1

T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

MSP430G2231 İLE ÇİZGİ İZLEYEN ROBOT

Adı Soyadı

Merve Zeynep ÖZTÜRK Ural AKINCIOĞLU

Danışman

DOÇ. DR. ALİ GANGAL

Haziran 2013 TRABZON

2

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

Ural AKINCIOĞLU ve Merve Zeynep ÖZTÜRK tarafından Doç. Dr Ali GANGAL yönetiminde hazırlanan “Çizgi İzleyen Robot” başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir. Danışman : Unvanı Adı ve SOYADI Doç. Dr. Ali GANGAL

Jüri Üyesi 1 : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Temel KAYIKÇIOĞLU

Jüri Üyesi 2 : Unvanı Adı ve SOYADI Yrd.Doç. Dr. Gökçe HACIOĞLU

Bölüm Başkanı : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. İsmail Hakkı ALTAŞ

3

ÖNSÖZ

Bu projemizin ilk taslaklarının hazırlanmasında emeği geçenlere, projemizin son halini almasında yol gösterici olan kıymetli hocamız Sayın Doç. Dr Ali GANGAL‘a teşekkürlerimizi sunmak istiyoruz. Ayrıca bu çalışmayı destekleyen Karadeniz Teknik Üniversitesi Rektörlüğü’ne Mühendislik Fakültesi Dekanlığına ve Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölüm Başkanlığına içten teşekkürlerimizi sunarız. Her şeyden öte, eğitimimiz süresince bize her konuda tam destek veren ailelerimize ve bize hayatlarıyla örnek olan tüm hocalarımıza saygı ve sevgilerimizi sunarız. HAZİRAN 2013 URAL AKINCIOĞLU MERVE ZEYNEP ÖZTÜRK

4

İçindekiler Lisans Bitirme Projesi Onay Formu ................................ 2

Önsöz .................................................................................................................................... 3

Özet ........................................................................................................................................ 6

Giriş ....................................................................................................................................... 7

İş-Zaman Çubuk Grafiği ......................................................................................................... 8

1.Robot................................................................................................................................... 9

1.1.Robot Tarihi .............................................................................................................9-12

1.2.Robot Kullanımının Avantajları .................................................................................. 12

1.3.Robotların Çalışma Alanları ........................................................................................ 12

1.4.Robotların Yeteneksel Gruplandırılması ...................................................................... 13

1.5.Robotun Temel Bileşenleri .......................................................................................... 13

2.Motorlar ............................................................................................................................ 13

2.1.DC Motorlar ................................................................................................................ 14

3.Sensörler ...................................................................................................................... 14-15

3.1.Sensör Çeşitleri ........................................................................................................... 15

3.2.Robotlarda Kullanılan Sensörler .................................................................................. 16

3.2.1.Işık Sensörleri.................................................................................................. 16-17

4.Hobi Robotlar .................................................................................................................... 17

4.1.Çizgi İzleyen Robotlar ................................................................................................. 17

4.2.Çizgi İzleyen Robotun Çalışma Prensibi ................................................................. 17-18

4.3.Çizgi İzleyen Robot Devresi ........................................................................................ 18

4.4.Çizgi İzleyen Robot Devresinde Kullanılan Elemanlar ................................................ 19

4.5.MSP430G2231 ....................................................................................................... 19-21

4.5.1.Mimarisi ............................................................................................................... 21

4.5.2.Esnek Saat Sistemi ............................................................................................... 22

4.5.3.Gömülü Emülasyon .............................................................................................. 22

4.5.4.Adres Alanı.......................................................................................................... 22

4.5.4.1.Flash/ROM .................................................................................................... 22

4.5.4.2.RAM ............................................................................................................. 23

4.5.4.3.Periferal Modüller ......................................................................................... 23

4.5.5.Özel Fonksiyon Kayıtları ..................................................................................... 23

5

4.5.6.Bellek Organizasyonu .......................................................................................... 23

4.5.7.MSP430 Zamanlayıcı ve PWM ........................................................................ 23

4.5.7.1.PWM .................................................................................................... 23-25

4.6.DC Motorlar ............................................................................................................... 25

4.7.LDR............................................................................................................................ 25

4.8.Kondansatör ................................................................................................................ 26

4.9.Mosfet ........................................................................................................................ 27

4.10.Diyot.................................................................................................................... 27-28

5.Multisim İle Devre Çizimi ................................................................................................. 28

5.1.Baskı Devre Kartı Hazırlanması ............................................................................. 29-30

5.2.Bilgisayarda Çizim ..................................................................................................... 30

5.3.Lazer Çıktısı Alma ................................................................................................. 30-31

5.4.Çizimi Plakete Aktarma .............................................................................................. 31

5.5.Kimyasal İşlem ........................................................................................................... 31

5.6.Kartı Delme ................................................................................................................ 32

5.7.Montaj ve Lehimleme ................................................................................................. 32

6.Devrenin Çalışma Prensibi................................................................................................. 33

7.Program Geliştirme Zinciri ........................................................................................... 33-34

7.1.MSP430G2231 Programlaması ................................................................................... 34

7.2.IAR’da Proje Oluşturma ........................................................................................ 34-35

8.Çizgi İzleyen Robot Projesi Yazılımı ................................................................................. 35

8.1.MSP430G2231 Mikro Denetleyicisi Giriş ve Çıkışları ........................................... 35-36

9.Sonuç ................................................................................................................................ 37

10.Yorumlar ve Değerlendirme ............................................................................................ 38

Kaynaklar ............................................................................................................................. 39

Ekler..................................................................................................................................... 40

Özgeçmişler ......................................................................................................................... 41

6

ÖZET

Çizgi izleyen robot, otonom ve kullanıcı kontrollü programlanabilir elektro-mekanik bir cihaz olmakla birlikte, zemin üzerindeki renkleri algılayıcılar yardımıyla ayırt ederek bir çizgiyi takip eden robot çeşididir. Projede çizgi izleyen robot, beyaz zemin üzerindeki siyah çizgiyi takip edecek şekilde tasarlanmıştır. Robotun siyah çizgiyi takip ederek bir yerden belirlenen yol boyunca gidebilmesi için bu yolu algılaması gerekmektedir. Fotodiyotlar sayesinde çevresindeki bilgileri toplayıp, içerisindeki algoritmaya göre bu verileri yorumlayabilen bir sistem haline getirilmiştir. Assembly programlama dilini kullanarak mikroişlemciye yüklenen program ile komutlar belirlenmiştir. Böylece endüstriyel birçok alanda insan elinin gücüne ve hareket serbestliğine ulaşmanın mümkün olmadığı yerlerde daha verimli ve güvenli olması sağlanmıştır.

7

GİRİŞ

Bu projeyi hobi elektronik robotların en gözdesi olan çizgi izleyen robotu daha gelişmiş bir yazılımla gerçekleştirmek için yaptık. Ülkemizde çok sayıda çizgi izleyen robot yarışmaları gerçekleştirilmektedir. Bu yarışmalarda derece alan ve almayan çizgi izleyen robotların tamamına yakınının yazılımı PIC mikro denetleyicisi kullanılarak yapılmaktadır. Bizde bu alanda çizgi izleyen robotu daha da geliştirmek amacıyla PIC mikro denetleyicisi yerine ona göre çok daha gelişmiş özelliklere sahip olan ve kullanım bakımından çok daha fazla mühendislik bilgisi gerektiren MSP430G2231 mikroişlemcisini kullandık. Ve böylece yazılım bakımından daha profesyonel bir robot ortaya çıkarmaya çalıştık.

Çizgi izleyen robot teknolojisi fabrikalarda bir yerden bir yere malzeme taşıyan araçlara uygulanarak kullanılabilir ayrıca ilerde gerçekleştirilecek olan sürücüsüz araçlarda kullanılabilir. Kaynak [1]’de tasarlanan çizgi izleyen robot devreleriyle aynı özelliği gösteren ancak daha geliştirilmiş yapıya sahip devre tasarladık. Kaynak [2]’deki baskı devre yöntemlerini kullanarak tasarladığımız devreyi gerçekleştirdik. Böylece çok daha gelişmiş özelliklere sahip MSP430G2231 kullanarak modern çizgi izleyen robot devremizi hazırladık.

8

İŞ ZAMAN ÇUBUK GRAFİĞİ

PROJE ADI: Çizgi İzleyen Robot

Proje Adımları

2013/1 2013/2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1.İş paketi 1

a.Teorik

2.İş Paketi 2

a.Tasarım

3.İş Paketi 3

a.Yazılım

b.Devre simülasyon

4.İş Paketi 4

a.Uygulama

BAŞLAMA

TARİHİ

BİTİŞ TARİHİ

SÜRESİ

20 OCAK 2013

30 MAYIS 2013

130 GÜN

9

1.ROBOT

1.1.Robot Tarihi

Robotların günümüze kadar birçok farklı tanımı yapılmıştır. Robot denildiği zaman insanların aklına eli, kolu, bacağı olan elektro-mekanik cihazlar gelmektedir, ancak bu yanlış bir düşüncedir. Çünkü robotların çok az bir kısmı insanlara benzemektedir. Kısaca robot, otonom (bağımsız) veya kullanıcı kontrollü programlanabilir elektro-mekanik cihazlardır.

Robot; algılayıcıları sayesinde çevresindeki bilgileri toplayıp, içersindeki algoritmaya göre bu verileri yorumlayan bir sistemdir. Bu yüzden robot, geliştiricisinin talimatlarına uyabilen bir yapıya sahiptir.

Çekoslovak kökenli Karel Capek’in 1921’de kaleme aldığı RUR (Rosum’s Universal Robots) isimli tiyatroda, zorla çalıştırılan işçi anlamına gelen robota birçok kez vurgulanmıştır.

