T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü

TOPRAKSIZ SERA OTOMASYONU

243394 Aziz BÜYÜKAKSU

243459 Hakan BEKTAŞ

076421 Ali TOPAL

290907 Bircan ŞAHİN

Proje Danışmanı:

Prof. Dr. Sefa AKPINAR

MAYIS, 2014

TRABZON

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü

TOPRAKSIZ SERA OTOMASYONU

243394 Aziz BÜYÜKAKSU

243459 Hakan BEKTAŞ

076421 Ali TOPAL

290907 Bircan ŞAHİN

Proje Danışmanı:

Prof. Dr. Sefa AKPINAR

MAYIS, 2014

TRABZON

ii

BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

Aziz BÜYÜKAKSU, Hakan BEKTAŞ, Bircan ŞAHİN, Ali TOPAL tarafından Prof. Dr.

Adem Sefa AKPINAR yönetiminde hazırlanan “TOPRAKSIZ SERA OTOMASYONU”

başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir

Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir.

Danışman : Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR ……………………………...

Jüri Üyesi 1 : Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ ………………………….......

Jüri Üyesi 2 : Doç. Dr. Halil İbrahim OKUMUŞ ………………………….......

Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ

Bölüm Başkanı

iii

ÖNSÖZ

Mezun olduktan sonra mühendislik hayatımızda bize referans olabilecek bu çalışmanın ilk

taslaklarının hazırlanmasında emeği geçenlere, kılavuzun son halini almasında yol

gösterici olan kıymetli hocamız Sayın Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR ‘ a şükranlarımızı

sunmak istiyoruz. Bu projede PLC ile endüstriyel otomasyon uygulaması üzerine

çalışılmıştır. Mesleki hayatımızda sıkça otomatik kontrol kavramıyla karşılaşma

olasılığımız yüksek olduğu için bu konuda kendimizi geliştirip mezun olduktan sonra

referans olabilecek nitelikte bir çalışma yapılmıştır. PLC programlanması konusunda bize

tecrübe ve deneyimleriyle yol gösteren Arş. Gör. Selçuk GÜVEN hocamıza teşekkür eder,

saygılar sunarız.

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

hayatlarıyla örnek olan tüm hocalarımıza saygı ve sevgilerimizi sunarız.

MAYIS, 2014

Aziz BÜYÜKAKSU

Hakan BEKTAŞ

Ali TOPAL

Bircan ŞAHİN

iv

İÇİNDEKİLER Sayfa

No

BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU ii

ÖNSÖZ iii

İÇİNDEKİLER iv

ÖZET vi

ŞEKİLLER DİZİNİ vii

TABLOLAR DİZİNİ ix

SEMBOLLER VE KISALTMALAR x

1. GİRİŞ 1

1.1. Literatür Araştırması 2

1.2. Otomasyon ve Gelişim Süreci 3

1.3. Sera 3

1.3.1. Sera Otomasyonu 3

1.3.2. Topraksız Tarım 4

1.3.3. Topraksız Tarımın Avantajları 4

1.4. PLC 5

1.4.1. PLC’ nin Başlıca Kullanım Alanları 6

1.4.2. PLC’ nin Elektromekanik Röleler İle Karşılaştırılması 6

1.4.3. PLC’ nin Temel Yapısı 7 1.4.4. PLC’ de İşlemsel Döngü ve Tarama Süresi 8

1.4.4.1. Giriş Tarama Zamanı 8

1.4.4.2. Program Tarama Zamanı 9

1.4.4.3. Çıkış Tarama Zamanı 9

1.4.4.4. Tarama Süresi 9

1.4.5. PLC Programlama Teknikleri 10

1.4.5.1. Merdiven (Ladder) Diyagramı İle Programlama 10

1.4.5.2. Komut Listesi İle Programlama 12

1.4.6. PLC’ lerde Bulunan Özel Fonksiyonlar 13

1.4.6.1. Zamanlayıcı Fonksiyonu 13

1.4.6.2. Sayıcı Fonksiyonu 13

2. TEORİK ALTYAPI 14

2.1. Havalandırma 15

2.2. Isıtma 16

2.3. Gölgelendirme 17

2.4. Sulama 19

2.5. Aydınlatma 21

2.6. Sistemin Akış Diyagramı 21

v

3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

23

3.1. Aydınlatma Devresi 23

3.2. Toprak Nemi Sensörü Anahtarlama Devresi 25

3.3. Sıcaklık Kontrol Devresi 27

3.4. Nem Sensörü Anahtarlama Devresi 30

3.5. Gölgelendirme Devresi 33

3.6. Röle ve Transistörlü Anahtarlama Devresi 35

4. SONUÇLAR 38

5. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME 39

KAYNAKLAR 40

EKLER 42

EK-1 IEEE ETİK KURALLARI 42

EK-2 İŞ ZAMAN ÇİZELGESİ 45

EK-3 MALİYET ÇİZELGESİ 47

EK-4 STANDARTLAR VE KISITLAMALAR FORMU 49

EK-5 SİSTEMİN PROGRAMI (MERDİVEN DİYAGRAMI) 51

EK-6 DİSİPLİNLER ARASI ÇALIŞMALAR 52

EK-7 SERANIN ÜÇ BOYUTLU TASARIMI 53

EK-8 GERÇEKLENEN SERA MODELİ 54

EK-9 OLUŞTURULAN DEVRE KUTUSU 55

ÖZGEÇMİŞLER 56

vi

ÖZET

Teknolojinin tarım sektöründe kullanılmasıyla birlikte ürün kalitesi ve verim artmakta,

işçilik maliyetleri en aza indirilmekte, otomatik ve kolay kontrollü, sürdürülebilir tarım

işletmeleri kurulmaktadır. Buna paralel olarak bu tür işletmelerin sayısının artmasıyla

mahsul miktarının ve kalitesinin artışı sağlanmaktadır. Oluşabilecek ihtiyaç fazlası ürünün

yurt dışına ihracatıyla da ülke ekonomisine önemli miktarda katkı sağlanmaktadır.

Klasikleşmiş örtü altı tarımda (seralarda), bitkinin yetişmesi ve elverişli ortamın

ayarlanması için; iş gücüne yani insan emeğine çok fazla ihtiyaç duyulması, toprak

kullanılmasından dolayı böceklere karşı haşere ilaçları ile önlem alınması, mahsul verim ve

kalitesinin düşük olması gibi üretici için arzu edilmeyen durumlar mevcuttur. Buna karşın

topraksız ve modern tarımda; haşere sorununun olmaması, mahsul kalitesinin ve veriminin

yüksek olması ile birlikte ekonomik getirisinin de yüksek olması tarım üreticilerini

topraksız ve modern tarıma yöneltmektedir. Yapılan bu proje bir topraksız tarım

uygulamasıdır.

Bu çalışmada, PLC vasıtasıyla gerçekleştirilen sera otomasyonu ile bitkilerin toprağa

dikiminden, ürünün toplanma zamanına kadar olan süreçte, sera içinde oluşturulan

mikroklimada iklimsel parametreler olan ortam nemi, ışık şiddeti, toprak nemi ve sıcaklık

kontrol altına alınmıştır. Bu parametrelerden; ortam nemini havalandırma fanıyla, sera

içindeki ışık miktarını aydınlatma aygıtı ve aynı zamanda ısı perdesi olarak da kullanılan

gölgelendirme rayıyla, sıcaklık infrared ısıtıcı ve ısı perdesi ile toprak nemi ise otomatik

sulama yöntemiyle ayarlanmıştır.

vii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa Numarası

Şekil 1.1: PLC’ nin ana yapısı 7

Şekil 1.2: PLC’ nin İşlem Döngüsü 9

Şekil 1.3: Merdiven diyagramında doğru ve yanlış programlama

örnekleri

11

Şekil 1.4: Merdiven diyagramı ile oluşturulmuş bir program 11

Şekil 1.5: Merdiven diyagramı ve komut listesi ile programlama 12

Şekil 2.1: PLC giriş ve çıkış fonksiyonlarının ifade edildiği diyagram 14

Şekil 2.2: Havalandırma fanının sera modelindeki görüntüsü 15

Şekil 2.3: Havalandırmada kullanılan DA bilgisayar fanı 16

Şekil 2.4: İnfrared ısıtıcının sera modelindeki temsili gösterimi 17

Şekil 2.5: Gölgelendirme rayı açık ve kapalı konumları 18

Şekil 2.6: Projede kullanılan silecek motoru 18

Şekil 2.7: Sulama sisteminin Google SketchUp 3D çizimi 20

Şekil 2.8: Projede kullanılan su pompası 21

Şekil 2.9: Sistemin akış diyagramı 22

Şekil 3.1: Proteus programında çizilen aydınlatma devresi şematik

gösterimi

24

Şekil 3.2: Oluşturulan aydınlatma devresinin PCB çizimi 24

Şekil 3.3: Yukarıda PCB çizimi verilen devrenin 3D ve gerçeklenmiş

hali

25

Şekil 3.4: Toprak nemi sensörü anahtarlama devresi proteus şematik

çizimi

26

Şekil 3.5: Toprak nemi sensörü anahtarlama devresi PCB çizimi 26

Şekil 3.6: Bir önceki şekilde PCB’ si verilen devrenin 3D ve sensörle

beraber gerçeklenen anahtarlama devresinin görüntüsü

27

Şekil 3.7: Sıcaklık kontrol devresinin Proteus programındaki şematik

çizimi

29

Şekil 3.8: Sıcaklık kontrol devresinin Proteus programında PCB çizimi 29

Şekil 3.9: Sıcaklık kontrol devresinin Proteus programındaki boyutlu ve

gerçeklenen devrenin görüntüsü

30

Şekil 3.10: Nem sensörünün karşılaştırma ve anahtarlama devresinin

şematik çizimi

31

Şekil 3.11: Nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama PCB çizimi 32

viii

Şekil 3.12: Nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama devresi 3D ve

gerçeklenen görüntüsü

32

Şekil 3.13: Gölgelendirme devresi şematik çizimi 34

Şekil 3.14: Gölgelendirme devresi PCB çizimi 34

Şekil 3.15: Gölgelendirme devresi 3 Boyutlu çıktı ve oluşturulan devrenin

görüntüsü

35

Şekil 3.16: Röle ve transistörlü anahtarlama devresi şematik çizimi 36

Şekil 3.17: Röle ve transistörlü anahtarlama devresi PCB çizimi 37

Şekil 3.18: Röle ve transistörlü anahtarlama devresi 3D ve oluşturulan

devrefotoğrafı

37

Şekil 4.1: Sistemin merdiven diyagramı 51

Şekil 4.2: Seranın üç boyutlu tasarımı 53

Şekil 4.3: Gerçeklenen sera modeli 54

Şekil 4.4: Oluşturulan devre kutusu 55

ix

ÇİZELGELER DİZİNİ

Sayfa numarası

Çizelge 1: Temel Bool komutları 12

Çizelge 2: Tarımsal sulama yöntemlerinin sınıflandırılması 19

Çizelge 3: İş zaman çizelgesi 45

Çizelge 4: Maliyet çizelgesi 47

x

SEMBOLLER VE KISALTMALAR

Sembol

Sembol Açılımları

A Amper

V Volt

DA Doğru Akım

AA Alternatif Akım

W Watt

m Metre

mm Milimetre

Bkz. Bakınız

Vs. Vesaire

PCB Printed Circuit Board (Baskı Devre)

PLC Programmable Logic Controller (Programlanabilir Mantık Denetleyici)

SCADA Supervisory Control And Data Acquisition (Uzaktan Kontrol ve Gözlem Sistemi )

LED LED Emittik Diode (Işık Yayan Diyot)

° Derece

C Celsius

3D Üç Boyutlu

NC Normally Closed (Normalde Kapalı)

NO Normally Open (Normalde Açık)

LDR Light Dependent Resistör (Foto Direnç)

NTC Negative Temperature Coefficient (Negatif Sıcaklık Katsayılı Eleman)

AO Analog Output (Analog Çıkış)

DO Digital Output (Digital Çıkış)

GND Ground (Toprak)

RAM Random Access Memory (Rastgele Erişilebilir Bellek)

ROM Read Only Memory (Salt Okunur Bellek)

PIC Peripheral İnterface Controller (Çevresel Ünite Denetleme Arabirimi)

CPU Central Processing Unit (Merkezi İşlemci Birimi)

1. GİRİŞ

T.C. TARIM VE HAYVANCILIK BAKANLIĞI verilerine [1] göre ülkemizin tarım

ürünleri ihracatı 2002 yılında 4 milyar $ 2012 yılında ise 16 milyar $’ a ulaşmıştır. Durum

böyle olunca büyük sermaye sahibi yatırımcılar teknolojinin de gücünü arkasına alarak bu

alana yönelmeye başlamıştır.

