

Destekli Üç Boyutlu Interaktif Kullanım) fransız Dassault Systèmes şirketi tarafından

üretilen bir profesyonel CAD/CAM tabanlı yazılımdır. Zagi tipi insansız hava aracının

airodinamik analizi için kullanılacaktır.

4.3. Sistem Modelleme

Şekil 4.1. Proteus Zagi kontrol Tasarımı.

37

Şekil 4.2. Catia Zagi Kontrol Tasarımı.[16]

4.4. Simülasyon

Proteussimülasyon programında zagi tibi iha nın kontrol güç ve soğutma sistemleri

modellenerek gerçeklemesi simüle edilmiştir. Arduino Nano microkontrolü ile sistemler

arası kontrol sağlanmıştır.Catia simülasyonunda ise zaginin airodinamik analizii kanat

dayanım mukavemeti malzeme yapılarındaki deişim analiz edilmeye çalışılacaktır.

38

5. GÖRÜNTÜ İŞLEME

5.1. Görüntü İşlemenin Tanımı

Görüntü işleme, dijital bir resim haline getirilmiş olan gerçek yaşamdaki görüntülerin

bir girdi resim olarak işlenerek, o resmin özelliklerinin ve görüntüsünün değiştirilmesidir.

Şekil 5.1. Görüntü İşleme Sistemi.

Resimler genellikle analog ortamlardandijital ortamlara geçirildiği için bozukluk içerir.

Görüntü işleme bu hataları düzeltmek için kullanılabilir.Görüntü işleme, verilerin

yakalanıp ölçme ve değerlendirme işleminden sonra, başka bir aygıtta okunabilir bir

biçimde dönüştürülmesi ya da bir elektronik ortamdan başka bir elektronik ortama

aktarılmasına yönelik bir çalışma olan “sinyal işlemeden” farklı bir işlemdir (Gonzalez

ve Woods, 2005).

Görüntüler belli bir hedefe yönelmiş görüntü kaynağından alınan farklı içeriklerden

oluşur. Bu tip görüntüler ultrason, elektro mikroskop ve bilgisayar içerikli görüntülerdir.

Görüntü işleme için görüntülere uygulanan ön hazırlık evresi üzerlerindeki gürültüyü

(görüntü bulanıklığı, netlik, kötü görüntü) azaltmaktır. Bunun için görüntülere düşük, orta

ve yüksek seviye içeren işlemler uygulanmaktadır. Düşük seviyedeki işlemler de giriş ve

çıkış görüntülerin gerçekliği filtreleme ile sağlanır. Orta düzey seviyedeki işlemlerde ise

görüntülerdeki nesnelerin tanınması ve sınıflandırılmasında bölme ve tanıma işlemleri

gerçekleştirilir. Yüksek seviye işlemler görüntülerdeki nesneleri tanımada görüntülerin

analiz edilmesini içerir. Görüntülerin bilgisayar ortamında analiz edilmesiyle de,

görüntülerdeki nesnelerin görüntü içeriği detaylandırılır. Bu detaylandırma aşaması ile

görüntü işleme gerçekleştirilmiş olur (Jähne, 2005).

39

Görüntü işlemenin sağladığı faydalar, kullanım tekniklerine göre değişiklik

göstermektedir. Görüntünün işlenmesinde kullanılan bu tekniklerin her biri görüntüye

farklı açıdan yaklaşmaktadır. Görüntü işleme üzerine yapılan çalışmaların özünde

görüntüyü çözümleme ve dolayısıyla sayısallaştırma yatmaktadır ve günümüzde görüntü

işleme; tasarım, imalat, güvenlik, tıp, elektronik, makine, mimari, jeodezi vb. gibi

birbirinden farklı birçok alanda kullanılan genel bir çalışma alanı olarak karşımıza

çıkmaktadır. Kullanılan alanların çeşitliliği göz önünde bulundurulduğunda, bu alanda

yapılan çalışmaların sayısını da gün geçtikçe arttırmaktadır. Bu nedenle görüntü işleme

alanında yapılan çalışmaların genel bir değerlendirilmesinin yapılması söz konusu

değildir. Dolayısıyla bu çalışmada yapılan çalışmaların değerlendirilmesinde, genel

olarak düşünülen birkaç alan kullanılmıştır. Sayısal görüntü çeşitli yollarla elde edilen

bilgilerin görüntüsel olarak saklanmasına ve gösterimine olanak sağlayan resimlerdir. Her

türlü iki boyutlu bilgi sayısal görüntü olarak ele alınabilir.

3 Boyutlu gerçek nesne uzayından sadece 2 boyutun kullanımı ile oluşturulur. Kamera

benzeri cihazların ışığa duyarlı 2 boyutlu yüzeyine nesneden yansıyan ışık kullanılarak

sayısal görüntü elde edilir.

Şekil 5.2. Görüntü Oluşumu.

Görüntü iki boyutlu bir ışık yoğunluğu fonksiyonunu ifade eder. f(x,y) olarak ifade

edebileceğimiz görüntü sinyali, herhangi x ve y koordinatlarındaki bir pikselin sahip

olduğu ışık enerjisinin bir ölçüsüdür ve görüntü piksel değerlerinden oluşmaktadır.

40

Şekil 5.3. Görüntünün İki Boyutlu İfadesi[4]

Şekil 5.4. Görüntünün Pixel İfadesi

Görüntü üzerinde yapılan bütün işlemler pixsel değerleri üzerindeki deşiğimler

sonucunda elde edilir. Görüntüde yapılan iyileştirmelerde bu şekilde elde edillir.

5.2. Görüntü İyileştirme Teknikleri

5.2.1. Gri Seviyeye Dönüştürme

Renkli bir görüntünün gri seviyeye dönüşümü farklı alanlarda (tıp, astronomi, kimya,

basılı yayın) etkin bir şekilde kullanılan görüntü işleme uygulamalarından birisidir.

Renkli bir görüntüdeki bir piksel kırmızı, yeşil ve mavi (RGB) renklerinin bileşimidir.

Görüntüdeki RGB renk değerleri 3 boyutlu (XYZ) açıklık, kroma ve renk tonu olarak

temsil edilmektedir. RGB kodlaması, saf kırmızı (255, 0, 0), saf yeşil (0,255,0), ve saf

mavi (0,0,255) olarak gösterilir. Tüm RGB kodlamalarında ilk değer kırmızı, ikinci değer

yeşil ve son değer mavi miktarını temsil eder. Üç sayı aralığı 0-255 arasındadır.

41

Renkli bir görüntünün kalitesi bit sayısına göre değişkenlik gösterir. Basit bir renkli

görüntü 8 bit ile, yüksek renk görüntü 16 bit ile, gerçek renk görüntü 24 bit ile, derin renk

görüntü ise 32 bit ile ifade edilir. Gri tonlu görüntüler siyah ve beyaz pikseller ile işlenir.

