Teee.ktu.edu.tr/bitirme.dosyalar/bitirme_projeler... · Yangın ya da gaz kaçağı olması...

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

AKILLI EV OTOMASYONU

243435 Selenay SAKA

243469 Ömür SARAL

Doç. Dr. Halil İbrahim OKUMUŞ

Mayıs 2014

TRABZON

ii

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

Ömür SARAL ve Selenay SAKA tarafından Doç.Dr. H.İbrahim OKUMUŞ

yönetiminde hazırlanan “AKILLI EV OTOMASYONU” başlıklı lisans bitirme projesi

tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak

kabul edilmiştir.

Danışman : Doç. Dr. H.İbrahim OKUMUŞ ………………………………

Jüri Üyesi 1 : Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ ………………………………

Jüri Üyesi 2 : Prof. Dr. A. Sefa AKPINAR ………………………………

Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ ………………………………

iii

ÖNSÖZ

Teknolojik alanda günden güne yeni gelişmeler olmaktadır. Bu gelişmelere bağlı

olarak insanların yaşam standartlarını her geçen gün artmaktadır. İnsanların

yaşamlarının büyük bir kısmını evlerinde geçirdiğini düşünürsek, buna bağlı olarak

insanların yaşamlarını kolaylaştıran, daha konforlu, daha güvenli ve daha tasarruflu bir

yaşam sunan “ Akıllı Ev ” modeli ortaya çıkmıştır.

Çalışmamızın son halini almasında yol gösterici olan kıymetli hocamız Doç. Dr.

Halil İbrahim OKUMUŞ’a, bölümümüz çalışanlarından Yüksel SALMAN’a ve

desteğini esirgemeyen arkadaşımız Emre AYDOĞMUŞ’a teşekkür ederiz.

Her şeyden öte, eğitimimiz süresince bize her konuda tam destek veren

ailelerimize ve bize hayatlarıyla örnek olan tüm hocalarımıza saygı ve sevgilerimizi

sunarız.

Mayıs 2014

Selenay SAKA

Ömür SARAL

iv

İÇİNDEKİLER

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU ...............................................................İİ

ÖNSÖZ ........................................................................................................................... İİİ

İÇİNDEKİLER ............................................................................................................... İV

ÖZET .............................................................................................................................. Vİ

ŞEKİLLER DİZİNİ ....................................................................................................... Vİİ

ÇİZELGELER DİZİNİ ................................................................................................ Vİİİ

SEMBOLLER VE KISALTMALAR ............................................................................. İX

1. GİRİŞ ............................................................................................................................ 1

2. TEORİK ALTYAPI ...................................................................................................... 4

2.1. HABERLEŞME .......................................................................................................... 5

2.2. BLUETOOTH ............................................................................................................ 6

2.3. İŞLEMCİ ................................................................................................................... 6

2.4. PIC .......................................................................................................................... 8

2.4.1. PIC Mikro Denetleyicilerin Özellikleri ........................................................... 8

2.4.2. PIC Mikro Denetleyicilerin Diğer Avantajları ................................................ 9

2.4.3. PIC18F2550 ..................................................................................................... 9

Şekil 3. PIC18F2550 ................................................................................................. 9

2.4.4. Teknik Özellikleri ............................................................................................ 9

3. TASARIM .................................................................................................................. 11

3.1. AKILLI EV KONTROL ARAYÜZÜ TASARIMI ........................................................... 11

3.2. BAHÇE AYDINLATMASININ TASARIMI ................................................................... 11

4. SİMÜLASYON ÇALIŞMASI .................................................................................... 12

4.1. GÜÇ KARTI TASARIMININ SİMÜLASYONU ............................................................. 12

4.2. KONTROL KART TASARIMININ SİMÜLASYONU ...................................................... 13

4.3. RÖLE KARTI TASARIMININ SİMÜLASYONU............................................................ 15

v

5. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ..................................................................................... 16

5.1. SİSTEMİN GERÇEKLEŞTİRİLMESİ VE BASKI DEVRENİN HAZIRLANMASI ................. 16

5.1.1. Güç Devresi Kartının Basımı ........................................................................ 16

5.1.2. Kontrol Kartın Basımı ................................................................................... 18

5.1.3. Röle Kartın Basımı ........................................................................................ 19

6. SONUÇLAR ............................................................................................................... 21

7. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME .................................................................... 22

KAYNAKLAR ............................................................................................................... 23

EKLER ............................................................................................................................ 24

EK-1 IEEE ETİK KURALLARI .................................................................................... 24

IEEE CODE OF ETHİCS ............................................................................................... 26

MÜHENDİSLER İÇİN ETİK KURALLARI ................................................................ 27

EK-2 DİSİPLİNLERARASI ÇALIŞMA ........................................................................ 28

EK-3 ÇALIŞMA TAKVİMİ .......................................................................................... 29

EK-4 MALİYET HESABI ............................................................................................. 30

EK-5 AKILLI EV BİLGİSAYAR KONTROLÜ ARAYÜZ OLUŞUM KODLARI .... 31

EK-6 AKILLI EV OTOMASYONUNUN MİKRO DENETLEYİCİ PROGRAMLAMA

KODLARI ...................................................................................................................... 39

EK-7 STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU ......................................................... 44

ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................................... 46

vi

ÖZET

Geçmişten günümüze teknolojik gelişmeler devam etmektedir. Özellikle

elektronik alanındaki gelişmeler insanların hayatlarında büyük kolaylıklar sağlamıştır.

Bunlardan biri de akıllı ev otomasyonudur.

