Giriş: Arayüz, makine insan iletişiminde verilerin girildiği, gözlemlendiği ve makineden yapılması istenilen eylemlerin komut olarak gönderildiği etkileşim ekranıdır. Günümüz gelişen teknolojisinde arayüz ekranları çevrimiçi, işletim sistemine sahip, grafiksel olarak daha modern yapı ve görselse dönüşmüştür. Bu gelişmelerin ışığında birçok cihaz sistemi, kontrolünü arayüz ekranları üzerinden yapılabilmektedir. Sistemler üzerinde gerçekleşen kontrollerde veri toplama sürecinde sensörler ön plana çıkmaktadır. Sensörler, endüstriyel üretim ve kontrol alanlarında çevredeki fiziksel büyüklüklerin ölçülmesinde neredeyse tüm cihaz ve sistemlerde kullanılmaktadır. Sistemlerin gerçekleştirecek olduğu işlevler sensörler üzerinden toplanan veriler ile kontrol edilerek gerçekleşir. Gömülü sistemlerin kullanımı da çok hızlı bir şekilde artmaktadır. Kullanımının pratik ve birçok elektronik birimi kontrol edebilme özelliğine sahip olması, gerçek zamanlı olarak bilgisayar ile haberleşmesi nedenleriyle gömülü sistem kartlarının kullanımı tercih sebebi olmaktadır. Gerçek zamanlı kontrol, kontrol edilen değişken üzerinden gönderilen yada alınan komut ve verilerin tepki süresinde gecikme yaşanmadan eş zamanlı olarak gerçekleştirilmesidir. Amaç: Gerçekleştirilen bu çalışmanın amacı birçok sektörde sıklıkla kullanılan sensörlerin arayüz ekranı üzerinden gerçek zamanlı olarak kontrol edilebilmesi ve ölçülen verilerin arayüz ekranında sinyal değişiminin gözlemlendiği deney düzeneğinin oluşturulmasıdır. Bu çalışma ile mühendislik fakültelerinde ve meslek yüksekokullarında okutulan sensör ve kontrol derslerine katkı sağlaması hedeflenmiştir. Bu katkı sensörlerin çalışma şekilleri ile bilgisayar ortamından gömülü sistem karları aracılığıyla kontrolünün gerçekleştirileceği bütünleşik uygulama arayüzü tasarımı kullanılarak kontrol ederek sağlanması amaçlanmıştır. Kapsam: Çalışmada endüstride yaygın olarak kullanılan ultrasonik, ışık, gaz, ivme, yağmur, ateş, pır ve manyetik olmak üzere 8 farklı sensörden veri okunmuştur. Yapılan düzenek MATLAB GUI(grafik kullanıcı arayüzü) üzerinde tasarlanmış ve arduino uno kontrol kartı üzerinden sensörler kontrol edilerek gözlemlenmiştir. Yöntem: Arayüz tasarımı Matlab programının GUI çalışma sayfasında tasarlanmıştır. Tasarımda sensörlerin hepsinin listelendiği bir açılış sayfası oluşturulmuştur. Sayfadaki sensör seçimi ile açılan yeni pencerede veri okuma işlemi matlab üzerinde yazılan kontrol komutları ile gerçekleştirilmiştir. Bu komutlar matlab arduino erişimi ile arduino pinlerine bağlı sensörlerden üzerinden veri okuma işlemini gerçekleştirir. Matlab arduino erişimi için matlab programına arduino için ek paket yüklenmesi ile gerçekleşmektedir. Kısıtlar: Arduino kartlarının veri okumada bit hızlarının sınırlı olması. Sensör besleme gerilimlerinin 5V üzerinde olması durumunda arduino beslemesinin yetersiz kalması. Araştırmanın Problemi: Bilgisayarlı kontrol sistemlerin gömülü sistem kartları ile birlikte kullanımı ve sensörler üzerinden veri okuma ve kontrol işleminin gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmesi. Araştırmanın Sınırlılıkları: Araştırma 8 adet sensör ile sınırlandırılmıştır. Gömülü sistem kartı olarak Arduino uno kullanılmıştır. Arduino uno’nun 6 adet analog pini 14 adet dijital pini bulunmaktadır. Kullanılan sensör için arduino uno pinleri sınırlılık yaratabilmektedir. Bulgular: Gerçekleştirilen çalışmada tasarlanan seti kullanan öğrencilerin bilgisayar üzerinden kontrol işlemini gerçekleştirmesi, dış birimlerden veri toplama işlemlerinin gerçekleştirmesi, gerçek zamanlı kontrol tekniğinin kavranması, sensörlerin çalışma yapılarının öğrenilmesi bu çalışmanın sonucunda elde edilen kazanım ve bulgulardır. Sonuç: Yapılan çalışmada farklı özellikleri ölçen sensörlerin bir deney düzeneği üzerinde bir araya getirilmesi ile sensör çıkış sinyalleri arasındaki ölçüm sinyallerinin farklıkları, her sensörün kendisine ait kullanım özelliklerinin anlaşılması sağlanmıştır. Sensörlerin bilgisayar üzerinden doğrudan kontrol edilmesi ve izlenmesi ile gerçek zamanlı sistemlerin kullanılması ve anlaşılması açısından fayda sağlamıştır. Ayrıca gelişen elektronik kit ve gömülü sistem kartlarının veri toplama ve kontrol işleminde kullanılabilirliği gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmanın sonucunda endüstriyel ortamda kullanılan birçok sensör üzerinden gerçek zamanlık olarak veri okunması ve kontrolü gerçekleştirilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Arduino, MATLAB, GUI, Arayüz Tasarımı, Algılayıcılar, Gerçek Zamanlı Kontrol
|
