Theses supervised by Dr. Öğr. Üyesi Kubilay Taşdelen
13 theses · Isparta University of Applied Sciences
Manyetik pozisyon sensörlü scara robotunun modellenmesi ve manyetik pozisyon sensörünün analizi
Bu tez çalışmasının amacı, manyetik pozisyon sensörüyle donatılmış bir enkoderin geliştirilmesi ve geliştirilen enkoderin 3 eksenli bir SCARA robotu üzerine entegre edilmesidir. Çalışma kapsamında 12-bit çözünürlüğe sahip bir manyetik enkoderin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan enkoderin, yine tez kapsamında geliştirilen SCARA robotu üzerinde uygulanan deneyler ile robotik uygulamalarında kullanımı analiz edilmiştir. Manyetik enkoder ve SCARA robotu kontrolcüsünün baskı devre tasarımları, Altium tasarım programı üzerinden gerçekleştirilmiştir. Kullanılan manyetik enkoderlerden, motor milleri üzerine yerleştirilen mıknatıslar aracılığıyla algılama yapılarak pozisyon verileri elde edilmiştir. Elde edilen pozisyon verilerinin farklı motor hızları, farklı sürücü çözünürlüklerindeki doğruluğu analiz edilmiştir. Sürücü sıcaklığının, robot eklemlerinde yer alan step motor performanslarına etkisi incelenmiştir. Ayrıca sensör ve motor mili üzerine yerleştirilen mıknatıs arasındaki mesafenin, pozisyon hatalarına karşı gösterdiği etki incelenmiştir. Yazılım algoritmasındaki işleyişin oluşturabileceği sorunlar deneysel yollar ile gözlemlenerek algoritma doğruluğu test edilmiştir. Yapılan çeşitli deneyler sonucunda manyetik pozisyon sensörlerinin robotik uygulamalarda hassas pozisyonlamada kullanılabileceği gözlemlenmiştir. Ancak, robot sisteminin tasarımı sırasında sensör ile donatılmış enkoder parametrelerinin, yerleşiminin ve dış etkenlere bağlı olarak değişebilecek hassasiyetinin dikkate alınması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Batarya yönetim sisteminin geliştirilmesi ve canbus veri trafiğinin incelenmesi
Son zamanlarda elektrikli araçların kullanımı ve üretimi artmaktadır. Bu artışla paralel olarak elektrikli araç teknolojileri sürekli olarak gelişmektedir. Elektrikli araçların kullanımlarının artmasıyla bataryaların şarj ve deşarj döngülerini kontrol eden BYS(Batarya Yönetim Sistemin)'nin de önemi artmakta ve verimlerinin arttırılması için araştırmalar yapılmaktadır. Elektrikli araçlarda kullanılan enerji yoğunluğu yüksek bataryaların, sürekli olarak kontrol altında tutulmaları gerekmektedir. Elektrikli araçların ihtiyaç duyduğu yüksek gerilim ve kapasitenin elde edilmesi için çok fazla sayıda hücre kullanılmaktadır. Her bir hücrenin kontrol altında tutulması için batarya yönetim sistemine ihtiyacı vardır. BYS, araç ile haberleşmesinde CAN (Controller Area Network- Denetleyici Alan Ağı) kullanılır. Bu tez çalışmasında, günümüz elektrikli araçlarında kullanılan BYS'nin CAN hattındaki veri trafiğinin analizi yapılmıştır. Yapılan bu analizde batarya paketinin anlık verileri CAN hattı üzerinden gönderilmektedir. Sistem içerisinde BYS, şarj cihazı ve VCU (Vehicle Control Unit- Araç Kontrol Ünitesi) bulunmaktadır. BYS, VCU ve şarj cihazı düğümlerinin bulunduğu bir deney düzeneği hazırlanmıştır ve bu deney düzeneği üzerinde hat yükü hesaplaması yapılmıştır. Hat yükü hesaplama işleminde üç farklı yöntem kullanılmıştır ve bu yöntemlerin birbiri ile ilişkisi karşılaştırılmıştır. Test aşamalarında farklı CAN hızları kullanılmıştır ve mesaj gönderme sıklıkları değiştirilerek hat yükü analizi yapılmıştır. Hazırlanan deney düzeneğinden elde edilen verilere göre CAN hattındaki mesajların yükü %1.97 ile %19.58 arasında olduğu görülmüştür.