Bizim projemizde iç ve dış aydınlatma, bahçe sulaması, garaj kapısı kontrolü,

perde kontrolü, gaz kaçağı ve yangına karşı ısı kontrolü PIC yardımıyla bluetooth

üzerinden haberleşilerek sağlanmıştır. Ayrıca iç ve dış aydınlatma ile perdelerin

kontrolü için gün ışığının durumundan yararlanılmıştır. Projemizde iki katlı olarak

tasarlanan evin iç aydınlatması birinci ve ikinci kat ayrı ayrı kontrol edilmiştir.

Gün geçtikçe yaygınlaşan akıllı evler insanların hayatlarını kolaylaştırdığı gibi

maddi açıdan da tasarruf sağlamaktadır. Şimdilik aşama kaydedilmiş gibi gözükse de

teknoloji ilerledikçe bu alanda daha fazla gelişmeler yaşanacağı ortadadır.

vii

ŞEKİLLER DİZİNİ

ŞEKİL 1 : Akıllı ev otomasyonu blok diyagramı ........................................................... 4

ŞEKİL 2 : Bluetooth modülü .......................................................................................... 6

ŞEKİL 3 : PIC18F2550 ................................................................................................... 9

ŞEKİL 4 : PIC18F2550 bacak bağlantıları ................................................................... 10

ŞEKİL 5 : Akıllı ev sisteminin bilgisayar kontrol arayüzü .......................................... 11

ŞEKİL 6 : Güç kartı tasarımı simülasyonu ................................................................... 13

ŞEKİL 7 : Kontrol kartı tasarımı simülasyonu-1 .......................................................... 14

ŞEKİL 8 : Kontrol kartı tasarımı simülasyonu-2 .......................................................... 14

ŞEKİL 9 : Röle kartı tasarımı simülasyonu .................................................................. 15

ŞEKİL 10 : Güç devresinin ISIS’deki dizaynı ................................................................ 16

ŞEKİL 11 : Güç devresinin ARES’deki dizaynı ............................................................ 17

ŞEKİL 12 : Güç devresinin baskı devresi ....................................................................... 17

ŞEKİL 13 : Kontrol devresinin ISIS’deki dizaynı .......................................................... 18

ŞEKİL 14 : Kontrol devresinin ARES’deki dizaynı ....................................................... 18

ŞEKİL 15 : Kontrol kartının baskı devresi ..................................................................... 19

ŞEKİL 16 : Röle devresinin ISIS’deki dizaynı ............................................................... 19

ŞEKİL 17 : Röle devresinin ARES’deki dizaynı ............................................................ 20

ŞEKİL 18 : Röle kartının baskı devresi .......................................................................... 20

viii

ÇİZELGELER DİZİNİ

ÇİZELGE 1 : Projenin çalışma takvimi………….………………………………….....28

ÇİZELGE 2 : Sistemin maliyet çizelgesi………….…………………………………...29

ix

SEMBOLLER VE KISALTMALAR

A : Amper

ACIN : Alternatif Akım Girişi

ALU : ArithmeticLogicUnit

CPU : Merkezi İşlem Birimi

DC : Doğru Akım

DCIN : Doğru Akım Girişi

EEPROM : Elektrikle yazılıp silinebilen bellek

GHz : Giga Hertz

Hz : Hertz

mA : Mili Amper

PIC : PeriphericalInterface Controller

RAM : Random Access Memory

V : Volt

1. GİRİŞ

Teknoloji durmaksızın gelişmeye devam etmektedir. Mühendisliğin tanımından

da anlaşılacağı gibi bilim ve matematiği kullanarak insanlığa, çevreye yararlı tasarımlar

sunmak gelişmenin önemli bir parçasıdır. Özellikle güç elektroniğinin gelişmesi bu

alanda büyük yarar sağlamıştır. Güç elektroniği de kullanılarak yapılabilecek

tasarımlardan biri de akıllı ev otomasyonudur.

Akıllı ev ilk olarak 1980’lerin başında ortaya çıkmıştır. Ülkemizde ilk

1984’tedir.Öncelikle sağlıklı insanların basit ihtiyaçlarını gerçekleştiren akıllı evler

gittikçe geliştirilmiştir. Bu gelişme özellikle yaşlı ve engellilerin yaşamında büyük

kolaylıklar sağlamıştır.[1]

Akıllı evler, insanların hayatlarını kolaylaştıran, güvenliğini ve daha tasarruflu

yaşamasını sağlayan önemli bir tasarımdır.

Biz projemizde bilgisayar ile bahçe sulamasını, perdelerin açılıp-kapanmasını,

bahçe kapısını, iç ve dış aydınlatmayı kontrol ettik. Aydınlatma ve perdelerin kontrolü

için bilgisayarın yanında gün ışığından da yararlandık. Ayrıca yangın ya da gaz kaçağı

olması durumunda bilgisayarımıza gelecek uyarı ile durumdan anında haberdar

olacağız.

Farklı bakış açıları ile akıllı ev otomasyonunun faydalarını saptayabiliriz. Zaman

içerisinde insanlar sürekli daha fazla çalışma gereksinimi duymaktadır. Bu durumda

beraberinde yorgunluğu getirir. Yorgunluk sonucunda da çeşitli unutkanlıklar yaşayarak

hem maddi hem manevi kayıplar ortaya çıkarabilir. Ütüyü prizde unutmak ya da ocağın

altını açık bırakmak vb gibi. Bu ve bunun gibi durumlar kişinin yaşamının son

bulmasına sebep olabilir.[2]

Akıllı evlerde öncelik güvenliktir, ardından konfor gelir. İlk duyulduğunda akıllı

ev lüks gibi gözükse de aslında bir ihtiyaçtır.

2

Akıllı evin tanımı, kullanılan modüller yardımıyla kişilerin ihtiyaçlarına cevap

verebilen, hayatlarını kolaylaştıran, daha güvenli, daha konforlu ve tasarruflu bir yaşam

sunan evler olarak yapılabilir.