Gelişen teknoloji ile birlikte tarım sektöründe de sanayileşmiş tarım diğer bir deyişle

modern tarım ismi sıkça anılmaya başlamıştır. Sanayileşmiş tarım örtü altı yetiştiriciliğinde

yani seralarda mahsul verimini artırmak ve iş gücünü azaltmak adına üreticiye birçok

kazanç sağlamaktadır. Sanayileşmiş tarım klasik üretimlere göre 4-5 kat daha fazla verim

anlamına gelmektedir. En büyük avantajlarından bir tanesi de bitki kökünün topraktan

yalıtılıp ot ve haşere (böcek) sorununun neredeyse tamamen ortadan kalkmasıdır.

Topraksız seralarda toprak yerine Hindistan cevizi kabuğundan elde edilen kokopit denilen

bir madde kullanılmaya başlamıştır. Bu maddenin getirdiği avantajlardan bir tanesi de

otomatik sulama sisteminin sağlıklı çalışabilmesi için dış faktör olan yağmurun etkisinin

yok etmesidir. Çünkü sulama sistemi toprağın neminin ölçülüp topraktaki nem değerine

göre otomatik olarak sulamayı başlatacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Kimyasal ilaçların

kullanım sebepleri bitkinin bulunduğu ortamda yabani otların olması, böceklerin yaşaması

ve uygun iklim koşullarının sağlanmasıdır. Kimyasal ilaç kullanımının getirdiği birçok

sakınca vardır. Üretici penceresinden bakıldığında çok büyük maddi kayıp ve zaman kaybı

anlamına gelmektedir. Tüketici tarafından bakıldığı zaman ise gerek toprakta yaşayan

canlılar gerekse besinleri tüketen canlıların sağlıklarını tehdit etmektedir. Ülkeler bazında

da ülke ekonomisine de çok ciddi zararlar vermektedir. Deyim yerindeyse sanayileşmiş

tarım belirtilen sıkıntıların ilacı niteliğindedir.

Bu konunun elektrik elektronik mühendislerini ilgilendiren kısmı ise otomasyondur.

Topraksız tarım otomasyona oldukça uygundur.

Otomasyon sistemlerinde MİKROİŞLEMCİ, PIC, PLC (Programlanabilir Mantık

Denetleyici) gibi kontrol elemanları kullanılmaktadır. Bu projede kontrol elemanı olarak

PLC kullanılmıştır. PLC ile bir seranın ısıtma, sulama, havalandırma, gölgelendirme,

toprak neminin ve iklim koşullarının değişimine bağlı, insan eli değmeden otomatik olarak

kontrol edilip, bitkinin yaşayabileceği optimum ortam koşullar sağlanmıştır.

2

1.1. Literatür Araştırması

- ‘Birden Fazla Seranın, PLC ve SCADA Yazılımı İle Kontrolü ve İnternet Üzerinde

İzlenmesi’ başlıklı yüksek lisans tezinde SCADA ve PLC programları kullanılarak

gerçekleştirilen sera otomasyonu vasıtasıyla bitkilerin dikiminden hasat dönemine kadar

olan süreçte sera içi iklimsel büyüklükler (sıcaklık, nem, ışık) kontrol altında tutulmuş,

bunun yanında sahaya gitmeye gereksinim duyulmadan TCP/IP haberleşme protokolü

aracılığı ile sera içi iklim değerleri internet üzerinden kontrol edilip izlenmiştir. [2]

- ‘Bilgisayar Kontrollü, İnternet Destekli Sera Otomasyonu’ başlıklı yüksek lisans tezinde

programlanabilir denetleyici olarak PIC kullanılmıştır. Tezde ısıtma sistemi olarak su

borularının sera içinde dolaştırıldığı belirtilmiştir. [3]

- ‘Bir Topraksız Tarım Şekli Olan Saksı Kültüründe Farklı Yetiştirme Ortamlarının Sera

Marul Yetiştiriciliğinde Verime Etkisi Üzerine Bir Çalışma ‘ başlıklı yüksek lisans tezinde

topraksız tarımın ne olduğu ve alternatif yetiştirme ortamlarının verim üzerinde etkisi

üzerinde yol gösterici bir tezdir. [4]

- ‘Uzaktan Kontrollü ve Mikroişlemci İle Sulama Sistemi’ başlıklı lisans tezinde GSM

modülüyle mikroişlemcinin birbiriyle haberleşmesi sonucu sulama sistemi kontrol altına

alınmıştır. Mesaj göndererek sulama sisteminin başlatılması ve durdurulması sağlanmıştır.

[5]

- ‘Akıllı Röle Kontrollü Sera Uygulaması Sera Uygulaması’ başlıklı bitirme tezinde, sera

otomasyonu ile meyve fidanı çoğaltılması yapılmıştır. Seranın iklimini akıllı röleler ile

kontrol altına alınmıştır. Bu çalışmada kullanılan sensörlerin çıkış değerleri akıllı rölenin

çalışacağı gerilim seviyesinde olmadığından dolayı sensörlerin çıkışları, yükselticiler

(opamplar) kullanılarak akıllı rölenin çalışma gerilimine uygun ayarlanmıştır. [6]

- ‘Sera Otomasyonu’ başlıklı lisans tezinde sera içi iklim koşullarını arzu edilen seviyede

tutmak için mikroişlemci kontrolünde; sulama, havalandırma, ısıtma, aydınlatma işlemleri

yapılmıştır. [7]

3

1.2. Otomasyon ve Gelişim Süreci

Buhar gücünün ortaya çıkması ile tasarlanan mekanik sistemlerde oluşacak hataların

düzeltilmesini sağlayan denetim kavramı geliştirilmiştir. Daha sonra elektriğin keşfi ile

elektriksel sistemler geliştirilmiş; elektriksel, mekaniksel ve daha karmaşık yapıdaki

sistemlerin denetimi elektriksel platformda yapılması mümkün hale gelmiştir. Elektronik

devrelerle yapılan kontrol uygulamaları basit yapıda oldukları için daha fazla bilimsel

çalışmalar yapılmış ve matematiksel kontrol kavramı geliştirilmiştir. Batıda frekans

domeninde önemli çalışmalar yapılmış Bode, Nyquist gibi teorisyenler yetişmiştir. İkinci

dünya savaşından sonra da frekans domenindeki gelişmeler sürmüş, karmaşık frekans alanı

(s-alanı) ve Laplace dönüşümü yöntemi kullanılmış, sistem kararlılık analizini yapan Kök

Yer Eğrisi teknikleri geliştirilmiştir. Bu gelişmelerle birlikte sanayileşme hızlanırken i

fabrikalarda iş gücü gereksinimi az olan robotlarla ve otomasyonla üretim yapılmaya

başlanmıştır. 1980’lerde bilgisayarın küçültülüp, geliştirilmesiyle her alanda bilgisayar

kullanımı artmıştır. Gerektiğinde kendi hatalarını düzelten denetim sistemleri

geliştirilmiştir. İnsan eliyle yapılamayan hassas ve küçük boyutta üretimlerde ve işlem

sahalarında, teknolojik yeniliklerle beraber birçok alanda kontrol uygulamaları

kullanılmaktadır. [8]

1.3. Sera

Sera, bitki yetiştiriciliği için oluşturulmuş kapalı alana denir. Naylon, plastik ve cam

olmak üzere çeşitli yapılarda seralar vardır. Sera yetiştiriciliğine örtü altı yetiştiricilik de

denilebilir. Örtü altı yetiştiriciliğin yani seraların en büyük avantajı, bitkinin yetiştirildiği

ortam kapalı olmasından dolayı dış ortamdan yalıtılmış olmasıdır. Bu da iklimlendirmede

büyük kolaylık sağlar.

1.3.1. Sera Otomasyonu

Serada üretimi yapılacak bitkinin toprağa ekiminden, ürünün topraktan toplanma

zamanına kadar geçecek zaman diliminde bitkinin gelişimi için optimal ortam koşullarının

oluşturulması arzu edilir. Bu ortam koşullarının oluşturulması için iklimsel parameterlerin;

sıcaklığın, ışık şiddetinin, ortam nemin, toprak neminin kontrol altında tutulması gerekir.

4

Sera içerisinde bulunan sensörlerden alınan veriler doğrultusunda ısıtıcı, havalandırma, su

pompası gibi aygıtların devreye girip çıkması ile ortam koşullarının iyileştirilmesini

sağlamak adına oluşturulan yazılımsal ve donanımsal sisteme sera otomasyonu denir.

1.3.2. Topraksız Tarım

En basit tabir ile toprak yerine su, kaya yünü, kokopit ya da perlit gibi maddelerin

kullanıldığı, bitkinin ihtiyaç duyduğu su ve minerallerin bilgisayar sistemi ile verildiği

tarım faaliyetlerine topraksız tarım denir. Bu projede toprak yerine kokopit kullanılmıştır.

1.3.2.1 Topraksız Tarımın Avantajları

. Bitki yetiştirmeye elverişli olmayan alanlarda topraksız tarım tekniğiyle yetiştiricilik

gerçekleştirilebilir.

. Topraksız kültürde bitki kökündeki tuzluluk, mineral madde yoğunluğu, hava, su daha

dengeli şekilde ayarlanır.

.Topraksız tarımda besin maddeleri daha etkin şekilde kullanılır.

.Topraksız tarım sera otomasyonuna oldukça uygundur. Yapılacak otomasyonlarla iş

gücünden tasarruf sağlanılır.

.Topraksız tarımda bitkinin hastalanması durumunda zirai ilaçlara gerek duyulmadan

bitkinin hastalığı kontrol altına alınabilir.

.Topraksız tarımda topraktan gelebilecek hastalıklar ve yabancı otlar yoktur.

.Topraksız tarım çevre koşullarının uygunluğu doğrultusunda daha sık bitki

yetiştirilmesi mümkün olduğundan, ışığın yeterli olması durumunda birim alanda elde

edilecek ürün daha fazladır.[9]

Topraksız tarımda kuruluş masraflarının yüksek oluşu caydırıcı etken olmasının

yanında ekonomik getirisi yüksek olacak ürünlerin üretilmesi ile kuruluş masrafları kısa

sürede amorti edilebilir

5

1.4. PLC (Programlanabilir Lojik Kontrolör)

PLC, yapısında bulunan analog ve digital giriş/çıkış birimleri, iletişim arabirimleri ve

kontrol edilecek sistemin çalışma mantığına uygun bir program yardımı ile endüstriyel

otomasyon sistemlerinin kolayca ve rahatlıkla kontrollerini sağlayan bir çeşit endüstriyel

bilgisayar olarak tanımlanabilir.

PLC mikroişlemci temelli olduğu için bir nevi özel yapılı bilgisayardır diyebiliriz. Fakat

giriş ve çıkış donanımları bakımından bilgisayardan farklıdır. Giriş aygıtlar anahtarlar,

pushbutonlar, durum sensörlerin, enkoderler; çıkış aygıtları vanalar, motorlar, selenoidler,

aktivatörler, fanlar, sayıcılar/toplayıcı, pompalar, yazıcılar, ışıklı kolonlar, kontrol röleleri,

alarmlardır.

İlk PLC 1970’lerin başında bilgisayardan yola çıkarak geliştirildi ve endüstriyel

anlamda otomobil üretiminde kullanılmaya başlandı. PLC’ nin bu alanda kullanılmasıyla

zamanlayıcılar, elektromekanik röleler ve bağlantı kabloları ile benzer otomasyon

aygıtlarından tasarruf edilmesi ve maliyetin düşürülmesi sağlanmış oldu. Otomotiv

sanayinde bu aygıtlardan çokça kullanıldığından bunların birbiriyle irtibatlandırılması,

kontrolü, arızasız çalışmalarını sağlamak kendi başına bir problemdi.

Üretim aşamasındaki sorunlar, zorluklar ve zaman kayıpları otomobil üreticilerini bir

başka kontrol sistemleri geliştirmeye yöneltti. General Motor (GM) firması ilk defa

bilgisayarla kontrol edilen sistem kullanmayı gerçekleştirdi. Bu firma 1968 yılında PLC’

nin tasarımı için ilk adımı atmış oldu. GM firmasının geliştirmiş olduğu bu PLC’ ler

sayıcılar, kaydediciler gibi işlevlere sahip değillerdi, sadece açık/kapalı kontak denetimi

yapabilmekteydiler.1970’li yıllarda mikroişlemcilerin ortaya çıkmasıyla PLC daha çok

fonksiyonel oldu ve esnek işlem yapabilme özelliğine kavuştu. Mikroişlemcideki

gelişmeler ile beraber PLC’ lerdeki gelişmeler sürmüştür. Günümüzde PLC üretimi yapan

çok sayıda firma vardır. Texas İnstrumen Tele Eguipment, Mitsubishi, Moeller, Micron,

Siemens, Telemeconlgue, Omron vs. PLC üretimi yapan firmalardan bazılarıdır.