İlk robot fikrinin 3000 yıl öncelerine dayandığı söylenmektedir. Jason ve Argonotlar isimli eski Yunan efsanelerinde Talos adlı dev bronz nöbetçiden söz edilmiştir. Başka bir Hint efsanesinde de hareket eden mekanik fillerin varlığından söz edilmiştir. M.Ö. 300’lü yıllarda su ile çalışan bir saat mekanizması yapılmıştır. Bu icadın robotların yapımında önayak olduğu düşünülmektedir. 1350 ‘li yıllarda, bir katedralin üstünde her gün aynı saatte kanatlarını çırparak öten bir horoz yapılmıştır. 17. Ve 18. yüzyıllarda oyuncak sektörü ile hayvan ve insan hareketlerini taklit eden robotlar yapılmaya başlandı. Günümüzde ise Asimo gibi insan hareketlerini birebir taklit edebilen yapay zekalı son teknoloji ürünü robotlar üretilmeye başlamıştır.

İlk dijital bilgisayar olarak kabul edilen abaküs günümüzde hala kullanılmakla birlikte M.Ö. 1000 yıllarında Hindistan’da geliştirilmiştir. Ayrıca ilk otomasyon kavramını da ortaya atan kişinin Aristo olduğu kabul edilmektedir. M.Ö. 4. Yüzyıllarda şöyle yazmıştır: “ Eğer her araç kendi işini görebilseydi, insan eline ihtiyaç duymadan mekik kendi dokuyabilse, lir kendi çalabilseydi, yöneticilerin elemanlara ihtiyacı kalmazdı.”

M.Ö. 300’lü yıllarda mühendisler suyla çalışan otomatları geliştirdiler. Otomatın buradaki tanımı “kendi kendine hareket eden, insan veya hayvanların davranışlarını taklit eden ve uyarlayan makine”. O dönemlerde otomatların çoğu basit saat zembereği ile çalışan süs ve oyuncaklardı.

17. ve 18. Yüzyılda Avrupa’da robotların bazı özelliklerine sahip olan çok çeşitli otomatlar yapılmıştır. Bunlar çoğunlukla insan ve hayvan hareketlerini taklit eden mekanik oyuncaklardı. Bu otomatların ortak özellikleri ise şöyledir.

Eğlence amacı ile tasarlanmıştır. İnsanlar bu oyuncakların çalışma mekanizmaları ya da prensipleri ile değil daha çok nasıl göründüğü ile ilgileniyordu.

Sadece belli bir görevi yerine getirmek için mekanik olarak programlanmışlardı ve başka bir iş için kullanılmaları için sökülüp en baştan yapılmaları gerekirdi.

10

Algılayıcı sensör dedektör gibi benzeri aygıtlar taşımıyorlardı ve çevrelerine tepki vermiyorlardı. Bu otomatlara o dönemde insanların ilgisi oldukça fazlaydı ve insanlar sırf bu oyuncakları görebilmek için uzun yolculuklar yapmayı göze alıyorlardı. Krallar bu tip mekanik oyuncakların ve sanat eserlerinin sunulmasından da fazlasıyla memnundu. Bu sebeple yetenekli birçok bilim adamı bu alanda çalışma yapmayı istemiş ve tercih etmiştir. Robotun tarihsel gelişimini aşağıdaki kronolojiden daha detaylı bir şekilde inceleyebiliriz. Çizelge 1.1.’de “Robotun gelişim kronolojisi” incelenecektir.

Çizelge 1.1. Robot gelişim kronolojisi

Tarih Açıklama M.Ö 800

BC Homeros, Ilyada başlıklı eserinde hareket edebilen üç ayaklı canlılardan bahsetmiştir.

1350

Mekanik ve otonom çalışan bir horoz Strazburg Katedrali’nin üstüne yerleştirilir.

1801

Joseph-Marie Jacquard delinmiş kartla kontrol mekanizmasına sahip otomatik dokuma tezgahını bulur.

1890lar

Nikola Tesla, uzaktan kumanda ile kontrol edilebilen birçok araç tasarladı.

1893

L.A.Rygg ilk dört ayaklı mekanik at’ın patentinin almıştır. Fakat üretim gerçekleştirilememiştir.

1938

Willard Pollard ve Harold Roselund püskürtme sprey boya yapan bir makine için oynar eklemleri olan bir kol icat etti.

1939

Westinghouse şirketi, sergilenmek üzere mekanik insan ve köpek tasarladı.

1951

Raymond Goertz radyoaktif çalışmalarda kullanılmak üzere uzaktan kumandalı bir robot kol tasarladı.

1954

Devol programlanabilen ilk fabrika robotu Unimation’u tasarladı.

1967

Ralph Moser, General Electric Şirketi’nde ilk kez yürüyen robotu tasarladı.

1968

Yapay zeka ve görme duyusuna sahip ilk robot, Shakey Stanford Araştırma Enstitüsü’nde geliştirilmeye başlandı.

1970

Unimate Kolu geliştirilerek Stanford Kolu tasarlandı.

1971

Cincinnati Milacron firması bilgisayar kontrollü robotunu geliştirdi.

1976

NASA Mars’a gidecek uzay mekiklerine robot kollar monte etti.

1977

Asea Brown Boveri Ltd. Şirketi mikrobilgisayar kontrollü robotları piyasaya sürdü.

1799

Yamanashi Üniversitesi fabrikalardaki montaj için kullanılmak üzere Scara Kolu’nu tasarladılar.

1983

Odetics Şirketi, altı bacaklı yürüyebilen robot icat etti.

1986

Honda Motor Co. İnsansı bir robot geliştirmek amacı ile gizli bir proje başlattı. (Günümüzdeki Asimo’nun temelleri atılmıştır.)

11

1991

Asimo’nun ilk adımlarından biri olan, ilk dinamik hareket 1.2 km/h hızla gerçekleştirildi.

1993

MIT’den Rodney A. Brooks bir insan gibi yetiştirilmeye çalışan ve eğitilen Cob’un yapımına başladı.

1996

Honda’nın P-2 yürüyen insansı robotu tüm dünyaya tanıtıldı.

1997

İlk bağımsız hareket edebilen iki ayaklı insansı robot gerçekleştirilmiştir.

1997

İlk robotlar arası futbol yarışması Robocup, Japonya’da düzenlendi.

2000

Robocup 2000’de üç insansı robot Walker,Mk-2 ve Pino ilk defa karşılaştılar.

2003

Türkiye’de ilk defa robotik cerrahi sistem kullanılarak by-pass ameliyat gerçekleştirildi.

2004

Robot uzay Messenger aya fırlatıldı.

2005

Geminoid HI-1, profesör Hiroshi Ishigura tarafından üretildi.

2008

Robot geliştiricileri için Microsoft tarafından Microsoft Robotic Developer Studio piyasaya sürüldü.

2009

Japonya’da robot sinek kuşu üretildi. Bu robot, depremlerde enkaz altında kalanlara ulaşmak için gerçek sinek kuşu ile aynı boyutta ve ağırlıktaydı.

2010

İrobot şirketi Roomba adlı temizlik robotu modeliyle Türkiye piyasasına girdi.

2011

İlk uçan robot Festo yapıldı.

Çizelge 1.1’de robotun asırlar boyunca geçmişten günümüze ne tür aşamalardan geçtiği ve teknolojinin ilerlemesiyle günümüzde ne durumda olduğu görülmektedir. Teknoloji sonu olmayan gelişimi ve üretimi sınırsız olan bir alandır. Bu alanda gerçekleştirilen robotlar ilk zamanlarda eğlence amaçlı ve insanların merakları doğrultusunda yapılmaktaydı. Zamanla kişisel ihtiyaçlar, iş alanları ve hayatın birçok yerinde meydana gelen ihtiyaçlardan dolayı robotlar daha da gelişmiş, çeşitli kollara ayrılmıştır.

Kaynak [1]’de verildiği gibi günümüz çalışma koşullarında bir işin; mükemmel, kaliteli ve özgün olması oldukça önemlidir. Farklı faaliyet alanlarında işçilik maliyetini azaltmak, standardizasyonu sağlamak ve kaliteyi maksimuma yükseltmek için robot kullanım oranı her geçen gün hızla artmaktadır. Günümüzde robotlar en çok endüstriyel alanlarda kullanılmaktadır. Böylece [1]’de bahsedildiği gibi robotlar insan yaşamını oldukça kolaylaştırmakta ve çalışılan alandaki verimi arttırmaktadır.

12

Endüstri alanında robot çalışmaları ilk olarak 196 yılında General Motors’un New Jersey’deki araba fabrikasında başlamıştır. Bu başlangıç ile beraber endüstrinin her alanında kullanılan robotlar, otomotiv endüstrisinde de çok geniş bir hacme sahiptir. Bu sektörde robotların çoğu kol ya da el şeklindedir. Genelde montaj ve boyama gibi işlerde kullanılırlar. Robotların endüstriyel alanda kullanılmasının en büyük avantajı güvenlik ve sağlık güvencesidir. İnsan hayatını ve sağlığını tehdit eden birçok alanda artık robotlar kullanılmaktadır. Robotların kullanım alanları arasında; mekanik birleştirme, kesme, kaynak, boyama, paketleme, sınıflandırma, ölçme ve kalite kontrolü, uzay ve deniz altı araştırmaları, nükleer santraller, ev ya da bina temizleme, madencilik, askeri ve savunma alanları ve eğitim alanları gibi birçok alan mevcuttur.

Günümüzün ileri teknolojisi ile insan elinin gücüne, hafifliğine, hareket serbestliğine ve kontrol kolaylığına ulaşmak mümkün olmamaktadır. Fakat bu durum bir dezavantaj olarak düşünülmemelidir. Örneğin; yiyecek kutularının tutmak için tasarlanmış bir sistem, insan elinden çok daha verimli çalışmaktadır. Robotların hiçbiri insan elinin duyarlılığı erişmemekle birlikte hız, güvenirlik ve sürekli çalışabilme açısından çok büyük üstünlükler göstermektedirler. Ayrıca uç elemanlarının değiştirilme gibi bir özelliği vardır. Bu işlem yeni işin programlanması ve uygulanması aşamasında gerçekleştirilebilir. Montaj uygulamaları, insan elinin performansına henüz ulaşılmamış bir alandır. Burada geri beslemenin önemi ve el becerisi, robot sistemlerinin önündeki engellerdir. Örneğin; bir pimin deliğe sokulması işlemi bir insan için hiçbir önem taşımaz iken bu işlemin robota yaptırılması tasarımcıları oldukça uzun süre uğraştırmıştır.

