Üzüm suyu sıkma - eee.ktu.edu.tr · makinanın çalışma prensibi ise doğru akım motoru...
TRANSCRIPT
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Üzüm Suyu Sıkma
210221 Mehmet İNAL
DANIŞMAN
Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ
2013
TRABZON
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Üzüm Suyu Sıkma
210221 Mehmet İNAL
DANIŞMAN
Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ
2013
TRABZON
LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU
210221 numaralı Mehmet İNAL tarafından Doç. Dr. H. İbrahim Okumuş yönetiminde
hazırlanan “Üzüm Suyu Sıkma” başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş,
kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir.
Danışman : Doç. Dr. H. İbrahim Okumuş
Jüri Üyesi 1 : Prof. Dr. Sefa AKPINAR
Jüri Üyesi 2 : Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ
Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ
v
ÖNSÖZ
Projenin her yapım aşamasında yardımcı olan danışman Hocam Doç. Dr. H. İbrahim
Okumuş’a, projenin kontrol devresini tasarlamamda yardımcı olan bölümümüz öğrencisi
Musa SAĞLAMÖZ ve ev arkadaşlarına, projenin mekaniğini tasarlamamda yardımcı olan
YUSUF İNCİ ustaya, projenin kontrol devresini deneme aşamasında ve sunum sırasında
gerekli malzemeleri kullanmama izin veren KTÜ Elektrik Elektronik Kulübü’ne, projenin
ahşap kısmı ile ilgili konularda yardımlarını esirgemeyen KYK’ya teşekkür ederim. Ayrıca
maddi ve manevi desteklerini hiçbir zaman benden esirgemeyen aileme, hayatıma yön
vermemde büyük emek veren ilkokul hocam Tansu DAĞGEÇEN’e, lise hocam Hale
BULAT’a teşekkür ederim.
2013
Mehmet İNAL
vii
İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ ................................................................................................................................ V
İÇİNDEKİLER ................................................................................................................ Vİİ
ÖZET .................................................................................................................................. İX
SEMBOLLER VE KISALTMALAR .............................................................................. Xİ
1. GİRİŞ ................................................................................................................................ 1
1.1. LİTERATÜR TARAMASI ......................................................................................... 4
1.1.1. MANUEL MEYVE SIKMA PRESİ YÖNTEMİ ................................................ 4
1.1.2. MEYVE SIKMA PRESİ YÖNTEMİ .................................................................. 5
1.1.3. MEYVE DEĞİRMENİ YÖNTEMİ ..................................................................... 6
2. TASARIM ........................................................................................................................ 8
2.1. MEKANİK AKSAM ................................................................................................... 9
2.1.1. DİŞLİ TAKIMI .................................................................................................... 9
2.1.2. SÜZGEÇ ............................................................................................................ 10
2.1.3. PİSTON .............................................................................................................. 11
2.1.4. HAZNE .............................................................................................................. 12
2.1.5. HAZNE AYAKLARI ........................................................................................ 13
2.2. ELEKTRİKSEL KISIM ............................................................................................ 14
2.2.1. DOĞRU AKIM MOTORU ................................................................................ 14
2.2.2. H KÖPRÜSÜ ..................................................................................................... 16
2.2.3. MİKRODENETLEYİCİ .................................................................................... 23
2.2.4. 7805 GERİLİM REGÜLATÖRÜ ...................................................................... 24
2.2.5.AKÜ .................................................................................................................... 25
2.2.6. KONTROL DEVRESİ ....................................................................................... 25
3. SONUÇLAR ................................................................................................................... 31
4. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME ..................................................................... 32
KAYNAKLAR ................................................................................................................... 33
EK 1. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU ......................................................... 34
EK 2. H KÖPRÜSÜNÜN BASKI DEVRESİNİN YAPIM AŞAMASI ........................ 36
EK 3. MİKRODENTLEYİCİNİN SİSTEMİ KONTROL ETMESİ İÇİN YAZILAN
PROGRAM ........................................................................................................................ 42
EK 4. MOTORUN KAÇ TUR DÖNMESİ GEREKTİĞİNİN HESAPLANMASI ..... 46
ÖZGEÇMİŞ ....................................................................................................................... 47
ix
ÖZET
Sağlık ve hijyenin kurallarının öneminin daha da arttığı günümüzde üretilen birçok
yiyecek ve içeceklerin el değmeden, hijyen bir ortamda üretilmesi amaçlanmaktadır. Bunu
yapabilmek için teknolojinin tüm olanaklarından faydalanılarak çeşitli makinalar
üretilmektedir. Bu makinalar yalnızca hijyen açısından değil ayrıca üretimin daha hızı hale
getirilmesi, harcanan iş gücünün en aza indirgenmesinde de önemli bir yer tutmaktadır. Bu
nedenle makinalar gıda sektörünün ayrılmaz birer parçası olarak düşünülmektedir. Üzüm
Suyu Sıkma ” adlı proje ile dünyada üzüm üretiminde ilk 10 da olan ülkemizin üzümden
elde ettiği verimi, karı en üst düzeye çıkartması hedeflenmektedir.
Türkiye’nin birçok yöresinde üzümün suyu elde edebilmek için hala eski yöntemlere
kullanılmaktadır. Bu yöntemler yalnızca hijyenik olmamakla birlikte, aynı zamanda
insanlara zaman kaybettirmektedir bu ise iş gücü kaybına sebebiyet verdiğinden dolayı
tercih edilmemelidir. Bu alanda üretilen makinalar büyük çaplı işletmelere yönelik
üretilmektedir. Bu nedenle orta ve küçük ölçekte geliri olan işletmeler bu makinalardan
yeteri kadar faydalanamamaktadır.
Üzüm suyu sıkma adlı projede yapılması planlanan makinanın mekanik kısmı dişli
takımı, rulmanlar, süzgeç ve hazne, elektrik kısmı doğru akım motoru, motor sürücü
devresi ve çeşitli elektrik-elektronik devre elemanlarından oluşturulmak üzere kısımdan
oluşmaktadır. Makinanın çalışma prensibi ise doğru akım motoru yardımı ile piston aşağı-
yukarı doğrusal hareket ettirilerek süzgeci bulunan haznenin içindeki üzümün suyunun
sıkılıp başka bir hazneye aktarılmasıdır. Böylece üzümden elde edilecek su miktarının eski
metotlara göre daha fazla olması planlanmaktadır.
xi
SEMBOLLER VE KISALTMALAR
MHz: Mega Hertz
ISIS: Labcenter Electronics firmasına ait bir program
ARES: Labcenter Electronics firmasına ait bir program
PCB(Printed Circuit Board): Baskılı devre kartı
mm: milimetre
AA: Alternatif akım
DA: Doğru akım
NPN: Yapı bakımından bir transistör çeşidi
PNP: Yapı bakımından bir transistör çeşidi
PDF: Taşınabilir doküman formatı
RPM: Motorun bir dakikada yaptığı devir sayısı
cm: santimetre
PWM: Darbe genişlik modülasyonu
3D: 3 Boyut
1. GİRİŞ
Üzüm asmagiller (Vitaceae) ailesinin Vitis türünden sarılgan bir bitkidir. Yeryüzündeki
en eski meyve türlerindedir ayrıca bağcılığın tarihçesi M.Ö. 5000 yılına kadar
dayanmaktadır. Asmanın anavatanı Anadolu ve Kafkasya’nın da içinde bulunduğu Küçük
Asya olarak isimlendirilen bölgedir.
Üzüm diğer meyvelere nispeten en fazla çeşide sahip olan meyve türlerinden biridir.
Yaklaşık olarak dünyada 10 000 üzerinde üzüm çeşidi olduğu tahmininde bulunulmaktadır.
Türkiye de ise yaklaşık olarak 1 200 çeşit üzüm bulunaktadır. 1200 çeşit üzümden ise
yalnızca 50-60 kadar çeşitinin ekonomideki önemi büyüktür ve Türkiye’de geniş çapta
üretilmektedir. Türkiye’de yetiştirilen bazı üzüm çeşitleri ve özellikleri Çizelge 1
belirtilmektedir.