PLC’ lerin en çok kullanıldığı alan endüstriyel otomasyon devreleridir. Endüstriyel

otomasyon devrelerinin yapısında kontaktör, yardımcı röle, zaman rölesi ve sayıcı gibi

elemanlar bulunurdu, artık bu elemanlar yerini PLC’ ye bırakmıştır. PLC’ ler 0°C - 60°C

arası sıcaklık ve %0 - %35 nem oranındaki ortam koşullarında güvenle kullanılabilir. PLC’

nin giriş ve çıkış birimleri 24 VDA veya 110,220 VAA gerilim kaynağıyla beslenebilirler.

[6]

6

Endüstriyel otomasyon sistemlerinde PLC kullanılmasının avantajları şunlardır:

. Yerden tasarruf sağlar.

. Zamandan tasarruf sağlar.

. Maliyet avantajı sağlar.

. Programla ve program değişikliği daha kolay yapılır.

. Hafızasında yer alan programın kısa sürede çoğaltılması avantajı vardır.

.Yapısında mekanik donanım az olduğundan sürekli bakıma ihtiyaç yoktur.[10]

1.4.1. PLC’ nin Başlıca Kullanım Alanları

PLC endüstriyel otomasyon ağırlıklı kullanılmakla birlikte birçok otomasyon

sistemlerinde kullanılmaktadır. PLC’ li otomasyonun kullanıldığı başlıca alanlar tekstil

fabrikaları, mermer fabrikaları, çimento fabrikaları, şeker fabrikaları, çimento fabrikaları,

sıvı-katı dolum tesisleri, sera ve bitki yetiştirme tesisleri, havalandırma tesisleri, depolama

tesisleri, otomobil endüstrisi, aydınlatma sistemleri, trafik sinyalizasyon sistemleri, ürün

işleme bant sistemleri, vs. [10]

1.4.2. PLC’ nin Elektromekanik Röleler İle Karşılaştırılması

PLC’ nin belirli bir belleği, mantığı, sıralama yapma yeteneği, zamanlama yapma

yeteneği, aritmetik işlem yapma yeteneği olduğundan PLC bir denetleyicidir. Endüstriyel

otomasyonda bu özellikler son derece önemlidir. Bu özelliklerin yanında PLC’ nin başka

önemli özellikleri vardır. Bunlar;

.Güvenilirdir. Olumsuz ortam koşullarına rağmen çalışmasında herhangi bir aksaklık

olmaz.

. Programlanması oldukça basittir.

. Bilgisayarla haberleşebilir ve bilgisayardan programlanabilir.

PLC’ nin Elektromekanik rölelere göre üstünlükleri ise şunlardır; daha az enerji

harcanır, daha hızlı çalışır, daha az yer kaplar, daha az bağlantıya ihtiyaç duyulur, daha

karmaşık işlem yapılabilir, daha uzun ömürlü ve güvenilirdir. Endüstriyel bir üretim

aşamasında PLC kullanılması maliyeti düşürür; ürün değişiminde zaman kaybını minimize

eder, uyum sağlama kolaylığı vardır, profesyonel kişilere ihtiyaç yoktur. PLC

7

matematiksel işlem yapabilir, sayabilir, geciktirme yapabilir, kaydedebilir, kaydırma

yapabilir.

1.4.3. PLC’ nin Temel Yapısı

PLC’ lerin endüstriyel otomasyon devrelerinde kullanılmasına uygun özel giriş ve çıkış

birimleri vardır. Çıkış birimlerine bağlı lamba, motor, selenoid gibi cihazlar; hafızasına

yüklenen programın yönlendirmesiyle giriş birimlerine bağlı anahtar, algılayıcı, pushbuton

gibi cihazlardan gelen veriler doğrultusunda sürülür.

Bir PLC’ nin temel yapısı dört birimden oluşmaktadır. Bunlar:

A. Giriş modülü

B. CPU

i. Mikroişlemci

ii. Bellek

iii. Güç kaynağı

C. Çıkış modülü

D. Programlama cihazı

Bu yapıların haricinde programı yedekleyen ve başka bir PLC’ ye gönderilmesini

sağlayan kalıcı bellek, giriş/çıkış sayısını artırmaya yarayan genişletme birimi, PLC’ yi

besleyen güç kaynağının kesilmesi durumunda devreye giren yedek güç kaynağı ve

iletişim arabirimi elemanları bulunur. Şekil 1.1’ de PLC’ nin genel yapısı verilmiştir. [11]

Giriş Cihazları Çıkış Cihazları

CPU

Şekil 1.1: PLC’ nin ana yapısı

Giriş

Modülü

İşlemci

Bellek

Güç

Kaynağı

Çıkış

Modülü

Programlama Cihazı

8

A. Giriş modülü: Giriş modülü, giriş aygıtlarından gelen elektriksel işareti CPU’ya iletir.

Giriş modülünün bağlantı noktalarına anahtarlar, sensörler, pushbutonlar vs. aygıtlar

bağlanır. Giriş modülü bu aygıtlardan gelen elektriksel işareti lojik gerilim seviyesine +5V

DA’ a dönüştürür. Bu dönüşümü PLC’ de bulunan optokuplörler sağlar. Optokuplörlerin

diğer bir görevi ise PLC’ ye irişten gelebilecek tehlikeli gerilim seviyelerinden korumaktır.

B. Merkezi işlem birimi (CPU): CPU sistemin beynidir ya da kalbidir diyebiliriz.

Mikroişlemci, bellek ve güç kaynağı olmak üzere üç bölümden oluşur.

i. Mikroişlemci: PLC’ ye yüklenen program dahilinde gerekli matematiksel ve lojik

işlemler yaparak PLC’ nin çalışmasını düzenler.

ii. Bellek: Sistem belleği, program belleği ve veri belleği gibi bölümlerden meydana

gelir.

Sistem belleği (ROM), üretici firma tarafından yüklenen veride PLC’ ye ilişkin temel

bilgileri barındırır. Bu veriler değiştirilemez ve silinemezler. Enerji kesilse dahi

içerisindeki veriyi korur.

Program belleği ve veri belleği (RAM), kullanıcı tarafından hazırlanan kontrol edilecek

sisteme ilişkin programın saklandığı bellektir. PLC’ de yedek besleme yoksa enerji

kesilmesi durumunda bu bellekteki enerji kaybolur.

iii. Güç kaynağı: AA kaynağı DA kaynağına dönüştürerek PLC’ nin beslenmesi yani

CPU’nun çalışması için gerekli olan 5VDA’ yı sağlar.

C. Çıkış modülü: Çıkış modülü, CPU’dan üretilen elektriksel çıkış sinyalini bu birime

bağlı olan motor, lamba, fan, aktivatör vs. çıkış cihazlarına iletir.

1.4.4. PLC’ de İşlemsel Döngü ve Tarama Süresi

PLC’ de işlemsel döngü giriş taraması, program taraması ve çıkış taraması olmak üzere

üç zaman diliminden oluşur.

1.4.4.1. Giriş Tarama Zamanı

Bu süre zarfında giriş terminalleri okunur ve bir sonraki tarama gerçekleşene kadar bu

değerler giriş tablosunda tutulur.

9

1.4.4.2. Program Tarama Zamanı

Program taraması boyunca giriş tablosundaki bilgiler kullanıcının hazırlayıp PLC’ ye

yüklediği programa işlenir. Sonuçlar çıkış tablosunda gözlemlenir.

1.4.4.3. Çıkış Tarama Zamanı

Bu süre dâhilinde çıkış tablosunda görülen veriler çıkış terminallerine iletilir. Verilerin

aktarımı bittikten sonra tekrardan birinci adıma dönülür. Çıkış tablosu ve çıkış

terminallerine aktarılan veriler bir sonraki çıkış taraması gerçekleşene kadar güncellenmez.

Programın işlenmesi ya da çıkış taraması gerçekleştirilmesi esnasında giriş tarafından

gelen herhangi bir değişiklik, bir sonraki giriş taraması gerçekleştirilmesi anına kadar çıkış

tablosunda herhangi bir değişiklik nüksettirmez. Giriş aygıtlarından gelen elektriksel

verinin okunmasından başlayarak çıkış aygıtlarının sürülmesine kadar yapılan tarama

işlemleri şekil 1.2’ de gösterilmektedir.

Giriş taraması Program taraması Çıkış taraması

Şekil 1.2: PLC’ nin işlem döngüsü

1.4.4.4. Tarama Süresi

PLC’ de işlem döngüsünün yani giriş taramasının, program taramasının ve çıkış

taramasının gerçekleşmesi sonucunda geçen toplam süreye tarama süresi denir. Bir tarama

süresi boyunca giriş sinyalinde meydana gelebilecek değişim CPU’ya aktarılmaz.

Giriş

Terminali

Giriş

Tablosu

Kullanıcı

Programı

Çıkış

Tablosu

Çıkış

Terminali

10

1.4.5. PLC Programlama Teknikleri

Belirli bir işlemi yapmak üzere dizayn edilmiş sistemin denetiminin PLC tarafından

yürütülmesi için yapılacak işlemlere uygun komutların yazılmasına PLC’ nin

programlanması denir. PLC’ nin programlanma dili CPU’nun çalışmasını sağlayacak

komutlardan oluşur.

Genel itibariyle üç çeşit PLC programlama tekniği mevcuttur.

1. Merdiven (Ladder ) diyagramı ile

2. Komut listesi ile

3. Fonksiyon blok diyagramı ile

1.4.5.1. Merdiven (Ladder) Diyagramı İle Programlama

Merdiven diyagramında programlamanın daha kolay yapılması, işlem akışı

gözlemlenmesi ve takibi rahatlıkla yapılmasından dolayı PLC’ nin programlanmasında en

çok tercih edilen programlama türüdür.

Merdiven diyagramı kontak durumlarının ve rölelerin programlanmasına izin verdiği

gibi; matematiksel, analog, zamanlayıcı fonksiyonların ve karmaşık işlemlerin örneğin

sıralama işleminin programlanmasına imkân vermektedir.

Merdiven diyagramı ile programlamada girişleri ifade etmek için kontaklar, çıkışları

ifade etmek için çıkış bobini kullanılır.

Normalde açık ve normalde kapalı olmak üzere iki tür kontak vardır.

Merdiven diyagramı modelinde çıkış bobinleri; PLC’ de yapılan işlemleri ve çıkış

aygıtlarını aktif konumuna getirmek için kullanılan bir simgedir.

Normalde açık kontak:

Normalde kapalı kontak:

Çıkış bobini:

Merdiven diyagramı ile programlamada dikkat edilecek noktalar;

. Merdiven diyagramı, seri veya paralel bağlı kontakların bir çıkışı ya da fonksiyonu

aktif hale getirecek yapıda oluşur.

11

. Merdiven diyagramının en solunda bulunan enerji barasına bir çıkış direkt olarak

bağlanmaz. Bağlantının olması için çıkış bobininin önüne bir adet normalde kapalı kontak

konulması gerekir.

. Çıkış bobininin sağına başka bir kontak ya da çıkış bobini konulmaz

.Çıkış bobini programda en fazla bir kere kullanılabilir. Fakat bir çıkış bobininin

kontağı arzu edildiği kadarıyla kullanılabilir.

.Kontaklar dikey olarak bağlanmaz. Çıkış bobinleri paralel bağlanabilir. Şekil 1.3’ de

merdiven diyagramı doğru ve yanlış bağlantılarına örnekler verilmiştir.

I0.1 I0.5 Q0.3 I0.0 I0.3

I0.4 I0.1 I0.2 Q0.0

I0.7 I0.6 Q0.1

a) Yanlış b) Doğru

Şekil 1.3: Merdiven diyagramında doğru ve yanlış programlama örnekleri

Şekil 1.4: Merdiven diyagramı ile oluşturulmuş bir program

12

Bu projede PLC’ yi programlamak için merdiven diyagramı ile programlama tekniği

kullanılmıştır. Şekil 1,4’de gösterilen örnek program bu projede oluşturulan merdiven

diyagramının bir kısmıdır.

1.4.5.2. Komut listesi İle Programlama

PLC’ lerin komut listesiyle programlanması markadan markaya değişebilmektedir. Bu

bölümde Schneider marka PLC’ nin programlanmasında kullanılan Bool komutları

incelenecektir. Komut listesiyle kullanılan temel Bool komutları Çizelge 1’ de verilmiştir.

Çizelge 1: Temel Bool komutları

Komut Örnek

Load komutu (LD): Bir açık kontak belirtmektedir. LD %I0.5

Store komutu (ST): Bir çıkış bobinini belirtmektedir. ST %Q0.7

Load Not komutu (LDN): Bir kapalı kontak belirtmektedir LDN %I0.1

%I0.0 %Q0.0

LD %I0.0

%I0.1 %Q0.5 ST %Q0.0

LDN %I0.1

ST %Q0.5

%I0.2 %Q0.7 LDR %I0.2

ST %Q0.7

%I0.3 %QO.1 LDF %I0.3

ST %QO.1

Şekil1.5: Merdiven diyagramı ve komut listesi ile programlama

Şekil 1.5’ de basit bir PLC programı, merdiven diyagramı ve komut listesi ile beraber

verilmiştir.