Batarya yönetim sisteminin geliştirilmesi ve canbus veri trafiğinin incelenmesi
Son zamanlarda elektrikli araçların kullanımı ve üretimi artmaktadır. Bu artışla paralel olarak elektrikli araç teknolojileri sürekli olarak gelişmektedir. Elektrikli araçların kullanımlarının artmasıyla bataryaların şarj ve deşarj döngülerini kontrol eden BYS(Batarya Yönetim Sistemin)'nin de önemi artmakta ve verimlerinin arttırılması için araştırmalar yapılmaktadır. Elektrikli araçlarda kullanılan enerji yoğunluğu yüksek bataryaların, sürekli olarak kontrol altında tutulmaları gerekmektedir. Elektrikli araçların ihtiyaç duyduğu yüksek gerilim ve kapasitenin elde edilmesi için çok fazla sayıda hücre kullanılmaktadır. Her bir hücrenin kontrol altında tutulması için batarya yönetim sistemine ihtiyacı vardır. BYS, araç ile haberleşmesinde CAN (Controller Area Network- Denetleyici Alan Ağı) kullanılır. Bu tez çalışmasında, günümüz elektrikli araçlarında kullanılan BYS'nin CAN hattındaki veri trafiğinin analizi yapılmıştır. Yapılan bu analizde batarya paketinin anlık verileri CAN hattı üzerinden gönderilmektedir. Sistem içerisinde BYS, şarj cihazı ve VCU (Vehicle Control Unit- Araç Kontrol Ünitesi) bulunmaktadır. BYS, VCU ve şarj cihazı düğümlerinin bulunduğu bir deney düzeneği hazırlanmıştır ve bu deney düzeneği üzerinde hat yükü hesaplaması yapılmıştır. Hat yükü hesaplama işleminde üç farklı yöntem kullanılmıştır ve bu yöntemlerin birbiri ile ilişkisi karşılaştırılmıştır. Test aşamalarında farklı CAN hızları kullanılmıştır ve mesaj gönderme sıklıkları değiştirilerek hat yükü analizi yapılmıştır. Hazırlanan deney düzeneğinden elde edilen verilere göre CAN hattındaki mesajların yükü %1.97 ile %19.58 arasında olduğu görülmüştür.
Batarya yönetim sisteminin geliştirilmesi ve canbus veri trafiğinin incelenmesi
Son zamanlarda elektrikli araçların kullanımı ve üretimi artmaktadır. Bu artışla paralel olarak elektrikli araç teknolojileri sürekli olarak gelişmektedir. Elektrikli araçların kullanımlarının artmasıyla bataryaların şarj ve deşarj döngülerini kontrol eden BYS(Batarya Yönetim Sistemin)'nin de önemi artmakta ve verimlerinin arttırılması için araştırmalar yapılmaktadır. Elektrikli araçlarda kullanılan enerji yoğunluğu yüksek bataryaların, sürekli olarak kontrol altında tutulmaları gerekmektedir. Elektrikli araçların ihtiyaç duyduğu yüksek gerilim ve kapasitenin elde edilmesi için çok fazla sayıda hücre kullanılmaktadır. Her bir hücrenin kontrol altında tutulması için batarya yönetim sistemine ihtiyacı vardır. BYS, araç ile haberleşmesinde CAN (Controller Area Network- Denetleyici Alan Ağı) kullanılır. Bu tez çalışmasında, günümüz elektrikli araçlarında kullanılan BYS'nin CAN hattındaki veri trafiğinin analizi yapılmıştır. Yapılan bu analizde batarya paketinin anlık verileri CAN hattı üzerinden gönderilmektedir. Sistem içerisinde BYS, şarj cihazı ve VCU (Vehicle Control Unit- Araç Kontrol Ünitesi) bulunmaktadır. BYS, VCU ve şarj cihazı düğümlerinin bulunduğu bir deney düzeneği hazırlanmıştır ve bu deney düzeneği üzerinde hat yükü hesaplaması yapılmıştır. Hat yükü hesaplama işleminde üç farklı yöntem kullanılmıştır ve bu yöntemlerin birbiri ile ilişkisi karşılaştırılmıştır. Test aşamalarında farklı CAN hızları kullanılmıştır ve mesaj gönderme sıklıkları değiştirilerek hat yükü analizi yapılmıştır. Hazırlanan deney düzeneğinden elde edilen verilere göre CAN hattındaki mesajların yükü %1.97 ile %19.58 arasında olduğu görülmüştür.