Bizim çalışmamızda kişi evinin kontrolünü uzaktan sağlayabilmektedir. PIC

yardımıyla evinin perdelerini, iç-dış aydınlatmasını rahatlıkla kontrol edip elektrik

tasarrufu sağlayacaktır. Hepimizin başına sık sık gelen özellikle koridorun ışığını açık

bırakıp gitme durumunda bilgisayar ile bu sorunu ortadan kaldırabilecektir. Akıllı

evimizde gaz ve ısı sensörü kullandık. Yangın ya da gaz kaçağı olması durumunda, PIC

sayesinde bilgisayara anında mesaj gelecek.Olaydan hemen haberdar olunması çabuk

müdahaleyi de beraberinde getirecektir.Yangın ya da gaz kaçağı gibi durumlar çok

tehlikelidir.Kişi evdeyse hayatını kaybetmesine sebep olabilir.Kişi evde değilse de ciddi

maddi kayıplara neden olur.

Yeşil alanlar, çiçekler yoğun iş hayatında insanlara huzur veren, insanları

dinlendiren doğal güzelliklerdir. Yeterli alana sahip olan her insan bir bahçesi olsun

ister. Bahçe, düzenli bakım ve sulama gerektirir. Bizim çalışmamızda kişibilgisayar

üzerinden istediği anda ve zaman aralığında bahçesini kolayca sulayabilmektedir.

Çalışmamızda bahçeli bir villa maketi kullandık. Bu akıllı evin bahçesinin araç

giriş kapısı da bilgisayar üzerinden kontrol edilmiştir. Bahçeye girecek araçları ev

sahibi rahatlıkla belirleyebilmektedir. Bu da önemli bir güvenlik önlemidir.

Akıllı ev ilk bakışta lüks gibi görünse de önlediği tehlikeler göz önüne

alındığında bir ihtiyaç olduğu açıkça ortadadır.

Akıllı ev otomasyonunda yapılan değişik bir çalışmaya göz atalım. Kocaeli

Üniversitesi’nde yapılan çalışmayı inceleyelim :

Kocaeli Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği Bölümü’nde lisans ve lisansüstü

düzeyde gerçekleştirilen sensör tekniği tabanlı farklı mekatronik projelerin akıllı ev

maketi üzerindeki uygulamaları yapılmıştır. Bu projede amaç bir evin nasıl akıllı

sisteme ihtiyacı olduğunun belirlenmesi, nerelerde ve nasıl kullanılabileceğinin tespit

edilip uygulanmasıdır. Öncelikle üzerinde çalışmalar yapılacak maket ev tasarlanmış,

sonrasında gerçekleştirilebilecek sistemler araştırılıp belirlenmiştir.

3

Gerçekleştirilen projeler;

*Maket evin ısısını belirli bir değerde tutan soğutucu mekanizma,

*Gün ışığının durumuna göre dış lambaları ve bahçe ışıklarını yakabilen sistem,

*Bilgisayar kontrollü iki eksen etrafında dönebilen kamera sistemi,

*Binadaki sarsıntıyı algılayıp, enerji hattını devre dışı bırakan sistem,

*RF ile odasında yatan küçük çocukların vücut ateşinin denetimi olarak

sıralanabilir.[3]

Bu çalışmada bizim projemizden farklılıklar olduğu gibi benzer yönler de vardır.

Perdelerin, iç ve dış aydınlatmanın kontrolü, bilgisayar üzerinden kontrol ortak

yanlarımızdır. Ayrıca biz bahçe sulaması, garaj kapısının kontrolü ve gaz kaçağı gibi

durumları kontrol altına almayı tercih ettik.

Buradan da anlaşılacağı gibi akıllı ev otomasyonu ile farklı kontrol alanları

tercih edilebilir. Tercih alanı genişledikçe yaşam kolaylığı ve enerji tasarrufu artar.

Bu ve bunun gibi projelerde programlama diline hakim olmak önemlidir. İyi bir

programlama dili ile standartlar rahatlıkla zorlanabilir.

Proje esnasında izlediğimiz çalışma takvimi EK-3'te verilmiştir. Bu çalışma

takvimine uymak programlı çalışmamızı sağlamıştır.

Sistemde kullanılan malzemeler, miktarları ve fiyatları EK-4’te verilmiştir.

4

2. TEORİK ALTYAPI

Gerçekleştirdiğimiz akıllı evdeki kontrol alanları blok diyagramı Şekil1’deki

gibidir.

Şekil 1. Akıllı ev otomasyonu blok diyagramı

PIC Garaj

kapısıaçılacak

Perdeler

açılacak

Dış aydınlatma

açılacak

Birinci kat

aydınlatması

açılacak

Bahçe

sulaması

İkinci kat

aydınlatması

açılacak

Bilgisayar Bluetooth

5

2.1. Haberleşme

Bir yerde bulunan kişilerin başka bir yerde bulunan kişilerle bilgi, mesaj ve

haber alışverişine haberleşme denir.

İlk insanlardan günümüze insanlar pek çok haberleşme yöntemi kullanmışlardır.

Örneğin milattan önce 3000 yıllarında Mısırlılar HİYOROGLİF denilen resimlerden

oluşmuş bir yazı kullanıyorlardı. MÖ 1300’lü yıllarda Mezopotamya’da ilk alfabenin

kullanıldığı bilinmektedir.

Mısırlılar tarafından bulunan Papirus adlı kağıdı geliştiren Çinliler, daha sonrada

matbaa harglerini icat ederek kitap basmaya başlamışlardır. Ancak elle yazılan bu

kitapları yazıp basmak çok uzun ve zahmetli bir işti. 15 yy.matbaanın icadı ile çok kısa

sürede kitap ve gazete basılmaya başlanmıştı.