13

1.4.6. PLC’ lerde Bulunan Özel Fonksiyonlar

PLC’ lerin kullanıldıkları endüstriyel uygulamalarda, sistem denetiminin sağlanması

için PLC’ nin uygun bir şekilde programlanması gereklidir. PLC’ lerin yapısında bulunan

bazı özel fonksiyonların kullanımı PLC’ lerin programlanmasında ve kontrol edilecek

sistemin işleyişinde kolaylık sağlar. Bu kısımda özel fonksiyonlardan zamanlayıcı ve

sayıcı fonksiyonları incelenecektir.

1.4.6.1. Zamanlayıcı Fonksiyonu

Zamanlayıcı fonksiyonu, kumanda sistemlerinde zamana bağlı kumanda işaretinin

üretilmesi için kullanılır. Zamanlayıcılarda yapılan sayma işlemi doğru sonuç verir bu

sebepten güvenilirliği yüksektir. Sayma işlemi tekrarlanabilirdir. Bunlar zamanlayıcıların

en önemli avantajlarını teşkil etmektedir. Üç tür zamanlayıcı vardır. Bunlar:

.TON(Timer On-Delay): Gecikmeli açan zamanlayıcı

.TOF(Timer Off-Delay): Gecikmeli kapatan zamanlayıcı

.TP(Timer-Pulse): Kalıcı gecikmeli kapatan zamanlayıcı

1.4.6.2. Sayıcı Fonksiyonu

Sayıcı fonksiyonu ise fiziki değerleri yukarı ve aşağı saymaya yarar. Bu işlemleri eş

zamanlı olarak da yapabilir. Yukarı sayıcı, aşağı sayıcı ve yukarı/aşağı sayıcı olmak üzere

üç çeşit sayıcı vardır.

2. TEORİK ALTYAPI

Bir modern ve topraksız sera uygulaması olan bu projede sistemin denetimi PLC

tarafından sağlanmaktadır. Oluşturulan sera prototipinde yapılan işlemler sırasıyla

şöyledir:

. Havalandırma;

. Isıtma;

. Gölgelendirme;

. Sulama;

. Aydınlatma;

GİRİŞ ÇIKIŞ

Ortam nemi sensörü Havalandırma (fan)

Toprak nemi sensörü Sulama (su pompası)

Sıcaklık sensörü Isıtma (ısıtıcı)+motor

Işık sensörü-1 Gölgelendirme (Motor)

Işık sensörü-2 Aydınlatma aygıtı

Şekil 2.1: PLC giriş ve çıkış fonksiyonlarının ifade edildiği diyagram

Oluşturulan sera modelinde bitkinin büyümesi ve gelişmesi için uygun iklim bölgesinin

oluşması, seranın içindeki nem, sıcaklık, güneş ışığı gibi değişkenlerin kontrol altına

alınması ile sağlanmıştır. Ancak sera içindeki iklim bölgesinin oluşması, sera dışında

güneş, yağmur, sıcaklık v.b etkiler ile sürekli değiştiğinden bu gibi dış etkenlerden dolayı

bitkinin gelişmesi ve büyümesi olumsuz yönde etkilenmeden, sera içerisinde sıcaklık, ışık

ve nem sensörleri, sera dışında ışık sensörü kullanarak ortam koşulları ölçüldü ve bu

ölçümler doğrultusunda PLC kontrolünde havalandırma, ısıtma, sulama, gölgelendirme,

aydınlatma işlemleri otomatik olarak yapıldı. Şekil 2.1’ de sistemin denetimini sağlayan

PLC’ nin giriş ve çıkış aygıtları gösterilmektedir.

PL

C

PLC

RÖ

LE

ve

TR

AN

SİS

TÖ

RL

Ü

AN

AH

TA

RL

AM

A

DE

VR

ES

İ

PLC

15

2.1. Havalandırma

Sera havalandırması, bitkilerin gelişimlerini iyi bir şekilde sağlamak için önemli ve

mevsim fark etmeksizin yapılması gereken bir işlemdir. Sera havalandırmasının yapılma

sebeplerini şöyle açıklayabiliriz;

Fazla güneşlenmeden sebep sera içinde oluşabilecek yüksek sıcaklığın arzu edilen

seviyeye getirilmesi için havalandırma yapılır. Böylece bitki gelişiminin sıcaklık nedeniyle

yavaşlanması engellenmiş olur.

Bitkilerin büyümesi ve gelişmesi için ihtiyaç duydukları CO2 (karbondioksit)

havalandırma ile sera içerisine alınmış olur.

Sera içerisinde bağıl nem oranının dengelenmesi havalandırma ile sağlanır. Sera

içerisinde nem oranının fazla olması, bitkinin hastalanmasına neden olabileceği gibi,

bitkilerin terleme yapmasına da engel olur. Terleme yapmayan bitki, beslendiği topraktan

su ve besin maddesi alamaz. Bu da bitkinin büyümesine engel olur. [2]

Oluşturulan sera modelinde sera içi bağıl nem oranı %45 RH değerinde kalması

sağlandı. Sera içi nem oranının yüksek olması durumunda havalandırma işlemi

yapılacaktır. Şekil 2.2’ de gösterilen sera modelinde havalandırmayı sağlayacak olan

fanların yeri belirtilmiştir.

Şekil 2.2: Havalandırma fanının sera modelindeki temsili gösterimi

16

Havalandırma fanı: Bu projede havalandırmayı sağlamak için şekil 2.3’ de gösterilen

24V/0.25ADA bilgisayar fanları kullanılmıştır. AVC Tidar Electronics firması tarafından

üretilen fan bir fırçasız DA motoru olup ölçütleri 120mmx120mmx25mm’dir.

Şekil 2.3: Havalandırmada kullanılan DA bilgisayar fanı

2.2. Isıtma

Seralarda ısıtma sistemine özellikle kış aylarında çok ihtiyaç vardır. Bitkilerin gelişmesi

ve hastalanmasında sera içi sıcaklık değeri belirleyici etkenlerden biridir. Sera içinde

sıcaklığın belirli değerler arasında olması gerekmektedir. Kışın bu ancak ısıtma

sistemlerinin kullanılmasıyla sağlanır.

Yetiştirilecek olan bitkilerin bulunduğu ortam sıcaklık değeri 15°C’nin altına

düşmemesi ve 30°C’nin üstüne çıkmaması istenir. Aksi takdirde bitkinin gelişmesi

yavaşlamış olur. [12]

Oluşturulan sera modelinin içinde bulunan sıcaklık sensörü yardımıyla ortam sıcaklığı

ölçülecektir. Ortam sıcaklığının 15°C’nin altına düşmesi durumunda gölgelendirme rayı ve

infrared ısıtıcı devreye girer. Ortam sıcaklığının 30°C’nin üstüne çıkması ile havalandırma

fanı çalışır ve gölgelendirme rayı kapanır. Böylece sera içerisinin serinletilmesi sağlanılır.

Bu durum özellikle yaz aylarında yüksek sıcaklıklarda bitkilerin korunmasında büyük öne

17

arz etmektedir. Aktif duruma geçen infrared ısıtıcının temsili gösterimi şekil 2.4’ de

verilmektedir.

Şekil 2.4: İnfrared ısıtıcının sera modelindeki temsili gösterimi

2.3. Gölgelendirme

Bitkilerin gelişimleri ve ürün verimliliğini en çok etkileyen faktörlerin başında ışık ve

sıcaklık gelmektedir. Durum böyle olunca da sera içerisindeki ışık ve sıcaklığı kontrol

altında tutmak gerekir. Özellikle yaz aylarında öğlen saatlerinde güneş ışıklarının dik

açıyla gelmesi sonucu bitki yapraklarında yanmalar meydana gelmektedir. Bu da bitkinin

gelişmesinin azalmasına ve ürün kalitesinin düşmesine sebep olur. Sera içi sıcaklık değeri

için de aynı şeyleri söyleyebiliriz. Türkiye’ de örtü altı yetiştiriciliğin en yaygın olduğu

bölgeler Akdeniz ve Ege bölgesidir. Yaz aylarında özellikle Akdeniz ve Ege bölgelerinde

sera içi sıcaklık değeri 35-50˚C arasında seyretmektedir. Bitkinin gelişimi açısından zararlı

bir aralıktır. Aynı şekilde soğuk kış aylarında özellikle gece sera için sıcaklık değeri 0-

10˚C arasında olup bitki gelişimini olumsuz yönde etkiler ve çiçek yani ürün sayısında

azalmaya sebep olur.

Bütün bu sıkıntıları gidermek adına sera modelimizde sera içine fazla gelen ışığın

yaklaşık %50’ sini geri yansıtan ısı perdesi olarak da kullanılan gölgelendirme rayı hareket

eder ve fazla gelen ışık engellenmiş olur.[2] Sera içi sıcaklık değerinin 10˚C’nin altına

düşmesi ile ısı perdesi yani gölgelendirme rayı kapanır, sera içinde bitkinin bulunduğu

hacim azaltıp ısıtmayı kolaylaştırdığı için hem enerji tasarrufu sağlar hem de sıcaklık

değeri daha yüksek seviyelere çıkarılabilir. Sıcaklığın 35˚C nin üstüne çıkması durumunda

ise sera içi sıcaklığı düşürmek için gölgelendirme rayı kapanır. Sonuç olarak bu

18

işlemlerdeki amaç; sıcak yaz aylarında sıcaklık değerinin normalin üstüne çıkmasını ve

soğuk kış aylarında sera içi sıcaklık değerinin istenen değerin altına düşmesi engellemektir.

(a) Gölgelendirme rayı açık (b) Gölgelendirme rayı kapalı

Şekil 2.5: Gölgelendirme rayı açık ve kapalı konumları

Bu projede gölgelendirme rayının şekil 2.5’ deki gibi açılıp kapanmasını yani rayın

sürülmesini sağlayan şekil 2.6’da gösterilen silecek motorudur.

Silecek motoru: Çalışma gerilimi 12V, boşta çektiği akım 2A, zorlanma akımı 10A olan

yüksek güçlü DA motoru; otomobillerde cam silecek motoru olarak kullanılmasıyla

beraber yüksek güç gerekli olan çeşitli uygulamalarda çoğunlukla tercih edilmektedir.

Şekil 2.6: Projede kullanılan silecek motoru

19

2.4. Sulama

Doğa üzerinde hangi canlı türü olursa olsun yaşamlarını sürdürebilmeleri için birtakım

yapım ve yıkım gibi metabolik faaliyetleri gerçekleştirmeleri gereklidir. Bu faaliyetlerin

devamı için olmazsa olmaz koşul sudur.

Bitkiler içinde durum aynıdır. Bitki ve bitki organlarının büyük bir kısmını su oluşturur.

Su, bitkilerin bütün metabolik faaliyetleri için zorunlu bir maddedir. Hücre sitoplazmasının

yaklaşık % 82’sini su oluşturur. Ayrıca bitkilerin hayatında çok önemli rolleri olan, çeşitli

besleyici madensel maddelerin eriticisi olması bakımından da önemlidir.[13] Yani bitkiler

için gerekli olan vitamin vb. maddeler su ile bitki köküne taşınır ve orada yine su

yardımıyla çözündükten sonra bitki tarafından emilimi gerçekleşir.

Hızla artan dünya nüfusu beraberinde besin tüketiminde artışı getirmiştir. Bu da tarımda

üretimi ve doğal olarak su tüketimini artırmıştır. Ülkemizde de tüm dünyada olduğu gibi su

tüketiminin %70’ inden fazlası tarım alanlarında olmaktadır. Günümüzde dünyanın karşı

karşıya olduğu en büyük sorunlardan bir tanesi su kaynaklarının azalmasıdır. Bunun sebebi

ise tarım alanlarında bilinçsizce ve gereğinden fazla su kullanımıdır. [14]

Bu projede hem bitkinin gelişimi için gerek ve yeter suyun sağlanması hem de su

kaynaklarının tüketiminde tasarrufun sağlamak için PLC kontrolünde otomatik olarak

sulama işlemi yapıldı.

Tarım alanlarında kullanılan sulama yöntemi, sulama sistemlerinde çok önemlidir.

Sulama yöntemi, bitki için gerekli olan suyun bitki ortamına veriliş şeklidir. Çizelge 2’ de

sulama yöntemlerinin sınıflandırılması verilmiştir.[15]

Çizelge 2: Tarımsal sulama yöntemleri sınıflandırması

YÜZEY SULAMA YÖNTEMLERİ BASINÇLI SULAMA YÖNTEMLERİ

Salma sulama yöntemi Damla sulama yöntemi

Karık sulama sistemleri Yağmurlama sulama yöntemi

Tava sulama yöntemi Mikro sulama yöntemi

Uzun tava (border) sulama yöntemi Sızdırma sulama yöntemi

Biz basınçlı sulama kategorisine ait olan damla sulama yöntemini kullanacağız. Damla

sulama yönteminin avantajları şöyle sıralanabilir;

20

. Damla sulama yöntemi direkt bitki kökünün bulunduğu ortama uygulandığı için

suyun, bitki kökünün bulunduğu ortama homojen olarak dağılmasını ve gerektiği kadar

verilmesi yapılan araştırmalara göre %50 daha fazla verim sağlamaktadır.