Arabika (Coffea arabica) ve robusta (Coffea canephora) türü kahvelerin elektronik burun kullanılarak ayrıştırılması
Elektronik burun, sensör birimi, elektronik birim ve örüntü tanıma biriminden oluşan gıda, tıp, otomotiv ve kozmetik gibi birçok alanda kullanılan bir sistemdir. Sürekli ilerleyen teknoloji elektronik burun gibi hızlı yöntemlerin gelişmesine olanak sağlamıştır. Kahve tüm dünyada en çok tercih edilen içeceklerin başında gelmektedir. Kahve kalitesi genelde duyusal analiz ve kimyasal analizler ile belirlenmektedir. Kahve kalitesinin tespiti üzerine elektronik burun sistemleri ile de çalışmalar yürütülmüştür. Kahve kalitesi birçok faktöre göre değişiklik göstermektedir ve daha düşük maliyetli kahvelerin kullanımı kahve kalitesini düşürmektedir ve hile olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışma ile Arabika kahvesine hile amacı ile % 0, 25, 50, 75 ve 100 oranlarında daha düşük kaliteye sahip Robusta kahvesi ilave edilmiştir. Katı faz mikroekstraksiyon yöntemi gaz kromatografisine entegre edilerek kahvelerin aroma bileşenleri belirlenmiştir. Yapılan analiz sonucunda kahvede alkol, asit ve aldehit grubu aroma bileşenlerinin çoğunlukta olduğu görülmüştür. MQ sensörleri kullanılarak bir elektronik burun düzeneği tasarlanmıştır ve ilgili numuneler analiz edilmiştir. Elde edilen sinyal verileri arduino kartla işlenip bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Elde eidlen verilere Doğrusal ayırma analizi (LDA), Bayes, en yakın komşu (kNN-3, kNN-5, kNN-7 ve kNN-9), karar ağacı, oneR ve destek vektör analizi (SVM) algoritma analizleri uygulanarak sınıflandırma yüzdeleri belirlenmiştir. Beşli sınıflandırmalarda, maksimum sınıflandırmanın % 60.75 ile karar ağacı algoritmasında MQ8 sensörüne ait olduğu bulunmuştur. % 100 Arabika ve % 100 Robusta kahvelerinin ikili sınıflandırılmasında maksimum oranın % 80.92 ile MQ7 sensörüne ait olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen çalışma ile daha düşük maliyetli ve hızlı bir yöntemle başarılı bir şekilde kahvede hilenin belli düzeyde belirlenebildiği sonucuna varılmıştır.
Arabika (Coffea arabica) ve robusta (Coffea canephora) türü kahvelerin elektronik burun kullanılarak ayrıştırılması
Elektronik burun, sensör birimi, elektronik birim ve örüntü tanıma biriminden oluşan gıda, tıp, otomotiv ve kozmetik gibi birçok alanda kullanılan bir sistemdir. Sürekli ilerleyen teknoloji elektronik burun gibi hızlı yöntemlerin gelişmesine olanak sağlamıştır. Kahve tüm dünyada en çok tercih edilen içeceklerin başında gelmektedir. Kahve kalitesi genelde duyusal analiz ve kimyasal analizler ile belirlenmektedir. Kahve kalitesinin tespiti üzerine elektronik burun sistemleri ile de çalışmalar yürütülmüştür. Kahve kalitesi birçok faktöre göre değişiklik göstermektedir ve daha düşük maliyetli kahvelerin kullanımı kahve kalitesini düşürmektedir ve hile olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışma ile Arabika kahvesine hile amacı ile % 0, 25, 50, 75 ve 100 oranlarında daha düşük kaliteye sahip Robusta kahvesi ilave edilmiştir. Katı faz mikroekstraksiyon yöntemi gaz kromatografisine entegre edilerek kahvelerin aroma bileşenleri belirlenmiştir. Yapılan analiz sonucunda kahvede alkol, asit ve aldehit grubu aroma bileşenlerinin çoğunlukta olduğu görülmüştür. MQ sensörleri kullanılarak bir elektronik burun düzeneği tasarlanmıştır ve ilgili numuneler analiz edilmiştir. Elde edilen sinyal verileri arduino kartla işlenip bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Elde eidlen verilere Doğrusal ayırma analizi (LDA), Bayes, en yakın komşu (kNN-3, kNN-5, kNN-7 ve kNN-9), karar ağacı, oneR ve destek vektör analizi (SVM) algoritma analizleri uygulanarak sınıflandırma yüzdeleri belirlenmiştir. Beşli sınıflandırmalarda, maksimum sınıflandırmanın % 60.75 ile karar ağacı algoritmasında MQ8 sensörüne ait olduğu bulunmuştur. % 100 Arabika ve % 100 Robusta kahvelerinin ikili sınıflandırılmasında maksimum oranın % 80.92 ile MQ7 sensörüne ait olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen çalışma ile daha düşük maliyetli ve hızlı bir yöntemle başarılı bir şekilde kahvede hilenin belli düzeyde belirlenebildiği sonucuna varılmıştır.