19 yy.’da ortaya çıkan Linotip dizgi makinaları sayesinde o zamana göre

inanılmaz bir hızla 12 sayfalık bir gazete saatte 90.000-100.000 basılabiliyordu.

1843 yılında MORS alfabesinin icadı ile telgraf çok yaygın olarak kullanılmaya

başlanmıştır.

1876 yılında GrahamBell’in telefonu icat etmesiyle haberleşme alanında yeni bir

çığır açılıyordu.

Heinrich Hertz elektromanyetik dalgaları icat ettikten sonra GugliolmaMarconi,

MORS kodunu kullanarak ilk telsiz mesajını göndermeyi başarmıştı.1900’lü yıllarda ise

radyodan ilk insan sesi gönderilmişti. Radyoda yayınlanan ilk haber ise 1916 yılında

yapılan Başkanlık seçimi sonuçlarıydı.[4]

Hareketli film kayıt cihazının icadından sonra çekilen sessiz filmler, ardından

sesli filmler ve televizyon… İnsanlar üzerindeki en büyük etkiyi televizyon yapmıştır.

Hem görsel hem işitsel olması ve hızı televizyonun hem çok çabuk hem de çok geniş bir

alana yayılmasını sağlamıştır.

6

Günümüz haberleşmesinde en önemli yeri tutan televizyonu tahtından indirecek

yeni haberleşme yöntemleri muhakkak ki geliştirilecektir.

2.2. Bluetooth

2.4 GHz radyo dalgaları kullanılarak, kablo kullanmadan ve doğrudan görüş

hattı olmadan kısa mesafeli ses ve veri haberleşmesini sağlayan sisteme BLUETOOTH

denir. Gerçekleştirdiğimiz projede Şekil 2’deki Bluetooth modulü kullanılmıştır.

Şekil 2. Bluetooth modülü

Evlerimizde kullandığımız televizyon, radyo gibi cihazların uzaktan

kumandaları da bir çeşit bluetoothtur. Ancak bluetooth ile uzaktan kumandalar

arasındaki en büyük fark, uzaktan kumandalar kızıl ötesi ışık ile doğrudan görüşle veri

iletişimi sağlanırken bluetoothta kızıl ötesi ışığa ihtiyaç yoktur. Bluetoothun kullanım

alanı oldukça geniştir. Mesela bluetoth sayesinde bilgisayarımıza kablo ile bağlanan

yazıcının, farenin kablolarını atabilir, kablosuz kullanabiliriz. Ya da bluetoothlu

kulaklıklar sayesinde araç kullanırken çaln cep telefonumuzu elimize almadan

görüşmemizi yapabiliriz.

2.3. İşlemci

Central Process Unit yani Merkezi İşlem Birimi bilgisayarların beynidir.

Bilgisayardaki tüm işlemleri gerçekleştirip gerekli yerlere gönderen elemandır.

İşlemciler kısaca, bilgisayar üzerinde yaptığımız her şeyin gerçekleştiği yerdir.

Klavyedeki harflere basmamız, fareyi hareket ettirmemiz tamamen işlemcide

gerçekleşir.

7

İşlemciler ilk üretildiği zaman ancak belli işlemleri genellikle de tek bir işlemi

gerçekleştirirlerdi. Fakat bu işlemciler hem sınırlı bir iş yapıyor hem de yüksek

maliyetlidirler.

1971 yılında üretilen ilk mikroişlemci Intel 4004 sayesinde işlemci tasarımları

ve kullanım alanları oldukça değişti.1974 yılında üretilen Intel 8080 ise geniş çaplı bir

kullanım alanına sahiptir.

Zamanla merkez işlem birimini yürütme metotları değişim gösterdi. Gelişen

teknoloji sayesinde üretilen cep telefonları ve küçük boyutlu bilgisayarlarda kullanılmak

üzere küçük işlemcilerin geliştirilmesi mecburi hale geldi. Geliştirilen bu küçük boyutlu

işlemciler günümüzde, günlük hayatımızın hemen her alanında kullanılmaktadır.

Mikroişlemcilerin yapısı, transistör denilen yarı iletken milyonlarca malzemeden

oluşmuştur.

Mikroişlemcilerin en önemli birimi temel aritmetiksel işlem komutlarını

dönüştüren Arithmetic Logic Unit (Aritmetiksel ve Mantıksal İşlem Birimi)’dir.

Arithmetic Logic Unit (ALU) denen bu bölüm elektrik sinyallerinin

transistörden geçirerek toplama, çıkartma, çarpma, bölme gibi temel aritmetiksel

işlemlere dönüştürür. Bu bölümün fonksiyonları ne kadar fazla ise işlemci o kadar değer

kazanır.

Ayrıca işlemcilerde değişik kontrol, veri yolları ve denetleme bileşenleri vardır.

İşlemcilerin yapması gereken kodların çalışması için gereken işlemleri

belirleyen birime Komut Çözücü (Instruction Decoder) denir.

İşlemcilerde ayrıca Kaydediciler (Registers) ve Veriyolu (Bus) bölümleri

bulunur. Kaydediciler; ana bellekteki veriler işlenmek üzere merkezi işlem birimine

taşınıp işlenene kadar saklamaya yarar.

İşlemcinin geri kalan donanım ile bağlantısını sağlayan iletken elektriksel

yollara da Veriyolu (Bus) denir.

8

2.4. PIC

PIC MICROCHİP firması tarafından geliştirilmiş çok fonksiyonlu, hızlı çalışan

mikrodenetleyicidir. Mikrodenetleyici ailesi ile kıyaslandığında daha uygun bir fiyata

sahiptir. Microchip firması farklı tarımlarda ve özelliklerde denetleyiciler üretmektedir.

Üretilen bu mikro denetleyiciler, denetleyicinin kelime boyuna göre değişik aile

isimlerine ayrılmıştır.