Herhangi bir gri değerinde RGB kodlaması 0-255 arasında bir tamsayı değeri alır ve 3

sayı da birbirine eşittir. Örneğin beyazın RGB kodlaması (255,255,255), siyahın (0, 0, 0),

orta grinin ise (127,127,127) olarak gösterilir. Renkli bir görüntüyü gri tonlamalı hale

dönüştürmek için görüntüdeki kırmızı, yeşil ve mavi değerlerin ağırlıklı ortalaması

hesaplanır. Gri tonlamalı ağırlıklı ortalama aşağıdaki eşitlik kullanılarak gösterilmiştir.

Denklemde ifade edilen r, g ve b, bir görüntüde bulunan 0-255 arası tam sayı değerleri

alabilen renk değerleridir:

𝑥 = (0.299 × 𝑟) + (0.587 × 𝑔) + (0.114 × 𝑏)

Denklemde görüldüğü gibi renkler eşit ağırlıklı değildir. Bunun nedeni saf yeşilin, saf

kırmızı ve saf maviye göre daha açık olmasıdır bu nedenle yeşil daha yüksek bir ağırlığa

sahiptir. Saf mavi üç rengin arasında en karanlık olanıdır bu yüzden eşitlikte en az ağırlığa

mavi sahiptir.

5.2.2 Histogram

Gri seviyeli bir görüntüde hangi grilik değerinde kaç piksel bulunduğunu gösteren

grafikler histogram olarak adlandırılır. Histogramın matematiksel tanımı aşağıdaki

gibidir [5];

Burada;

𝑟𝑘 : k’ıncı grilik değeri,

𝑛𝑘: k’ıncı grilik değerine sahip piksellerin sayısı,

n : Görüntüdeki toplam piksel sayısıdır.

H(𝑟𝑘) fonksiyonu grilik değeri 𝑟𝑘’nın ortaya çıkma olasılığını veren tahmin fonksiyonu

olarak da düşünülebilir. Böylece bu olasılık fonksiyonunu herhangi bir grilik değerine

karşılık o değerin olasılığı şeklinde veren bir grafik ile göstermek mümkündür. Düşük

kontrastlı yani ayrıntıların tam seçilemediği bir görüntüde rk değerleri dar bir aralıkta

bulunmaktadır. Yüksek kontrastlı yani ayrıntıların rahatlıkla seçilebildiği bir görüntüde

ise rk değerleri geniş bir aralığa dağılmıştır.Histogram dengeleme veya histogram

eşitleme bir resimdeki renk değerlerinin belli bir yerde kümelenmiş olmasından

kaynaklanan renk dağılımı bozukluğunu gidermek için kullanılan bir yöntemdir.

42

Şekil 5.5. Histogram Eşitleme; a) Örnek Resim, b) Örnek Resmin Histogramı,

c)Histogram Eşitlemeden Sonraki Resim, d) Eşitlenmiş Histogram

5.2.3 Eşikleme

Görüntü işlemede en çok tercih edilen yöntemlerden biridir. Özellikle arka plan ve

nesneyi birbirinden ayırt etmek için kullanılır (Gonzales ve Woods, 2002). Sayısal bir

görüntünün eşikleme işlemine tutulmasındaki amaç, nesne görüntüsünün özelliklerini

belirlemede kolaylık sağlamaktır. Eşikleme işlemiyle, görüntü iki renkle ifade edilebilir

biçime getirilir. Görüntüyü eşikleme işlemine tabi tutmadan önce bir eşik değeri saptanır.

Eşik değerinden daha yüksek gri seviye değerine sahip olan piksellere “1” değeri, daha

küçük değerlere sahip olan piksellere ise “0” değer ataması yapılarak görüntü daha basit

bir biçime (siyah-beyaz) getirilmiş olur (Türkoğlu, 2003). Bu işlem sonucunda hatalı

bölge arka plandan tamamen bağımsız bir şekilde görülebilir hale getirilir. Nesne ve arka

plan pikselleri iki ayrı grupta değerlendirilebilir. Bu durumda nesneleri arka plandan

ayırabilecek en basit yol, bu biçimlerin birbirinden ayrılabilmesini sağlayacak bir T eşik

seviyesini seçmektir. Buna göre, görüntüdeki herhangi bir (i, j) pikseli için; f(i, j) > T ise

(i, j) pikseli nesneye ait bir nokta, f(i, j) ≤ T ise (i, j) pikseli arka plana ait bir nokta

olacaktır. Diğer bir deyişle, bölütlenmiş g(x,y) görüntüsü aşağıdaki eşitlikteki gibi ifade

edilir:

g(x, y) = {1 eğer f(x, y) > T ise

0 eğer f(x, y) ≤ T ise

43

Şekil 5.6. Eşiklemenin Grafiksel İfadesi

Şekil 5.7. Örnek İmge Histogramı ve İkili Eşikleme İşlevine İlişkin Giriş ve Çıkış

İmgeleri

Verilen gri seviyeli görüntüyü ikisi nesneye biri de arka plana ait olmak üzere üç gri

seviyeye dönüştürülebilir. Buna göre görüntüdeki herhangi bir (i, j) pikseli için; T1 < f(i,

j) ≤ T2 aralığındaki pikseller bir nesneye, f(i, j) > T2 aralığındaki pikseller diğer bir

nesneye ve f(i, j) ≤ T1 aralığındaki pikseller de görüntü arka planına karşı düşecektir.

Bölütlenmiş görüntü aşağıdaki gibi elde edilir:

g(x, y) = {

a eğer f(x, y) > T2

b eğer T1 < f(x, y) ≤ T2

c eğer f(x, y) ≤ T1

[6]

Şekil 5.8. Örnek İmge Histogramı ve Çoklu Eşikleme İşlevine İlişkin Giriş ve Çıkış

İmgeleri

44

Eşikleme için temel yaklaşım olarak, bir görüntüdeki her noktanın komşuluğunda

bulunan piksellerin standart sapma ve ortalama değerleri kullanılır. Bu iki değer yerel

zıtlığı yani kontrastı ve ortalama yeğinliği tanımladıklarından dolayı yerel eşiği

hesaplamada oldukça kullanışlıdırlar. σxy Ve mxy bir görüntüde, (x,y) koordinatlarında

merkezlenmiş bir Sxy komşuluğunda bulunan piksel kümelerinin standart sapma ve

ortalama değerlerini göstersinler. Yerel eşik değişkenlerinin yaygın bir biçimi aşağıdaki

eşitlikle ifade edilir:

Txy = a × σxy + b × mxy

Denklemde bulunan a ve b, negatif olmayan sabitlerdir.