. Otomasyonla birlikte kullanıldığı zaman iş gücünden ve zamandan tasarruf

sağlamaktadır.

. Sulamada su sabit hızla ve sık aralıklarla verildiğinden bitki kökünün bulunduğu

ortamın neminin sürekli olarak sabit bir değerde kalmasını sağlar. Bu da verimi artıran bir

etken olarak üreticiye kar sağlamaktadır.

.Damla sulama yöntemi ile en önemli kaynağımız olan suyun tasarrufu diğer

yöntemlere göre %60 daha fazladır.[15]

Sistemin çalışması: Bir nem sensörü ile bitki kökünün bulunduğu ortam (kokobit)’ in nem

oranı yüzde değeri olarak ölçülüp, kokobit nemi referans neminden küçük ise sensör çıkışı

24V olarak PLC girişine aktarılır. PLC ise ilgili çıkışından lojik-1 üreterek röle girişine

24V DC gerilim uygular. Rölede (NO) normalde açık ucu kapanarak bu uca bağlı olan

komponent yüklenir ve su pompası çalışarak seranın otomatik sulaması yapılır.

Şekil 2.7: Sulama sisteminin Google SketchUp 3D çizimi

Su pompası: Giriş ile çıkış arasında basınç farklılığı oluşturarak suyun bir yerden başka

bir yere taşınmasını sağlayan motora su pompası denir. Bu projede suyun depodan

bitkilerin bulunduğu saksıya aktarılmasını şekil 2.8’ de gösterilen su pompası

sağlayacaktır. Bu su pompası 220V AA’da çalışıp 3A akım çekmektedir.

21

Şekil 2.8: Projede kullanılan su pompası

2.5. Aydınlatma

Seralar içinde ışık gereksinimi bitkiden bitkiye değişebileceği gibi bir bitkinin ışığa olan

gereksinim farklı zamanlarda ve farklı düzeylerde olabilir. Bitkiler gelişme döneminde

yüksek ışık intensitesine (yoğunluğuna), dinlenme döneminde daha az ışığa ihtiyaç

duyalar. [3]

Ayrıca bitkinin bulunduğu ortamın karanlık ya da ışık şiddetinin düşük olması ile

bitkide hızlı büyüme ve gövdede cılızlaşma meydana gelir, bu da üretici için arzu edilen

bir durum değildir.

Oluşturulan sera modelinde, sera içerisindeki ışık miktarını ölçecek ışık sensörünün

PLC’ ye aktardığı veriler doğrultusunda, sera içinin karanlık olması durumunda aydınlatma

işlemi, PLC kontrolünde aydınlatma aygıtı olan şerit led ile yapılmıştır. Projede kullanılan

şerit ledin çalışma gerilimi 12V DA olup metre başına çektiği akım 0,25 A’ dir.

2.6. Sistemin Akış Diyagramı

Oluşturulan sistemin çalışma prensibini daha rahat anlayabilmek için sisteme ait akış

diyagramı en sade halde şekil 2.9’ da özetlenmiştir.

22

EVET EVET

EVET

EVET

HAYIR

HAYIR

HAYIR EVET

EVET

HAYIR

EVET

HAYIR

EVET

EVET

EVET

HAYIR HAYIR EVET

Şekil 2.9: Sistemin akış diyagramı

RAYI KAPAT IŞIK ŞİDDETİ

YÜKSEK Mİ?

SERA

SICAKLIĞI

100C’ DEN

DÜŞÜK MÜ?

TOPRAK NEMİ

%25’ İN

ALTINDA MI?

SULAMAYI

BAŞLAT

HAVA

KARANLIK MI?

ISITICIYI AÇ

ISITICIYI

KAPAT

RAYI AÇ

LEDLERİ AÇ

LEDLERİ

KAPAT

SULAMAYI

BAŞLATMA

SERA SICAKLIĞI

300C’ DEN

YÜKSEK Mİ?

SERA İÇİ NEM

DEĞERİ %60’

DAN YÜKSEK

Mİ?

FANI

ÇALIŞTIR

FANI KAPAT

3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

Topraksız sera otomasyonu adlı proje başlığı altında oluşturulan sera modelinin kendi

kendini yönetilmesi için birtakım kontrol ve kumanda oluşturulmuştur. Oluşturulan bu

devreler şöyle gruplandırılabilir;

Kontrol ve Kumanda Devreleri

1. Aydınlatma Devresi

2. Toprak Nemi Sensörü Anahtarlama Devresi

3. Sıcaklık Kontrol Devresi

4. Nem Sensörü devresi

5. Gölgelendirme devresi

6. Röle ve Transistörlü Anahtarlama Devresi

3.1. Aydınlatma Devresi

Aşağıda ki şekil 3.1’ de verilen aydınlatma devresinin çalışma prensibi bir adet

BDX53(45V-8A) transistörü iletime ve kesime sokma mantığına dayanmaktadır.

Tarafımızdan oluşturulan devrede bir adet LDR, bir adet BDX53 transistör, 3 adet uygun

değerde direnç ve 3’ lü klemens kullanılmıştır. İngilizcesi ‘Light Dependent Resistor’ olan

ve bu kelimelerin baş harflerinin birleştirilmesiyle kısaca LDR olarak okunan bir başka

ismi de ‘FOTODİRENÇ’ olan devre elemanı genellikle ışığa duyarlı yarıiletken elementler

olan germanyum (ge), silisyum(si) gibi maddelerden üretilirler. Üzerine düşen ışık

şiddetine bağlı olarak direnç değeri değişen bir elemandır. Işık şiddeti arttığı zaman direnci

azalır ve üzerine düşen ışık şiddeti azaldığı zaman ise direnci artar. [16]

LDR elemanının devredeki misyonu ise ortam karanlık olduğu zaman direnç değeri

artış göstereceğinden, transistörün iletime geçme koşulu olan, baz-emiter gerilimini 0,7 V

değerinden daha küçük bir değere düşürerek transistörü kesime sokacaktır. Transistörün

kesime girmesi ile kollektör-emiter gerilimi hemen hemen BDX53’ ün besleme gerilimine

eşit olacaktır. Gerçeklenen otomasyon modelinde kontrol elemanı olarak PLC kullanıldığı

için oluşturulan devre beslemeleri dolayısıyla çıkışları 24V olmalıdır. PROTEUS

programında tasarlanan devrenin görüntüsü şekil 3.1’ de verilmiştir.

24

Şekil 3.1: Proteus programında çizilen aydınlatma devresi şematik gösterimi

Şekil 3.1’ de şematik çizimi verilen Aydınlatma devresi board üzerinde denenip doğru

sonuçlar elde ettikten sonra, daha profesyonel bir çalışma ortaya koymak adına oluşturulan

devrelerin PROTEUS programında PCB çizimleri yapılmış ve şekil 3.2’ de verilmiştir.

Şekil 3.2: Oluşturulan aydınlatma devresinin PCB çizimi

PCB çizimi yapılan devrenin PROTEUS programında ki 3D ve gerçeklenen devrenin

görüntüsü aşağıda şekil 3.3’ de verilmiştir. Üç boyutlu gösterim ile gerçeklenen devre

arasında küçük farklar olmasının nedeni profesyonellik için devreler için ayrı bir kutu

25

yapılıp sadece LDR elemanının bir kablo vasıtasıyla sera üzerine konumlandırılacak

olmasından kaynaklanmaktadır.

Şekil 3.3: Yukarıda PCB çizimi verilen devrenin 3D ve gerçeklenmiş hali

3.2. Toprak Nemi Sensörü Anahtarlama Devresi

Bu sensör ve devre sayesinde bitki kökünün bulunduğu ortamın nemine göre otomatik

olarak sulama işlemi yapılacaktır. Toprak nemi algılama sensörü, iletken uçları sulama

yapılacak ortama (toprak olması önemli değil) batırılarak kullanılır. İçine batırılan

ortamdaki sıvı derişiminden dolayı, batırılan uçlar arasında direnç oluşur ve bu direnç

üzerinde bir gerilim farkı meydana gelir. Gerilimin farkının değeri ortamda ki nem

miktarını belirler. Ortamda ki nem miktarıyla propların iletkenliği doğru orantılı olarak

değişir. Sensör üzerinde bulunan potansiyometre sayesinde hangi nem seviyesi miktarında

dijital çıkış vereceğini ayarlayabiliriz. Sensör 5 V ile çalışmaktadır. Dijital çıkış gerilimi 5

V’ tur ve 0-4,2 V aralığında lineere yakın analog çıkış gerilimi vermektedir. Sensör kartı

üzerinde toplam 6 adet pin vardır. Bu pinler VCC, AO (analog output=analog çıkış), DO

(digital output=dijital çıkış), GND (ground=toprak (eksi uç)), kalan 2 pin ise sensörün prop

uçlarına bağlanacak olan pinlerdir.

Ortamdaki sıvı derişimini ölçen sensör, dijital çıkış olarak 5 V vermektedir.

Gerçekleştirilen otomasyon modelinde kontrol elemanı olarak PLC kullanıldığı için elde

var olan 5 V’ u PLC giriş kontaklarının algı seviyesi olan 24 V’ a yükselmek için şekil 3.4’

de ki devre PROTEUS programında çizilmiştir. Devrede bir adet BDX53 (45 V, 8A)

transistör, transistörün baz ve emiterine bağlamak için uygun değer ve güçte direnç, bir

adet 2’ li ve bir adet de 3’ lü klemens kullanılmıştır. Toprak nemi sensöründen ortam nemi

26

az olduğu zaman 5 V bilgi transistörün bazına gelir ve 24 V ile beslenen transistör iletime

geçer. İletime geçen transistörün kollekteründen akım akar. Bu akım kollektör üzerinde

bulanan dirençte 24 V değerine yakın bir gerilim farkı oluşturarak PLC giriş kontaklarının

aktif eder.

Aşağıda şekil 3.4‘ de ‘ROBOTİSTAN’ firmasından hazır olarak satın alınmış toprak

nemi algılama sensörünün çıkış bilgisini, PLC’ nin algılayabileceği gerilim seviyesine

(24V) dönüştüren anahtarlama devresinin PROTEUS programında şematik çizimi

verilmiştir.

Şekil 3.4: Toprak nemi sensörü anahtarlama devresi proteus şematik çizimi

Yukarıda şematik olarak çizimi verilen anahtarlama devresi, toprak nemi sensörüyle

birlikte denenmiş ve olumlu sonuçlar elde edildikten sonra baskı devresi oluşturulmak

üzere PCB çizimi PROTEUS programında yapılmış şekil 3.5’ de verilmiştir.

Şekil 3.5: Toprak nemi sensörü anahtarlama devresi PCB çizimi

27

PCB çizimi yukarıda verilen toprak nemi algılama sensörü anahtarlama devresinin

PROTEUS programından alınan üç boyutlu ve toprak nemi sensörüyle beraber

gerçeklenmiş fotoğrafı aşağıda şekil 3.6’ da verilmiştir.

Şekil 3.6:Bir önceki şekilde PCB’ si verilen devrenin 3D ve sensörle beraber gerçeklenen

anahtarlama devresinin görüntüsü

3.3. Sıcaklık Kontrol Devresi

Sıcaklık kontrol devresi ile sera içerisindeki sıcaklık değeri 10o C ile 30o C arasında

tutulmaktadır. Bu devrede NTC elamanı üzerinden sıcaklık değeri takip edilmektedir. NTC

(negative temperature coefficient=direnci sıcaklıkla ters orantılı) elemanı, bulunduğu

ortamdaki sıcaklık değeri arttığı zaman direnci azalan, ortamın sıcaklığı azaldığı zaman ise

direnci artan bir elemandır. Günlük hayatta kullandığımız, sıcaklık kontrolünün olduğu

birçok elektrikli alette (Kombilerde, termosifonlarda, çay ocaklarında vb…) NTC

elemanına rastlanılabilir.