Denetleyicilerin sınıflandırılmasında şu kıstaslar dikkate alınır;

Kelime boyunun kaç bit olduğu

Çalışma hızı

Giriş/çıkış port sayıları

Bellek tipleri

2.4.1. PIC Mikro Denetleyicilerin Özellikleri

Güvenilirlik: PIC komutları bellek içerisinde fazla yer kaplamaktadır. Bu

komutlar 12 veya 14 bitlik bir program bellek sözcüğüne sığarlar. Harward mimari

teknolojisi kullanılmayan mikro kontrolörler de yazılım programın veri kısmına atama

yaparak bu verilerin komut gibi çalıştırılmasını sağlamaktadır. Bu da büyük bir hatalara

yol açmaktadır. Ama PIC’de bu durum engellenmiştir [5].

Hız: PIC oldukça hızlıdır. Her bir komut döngüsü 1 mikro saniyedir. 5 milyon

komutluk bir program 20 Mhz’lik bir kristalle iletilmesi sadece 1 saniye sürer. Bu iletim

süresi 3865 x 33 hızının 2 katıdır [5].

Komut Seti: PIC’in 16C5X ailesinde yazılım yapabilmek için 33 komuta,

16CXX için 35 komuta, 18FXXX ise 75 komuta ihtiyaç vardır. PIC’lerde kullanılan

komutlar register temellidir. 16C5X ailesinde 12 bit, 16CXX’de 14 bit ve 18FXXX ise

16 bit uzunluğundadır [5].

Seçenekler: PIC ailesinde her türlü ihtiyaçların giderilebileceği hız, sıcaklık, I/O

hatları, timer fonksiyonları, A/D ve bellek kapasite seçenekleri mevcuttur [5].

9

2.4.2. PIC Mikro Denetleyicilerin Diğer Avantajları

Yaygın kullanılır ve pahalı değildir.

Birçok yerde örnek yazılımlar bulunmaktadır.

Komut sayısı fazla değildir.

Az ve basit elemanlarla donanımlar yapılabilir.

2.4.3. PIC18F2550

Projede kullanılan mikrodenetleyici PIC18F2550 Şekil 3 'teki gibidir. Seri port

haberleşmede yaygın olarak kullanılan bir PIC'tır.

Şekil 3. PIC18F2550

2.4.4. Teknik Özellikleri

*DIP Paket

*Program Hafızası 32KB

*CPU Hızı 48MHz

*RAM Bytes 2.048

*Data EEPROM

*Zamanlayıcılar 1x8-bit, 3x16-bit

10

*Sıcaklık aralığı(C) 40-85

*Çalışma voltaj aralığı (V) 2,5-5

PIC18F2550'nin bacak bağlantısı Şekil 4'te gösterilmiştir.

Şekil 4. PIC18F2550 Bacak bağlantıları

11

3. TASARIM

3.1. Akıllı Ev Kontrol Arayüzü Tasarımı

Akıllı ev sistemimizin kontrolü bilgisayar üzerinden hazırlanan arayüzden

sağlanmıştır."Akıllı Ev KTU PROGRAM" ismini verdiğimiz arayüz Şekil 5'teki gibidir.

Şekil 5. Akıllı ev sisteminin bilgisayar kontrol arayüzü

Hazırladığımız arayüzde bahçe aydınlatması, birinci kat aydınlatması, ikinci kat

aydınlatması, bahçe sulaması, otomatik bahçe kapısı ve perde kontrolü butonları

hazırlanmıştır. Hazırlanan butonlar açık ve kapalı şeklindedir. Bunların yanında sıcaklık

ölçümü, kaydetme, durdurma, ekranı temizleme ve bağlantıyı kesme-bağlanma tuşları

da bulunmaktadır.

3.2. Bahçe Aydınlatmasının Tasarımı

Akıllı ev otomasyonunda ışığa duyarlı sensörlerle hava karardığında bahçe

ışıkları otomatik yanmakta, hava aydınlandığında bahçe ışıkları otomatik olarak

sönmektedir. Sensör olarak TEMT6000 kullanılmıştır.

12

4. SİMÜLASYON ÇALIŞMASI

Proje gerçekleştirilmeden önce ISIS ortamında simülasyonu yapılmıştır.

Devrenin çalışma durumlarının kontrolü için kontrol edilecek sistemlerin yerine led

bağlama yöntemi kullanılmıştır. Güç kartı, kontrol kartı ve röle kartı olmak üzere 3 tane

kart için simülasyon yapılmıştır.

4.1. Güç Kartı Tasarımının Simülasyonu

Sistemin güç devresi “PROTEUS ISIS Professional” programında çizilmiştir.

Sistem Şekil 6’da verilmektedir.

Güç kartını tasarlarken şebeke ve pilden olmak üzere iki alternatif

düşünülmüştür.

İlkinde şehir şebekesi (220V), ACIN’den devreye girer. Trafo yardımıyla 220V,

15V’a indirilir. Diyotlu köprü doğrultucu ile gerilim doğrultulup regüle ile 15V, 5V’a

düşürülür. Bobin ve diyot yardımıyla parazitler temizlenir. Son iki kapasitenin amacı da

oluşabilecek gürültüleri temizlemektir. Led devrenin çalışma durumunun kontrolü için

kullanılmıştır.

İkinci olarak DCIN’den DC volt direk verilerek, trafo ve doğrultucuya gerek

kalmadan devre pilden de beslenebilir.

13

Şekil 6. Güç kartı tasarımı simülasyonu

Devremizdeki LM317 3V-22V arasında ayarlı gerilim sağlayan bir entegredir.

Köprü diyotların çıkışından alıp kondansatörle doğrultulduktan sonra potla gerekli

değerler ayarlanabilir. Devremizdeki ledleri bu şekilde besledik. Böylece parlaklık

istenildiği şekilde kontrol edilebildi.