Sxy Komşuluğunda bir görüntünün standart sapma ve ortalama değerleri sırasıyla

aşağıdaki eşitliklerde gösterilmiştir:

𝜎𝑥𝑦 = √1

𝑀×𝑁× (∑ ∑ [𝑓(𝑥, 𝑦) − 𝑚]2𝑁−1

𝑦=0𝑀−1𝑥=0 )

𝑚𝑥𝑦 =1

𝑀×𝑁× (∑ ∑ 𝑓(𝑥, 𝑦)𝑁−1

𝑦=0𝑀−1𝑥=0 )

Yukarıda bulunan standart sapma ve ortalama değerleri Txy eşitliğinde yerine konulursa

Sxy komşuluğundaki eşik değeri belirlenmiş olur. Buradan eşiklemede bölütlenmiş

görüntü şu şekilde ifade edilir:

g(x, y) = {1 eğer f(x, y) > Txy ise

0 eğer f(x, y) ≤ Txy ise

5.2.4. Medyan (Ortanca) Filtre

Dijital resimlerin elde edilmesi ve iletilmesinde birçok farklı kaynaktan dolayı gürültüler

oluşabilmekledir. Bu gürültülerin giderilmesi için kullanılan en etkin yöntem medyan

filtrelemedir. Medyan filtre, piksellerde bulunan tuzbiber (saltpepper) gürültüsünü, benek

(speckle) ve dürtü (impulsive) gürültüsünü azaltmak için kullanılan doğrusal olmayan bir

alçak geçiren filtre çeşididir.

Medyan filtrelemede, görüntüdeki bir piksel işleme alındığında bu pikselin parlaklık

değeri ile birlikte bu pikselin komşusu olan piksellerin parlaklık değerleri bir küme olarak

ele alınır. Bu küme içindeki orta parlaklık değeri işleme alınan pikselin yeni parlaklık

değeri olarak atanır. Bu şekilde işlem resimdeki tüm pikseller için sürdürülür. İşlemde

kullanılan komşuluk alanı da ayrıca tanımlanabilmektedir. Ortanca değerin

kullanılmasının amacı en küçük ve en büyük değerlerin etkilerinin azaltılmasıdır.

Ortanca değeri bulmak için tüm değerler küçükten büyüğe sıralanır, dizinin ortasında

45

kalan değer o dizinin orta değeridir. Örneğin “3, 5, 6, 7, 14, 16, 18” sayı dizisinin ortalama

değeri yaklaşık 9 iken orta değeri 7’dir. Medyan filtreleme ile gürültü gidermenin bir

örneği Şekil 40.’da verilmiştir.

Şekil 5.9. Medyan Filtre

5.2.5 Kenar Belirleme

Kenar belirleme, gri seviyede anlamlı süreksizlikleri belirlemek için en yaygın

yaklaşımdır. Kenar, iki bölge arasında sınırda uzanan bağlantılı piksellerin kümesidir

(Gonzales ve Woods, 2002).Kenar çıkarmadaki amaç, görüntünün içerdiği bilgiyi

değerlendirip, gereksiz ve tanıma işlemlerinde zaman kaybettiren bilgiyi eleyerek yeterli

düzeye indirgemektir (Türkoğlu, 2003).Değişik yöntemler kenar bulmak amacı ile tek

renkli görüntülerde kullanılmıştır. Prewitt ve Sobel en iyi bilinen yöntemlerdir ve 3x3’lük

yatay ve düşey yönlü maskelerden oluşurlar.

Görüntüler iki boyutlu olduğundan, kısmi sayısal türev kullanılır. Buradan önemli bir

tanımlamaya gradient bağıntısı ön plandadır. Bir f(x,y) fonksiyonu için; gradient bağıntısı

46

şeklinde değişen bir vektördür. Bu vektör, f(x,y) fonksiyonundaki noktalar için en büyük

artış yönünü elde eder. Bu artışın yönü ve genliği aşağıdaki bağıntılardan hesap edilir. f

′(x,y) aynı zamanda kenarın yönünü ve büyüklüğünü kestirmede kullanılabilir. Eğer | f

′(x,y) | çok büyük ise, f(x,y) çok hızlı değişir ve bu durum parlaklıkta hızlı bir değişime

karşı düşer. Eğer f ′(x,y) pozitif ise, f(x) artan bir fonksiyondur. Buradan hareketle birçok

kenar belirleme algoritmasının temeli gradientin genliğinin bulunması ve onu bir eşik

değerle karşılaştırmaya dayanır.

Şekil 5.10. Gradient Vektörü.[11]

Şekil 5.11. Kenar Belirleme Sisteminin Blok Diyagramı[4]

Şekildeki sisteme göre, ilk olarak f(x, y)’nin gradienti olan ∇f (x, y) fonksiyonunun

genliği hesaplanır ve bu genlik, aday kenar noktalarını tanımlamak için bir eşik değeri ile

karşılaştırılır. Eğer ∇f (x, y) fonksiyonunun genliğinin belirli bir eşik değerinden büyük

olduğu bütün (x, y) noktaları kenar noktası olarak tanımlanırsa, oluşan kenar görüntüsü

ince çizgilerden ziyade kalın şeritler halinde görünecektir. Kalın şeritlerden ince çizgiler

elde etmek için, kenar görüntüsü inceltme (thinning) işlemine tabi tutulur. Gradient

tabanlı kenar belirleme sistemleri iki değişik şekilde uygulanabilir. Bunlar, yönlü ve

yönsüz kenar kestirimcileri (directional and nondirectional edge detectors) olarak

adlandırılır.

47

| ∇f (x, y) | fonksiyonunu kullanan kenar belirleme sistemlerine yönsüz kenar kestirimcisi

adı verilir ki bu sistem herhangi bir doğrultu için ayarlı değildir ve her yön için eşit

ağırlıklı sonuçlar üretir. Eğer kenar belirleme sistemi herhangi bir yön için ayarlanmışsa

bu sistemlere yönlü kenar kestirimcisi adı verilir. Örneğin, bir önce açıklanan kenar

belirleme sisteminde |∇f (x, y)| fonksiyonu yerine sadece | ∂f (x, y) / ∂x | fonksiyonu

kullanılırsa, bu durumda sistem sadece düşey yöndeki kenarları tanır ve yatay yöndeki

kenarlara ise cevap vermez.Sobel kenar detektörü 1. kısmi türevlere dayanır. Aşağıdaki

maskeyi kullanır. Başka bir değişle maske ortasına denk gelen pikselin gradienti

komşularda gözönüne alınarak aşağıdaki gibi hesaplanır.

g>T ise f(x,y) pikseli bir kenar pikselidir.

Şekil 5.12. Kenarı Belirlenmiş Resim [9]

48

6. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

6.1.Genel Bilgiler

Bu dönemde yapılan çalışmalar “BİTİRME ÇALIŞMASI” kapsamına alınarak

hızlandırılmıştır. Bu nedenle 1.dönemde yapılan planlamalar uygulama aşamasına

geçilerek aşağıdakiler yapılmıştır.

-İnsansız hava aracı tasarımı joystick kontrol için gerekli yazılımlar yazıldı.

-Elektronik devreler board üzerine kurulup test edildikten sonra bakır plaket üzerine

kuruldu.

-İnsansız hava aracı tasarımı (Zagi) yapıldı.

-Yapılan zagi tasarımından sonra elektronik devre elemanları ağırlık merkezi dikkate

alınarak zagi üzerine yerleştirildi.

-Analiz işlemleri yapıldı.