Robotlar mekanik işleme görevlerini, dayanımları ve güvenirlikleri nedeniyle çok verimli yaparlar.

1.2.Robot kullanımının avantajları

İnsanların yapamayacakları işleri yaparlar. Yorulma diye bir kavramları yoktur. Zor, tehlikeli ve elverişsiz koşullarda çalışabilirler. Tekrarlanan süreçlerde aynı ürünü birden fazla kez verebilir. İş gücü olarak baktığınızda maliyeti oldukça düşürürler. Uzaktan kontrol edilebilirler ve yönetilebilirler. Eğitsel faaliyetlerde kullanılabilirler.

1.3.Robotların çalışma alanları

Kartezyen Robotlar : Koordinat düzleminde robotun her kolunun birbirlerine dik açı ile gelen bir çalışma alanları vardır. Bu robotlar, robot hareketleri içersindeki en kısıtlı hareketi gerçekleştirebilen robotlardır.

Silindirik Robotlar : Kolun eksende silindirik olarak hareket etme biçimidir. 300 derecelik dönme gerçekleştirebilir.

Polar Robotlar: robot kolu gövde üzerinde dairesel hareket yapacak şekilde yapılandırılmıştır.

13

1.4.Robotların yeteneksel gruplandırılması

Sıra kontrollü Robotlar: Sıra kontrollü robotlar, programlanmasında belirtilen işlemleri sırası ile gerçekleştiren robotlardır. Bu tür robotlar farklı zamanlarda farklı işlemleri gerçekleştirmek için ayarlanabilirler. Fakat bir kez ayarlandıktan sonra yeni bir ayarlamaya kadar aynı işlem sırasını tekrarlaması gerekmektedir.

Öğrenebilir Robotlar: Bu robot türü belirli bir hareketi gerçekleştirebilmek için önceden tanımlı kuralları öğrenebilir. Dış ortamdan sensörleri ile aldığı verileri her noktada kaydedebilme özelliğine sahiptir.

Adaptif Robotlar: Adaptif robotlar, etrafına veri aktaracak şekilde bilgisayar kontrolüne ve sensör geri beslemesine sahiptirler. Bu robotların çoğu kontrollü yörünge özelliği taşımakla birlikte bir operasyonun gerçekleştirilmesi sırasında eksen hareketlerini değiştirebilme bilincini de taşırlar.

1.5.Robotun Temel Bileşenleri Robot; kontrol mekanizmaları, mekanik sistemler ve algılama(sensör) birimlerinin bileşiminden oluşmaktadır. Bu dış birimler ile tanımlı algoritmanın birleşimi sonucu sistem tamamlanır. Bu prensipler dikkate alındığında temel bir robot aşağıdaki bileşenlerden oluşmaktadır.

Mafsal: robotun döner veya kayar şeklindeki bağlantı elemanlarıdır. Sürücüler: robotları hareket ettirmek için kullanılan yapılardır. Bunları

elektrik motorları, servo motor, step motor gibi sürücüler oluşturmaktadır. Sensörler: dış ortamı algılayıp, alınan bilgiyi değerlendirilmesi için sonuçları

aktaran sistemdir. Robotun önemli yapıtaşlarından biridir. Algılama türlerine göre birçok çeşidi bulunmaktadır.

Arabirimler: robotun dış ortamla haberleşmesini sağlayan yapılardır.

2.Motorlar

Motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirebilen yapılara verilen isimdir. Motorlar yapı olarak stator ve rotor’dan oluşmaktadır. Stator, motorun sabit kısmını oluşturmaktadır. Rotor iste motorun hareketli kısmına verilen addır. Ayrıca rotor kendi etrafında dönebilen bir yapıya sahiptir.

Motorlar robotun mekanik tasarımında kullanılan elemanlardır. Robotun hareket etmesini sağlayan en önemli parçadır.

Motorlar, elektrik verildiği ilk anda kontrol edilemezler. Motorun hızına veya torkunu motor sürücü devreleri ile kontrol edebiliriz.

Tork: motorun itmek kuvvetinin ismidir. Torku motorun çekiş gücü olarak tanımlayabiliriz.

Motorlar çalışma prensibi olarak üç farklı çeşitte incelenmektedir.

Step Motor Servo Motor DC Motorlar

14

2.1.DC Motorlar

Stator ve Rotor’dan oluşan DC motorlar, değişken yüklerde motor hızı ayarlanabilen motorlardır. DC motorlarda ayarlanabilen hız kontrolü iş kalitesinin yükselmesine, verimin artmasına ve üretim üzerinde daha fazla kontrol sağlanmasına yol açmaktadır. DC motorları bilgisayar fanlarında, CNC tezgahlarında, marangoz tezgahlarında sıklıkla görmekteyiz.

Büyük kapasiteli DC motorda bobinli stator bulunurken, küçük kapasiteli DC motorlarda ise sabit mıknatıslı statorlar bulunur. Motor, manyetik bir alanın içersinde ortası dışarıya bakan bir şafta ve dönen kısımda mıknatısa bağlı yapılardan oluşmaktadır.

DC motor içersinde rotor hareket ederken komütatör de hareket eder. Bu sayede karbon fırçaların bir diğer bobini beslemesine neden olur. Bu süreç sayesinde sürekli dönme hareketi sağlanmış olur.

DC motorlar hızlı ve hassastırlar. Bu yüzden diğer motorlara nazaran daha çok kullanılır. Ayrıca maliyet bakımından diğer motorlara göre daha ucuzdur.

DC motorları sabit bir konumda tutmak imkansızdır. DC motorları dinamik frenleme dediğimiz yöntemle durdurabiliriz. Manyetik alan

devredeyken voltaj kaynağı bir dirençle değiştirilir. Daha sonra motor bir jeneratör haline gelir ve kinetik enerjisi dirençte harcanan elektrik akımına çevrilir. Motordaki manyetik alan motor duruncaya kadar devam eder. Bu yönteme dinamik frenleme denir. Milisaniye türündeki süreler ile motor durdurulabilir.

3.Sensörler

Türkçe olarak algılama anlamına gelen sensörler, bulunulan fiziksel ortam ile elektronik alanı birbirine bağlayan köprü görevindedirler. Kısaca sensör çevresel faktörleri algılayıp, elektriksel sinyallere dönüştüren elektronik cihazlardır.

Sensörler özellikle endüstriyel işlem sürecindeki koruma, kontrol ve görüntü gibi alanlarda otomasyon sistemlerde ve otomotiv sektöründe çok yaygın kullanılmaktadır. Nasıl duyuları olmayan bir insan düşünülemeyeceği gibi sensörsüz de bir robot düşünülemez. Bu yüzden sensörler robotik sektörünün de vazgeçilmez bir birimdir. Günümüzde yüzlerce farklı sensör çeşidinden bahsedilmektedir. Mikro elektronik alanındaki hızlı değişim sensörlerde de direk hissedilmekte ve hızlı değişim göstermektedir.

Teknik alanda transdüser ve sensör birbirinden farklı yerlere konmaktadır. Transdüser genel bir enerji dönüştürücüdür. Sensör, doğadaki çeşitli enerjileri(ses, görüntü, koku vb.) elektrik enerjisine çeviren elektronik yapılardır. Yani bu bağlamda robotikte transdüser ve sensör eş anlamlı hale gelmektedir. Temel olarak sensörler altı ana kısımda incelenmektedir.

Mekanik: Uzunluk, miktar, tork, kuvvet, ivme, basınç, hız, pozisyon, ses dalga boyu ve yoğunluğu.

Manyetik: Alan yoğunluğu, akım yoğunluğu, manyetik moment, geçirgenlik katsayısı.

Işıma : Yansıtma, gönderme.

15

Elektriksel: Volt, akım değeri, direnç, dielektrik katsayısı, polarizasyon durumu, elektrik alanı ve frekansı.

Termal: Sıcaklık, ısı durumu. Kimyasal: Oksidasyon, reaksiyon hızı, PH durumu.

Sensörlerin ölçtüğü sık kullanılan birimler;

1. Hız 2. Akım 3. Kuvvet 4. Isı 5. Nem 6. Işık 7. Sıvı seviyesi 8. Basınç 9. Sıcaklık 10. Ses

Sensörlerin, algıladıkları büyüklükleri ham olarak elektrik sinyallerine çevirdikleri unutulmamalıdır. Eski yöntemlerde elektrik sinyallerini dönüştürmek çok zahmetliydi. Fakat kontrol kartları kullanılarak bu işlem çok daha kolay hale geldi. Sensörlerin kalitesi; hassasiyet, doğrusallık, cevap verme zamanı, ölçme aralığı, doğruluk, tekrarlanabilirlik, çıkış özelliği ve gerçeklik gibi kavramlar ile öçülür. Örneğin; mesafe sensörleri bir sinyalin gidip geri dönme prensibine göre çalışır. Yani sensörler, sinyali kendilerinin üretip üretmediklerine göre ikiye ayrılır.

3.1.Sensör Çeşitleri

3.1.1.Aktif Sensörler: Ürettikleri sinyalin dış dünya ile etkileşimini ölçen ve bu prensiple çalışan sensörlerdir. Mesafe sensörleri, IR sensörler, şaft pozisyon sensörleri ve ultrasonic mesafe sensörleri gibi elektronik yapılar bu türe dahil edilebilirler. Aktif sensörler sinyalleri kendileri ürettikleri için daha fazla enerji harcamaya gereksinimleri vardır.