Oluşturulan devrede karşılaştırma işlemi LM358N türü opampla sağlanmaktadır. Bu

opamp türü 8 pinlidir ve 12 V ile beslenmektedir. Kullanılan opampların 4 numaralı pini

topraklanmış, böylece 3 numaralı (+) pini 2 numaralı (-) pininden büyük olduğu zaman 12

V olan besleme gerilimini çıkış olarak atamaktadır. 2 numaralı pini 3 numaralı pininden

küçük olduğu zaman ise LM358N’ nin çıkışında (1 numaralı pini ), lojik 0 (0 V) elde

edilmektedir. LM358N’ nin besleme gerilimi 8 numaralı pininden verilmektedir ve kalan 3

adet pin boş bırakılmıştır.[18]

28

Şekil 3.7’ de görüldüğü gibi NTC elemanı devreye bir klemens yardımıyla R1 direncine

seri olarak bağlanarak bir değişken gerilim bölücü yapılmak istenmiştir. Ve R1 direnci ile

NTC arasından, üstteki opampın 2 numaralı pinine (- uç), alttaki opampın ise 3 numaralı

pinine (+ uç) bağlantı yapılmıştır ki bu sayede üstteki opampın 2 numaralı ucundaki, alttaki

opampın ise 3 numaraları ucundaki gerilim değişkendir. NTC üzerindeki gerilim sıcaklık

ile değişirken, üstteki opampın 3 numaralı ucunda, alttaki opampın ise 2 numaralı ucunda

potansiyometre yardımıyla referans gerilimler oluşturulur. Bu referans gerilimlerden

büyüğü 7 V, küçüğü ise 2,5 V’ tur, ama kullanıcı dilediği gibi referans ayarı yapabilir.

NTC üzerinde ki gerilim değeri 2,5 V ile 7 V arasında iken opamların ikisinde de 1

numaralı pini olan çıkış ucundan 12 V gerilim elde edilir. Ancak PLC algılama seviyesi

olan 24 V için BDX53 transistörüyle anahtarlama yapılmıştır. Ancak bu anahtarlama

devresinde, BDX53 transistörünün kollektör-emiter (VCE) gerilimi PLC girişi olarak

kullanılmıştır. Şekil3.7’ deki devreden anlaşılacağı gibi hava soğukken NTC üzerinde ki

gerilim artacağı için, üstteki opampın 2 numaralı pinindeki gerilim, 3 numaralı pinindeki

gerilimden büyük olacağı için bu opampın çıkışından 0 V elde edilir. Aynı opamp bazına

bağlı olduğu transistörü iletime geçiremez ve BDX53 transistörünün kollektör-emiter

gerilimi olan VCE gerilimi 24V olarak PLC girişi aktif olur. Alttaki opampta ise hava

soğukken 3 numaralı pinindeki gerilim, 2 numaralı pinindeki gerilimden hep büyük olacağı

için bu opampın çıkışı hava soğuk olduğu durumda hep 12 V olur ve bazına bağlı

bulunduğu BDX53 transistörünü iletime sokarak kollektör-emiter gerilimi olan VCE

gerilimini 0 V yaparak PLC girişi aktif olmaz. Hava sıcak olduğu zaman ise NTC

üzerindeki gerilim azalır ve aynı hava soğuk olduğu durum için devreler yorumlanarak,

üstteki opamptan hep 12 V elde edilir, dolayısıyla bağlı bulunduğu BDX53 transistörü

PLC giriş kontaklarını aktif edemez. Alttaki opampta ise 3 numaralı ucundaki gerilim hava

ısındıkça 2 numaralı ucundaki gerilimden daha düşük olarak, opampın çıkışından 0 V elde

edilir ve bazına bağlı bulunduğu transistörün kollektör-emiter gerilimi 24 V olarak, PLC

girişi aktif olur. PLC ise içindeki program sayesinde hangi girişten bilgi gelmiş ise ilgili

çıkışı aktif ederek, oluşturulan sera modelinde ya soğutma ya da ısıtma yaptırır.

Oluşturulan devrede 2 adet LM358N türü opamp, 2 adet BDX53 (45 V, 8A) transistör, 1

adet 6’ lı klemens (Pin açıklığı 2,5 mm veya 5mm olabilir), 1 adet NTC, 2 adet

potansiyometre ve 5 adet uygun değerde direnç kullanılmıştır. Aşağıda sıcaklık kontrol

devresinin PROTEUS programındaki şematik çizimi şekil 3.7’ de verilmiştir.

29

Şekil 3.7: Sıcaklık kontrol devresinin PROTEUS programındaki şematik çizimi

Yukarıdaki sıcaklık kontrol devresi breadboard üzerine kurularak denenmiş ve doğru

sonuçlar elde edildikten sonra, PROTEUS programında PCB çizimi otomatik olarak

yaptırılmış ve Şekil 3.8’ de verilmiştir.

Şekil3.8: Sıcaklık kontrol devresinin PROTEUS programında PCB çizimi

Yukarıda PCB çizimi verilen sıcaklık kontrol devresi gerçeklenmiş ve bir adet

yukarıdan atlama verilmiştir. Potansiyometreler bakır plaka üzerinde değilde kullanıcı için

30

oluşturulan kontrol kutusu üzerine, NTC elemanı ise oluşturulan sera modeli üzerine

yerleştirilmek için devre üzerine koyulmamıştır. Oluşturulan devrenin PROTEUS

programında ki 3 boyutlu görüntüsü ve gerçeklenen devrenin görüntüsü şekil 3.9’da

verilmiştir.

Şekil 3.9: Sıcaklık kontrol devresinin PROTEUS programındaki3 boyutlu ve gerçeklenen

devrenin görüntüsü

3.4. Nem Sensörü Devresi

Oluşturulan sensör devresi yardımıyla sera modeli içerisindeki nem kontrolü yapılıp,

gerekirse sistem otomatik olarak havalandırma işlemi gerçekleştirecektir. Kullanılan sensör

ROBİTSHOP firmasından satın alınmış analog çıkış veren bir nem (humidity) sensörüdür.

Honeywell’ in HIH-4030 nem sensörü için tasarladığı bir uygulama kartıdır. %RH ölçüm

yapar. Lineere yakın bir analog çıkış gerilimi verir. Sensörün optimum çalışma gerilimi 5

V’ tur. Sensör üzerinde 3 adet pin (VCC, GND, OUT) vardır ve bu pinler dışarıya

alınmıştır. Hızlı tepke ve yüksek güvenilirlikte çıkış gerilimi verir. 19,05x7,62 mm boyuta

sahiptir.[17]

Sensörden alınan ölçümlere göre ortamın nemini sıfır yapamadığımız için 1,5-4,5 V

arasında çıkış gerilimi verdiği görülmüş ve sensörün bulunduğu ortamdaki nem miktarı

arttıkça, sensörün analog çıkış gerilimi de artmaktadır. Analog olarak alınan bu çıkış

gerilimini PLC için dijital sinyale (24V) dönüştürmek için bir karşılaştırma devresiyle

anahtarlama devresi birleştirilmiştir. Devre sensörden gelen gerilimi bir LM358N opamp

sayesinde karşılaştırıp elde edilen sonuca göre BDX53 transistörünü iletime veya kesime

31

sokmaktadır.LM358N türü opampın 4 numaralı pini daha önceki devrelerde olduğu gibi

topraklanmıştır. 2 numaralı pinine bir potansiyometre vasıtasıyla referans gerilimi atanmış,

3 numaralı pinine ise analog çıkış veren nem sensörünün OUT pini bağlanmıştır. Eğer

ortamın nemi artar ve sensörden gelen analog gerilim LM358N opampının 2 numaralı

pininde bekleyen referans gerilimden büyük olursa BDX53 Transistörü iletime geçer.

Transistörün İletime geçmesiyle birlikte kollektöründen akım akar ve besleme (24 V)

geriliminin neredeyse tamamı kollektör üzerindeki direnç üstüne düşer ve PLC’ ye nem

fazla bilgisi ulaşmış olur. Oluşturulan devrede 1 adet LM358N türü opamp, 1 adet

BDX53(45 V, 8A) transistör, 2 adet 2’ li 1 adet 3’ lü klemens, 3 adet uygun değerde direnç

kullanılmıştır. Oluşturulan devrenin PROTEUS programında ki şematik çizimi şekil3.10’

da verilmiştir.

Şekil 3.10: Nem sensörünün karşılaştırma ve anahtarlama devresinin şematik çizimi

Yukarıda şematik çizimi verilen nem sensörüne ait karşılaştırma ve anahtarlama devresi

denenmiş pozitif sonuçlar elde edildikten sonra PROTEUS programında baskı devresi

otomatik olarak çizdirilmiştir. Devrenin PCB çizimi Şekil 3.11’de verilmiştir.

32

Şekil 3.11: Nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama PCB çizimi

Yukarıda ki şekilde baskı devresi verilen nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama

devresinin PROTEUS programından alınan 3 boyutlu görüntüsüyle gerçeklenen devrenin

fotoğrafı şekil 3.12’ de verilmiştir.

Şekil 3.12: Nem sensörü karşılaştırma ve anahtarlama devresi 3D ve gerçeklenen

görüntüsü

33

3.5. Gölgelendirme Devresi

Oluşturulan bu devre ile gündüzleri sera içerisindeki ışık miktarı kontrol altında

tutulmaya çalışılmıştır. Aydınlatma devresinde olduğu gibi gölgelendirme devresinde de

LDR (Light Dependent Resistor) elemanı kullanılmıştır. LDR elemanın üzerine düşen ışık

miktarı arttığı zaman direnci azalan, ışık miktarı azaldığı zaman direnci artan bir

elemandır. Oluşturduğumuz devrede ışığın artıp LDR direncinin azalması özelliği

üzerinden işlemler yapılmıştır. Devrede karşılaştırıcı olarak LM358N türü opamp

kullanılmıştır. Bu opampın 4 numaralı pini topraklanmış, 8 numaralı pininden 12 V

besleme gerilimi verilmiş, 2 numaralı pinine bir adet potansiyometre ile referans

sağlanmış, 3 numaralı pinine, bir direnç ve bu dirence seri olarak bağlanmış LDR elemanı

üzerinden gün ışığı miktarına göre değişen gerilim ucu bağlanmıştır. 1 numaralı çıkış pini

ise anahtarlama elemanı olarak kullanılacak olan BDX53 (45 V, 8A) transistörünün bazına

bağlanmıştır.

Güneş ışığı arttığı zaman LDR elemanın direnci azaldığı için üzerindeki gerilim değeri

de azalacaktır. Durum böyle olunca LM358N opampının 3 numaralı pinindeki gerilimde

azalacaktır ve 2 numaralı uçtaki istenildiği zaman değiştirilebilen gerilimin altına düştüğü

zaman LM358N çıkış pini olan 1 numaralı ucunda lojik 0 (0 V) verecektir. LM358N’ nin

çıkışına bağlı bulunan BDX53 transistörü kesime giderek kollektör-emiter gerilimi olan

VCE gerilimi hemen hemen transistör beslemesi (24 V) değerini alacaktır. Bu durum

sonucunda ise PLC ışık çok girişi (bkz. EK-5) aktif olacaktır. Işık şiddeti normale döndüğü

yani azaldığı zaman, LDR elemanın direnci artacak ve üzerindeki gerilimin artması

sonucunda LM358N’ nin 3 numaralı pinindeki gerilim 2 numaralı pindeki gerilimden fazla

olacağından opamp çıkışı lojik 1 (12 V) olur. Ve BDX53 transistörü iletime geçerek

kollektör-emiter gerilimi olan VCE gerilimini yaklaşık olarak 0 V’ a düşürüp PLC ışık çok

girişi pasif konuma geçecektir. Devre yapımı için 1 adet LDR, 1 adet LM358N, 1 adet

BDX5 3(45 V, 8A), 1 adet potansiyometre, 1 adet 3’ lü klemens (5 mm) veya konnektör de

(2,5 mm) olabilir, 3 adet uygun değerde direnç kullanılmıştır. Şekil 3.13’ de PROTEUS

programıyla çizilen Gölgelendirme devresinin şematik çizimi verilmiştir.

34

Şekil 3.13: Gölgelendirme devresi şematik çizimi

Yukarıda şematik çizimi verilen gölgelendirme devresi breadbord üzerinde denenmiş

ve gayet olumlu sonuçlar alındıktan sonra PROTEUS programında PCB çizimi otomatik

olarak yapılmış Şekil 3.14’ de verilmiştir.

Şekil 3.14: Gölgelendirme devresi PCB çizimi

35

Yukarıda PCB çizimi verilen devrenin PTOTEUS programından alınan 3 Boyutlu

görüntüsü ve gerçeklenen devrenin görüntüsü şekil 3.15’ da verilmiştir. Gerçeklenen

devrede potansiyometre ve LDR devre üzerine yerleştirilmemiştir. Potansiyometre kontrol

kutusu üzerine LDR ise sera üzerine konumlandırılmıştır.

Şekil 3.15: Gölgelendirme devresi 3 Boyutlu çıktı ve oluşturulan devrenin görüntüsü

3.6. Röle ve Transistörlü Anahtarlama Devresi

Röle ve transistörlü anahtarlama devresi PLC’ den gelen emirlere göre Çıkış aygıtları

olan FAN, LED, MOTOR, ISITICI, SU MOTORU’ nu sürmede kullanılmıştır. Devrede

kullanılan transistörler BDX53 isimli 45 V ve 8 ampere kadar yük sürebilmektedirler.