Çizelge 1. Türkiye’de yetiştirilen bazı üzüm çeşitlerinin rengi, biçimi, kullanım alanı
Çeşit Tanenin rengi Biçimi Kullanım Şekli
Adakarası Siyah Yuvarlak Şaraplık
Aküzüm Kırmızımsı Yuvarlak Sofralık
Bornova misketi Sarımtırak Beyzi Şaraplık
Çavuş Yeşil-Sarımsı Yuvarlak-beyzi Sofralık
Çekirdeksiz Açık sarı Yuvarlak-beyzi Sofralık, Kurutmalık
Doruktar Siyahımsı Yuvarlak-beyzi Pekmezlik
Emir Açık sarı Yuvarlak Şaraplık
Hamburg
misketi
Siyah-morumsu Büyük-beyzi Sofralık
Horozkarası Koyu mor İrice Sofralık
İrikara Siyah İrice Sofralık
Kadınparmağı Sarı-yeşil Çok iri-beyzi Sofralık, Kurutmalık
Kişmiş Kırmızı Çok küçük-Yuvarlak Sofralık
Kozak Yeşilimsi İri-yuvarlak Sofralık
Misket Beyaz Yuvarlak-Orta büyüklük Şaraplık, Sofralık
Müşküle Beyaz-Kehribar Beyzi Sofralık
2
Çizelge 1’in devamı
Üzüm içinde yüksek miktarda şeker barındırmaktadır. Bu nedenle kalori değeri çok
yüksek bir besin kaynağıdır ve içerisinde kalsiyum, potasyum, sodyum mineralleri
bakımından zengindir. Ayrıca A, B1, B2, Niacin ve C vitaminleri yönünden önemli bir besin
kaynağı olarak kabul edilmektedir. Bu nedenle üzüm ve üzüm türevi ürünlerin insan
sağlığı açısından çok yararlı olduğu bilim adamları tarafından belirtilmektedir. Çizelge 2
de ise üzüm ve üzümün türevi olan bu ürünlerin 100 gramından elde edilen enerji
gösterilmektedir.
Çizelge 2. 100 Gr üzüm ve üzüm türevi ürünlerin verdiği kalori[1]
Dünyada üzüm üretimi 7,5 milyon hektarlık tarım arazisinde gerçekleştirilmektedir.
Üretilen üzüm miktarı ise iklim koşulların bağlı olarak yıllık yaklaşık olarak 65 milyon ton
civarındadır. Dünyada üretilen üzümlerin yaklaşık olarak %64,3 şarap, %7,6’sı kurutmalık,
%20,9 ise sofralık olmak üzere tüketilmektedir. Şekil 1’den de görüldüğü üzere dünyada
üzüm üretimine ülkeler bazında bakıldığında en fazla payın sırası ile İtalya, ABD, Çin,
Fransa, İspanya, Türkiye ve İran olduğu görülmektedir.[2]
Razakı Sarımsı yeşil İri beyzi Sofralık, Kurutmalık
Yapıncak Sarımsı yeşil Yuvarlak Sofralık, Şaraplık
Yediveren Siyah-kırmızı Çok iri-yuvarlak Sofralık
Narince Kirli yeşil İri beyzi Sofralık, Kurutmalık
Ürün Ürün için kalori hesabı(100 gr)
Üzüm 67 Kalori
Üzüm suyu 70 Kalori
Kuru üzüm 290 Kalori
Üzüm pekmezi 293 Kalori
3
Şekil 1. Üzüm üretiminde ülkelerin üretim payı
Türkiye’de yıllara göre üretilen üzüm miktarı, ihraç edilen üzüm miktarı Çizelge 3 ‘da
belirtilmektedir. Çizelge 3’ten de görüldüğü üzere üretilen üzüm miktarı, ihraç edilenden
fazla olduğundan dolayı üzüm iç piyasada kalmaktadır. Bu durum ise üzüm fiyatlarında
büyük bir düşüşe sebep olmaktadır. Bu durum üretici için istenmeyen bir durumdur. Bu
nedenle üreticinin zararını en aza indirgemesi için ihracat fazlası olan üzümlerin
bozulmadan en kısa sürede üzümün türevi olan ürünlere dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu
ürünler pekmez, üzüm suyu konsantresi, şarap, kurumuş üzümdür. Kuru üzüm hariç diğer
üzümden elde edilen ürünler için öncelikle üzümün suyunun elde edilmesi gerekmektedir.
Bu amaçla üretilen makinalar çoğunlukla büyük çaplı işletmelerde yönelik şarap ve üzüm
suyu konsantresi elde etmek için kullanılmaktadır.
Çizelge 3. Yıllara göre Türkiye’de üretilen, ihraç edilen üzüm miktarı ( x 1000 Ton)[2]
2000 2001 2002 2003 2004 2005
Üretilen 3600.00 3250.00 3500.00 3600.00 3500.00 3650.00
İhraç edilen 1641.03 1840.84 1653.37 1633.26 1812.59 1148.31
ÇİN: 10%
ABD: 11%
FRANSA: 10%
İSPANYA: 9%
İTALYA: 13%
TÜRKİYE: 6%
İRAN: 4%
DİĞER: 37%
4
1.1. LİTERATÜR TARAMASI
Literatür taraması sonucunda üzüm sıkmak için kullanılan makinaların çalışma prensibi
olarak üçe ayrılmaktadır. Bunlar manuel meyve sıkma presi yöntemi, meyve sıkma presi
yöntemi, meyve değirmeni yöntemi olmak üzere ayrı başlıklar altında incelenmektedir.
1.1.1. MANUEL MEYVE SIKMA PRESİ YÖNTEMİ
Manuel makinalar kas gücü ile çalışan makinalardır. Bu tip makinalar üretildiği
malzeme bakımından tamamen metalden üretilenler ve süzgeç kısmı tahta diğer kısımları
metalden üretilenler olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır. Manuel makinanın parçaları ise
Şekil 2’de gösterildiği gibi içi boş silindir şeklinde süzgeç, gövde(sonsuz vidanın içinde
dönebileceği somun, süzeği taşıyan ayaklar), üst kısmında dönme kuvvetinin uygulanacağı
tutacak yeri ve alt kısmında ise süzeğin içini tamamen dolduracak şekilde üretilmiş metal
ya da plastik içi dolu boyu küçük olan bir silindiri bulunan sonsuz vidadan
oluşmaktadır.[3]
Manuel makinaların çalışma prensibi kuvvetin uygulanacağı tutmaçlarından tutarak
sonsuz vidanın sıkma işlemi bitirilene kadar aşağı daha sonra sıkma işlemi sonucunda
süzgeç içinde kalan posaların çıkarılması için tekrar eski konumuna getirilmesidir.
Böylelikle sıkma işlemi gerçekleştirilmiş olur.
Manuel makinalardan elde edilen verim yüksek olmasına rağmen üzüm suyu elde etmek
için ayrılması gereken zamanın fazla olması gerekmektedir. Eğer yeterli deposu olmayan
bir işletme ise bu durumda üzüm depolanamayacağı için üzümler çürüyecek ve üretici
zarara uğrayacaktır. Bu nedenle çok küçük çapta işletmelerde ve hobi amaçlı küçük çapta
tarım yapan kişilerce tercih edilmektedir.
5
Şekil 2. Manuel üzüm suyu elde etme makinası[3]
1.1.2. MEYVE SIKMA PRESİ YÖNTEMİ
Meyve sıkma presi ile hidrolik ile çalışan makinalardır. Bu tip makinalar Şekil 3’de
görüldüğü üzere malzeme bakımından tamamen metalden oluşmaktır. Bu tip makinalar
yapı bakımından manuel makinalara benzemekle birlikte bazı farklılıklar da
bulunmaktadır. Meyve sıkma presinde manuel makinalardan farklı olarak süzeğin bir
hazne içine konulması, bu haznede sıkılan üzüm suyunu dışarı aktarabilmek için bir
musluk ve son olarak sonsuz vida yerine hidrolik itme ve çekme kuvvetin uygulanacağı bir
piston kullanılmaktadır.[4]
Bu makinaların çalışma prensibi ise hidrolik kuvvet yardımı ile sıkma işlemi bitene
kadar pistonun aşağı doğru inmesini, sıkma işlemi bittikten sonra süzgeç içerisinde kalan
6
üzüm posasını dışarı atmak ise pistonun eski konumuna gelmesini sağlanarak sıkma işlemi
bitirilir.
Meyve sıkma presi ile elde edilen verim manuel yönteme göre daha fazla olmasına
rağmen üzüm sıkma işlemi zaman almaktadır. Bu nedenle bu tip makinalar pahalı ve
zaman kaybına neden olduğundan pek tercih edilmemektedir.
Şekil 3. Meyve sıkma presi yöntemi ile çalışan üzüm sıkma makinası[4]
1.1.3. MEYVE DEĞİRMENİ YÖNTEMİ
Meyve değirmeni Şekil 4’de görüldüğü gibi malzeme bakımından tamamen metal olan
bir makinadır. Bu makinada kullanılan elemanlar helezon, helezonun içinde dönebileceği
7
silindir şeklinde yatak, üzümün konulabileceği bölme, bir veya üç fazlı asenkron motor ve
bıçaktır.[5]
Bu makinaların çalışma prensibi üzüm bulunduğu bölmeden helezonunun yatağına atılır
ve helezon yardımı ile üzümün makinanın çıkışında bulunan bıçak ve süzgeçlerden
geçmesi sağlanır. Böylece üzüm suyu elde etme işlemi gerçekleştirilmiş olur.