3.1.2.Pasif Sensörler: Çevresel faktörlerden aldıkları sinyalleri ölçme prensibine göre çalışırlar. Sıcaklık sensörü, ışı algılama sensörleri, piezoelektrik film sensörü ve basınç sensörü gibi algılayıcılar bu bölümde sayılabilirler.

Robotlarda sensör kullanmanın avantajlarını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.

Metalik olmayan yapıya sahip oldukları için tehlikeli voltajların geçmesine engel olurlar.

Sensörler elektromanyetik girişimden etkilenmezler. RF yayılımları gerçekleştirmez. Sensör elektrik güç kaynağına bağımlılığı ortadan kaldırabilir.

16

3.2.Robotlarda Kullanılan Sensörler

Robotlar, dış faktörleri algılamak için sensörleri kullanırlar. Sensörler özelliklerini canlı varlıklardan almışlardır. Mesela ultrasonik mesafe sensörleri yarasaları, dokunma sensörleri kedi bıyıklarını taklit ederek yapılmışlardır. Robotlarda en çok kullanılan sensör çeşitleri şunlardır.

Mesafe Dokunma Eğim/denge Nem Ses Isı/ ışık Koku Renk

3.2.1.Işık Sensörleri

Işık sensörleri etki tepki olayına göre çalışırlar. Robotikte çok sık kullanılan bir sensör türüdür. Özellikle hobi olarak yapılan çizgi izleyen ve sumo robotlarının vazgeçilmezlerindendir. Işığın elektronik yüzey üzerine etki prensibine göre çalışırlar. Sensör modeli seçiminde ışığın dalga boyu ve okuma parametreleri dikkate alınır. Kullanılan devre elemanlarına bakarsak: Fotodirençler, Fototransistörler veya Ldr’ler, ışık ortamına göre çıkışındaki volt değeri değişen elemanlardır. IR sensörler, fototransistörler ve fotodiyotlarda ışığı algılarlar. LDR’lerin çalışması için geri besleme akımı gerekirken, fotodiyotlar üzerilerine düşen ışıkla birlikte jenarator gibi çalışır ve akım üretirler.

Çizelge 3.2.1. LDR ışık cinsine göre enerji değerleri

Işık Cinsi

Işığın Lux Değeri

Işığın Enerji Değeri(W/풎ퟐ)

Gece dolunay ışığı

0.2 0.0003

Şehir sokak aydınlatma

20 0.03

Ev aydınlatma

150 0.22

Okuma aydınlatma

300 0.44

Güneş ışığı(gölgede)

5000 7.4

Gün ışığı

50.000 74

Güneş ışığı(öğle dik ışık)

100.000 147

17

Çizelge 3.2.1’de LDR ışık cinsine göre enerji değerleri görülmektedir. LDR’ler ışık ortamına göre çıkış gerilimleri değişen elemanlardır. Bu bağlamda Çizelge 3.2.1’ye göre ışığın enerji değerinin en az olduğu ışık cinsi gece dolunay ışığıdır. Aynı zamanda ışığın enerji değerinin en fazla olduğu ışık cinsi de öğlen saatlerinde ki güneş ışığıdır.

1 Lux = 1.47 mW/풎ퟐ ışık enerjisi (3.2.1)

Denklem 3.2.1’ e göre kabul edilen 1푚 alanın 555 mm dalga boyu ışıktan aldığı toplam ışın hüzmesine eşit olduğu değer 1 Lux’tur. Böylece ışığın cinsine göre hesaplanan lux değerleri çizelge 3.2.1’de gösterilmiştir.

4.HOBİ ROBOTLAR

Robot tek parçadan oluşan basit bir yapı olmadığından, bunu geliştirmekte oldukça zor ve masraflıdır. Gelişen teknoloji bu alanda da kendini göstermektedir. Fabrikasyon üretim sonucu oluşan ve geliştirici tarafından kontrol edilebilen robotlar hobi robotlar olarak kullanılmaktadır. Genellikle yeni başlayan meraklılar yeni bir robot geliştirirken mekanik kısmını atlamak isterler. Hobi robotlar mekaniği hazır olduğu için bu ihtiyacı karşılamaktadırlar.

Hobi robotlar üzerinde motorlar, sensörler, bluetooth, RF alıcılar gibi mekanizmalar monte halde gelmektedir. Geliştirici sadece bunları arabirimler sayesinde mikroişlemciden veya bilgisayardan kontrol edebilmektedir.

4.1.ÇİZGİ İZLEYEN ROBOTLAR

Çizgi izleyen robotlar önceden belirlenen bir parkuru, sensörleriyle algılayarak takip eden basit otonom robotlar olarak adlandırılırlar. Biraz daha gelişmiş tipleri ise programlanan bir mikro işlemci ile sensörlerden gelen bilgileri yorumlar ve hareket organlarına sonuç komutları ileterek robotu yönetirler.

4.2.Çizgi İzleyen Robotun Çalışma Prensibi

Çizgi izleyen robot tasarımını yaparken siyah çizgiyi takip etmek için Kadmiyum Sülfit (CdS)’den yapılmış LDR olarak bilinen fotosel sensör kullanılmıştır. LDR siyah çizgi üzerinde iken yüksek bir direnç değeri verecektir, beyaz arka planda ise düşük bir direnç değeri verecektir. Birlikte 22 kΩ’luk iki direnç ile gerilim bölücü devre olarak çalışmaktadır. Bu gerilim bölücü devre sensörü ışık şiddetinin LDR ‘den geri yansıyan miktarına göre değişen gerilim üretecektir. Mavi ışık yayan diyot(LED) sensörler için sabit bir ışık kaynağı sağlayacaktır.

18

Şekil.4.2. LDR Çalışma Prensibi

Şekil 4.2.’de gösterilen şekle göre LDR’lerin çalışma prensipleri görülmektedir. Buna göre LDR’ler beyaz zemin üzerindeyken düşük bir direnç değeri, siyah zemin üzerindeyken yüksek bir direnç değeri verecektir. Böylece sensörlerden geri yansıyan ışık miktarına göre bir gerilim üretecek buna göre motorlar duracak ya da hareket edecektir.

퐕çı퐤ış =퐑퐋퐃퐑×퐕퐂퐂

퐑퐋퐃퐑 퐑퐒퐄퐍퐒Ö퐑(4.2.1)

Denklem 4.2.1’e göre çıkış gerilimi bu formüle göre hesaplanabilir. Böylece çıkışta elde edilen gerilim değerlerine göre motor dönüş hızı ayarlanabilir. Sensörlerden geri yansıyan ışık değerleri bu gerilim değerlerini belirleyecektir. Bu hususta LDR’lerin ve LED’lerin yerleştirme standartları önemlidir. Çıkışta elde edilen gerilimler bu yerleştirmeye göre değişecektir. Bununla ilgili esaslarda ilerleyen bölümler de tartışılacaktır.

4.3.Çizgi izleyen robot devresi

Elektronik devre; direnç ve diyot gibi devre elemanlarını bulunan herhangi bir elektrik devresine verilen isimdir. Etrafımıza baktığımızda elektronik cihazların temelini oluştururlar. NI Circuit Design Suite 11. Tarafından geliştirilen Multisim 11.0 programı, Ultiboard alt programında kapsamaktadır. Multisim programı ile elektronik devre çizimi ve analizi gerçekleştirebiliriz. Ultiboard’ta ise Multisim’de çizilmiş olan devrelerin baskı devre çizimi gerçekleştirilir. Ayrıca manuel olarak da baskı devre çizimi yapılabilmektedir.

Elektronik devre programının en büyük avantajı, devreleri gerçekte monte etmediğimiz için zaman ve mali kazanç sağlamasıdır. Devre tasarımları bilgisayarda olduğu için kolay ve hızlı bir şekilde değişiklikler yapabilmekteyiz. Bu programı iki farklı başlıkta inceleyeceğiz. Birincisi devre tasarımı ve analizi, ikinci başlık ise baskı devre oluşturma olacaktır.

19

4.4.Çizgi İzleyen Robot Devresinde Kullanılan Elemanlar

2 adet 22 kΩ direnç 2 adet LDR 2 adet DC Motor 3 adet 10 kΩ direnç 3 adet BS170 (Mosfet) 2 adet Mavi LED 2 adet 220 Ω direnç 2 adet 1N4148 diyot 2 adet 100 nF kondansatör 1 adet MSP430G2231 Launchpad

4.5.MSP430G2231

MSP430 16 bitlik RISC işlemcidir ve esnek bir saat sistemi içerir. Modüler bellek eşlemeli analog ve dijital çevre bilimleri ile modern bir işlemci ile ortaklık için MSP430 karışık sinyal uygulamaları için çözümler sunmaktadır. MSP430G2231 mikroişlemcisi darbe genişli modülasyonu olarak bilinen (PWM) sinyalini kullanarak DC motor dönüş hızını kontrol eder, ayrıca analog dijital dönüştürücü (ADC) ile bu değişen voltajı sayısala çevirecektir. Çünkü bu çizgi izleyen robot “diferansiyel direksiyon” yöntemini kullanmaktadır. Bu nedenle hem sol hem de sağ LDR tarafından alınan ışık şiddeti ile orantılı olarak, sol ve sağ DC motor dönme hızı değişecektir. Böylece robot kolaylıkla siyah çizgiyi takip edebilecektir. Kaynak [2]’ de bahsedildiği gibi MSP430G2231 mikroişmecisi bize PWM işareti elde etme imkanı sunmaktadır. Böylece PWM üreterek motorun dönüş hızını kolaylıkla kontrol edebiliriz.

Şekil 4.5. MSP430G2231 mikroişlemcisi

Şekil 4.5’te MSP430G2231 mikroişlemcisinin portları görülmektedir. IAR programında yazdığımız programa göre bu bacaklara komutlar verilecek ve kendi algoritmasına göre işlemci çalışacaktır. Mikroişlemcinin birinci bacağı beslemedir. Buradan 3.3 V gerilim alarak işlemcinin çalışması sağlanır. PWM uçları ise P1.0 ve P1.7’dir. Bu portlara verilen komutlarla robotun dönüş hızı ayarlanmaktadır. Ayrıca mikroişlemcinin toprak ucu on dördüncü bacağıdır.