Arabika (Coffea arabica) ve robusta (Coffea canephora) türü kahvelerin elektronik burun kullanılarak ayrıştırılması
Elektronik burun, sensör birimi, elektronik birim ve örüntü tanıma biriminden oluşan gıda, tıp, otomotiv ve kozmetik gibi birçok alanda kullanılan bir sistemdir. Sürekli ilerleyen teknoloji elektronik burun gibi hızlı yöntemlerin gelişmesine olanak sağlamıştır. Kahve tüm dünyada en çok tercih edilen içeceklerin başında gelmektedir. Kahve kalitesi genelde duyusal analiz ve kimyasal analizler ile belirlenmektedir. Kahve kalitesinin tespiti üzerine elektronik burun sistemleri ile de çalışmalar yürütülmüştür. Kahve kalitesi birçok faktöre göre değişiklik göstermektedir ve daha düşük maliyetli kahvelerin kullanımı kahve kalitesini düşürmektedir ve hile olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışma ile Arabika kahvesine hile amacı ile % 0, 25, 50, 75 ve 100 oranlarında daha düşük kaliteye sahip Robusta kahvesi ilave edilmiştir. Katı faz mikroekstraksiyon yöntemi gaz kromatografisine entegre edilerek kahvelerin aroma bileşenleri belirlenmiştir. Yapılan analiz sonucunda kahvede alkol, asit ve aldehit grubu aroma bileşenlerinin çoğunlukta olduğu görülmüştür. MQ sensörleri kullanılarak bir elektronik burun düzeneği tasarlanmıştır ve ilgili numuneler analiz edilmiştir. Elde edilen sinyal verileri arduino kartla işlenip bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Elde eidlen verilere Doğrusal ayırma analizi (LDA), Bayes, en yakın komşu (kNN-3, kNN-5, kNN-7 ve kNN-9), karar ağacı, oneR ve destek vektör analizi (SVM) algoritma analizleri uygulanarak sınıflandırma yüzdeleri belirlenmiştir. Beşli sınıflandırmalarda, maksimum sınıflandırmanın % 60.75 ile karar ağacı algoritmasında MQ8 sensörüne ait olduğu bulunmuştur. % 100 Arabika ve % 100 Robusta kahvelerinin ikili sınıflandırılmasında maksimum oranın % 80.92 ile MQ7 sensörüne ait olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen çalışma ile daha düşük maliyetli ve hızlı bir yöntemle başarılı bir şekilde kahvede hilenin belli düzeyde belirlenebildiği sonucuna varılmıştır.
Mppt algoritmalarının gerçek zamanlı olarak karşılaştırılması ve pv sisteme uygulanması
Önceden sadece uzay çalışmalarında kullanılan yarı iletkenlerden yapılan fotovoltaik hücreler üretim maliyetlerinin düşmesi ve boyutlarının küçültülebilmesi sayesinde günlük hayatta gittikçe yaygınlaşmışlardır. Kurulum maliyetleri haricinde çok ciddi maliyetler içermeyen, güneşli gün sayısının fazlalığı açısından ülkemizin elektrik enerjisi üretimine katkıda bulunabilecek güneş enerjisinden elektrik enerjisi üreten sistemlerin dezavantajı ise sadece güneş ışığı varken elektrik enerjisi üretebilmeleri ve sıcaklık ve toz gibi dış etkenlerden de kolayca etkilenebilmeleridir. Bu durum fotovoltaik hücrelerin ürettiği enerjinin depolanmasını ve üretilen elektrik enerjisinin de en az kayıpla sisteme aktarılmasını zorunlu hale getirmiştir. Güneş ışınlarının hücrelere düşme açısını değiştiren mekanik sistemler olmayan MPPT (Maksimum Güç Noktası Takibi) yöntemleri bu amacı gerçekleştirmek üzere ortaya çıkmış matematiksel hesaplamalara dayalı algoritmalardır. Birçok farklı yöntem olmasına rağmen en çok tercih edilen yöntemler iteratif döngülerle maksimum güç noktasına ulaşmaya çalışmaktadırlar. Bu tez çalışmasında ise öncelikle en çok kullanılan iki MPPT yöntemi olan Değiştir ve Gözle Yöntemi ve Artan İletkenlik Yöntemi eşit koşullarda ayrı ayrı çalıştırılarak birbirileriyle karşılaştırılmışlardır. Daha sonra bu iki yöntemin gerçek zamanlı olarak sırayla çalıştırılarak sağladıkları güç bakımından karşılaştırıldığı, daha yüksek gücü sağlayan yöntemin seçildiği iteratif bir algoritma geliştirilmiştir. Son kısımda bu algoritma, maksimum güç noktası etrafında yaşanan salınımın en aza indirilerek ortalama gücün artırılması amacıyla literatürden yararlanılarak tasarlanan başka bir algoritma ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre Değiştir ve Gözle Yöntemi ile Artan İletkenlik Yönetmlerinin ürettikleri güç değerlerinin birbirlerine yakın olduğu, PWM (Pulse Width Modulation) adım büyüklüğü değerinin değiştirildiği adaptif algortimaların ürettiği ortalama güç değerinin geleneksel algoritmalara göre daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir.