6.2.İnsansız Hava Aracı Tasarımı Joystick Kontrol İçin Gerekli Yazılımlar

6.2.1.Genel Açıklama

Cisim algılamak için visual studio ortamında c++ programlama dili ile günümüzde açık

kaynak olarak intel tarafından geliştirilen bilgisayar görmesi kütüphanesi olan open cv

kullanılmıştır. Opencv ve bileşenlerinin teorik açılamaları Mühendislik Tasarımı dersi

için hazırlanmış tasarım kitapçığının bilgisayar görmesi kısmında ayrıntılı olarak

açıklanmıştır.Opencv kullanılmasında ki amaç proje tasarım kısmında var olan joystick

kontrol yazılımının hızını artırmaya çalışmaktır. Bu nedenle opencv bu çalışmaya uygun

bir ortam sağlamıştır. Programlama dili olarak da nesne yönelimli c++ dili orta seviyede

kullanılmış hız için kalibrasyonlar yapılmıştır.

Şekil 6.1. Bilgisayar Görmesine Dayalı Joystick Ekran

49

Tablo 6.1. Teorik konsol ekranı

Şekil 6.1. de belirlenen konsol ekranı kırmızı renkli bir cismin koordinatlarını alarak araç

iletişim birimine aktarımı sağlamaktır.

inRange(kirmizi, Scalar(0, 150, 180), Scalar(0, 255, 255), kirmizi1);//kırmızı renk tanımı

inRange(kirmizi, Scalar(160, 100, 100), Scalar(179, 255, 255), kirmizi2);//kırmızı renk tanımı

Yukarıdaki kodlardan da anlaşılacağı üzere kırmızı renkli bir cisim tanıması yapılarak

video da algılanan cismin alanı çizdirilip bu alanın koordinat merkezi alınarak konsol

ekranındaki koordinat ekseni içerisinde aktif olması sağlanmıştır. Araç iletişim birimi ile

seri haberleşme protokolleri kullanılarak iletişim sağlanmıştır.

6.2.2.Yazılım hakkında bilgi

Zagi kontrol biriminin yazılımı analiz işlemlerinden dolayı önem arz ettiğinden ilk olarak

o açıklanacaktır

Şekil 6.2.Zagi Kontrol Birimi Yazılım Uygulaması

Motor çalışma

Sol hareket

Sağ ve sol

Referans

Bölgesi

Motor

çalışma

Motor çalışma

Sağ hareket

Motor durdurma

50

Şekil 6.2 de görüldüğü gibi sisteme servotimer2 ve virtualwire kütüphaneleri eklenmiştir.

Kütüphaneleri kısaca açıklayacak olursak;

Servotimer2 kütüphanesini eklemekteki amacımız servo kütüphanesini kullanarak çalışan

virtualwire(rf haberleşme) kütüphanesidir. Servo kütüphanesi genellikle timer bir

üzerinden zamanlanarak sinyal oluşturması nedeniyle servotimer2 kütüphanesi servo

motor ve fırçasız dc motor kontrolü için kullanılmıştır. Burda ki kütüphanelerin farkları

motorlara gönderilen değerlerin servo kütüphanesinde derece cinsindeyken servotimer2

kütüphanesinde rpm olduğu kanıtlanmış ve uygulanmıştır. Servo motorların acı değeri

yaklaşık 90 derece, fırçasız dc motorun rpm değeri ise 1500 rpm dir. Motorların

haberleşme siteminde kodlama sistemi kullanılmıştır. Kodlama sistemi bilgisayar

görmesine dayalı joystick kontrol yazılımı ve araç iletişim biriminden itibaren

oluşturulmuştur.

Şekil 6.3.Araç İletişim Birimi Yazılım Uygulaması

Araç iletişim birimine gelen kodlama mantığı bilgisayar görmesine dayalı joystick

kontrol yazılımı içerisinde oluşturulmuştur. Örneğin kontrol ekranında algılanan cismin

koordinatları belirlenen şartlara göre 1 2 3 4 rakamları ile kodlanmıştır. Mesela zaginin

51

sol kanat servo motorunu çalıştırmak için 2 rakamı araç iletişim birimine aktarılmıştır,

aktarılan bu bilgi yine araç iletişim birimi ile aynı mantıkta zagi kontrol birimine

aktarılmıştır.

Şekil 6.4. Bilgisayar Görmesine Dayalı Joystick Kontrol Kodlama Mantığı Yazılımı

Haberleşme işlemleri için kullandığımız kodlama işlemlerinden sonra analiz işlemlerinde

kullanacağımız joystick yazılımızda aynı mantıkla kodlanmış uygulama devresi

hazırlanmıştır.

52

Şekil 6.5 Joystick Kontrol Uygulama Devresi ve Yazılımı

6.3. Elektronik Devrelerin Gerçeklenmesi

Arduino uno, haberleşme kartı (Radyo Frekansı) ,esc motor, dc motor, servo motor gibi

elektronik cihazların board üzerine kurulup testleri yapıldı. Daha sonra bakır plaket

üzerine aktarıldı.

Şekil 6.6 Arduino’nun Board Üzerinde Denenmesi

53

Şekil 6.7. Baskı Devreye Aktarma

Şekil 6.8. Motorların Denenmesi

Araç iletişim birimi olarak atmega 2560 kullnılmıştır. Atmega 2560 adıyla anılan arduino

MEGA endüstriyel uygulamalarda kullanılmaya başlanmasıyla tanınmış bir mikrokontrol

kartıdır. MEGA in özellikleri ve içyapısı Mühendislik Tasarımı dersi için hazırlanmış

tasarım tez kitapçığının mikroişlemciler bölümünde açıkça anlatılmıştır. İletişim

biriminin gerçekleştirdiği durumlar kısaca konsol ekranından gelen koordinat bilgilerini

araca kablosuz(RF) aktarmaktır.

54

Şekil 6.9.Araç İletişim Birimi Proteus Dev.Şekil 6.10.Araç İletişim Birimi Uygulama

Koordinat verileri iletişim birimine aktarılması sağlandıktan sonra bu koordinatların ne

anlama geldiği MEGA üzerinde işlenerek zagi(insansız hava aracına) bağlı bulunan

motorların kontrolünü sağlayan atmega 328(Arduino NANO) alıcı birimine kablosuz

olarak aktarılmıştır. Aktarma işlemlerinde kablosuz Radyo frekans olan 433 Mhz RF

modülü kullanılmıştır. NANO nun ve 433 Mhz RF modülünün özellikleri, çalışma yapısı

ve teknik özellikleri Mühendislik Tasarımı dersi için hazırlanmış tasarım kitapçığının

mikroişlemciler bölümünde açıkça anlatılmıştır. ZAGİ insansız hava aracının kontrolünü

ve alıcı birimini(RF) oluşturan kontrol yazılımları NANO(atmega 328 microişlemcisi)

için oluşturulmuştur.