4.2. Kontrol Kart Tasarımının Simülasyonu

Sistemin devresi “PROTEUS ISIS Professional” programında çizilmiştir. Sistem

Şekil 7’de verilmektedir.

Genel kartımızda iki giriş kullandık. Biri ledlerin gerilim girişleri diğeri DCIN

olarak gösterilen kısımdır. DCIN’den 5V gerilim aldık. Devremizdeki bütün elektronik

elemanlar 5V ile çalışıyor. Kullandığımız işlemci PIC 18F2550'dir.

14

Şekil 7. Kontrol kartı tasarımı simülasyonu-1

Şekil 8’deki devremizde motor1, motor2, bluetooth, gaz sensörü, MZ80 uzaklık

algılayıcı sensör, TEMT6000 ışık sensörü, siren, LM34 ısı sensörü, üç adet röle ve

gerekli ekipmanlarımız vardır.

Şekil 8. Kontrol kartı tasarımı simülasyonu-2

Motor sürücümüz işlemciden yön ve hız bilgisini alarak motorlara gerekli

komutları veriyor. Motor sürücünün kullanım amacı işlemciyi korumaktır. İşlemcimizin

çekebileceği en yüksek akım 0,2-0,3mA gibi küçük değerlerdir. Bizim motorumuz 1A’e

kadar akım çekebilir. İşlemcimize zarar vermemek için böyle bir ara yüz kullanmalıyız.

Bluetooth kitimizin amacı, işlemci ile bilgisayar arasındaki iletişimi sağlamaktır.

Gaz sensörümüz dışarıdaki gaz değişimini algılayacaktır.MZ80 uzaklık ölçerek kapıdan

15

atlayarak içeri girişlerde sirene sinyal gönderecektir.TEMT6000 ışık seviyesini

ölçecektir. Karanlıkta dış aydınlatmanın devreye girmesini sağlayacaktır. Siren tehlikeli

durumlarda uyarı sesi verecektir.LM34 ısı seviyesi ölçerek bizi bilgilendirecektir.

4.3. Röle Kartı Tasarımının Simülasyonu

Motor sürücü, sensörler ve işlemciden sonra ışıkların nasıl kontrol edileceğine

gelelim. İç ve dış aydınlatmanın kontrolü için kullanacağımız kart Şekil 9’daki gibidir.

Şekil 9. Röle kartı tasarımı simülasyonu

Röleye bağlı transistörünbase bacağı işlemcimize gelir. Rölelerimiz 5V’ta

kontak çektirirler. Transistöre sinyal gelmediğinde kontak çekilmiyor ve iletim

gerçekleşmiyor. Kontak çekilmediğinde akım geçişi sağlanmıyor ve ışıklar yanmıyor.

Ledi yakmak için transistore sinyal gelir. Röle kontak çeker ve akım yolu tamamlayarak

ışıklar yanar. Diyodun kullanım sebebi ters akımı önlemektir.

16

5. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

5.1. Sistemin Gerçekleştirilmesi ve Baskı Devrenin Hazırlanması

Sistemin gerçekleştirilmesinin tasarlanıp hazırlanmasının ardından malzemeler

temin edilip genel tasarımı yapılmış ve devre gerçekleştirilmiştir. Devre çizimleri

ISIS’deki denemeler sonucu hazırlanmıştır. Baskı devre ARES’te oluşturulmuştur.

Devrenin ARES’teki çiziminin ardından alınan lazer çıktı ile epoksi plaket üzerine

oluşturulmuştur. Devre elemanları baskı yolları üzerindeki deliklere lehimlenmiştir.

Baskı devre yapılırken plaket üzerine yapılan lehimleme esnasında kısa devre

oluşumunu önlemek için çok dikkatli olunmalıdır.

5.1.1. Güç Devresi Kartının Basımı

Güç devresinin ProteusISIS’deki dizaynı Şekil 10’daki gibi oluşturulmuştur.

Şekil 10. Güç devresinin ISIS’deki dizaynı

17

ISIS’deki çizimin ardından ARES’te devre baskısının alınması için gerekli

düzenlemeler yapılıp Şekil 11’deki baskı çizimi oluşturulmuştur.

Şekil 11. Güç devresinin ARES’teki dizaynı

Devrenin ARES’teki çiziminin ardından lazer çıktı yardımıyla plaket üzerine

oluşturularak baskı yolları üzerindeki deliklere lehimlenerek güç devresi Şekil 12’deki

gibi tamamlanmıştır.

Şekil 12. Güç devresinin baskı devresi

18

5.1.2. Kontrol Kartın Basımı

Sistem devresinin ProteusISIS’deki dizaynı Şekil 13’deki gibidir.

Şekil 13. Kontrol devresinin ISIS’deki dizaynı


düzenlemeler yapılıp Şekil 14’teki baskı çizimi oluşturulmuştur.

Şekil 14. Kontrol devresinin ARES’teki dizaynı

19




Şekil 15. Kontrol kartının baskı devresi

5.1.3. Röle Kartın Basımı

Sistem devresinin ProteusISIS’deki dizaynı Şekil 16’daki gibidir.

Şekil 16. Röle devresinin ISIS’deki dizaynı

20


düzenlemeler yapılıp Şekil 17’deki baskı çizimi oluşturulmuştur.

Şekil 17. Röle devresinin ARES’teki dizaynı




Şekil 18. Röle kartının baskı devresi

21

6. SONUÇLAR

Projede, bilgisayar üzerinden bluetooth kontrollü akıllı ev otomasyonu

gerçekleştirildi. Yapılan bu projede aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır:

Akıllı ev otomasyonu tasarımında, ev halkının yaşamını daha konforlu hale

getirmek için çeşitli sensörler kullanılmıştır.

