mekatronik ı

VOLTAJ
VS
ZAMAN
Astable multivibratör olarak kullanılan 555 entegresinin çıkışındaki sinyalin
genliği değiştirilerek, aynı zamanda çıkışta elde edilen ortalama voltajın değeri
de (şekilde görüldüğü gibi) değiştirilmiş olur. Çıkış frekansının ise kullanılan
yüke bağlı olarak 2KHz ile 25KHz arasında seçilmesi uygundur.
Bu sinyalin besleme gerilimine(VS) eşit olduğu zaman süresi;
TH =0.7(RA+ RB)C eşittir,
Toprak gerilimine(0V) eşit oluğu zaman süresi ise
TL =0.7RBC eşittir.
45
RÖLE

Röle elektromanyetik bir anahtar (switch)’dır. Aktif hale gelmesi
için bir akım uygulanması gerekir. Röle’lerin bir çok farklı tipi ve
kullanıldıkları voltaj değerleri vardır. Hangi voltajın kullandığımız
röle’yi aktif yaptığını bilmeliyiz.
Solda tek kontaklı iki konumlu
bir röle’nin üstten, ortada iki
kontaklı iki konumlu bir röle’nin
üstten ve sağda iki kontaklı iki
konumlu bir röle’nin yandan
görünüşü görülmektedir
46
Bobin
Bobin
Motor Kontrolü
Solda tek kontaklı iki
konumlu bir rölenin
ve sağda iki kontaklı
iki konumlu bir
rölenin bacak
bağlantıları
47
48
49
Ortak uç
1
2
NA NK
Ortak uç
1
NK
2
NA
50
Röle ile AC yükün(lamba) sürülmesi
VS
D
RPOT
RB
C
T
T
L
v
AC9220V
RL
L: 2-9 volt ampul ya
da R+LED veya DCMotor olabilir
D16
9V DC güç kaynağı (VS),
1 adet 9V Röle (RL),
1 adet 100k direnç (RB),
2 adet BC237 transistör (T),
1 adet 220k potansiyometre (RPOT),
1 adet 220F elektrolit kapasitör (C),
1 adet pushbutton (D),
1 adet <9V lamba,
RPOT= 10-500k, C=10-1000F
D düğmesine(push-button) basıldığı zaman rölenin bobini enerjilenir
ve manyetik alan oluşturur, oluşan bu manyetik alan neticesinde rölenin
kontakları çekilir ve AC lamba(L) yanar, elimizi düğmeden çektiğimiz
zaman RC devresi üzerinden beslenmeye devam eden darlington bağlı
transistörler belirli bir süre daha rölenin bobini üzerinden akım
geçmesine ve kontakların çekili kalmasına lambanın da yanması neden
olur.Bu olay binalardaki otomatların çalışma prensibine benzer.RC
devresinin elemanlarının (RPOT,C) değerlerinin seçimine bağlı olarak
devrenin zamanlama değeri seçilebilir.
51
OPTOKUPLER (Optik Yalıtıcı)

Optokupler bir LED ve fototransistörden oluşan bir entegre elemandır.
LED on iken fototransistörü aktif hale getirir. LED ve fototransistör aynı
referans voltajına sahip olmak zorunda değillerdir, LED (input) ile
fototransistör (output) arasındaki bağlantı sadece ışık iledir.
1
2
3
6
5
4
52
Optokupler ile yükün sürülmesi
D17
9V
YÜK
5V
RO
9V DC güç kaynağı (VS),
1 adet 330 direnç (Ro),
1 adet TIL 111 Optokupler,
5V DC güç kaynağı (IC,
adaptör, PC, mikrokontrolör
çıkış portu)
Kullanılan optik yalıtıcı sayesinde kontrol elemanı ile kontrol edilen
sistemi elektriksel olarak yalıtabilmek mümkündür.Görüldüğü gibi bu
devrede düşük gerilimle çalışan bir devre ile (YÜK’ün bir DC motor veya
LED+Direnç’ten oluştuğu) daha yüksek gerilimle çalışan bir devre arada
herhangi bir elektriksel bağ olmadan kontrol edilmiştir.Bu ise bir çok
uygulamada özellikle güvenlik açısından fayda sağlar.
53
0-9 SAYICI
D21
Deney için gerekli malzemeler:
5V DC güç kaynağı (VCC),
1’er adet 555, 7490, 7447,7414 entegre
1 adet ortak anot gösterge (display)
8 adet 470 direnç (RL)
2 adet tercihe bağlı direnç (555 frekans ayarı için)
1 adet tercihe bağlı kapasitör (555 frekans ayarı için)
78
0-9 SAYICI
“555” entegresi tarafından oluşturulan kare dalga ,schmidt tetikleyici tarafından
geçiş noktaları keskinleştirilerek terslenir,oluşan bu yeni dalganın negatif(düşen)
kenarını sayan “7490” sayıcı entegresi bu veriyi 4 adet iki tabanlı(4 bit) koda
çevirir(encoder).Kodlanmış veri daha sonra “7447” kod çözücü(decoder) entegresi
tarafından çözülerek bu veri ile 7 parçalı LED’li gösterge sürülür ve böylece “555”
entegresinin kaç adet kare dalga gönderdiği 10 tabanında(decimal) veri olarak
gösterge oluşur.