Mppt algoritmalarının gerçek zamanlı olarak karşılaştırılması ve pv sisteme uygulanması
Önceden sadece uzay çalışmalarında kullanılan yarı iletkenlerden yapılan fotovoltaik hücreler üretim maliyetlerinin düşmesi ve boyutlarının küçültülebilmesi sayesinde günlük hayatta gittikçe yaygınlaşmışlardır. Kurulum maliyetleri haricinde çok ciddi maliyetler içermeyen, güneşli gün sayısının fazlalığı açısından ülkemizin elektrik enerjisi üretimine katkıda bulunabilecek güneş enerjisinden elektrik enerjisi üreten sistemlerin dezavantajı ise sadece güneş ışığı varken elektrik enerjisi üretebilmeleri ve sıcaklık ve toz gibi dış etkenlerden de kolayca etkilenebilmeleridir. Bu durum fotovoltaik hücrelerin ürettiği enerjinin depolanmasını ve üretilen elektrik enerjisinin de en az kayıpla sisteme aktarılmasını zorunlu hale getirmiştir. Güneş ışınlarının hücrelere düşme açısını değiştiren mekanik sistemler olmayan MPPT (Maksimum Güç Noktası Takibi) yöntemleri bu amacı gerçekleştirmek üzere ortaya çıkmış matematiksel hesaplamalara dayalı algoritmalardır. Birçok farklı yöntem olmasına rağmen en çok tercih edilen yöntemler iteratif döngülerle maksimum güç noktasına ulaşmaya çalışmaktadırlar. Bu tez çalışmasında ise öncelikle en çok kullanılan iki MPPT yöntemi olan Değiştir ve Gözle Yöntemi ve Artan İletkenlik Yöntemi eşit koşullarda ayrı ayrı çalıştırılarak birbirileriyle karşılaştırılmışlardır. Daha sonra bu iki yöntemin gerçek zamanlı olarak sırayla çalıştırılarak sağladıkları güç bakımından karşılaştırıldığı, daha yüksek gücü sağlayan yöntemin seçildiği iteratif bir algoritma geliştirilmiştir. Son kısımda bu algoritma, maksimum güç noktası etrafında yaşanan salınımın en aza indirilerek ortalama gücün artırılması amacıyla literatürden yararlanılarak tasarlanan başka bir algoritma ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre Değiştir ve Gözle Yöntemi ile Artan İletkenlik Yönetmlerinin ürettikleri güç değerlerinin birbirlerine yakın olduğu, PWM (Pulse Width Modulation) adım büyüklüğü değerinin değiştirildiği adaptif algortimaların ürettiği ortalama güç değerinin geleneksel algoritmalara göre daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir.