Röleler ise bobin uçlarına 24 V gerilim geldiği anda NO (normally open=normalde açık)

olan kontağını kapatıp, NC (normally closed=normalde kapalı) olan kontağını açmaktadır.

Oluşturulan devrede kullanılan röleler 7 A 250 V AA ve 10 A 28 V DA’ a yol

verebilmektedir. Röle devresinde özel olan yapı 2 adet röle ile yapılan (bkz…) doğru akım

motoruna ileri ve geri yol verme için luşturulan H köprüsüdür. Isıtıcı ve su motoru 220 V

AA ile çalışmaktadır ve bu iki aygıta 220 V vermek için 2 ayrı rölenin NO (normally

open=normalde açık) kontakları kullanılmıştır. Transistörler ise FAN sürme ve LED

yakma için toplamda 2 adet kullanılması yeterli olmuştur. Genel olarak devrede 4 adet

röle, 2 adet transistör, 11 adet 2’ li klemens, 1 adet 4’ lüklemens, 4 adet uygun değerde

direnç kullanılmıştır. Beslemeler, girişler ve çıkışı bağlanacak aygıtlar için ayrı ayrı

36

klemens kullanılmıştır. PROTEUS programında tasarlanan devrenin şematik çizimi Şekil

3.16’ da verilmiştir.

Şekil 3.16: Röle ve Transistörlü anahtarlama devresi şematik çizimi

Şekil 3.16’ da verilen röle ve transistörlü anahtarlama devresi şematik çiziminden

faydalanarak devre breadbord üzerinde denenmiş ve olumlu sonuçlar aldıktan sonra

PROTES programında PCB çizimleri otomatik olarak yapılarak Şekil 3.17’ de

gösterilmiştir.

37

Şekil 3.17: Röle ve Transistörlü anahtarlama devresi PCB çizimi

Şekil 3.17’ de verilen PCB çizimin PROTEUS programından 3 boyutlu olarak çıktısı

alınmış ve oluşturulan devreyle birlikte fotoğrafı Şekil 3.18’ de verilmiştir.

Şekil 3.18: Röle ve Transistörlü anahtarlama devresi 3D ve oluşturulan

devrefotoğrafı

4. SONUÇLAR

Sera otomasyonu ile ilgili literatürde birçok çalışma bulunmaktadır. Projede diğer

çalışmalardan farklı olarak kontrol çeşitliliği ve yapılan işlem sayısı fazladır. Isıtma,

gölgelendirme, havalandırma, sulama ve aydınlatma olmak üzere beş çeşit işlem PLC

denetiminde yapılmıştır. Sistemin denetiminde PLC kullanmamızın en büyük avantajı

yüksek güç gerektiren aygıtların denetimi ve sürülmesinde PLC’ nin diğer denetleyici

türlerine göre en uygun oluşudur. Zaten bu sebepten PLC’ ler endüstriyel otomasyonun

vazgeçilmezidir.

Projenin benzeri otomasyon türlerinden bir diğer farkı ise bir modern tarım yani

topraksız tarım uygulaması teşkil etmesidir. Topraksız tarımın en büyük özelliğinden birisi

de sera otomasyonuna uygun olmasıdır. Topraksız tarımda meydana gelebilecek

gelişmelerin bu projeye direkt olarak enjekte edilebileceğinden dolayı projenin gelişmeye

açık yapıda olduğu kanaatine varmış bulunmaktayız.

Projenin yapımında izlenilen yollar, kullanılan elemanlar, yapılan deney çalışmaları ve

modellemeler proje başlıkları altında detaylı bir şekilde anlatılmıştır.

Bu çalışma ile beraber PLC kullanılan bir otomasyon sisteminin nasıl gerçeklendiği,

PLC’ nin giriş ve çıkış aygıtlarıyla nasıl haberleştiği, bu haberleşmenin sağlanması için

gerekli olan programlamanın uygun bir şekilde nasıl oluşturulduğu, PLC’ nin temel yapısı

ve çalışma mekanizması gibi konularda detaylı bilgi edinme fırsatı bularak tecrübe

kazanmış olduk.

5. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME

Sistem çalışması için düşünülen devreler PROTEUS İSİS programında çizilerek

simulasyon sonuçlarına göre gerekli değerlendirmeler yapılarak malzeme alınmıştır.

Tasarlanan devreler breadbord üzerinde kurularak devre analizleri yapılmış yaşanılan

aksaklıklar sonucunda malzeme değişimi ve eklenmesi yapılmıştır. Yenilenen

malzemelerle devreler tekrar kurulmuş ve doğru sonuçlar alındıktan sonra TWİDOSUİT

programı ile PLC’ ye merdiven diyagramı yüklenmiştir. TWİDOSUİT programında

merdiven diyagramının simulasyonu gerçekleştirilmiş ve yapılması düşünülen kontrol

işlemleri için yeterli ve gerekli çıktılar elde edilmiştir. Breadbord üzerinde kurulan devreler

PLC ile bağlantısı kurularak PLC ışıkları gözlemlenerek sistemin doğru çalışıp

çalışmayacağı yorumlanmıştır.

Sistemin düzgün çalıştığı kanısına vardıktan sonra devrelerin PCB çizimleri yapılarak

baskı devreleri için gerekli malzemeler alınmıştır. Baskı devreleri yapılıp çıkış aygıtlarıyla

beraber uyumlu çalışıp çalışmadığı gözlemlenmiştir. Sera modeli dışarıda yaptırılarak çıkış

aygıtları, kontrol elemanları, sera üzerine konumlandırılmıştır. Oluşturulan devreler için

kutu tasarlanmış ve yaptırıldıktan sonra devreler kutu içerisine yerleştirilmiştir. Sistemin

bir bütün olarak çalışması sağlanmış ve yapılmak istenen kontrol işlemleri sorunsuzca

çalışmıştır.

Topraksız sera otomasyonu adlı projemizin günümüzde benzer çalışmalar yapılmaya

başlanmıştır. Gün geçtikçe tarım sektöründe şirketleşmeler ve yatırımlar artmakta olduğu

için bundan sonra yapılacak projelerin sayısının artacağı ve yapılacak olan projelere

kaynaklık edeceği görüşündeyiz.

KAYNAKLAR

[1]. T.C. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı web sitesi. 2013 [Online].Mevcut adres:

http://www.tarim.gov.tr

[2]. Y. S. Arı, “Birden Fazla Seranın, PLC ve SCADA Yazılımı ile Kontrolü Ve İnternet

Üzerinden İzlenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri

Enstitüsü, İstanbul, 2011

[3]. M. Ciğer, “Bilgisayar Kontrollü, İnternet Destekli Sera Otomasyonu‟, Yüksek Lisans

Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 2010.

[4]. E. Turhan, “Bir Topraksız Tarım Şekli Olan Saksı Kültüründe Farklı Yetiştirme

Ortamlarının Sera Marul Yetiştiriciliğinde Verime Etkisi Üzerinde Bir Çalışma”,

Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi Bahçe Bitkileri, İzmir, 1996

[5]. R. Güven, A. Alkış, “Uzaktan Kontrollü ve Mikroişlemci İle Sulama Sistemi”,

Bitirme Projesi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Trabzon,

2013

[6]. S. Çoklu, “Akıllı Röle Kontrollü Sera Uygulaması”, Bitirme Çalışması, Karadeniz

Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Trabzon, 2010

[7]. A.R. Bıcılı, “Sera Otomasyonu”, Bitirme Projesi, Karadeniz Teknik Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi, Trabzon, 2013

[8]. G. Salğar, “Doğal Gaz SCADA Otomasyon Uygulamalarında Ana Kontrol Merkezi

İle Haberleşmeyi Sağlayan SCADA Otomasyon Sistemlerinin; CİCODE SCADA

VE PLC PROGRAMLARINDAKİ MEVCUT PARAMETRELER YARDIMI İLE

BİLGİSAYAR DESTEKLİ YENİ ARAYÜZLER OLUŞTURULMASI”, Yüksek

Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kahramanmaraş, Ocak 2010

[9]. A. Beşiroğlu, “Modern Seracılık ve Topraksız Kültürün Üstünlükleri”, Sera

Yatırımcıları ve Üreticileri Birliği.[Online]. Mevcut adres: http://www.sera-

bir.org.tr/makaleler. i28.modern-seracilik-ve-topraksiz-kulturun-ustunlukleri#i.com

[10]. “Twido PLC Programlama” Teknik Eğitimi, 2012, İstanbul Teknik Eğitim Merkezi

[11]. A. Çilek, “PLC ve SCADA İle Endüstriyel Otomasyon Uygulaması”, Yüksek Lisans

Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik-Elektronik Mühendisliği,

Ankara, Aralık 2005

[12]. K. Sarıkaya, “Seralarda Otomatik Kumanda Sistemleri”, Bitirme Projesi, Karadeniz

Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Trabzon, 1997

[13]. Mesleki Eğitim ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi (MEGEP),

‘Bahçecilik Bitkilerin Su Metabolizması’, Ankara, 2007

[14]. Ö. Çetin, M. Eylen, F. K. Sönmez, “Basınçlı Sulama Sistemlerinin Su Kaynaklarının

Etkin Kullanımındaki Rolü ve Mali Desteklerin Bu Sistemlerin Yaygınlaşmasındaki

Etkisi”, Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi 3 (2): 53-57, 2010 ISSN: 1308-3945, E-

ISSN: 1308-027X, www.nobel.gen.tr

[15]. A. S. Bulut, “Sulama Teknikleri”, İstanbul Büyükşehir Belediyesi Park Bahçe ve

Yeşil Alanlar Daire Başkanlığı, Avrupa Yakası Park ve Bahçeler Müdürlüğü.

[Online].Mevcut adres: http://www.avrupaparkbahceler.com

[16]. “BDX53C Data Sheet”, STMicroelectronics, Octeber 2007

[17]. “HIH-4030/31 Series Humidity Sensors”, Honeywell, March 2008

[18]. “LM358N Data Sheet”, Motorola, 1996

EKLER

EK‐1. IEEE Etik Kuralları

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; 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.

43

IEEE Code of Ethics

We, the members of the IEEE, in recognition of the importance of ourtechnologies in

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

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

ourselves to the highest ethical and professionalconduct and agree:

1. to accept responsibility in making engineering decisions consistent with thesafety,

health and welfare of the public, and to disclose promptly factors thatmight 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

ieee‐ies.org/resources/media/about/history/ieee_codeofethics.pdf

44

Code of Ethics for Engineers

Mühendisler İçin Etik Kuralları

Etik kuralları ile ilgili faydalı web adresleri

IEEE Code of Ethics

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

NSPE Code of Ethics for Engineers

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

American Society of Civil Engineers, UC Berkeley Chapter

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

Engineering Ethics BY DENISE NGUYEN

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/genel/bizden_detay.php?kod=50871&tipi=46&sube=0#.U1QfyVV_

tjs

45

EK‐2. İŞ ZAMAN ÇİZELGESİ

Çizelge 3’ de projenin tasarımından gerçeklenmesine kadar olan süreçteki çalışma takvimi

verilmiştir.

Çizelge 3: İş zaman çizelgesi

İş Paketleri Eylül Ekim Kasım Aralık Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs

1. İş paketi X

2. İş paketi X

3. İş paketi X

4. İş paketi X

5. İş paketi X

6. İş paketi X

7. İş paketi X

8. İş paketi X

9. İş paketi X

10. İş paketi X

11. İş paketi X

12. İş paketi X

13. İş paketi X

14. İş paketi X

46

1. İş paketi: Topraksız tarım hakkında genel bilgiler edinilmesi.

2. İş paketi: Sera otomasyonu hakkında genel bilgiler edinilmesi.

3. İş paketi: Yapılması planlanan sera modelinde, hangi iklimsel parametrelerin kontrol

altına alınacağının belirlenmesi.

4. İş paketi: Sera içi iklim koşullarının, bitki için optimal değerlerde tutulması adına,

hangi işlemin nasıl yapılırsa daha uygun olacağını belirlemek.

5. İş paketi: Proje ile ilgili öğretim elemanlarına danışıp, onların bilgi ve deneyimlerinden

yararlanmak.

6. İş paketi: Giriş – PLC – röle yardımıyla çıkış aygıtlarının çalıştırılması hakkında

bilgiler edinmek, oluşturulacak olan sera modelinin 3 boyutlu tasarımının yapılması.

7. İş paketi: Sistemin merdiven diyagramının oluşturulması ve tasarım projesi yazım

kılavuzu incelenmesi, tasarım projesi yazımı.

8. İş paketi: Tasarım projesinin yazımı ve teslimi.

9. İş paketi: Kontrol ve kumanda devrelerinin Proteus programında çizilmesi ve

simulasyonun yapılması.