6.4. İnsansız hava aracı tasarımı (Zagi)

Yukarıda yapılan elektronik devreler denenip baskı devre üzerine aktarıldıktan sonra zagi

tasarımına geçildi. Yukarıda yapılan boyutlandırmaya göre köpük ile zagi tasarımı

yapıldı.

Şekil 6.11 Zagi Tasarımı

55

Zagi birimi için tasarlanan birinci bölümdeki similasyon uygulamasında zagi üzerindeki

ağırlıkların artması ve herhangi bir haberleşme kopması durumunda, güc kaybı vb

nedenlerden dolayı sıcaklık, ısı ve gösterge sistemleri çıkartılıp zamanlama işlemlerinde

nano timer kullanımı ile yapılarak güvenlik tedbirleri artırılmışlardır. Bu neden projenin

asıl amacı olan joystick kontrolünün motorlar üzerindeki etkileri analiz edilmektedir. Bu

yüzden tasarım kısmında yapılan sıcaklık, nem, zamanlayıcı sensorleri ağılık

oluşturduğundan çıkarılmış ve rf haberleşme sensörleri eklenmiştir. Motor kontrolleri ve

haberleşme sınyallarinin kontrolleri ise arduino nano(atmel 328 ) in içerisinde bulunan

kendi iç timerları ile kontol edilmiştir.

Şekil 6.12.Zagi Birimi Proteus Devresi Şekil 6.13.Zagi Birimi Ares Devresi

Şekil 6.14.Zagi Birimi Uygulama Devresi

56

6.5. Zagi Üzerine Elektronik Elemanların Yerleştirilmesi

Elektronik devreler baskı devre yapılıp birleştirildikten sonra köpük ile yapılan zagi

tasarımının üzerine yerleştirildi. Yerleştirme işlemleri zaginin uçuşu esnasında herhangi

bir denge problemi en aza indirilmeye çalışılmıştır.

Şekil 6.15. Elemanların Yerleştirilmesi

Şekil 6.16. Elemanların Yerleştirilmesi

57

7. SONUÇLAR

7.1. Genel Açıklamalar

İHA’nın kontrol yazılımında gerekli olan tanımlamalar yapılarak sisteme entegre

edilmiştir. Sistemimizde kullanılan motorların mekanik kayıpları dikkate alınmıştır. Alım

yapılan kalemler, adetler, fiyatlar ve kullanıldığı yerler aşağıda verilmiştir.

Tablo 7.1.Alınan Malzemeler Alınan Malzemeler Adet Fiyat Kullanılma Yeri

*2 Eksenli Joystick Kartı 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 0,99USD Konsol tasarımı

*433 MHz RF Kablosuz Verici(Transmitter) 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 0,63USD Konsol tasarımı

*9045 Kırmızı Plastik CW/CCW Pervane Seti 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 1,75USD Zagi tasarımı

*433 MHz RF Kablosuz Alıcı(Reciver) 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 0,63USD Zagi tasarımı

*12A ESC - Fırçasız Motor Sürücü Modülü 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 13,59USD Zagi tasarımı

*Emax Xa2212 1400Kv Multirotor Fırçasız Motor 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 15,86USD Zagi tasarımı

*SKY RC LiPo (2-3S) Şarj Aleti 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 25,07USD Zagi tasarımı

*11,1V Lipo Batarya 2250mAh 25C 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 25,13USD Zagi tasarımı

*Arduino Nano Klon - USB Kablo Hediyeli - (USB Chip

CH340)

3 KDV Dahil Birim Fiyat: 5,10USD Zagi tasarımı

*Arduino Micro (Klon) 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 16,07USD Zagi tasarımı

*Tower Pro SG90 RC Mini Servo Motor 3 KDV Dahil Birim Fiyat: 2,83USD Zagi tasarımı

*Arduino Mega Temel Başlangıç Kiti 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 81,42USD Konsol tasarımı

*Prolink Siyah İnce HDMI Kablo PB358B-0150 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 9,09USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Raspberry Pi 3 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 162,84TL Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Resmi Raspberry Pi 3/2/B+ Adaptörü 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 12,39USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*1X40 180 Derece Dişi Pin Header 5 KDV Dahil Birim Fiyat: 0,15USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Wireless NRF24L01+ 2.4GHz Transceiver Modül - 2.4GHz

Alıcı Verici Modül

1 KDV Dahil Birim Fiyat: 1,13USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Havya-Lehim Temizleme Süngeri 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 0,71USD Zagi tasarımı

*Arduino ve Raspberry PI ile Nesnelerin İnterneti - Gökhan

Dökmetaş

2 KDV Dahil Birim Fiyat: 20,00TL Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Arduino Stackable Header 10 Pin - Arduino Shield

Konnektörü

5 KDV Dahil Birim Fiyat: 0,09USD Zagi tasarımı

*ESP8266 ve Arduino ile Nesnelerin İnterneti - Hasbi Sevinç 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 16,00TL Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Edding 147 S Siyah Baskı Devre Kalemi(İnce Uç - Silgili) 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 4,72TL Zagi tasarımı

*Raspberry Pi ve Python ile IoT Uygulamaları - Güray

Yıldırım

1 KDV Dahil Birim Fiyat: 18,75TL Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Arduino Başlangıç Seti 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 59,00TL Zagi tasarımı

*Mini El Matkap Seti 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 20,06USD Zagi tasarımı

*7,4V Lipo Batarya 1750mAh 25C 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 15,72USD Zagi tasarımı

*GP Ultra 9V Pil 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 2,36USD Zagi tasarımı

*Hafif Tekerlek 4 KDV Dahil Birim Fiyat: 1,35USD Zagi tasarımı

*6 V 150mA Güneş Pili - Solar Panel 105x66mm 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 6,49USD Araştırma amaçlı

*8mm Banana Plug (3lü Set) 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 3,98USD Zagi tasarımı

*GP Ultra 1.5V AA Kalem Pil - 12′li Ekonomik Paket 2 KDV Dahil Birim Fiyat: 4,16USD Zagi tasarımı

*T Plug Yüksek Akım Konektör Seti (40-80A) 2 KDV Dahil Birim Fiyat: 0,54USD Zagi tasarımı

*3,2′′ Raspberry Pi Dokunmatik LCD Ekran (Birincil Ekran) 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 31,86USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Ağırlık Sensörü - Load Sensor 2 KDV Dahil Birim Fiyat: 2,02USD Zagi tasarımı

*Ağırlık Sensör Kuvvetlendirici - Load Cell Amplifier -

HX711

2 KDV Dahil Birim Fiyat: 1,26USD Zagi tasarımı

*ESP8266 Ekonomik Wifi Serial Transceiver Module 2 KDV Dahil Birim Fiyat: 4,13USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

58

*Prolink MP300 Usb 2.0 Hub, 3 Port Usb + Ethernet 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 20,06USD Kondol haberleşme port çoğaltma

*A4 Tech KM-72620D USB Kablolu Klavye Mouse Seti 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 14,80USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Raspberry Kablosuz Klavye Mouse 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 20,21USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*7,4V Lipo Batarya 450mAh 25C 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 8,83USD Zagi tasarımı