14 pinlik MSP430G2231 mikroişlemcisini özel kılan özelliklerden birisi de “Spy-Bi-Wire” özelliğidir. Bu özellik sayesinde IAR’da C kodu ile yazılacak olan yazılım ile değişkenlerin

20

kontrolü sağlanır ve çip devrede iken devre programlama ve hata ayıklama işlemlerini de gerçekleştirerek bu değerleri kaydeder.

Çizelge 4.5.1.Çizgi izleyen robotta kullanılan giriş/çıkış portları

Pin Numarası Yönü Port Adı Tipi Tanımı 2 Çıkış P1.0 Sayısal Sol motor PWM

çıkış 6 Giriş P1.4/A4 Analog Sol LDR,

Analog Çıkış 7 Giriş P1.5/A5 Analog Sağ LDR,

Analog Giriş 8 Çıkış P1.6 Sayısal Sağ motor PWM

çıkış 9 Çıkış P1.7 Sayısal Sensör LED

Kontrol Çıkış

Çizelge 4.5.1’te çizgi izleyen robotta kullanılan mikroişlemcinin giriş/çıkış portları görülmektedir. MSP430G2231 mikroişlemcisinin 8 pini P1 portunda, 2 pinide P2 portunda olmak üzere toplam 10 giriş/çıkış pini bulunmaktadır. Bu giriş çıkış portları analog-dijital dönüştürücü girişi, PWM çıkışı, saat çıkışı, kristal osilatör girişi ve JTAG giriş/çıkışı olmak üzere diğer giriş/çıkış fonksiyonları ile çarpılırlar ve bunlar genel amaçlar için uygun şekilde yapılandırılmışlardır.

Çizelge 4.5.2. Sayısal giriş/çıkış kaydedicileri

Port Kaydedici Kısa şekli Adres Kaydedici Tipi

P1

Giriş P1IN 020h Sadece okuyan

Çıkış P1OUT 021h Okuma/Yazma

Yön P1DIR 022h Okuma/Yazma

Kesme Bayrağı P1FG 023h Okuma/Yazma

Kesme kenar seçeneği P1ES 024h Okuma/Yazma

Kesme yetkisi P1IE 025h Okuma/Yazma

Kaydedici yetkisi P1REN 027h Okuma/Yazma

21

Çizelge 4.5.2’de sayısal portun giriş/çıkış kaydedicileri görülmektedir. Böylece işlemcinin o portuna atadığı adreslemesi ve kaydedici tipi belirlenmiştir. Yukarıdaki Çizelge 4.5.2’ye göre Çizgi izleyen robot projemizde bazı portlar giriş/çıkış portu olarak kullanılacaktır.

Kullanılmayan giriş/çıkış portları ise çıkış portu olarak ayarlanak zorundadır ve bağlantı olmadan bırakılmalıdır. Alternatif olarak bu kullanılmayan portlar giriş portu olarak ayarlanabilir ve projedeki bazı giriş problemlerinden kurtulmak için “pull-down” dirençlerini kullanılabilir.

Şekil 4.5.1.MSP430G2231 Mikroişlemcisi Launchpad

Şekil 4.5.1’de gösterilen MSP430G2231 mikroişlemcisi launchpadidir. Yazdığımız programın komutlarını uygulayacağımız pinler Şekil 4.5.1’de gösterilmiştir. İsteğe bağlı olarak bu launchpad kullanılabilir ya da baskı devremizde plakete işlemci yerleştirilerek de yapılabilir. Biz projemizde launchpadle birlikte kullanarak tasarladık.

MSP430x2xx ailesinin temel özellikleri şunlardır:

4.5.1.Mimarisi

o Yüksek güç mimarisi pil ömrünü uzatır. o Hassas ölçüm için yüksek performanslı analog idealdir. o Dirençli elemanlarını ölçmek için karşılaştırma kapılı sayaçları vardır. o 16 bit RISC işlemci kod boyutunun bir kısmı için yeni uygulamalar sağlar. o Büyük kaydedici dosyası ile çalışma dosyası bazı engelleri ortadan kaldırır. o Modern üst düzey programlama ve optimizasyon sağlar.

22

4.5.2.Esnek Saat Sistemi

Saat sistemi pille çalışan uygulamaları için özel olarak tasarlanmıştır. Düşük frekanslı yardımcı saat (ACLK) ortak bir 32 kHz kristal ile doğrudan sürülür. ACLK bir arka plan gerçek zamanlı saat, kendini uyandırma fonksiyonu için kullanılabilir. Entegre yüksek hızlı dijital kontrollü osilatör (DKG) kaynak CPU ve yüksek hızlı çevre birimleri tarafından kullanılan ana saat (MCLK) yapabilirsiniz. Tasarım gereği, DKG 1 MHz'de 2 ms aktif ve kararlıdır.

o Düşük frekanslı yardımcı saat = Yüksek güç bekleme modu o Yüksek hızlı ana saat = Yüksek performanslı sinyal işleme

4.5.3.Gömülü Emülasyon

Özel gömülü emülasyon mantığı cihazın kendisi üzerinde bulunan ve herhangi bir ek sistem kaynakları kullanılmadan JTAG üzerinden erişilir.

Gömülü emülasyon yararları şunlardır:

o Tam hızlı yürütme, kesme noktaları ve bir uygulamada tek adımlarla göze batmayan geliştirme ve hata ayıklama desteklenmektedir.

o Geliştirme son uygulama ile aynı özellikleri kapsar. Karışık sinyal bütünlüğü korunmuş ve kablolama girişime maruz değildir.

4.5.4.Adres Alanı

MSP430 von-Neuman mimarisi özel fonksiyon kayıtları (SFRS), çevre birimleri, RAM ve Flash / ROM bellek gibi paylaşılan bir adres alanı içerir. Özel bellek haritalar için cihaza özgü veri sayfaları vardır. Kod erişimi her zaman adreslere yapılmaktadır. Verilere bayt veya kelime olarak erişilebilir. Adreslenebilir bellek alanı şu anda 128 KB’dır.

4.5.4.1.Flash / ROM

Flash / ROM başlangıç adresi Flash / ROM mevcut miktarına bağlıdır ve cihaza göre değişir. Flash / ROM için son adres Flash / ROM daha az olan 60KB cihazlar için 0x0FFFF ‘tir. Flash kodu ve verileri her ikisi için de kullanılabilir. Word veya bayt tabloları kullanmadan önce RAM tabloları kopyalamaya gerek kalmadan saklanan ve Flash / ROM kullanılabilir. Kesme vektörü tablosu en yüksek Flash / ROM kelime adresi (0x0FFFE) en yüksek öncelikli kesme vektörü Flash / ROM adres alanının üst 16 kelime içine eşleştirilir.

23

4.5.4.2.RAM

RAM 0200h’den başlar. RAM bitiş adresi RAM mevcut miktarına bağlıdır ve cihaza göre değişir. RAM kodu ve verileri her ikisi için de kullanılabilir.

4.5.4.3.Periferal Modüller

Periferal modülleri adres alanına eşleştirilir. 0100’den 01FFh’e kadar adres alanı 16-bit periferal modülleri için ayrılmıştır. Bu modüller kelime talimatları ile erişilebilir olmalıdır. Bayt talimatları kullanılması halinde, sadece hatta adresleri izin verilir ve sonucun yüksek baytı her zaman 0'dır. 010H gelen 0FFh için adres alanı 8-bit periferal modülleri için ayrılmıştır. Bu modüller bayt talimatları ile erişilebilir olmalıdır. Kelime verileri bir bayt modülü yazılır ise sadece düşük bayt yüksek bayt göz ardı ederek, periferal kayıt yazılır.

4.5.5. Özel Fonksiyon Kayıtları (SFRs)

Bazı çevresel fonksiyonlar SFRs ile yapılandırılır. SFRs adres alanı alt 16 bayt bulunan ve bayt tarafından düzenlenir. SFRs bayt talimatlar sadece kullanarak erişilebilir olmalıdır.

4.5.6.Bellek Organizasyonu

Bayt çift veya tek adreslerde bulunmaktadır. Kelime talimatları kullanırken, sadece çift adresler kullanılabilir. Bir kelimenin düşük baytı her zaman çift adresidir. Yüksek baytta bir sonraki tek adresi yer almaktadır. Bir veri kelimesi adresi xxx4h bulunmaktadır.

4.5.7.MSP430 Zamanlayıcı ve PWM

4.5.7.1.PWM

Darbe genişlik modülasyonu (PWM) modern elektronik güç anahtarları ile pratik yapılan elektrikli cihazların gücünü kontrol etmek için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Çalışma döngüsü 100% tam olarak ya da yüzde olarak ifade edilir. PWM’in en büyük avantajı bu anahtarlama cihazlarında güç kaybının çok düşük olmasıdır. Bir anahtar kapalı olduğunda hemen hemen hiç akım yoktur ve açıkken anahtarı üzerinde neredeyse hiç gerilim düşümü olmaz.

Darbe genişlik modülasyonu (PWM), ya da darbe süresi modülasyonu (PDM) darbe genişliği, bir modülatör sinyalin bilgilerine dayanarak yapılan uygun bir modülasyon tekniğidir. Bu modülasyon tekniğinin iletimi gerçekleştirilirken, bilgiler kodlamak için kullanılabilir, ancak ana kullanım, özellikle elektrikli cihazlarda (motorlar gibi)atalet yüklerinin güç kontrolünü sağlamaktır.

24

Yüke beslenen gerilimin ortalama değeri hızlı bir tempoda açık ve kapalı yük arasındaki geçişi çevirerek kontrol edilir. Uzun anahtarı kapalı süreler ile karşılaştırıldığında, daha yüksek bir yüke güçtür.