Bu tip makinalarda elde edilen verim ve hız diğer iki makinana göre daha yüksek
olmakla birlikte diğer makinalara göre daha pahalıdır. Ayrıca makina başında sürekli
olarak bir kişinin beklemesi ve makinaya üzüm eklemesi gerekmektedir. Ayrıca bu
makinadan elde edilen üzüm suyu yalnızca üzüm suyu konsantresi yapımında
kullanılabilmekte, pekmez ve şarap üretiminde kullanılamamaktadır. Bu nedenle beklenen
ihtiyacı karşılayamamaktadır.
Şekil 4. Meyve değirmeni yöntemi ile üzüm suyu elde etme makinası[5]
8
2. TASARIM
Bu projede yapılması amaçlananlar daha ucuz maliyet ile üzüm suyundan elde edilen
verimin arttırılmasıdır. Bu proje kapsamında üretilecek makinanın manuel makinalara olan
avantajı daha az zamanda daha az iş gücü kullanarak daha fazla verimle üzüm suyu elde
etmesidir.[3] Meyve sıkma presine göre avantajları ise maliyetinin daha ucuz ve daha kısa
sürede daha fazla üzümü suyu elde edilebilmesidir.[4] Meyve değirmenine göre avantajları
ise meyve değirmenlerinde elde edilen üzüm suyunun pekmez, şarap yapımında
kullanılamazken proje kapsamında yapılan makineden elde edilen üzüm suyunu pekmez ve
şarap yapımında kullanıbilmesi, maliyetinin daha düşük olmasıdır.[5] Bu amaçla
üretililmesi planlanan makine mekanik aksamı ve elektrik aksamı olmak üzere 2 kısımdan
oluşturulmaktadır.
Şekil 5. Makinanin mekanik ve elektrik aksamını genel gösterimi
9
Şekil 5’de gösterildiği gibi aküden gelen gerilim konrol devresine bağlı olarak motor
milini hareket etmektedir. Motor miline kremayer ve pinyon dişlilerle bağlı olan piston,
motor milinin hareketine bağlı olarak doğrusal bir şekilde aşağı ve yukarı yönde hareket
etmektedir. Pistonun aşağı ve yukarı hareketi sırasında piston ve süzgeç arasında kalan
üzüm sıkılarak suyu eldelmekte ve elde edilen su süzgecin deliklerinden geçerek hazneye ,
hazneden de musluk ile kullanılmak üzere kovaya aktarılmaktadır.
2.1. MEKANİK AKSAM
Projenin mekanik kısımı motor milinden elde edilen kuvvetin aktarılmasını sağlayan
dişli takımı, dişli takımı yardımı ile aşağı-yukarı yönde hareket eden piston, pistonunun
içinde sağlıklı bir şekilde asağı-yukarı yönde hareket edebildiği ve üzüm suyunu üzmün
posasından ayıran süzgeç, piston ile süzgeç arasında ezilmesi sonucu elde edilen üzüm
suyunun aktarıldığı hazne, haznede biriken üzüm suyunun dışarıya boşaltılmasının
sağlayan musluk, dışarıya boşaltılan üzüm suyunun başka bir yere taşınabilmesine olanak
sağlayan kova, kova ile musluk arasında yükseklik farkı oluşturmak için haznenin üzerine
oturtulduğu ayaklardan oluşmaktadır.
2.1.1. DİŞLİ TAKIMI
Dişili takımı Motorda milinde üretilen kuvveti Şekil 6‘da gösterildiği gibi pistona
ileterek pistonun doğrusal hareketini sağlayan, dişli oranına göre motorun hızını azaltıp
momentini arttırmaya ya da motor hızının arttırıp momentini azaltmaya yarayan mekanik
elemandır.
Şekil 6. Makinanın dişli kısmı
10
Bu projede kullanılan dişli takımı Şekil 6’da gösterildiği gibi kremayer dişli ve pinyon
dişliden oluşmaktadır.
Pinyon dişli: Motor milinin ucuna sabitlenmiş, motor milinden gelen momenti kremayer
dişliye aktaran hareketi belirli bir açı ile iletmek gerekmediği sürece silindir biçimindeki
dişlidir.
Kremayer dişli: Düz bir yüzeye açılan dişler ile dairesel hareketin doğrusal harekete
dönüştürmek için kullanılan dişlilerdir. Kremayer dişlilerin doğrusal hareketlerini
sağlayabilmesi için pinyon dişlilere eğer dişlinin büyük olması gerekiyorsa çark dişlilere
ihtiyaç duymaktadırlar. Kremayer dişli ve pinyon dişlinin birbirlerine nasıl bağlanıldı Şekil
7’de gösterilmektedir.
Şekil 7. Kremayer ve Pinyon dişli
2.1.2. SÜZGEÇ
Bir sıvıyı istenmeyen yabancı maddelerinden ayırıp yalnızca istenilen kısımlarının
kullanıma hazır hale getirilmesinde kullanılan aygıt ve aygıtlardan oluşan düzene süzgeç
denilmektedir. Üzümün motordan gelen kuvvetin pistonla süzgeç arasında bırakılıp
sıkılması sonucunda elde edilmek istenilen üzüm suyunun üzümün kabuğu, sapı,
çekirdeğinden ayrılması işleminde Şekil 8’deki süzgecin bu projede kullanılması
düşünülmektedir.
Bu süzgecin yapımı için paslanmaz delikli ve deliksiz saclar yeterli olmaktadır.
Süzgecin yapımı için öncelikle haznenin içine sığabilecek büyüklükte düzgün bir sac
kesilmiştir ve gerekli makinalar kullanılarak sac yuvarlak hale getirilip kaynatılmış ve
11
süzgecin tutması gereken en küçük eleman olan üzüm çekirdeğinin ebatı dikkate alınarak
delikli sac seçilip yuvarlak hale getirilip kaynatılmış olan içi boş silindirik sacın tabanını
tamamen kaplayacak şekilde kaynatılmıştır. Son olarak elde edilen üzüm suyunun
aktarılacağı hazne ile süzgecin tabanı arasında yükseklik farkı oluşturmak için süzgecin
tabanına 120şer derecelik açılarla gerekli yükseklikte eşit boylarda 3 adet ayak yapılmıştır
ve süzgecin kenarlarına eşit büyüklükte saplama vida kaynatılmıştır böylece pistonun
sabitleneceği yer oluşturulmuştur. Süzgeç yapımında malzemenin az leke tutması,
paslanmaz ve uzun ömürlü, maliyeti düşük olması göz önüne alınmıştır.
Şekil 8. Süzgecin üstten ve yandan görünümü
2.1.3. PİSTON
Piston, silindirik ve ya disk biçiminde olan ve silindirik bir hacmin içinde belirli zaman
aralıkları ile hareket eden parçadır. Bu projede piston Şekil 9’da gösterildiği gibi dişli
takımının kramer dişlinin ucuna silindirik bir kütlenin sabitlenmesi ile oluşturulmuştur.
Piston oluşturulurken piston maliyetini düşük, uzun ömürlü ve paslanmaz olması, sağlık
açısından zararlı olmaması, motor miline fazladan yük yükleyerek motoru zorlamaması,
pistonun süzgeç içerisindeki aşağı ve yukarı yöndeki doğrusal hareketi sırasında
gürültünün ve piston, süzgeçte oluşabilecek aşınmanın en aza indirgenmesi hedeflenmiştir.
12
Bu nedenle kremayer dişlinin ucuna metal silindirik bir kütle yerine plastikten üretilen
silindirik kütle sabitlenmiştir. Ayrıca Şekil 9’da da görüldüğü üzere kremayer dişilinin
içinde rahatça hareket edebilmesini sağlayan yatağa iki tane düz levha şeklinde sac ve bu
sacın uçlarına iki tane içi boş silindirik sac kaynatılmıştır. Bu iki içi boş silindir, süzgecin
kenarlarına kaynatılmış olan saplama vidalara yerleştirilip somunlar ile piston sabitlenir.
Böylece motorun pistonun aşağı doğru hareket ettirirken piston, süzgeç içinde karşıt bir
güç ile karşılaştığında pistonun yukarı doğru hareket etmesi engellenmektedir.
Pistonun bu şekilde süzgeç ile birleştirilmesi ile kullanılan kremayer dişlinin maliyeti
düşürülmekte ve pistonun süzgeç içine girmesi sırasında oluşabilecek problemler
giderilmiştir.
Şekil 9. Pistonun üstten görünüşü ve yandan süzgeç içindeki görüntüsü
2.1.4. HAZNE
Hazne, üzüm suyunun sıkıldıktan sonra üzüm suyunun depo edildiği ve musluk yardımı
ile dışarıya aktarıldığı kısımdır. Hazne Şekil 10’da görüldüğü üzere metal bir kutu ve
plastik bir musluktan oluşmaktadır.
Hazne seçiminde paslanmaz, hafif, az leke tutan, ucuz, ihtiyacı karşılayacak büyüklükte
olması göz önünde bulundurulmuştur.