79
0-9 SAYICI
80
0-9 SAYICI
81
DEVİR ÖLÇER
D22
Deney için gerekli malzemeler:
5V DC güç kaynağı (VCC),
1 adet DC motor ve delikli disk
1 adet H21A1 model yarıklı optik yalıtıcı (Optokupler)
1’er adet 7490, 7447,7414 entegre
1 adet ortak anot gösterge (display)
9 adet 330 direnç (RL)
1 adet 100k direnç (RFT)
82
DEVİR ÖLÇER
Motorun mili ile beraber dönen delikli disk, optik yalıtıcı üzerindeki kızıl ötesi(IR) LED’in
yaydığı kızıl ötesi ışığın yine optik yalıtıcı üzerinde bulunan fototransistör üzerine
düşmesini engellediği sürece bu fototransistör kesimde kalır ve Schmitd tetikleyici
girişine mantık(logic) “1” sinyali uygulanır.Diskin dönmesi esnasında disk üzerindeki
delik, kızıl ötesi LED hizasına geldiği vakit bu kızıl ötesi ışık fototransistörü aktif hale
getirir ve böylece Schmitd tetikleyici girişine mantık(logic) “0” sinyali uygulanır. Disk
üzerindeki deliğin hizadan çıkması ile birlikte tekrar kesime giden fototransistör
Schmitd tetikleyici girişini mantık(logic) “1” yapar ve tam bu esnada Schmitd tetikleyici
girişine uygulanan bu yükselen kenar(positive edge) Schmitd tetikleyici çıkışında düşen
kenar(negative edge) oluşturur.Oluşan bu yeni dalganın düşen kenarını sayan “7490”
sayıcı entegresi bu veriyi 4 adet iki tabanlı koda çevirir.Kodlanmış veri daha sonra
“7447” kod çözücü entegresi tarafından çözülerek bu veri ile 7 parçalı LED’li gösterge
sürülür ve böylece motor milinin sayısı 10 tabanında veri olarak gösterge oluşur.
83
ANALOG-DİJİTAL ÇEVİRİCİ,DEVİR ÖLÇER
D23
Deney için gerekli malzemeler:
5V DC güç kaynağı (VCC),
1 adet ADC0804 entegre, 8 adet LED
8 adet 330 direnç (RL), 1 adet 10k potansiyometre (RPOT)
1 adet 10k direnç (RC), 1 adet anahtar (D), 1 adet 150pF kapasitör (C)
84
ANALOG-DİJİTAL ÇEVİRİCİ,DEVİR ÖLÇER
Mekatronik sistemlerde sistemin hız, çözünürlük ihtiyacına ve maliyet durumuna göre farklı çalışma
prensipleri olan ANOLOG-DİJİTAL çeviriciler kullanılabilir.Bunlardan bir tanesi temelde iterasyon prensibi ile
çalışan şekilde görülen artırımlı yaklaşımlı analog-dijital çeviricidir. Bu yöntemde analog giriş verisinin
karşılaştırıcı OP AMP girişine uygulanması ile OP AMP bu veriyi ilk anda 0 olan DAC(dijital analog çevirici)
çıkış verisi ile karşılaştırır ve bu karşılaştırma sonucu çıkışını “1” yapar yukarı sayıcı girişindeki ve(and) kapısı
bu değeri tetikleme darbesi ile “ve” işlemine tabi tutar ve böylece yukarı sayıcı, 4 bitlik çıkış verisi 1 artırır.Bu
veri aynı zamanda DAC girişine de uygulandığı için DAC çıkışındaki analog veride 1 üst kademeye geçer ve
tekrar karşılaştırıcı OP AMP bu yeni analog veriyi girişine uygulanan veri ile kıyaslar.Bu iterasyon karşılaştırıcı
OP AMP girişi verileri eşitlenene(analog giriş verisi=DAC çıkış verisi) kadar sürer.Eşitlik durumda ise
karşılaştırıcı OP AMP çıkış değeri 0 olur ve böylece yukarı sayıcı artırma işlemini durdur ve böylece analog
girişin dijital eşleniği sistemin çözünürlüğüne bağlı olarak yakınsanmış olur.