PWM en büyük avantajı bu anahtarlama cihazlarında güç kaybı çok düşük olmasıdır. Bir anahtar kapalı olduğunda hemen hemen hiç akım yoktur. Açıkken anahtarı üzerinde neredeyse hiç gerilim düşümü yoktur. PWM ve onun görev döngüsü, bir iletişim kanalı üzerinden bilgi taşımak için kullanılır ve bazı iletişim sistemlerinde de kullanılmaktadır.

Şekil 4.5.3. Elde edilen PWM Şekil 4.5.3’te görülen PWM şekli mikroişlemcinin P1.0 portundan alınan PWM işaretidir. Bu PWM işareti çizgi izleyen robot sensörleri beyaz zemin üzerindeyken alınır. Siyah zemin üzerindeyken alınan PWM işareti 0’dır. Çünkü sensörler siyah zemin üzerindeyken duracaklardır.

MSP430G2231 mikroişlemcisi aslında ik tane yakalama/karşılaştırma kaydedicilerine sahiptir. Bu kaydediciler PWM üretmek için kullanılırlar. PWM görev döngüsü ile özel PWM frekansta iki bağımsız PWM kaynağı gerektiğinden, PWM işareti MSP430G2231 tarafından kullanılmaktadır. Mikroişlemcinin “Timer_A” kanalı 0 kesmesi PWM yazılımında bu proje için kullanılmıştır. PWM ‘in temel yazılımı ilk PWM için temel dijital rampa oluşturarak yapılır ve daha sonra rampa sayaç değeri ile karşılaştırılacak değişken kullanımı ile PWM görev döngüsü yaratılır.

Temel dijital rampa sayıcı 0’dan başlayarak “MAX_COUNT” ‘a kadar sayarak pwm_count değişkenini kullanır. Pwm_count komutu PWM için sabit bir periyot üretecektir.

25

Sonra da pwm_count ile karşılaştırılacak pwm_m1 ve pwm_m2 değişkenleri gerekecektir. Böylece pwm_m1 ve pwm_m2 değişkenleriyle PWM işaretinin görev döngüsünü kontrol edebiliriz.

Şekil 4.5.4.Çizgi izleyen robot siyah çizgi üzerindeyken PWM görüntüsünün osiloskopta incelenmesi Şekil 4.5.4’te Çizgi izleyen robot siyah çizgi üzerindeyken görülen PWM işaretidir. Buna göre anlaşılıyor ki robot siyah çizgi üzerindeyken durmaktadır. Böylece beyaz zemin- siyah çizgi üzerindeki kontrolü sağlanmaktadır.

4.6. DC MOTORLAR Stator ve Rotor’dan oluşan DC motorlar, değişken yüklerde motor hızı ayarlanabilen motorlardır. DC motorlarda ayarlanabilen hız kontrolü iş kalitesinin yükselmesine, verimin artmasına ve üretim üzerinde daha fazla kontrol sağlanmasına yol açmaktadır.

4.7.LDR(LIGHT DEPENDENT RESISTORS)

İki kadmiyum sülfit fotoiletken hücreleri spektral yanıtlarıyla insan gözüne benzerlik gösterir. Üzerine düşen ışığın şiddetine göre direnci değişir. Duman algılama, otomatik aydınlatma kontrolü, hırsız alarm sistemleri, çizgi izleyen robotlar gibi sistemlerde kullanılabilir.

26

Şekil.4.7.1.LDR

Şekil 4.7.1’de devremizde kullanılan LDR görülmektedir. LDR’ler üzerine düşen ışığın şiddetine göre direnci değişen elemanlardır.

4.8. Kondansatör

Kondansatör, elektronların kutuplanarak elektriksel yükü elektrik alanın içerisinde depolayabilme özelliğine sahip elemandır. Kaynak [3]’de bahsedildiği gibi kondansatör devremizde kararlılık sağlamak için kullanılmıştır.

Şekil 4.8.1. Kondansatör

Şekil 4.8.1.’de devremizde kullanılan kondansatör görülmektedir. Kullandığımız kondansatör yönsüzdür.

27

4.9.Mosfet (BS170)

Bir devre kurduğumuzda, MOSFET’in özelliğine göre istediğimiz gerilim ve akımdaki bir motor kontrol edilebilir. Örneğin; AUIRF3805S model MOSFET’in maksimum 퐼 akımı 240 A’dir. Mosfetlerle motor sürmek mümkün ancak motordan geçecek akıma bağlı olarak bu iş daha da zorlaşmaktadır. Çünkü akım arttıkça ve frekans olduğu zamanlarda devredeki yollarda kaçak endüktans oluşacaktır. Bu da devrede kayba yol açmaktadır. Bu sebeple devre tasarımı çok önemlidir. Oluşacak kaçak endüktansı düşük tutabilmek için çok akım geçen yollar kalın ve çok kısa yapılmalıdır. Kaynak [3]’de bahsedildiği gibi MOSFET devremizde motor kontrolü amacıyla kullanılmıştır.

Şekil.4.9.1.BS170 Mosfet

Şekil 4.9.1’de BS170 mosfet görülmektedir. Devremizde kullanılan bu mosfetler motor sürücüsü olarak kullanılmaktadır.

4.10.Diyot

Devredeki diyotların amacı, motor endüktif bir yük olduğu için üzerindeki akım değişimlerinin önüne geçmek ve bu akımı sabit tutmak gerekmektedir, bunun içinde ters bir gerilim endükler. Mosfetlerin yanmasını engellemesi için bu gerilimin diyotlar üzerinden bir akım akıtması gerekir.

28

Şekil.4.10.1.1N4148 Diyodu

Şekil 4.10.1’de kullanılan diyot motora paralel bağlanan elemandır. Böylece yük üzerindeki akım değişimlerinin önüne geçilir ve bu akım sabit tutulur.

5.Multisim ile Devre Çizimi

NI Circuit Design’ın alt programı olarak karşımıza çıkan Multisim ile kolay bir şekilde devre çizimleri ve analizi, devre animasyonu ve simülasyonu oluşturabiliriz.

Şekil 5.1.Multisim’le Çizgi İzleyen Robot Devresi Çizimi

Şekil 5.1’de devremizin Multisim’le çizilmiş şekli görülmektedir. Motor sürücüsü devresi, motorlar, mikroişlemcimiz, beslemelerimizden oluşan bu devre çizgi izleyen robotun devre kısmını oluşturmaktadır.

29

5.1.Baskı Devre Kartı(PCB) Hazırlanması

Baskı Devre Kartı, üstüne montajlaması yapılacak olan elektronik devre elemanlarının elektriksel ağını ve birbirleriyle iletişimini sağlayan karttır. Diğer bir söylemde de PCB(Printed Circuit Board) olarak anılmaktadır. Baskı devre kartı, devre elemanlarını monte etmek için lehimli delikler, iletişimi sağlamak için bakır yollar ve adalar içeren, bir yüzü yalıtkan bakır materyallerden yapılmış plakalardır. Baskı devre kartının üzerindeki iletişim bantları farklı adımlardan geçilerek elde edilir. Bu bantlardaki elektronik elemanların bacak kısımları bu yol üzerindeki lehimlenir. Kaynak [4]’ de bahseldildiği gibi bakır plakaya devrenin montajı yapıldı.

Bir PCB’ yi oluşturan etkenlerden birisi de lehim maskesidir. Lehim maskesi devre gösterisinin yeşil ya da farklı renklerde de olabilen yalıtkan boyalı kısmıdır. Bu maske baskı devre kartı üzerindeki bakır iletişim yollarının korozyonunu önler. Ayrıca elektronik devre elemanlarının bacaklarındaki lehimin yayılmasını da engeller. Yine bu maske kısa devre oluşmasını engeller.

Korozyon, metal veya lehim gibi metal alaşımlarının oksitlenme veya diğer kimyasal etkilerle aşınma ya da kırılma durumuna denir. Bu maskenin üstüne ise sembol ve yazılardan oluşan elektronik bileşenlerin tiplerini ve yerlerini belirten montaj baskısı basılır. Baskı devrenin asıl amacı, devre elemanlarını düzenli ve göze hoş şekilde tutmak dışında, üzerindeki elemanlar arasında elektriksel iletişimi maksimum düzeyde sağlamaktır. Kartın kendisi, yalıtkan ve esnek olmayan bir maddedir. Kartın üzerinde görülen ince iletişim bantları, baskı kartının ilk üretim başlangıcında tüm kartın üzerini kaplayan bakır folyonun geride kalmış parçalarıdır.

Baskı devrenin yüzeyleri malzeme ve lehim yüzeyi olarak iki yüzeye ayrılır. Bir yüzeydeki bakır folyo kısmen delinir ve bakır iletişim ağı oluşturur. Yani bu yüzeye lehim yüzeyi denir. Bu bakır iletişim ağı, monte edilmiş elektronik devre elemanlarının arasındaki elektriksel bağlantıyı sağlar. Bileşenleri karta sabitlemek için, devre elemanlarının bacakları iletken desenin üzerindeki deliklere lehimleme monte edilir. Buna yüzeye de malzeme yüzeyi denir. Kısaca çoğu basit tek taraflı kartlarda, bileşenler kartın bir yüzüne, iletken deseni diğer yüzüne yerleştirilir.

Baskı kartı devre tasarımı çizimi en kolay şekilde bilgisayar uygulama programları ile yapılır. En çok bilinen ve popüler baskı devre kartı tasarım programları OrCad, Proteus ve Ultiboard’dur. Baskı kartı çiziminde, via genişlikleri, bypass kondansatölerinin yerleştirilmesi, iletişim yolu aralıkları, dijital ve analog şaselerin ayrıştırılması gibi konulara dikkat edilir.

Via genişliği: Devre elemanlarının bacaklarının karta lehim yapılacak deliklere verilen isimdir.

30

By pass kondansatörleri: Bypass, Türkçe olarak ikinci yoldan gitmek anlamına gelir. Yani Bypass kondansatör; bir devrenin güç kaynağını veya başka bir yüksek empedanslı bileşenini bypass etmek için kullanılan kondansatör çeşididir diyebiliriz.