13
Şekil 10. Projede kullanılan haznenin önden ve yandan görüntüsü
2.1.5. HAZNE AYAKLARI
Hazne ayakları, Şekil 11’de gösterildiği üzere haznenin kovadan daha yüksekte
olmasını sağlamak amacıyla haznenin altına yerleştirilmek üzere ahşaptan yapılmaktadır.
Bu ayakların üst kısmına haznenin kaza sonucu devrilme ihtimalini en aza indirgemek için
haznenin tabanını tamamen kaplayacak şekilde çıtalar ile çevrilmiştir.
Şekil 11. Hazne ayaklarının yandan ve üstten görüntüsü
14
2.2. ELEKTRİKSEL KISIM
Elektriksel kısım pistonun hareketinin sağlayan doğru akım motoru, doğru akım
motorunun milini saat yönü ve tersi yönlerinde dönüşünü sağlamada kullanılan H köprüsü,
gelen girişlere göre H köprüsünü kontrol eden mikrodenetleyici ve doğru akım motoruna,
kontrol devresi için gerekli elektrik enerjisini sağlayan aküden ve çeşitli devre
elemanlarından oluşmaktadır.
2.2.1. DOĞRU AKIM MOTORU
Doğru akım motoru elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren elektrik
makinasıdır. Doğru akım motorları stator, rotor, kollektör ve fırçalar olmak üzere üç
kısımdan oluşmaktadır.
Stator 0,5 mm ’lik ince saçların birbirinden yalıtıp belirli bir şekle getirilmesiyle elde
edilen, ana ve yardımcı kutup sargılarını taşıyan motorun sabit kısmıdır. Statorda bulunan
ana kutup sargıları motorun rotorunun hareket etmesinin sağlayan manyetik alanı, yardımcı
kutup sargıları ise büyük güçlü makinalarda endüvi reaksiyonunu engellemek amacı ile ana
kutup sargılarına ters kublajlı sarılan sargılardır.
Rotor 0,5 mm ’lik ince saçların birbirinden yalıtıp birleştirilen saçlardan, üzerinde
bulunan oluklara belirli kurallara göre sargı yerleştirilen ve sargı uçları kollektöre bağlana,
motorun dönen kısmına rotor denir.
Kollektör, rotora bağlı ve rotorun uç kısmında bulunan, rotor sargılara gerilimi ileten,
rotor mili etrafında bakır dilimlerin bir araya getirilmesinden elde edilen parçadır.
Fırça motora uygulana gerilim ilk uğradığı, buraya gelen gerilimi kollektör yardımı ile
rotor sargılarına ileten, kömür ve benzeri sürtünmeye dayanıklı iletken malzemelerden
üretilen parçadır.
Alternatif akımla çalışan senkron ve asenkron makinaların gün geçtikçe önemini
artmasına rağmen doğru akım motorları önemini korumaktadır. Doğru akım motorlarının
başlıca kullanım alanları pompalar, karıştırıcılar, pres makinelerinde, pistonlu makinelerde,
malzemelerin düz bir levha haline getirilmesinde, iplik fabrikalarında iplerin rulo haline
getirilmesinde, atölye tezgâhlarında, taşımacılıkta tramvaylar ve elektrikli trenler, yük
15
asansörleridir. Doğru akım motorlarının alternatif akım motorlarına olan üstünlükleri ve
hala doğru akım motorlarının günümüzde kullanım sebepleri sırasıyla:
Maliyetleri düşüktür.
Basit bir yapıya sahiptirler.
Başlangıçta yüksek moment üretebilmektedirler.
Bakımı kolaydır.
Boyutları küçüktür.
Düşük akımlarda çalışmaktadırlar.
Piyasadan kolaylıkla temin edilebilirler.
Kolay yol verilebilirler.
Hızı, yönü, momenti kolayca kontrol edilebilmektedir
Güç, hız ve boyut bakımından çok fazla çeşitleri bulunmaktadır.
Doğru akım motorlarının başlıca dezavantajları ise sırasıyla:
Kolaylıkla zarar görebilirler
Redüktörlerine aşırı yük yüklendiğinde kolaylıkla kullanılmaz hale gelebilir
Konum değişikliklerine cevap verme süreleri çok uzundur.
Fırçalarının belirli periyotlarda değiştirilmesi gerekir.
Belirli periyotlarda bakıma alınması gerekmektedir.
Doğru akım motorlarının seçiminde yön, hız, gerilim, akım, güç önemlidir. Bu projede
redüktörlü doğru akım motoru seçilirken maliyetinin düşük olması, piyasada kolayca
bulunabilmesi, yönünün basit elektronik devre elemanları ile kolayca değiştirilebilmesi,
düşük gerilimlerde çalışabilmesi, çok fazla güç çekmemesi, kolay yol verilebilir ve kontrol
edilebilir olması, boyutunun küçük olması, devrede bulunan yükü kolaylıkla hareket
ettirebilmesi ve motor momentinin hıza göre daha önemli olması göz önüne alınmıştır.
Projede kullanılan doğru akım motoru Şekil 12’de gösterilmektedir. Bu motor 12 Volt’luk
gerilim ile çalışan boşta çalışırken 5 Amper akım çeken rotoru kilitli iken 7,5 Amper akım
çeken, dakikadaki maksimum devir sayısı 60 olan genellikle arabaların sileceklerinde
kullanılan bir doğru akım motorudur.
16
Şekil 12. Projede kullanılan doğru akım motoru
2.2.2. H KÖPRÜSÜ
H Köprüsü gerilim yönünü değiştirerek yükün iki farklı yönden beslenebilmesini
sağlayan elektronik devredir. Bu devreler çoğunlukla robotik ve diğer uygulamalarda
doğru akım motorlarına ileri ve geri yön yol vermede kullanılmaktadır. H köprüsü
çoğunlukla DA-AA eviricilerde, AA-AA dönüştürücülerde, DA-DA dönüştürücülerde
(puşpul çeviricilerde) motor kontrolünde ve birçok güç elektroniği devresinde
kullanılmaktadır.
Bir H köprüsü 4 adet anahtardan oluşturulan bir devredir. Şekil 13’de gösterilen H
köprüsü devresinde anahtar olarak gösterilen S1,S2, S3, S4 aslında transistör, mosfet gibi
anahtar olarak kullanılabilecek güç elektroniği devre elemanlarıdır. Bu anahtarlama
elemanları seçilirken motorun üzerinden akabilecek maksimum akımın büyüklüğü,
akabilecek maksimum akımın süresi, motorun çalışma süresi dikkate alınır. Eğer motor
dönüş yönünün yanında motor geriliminin de değiştirilebilmesi isteniyorsa anahtarlama
işlemi için seçilecek olan güç elektroniği elemanının anahtarlama frekansı da anahtarlama
elemanlarının seçiminde dikkate alınmaktadır. Ayrıca büyük güçlü motorlar sürülürken
büyük akımlar çektiğinden dolayı seçilen anahtarlama elemanlarında ısınmaya yol
açmaktadır. Oluşan bu ısının anahtarlama elemanlarına zarar vermemesi için soğutulması
gerekmektedir. Anahtarlama elemanını soğutmada kullanılan soğutucu metal olup
anahtarlama elemanının gövdesine bir vida ile sabitlenmedir böylece hem anahtarlama
elemanı yüksek sıcaklıktan korunabilmekte hem de sıcaklıktan dolayı oluşacak olan güç
kaybı en aza indirgenebilmektedir.
17
Şekil 13. H köprüsünün basit gösterimi
H köprüsü ile motoru saat yönünde hareket ettirebilmek için Şekil 14’de gösterildiği
gibi S1 ve S4 anahtarlarının kapalı, S2 ve S3 anahtarlarının açık olması gerekmektedir.
Böylece gerilim kaynağından akan akım Şekil 14’de kırmızı oklarla gösterildiği gibi S1
anahtarı- Motor- S4 anahtarı üzerinden yolunu tamamlamaktadır.
Şekil 14. H köprüsü ile motorun saat yönünde hareketinin sağlanması
H köprüsü ile motoru saat yönünün tersi yönde hareket ettirebilmek için Şekil 15’de
gösterildiği gibi S2 ve S3 anahtarlarının kapalı, S1 ve S4 anahtarlarının açık olması
18
gerekmektedir. Böylece gerilim kaynağından akan akım Şekil 15’da kırmızı oklarla
gösterildiği gibi S2 anahtarı- Motor- S3 anahtarı üzerinden yolunu tamamlamaktadır.
Şekil 15. H köprüsü ile motorun saat yönünün tersi yönde hareketinin sağlanması
H köprüsünde anahtarların açık-kapalı olmasına bağlı olarak motor milinin durması,
motor milinin saat yönü ve saat yönünün tersi yönde dönmesi durumlarından faklı
durumlar da bulunmaktadır. Bunlar Çizelge.4’de gösterildiği gibi frenleme ve istenmeyen
durumdur. Motorlara uygulanan gerilim kesildiğinde motor hareketine bir süre daha devam
eder bunun sebebi ise motorda indüklenen gerilimdir. Eğer motorun dönmesi için gereken
manyetik alan oluşmaya devam ederse motorun enerjisinin kesilmesine rağmen rotor
dönemeye devam ettiği için rotor döndüğü için gerilim indüklemeye devam eder ve
motorun çıkış uçlarından gerilim gözlemlenir ve rotor bir süre daha dönmeye devam eder.