Bluetooth ile mesh network oluşturulması ve menzil analizinin incelenmesi
Bluetooth, kısa mesafe kablosuz haberleşmede karşılaşılan problemlere ucuz ve az enerji tüketen çözümler üreten bir teknolojidir. Son olarak çıkarmış olduğu mesh standardı ile kısa mesafe kablosuz haberleşmelere yeni bir boyut kazandıran Bluetooth, pazarda meydana gelen ihtiyaçlara da çözümler üretmeyi amaçlamaktadır. Nesnelerin interneti konseptinin yaygınlaşması ile her geçen gün daha fazla nesnenin internete bağlanması hedeflenmektedir. Kullanılan kablosuz internet modüllerinin pahalı olması ve çok güç tüketmelerinden dolayı bir güç kaynağından bağımsız çalışamaması problemler teşkil etmektedir. Bu problemleri aşma adına hali hazırda kablosuz haberleşme ağlarında kullanılan mesh teknolojisinin Bluetooth çözümlerine adapte olması amacı ile, Bluetooth adına standartları yayınlamakla yükümlü olan Bluetooth Özel İlgi Grubu tarafından Mesh Standardı yayınlanmıştır. Bluetooth Mesh Standardı yayınlanana dek Bluetooth modülleri ile sadece bire bir haberleşme ya da bire çok haberleşme (beaconing) gibi haberleşme yöntemleri mümkün idi. Fakat bluetooth modülleri arasında aynı anda hem veri gönderme hem veri alma ancak Bluetooth Mesh Standardı yayınlandıktan sonra desteklenmeye başlandı. Bu tarihe kadar yayınlanan standartlarda 4.0 öncesi standartlara bakılacak olunursa burada kısa mesafe hızlı veri alışverişinin hedeflendiği gözlemlenmektedir ve bu standartlarda düşük enerji tüketimini hedeflemek gibi bir kaygı yoktur. 4.0 ve takip eden standartlarda Bluetooth Düşük Enerjinin piyasaya kazandırılması ile düşük enerji harcayan bluetooth modülleri üretilmeye başlanmış ve geleneksel veri alışverişinin yanında bluetooth beaconların da piyasada kullanımı yaygınlaşmıştır. Mesh standardının Bluetooth teknolojisine adaptasyonu ile Bluetooth teknolojisine mesh esnekliği kazandırılmıştır. Bluetooth teknolojisinin zayıf noktalarından birisi olan kapsama alanının darlığı ve birden fazla cihaz arasında aynı anda veri alışverişinin standart olarak desteklenmemesi mesh standardının Bluetooth'a kazandırılması ile aşılmıştır. Bu sayede çok geniş fiziksel alanlara bluetooth networkü ile ulaşabilmek mümkün olmuş ve yine birden fazla cihaza tek bir cihaz üzerinden ulaşmak mümkün olmuştur. Daha önce Bluetooth ile mesh network uygulamaları yapılmış olsa da bu uygulamalar deneysel uygulamalar olmaktan ileri gitmemiş ve daha da önemlisi Bluetooth özel ilgi grubu tarafından standartlaştırılmamıştır. Nihayet Özel İlgi Grubu tarafından standart olarak Bluetooth'a eklenen mesh özelliği, özellikle 5.0 standardını taşıyan çiplerin de piyasaya sürülmesi ile kullanıcıların ilgisini çekmiştir. Bu çalışmada Nordic nRF52832 işlemcileri kullanarak Bluetooth Mesh Network oluşturulmuş, sistemin çalışma prensipleri incelenmiş, farklı bluetooth standardına sahip ve farklı anten yapılarına sahip Bluetooth beaconlar kullanarak modüllerin menzil analizleri yapılmış ve bir mesh network içerisinde kullanılabilecek optimum sayıda modül sayısı tahmini gerçekleştirilmiştir.
Bluetooth ile mesh network oluşturulması ve menzil analizinin incelenmesi
Bluetooth, kısa mesafe kablosuz haberleşmede karşılaşılan problemlere ucuz ve az enerji tüketen çözümler üreten bir teknolojidir. Son olarak çıkarmış olduğu mesh standardı ile kısa mesafe kablosuz haberleşmelere yeni bir boyut kazandıran Bluetooth, pazarda meydana gelen ihtiyaçlara da çözümler üretmeyi amaçlamaktadır. Nesnelerin interneti konseptinin yaygınlaşması ile her geçen gün daha fazla nesnenin internete bağlanması hedeflenmektedir. Kullanılan kablosuz internet modüllerinin pahalı olması ve çok güç tüketmelerinden dolayı bir güç kaynağından bağımsız çalışamaması problemler teşkil etmektedir. Bu problemleri aşma adına hali hazırda kablosuz haberleşme ağlarında kullanılan mesh teknolojisinin Bluetooth çözümlerine adapte olması amacı ile, Bluetooth adına standartları yayınlamakla yükümlü olan Bluetooth Özel İlgi Grubu tarafından Mesh Standardı yayınlanmıştır. Bluetooth Mesh Standardı yayınlanana dek Bluetooth modülleri ile sadece bire bir haberleşme ya da bire çok haberleşme (beaconing) gibi haberleşme yöntemleri mümkün idi. Fakat bluetooth modülleri arasında aynı anda hem veri gönderme hem veri alma ancak Bluetooth Mesh Standardı yayınlandıktan sonra desteklenmeye başlandı. Bu tarihe kadar yayınlanan standartlarda 4.0 öncesi standartlara bakılacak olunursa burada kısa mesafe hızlı veri alışverişinin hedeflendiği gözlemlenmektedir ve bu standartlarda düşük enerji tüketimini hedeflemek gibi bir kaygı yoktur. 