*Orjinal Arduino TFT LCD Ekran 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 23,52EUR Zagi iletişim birimi

*Orange Pi için HDMI -> VGA Dönüştürücü 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 8,03USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*Sandisk 32GB MicroSD 48MB/s Class10 Hafıza Kartı 1 KDV Dahil Birim Fiyat: 19,28USD Açık kaynak olarak konsol tasarımı

*7,4V Lipo Batarya 450mAh 25C 2 KDV Dahil Birim Fiyat: 8,83USD Zagi tasarımı

*T Plug Yüksek Akım Konektör Seti (40-80A) 2 KDV Dahil Birim Fiyat: 0,54USD Zagi tasarımı

TOPLAM 2120 TL

7.2. Deney Sonuçları

İHA’nin uçuş profili için düzenli bir şekilde hareket etmesi ve tüm ara sistemlerdeki

kalibrasyonun max seviyeye çıkarılarak ilk sistemde olan çıktının son sisteme kadar

düzenli bir kalibrasyon ila aktarılması için gerekli düzenlemeler yapılmıştır.Bu düzen ile

tasarımımız yeterli bir sonuca ulaşmıştır.

Tablo 7.2 Hız Analiz Değerleri

Analizde dikkat edilen

durumlar

Bilgisayar görmesi dayalı

joystick

Analog joystick

Mekanik kayıplar Yok var

Analog dijital dönüşüm

kayıpları

Yok var

Maliyet Yok var

Refleks kabiliyeti Var var

Hassasiyet Yüksek (kameraya yakınlık

uzaklık)

sınırlı

Yapılan analiz işlemlerinde proje kapsamında bilgisayar görmesine dayalı olarak

geliştirilen joystick sisteminin kullanıldığı İHA’ya göre performans ve kabiliyet değerleri

değişme gösterebilmektedir. Örneğin analog joystick’le yapılan İHA üzerindeki kamera

açı kontrolünde bilgisayar görmesine dayalı joystick kontrolüne göre kayıp daha fazladır.

59

7.3. Değerlendirmeler

Şekil 7.1 Joystick Kontrol Birimi

Şekil 7.1 ki kontrol birimi olan BAYKAR MAKİNANIN üretmiş olduğu Malazgirt mini

insansız hava aracı ülkemizin ve dünya literatürüne girmiş ilk %100 yerli imkânlarla

üretilmiş en küçük ebatlı askeri savunma amacı taşıyan bir üründür bu ürün referans

alınarak geliştirilmiş olan bu proje iha kontrolünde kullanılan Şekil 7.1 kırmızı çember

içerisine alınan joystick kontrolünün bilgisayar görmesine dayalı olarak geliştirilmiştir.

Yapılan bu projede çalışmalar sonucunda bilgisayar görmesine dayalı olarak joystik

kontrolünün yapılabilirliği anlaşılmıştır ayrıca sadece iha nın kontrolü değil iha

bünyesinde bulunan diğer kompenentlerinde Şekil 7.1.Joystik kontrol birimi kontrol

edilebileceği anlaşılmıştır.

Analiz işlemlerinde hız kontrolü için bilgisayar görmesine dayalı joystick ile analog

olarak hazırlanan joystik göndermiş oldukları koordinatlar baz alınarak ve bilgisayar

görmesine dayalı olarak geliştirilen yazılımda güneş ışınlarından kaynaklanan cisim

algılamama durumları deney dışında tutularak analiz gerçekleştirilmiştir. Bilgisayar

görmesine dayalı joystick sisteminin daha hızlı olduğu anlaşılmıştır. Bu hız olaylarının

daha da hızlandırılması için FPGA kullanılarak 5 bin 10 bin kat artırılabileceği de

unutulmamalıdır.

60

KAYNAKLAR

[1]. Wang L., Chen F., Yin H. “Detecting and tracking vehicles in traffic by unmanned aerial

vehicles”, Automation in Construction”, Vol. 72, (2016), pp. 294-308.

[2]. Weng L.,Liu Q.,Xia M. “ımmune network-based swarm based swarm intelligence and its

application to unmanned aerial vehicle (UAV) swarm coordination”,

“Neurocomputing”,Vol. 125, (2014), pp. 134-141.

[3]. Antonio L.Fernandes Jr.Walter E.Medeiros.,Francisco H.R.Bezerra,Josibel G.Oliveira Jr.,C

aroline L.Cazarin“GPR investigation of karst guided by comparison with outcrop and unm

anned aerial vehicle imagery”,“Journal of Applied Geophysics”,Vol.112,(2015),pp.268-378.

[4]. http://akizilkaya.pamukkale.edu.tr/B%C3%B6l%C3%BCm4_goruntu_isleme.pdf

[5]. http://www.aksam.com.tr/ekonomi/ihalara-50-metre-c2siniriyla-kayit/haber-492598

[6]. Bradski, G. and Kaehler, A., “Learning OpenCV: Computer Vision with the OpenCV

Library”, O’Reilly Media, Amerika Birleşik Devletleri, 16-17 (2008).

[7]. Turkcell.“bilgisayar”.15 Mart 2017 tarihinde erişildi.www.turkcebilgi.com/mikrobilgisayar

[8]. Xilink,”FPGA”,10 mart 2017,http://fpganedir.com/FPGA

[9]. Damlakayalı,”teknolojihaberi”,12 Mart 2017 tarihinde erişildi.http://yazilimdakadineli. com

/genel/spn-sifreleme-algoritmasi/

[10]. Robotik sistem,”mikrodenetleyici”,12 Şubat 2017 tarihinde erişildi,http://robotiksistem.

com/arduino_nano_v3.html

[11]. http://web.firat.edu.tr/iaydin/bmu357/bmu_357_bolum7.pdf

[12]. Fatih başarış,”sensorler”,23 Şubat 2017 tarihinde erişildi.http://www.elektrohobim.com/

index.php/arduino/sensorler/dht-11

[13]. https://besvolt.wordpress.com/2015/09/13/arduinoda-kullanabilecegimiz-nem-ve-sicaklik-s

ensorleri-dht11-dht21-dht22-karsilastirmasi/

[14]. Bkaakco,“derleyici”,30 Ocak 2017 tarihinde erişildi.http://bkaakco.blogspot.com.tr/2014/07

/visual-studio-nedir-ne-ise-yarar.html

[15]. Azat baydar,”c programlama”,24 Şubat 2017 tarihinde erişildi.https://baybarsyazilim.Word

press.com/category/c-2/

[16]. Jim grimes,”3d catia”,4 Nisan 2017 tarihinde erişildi.http://wp.3dcatia.com/catia-v5-r21-

bilgi-makalesi-2/

[17]. Mesut pişkin,”edge detection”,5 Nisan 2017 tarihinde erişildi.http://docs.opencv.org/2.4/do

c/tutorials/tutorials.html

[18]. http://www.filesonic.com/file/2464119881/Introduction_to_Autonomous_Mobile_Robots_

(Siegwart,_Nourbakhsh_2004).pdf

[19]. Serdar Yılgın.“ Mıssıon Plannıng For Unmanned Aerıal Vehıcle (Uav) Teams”, “In Partıal

Fulfıllment Of The Requırements For The Degree Of Master Of Scıence In Computer

Engıneerıng”, Master Bitirme Tezi, September, (2014).

