ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

BİTİRME ÇALIŞMASI TEZ KİTAPÇIĞI

KONU: PID DENETİMLİ GÜNEŞ

TAKİP SİSTEMİ

B12090040 Suat BASAK – B120900028 Abdullah ŞIRAN

Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Sezgin KAÇAR

Mayıs 2017

SAKARYA

iii

ÖNSÖZ

Tükenen enerji rezervleri ve bunların tüketimi sonrası oluşan çevresel olumsuzluklar

dünyamızın en büyük sorunlarından biridir. Bu konuda herkesin sorumluluk alması

ve katkı sağlaması son derece önemlidir. Temiz ve sürdürülebilir enerji kaynaklarının

sağlanması gelecek nesillere güzel bir dünya bırakacaktır. Bu konuya az da olsa bir

katkı sunmamızı sağlayan ve bu tezi hazırlamamızda başından sonuna kadar çok

emeği geçen danışman hocamız Yrd. Doç. Dr. Sezgin KAÇAR’ a, projemizin

uygulama kısmında bize yardımcı olan arkadaşımız Mustafa SÖMEK’ e, bölüm araç

ve gereçlerini kullanmamıza izin verdiği için bölüm başkanımız Prof. Dr. Ali Fuat

BOZ’ a, desteklerinden dolayı Teknoloji Fakültesi Dekanlığına ve Sakarya

Üniversitesi Rektörlüğüne teşekkürlerimizi sunarız.

Ayrıca yaşamımızın her anında maddi ve manevi yönden desteklerini bizden

esirgemeyen ailelerimizin bütün fertlerine sonsuz teşekkür ederiz.

Mayıs 2017

Suat BASAK

Abdullah ŞIRAN

iv

İÇİNDEKİLER

Bitirme Çalışması

(Elektrik Elektronik Mühendisliği Tasarımı) Onay Formu…………………… ii

Önsöz………………………………………………………………………….. iii

İçindekiler……………………………………………………………………... iv

Özet……………………………………………………………………………. viii

Semboller ve Kısaltmalar……………………………………………………… ix

Şekiller Listesi…………………………………………………………………. xi

Tablolar Listesi………………………………………………………………… xii

1. GİRİŞ……………………………………………………………………….. 1

1.1. Genel Bilgiler...……………………………………………………….. 1

1.2. Literatür Taraması…………………………………………………….. 2

1.3. Özgünlük……….…………………………………………................... 5

1.4. Yaygın Etki…………………………………………………................ 5

1.5. Standartlar ……..…………………………………………................... 6

1.6. Çalışma Takvimi……………………………………………................ 6

2. TEORİK ALT YAPI ………………………………………………………. 8

2.1. Türkiye’ de Güneş Enerjisi Potansiyeli………………………............. 9

2.2. Güneş Enerjisinin Diğer Enerji Türlerine

Göre Avantajları……………………………………………………… 11

2.3. Güneş Enerjisinin Diğer Enerji Türlerine

Göre Dezavantajları………………………………………………….. 12

2.4. Güneş Panelleri (Fotovoltaik Paneller)………………………………. 12

v

2.5. Fotovoltaik Panellerin Yapımında

Kullanılan Malzemeler………………………………………………. 13

2.5.1. Kristal Silisyum……………………………………………….. 13

2.5.2. Galyum Arsenit (GaAs)…………………………………......... 13

2.5.3. Amorf Silisyum……………………………………………….. 13

2.5.4. Kadmiyum Tellürid (CdTe)…………………………………... 14

2.5.5. Bakır Indiyum Diselenid (CuInSe2)………………………...... 14

2.5.6. Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler……………………………..... 14