Fiber ve benzeri maddedeki malzemelerin üstüne ince bir film tabakası şeklinde bakır yapıştırılmış malzemeler bakırlı pertinaks olarak adlandırılır. Bakırlı pertinaks üzerine, tasarlanmış devre şeması birçok farklı şekilde hazırlanarak kart üzerine aktarılabilir. Eskiden aktarma işlemine göre bir çeşit asetatlı kalem ile akım taşıyacak iletişim yolları plakaya çizilir. Sonra bu plaket özel bir asit karışımına atılır. Buradaki püf nokta; asit boyalı yüzeylere etki etmez, fakat boyanmamış yüzeydeki tüm bakırlar erir. Asitten çıkarılan kart yıkanarak üzerindeki asetat kaldırıldığında devre kartımız hazır hale gelmiş olacaktır. Daha sonra ince uçlu matkaplarla devre elemanlarının monte edileceği delikler açılır. Bu yöntem eski olmasıyla beraber oldukça basit fakat artık kullanılmayan bir yöntemdir. Şu an kullanılan en yaygın ve kullanışlı yöntem ise ütü ile baskı yöntemidir. Ütüleme yöntemiyle baskı devre yapımını aşamalandırırsak:

Multisim ile hazırlanan devreyi Ultiboarda aktarma Ultiboard’da baskı devre şemasını oluşturma Lazer bir yazıcıdan asetat kağıdına çıktı alma Kağıttaki çizimi bakır plakette aktarma Kimyasal işlemle bakırı eritme Kartı delme Montaj ve lehimleme

5.2.Bilgisayarda Çizim

Baskı devre kartının ilk ve en önemli aşamasını bilgisayarda tasarım ve çizim kısmı oluşturur. Kullanılan program ile iletişim yollarının kalınlığı, elektronik devre elemanlarının lehimleneceği deliklerin çapı, yolların birbirine uzaklığı ve toplam kart alanı ayarlanabilir. Sonuç olarak devre tasarımında kullanılacak malzemelerin yerlerini, iletişim yollarını gösteren bir resim ortaya çıkacaktır.

5.3.Lazer Çıktısı Alma

Baskı devre şeması bitirildikten sonra sadece iletişim yollarının bulunduğu bir lazer çıktısı alması gerekiyor. Ütüleme yönteminin en önemli unsurlardan biride mürekkebin kağıda geçmesidir, bu yüzden kullanılacak kağıdın çok iyi seçilmesi gerekmektedir. Bunu için birçok kağıt kullanılmaktadır. Bunlardan biri de asetat kağıdıdır.

31

Şekil 5.3.Çizgi izleyen robot devresi baskı devresinin lazer çıktısı

Şekil 5.3’te çizgi izleyen robot devresi baskı devresinin lazer çıktısı görülmektedir. Buna göre bu lazer çıktısıyla çizim bakır plakaya basit ütüleme yoluyla aktarılacaktır. Devrenin lazer çıktısı alınması için uygun kağıt kullanılmalı ve lazer yazıcıdan alınmalıdır.

5.4.Çizimi Plakete Aktarma

Baskı devrenin plakete aktarımı kağıt üzerindeki mürekkebin ısıtılarak plaket üzerine geçmesiyle olur. Gerekli ısıyı düzgün yayılımı eşit bir şekilde kağıda yansıtmak için buharsız bir ütü kullanılmalıdır. Bu işleme geçilmeden önce plaket hafif şekilde zımparalanmalı ve yüzeyi yıkanmalıdır. Bu sayede baskı tam anlamıyla plaketimizi geçecektir. Asetat kağıdı plaketimizin üzerine uç noktalarından yapıştırılır. Isınmış ütü tüm bölgeler eşit ısıtılacak şekilde oval olarak ütüleme yapılır. Birkaç dakikalık ütüleme işlemi bizim için yeterli olacaktır. Hem kart hem de kağıt soğuduktan sonra kağıdın plaket üzerinden uç bir noktadan başlayarak kaldırılması tavsiye edilir.

5.5.Kimyasal işlem

Baskı devre kartı yapımı için bir aşama da plaketin üzerindeki tonerli kısımlar hariç geride kalan bakır zeminin eritilmesi yani temizlenmesidir. Bu temizleme işlemi için bir kimyasal çözeltiye ihtiyaç vardır. Genelde dört ölçek tuz ruhu ile bir ölçek perhidrol plastik bir kap içine konulur, sonra plaket bu çözeltiye yatırılır. Bu işlemi yaparken ellerinize eldiven giymek ve işlemi açık havada yapmak önemlidir. Hiçbir şekilde çıkan kimyasal gaz solunmamalıdır. Çözme işlemine içerden hiçbir destekte bulunulmamalıdır ama yardımcı olması amacıyla kap dışarıdan hafifçe sallanabilir. İşlem bitiminde plaketi tazyiksiz suda hafifçe yıkayarak kurulamayı bırakılır. Plaket kuruduğunda hafif nemli bir bezle toneri silerek altındaki bakır kısmı ortaya çıkacaktır.

32

5.6.Kartı Delme

Tamamlanan baskı devre kartının bu aşamasında kullanılan devre elemanını bacağına göre gerekli büyüklükte matkap ile delme işlemi gerçekleştirilir. Kartımızın hem fiziksel hem de görsel olarak bozulmaması için delme işlemine dikkat edilmelidir. Bunun için delme işlemi sırasında matkap sehpası kullanılabilir.

5.7.Montaj ve Lehimleme

Delme işleminin sonucunda devre elemanının sayısına bağlı olarak monte ve lehimleme işlemimiz uzun sürecektir. Lehimleme esnasında kalem ya da tabanca havya kullanmak el becerisine kalmış bir şeydir. Lehimleme esnasında havyanın çok fazla ısınmış olmamasına dikkat edilmelidir. Bunun için lehim zamanlaması düşük tutulmalı ve havya arada bir fişten çekilerek soğutulmalıdır. Havyanın uzun süreli lehim kısmına ya da elektronik devre elemanına teması bozulmaya yok açabilir.

Eskiden plaket üzerine kalemlerle çizilen baskı devreler artık elektronik ortamda daha düzenli bir şekilde oluşturulmaktadır. Elle çizimlerde karşılaşılan en büyük sorun devre elemanlarının yollarının birbirlerine temas ettirilmesidir. Basit devreler kolay bir şekilde elle çizilebiliyordu. Fakat kompleks devrelerin baskı devreleri elle çizilemeyecek kadar karışık ve zordur. Baskı devrenin şemalarını tasarlamak için Ultiboard programını kullanacağız. Multisim programında tasarladığımız devre şemalarını Ultiboard’a aktararak baskı devre şemalarını oluşturmaktayız. Bir başka kullanım ise direk Ultiboard ile devre şeması olmadan baskı devre şemalarını oluşturabilmekteyiz.

Şekil 5.7.1. Devrenin montaj ve lehimlenme işlemi sonraki hali

Şekil 5.7.1’de devrenin montajı ve lehimlenmiş hali görülmektedir. Devremizde elemanlar lehimlenmiş şeklin arka tarafında bulunmaktadır. Kısa devre testi yapılarak devrede bir temassızlık ya da yolların birbirine değmesi gibi problemlerin önüne geçilmelidir.

33

6.Devrenin Çalışma Prensibi

Donanımda ise motorların süreceği tekerlekler seçilirken dikkat edilmesi gereken hususlar tekerleğin çapının büyük olması, ince olması ve tekerleğin sürtünmesinin fazla olmasıdır. Eğer sürtünme az olursa robotun dönüşü esnasında zemine tam olarak tutunamayacağı için robotta bir miktar kayma olacak bu da robotun hedefinden az da olsa sapmasına neden olacaktır. Tekerleğin çapı büyük olursa ve tekerlek ince olursa da dönüşlerde daha çok kararlılık sağlanabilir. Robotumuzda motorları ve Ledleri beslemek için 6 V kullandık. Bu 6 V’u 4 tane 1.5 V luk piller aracılığıyla sağladık. MSP430G2231’i ise 3.3V ile besledik. Bu gerilimi ise ya bir adet USB batarya kullanarak ya da 6V’dan bir çevirici devre yardımıyla çevirerek sağlayabiliriz. Devremizde motorları sürmek için BS170 mosfetlerini kullandık. Bunlara 1N4148 diyotları ve 100 nF kondansatörleri bağlayarak kararlılık sağladık.

Şekil.6.1.LED ve LDR’lerin devresi

Şekil 6.1.’de LED ve LDR devresinin ön yüzü görülmektedir. Bu elemanlar aynı hizada olacak şekilde bir standarda göre yerleştirilmiştir. Buna göre algılayacağı ışık şiddetine göre çıkışta gerilim oluşacaktır. Beyaz zemin üzerindeki siyah çizgiyi 18 mm genişliğinde siyah elektrik bandı kullanarak gerçekleştirdik. Sensörlerde bu çizgiyi en iyi algılayacak seviyede yani iki sensörün orta noktaları arası uzaklığı 30 mm olacak şekilde konumlandırıldı. Yerden yansıyan ışığı sağlayan mavi ledlerin orta noktası ile bu ışığı algılayan LDR’lerin orta noktası arası uzaklığı 8 mm olacak şekilde ayarladık. Bu devrenin yerden yükseliğini ise 3 – 5 mm arası olarak ayarladık. Çünkü LDR’lerde en iyi bu seviyelerde bilgi alımı gerçekleştirdik.

7.Program Geliştirme Zinciri

Üst seviye Programlama Dilleri (Görsel Programlama): Matlab, Scilab, Simulink, Elektronik Workbench, Java.

Programlama Dilleri: C, Pascal, Fortran, Basic

Assambly Programlama: İşlemcinin ailesine göre sınıflandırılır. İntel 386, MSP430, PIC1X

Assambler: Obje kodlarını assambly çevirir.