4.0 ve takip eden standartlarda Bluetooth Düşük Enerjinin piyasaya kazandırılması ile düşük enerji harcayan bluetooth modülleri üretilmeye başlanmış ve geleneksel veri alışverişinin yanında bluetooth beaconların da piyasada kullanımı yaygınlaşmıştır. Mesh standardının Bluetooth teknolojisine adaptasyonu ile Bluetooth teknolojisine mesh esnekliği kazandırılmıştır. Bluetooth teknolojisinin zayıf noktalarından birisi olan kapsama alanının darlığı ve birden fazla cihaz arasında aynı anda veri alışverişinin standart olarak desteklenmemesi mesh standardının Bluetooth'a kazandırılması ile aşılmıştır. Bu sayede çok geniş fiziksel alanlara bluetooth networkü ile ulaşabilmek mümkün olmuş ve yine birden fazla cihaza tek bir cihaz üzerinden ulaşmak mümkün olmuştur. Daha önce Bluetooth ile mesh network uygulamaları yapılmış olsa da bu uygulamalar deneysel uygulamalar olmaktan ileri gitmemiş ve daha da önemlisi Bluetooth özel ilgi grubu tarafından standartlaştırılmamıştır. Nihayet Özel İlgi Grubu tarafından standart olarak Bluetooth'a eklenen mesh özelliği, özellikle 5.0 standardını taşıyan çiplerin de piyasaya sürülmesi ile kullanıcıların ilgisini çekmiştir. Bu çalışmada Nordic nRF52832 işlemcileri kullanarak Bluetooth Mesh Network oluşturulmuş, sistemin çalışma prensipleri incelenmiş, farklı bluetooth standardına sahip ve farklı anten yapılarına sahip Bluetooth beaconlar kullanarak modüllerin menzil analizleri yapılmış ve bir mesh network içerisinde kullanılabilecek optimum sayıda modül sayısı tahmini gerçekleştirilmiştir.
Termoelektrik üreteç ile kalorifer radyatörlerinden elektrik üretiminin deneysel incelenmesi
Termoelektrik teknolojisi 19. yüzyıl ortalarından beri biliniyor olmasına karşılık yeterince işlevsel bir kullanım alanına ulaşamamıştır. En yoğun kullanım alanı elektrik üretim alanı değil soğutma alanı olmuştur. Otomobillerde kullanılan küçük buzdolaplarının yapımında, bilgisayar işlemcilerinin soğutulmasında, otomobil egzozlarında oluşan ısıyı elektrik enerjisine dönüştürme amacıyla kullanılmaktadır. Termoelektrik üreteç veya termoelektrik jeneratör ısı enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren cihazdır. Alman Thomas Seebeck tarafından farklı iki metalden oluşan ve metallerin birleşim yerlerinin farklı sıcaklıklarda tutulduğu kapalı bir devrede devamlı elektrik akımının oluştuğunu bulmuştur. Bu oluşuma Seebeck etki veya daha genel bir ifade ile termoelektrik etki denir. Bu tez çalışmasında, kış aylarında evlerde kullanılan kalorifer radyatörlerinin yüzey sıcaklığı ve duvarın yüzey sıcaklığı gözlemlenmiştir. Bu iki yüzey arası sıcaklık farkı radyatör sıcaklığının yaklaşık yarısı kadar olduğu görülmüştür. Gözlemlenen sıcaklık farkını kullanarak âtıl sıcaklığı ortam sıcaklığında hissedilebilir hale getirmek için sıcaklık farkı ile doğru orantılı olarak elektrik enerjisi üretebilen termoelektrik üreteçler kullanılmıştır. Sıcaklık farkından elektrik üretebilen termoelektrik üreteçlerin, bir yüzü radyatöre (sıcak yüzey) diğer yüzü duvara (soğuk yüzey) temas edecek şekilde bir sistem tasarlanarak sıcaklık farkı oluşturulup elektrik enerjisi elde edilmiştir. Radyatör kanallarında biriken sıcaklığı hızlı bir şekilde odada hissedilebilir hale getirmek için kanal boşluklarının altına sıcak havayı üfleyebilecek şekilde fanlar monte edilmiştir. Termoelektrik üreteçler kullanılarak üretilen elektrik enerjisi ile kalorifer radyatörünün kanal boşluklarına monte edilen fanlar beslenerek ısıl konfor sağlanmıştır. Yapılan bu çalışmada, termoelektrik jeneratör modülleri kullanılarak elektrik enerjisi elde edilmesi ve bu enerji ile ısıl konfor sağlamak hedeflenmiştir. Deneysel analiz için sıcaklık sensörleri ve akım/gerilim sensörü bağlanarak sıcaklık verileri ve elektriksel parametreler arduino kart ile okunmuş ve SD kart hafızasına kaydedilmiştir. Kaydedilen veriler karşılaştırılarak deneysel analiz gerçekleştirilmiştir. Kalorifer radyatörünün ve duvarın yüzey sıcaklığını kullanarak sıcaklık farkı elde edilmiştir. Sıcaklık farkından, termoelektrik jeneratörler ile oda sıcaklığında maksimum 3,24 W güce sahip elektrik enerjisi elde edilmiştir. Üretilen enerjiyi faydalı kullanmak adına radyatör kanallarındaki fanlar beslenerek normal oda sıcaklığı 8°C artırılmıştır.