Motor milinin hızlı bir şekilde durdurulması istenirse motor sargılarının uçları kısa devre
edilerek motordaki kinetik enerji elektrik enerjisi olarak sargılarda harcanır. Bu olaya
dinamik frenleme denilmektedir. Alternatif akım motorlarının sargıları üzerinden
akabilecek yüksek akımlara dayanıklı olduğu için motorun çıkış uçlarına direnç
bağlamasına gerek duyulmamaktadır; fakat doğru akım motorlarının sargıları ince kesitli
olduğu için oluşabilecek yüksek akımlarda sargıların zarar görmesine yol açabilmektedir.
Bu nedenle doğru akım motorlarının dinamik frenlemesinde motorun çıkış uçlarına direnç
bağlanılması gerekmektedir. Bu projede kullanılan doğru akım motoru büyük güçlü bir
motor olmadığından dolayı dinamik frenlemeye ihtiyaç duyulmamaktadır. İstenmeyen
durum ise devre açısından sakıncalı olduğu için motor kontrol devresi tasarlanırken dikkat
19
edilmesi gerekmektedir. Bu durum gerçekleştiğinde gerilim kaynağı kısa devre edilmiş
olur. Bu nedenle anahtarlama elemanları üzerinden yüksek akım geçmekte ve kaynaktan
yüksek akım çekilmesine sebep olmaktadır. Böyle bir durumda ise gerilim kaynağının
bozulması ya da anahtarlama elemanlarının kullanılamaz hale gelmesi gibi sonuçlar ortaya
çıkmaktadır. Bu durumun önüne geçmek için kontrol devresi tasarlanırken her bir işlem
sonucunda tüm anahtarın açılması, bir süre beklenilmesi ve yapılmak istenen ikinci işleme
başlanılması devrenin güvenliği için daha iyi olmaktadır.
Çizelge 4. Anahtarların durumuna bağlı olarak ortaya çıkan sonuçlar
Günümüzde mikroişlemci ve benzeri ürünler üreten firmalar yalnızca motor sürmek için
içerisinde H köprüsü bulunan çeşitli entegreler üretilmektedir. Fakat bu entegrelerden
çekilebilen akım projede kullanılan motor için yeterli olmadığından bu projede bu tür
entegreler kullanılamamaktadır. Bu nedenle projede kullanılacak motorun çekebileceği
akımı karşılayabilecek özelliklere sahip elemanlar devre elemanları ile bir H köprüsü
tasarlanılması gerekmektedir. Tasarım için motorun çekebileceği maksimum akımdan
dikkate alınarak anahtarlama elemanı olarak kullanılmak üzere TIP142 NPN transistörler
ve TIP147 PNP transistörler ve motorun saat yönü, tersi yönde dönüşü sağlamak üzere
TIP142 ve TIP147 transistörlerinin anahtarlama elemanı olarak kullanabilmesi için
üzerinden düşük akım akacak NPN bir transistöre ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle
S1 S2 S3 S4 Sonuç
Açık Açık Açık Açık Hareketsiz
Açık Açık Kapalı Kapalı Frenleme
Kapalı Kapalı Açık Açık Frenleme
Kapalı Açık Açık Kapalı Saat yönünde dönüş
Açık Kapalı Kapalı Açık Saat yönünün tersine dönüş
Kapalı Açık Kapalı Açık İstenmeyen durum
Açık Kapalı Açık Kapalı İstenmeyen durum
Kapalı Kapalı Kapalı Kapalı İstenmeyen durum
20
BD139 NPN transistörleri seçilmiştir. Şekil 16’da gösterilen devre oluşturulurken Çizelge
5’den yardım alınmaktadır.
Çizelge 5. H köprüsünde kullanılan transistörlerin bacak bağlantıları
Transistörün Adı 1. Bacak 2. Bacak 3.Bacak Transistörün Tipi
TIP142 Beyz Kollektör Emiter NPN
TIP147 Beyz Kollektör Emiter PNP
BD139 Emiter Kollektör Beyz NPN
Şekil 16. Projede kullanılan H köprü devresi
Bu H köprü devresinde Şekil 16’dan da görüldüğü üzere anahtarlama elemanlarını
motor dönüş yönünü kontrol edebilmek için iki adet giriş bulunmaktadır. Bu girişlerin
kontrolünü gerçekleştirmek için mikrodenetleyici kullanılmaktadır. Bu girişlere
21
mikrodenetleyicinin çıkışlarından uygulanacak gerilimlere göre motor mili saat yönü ve
saat yönünün tersi yönde hareket edebilmekte ya da hareketsiz bir şekilde durabilmektedir.
1 numaralı kontrol girişine gerilim uygulanmayıp 2 numaralı kontrol girişine gerilim
uygulandığında, 1. kontrol girişine gerilim uygulanmadığı için Q5 transistörünün
kollektöründe gerilim gözlemlenir. Bu gerilimden dolayı Q1 transistörü kapalı bir anahtar,
Q3 transistörü açık bir anahtar gibi çalışır. 2. kontrol girişine gerilim uygulandığı için Q6
transistörünün kollektöründe sıfıra yakın bir gerilim gözlemlenir bu nedenle Q2 transistörü
açık bir anahtar Q4 transistörü kapalı bir anahtar gibi çalışır. Böylece 12 Voltluk besleme
geriliminden çekilen akım Q1-Motor-Q4 üzerinden geçerek toprağa akar ve motorun saat
yönünde dönüşü sağlanmış olur.
1 numaralı kontrol girişine gerilim uygulanıp, 2 numaralı kontrol girişine gerilim
uygulanmadığında, 1. kontrol girişine gerilim uygulandığı için Q5 transistörünün
kollektöründe sıfıra yakın bir gerilim gözlemlenir. Bu gerilimden dolayı Q1 transistörü
açık bir anahtar, Q3 transistörü kapalı bir anahtar gibi çalışır. 2. kontrol girişine gerilim
uygulanmadığı için Q6 transistörünün kollektöründe gerilim gözlemlenir bu nedenle Q2
transistörü kapalı bir anahtar, Q4 transistörü açık bir anahtar gibi çalışır. Böylece 12
Voltluk besleme geriliminden çekilen akım Q2-Motor-Q3 üzerinden geçerek toprağa akar
ve motorun saat yönünün tersi yönde dönüşü sağlanmış olur.
1 ve 2 numaralı kontrol girişlerine gerilim uygulandığında Q5 ve Q6 transistörlerinin
kollektörlerinde sıfıra yakın gerilimler gözlemlenir bu nedenle Q3 ve Q4 transistörleri
kapalı birer anahtar gibi, Q1 ve Q2 açık birer anahtar gibi davranırlar. Böylece motor
frenlenir ve durdurulur.
1 ve 2 numaralı kontrol girişlerine gerilim uygulanmadığında Q5 ve Q6 transistörlerinin
kollektörlerinde gerilim gözlemlenir bu nedenle Q1 ve Q2 transistörleri kapalı birer
anahtar gibi, Q3 ve Q4 açık birer anahtar gibi davranırlar. Böylece motor frenlenir ve
durdurulur.
H köprüsünün baskı devresi için Şekil 17’de görüldüğü üzere iki ayrı bakır plaket
kullanmaktadır. Bunun sebepleri projede kullanılan motorun fazla akım çektiğinden dolayı
bakır plaketteki yolların yanmasına sebep olması ve piyasa bulunan bakır plaketlerin
ebatlarının H köprü devresini tek bir bakır plakete aktaracak büyüklükte olmamasıdır.
Ayrıca bu iki plaket arasındaki bağlantılar klemensler ve kablolar yardımı ile
22
gerçekleştirilmektedir. H köprü devresinin iki bakır plakete yapılmasının sakıncaları ise
dikkatsizlik sonucu kabloların yanlış klemensler bağlanılmasıdır. Bu tip hataların önüne
geçebilmek için bakır plaketin üzerine hangi kablonun nerede bağlanılacağı küçük
işaretlerle belirtilmiştir.
Şekil 17. H köprüsüne ait baskı devre
23
2.2.3. MİKRODENETLEYİCİ
Mikrodenetleyiciler yer tasarrufundan, maliyetten, tasarımının mikroişlemcilere göre
daha kolay olması, programlamasının daha basit olması nedeninyle tercih edilen giriş-çıkış
birimlerinin ve mikroişlemcinin tek bir entegre içinde üretilmesi ile elde edilmektedir.