34

Obje Kodu: Komutun adı değil obje kodu yazılır. Komutun nereye yazılacağını, nerenin boş kalacağını yazan bir program üretir.

7.1.MSP430G2231 Programlaması

IAR kullanımı ve öğrenmesi Code Composer Studio’dan daha kısa sürelidir. Fiyatı biraz pahalıdır. Laboratuar ortamında daha fazla kullanılır. Hem askeri hem de endüstride Texas Instruments daha fazla yer almaktadır.

7.2.IAR’da Proje Oluşturma

1.Project > Create New Project> C

Şekil.7.2.1.IAR’da yeni proje oluşturma

Şekil 7.2.1’de IAR’da proje oluşturmak için yapılması gereken aşamalardan ilki görülmetekdir. Burada projenin adı ve nereye saklandığı belirlenmektedir.

2.Projects> Options> General Options

Buradan işlemcinin tipi seçilir. Projemizde MSP430G2231 kullandık.

Şekil.7.2.2.IAR’da işlemcinin genel özelliklerinin seçilmesi

35

Şekil 7.2.2.’de IAR’da kullanılacak olan mikroişlemci seçilir. Biz projemizde MSPG4302231 kullanacağımız için bu işlemciyi seçtik.

3.Project> Options> General Options> Debugger Option

Şekil.7.2.3.IAR’da seçilecek olan sürücüler

Şekil 7.2.3’te IAR’da seçilen sürücü çeşidi görülmektedir. Biz de projemizde kullanacağımız sürücü olan “Fet Debugger”ı seçtik.

8.Çizgi İzleyen Robot Projesi Yazılımı

8.1.MSP430G2231 mikrodenetleyicisi giriş ve çıkışları MSP430G2231 mikroişlemcisinde birinci P1 portları 8 adet, ikinci P2 portları 2 adet olmak üzere toplam 10 giriş/çıkış pini bulunmaktadır. Tüm bu portlar genel amaçlı giriş veya çıkış portu olarak konfigüre edilebilirler ve genellikle bu tür A / D (dijital analog) girişi, PWM çıkışı, USI (Universal Serial Interface), Saat Girişi, Kristal Osilatör gibi diğer I / O fonksiyonu ile çoğullanabilirler. #define SOL_MOTOR BIT0 #define SAĞ_MOTOR BIT6 #define SOL_LDR BIT4 #define SAĞ_LDR BIT5 #define SENSOR_LED BIT7 ... P1DIR (port 1 yönü) I / O portları (P1.0 için P1.7) için bu 16-bit her bit karşılık gelen G / Ç bağlantı noktası yapılandırmak için kullanılır. Karşılık gelen bite bir çıkış noktası olarak

36

bağlantı noktasını yapılandırmak için MSP430G2231 mikroişlemcisini kullandık. Sonraki P1REN (bağlantı noktası 1 Pull-up/pull-down direnç) direnç sağlar.(girişi olarak yapılandırılmıştır veya çıkış olarak konfigüre edilmiş) Kayıt çıkış portu mantıksal durumunu kontrol etmek için kullanılır, gerekli PWM sinyali üretmek için P1.0 ve P1.6 kullanılır. Bu bağlantı noktalarını MSP430 LaunchPad geliştirme kurulu LED ile bağlı çünkü bu bağlantı noktalarını kullanılır, bu nedenle kolayca bu LED'ler kullanarak PWM çıkış test edebilir. P1.7 çıkış portu da LED sensörünü kontrol etmek için kullanılır. Sensörler ışık kaynağı ve aynı zamanda bir işareti göstergesi olarak hizmet vermektedir. MSP430G2231 mikro P1OUT kayıt kullanarak port açmak ve kapatmak için aşağıdaki kodu kullanımı C dili ile yazdık. P1OUT |= SOL_MOTOR; // Sol Motor Çalışsın P1OUT |= SAĞ_MOTOR; // Sağ Motor Çalışsın ... P1OUT &= ~SOL _MOTOR; // Sol Motor Dursun ... P1OUT &= ~SAĞ _MOTOR; // Sağ Motor Çalışsın ... P1OUT &= ~SENSOR_LED; // LED Sönsün ... P1OUT |= SENSOR_LED; // LED Yansın ...

Bu nedenle bu projede ben n-kanal MOSFET kullandım. Veri sayfasında(data sheet) her bağlantı noktası için maksimum çıkış akımı yaklaşık 6 mA ve kombine tüm çıkışlar için 48 mA’dir. Tabi ki bu doğrudan DC motor sürüş için uygun değildir. BS170 LED ve motorları sürmek için kullanılır. Gate ve Source terminal arasında uygulanan Vgs eşik geriliminden daha yüksek voltaj uygulayarak, BS170 MOSFET’e yaklaşık 2 volt gerilim uygularız. MSP430G2231’ün çıkış portlarına bu gerilim seviyelerini uygulamak mümkündür. Darbe genişlik modülasyonu (PWM), yaygın olarak bir elektrikli cihazlarda görülen ve (örneğin, DC motoru) verilen gücün miktarını kontrol etmek için, modern anahtarlama devresi içinde kullanılan bir tekniktir. Sadece hızla DC motora verilen güç ve DC motor tarafından alınan enerji ortalama miktarı AÇIK ve KAPALI anahtarları ile AÇIK ve KAPALI süresi (iş hacmi) karşılık gelen, bu nedenle uzun veya daha kısa daha yani ON dönemi değiştirerek dönemde OFF yaparak, biz DC motor dönüş hızı kontrol edebiliriz. #pragma vector=TIMERA0_VECTOR __interrupt void Timer_A (void) pwm_count++; if (pwm_count >= MAX_COUNT) pwm_count=0; P1OUT |= SOL_MOTOR; // Sol Motor Çalışsın P1OUT |= SAĞ_MOTOR; // Sağ Motor Çalışsın if (pwm_count == pwm_m1) P1OUT &= ~SOL_MOTOR; // Sol Motor Dursun if (pwm_count == pwm_m2) P1OUT &= ~SAĞ_MOTOR; // Sağ Motor Çalışsın

37

9. SONUÇ

Sensörlerden aldığımız bilgileri MSP430G2231 mikroişlemcisinde değerlendirerek mosfetler yardımıyla motorları sürdük. Motorları sürmek için mikroişlemcide şekildeki PWM sinyalini elde ettik. Sensörlerimiz beyaz zeminde iken motorlarımız %100 performansta çalışırken siyah zemine geldiklerinde ise duruyorlar. Örneğin sol sensörümüz siyah zemindeyse sol motorumuz duruyor, sağ motorumuz çalışıyor ve sol sensörümüz tekrar beyaz zemine gelince sol motorumuz tekrar çalışıyor böylece robotumuz siyah çizgiyi takip ediyor.

38

10. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME

MSP430G2231 mikroişlemcisini kullanarak günümüz teknolojisine uygun bir robot yapmaya çalıştık. Bu çalışma geleceğin otomobillerinde, turistik yerlerde belli alanlar arası gezilerde veya fabrikalarda bir yerden bir yere mal taşınmasında kullanılabilir. Bu projeyi sensör sayısını arttırarak daha kapsamlı gerçekleştirmek mümkündür. Böylece çok daha hassas bir araç elde edebiliriz. Bu araç birçok özellik eklenerek çeşitli sektörlerde veya insanların erişimlerinin kısıtlı ya da tehlikeli olduğu yerlerde kullanılabilir.

39

KAYNAKLAR

[1]. A. A. Süzen , Robot Programlama : 2012 [2]. J. H. Davies, MSP430 Microcontroller Basics : 2008 [3]. S. Aytaç, Elektronik Devre Elemanları ve Devreleri : 2010 [4]. C. Gerçek, G. Dinçer, Proteus İle Baskı Devre : İstanbul, 2006

40

Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

Tasarım Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki soruları cevaplayınız.

1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız. MSP430G2231 Mikroişlemcisini kullanarak projemizi tasarladık.

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

3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız? Mikroişlemci kullanma bilgilerimizi ve devre tasarlama becerimizi kullandık.

4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir? Minimum maliyet ve maksimum verim standartlarını göz önüne aldık.

5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir? a) Ekonomi: Projemizin maliyetinin minimum olmasına dikkat ettik.

b) Çevre sorunları:

Projemizin çevreye herhangi bir etki yapmamasına dikkat ettik

c) Sürdürülebilirlik:

Projemizin doğruluğunu her zaman koruması için gerekenleri yapmaya çalıştık.

d) Üretilebilirlik:

Projemizin piyasada rahatça bulunan elemanlar ile gerçekleştirilmesine dikkat ettik.

e) Etik:

Daha çok kurallara uyulması gerektiğini dikkate aldık.

f) Güvenlik:

İnsanların çalışmasının tehlikeli olduğu yerlerde kullanılabilecek şekilde projemizi yaptık.

g) Sosyal ve politik sorunlar:

İnsan gücünün daha doğru şekilde kullanılması için bu projeyi yaptık

Projenin Adı MSP430G2231 İle Çizgi İzleyen Robot

Projedeki Öğrencilerin adları Ural AKINCIOĞLU

Merve Zeynep ÖZTÜRK

Tarih ve İmzalar

EKLER

41

ÖZGEÇMİŞLER

URAL AKINCIOĞLU

29 Temmuz 1991 yılında Trabzon’da doğdu. İlk ve orta öğrenimini Yavuz Selim İlköğretim Okulu ve Trabzon Özel Ata Kolejinde tamamladı. 2009 yılında Trabzon Kanuni Anadolu Lisesi’nden mezun oldu. 2009 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde lisans eğitimine başladı.

MERVE ZEYNEP ÖZTÜRK

3 Ağustos 1989 yılında İstanbul’da doğdu. İlk ve orta öğrenimini Ambarlı İlköğretim Okulu’nda tamamladı. 2007 yılında Süleyman Nazif Anadolu Lisesi’nden mezun oldu. 2008 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nde lisans eğitimine başladı. 2010 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümüne yatay geçiş yaptı.