Termoelektrik üreteç ile kalorifer radyatörlerinden elektrik üretiminin deneysel incelenmesi
Termoelektrik teknolojisi 19. yüzyıl ortalarından beri biliniyor olmasına karşılık yeterince işlevsel bir kullanım alanına ulaşamamıştır. En yoğun kullanım alanı elektrik üretim alanı değil soğutma alanı olmuştur. Otomobillerde kullanılan küçük buzdolaplarının yapımında, bilgisayar işlemcilerinin soğutulmasında, otomobil egzozlarında oluşan ısıyı elektrik enerjisine dönüştürme amacıyla kullanılmaktadır. Termoelektrik üreteç veya termoelektrik jeneratör ısı enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren cihazdır. Alman Thomas Seebeck tarafından farklı iki metalden oluşan ve metallerin birleşim yerlerinin farklı sıcaklıklarda tutulduğu kapalı bir devrede devamlı elektrik akımının oluştuğunu bulmuştur. Bu oluşuma Seebeck etki veya daha genel bir ifade ile termoelektrik etki denir. Bu tez çalışmasında, kış aylarında evlerde kullanılan kalorifer radyatörlerinin yüzey sıcaklığı ve duvarın yüzey sıcaklığı gözlemlenmiştir. Bu iki yüzey arası sıcaklık farkı radyatör sıcaklığının yaklaşık yarısı kadar olduğu görülmüştür. Gözlemlenen sıcaklık farkını kullanarak âtıl sıcaklığı ortam sıcaklığında hissedilebilir hale getirmek için sıcaklık farkı ile doğru orantılı olarak elektrik enerjisi üretebilen termoelektrik üreteçler kullanılmıştır. Sıcaklık farkından elektrik üretebilen termoelektrik üreteçlerin, bir yüzü radyatöre (sıcak yüzey) diğer yüzü duvara (soğuk yüzey) temas edecek şekilde bir sistem tasarlanarak sıcaklık farkı oluşturulup elektrik enerjisi elde edilmiştir. Radyatör kanallarında biriken sıcaklığı hızlı bir şekilde odada hissedilebilir hale getirmek için kanal boşluklarının altına sıcak havayı üfleyebilecek şekilde fanlar monte edilmiştir. Termoelektrik üreteçler kullanılarak üretilen elektrik enerjisi ile kalorifer radyatörünün kanal boşluklarına monte edilen fanlar beslenerek ısıl konfor sağlanmıştır. Yapılan bu çalışmada, termoelektrik jeneratör modülleri kullanılarak elektrik enerjisi elde edilmesi ve bu enerji ile ısıl konfor sağlamak hedeflenmiştir. Deneysel analiz için sıcaklık sensörleri ve akım/gerilim sensörü bağlanarak sıcaklık verileri ve elektriksel parametreler arduino kart ile okunmuş ve SD kart hafızasına kaydedilmiştir. Kaydedilen veriler karşılaştırılarak deneysel analiz gerçekleştirilmiştir. Kalorifer radyatörünün ve duvarın yüzey sıcaklığını kullanarak sıcaklık farkı elde edilmiştir. Sıcaklık farkından, termoelektrik jeneratörler ile oda sıcaklığında maksimum 3,24 W güce sahip elektrik enerjisi elde edilmiştir. Üretilen enerjiyi faydalı kullanmak adına radyatör kanallarındaki fanlar beslenerek normal oda sıcaklığı 8°C artırılmıştır.