Microchip, İntel, Motorola, SGS, Thomson, Hitachi gibi birçok firma mikro denetleyici
üretmektedir. Günümüzde mikrodenetleyiciler oyuncaklar, hesap makinaları, cep
telefonları, kameralar, sanayide kullanılan tezgâhlarda ve buna benzer birçok alanda
kullanılmaktadır. Mikrodenetleyicilerin günümüzde çok kullanılmasının sebepleri
sırasıyla: oldukça küçük olmaları, çok düşük güç tüketimine sahip olmaları, maliyetlerinin
düşük olması ve yüksek performansa sahip olmalarıdır.
Bu projede kullanılan mikrodenetleyici 16F877A Microchip tarafında üretilen 16F
serisine ait 40 bacaklı bir mikrodenetleyicidir. Bu projede kontrol devresinin tasarımında
mikrodenetleyicinin giriş ve çıkış ve zamanlayıcı özelliğinden faydalanılmaktadır.
Bu mikro denetleyiciye ait bacak bağlantısı Şekil 18’de gösterildiği gibidir. Kontrol
devresinin bacak bağlantıları yapılırken bu şekle dikkat etmek gerekmektedir.
Şekil 18. 16F877A bacak bağlantısı
24
Bu projede PIC16F877A tercih edilme sebepleri sırasıyla:
PIC programlama ile alakalı üretilen yazılım ve donanımın fazla olup kolayca
bulunabilir olması
Türkiye piyasasında ucuz ve kolayca bulunabilir olması
Basit elektronik devrelerden elde edilen programlama kartları ile programlanabilir
olması
Gereken reset, saat sinyali ve güç devrelerinin basit olması
Kullanan sayısının çok olması nedeniyle PIC hakkında yeterince incelenebilecek
program ve projelerin olmasıdır.
Projede kullanılan elektronik devre elemanlarını kontol edebilecek sayıda giriş ve
çıkışa sahip olmasıdır.
2.2.4. 7805 GERİLİM REGÜLATÖRÜ
Aküden gelen gerilim 12 Volt olduğundan dolayı bu gerilim doğrudan
mikrodenetleyicinin besleme bacağına bağlanılamamaktadır. Bu gerilimin sabit 5 volta
düşürülmesi gerekmektedir. 7805 gerilim regülatörü aküden gelen gerilimi sabit 5 volta
düşürmek için kullanılmaktadır. 7805 entegresinin bacaklarının bağlantıları Çizelge 6’da
gösterilmektedir.
Çizelge 6. 7805 gerilim regülatörünün bacaklarının bağlantısı
Bacak numarası Bacağın Bağlantısı
1. Bacak Giriş ucu
2. Bacak Toprak ucu
3. Bacak Çıkış ucu
Şekil 19’da gösterildiği gibi akünün + ucu 7805 entegresinin giriş ucuna, 7805
entegresinin ikinci ucu toprağa, çıkış ucu ise kontrol işlemini gerçekleştirecek olan
mikrodenetleyicinin besleme ucuna bağlanılmaktadır. 7805 entegresinin 1 ve 3 numaralı
bacaklarına kapasite bağlanılmasının sebebi ise kısa süreli gerilim değişimlerini
önlemektir, ayrıca devrenin kararlı çalışabilmesi için akü, 7805 ve kontrol devresinin
uçlarının ortak topraklanması gerekmektedir.
25
Şekil 19. 7805 gerilim regülatörünün bacak bağlantısı
2.2.5.AKÜ
Akü, elektrik enerjisini ihtiyaç halinde tekrar kullanılabilmesi için kimyasal enerji
olarak depo eden cihazlara denilmektedir. Aküler, kesintisiz güç kaynağı,
telekomünikasyon, savunma sanayi, alarm ve güvenlik sistemleri, rüzgâr ve güneş enerjisi
gibi yenilenebilir enerji sistemlerinde kullanılmaktadırlar. Kuru ve jel akü olmak üzere
ikiye ayrılmaktadır. Projede kullanılan akü 12 Volt gerilim üreten, motor ve kontrol
devresi için gerekli akımı sağlayabilecek kapasitede bir aküdür.
2.2.6. KONTROL DEVRESİ
Kontrol devresi gelen girişlere göre motorun hareketini dönüş yönünü değiştirmeye
yarayan devredir. Bu kontrol devresi Şekil 20’de gösterildiği gibi PIC16F877A, 40 bacaklı
mikrodenetleyici soketi butonlar, kapasiteler, dirençler, klemensler ve kristalden ile ISIS’te
oluşturulmuş bir devredir. Bu devrenin çalışması için gerekli olan 5 Volt’luk gerilim
aküden gelen 12 Volt gerilimi 7805 yardımı ile 5 Volt’a düşürülerek elde edilmektedir.
Devrede bulunan elemanlardan klemens devrede kullanılan anahtar ve butonların
kablolar yardımı ile devreye bağlanılmasını, 4 MHz’lik frekansa sahip kristal ise
PIC16F877A’nın çalışması için gereken kare dalganın üretilmesini sağlamaktadır.
Otomatik, Geri ve İleri yazılı bacaklar mikrodenetleyici programlanırken giriş uçları olarak
seçilmiştir. Bu uçlardan Geri ve İleri uçları iki konumlu bir anahtara, Otomatik ucu ise
başlatma butonuna bağlanılmaktadır. Ayrıca makinayı acil durumlarda durdurmak için
mikrodenetleyicinin yeniden başlatma bacağına bir tane Acil Durdurma butonu
bağlanılmaktadır. 1 ve 2 yazılı uçlar ise mikrodenetleyici programlanırken çıkış ucu olarak
tanımlanmıştır. İleri, Geri, Otomatik ve Acil Durdurma butonlarının durumuna bağlı olarak
26
1 ve 2 uçlarında 5 Volt ya da 0 Volt gözlemlenilmektedir. Acil Durdurma butonu her hangi
bir kaza oluşması durumunda piston hareketini durdurmak için kullanılmaktadır. İki
konumlu anahtar geri konumuna getirildiğinde motor pistonu yukarı doğru, ileri konumuna
getirildiğinde ise motor pistonun aşağıya doğru hareket ettirmektedir.
Şekil 20. Kontrol devresi
Devrede bulunan elemanlardan klemens devrede kullanılan anahtar ve butonların
kablolar yardımı ile devreye bağlanılmasını, 4 MHz’lik frekansa sahip kristal ise
PIC16F877A’nın çalışması için gereken kare dalganın üretilmesini sağlamaktadır.
Otomatik, Geri ve İleri yazılı bacaklar mikrodenetleyici programlanırken giriş uçları olarak
seçilmiştir. Bu uçlardan Geri ve İleri uçları iki konumlu bir anahtara, Otomatik ucu ise
başlama butonuna bağlanılmaktadır. Ayrıca makinayı acil durumlarda durdurmak için
mikrodenetleyicinin yeniden başlatma ucuna bir tane Acil Durdurma butonu
27
bağlanılmaktadır.1 ve 2 yazılı uçlar ise mikrodenetleyici programlanırken çıkış ucu olarak
tanımlanmıştır. İleri, Geri, Otomatik ve Acil Durdurma butonlarının durumuna bağlı olarak
1 ve 2 uçlarında 5 Volt ya da 0 Volt gözlemlenilecektir. Acil Durdurma butonu her hangi
bir kaza oluşması durumunda piston hareketini durdurmak için kullanılmaktadır. İki
konumlu anahtar geri konumuna getirildiğinde motor pistonu yukarı doğru, ileri
konumuna getirildiğinde ise motor pistonun aşağıya doğru hareket ettirmede
kullanılmaktadır. Otomatik butonuna basıldığında ise motor pistonu programda belirtilen
süre kadar aşağı ve yukarı doğru hareket ettirmektedir. H Köprüsü kurulup projede
kullanılan motorun pistonu süzgecin en üst noktasından en alt noktasına getirme süresi 6
saniye, motorun pistonu süzgecin en alt noktasından en üst noktasına getirme süresi de 6
saniye olarak ölçülmüştür. Ölçülen süreler ve piston ile süzeğin tabanı arasında kalacak
olan posa miktarını da hesaba katılarak makine otomatik mod ile çalışırken pistonun ne
kadar süre aşağıya ineceği, ne kadar süre yukarı çıkacağını hesaplanmış olunur. Program
yazılırken bu süre göz önünde bulundurulur.
ISIS’te çizilen kontrol devrenin baskı devresinin çıkartılıp gerçeklenebilmesi için ARES
programı gerekmektedir. ARES yardımı ile bakır plaketin bakır kısmına çizilmesi gereken
yollar Şekil 21 de gösterildiği gibi çizilerek PDF formatında bir çıktı alınmaktadır.
Şekil 21. Kontrol devresinin ARES’teki görünümü
28
Elde edilen PDF çıktısı Şekil 22’de gösterildiği gibi yazıcı yardımı ile PCB kâğıda
basılmaktadır. Ayrıca yazıcıdan çıktı alınırken dikkat edilmesi gereken husus PCB kâğıdın
pürüzsüz olan yüzeyine çıktı alınmasıdır ve aynı çıktının Word ortamında çoğaltılarak bir
sonraki aşamada bir hata oluştuğunda tekrar PCB kâğıda çıktı almaya gerek
kalmamaktadır.