Sensörlerin belirli bir mesafeden kontrolü için bluetooth bağlantılı arayüz

oluşturulmuştur.

Otomasyon maket bir ev üzerinde gerçeklenmiştir. Maket ev üzerinde

bilgisayar kontrolü ile evin alt ve üst kat ışıkları ayrı ayrı kontrol edilmiştir.

Maket ev üzerinde mekaniği kurulan otomatik kapının kontrolü bilgisayar

üzerinden sağlanmıştır.

Işık sensörü ile bahçe aydınlatması gün ışığına göre ayarlanmış aynı zamanda

bilgisayar ile kontrol edilmiştir.

Bununla birlikte perdenin kontrolü de gün ışığının durumuna göre ve

bilgisayar üzerinden sağlanmıştır.

22

7. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME

Bilgisayar kontrollü ev otomasyonu projesi, insan yaşamını kolaylaştıran,

güvenliğini artıran, yaşam boyunca rutin olarak yapılan faaliyetlerin otomatik olarak

gerçekleştirildiği bir projedir. İnsan yaşamına faydalarının yanı sıra kişinin pratikliğini

zamanla azaltarak insanları tembelliği sevk edebileceği de söylenebilir.

Bilgisayar kontrollü ev otomasyonuna örnek verilebilecek küçük bir prototip

olarak hazırlanan bu proje, gerekli şartlar sağlandığında hayata geçirilebilecek

durumdadır.

Gün geçtikçe artan enerji ihtiyacı ve güç elektroniğinde yaşanan gelişmeler ile

insanlar gerek enerjinin daha ekonomik kullanılması gerekse daha konforlu bir yaşam

için otomasyon üzerinde çeşitli çalışmalar gerçekleştirmiştir.

Bu otomasyon sayesinde insanların yaşam ve çalışma alanlarında rahat bir ortam

sağlanmasının yanı sıra enerji tasarrufu da yüksek seviyede tutulur. Bununla beraber

insanların yaşam kalitesi artmaktadır.

23

KAYNAKLAR

[1] C. Douligeris, "Intelligenthomesystems", IEEE Communications Magazine,

52-61 (1993).

[2] S. Durak, "Telefon Kontrollü Ev Otomasyonu", Lisans tezi, Karadeniz

Teknik Üniversitesi, Trabzon, Mayıs 2013.

[3] (2005) EMO website. [Online]. Available:http://www.emo.org.tr/.

[4] O. Ayhan Erdem, "Bilgisayar Haberleşme Teknolojisi", Nobel Yayın

Dağıtım, 1998.

[5] O. Altınbaşak, "Mikro denetleyiciler ve PIC Programlama", Altaş Yayınevi,

2004.

24

EKLER

EK-1 IEEE Etik Kuralları

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; hataları 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 ayrımcılık yapma durumuna

girişmemek;

25

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.

26

IEEE Code of Ethics

We, the numbers of the IEEE, in recognition of theimportance of our

technologies in affecting the quality of life through out the world, and in accepting a

personal obligation to our profession, its member sand the communities we serve, do

here by commit our selves tothe high estethical and Professional conductand 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 when ever possible, and to

disclose them to affected parties when they do exist;

3. to be honestand realist in stating claim sorestimates 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 main tainan dimprove our technical competence and to undertake

technological tasks for other sonly if qualified by training or experience or after full

disclosure of pertinent limitations;

7. to seek, acceptand offerhonest criticism of technical work to ac knowledge

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

malicious action;

10. to asist 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

Ieee-ies.org/resources/media/about/history/ieee_codeofethics.pdf

27

Mühendisler İçin Etik Kuralları

Code of EthicsforEngineers

Etik kuralları ile ilgili faydalı web adresleri

IEEE CodeEthics

http://www.ieee.org/about/corporate/governance/p7-8.html

NSPE Code of EthicsforEngineers

http://www.nspe.org/resources/ethics/code-ethics

American Society of CivilEngineers, UC Berkeley Chapter

http://courses.cs.vt.edu/professionalism/WorldCodes/ASCE.html

Engineering Ethics BY DENISEN GUYEN

http://sites.tufts.edu/eeseniordesignhandbook/2013/engineering-ethics-2/

Code of Ethics of Professional Engineers Ontario

http://www.engineering.uottawa.ca/en/regulations

Bir kitap :

What Every Engineer Should Know about Ethics

Yazar : Kenneth K. Humphreys

CRC Press

EMO-Elektrik Mühendisleri Odası

Etik Kütüphanesi

http://www.emo.org.tr/gene/bizden_detay.php?kod=50871&tipi=46&sube=0#.U

1QfyVV_tjs

http://www.ieee.org/about/corporate/governance/p7-8.html

http://www.nspe.org/resources/ethics/code-ethics

http://courses.cs.vt.edu/professionalism/WorldCodes/ASCE.html

http://sites.tufts.edu/eeseniordesignhandbook/2013/engineering-ethics-2/

http://www.engineering.uottawa.ca/en/regulations

http://www.emo.org.tr/gene/bizden_detay.php?kod=50871&tipi=46&sube=0#.U1QfyVV_tjs

http://www.emo.org.tr/gene/bizden_detay.php?kod=50871&tipi=46&sube=0#.U1QfyVV_tjs

28

EK-2 Disiplinlerarası Çalışma

Projemiz akıllı ev otomasyonu olduğundan elektronik yönünün yanında estetik

yönüne de önem vermeliydik. Bunun için internet üzerinden araştırmalar yapıp ne gibi

alternatiflerimizin olduğunu değerlendirdik. Hazır evlerin fiyatı bütçemizi aştığından

farklı yollar aradık. Sosyal paylaşım sitesinden hobi olarak maket ev yapan Ali

GÖKÇEOĞLU’nu bulduk. Yaptığı evlerin arasından istediğimizi seçtik. Seçtiğimiz evi

250TL karşılığında bize yaptı. Aynı zamanda bahçe için gerekli zemini hazırlayıp bu

konuda da bize büyük kolaylık sağladı.