[20]. Anıl Can Birdal.“ Determınatıon Of Tree Heıghts Usıng Unmanned Aır Vehıcles”, “Anadolu

University Graduate School Of Science”,Bitirme Tezi, July , (2016).

[21]. ieee-ies.org/resources/media/about/history/ieee_codeofethics.pdf

61

EKLER

EK-1_Standartlar_ve_Kisitlar_Formu

EK-2_IEEE_Etik_Kurallari__IEEE_Code_of_Ethics_TR

Yazılım kod örnekleri(CD)

62

STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

1. Çalışmanın amacını özetleyiniz.

Sol tarafta Şekil 1 de ki kontrol birimi olan BAYKAR

MAKİNANIN üretmiş olduğu Malazgirt mini insansız hava

aracı ülkemizin ve dünya literatürüne girmiş ilk %100 yerli

imkânlarla üretilmiş en küçük ebatlı askeri savunma amacı

taşıyan bir üründür bu ürün referans alınarak geliştirilmiş olan

bu proje iha kontrolünde kullanılan Şekil 1 kırmızı çember

içerisine alınan joystick kontrolünün bilgisayar görmesine

dayalı olarak geliştirilmiştir. Yapılan bu projede çalışmalar

sonucunda bilgisayar görmesine dayalı olarak joystik

kontrolünün yapılabilirliği anlaşılmıştır ayrıca sadece iha nın

kontrolü değil iha bünyesinde bulunan diğer

kompenentlerinde kontrol edilebileceği anlaşılmıştır.

Şeki1.Joystik kontrol birimi

2. Çalışamnın tasarım boyutunu açıklayınız.

Çalışmamızın tasarım boyutu tamamen yeni bir proje niteliğindedir. Bu proje tübitak 2209-A üniversiteler

arası öğrenci yurt içi araştırma projesi kapsamında destek alınarak geliştirilmiş ve amaç kısmında belirtilen

baykar makinaya ağit kontrol ünitesi referans alınarak %85 oranında özgün olarak gerçekleştirilmiştir.

3. Bu çalışmada bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?

Bu proje kapsamında insansız hava araçlarının kaza oranlarının % 25 konsoldan kaynaklandığı %17 insan

faktöründen kaynaklandığı bilim adamlarınca kanıtlanmıştır. Konsol ve insan faktörlerinin toplamı %42 lik

bi kaza hata oranı %3 lük bir hata oranını kabul etmeyen mühendislik için buyuk bir orandır. Bu alanla

alakalı çalışma yaptığımız bu çalışma hata oranını azaltmaya ve hız oranını artırmaya yönelik olarak

çalışma yapılmış ve tasarladığımız kendi aracımızda %15 oranında hata oranı azaltırlmıştır.

4. Çalışmada kullandığınız yöntemler nelerdir ve önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve

becerileri kullandınız? Açıklayınız.

Proje kapsamında genellikle kullandığımız yöntemler teknik yönde uygulama gerektiren el bererileri ile

mühendislik uygulamaraının birleşmesidir. Proje kapsamında kullandığımız dersler mühendislik

yazılımları, programlama, sayısal analiz, haberleşme, sayısal devre tasarımı, mikrobilgisayarlı sistem

tasarımı, gerçek zamanlı işaret işleme uygulamaları ve güç elektroniği derlerinde öğrenilmiş olan teknik ve

teorik bilgiler uygulanmıştır.

5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?

Proje kapsamında kullandığımız mühendislik standartları hız, kontrol, özgün değer, karmaşık sistemlerin

çözülmesinde kullandığımız yöntemler ve mühendislik yaklaşımıdır.

Fırçasısz dc motor standarlarının içerisinde olan 1500 rpm olarak timer2 ile kontrol edilmiştir.

Lipopil batarya 7,4 volt 450 mAh olarak ayarlanmış 6,4 voltun altına düşmeyecek şekilde

tasarlanmıştır.

Zagi tipi insansız hava aracı sivil havacılık genel müdürlüğün belirlemiş olduğu 0-500 mg

altındaki araçların kayıt işleminin olmaması durumu göz önünde bulundurularak sistem

tasarlanmıştır.

Yazılım standarları opencv nin belirlemiş olduğu opencl ekran kartlarının iç mimarisine uygun

olarak yazılmıştır.

100mm erkek-erkek kablo kullanılmıştır.

63

6. Kulandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir? Lütfen çalışmanıza uygun

yanıtlarla doldurunuz.

a) Ekonomi

Proje kapsamında tübitakın sağalmış olduğu 2209 –A üniversite öğrencileri yurt içi araştırma

projeleri destekleme programı bazında kazanmış olduğum lisans araştırma bursu ile proje

ekonomisi planlı bir şekilde yapılarak 2500 Tl olarak ayarlanmıştır.

b) Çevre sorunları:

Proje kapsamında tasarlanan prototip sivil havacılık genel müdürlüğünün belirlemiş olduğu

sıtandartlara göre yapılmış ve çevre sorunlarına yol açmayacak şekilde mühendislik

hesaplamalarıyla oluşturulmuştır.

Elektrik motorları kullanıldığından zehirli gazların oluşmaması.

Ağırlık aşımı olmadığından arıza halinde insan sağlığına zarar vermemesi.

Sivil havacılık kurallarına dâhil edilerek tasarlanmış olması.

c) Sürdürülebilirlik:

Proje araştırma amacıyla sürdürülebilirliği olan bir projedir.

Cisim tanıması yerine insan el hareketleri ile insansız hava aracının kontrolü.

İnsansı özelliklerin insansız hava aracına aktarılabileceğinin kanıtlanması.

d) Üretilebilirlik:

Proje prototip olarak yapılmış üretilebilirliği kanıtlanmıştır

e) Etik:

Proje etik çalışma kapsamında değildir.

f) Sağlık:

Proje olumsuz sağlık sorunlarına yol açmamaktadır. Bu konuda sivil havacılık genel

müdürlüğünün belirlemiş olduğu sıtandartlar göz önüne alınarak insansız hava aracı

tasarlanmıştır.

g) Güvenlik:

Proje güvenlik açısında sivil havacılık genel müdürlüğünün belirlemiş olduğu standartlara göre

tasarlanmış insan ve çevreye zarar vermeyecek şekilde ağırlık büyüklük ebatları

sınırlandırılmıştır. İHA uçuşları, insan ve yapılardan en az 50 metre uzaklıkta

gerçekleştirilebilecek. Standartlar çerçevesinde, azami kalkış ağırlığı 500 gr ila 25 kg aralığında

olan İHA’ların ve bunları kullanacak pilotların SHGM tarafından oluşturulan internet tabanlı