Şekil 22. Kontrol devresinin PCB kâğıda aktarılmış hali
Bakır plaketin bakır kısmı iyi bir şekilde temizlenerek bakır kısmın üzerine PCB kâğıt
yerleştirilir ve Şekil 23’de gösterildiği gibi ütü ve benzeri ısıtıcılar yardımı ile PCB kağıt
üzerindeki yolların bakır plakete aktarım işlemi gerçekleştirilmektedir. Bu işlem esnasında
PCB kâğıdın bakır plaket üzerinde sabit olması büyük bir önem arz etmektedir. Önemli
olan bir diğer nokta ise bakır plaketin ütü ile ısıtılma süresinin çok uzun tutulmamasıdır
eğer uzun süreli olarak bu işlem gerçekleştirilecek olursa plaket oluşturan iki kısım
birbirinden ayrılır.
29
Şekil 23. PCB kâğıtta bulunan yolların bakır plakete aktarımı
Bakır plaket üzerine PCB kâğıt üzerinden yollar aktarıldıktan sonra bakırın diğer
kısımlarının eritilmesi gerekmektedir. Bu işlemin yapılabilmesi için plastik bir kap
içerisine perhidrol ve tuzruhu karışımı hazırlanır ve Şekil.24’de gösterildiği gibi bakır
plaket üzerinde yolların bulunmadığı bütün bakır kısım erir ve devrenin istenilen kısmı
elde edilir.
Şekil 24. Karışım içinde bulunan bakır plaket ve işlem sonrası elde edilen bakır plaket
Bakır plaket üzerinde yalnızca istenilen bakır yollar elde edildikten sonra zımparalanıp
kurutulur ve uygun matkap ve matkap uçları ile plakette gereken yerler delinir ve kontrol
devresi elemanları ARES’te belirlenen yerlere yerleştirilir ve dikkatli bir şekilde lehimleme
30
işlemi gerçekleştirilir ve Şekil 25’de gösterilen kontrol devresi elde edilir. Benzer işlemler
H köprüsünün baskı devresinin elde edilmesinde de tekrarlanmaktadır.
Şekil 25. Kontrol Devresine ait bakır plaketin ön ve arka yüzü
31
3. SONUÇLAR
Proje kapsamında üretilen makine küçük ve orta büyüklükteki çiftçi ve işletmelerin
ihracat fazlası olan ürünlerin piyasada ucuza satmaktan kurtarıp zarar etmesinin önüne
geçilmesi için olabildiğince ucuz maliyette tasarlanılıp üzüm suyunu sıkma işlemi sırasında
harcanan zaman olabildiğince kısaltılıp, üzüm suyu sıkma işleminden elde edilen verim
attırıldı. Makinanın istenilirse el ile istenilirse otomatik olarak çalışabilmesi için gerekli
olan kontrol devresi tasarlanıldı. Böylece piyasada bulunan makinalardan farklı olarak 2
farklı şekilde çalışabilen makine üretildi. Üretilen bu makinanın tüm parçalarının piyasada
kolayca bulunabilecek malzemelerden seçilmesine özen gösterilerek ihtiyaç halinde bu
makinanın kolayca seri üretimine başlanılabilmesi sağlanılmaya çalışıldı. Ayrıca proje için
yeterli bütçe sağlanılması halinde projenin zamanla geliştirilerek daha iyi hale
getirilebilmesi mümkündür.
32
4. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME
Bölümde eğitimini aldığımız teorik derslerden edindiğimiz bilgileri projede kapsamında
pratikle birleştirerek edinilen bilgiler pekiştirilerek bu bilgilerin nerede ve nasıl
kullanılacağını daha iyi anlamada yardımcı oldu. Bir proje yapılırken öncelikli olarak
nelerin yapılması gerektiği, proje yapılırken izlenmesi gereken aşamalar daha iyi bir
şekilde kavranıldı. Bir projede kullanmak üzere malzeme seçilirken nelere dikkat edilmesi
gerektiği konusunda tecrübe sahibi olundu. Projede en çok zorlanılan kısımlar projenin
mekanik kısmını tasarımı ve kolumda bulunan sağlık sorunundan dolayı kontrol devresinin
baskı devreye aktarılması oldu. Zorlanılan kısımlarda sorunların çözümünü bulabilmek için
neden, nasıl ve ne şekilde sorularına cevap bulunarak çözüm üretilmeye çalışıldı.
Sorunların çözümü ve projenin gerçekleştirilmesi ile kişisel özgüven arttırıldı.
33
KAYNAKLAR
[1] (2014) The KTO Karatay Üniversitesi Spor Koordinatörlüğü website [Online].
Avaible: http://www.karatay.edu.tr/spor.koordinatorlugu
[2] Cihan NAZLI “Üzüm” sf. 1-4, Mayıs 2007
[3] (2014) The Arhavi Sanayi website. [Online]. Avaible: http://www.arhavisanayi.com
[4] (2014) The Ersan Makine website [ Online]. Avaible: http://www.ersanmakina.com.tr
[5] (2014) The ER-KROM website [Online]. Avaible: http://www.erkrom.com
Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU
34
EK 1. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU
1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.
Bu proje kapsamında üretilen makine yalnızca bir prototip olup geliştirilmeye müsaittir.
Küçük ve orta çapta işletmelerin satın alabileceği bir maliyette olup daha kısa zamanda
daha fazla iş yapabilmelerine olanak sağlamaktadır. Ayrıca doğrultucu kullanılarak
projenin alternatif akımla da çalışabilmesi sağlanılabilmektedir.
2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?
Motor hızına bağlı olarak pistonun süzgecin en alt noktasından en üst noktasına ulaşma
süresi hesaplanılmıştır.
3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?
Motor tercihinde Elektrik Makinaları 1 ve Elektrik Makinaları 2, motor yönünü kontrol
etmede Sürücü Sistemler, H köprüsünün anahtarlama elemanını seçmede Güç
Elektroniği Devreleri, kontrol devresini tasarlarken özelliklerine göre mikrodenetleyici
seçmede Mikroişlemciler, transistörü anahtarlama olarak kullanmada Elektroniğe Giriş,
kontol ve H köprüsü devresinde ölçümler almada Ölçme Tekniği derslerinden edinilen
bilgi ve beceriler bu projede kullanılmaktadır.
4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?
Akü, kablo ve benzeri elektronik elemanların seçiminde elektrik mühendisliğine ait
standartlar, kontrol devresi tasarlanılırken makinenin güvenliği ve iş güvenliğine ait
standartlar göz önüne alınmaktadır.
5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?
a) Ekonomi
Sistem mümkün olabilecek en ucuz maliyet ile üzümden maksimum verim elde
etmek üzere tasarlanmıştır.
b) Çevre sorunları:
Üzüm suyu elde edilirken piston ile süzgeç arasında oluşan gürültü en aza
indirgenmiştir.
Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU
35
c) Sürdürülebilirlik:
Projenin sürdürülebilirliği göz önüne alınarak proje gerçeklenmiştir ve Üzüm
üretiminin çok olduğu ülkemizde üzümün türevi olan ürünlerin elde edilmesi için
mutlaka üzümün suyunun elde edilmesi gerekmektedir.
d) Üretilebilirlik:
Ülkemizde benzer amaçlarla üretilen makinelerin olmasına rağmen diğerlerinden
daha hızlı olup seri üretimi olduk kolay bir projedir.
e) Etik:
Proje üzüm sıkma işlemine farklı bir boyut bir boyut kazandırmış olup herhangi
etik dışı kısıtlama getirmemektedir.
f) Sağlık:
Projenin amaçlarından bir tanesi vücut açısından sağlıklı olan üzüm türevi olan
alkolsüz ürünlerin üretimini arttırmaktır.
g) Güvenlik:
Tehlike arz eden tüm elektrik aksamı izole edilmiş olup, olası kaza durumlarında
oluşabilecek hasarı en aza indirgemek için gerekli tedbirler alınarak proje
gerçekleştirilmiştir.
h) Sosyal ve politik sorunlar:
Üzüm toplama maliyetinin, satış maliyetinden fazla olduğu durumlarda çiftçiler
zarar etmemek için toplamamaktadır. Bu proje ile çiftçinin zarar etmesinin
önleyerek çiftçinin ekonomik durumunu koruması amaçlanmıştır.
Projenin Adı Üzüm Suyu Sıkma
Projedeki Öğrencilerin adları Mehmet İNAL
Tarih ve İmzalar
36
EK 2. H KÖPRÜSÜNÜN BASKI DEVRESİNİN YAPIM AŞAMASI
ARES’te gerekli düzenlemeler yapılarak Şekil E2.1 ve Şekil E2.2’de gösterilen H
köprüsüne ait baskı devre şemaların PDF olarak çıktısı alındı. Alınan çıktı yazıcı ile PCB
kâğıda aktarıldı.