Projemizde kullandığımız elektronik malzemeleri Trabzon’daki elektronik

marketlerinden temin ettik. Projenin bize maliyeti 477.26TL olmuştur.

29

EK-3 Çalışma Takvimi

Projenin tasarımından bitime kadar geçen süre bir çalışma takvimi ile ifade

edilmeye çalışılmıştır. Bu da Çizelge 1’de gösterilmiştir.

Çizelge 1. Projenin Çalışma Takvimi

Proje Adı : AKILLI EV OTOMASYONU

BA

ŞL

AM

A T

AR

İHİ

BİT

İŞ T

AR

İHİ

SÜ

RE

Sİ

Proje

Adımı

2013 2014

Ekim Kasım Aralık Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Araştırma

Tasarım

Malzeme

Seçimi

01.0

9.2

013

01.0

6.2

014

270 G

ün

Montaj

Test

30

EK-4 Maliyet Hesabı

Sistemin maliyeti Çizelge 2’de görülmektedir. Bütün malzemeler tarafımızdan

karşılanmıştır.

Çizelge 2. Sistemin maliyet çizelgesi

Malzeminin Adı Miktarı Birim Fiyatı(TL) Toplam Fiyat(TL)

Transformatör 1 1 20

LM2576 2 4 8

Bobin 2 2 4

330 kΩ Direnç 10

adetlik paket 1 0.34 0.34

22pF Kondansatör

10 adetlik paket 1 0.34 0.34

100µF Kondansatör


47 kΩ Direnç 10


100 kΩ Direnç 10


1 kΩ Direnç 10


Motor

Sürücü(LB612) 1 20 20

PIC(18F2550) 1 1 15

Isı Sensörü(LM34) 1 10 10

Gaz Sensörü

(MQ-4) 1 20 20

MZ80 1 25 25

Şerit Led 1 20 20

Motor 2 20 40

Röle 3 2 6

Transistör 3 1 3

Mantar led mavi 10


Mantar led beyaz


Ayarlı Regüle 1 4 4

Bluetooth 1 30 30

Maket Ev 1 250 250

TOPLAM 477.26

31

EK-5 Akıllı Ev Bilgisayar Kontrolü Arayüz Oluşum Kodları

39

EK-6 Akıllı Ev Otomasyonunun Mikro Denetleyici Programlama Kodları

44

EK-7 Standartlar ve Kısıtlar Formu

Bitirme Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki

soruları cevaplayınız.

1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.

Projemiz gerçekleştirme ve gelişmeye açıktır.

2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?

PIC için programlama becerimizi geliştirdik.

3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?

Güç elektroniği devrelerinde öğrendiğimiz güç elektroniği elemanlarını,

otomatik kontrol sistemlerinde öğrendiğimiz blok diyagram çizimlerini kullandık.

4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?

Standart No Standart Adı

TS 9760 İç Tesisat Kabloları

TS 8700 Aydınlatma Armatürleri

TS EN 50194

TS EN 60079 Sensörler

5.Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?

a) Ekonomi

Kullanacağımız elemanları olabildiğince uygun fiyatlardan seçmeye çalıştık.

b) Çevre sorunları:

Projemizin çevreyle ilgili bir sorunu yoktur.

c) Sürdürülebilirlik:

Gelişen teknolojiyle hayat standartları gün geçtikçe artmaktadır. Bu durumu göz

önünde bulundurduğumuzda projemizin sürdürülebilirliği yüksektir.

45

d) Üretilebilirlik:

Programlama kısmı yapıldıktan sonra üretim konusunda herhangi bir sıkıntı

yaşanmaz.

e) Etik:

Etik açıdan projenin önünde bir engel bulunmamaktadır.

f) Sağlık:

Projenin sağlık açısından bir sakıncası yoktur.

g) Güvenlik:

Projemizde motor düşük gerilimde olduğundan herhangi bir güvenlik sorunu

yoktur.

h) Sosyal ve politik sorunlar:

Projemizi evine uygulayabilecek kitlenin maddi sıkıntısı olmadığından sosyal

yönden sorun çıkarmaz.

Not: Gerek görülmesi halinde bu sayfa istenilen maddeler için genişletilebilir.

Projenin Adı Akıllı Ev Otomasyonu

Projedeki Öğrencilerin

adları

Selenay SAKA

Ömür SARAL

Tarih ve İmzalar 23.05.2014

46

ÖZGEÇMİŞ

SELENAY SAKA

28 Haziran 1991 tarihinde Trabzon ilinde doğmuştur.İlköğrenimini Atatürk

İlköğretim Okulu’nda tamamlamıştır.Liseyi Vakfıkebir Anadolu Lisesi’nde

okumuştur.2010 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-

Elektronik Mühendisliği bölümüne başlamıştır.Son sınıf öğrencisi olup halen üniversite

eğitimini sürdürmektedir.

ÖMÜR SARAL

10 Haziran 1991 tarihinde İstanbul ilinde doğmuştur.İlköğrenimini Zübeyde

Hanım İlköğretim Okulu’nda tamamlamıştır.Liseyi Nevzat Ayaz Anadolu Lisesi’nde

okumuştur.2010 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-

Elektronik Mühendisliği bölümüne başlamıştır.Son sınıf öğrencisi olup halen üniversite

eğitimini sürdürmektedir.

Teee.ktu.edu.tr/bitirme.dosyalar/bitirme_projeler... · Yangın ya da gaz kaçağı olması...

Documents

Transcript of Teee.ktu.edu.tr/bitirme.dosyalar/bitirme_projeler... · Yangın ya da gaz kaçağı olması...