10. İş paketi: Simulasyonlarda tasarlanan devrelerin malzeme şiparişlerinin verilip

breadbord üstünde denenmesi, denemeler esnasında karşılaşılan aksaklıklara göre malzeme

değişimi ve yeniden malzeme siparişi verilerek devreleri tam anlamıyla çalışır hale

getirilmesi.

11. İş paketi: Oluşturulan merdiven diyagramın PLC’ ye yüklenmesi ve breadbord üzerine

kurulan devreleri PLC’ ye bağlayarak PLC giriş ışıklarının test edilmesi.

12. İş paketi: Proteus programında şematik çizimi yapılan devrelerin PCB çizimlerinin

yapılması. Baskı devre yapımı hakkında bilgi toplanıp, baskı devre yapımı için gerekli

malzemelerin alınması.

13. İş paketi: Baskı devrelerinin yapılması, PLC ile uyumunun incelenmesi, çıkış

aygıtlarının tedarik edilip devrenin bir bütün olarak çalıştırılması, Sera modelinin yaptırılıp

çıkış aygıtlarının ve kontrol elemanlarının sera içine ve üzerine konumlandırılması.

14. İş paketi: Gerçeklenen devreler için kutu tasarımı ve kutunun yaptırıldıktan sonra

devrelerin kutu içine konumlandırılması, tez yazılması

47

EK-3. MALİYET ÇİZELGESİ

Çizelge 4’ de projede kullanılan malzemelerin birim fiyatları, miktarları ve toplam tutarları

verilmiştir.

Çizelge 4: Maliyet çizelgesi

MALZEME İSİMİ

MİKTAR

BİRİM FİYAT

(TL)

TUTAR

(TL)

PLC 1 750 750

RÖLE 4 4 16

NEM SENSÖRÜ 1 50 50

TOPRAK NEMİ

SENSÖRÜ

1 12 12

AKVARYUM SU

MOTORU

1 32 32

DA 24 VOLT GÜÇ

KAYNAĞI (14,5 A)

1 90 90

24 V DA FAN 2 10 20

LM358N (OPAMAP) 4 1 4

SİLECEK MOTORU 1 60 60

DİŞLİ TAKIMI 4 17,5 70

ZİNCİR TAKIMI 3 m 20 60

KLEMENS 53 0,25 13,25

KABLO 10 m 1 10

LEHİM İLETKENİ 1 KUTU 5 5

HORTUM 5 m 1 5

BDX53C

TRANSİSTÖR

8 1 8

LDR 2 1 2

NTC 1 1 1

ISITICI 1 70 70

SWİTCH 2 2,5 5

ŞERİD LED 2 m 6 12

E27 DUY 1 2 2

ANAHTAR 1 1 1

SERA MODELİ 1 300 300

KONTROL KUTUSU 1 50 50

POTANSİYOMETRE 4 1 4

HAVYA 1 10 10

MİKRO MATKAP 1 32 32

MULTİMETRE 1 10 10

VERNİK 1 9 9

TERMOMETRE 1 10 10

48

MAKET BIÇAĞI 1 5 5

LAMBA 1 4,9 4,9

DİMMER 2 8 16

TTR KABLO 2 m 1 2

İNCE UÇ

TORNAVİDA

1 7,5 7,5

ASİT 2 ŞİŞE 5 10

BAKIR PLAKET 8 1 8

TUZ RUHU 1 6,99 6,99

DELİKLİ BORD 5 5 25

12 V ADAPTÖR 2 10 20

GENEL

TOPLAM

1828,64

49

EK-4. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.

Otomasyon sistemlerinde yüksek güce ihtiyaç duyulan yerlerde PLC diğer mikro

denetleyicilere nazaran daha çok kullanılmaktadır. Bu projede denetleyici olarak PLC

kullanılmasından dolayı endüstriyel tarımda önemli bir yere sahip olacağı

düşünülmektedir.

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

Bu projede giriş aygıtı olan sensörlerden alınan anlık veriler PLC’ ye aktarılmıştır.

Tarafımızdan oluşturulan ladder(merdiven) diyagram yardımıyla PLC’ nin

programlanması yapılmış olup, röle ve transistörlü anahtarlama devreleri ile çıkış aygıtları

olan motor, su pompası, fan, ısıtıcı ve şerit led çalıştırılmıştır.

3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?

Bu projede kullanılan denetleyicinin çalışma ilkesini ve programlanmasını PLC dersi

kapsamında öğrendik. Kontrol Ve Sürücü Sistemleri Laboratuarı-1 dersinde PLC, röle ve

kontaktörün birbirleriyle olan bağlantı şekillerini ve projede kullanılan bu elemanların çıkış

aygıtlarını nasıl çalıştıracağını uygulamalı olarak öğrendik. Kontrol Sistemlerine Giriş

dersi bir sürecin PLC ile otomatik olarak kontrol edilmesi ve projesinin içeriğinde

paylaşılan sistemin blok diyagramının oluşturulmasına katkı sağlamıştır.

4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir? 1. Güvenilirlik

2. Yüksek performans

3. Hassasiyet

4. Zamanında teslim etme

5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?

a) Ekonomi:

Bu projenin günümüzde ki uygulamalarına bakıldığında yapılan yatırımlar uzun vadeli

olarak düşünülmektedir. Modern tarım kuruluş masrafı yüksek olsa bile, üreticiye daha

yüksek kazanç sağladığı için kendini kısa sürede amorti etmektedir.

b) Çevre sorunları:

Ülkemizin su zengini bir ülke olmadığı bilinmektedir. Su tüketiminin %70’ lik kısmı tarım

alanlarında olmaktadır. En önemli doğal kaynağımız olan suyun gereksiz tüketimi bu proje

ile birlikte en aza indirilip su tasarrufu sağlanacaktır. Klasik seralarda ısıtma sisteminde

yakıt olarak büyük ölçüde odun veya kömür gibi karbonmonoksit salınımı olan maddeler

kullanılmaktadır ve bu gazlar çevreye çok zararlıdır. Gerçeklediğimiz projenin ısıtma

sistemi tamamen çevre dostudur.

c) Sürdürülebilirlik:

Gerçeklenen bu proje tüm dünyada olduğu gibi Türkiye’ de de başta Akdeniz ve Ege

bölgelerinde uygulanmaktadır. Ürün kalitesini ve verimi artırıp işgücünü azalttığı için

50

üreticiye daha çok kazanç sağlayacağından projenin sürdürülebilir olduğu

düşüncesindeyiz.

d) Üretilebilirlik:

Günümüz Türkiye’ sinde devletin yatırımcıları cesaretlendiren hibeleri tarım sektöründe de

etkisini göstermeye başladı ve bugün küçük üreticiler bile büyük düşünüp büyük kazançlar

sağlamak için modern tarıma yönelmeye başlamıştır. Durumun böyle olması projenin

üretilebilirliğini artırmaktadır.

e) Etik:

Daha önce yapılan projelerden faydalanılmıştır. Ancak hiçbir kaynaktan birebir alıntı

yapılmamış, edinilen bilgiler tamamen kendi yorumlarımızla bu projeye aktarılmış olup

etik açıdan bir sorun teşkil etmemektedir.

f) Sağlık: Bu projenin en çok ilgi çeken noktasının sağlık olduğunu düşünüyoruz. Otomasyonla

kontrol edilen serada hiçbir şekilde zararlı gaz salınımı olmadığı için canlılar açısından bir

sorun teşkil etmediği gibi, topraktan bağımsız olarak ürün yetiştirildiğinden zirai ilaç

kullanımı olmamaktadır. Bu durumun avantajlarından birincisi yetiştirilen ürünleri tüketen

canlıların sağlığını tehdit etmemesi bir diğeri ise toprakta yaşayan canlıların sağlığı

açısından bir sorun teşkil etmemesidir.

g) Güvenlik:

Kullanılan malzemelerin izolasyonları gerektiği gibi yapılıp hiçbir güvenlik tehdidi

oluşturmayacak şekilde gerçeklenecektir.

h) Sosyal ve Politik Sorunlar:

Sosyal ve politik sorun teşkil etmemekle birlikte üretilen kaliteli ürünü ihraç etme şansı

doğacaktır. Ülke ekonomisi açısından önemli katkı sağlayacaktır.

ı) Sera Konstrüksiyon Profilleri:

Sera yapımında iskelet malzemesi olarak kolon ve çatı makasını oluşturan elemanların

seçiminde standart galvanizli çelik profiller kullanılmıştır.

i) Seralarda Uygulanan Çatı Tipleri:

Cam örtülü seralar için beşik çatı ve venlo tipi, plastik seralar için gotik çatı tipleri

kullanılmalıdır. Bu sera modelinde venlo tipi çatı kullanılmıştır.

j) Seralarda Uygulanan Sulama Yöntemleri:

İlk yatırım masraflarının yüksek olmasına karşın sulama randımanın yüksek olması ve

büyük oranda su ekonomisi sağlaması nedeni ile yapılacak seralarda sulama yöntemi

olarak damla sulama yöntemi kullanılmıştır.

51

EK-5. SİSTEMİN PROGRAMI(MERDİVEN DİYAGRAMI)

Sistemin istenilen şekilde çalışmasını sağlayacak olan merdiven diyagramı şekil 4’ de

verilmiştir.

Şekil 4.1: Sistemin merdiven diyagramı

52

EK-6. DİSİPLİNLER ARASI ÇALIŞMALAR

Bu proje genel itibariyle kendi emeğimizin ve bize destek olan saygıdeğer hocalarımızın

ürünüdür. Ancak bizim ve proje yürütücümüzün bilgisi ve tecrübesi kapsamında olmayan

birkaç konuda dışarıdan o konu üzerinde profesyonel kişilerden yardım alınmıştır.

Öncelikle proje tasarım aşamasındayken yapılacak kontrol işlemleri hakkında AKDENİZ

ÜNİVERSİTESİ’ nden yeni mezun olan ve topraksız tarım işi yapan bir firmada

çalışmakta olan ziraat mühendisi sn. Mustafa ÇETİN’ in bilgilerinden faydalanılmıştır.

Kendi tasarımımız olan sera modelinin iskeletinin yapılmasında Antalya’ nın Serik

ilçesinde sera ustalığı yapan bir kişiden yardım alınmıştır. Oluşturulan projenin daha

düzenli ve profesyonel olması için bir kontrol kutusu tasarlanmış ve Kartal reklam isimli

bir reklamcıdan yardım alınmıştır.

53

Ek-7. SERANIN ÜÇ BOYUTLU TASARIMI

Projede gerçeklenen sera modelinin Google sketchup programında çizilmiş üç boyutlu

resmi aşağıda şekil 4.2’ de verilmiştir.

Şekil 4.2: Seranın üç boyutlu tasarımı

54

EK-8. GERÇEKLENEN SERA MODELİ

Aşağıda oluşturulan sera modelinin iskeletinin, gölgelendirme rayını hareket ettirecek olan

dişli-zincir takımının ve sistemin tamamlanmış hali şekil 4.3’ de verilen fotoğraflarda

gösterilmektedir.

Şekil 4.3: Gerçeklenen sera modeli

55

EK-9. OLUŞTURULAN DEVRE KUTUSU

Tarafımızdan yapılan devrelerin içine yerleştirildiği ve ön yüzünde PLC, start-stop butonu,

referans ayarı için gerekli potansiyometrelerin ayar uçlarının, arka yüzünde ise açma-

kapama tuşlarının bulunduğu kutu şekil 4.4’ de verilmiştir.

Şekil 4.4: Oluşturulan devre kutusu

56

ÖZGEÇMİŞLER

Ali TOPAL

1962 yılında Trabzon’ da doğdu. İlköğretim ve Lise eğitimini Trabzon’da tamamladı. 1982

yılında Giresun KTÜ Meslek Yüksek Okulun’ dan, 1986 Anadolu Üniversitesi İktisat

Fakültesi’nden mezun oldu. 2010 yılında başladığı Karadeniz Teknik Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans eğitimini

sürdürmektedir. 1986 yılında Trabzon TEDAŞ’ da başladığı işe hala devam etmektedir.

Aziz BÜYÜKAKSU

1992 yılında Antalya’ da doğdu. İlköğretim ve Lise eğitimini Antalya' nın Serik İlçesinde

tamamladı. 2010 yılında başladığı Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans eğitimini sürdürmektedir.

Bircan ŞAHİN

1988 yılında Ordu'da doğdu. İlköğretim eğitimini Ordu’ da Ünye ilçesinde tamamladıktan

sonra 2006 yılında Ünye Yabancı Dil Ağırlıklı Lisesi'nden Mezun oldu. Karadeniz Teknik

Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans eğitimine devam

etmektedir.

Hakan BEKTAŞ

1992 yılında Trabzon’un Çaykara İlçesinde doğdu. İlköğretim ve Lise eğitimini Trabzon'da

tamamladı. 2010 yılında başladığı Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans eğitimini sürdürmektedir.