Şekil.E2.1. H Köprüsüne ait birinci birinci devre şeması
Şekil.E2.2. H Köprüsüne ait ikinci baskı devre şeması
37
Bu çıktılar kâğıttan ısıtıcı yardımı ile bakır plakete aktarıldı. Bakır plaket perhidrol ve
tuzruhu karışımı hazırlanılarak şekilde gösterilen yollar hariç bakır plakette bulunan
işimize yaramayan kısımlar yok edildi. Şekil E2.1 ve Şekil E 2. 2’de görünen delikler
matkap yardımı ile delindi. Lehimleme sırasında kullanılan devre elemanlarının yerlerinin
karıştırılmaması için Şekil E 2.3, Şekil E 2.4, Şekil E 2.5, Şekil E 2.6’ dan yararlanıldı.
Şekil E 2.3. H Köprüsüne ait birinci devre şemasının alt kısmının 3D görüntüsü
Şekil E 2.4. H Köprüsüne ait birinci devre şemasının üst kısmının 3D görüntüsü
38
Şekil E 2.5. H Köprüsüne ait ikinci devre şemasının alt kısmının 3D görüntüsü
Şekil E 2.6. H Köprüsüne ait ikinci devre şemasının üst kısmının 3D görüntüsü
39
Devrede kullanılan malzemeler yerlerine doğru bir şekilde konularak lehimlendi.
Lehimleme işlemi sonucunda oluşturulan devrelerin alttan ve üstten görüntüsü Şekil.E2.7,
Şekil E2.8, Şekil.E2.9 ve Şekil.E2.10’da gösterilmektedir.
Şekil E 2.7. H Köprüsü devresinde ara ünite adı verilen kısmın alttan görüntüsü
Şekil E 2.8. H Köprüsü devresinde ara ünite adı verilen kısmın üstten görüntüsü
40
Şekil.E2.9. H Köprüsü devresine ait diğer kısmın alttan görüntüsü
Şekil.E2.10. H Köprüsü devresine ait diğer kısmın üstten görüntüsü
41
Bu devrelere ait bakır yolların üzeri lehim ile kalınlaştırılmıştır. Bunun sebebi ise
motorun fazla akım çekmesinden dolayı bakır yolların tahrip edilmesini önlemektir.
42
EK 3. MİKRODENTLEYİCİNİN SİSTEMİ KONTROL ETMESİ İÇİN
YAZILAN PROGRAM
#include<16f877A.h>
#fuses
XT, NOWDT, NOPROTECT, NOBROWNOUT, NOLVP, NOPUT, NOWRT,
NODEBUG, NOCPD
#use delay(clock=4000000)
%saniyede yapılabilecek işlem sayısının 4000000 olduğunu göstermektedir.
#use fast_io(b) % mikrodenetleyicinin giriş ve çıkışlarının kullanılacağını göstermektedir.
#define ileri pin_B4 % B4 pini ileri olarak tanımlanmaktadır.
#define geri pin_B3 % B3 pini geri olarak tanımlanmaktadır.
#define oto pin_B2 %B2 pini oto olarak tanımlanmaktadır.
void main()
{
setup_psp(PSP_DISABLED);
setup_timer_1(T1_DISABLED);
setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);
setup_adc_ports(NO_ANALOGS);
setup_adc(ADC_OFF);
setup_CCP1(CCP_OFF);
setup_CCP2(CCP_OFF);
% Mikrodenetleyicinin kullanılmayan kısımlarının kapalı olması sağlanılmaktadır.
set_tris_b(0x1C);
output_low(pin_b0); % b0 pininin çıkışı sıfırlanılmaktadır.
output_low(pin_b1); % b1 pininin çıkışı sıfırlanılmaktadır.
while(1) % program sonsuz döngüye girmektedir.
{
43
if(input(ileri))
% İleri butonuna basıldıktan 15 ms sonra pistonun aşağıya doğru hareketi sağlanılmaktadır.
%Bu işlem ileri butonu basılı kaldığı sürece gerçekleşmektedir.
{
delay_ms(15);
output_high(pin_b0);
output_low(pin_b1);
}
else if(input(geri))
% Geri butonuna basıldıktan 15 ms sonra pistonun yukarı doğru hareketi sağlanılmaktadır.
%Bu işlem geri butonu basılı kaldığı sürece gerçekleşmektedir.
{
delay_ms(15);
output_low(pin_b0);
output_high(pin_b1);
}
else if(input(oto))
{
delay_ms(15);
output_low(pin_b0);% Oto butonuna basıldıktan 15 ms sonra b0 ve b1 pinleri sıfırlanır.
output_low(pin_b1);
output_high(pin_b0);
delay_ms(5500);
%b0 pininin çıkışında 5 Volt gözlemlenir ve piston aşağı doğru hareket eder. Bu işlem
5,5 saniye boyunca gerçekleşmektedir.
output_low(pin_b0);
delay_ms(20000);
% Piston 20 saniye boyunca hareketsiz olarak bekletilir.
output_high(pin_b1);
44
delay_ms(5500);
%pistonu tekrar eski konumuna getirebilmek için 5,5 sn boyunca motor yukarı doğru
hareket ettirilir.
delay_ms(15);
output_low(pin_b0);
output_low(pin_b1);
output_high(pin_b0);
delay_ms(5500);
output_low(pin_b0);
delay_ms(20000);
output_high(pin_b1);
delay_ms(5500);
delay_ms(15);
output_low(pin_b0);
output_low(pin_b1);
output_high(pin_b0);
delay_ms(5500);
output_low(pin_b0);
delay_ms(20000);
output_high(pin_b1);
45
delay_ms(5500);
}
else
% eğer hiçbir işlem yapılmıyorsa pistonu hareketsiz kalmasını sağlamak için b0, b1 pinleri
sıfırlanır.
{
output_low(pin_b0);
output_low(pin_b1);
}
}
}
Bu program CCS adlı derleyicide yazılmıştır. Bu program ile yapılmak istenen mikro
denetleyici ile H köprüsü böylece pistonun hareketini kontrol etmektir.
Bu program ile ileri butonuna basıldığı sürece 15ms beklemeden sonra piston aşağıya
doğru, geri butonuna basıldığı sürece 15 ms beklemeden sonra piston yukarıya doğru, oto
butonuna basıldıktan sonra ise makine otomatik olarak piston 5,5 sn aşağıya, 20 saniye
sabit kalacak sonra 5,5 saniye yukarıya hareket edecektir. Bu işlem 3 kere
tekrarlanılacaktır. Eğer hiçbir butona basılmamışsa piston konumunu koruyacaktır. Ayrıca
mikrodenetleyicinin yeniden başlatma ucuna buton bağlanılarak olası kaza durumlarında
pistonun durdurulması sağlanılacaktır.
46
EK 4. MOTORUN KAÇ TUR DÖNMESİ GEREKTİĞİNİN HESAPLANMASI
N1: Pinyon dişlinin diş sayısı
h: dişler arası yükseklik
n: motorun tur sayısı
H: Süzgeç yüksekliği
Motor 12 Voltluk gerilim altında pistonu 3 saniyede süzgecin en üst kısmından en alt
kısmına hareket ettirmektedir. Motorun devir sayısı 60 RPM dir. Süzgecin yüksekliği 15
cm’dir.
ise n=3 (E.1)
n*h*N1=H=15 cm ise h*N1= 5 cm (E2)
Dişliler arası mesafe ya da pinyon dişlinin diş sayısı bilindiğinde ( makinanın içinde
sabitlenmiş olduğu için açılıp bakılamamaktadır) kontrol devresi ile H köprüsünde bulunan
transistörler PWM ile anahtarlanarak pistonun aşağıya iniş süresi motorun devir sayısı
değiştirilerek ayarlanabilmektedir. H köprüsünde bulunan transistörlere PWM
uygulanmadan pistonun süzgecin en üst noktasından en alt noktasına ulaşma süresi 6
saniye olarak ölçülmüştür. Böylece motorun yeni devir hızı n1 hesaplanabilmektedir.
ise n1=30 RPM (E3)
PWM ile motor uçlarında gözlemlenen gerilim azaltılarak motorun hızı azaltılarak
pistonun iniş ve çıkış hızı ayarlanabilmektedir ve yapılan hesaplamalar ile motorun yeni
hızı hesaplanılabilmektedir.
47
ÖZGEÇMİŞ
Mehmet İNAL, 1990 yılında Adana’da doğdu. İlk ve ortaokulu Orhan Çobanoğlu
İlköğretim Okulu’nda, lise öğrenimini Adana Ticaret Odası Anadolu Lisesi’nde
tamamladıktan sonra Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-
Elektronik Mühendisliği Bölümü Lisans Programı’nı kazandı.