'Kayıt Sistemi'ne kayıt edilmesi gerekmektedir. Bunun dışındaki azami kalkış ağırlığı 25 kg ile

150 kg aralığında olan ikinci gruptaki İHA’lar ile azami kalkış ağırlığı 150 kg ve daha fazla olan

İHA’ların Türk hava araçları tesciline kayıt yaptırmaları gerekiyor.

h) Sosyal ve politik sorunlar:

Proje Sosyal ve politik sorunlar açısında sivil havacılık genel müdürlüğünün belirlemiş olduğu

standartlara göre tüm sorunlar göz önüne alınarak dizayn edilmiştir. Sosyal ve politik sorunlara

yol açmamaktadır. sosyal açıdan insansız hava araçları günümüzde ülkemizde kullanılmaya ve

akademik araştırmalarda aktif olarak yer almaya devam ettiğinden bu alanda kullanılabilmesi

için insan sağlığı açısından dikkatli bir şekilde düzenlenmeye çalışılmıştır. Politika açısından

bakıldığında insasız hava araçları askeri alanlarda ülkeler arasında savunma sanayinde bir güç

oluşturmaktır. Bu teknolojilerinin geliştirilmesü ülkeler için önem arz ettiğinden bizim

64

ülkemizde yeni bi çalışma alanı kapsamı oluşturmaktatır. Bu alanda çalışma yapılan akademik

çalışmalara örnek olabilecek bir proje niteliği olan bir çalışmadır.

Çalışmanın Adı Zagi Tipi Bir İnsansız Hava Aracının (İHA) Tasarımı ve Bilgisayar

Görmesine Dayalı Olarak Kontrol Yazılımının Geliştirilmesi

Çalışmayı

Hazırlayan(lar)

Mehmet DEMİR

Bayram GÜNEŞ

Danışman Onayı Prof.Dr. Raşit KÖKER

65

IEEE Etik Kuralları IEEE Code of Ethics

IEEE üyeleri olarak bizler bütün dünya üzerinde teknolojilerimizin hayat standartlarını

etkilemesindeki önemin farkındayız. Mesleğimize karşı şahsi sorumluluğumuzu kabul

ederek, hizmet ettiğimiz toplumlara ve üyelerine en yüksek etik ve mesleki davranışta

bulunmayı söz verdiğimizi ve aşağıdaki etik kuralları kabul ettiğimizi ifade ederiz.

1. Kamu güvenliği, sağlığı ve refahı ile uyumlu kararlar vermenin sorumluluğunu

kabul etmek ve kamu veya çevreyi tehdit edebilecek faktörleri derhal açıklamak;

2. Mümkün olabilecek çıkar çatışması, ister gerçekten var olması isterse sadece algı

olması, durumlarından kaçınmak. Çıkar çatışması olması durumunda, etkilenen

taraflara durumu bildirmek;

3. Mevcut verilere dayalı tahminlerde ve fikir beyan etmelerde gerçekçi ve dürüst

olmak;

4. Her türlü rüşveti reddetmek;

5. Mütenasip uygulamalarını ve muhtemel sonuçlarını gözeterek teknoloji anlayışını

geliştirmek;

6. Teknik yeterliliklerimizi sürdürmek ve geliştirmek, yeterli eğitim veya tecrübe

olması veya işin zorluk sınırları ifade edilmesi durumunda ancak başkaları için

teknolojik sorumlulukları üstlenmek;

7. Teknik bir çalışma hakkında yansız bir eleştiri için uğraşmak, eleştiriyi kabul

etmek ve eleştiriyi yapmak; hatları kabul etmek ve düzeltmek; diğer katkı

sunanların emeklerini ifade etmek;

8. Bütün kişilere adilane davranmak; ırk, din, cinsiyet, yaş, milliyet, cinsi tercih,

cinsiyet kimliği, veya cinsiyet ifadesi üzerinden ayırımcılık yapma durumuna

girişmemek;

9. Yanlış veya kötü amaçlı eylemler sonucu kimsenin yaralanması, mülklerinin zarar

görmesi, itibarlarının veya istihdamlarının zedelenmesi durumlarının

oluşmasından kaçınmak;

10. Meslektaşlara ve yardımcı personele mesleki gelişimlerinde yardımcı olmak ve

onları desteklemek.

IEEE Yönetim Kurulu tarafından Ağustos 1990’da onaylanmıştır.

66

IEEE Code of Ethics

We, the members of the IEEE, in recognition of the importance of our technologies in

affecting the quality of life throughout the world, and in accepting a personal obligation

to our profession, its members and the communities we serve, do hereby commit

ourselves to the highest ethical and professional conduct and agree:

1. to accept responsibility in making engineering decisions consistent with the

safety, health and welfare of the public, and to disclose promptly factors that might

endanger the public or the environment;

2. to avoid real or perceived conflicts of interest whenever possible, and to disclose

them to affected parties when they do exist;

3. to be honest and realistic in stating claims or estimates based on available data;

4. to reject bribery in all its forms;

5. to improve the understanding of technology, its appropriate application, and

potential consequences;

6. to maintain and improve our technical competence and to undertake technological

tasks for others only if qualified by training or experience, or after full disclosure

of pertinent limitations;

7. to seek, accept, and offer honest criticism of technical work, to acknowledge and

correct errors, and to credit properly the contributions of others;

8. to treat fairly all persons regardless of such factors as race, religion, gender,

disability, age, or national origin;

9. to avoid injuring others, their property, reputation, or employment by false or

mlicious action;

10. to assist colleagues and co-workers in their professional development and to

support them in following this code of ethics.

Approved by the IEEE Board of Directors

August 1990

67

ÖZGEÇMİŞ

Mehmet Demir

Kahramanmaraşın Onikişubat ilçesinde 15.03.1993 tarinde doğdum. İlköğrenim olarak

Süleyman Demirel İlköğretim Okulundan 2007 yılında mezun oldum. Aynı yıl Anadolu

Ticaret Meslek Lisesi Bilişim Teknolojileri bölümü Web Programlama dalına

kaydoldum, buradan 2011 yılında mezun oldum.2012 yılında Sakarya Üniversitesi

Teknoloji Fakültesi Elektrik- Elektronik Mühendisliğini kazandım, şuan son sınıf

öğrencisi olarak eğitimime devam etmekteyim. Ayrıca Teknoloji Fakültesi Mekatronik

Mühendisliği de çap öğrencisiyim.

Bayram Güneş

31 Mayıs 1993 yılında Kocaeli’nde doğdum. İlkokul yedinci sınıfa kadar Arslanbey

Şefkatiye İlköğretim okulunda okudum. Sekizinci sınıfı İzmit Ulugazi İlköğretim

okulunda tamamladım. Arslanbey Fevziye Tezcan Anadolu Teknik Lisesi Elektrik-

Elektronik bölümü Endüstriyel Bakım Onarım dalından mezun oldum.2012 yılında

Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Elektrik- Elektronik Mühendisliğinde

öğrenim görmeye başladım ve öğrenim halen devam etmektedir.