85
ANALOG-DİJİTAL ÇEVİRİCİ,DEVİR ÖLÇER
Deney devresinde analog dijital çevirici olarak ADC0804 entegresi kullanılmıştır.Bu
entegrenin girişine 0 ile 5 Volt arası gerilim çıkışında 8 bitlik dijital veriye çevrilir.Bu
çevirme işlemi ise girişi uygulanan her 0,02 V’luk analog değere karşılık 8 bitlik çıkış
verisinin 1 artması şeklinde gerçekleşir.Örneğin giriş gerilimi 0,02V olması
durumunda entegre çıkışından
“00000001” ,5V olması durumunda ise
“11111111”değeri elde edilir.Devrede kullanılın RC çifti entegreye saat(tetikleme)
darbesi (pals) uygulanmasını sağlar.
86
LM324 ENTEGRESİ İLE GÜNEŞ PANELİ
D24
Deney için gerekli malzemeler:
5V DC güç kaynağı (VCC),
1 adet LM324 OpAmp entegre, 2 adet LDR
4 adet 10k direnç (RVD), 2 adet 100k direnç (RF), 4 adet 1k direnç (R),
4 adet BD135 transistör (T1-T2-T3-T4)
1 adet DC motor (m)
87
LM324 ENTEGRESİ İLE GÜNEŞ PANELİ
Güneş panelinin üzerinde bulunan LDR’lerin dirençleri sadece üzerlerine
düşen ışık şiddeti aynı olursa eşitlenir bu ise ancak panelin ışık kaynağına
900 açı ile bakması durumunda gerçekleşir. Sistemin temel çalışma prensibi
ise bu LDR direnç farklarının hata olarak tanımlanıp kullanılan OPAMP’lar
vasıtası ile devamlı sıfırlanmaya çalışılmasıdır.Sistem bu bakımdan orantısal
kontrollü geribeslemeli fark yükseltici olarak çalışır.Kazanç parametresi ise
sistemin istenilen denge konumuna göre OPAMP geribesleme direncinin (RF)
değiştirilmesi ile ayarlanabilir.LDR direnç farklarına göre kontrol
elemanlarının ve panelin(motorun) çıkış değerleri aşağıda verilmiştir.Motor
dönüş yönü gelişigüzel temsil edilmiştir.
88
MOBİL ROBOT
D25
Deney için gerekli malzemeler:
DC güç kaynağı (VS),
1 adet 10k direnç (RB), 1 adet 100k trimpot (RR),
1 adet BC237 transistör (T), 1 adet DC motor (M),
1 adet 2 kontaklı (girişli) 2 konumlu (çıkışlı) röle (DPDT, double pole double throw),
1 adet bas-çek düğme (D), 1 adet 220μF kapasitör (C)
89
MOBİL ROBOT
Şekildeki mobil robotun deney devresinde D harfi ile temsil edilen çarpışma
algılayıcısı bir engele temas ettiğinde basit bir düğme gibi davranarak T transistörünün
aktif hale gelmesini sağlar ve böylece rölenin kontakları konum değiştirerek motorun
mevcut devir yönünün ters yönünde dönmesini sağlar.Bu ters yönlü devir hareketi
çarpışma algılayıcısının engelle temasının kesilmesinden sonra, kullanılan RC devresinin
elemanlarının değerlerine göre devam eder.Daha sonra ise bir sonraki engele kadar,
hareket motorları aynı yönlü devir hareketini sürdürerek robotun doğru bir yörünge
takip etmesini sağlar.
90
SERVO DC MOTOR KONTROL
D26
Deney için gerekli malzemeler:
9V DC güç kaynağı (VS),
1 adet LM324 entegre (OpAmp),
2 adet 100k direnç (RF), 4 adet 1k trimpot (R),
2 adet 10k potansiyometre (RPOT1, RPOT2),
4 adet BD135 transistör (T1-T2-T3-T4)
1 adet DC motor (m),
91
SERVO DC MOTOR KONTROL
Deneyde, biri kontrol amaçlı RPOT1 diğeri ise motorun çıkış miline bağlı RPOT2 ve geri besleme
amaçlı iki potansiyometre kullanılmıştır.Sistemin temel çalışma prensibi ise bu potansiyometre
direnç farklarının hata olarak tanımlanıp kullanılan OPAMP’lar vasıtası ile devamlı sıfırlanmaya
çalışılmasıdır.Sistem bu bakımdan orantısal kontrollü geri beslemeli fark yükseltici olarak
çalışır.Kazanç parametresi ise sistemin istenilen denge konumuna göre OPAMP geri besleme
direncinin RF değiştirilmesi ile ayarlanabilir. Bu deneyde OPAMP çıkışları motor için gerekli akımı
temin edemeyeceğinden dolayı bu akımı yükseltmek için transistörlü H köprüsü
kullanılmıştır.Devrede güç OPAMP’ları kullanıldığı takdirde ise aşağıdaki normal ve simetrik güç
kaynağı beslemeli iki devre deney devresi ile aynı kontrolü ağlayabilmektedir.
92