2.6. Otomatik Kontrol………………………………………………… 14

2.6.1. Açık Çevrim Kontrol Sistemi………………………………… 15

2.6.2. Kapalı Çevrim Kontrol Sistemi……………………………..... 15

2.6.3. Geri Besleme Çeşitleri……………………………………...... 16

2.6.4. Otomatik Kontrol Türleri…………………………………...... 17

2.6.4.1. PID Kontrol………………………………………….. 17

3. TASARIM………………………………………………...…..................... 19

3.1. Güneş İzleyici Sistem …………………………………................... 19

3.2. Güneş Paneli Açıları……………………………………………...... 19

3.3. Tasarlanan Güneş Takip Sisteminin Çalışma Prensibi…………...... 20

3.4. Boyutlandırma …………………………………………………….. 21

3.5. Sistemin Bileşenleri ve Seçimleri…………………………………... 22

3.5.1. Tasarlanan Güneş Takip Sisteminin Yapısı………………...... 22

3.5.2. Mekanik Düzeneğin Oluşturulması …………………………. 23

3.5.3. Kontrol Sistemi ………………………………….................... 23

3.5.4. Mekanik Düzenek …………………………………………… 23

vi

. 3.5.5. Kontrol Sistemi………………………………………………. 24

3.5.6. Kontrol Sisteminin Adım Adım Oluşturulması……………… 24

3.5.7. Sisteme Uygun Motor Seçimi……………………………….. 24

3.5.8. Seçilen DC Motor Kontrol Devresi Tasarımı……………….. 25

3.5.9. H-Bridge…………………………………………………….. 25

3.5.10. Kontrol Devresinin ISIS’ de Çizimi……………………….. 27

3.6. Uygulanan Yöntemler…………………………………………….. 28

3.6.1. Sistem Modellenmesi……………………………………….. 28

3.6.2. DC Motorun Matematiksel Modelinin

Çıkarılması………………………………………………….. 28

3.6.3. Tasarımın Kısıtları………………………………………….. 29

3.6.4. Sistemin PID Kontrol Hesabı………………………………. 29

3.7. Yazılımlar………………………………………………………… 32

3.8. Malzeme Listesi ve Ekonomik Analiz…………………………… 34

4. SİMÜLASYON (BENZETİM) ÇALIŞMALARI……………………. 35

4.1. Projemizde kullanılan Simülasyon Yazılımları…………………... 35

4.1.1. MATLAB………………………………………………....... 35

4.1.1.1. Simulink Üniteleri…………………………………... 35

4.1.2. PROTEUS (ISIS)…………………………………………… 37

4.2. Sistemimizin Modellenmesi………………………………………. 37

4.3. Sistemimizin Simülasyonu……………………………………....... 40

5. DENEYSEL ÇALIŞMALAR…………………………………………. 43

5.1. Genel Bilgiler …………………………………………………….. 43

5.2. Güneş Paneli ve DC Motorların Birleştirilmesi ………………….. 46

5.3. Güç Elektroniği Elemanlarının Gerçeklenmesi………………….. 47

5.3.1. Şarj Kontrol Devresi………………………………………… 47

vii

5.3.1.1. L200 Entegresi ……………………………………… 47

5.3.2. Motor Sürücü Devresi ………………………………………….. 48

5.4. Yapılan Testler ……………………………………………………….. 48

6. SONUÇLAR ……………………………………………………………. 50

6.1. Genel Açıklamalar…….…………………………….…………….. 50

6.1. Simülasyon Sonuçları……………………………….…………….. 52

6.2. Deney Sonuçları ………………………………………………….. 55

6.3. Değerlendirmeler………………………………………………….. 56

7. KAYNAKLAR ……………………………………………................... 57

EKLER…………………………………………………………………….. 60

viii

ÖZET

Fosil yakıtların azalması ve yetersiz kalması günümüzde artan enerji ihtiyacını

karşılamada yenilenebilir enerji kaynaklarının araştırılmasını ve kullanılmasını

hızlandırmıştır. Ayrıca fosil yakıtların kullanımı çevreyi de olumsuz yönde

etkilemektedir. Bu nedenle araştırmalarda öne çıkan yenilenebilir enerji kaynakları

güneş, rüzgar ve jeotermaldir.

Bu proje çalışmasında, gün içinde herhangi bir anda güneşi sürekli olarak iki

eksende(doğu-batı, kuzey-güney) takip ederek güneş ışınlarını en dik şekilde alacak

ve bu sayede güneş panelin verimini artıran bir sistem tasarlanmıştır. Ayrıca yapılan

sistemin maliyet analizi yapılmıştır. Projede yazılım, otomatik kontrol sistemleri,

elektrik makineleri, güç elektroniği ve mekanik gibi çalışma alanlarına ait birçok

teknikten yararlanılmıştır.

Gerçekleştirilen projede gün içinde, güneşin sisteme olan konumu, LDR’ lerden

alınan bilgiler, PIC16F877 entegresinin bir bacağına bağlanan referans gerilimiyle

karşılaştırılarak lojik sinyaller elde edilmiştir. Alınan lojik sinyaller doğrultusunda

DC motorun dönüş yönünü tayin eden transistörler iletime girer veya kesime sokulur.

DC motorların dönüş yönünü kontrol ederek güneş panelin her zaman güneşten

maksimum enerji alınması sağlanmıştır.

Konum bilgisi saptanmadan, güneş takip sisteminin güneşe sürekli dik olması için

kullanılan dört adet LDR’ nin aynı ışık altında ürettikleri akım değerleri gerilim

bilgisine dönüştürülmüş ve devreye bağlı olan potansiyometreler yardımıyla gerilim

değerleri eşit hale getirilmiştir. Bu şekilde sistem kalibrasyonu sağlanmıştır.

ix

SEMBOLLER VE KISALTMALAR LİSTESİ

LDR : Light Dependent Resistor

DC : Doğru Akım

AC : Alternatif Akım

kW : Kilo Watt

Wh : Watt Saat

kWh : Kilo Watt Saat

PID : Proportional, Integral, Derivative (Oransal-İntegral-Türevsel)

A : Amper

V : Volt

Km : Kilometre

MW : Mega Watt

°K : Kelvin

EİE : Elektrik İşleri Etüd İdaresi

TSE : Türk Standartları Enstitüsü

PV : Fotovoltaik

GaAs : Galyum Arsenide

Si : Silisyum

CdTe : Kadmiyum Tellürid

CuInSe2 : Bakır Indiyum Diselenid

I : Akım

q : Coulomb

K : Boltzman sabiti

T : Sıcaklık

𝐼𝑚 : Maksimum Akım Değeri

x

𝑃𝑚𝑎𝑥 :Maksimum Güç Değeri

𝑉𝑔𝑖𝑟𝑖ş : Giriş Gerilimi

𝑉ç𝚤𝑘𝚤ş : Çıkış Gerilimi

TF : Transfer Fonksiyonu

Kd : Türevsel Kazanç

Kp : Oransal Kazanç

Ki : İntegral Kazancı

e(t) : Hata

RPM : Dakikadaki Devir Sayısı

cm : Santimetre

mA : Mili Amper

kg : Kilogram

Nm : Newton metre

Ts : Durulma Zamanı

ξ :Sönüm Faktörü

𝑤𝑛 :Doğal Frekans

𝑒𝑠𝑠 : Hız Hatası

Lim : Limit

ADTF : Açık Döngü Transfer Fonksiyonu

KD : Kapalı Döngü

Jm : Atalet Momenti

FF : Dolgu Faktürü

𝐼𝑠𝑐 : Güneş Panelinin Kısa Devre Akımı

G : Güneş Işıması

𝐺𝑜 : Atmosfer Dışındaki Güneş Işıması

𝐺𝑠𝑐 : Güneş Sabiti

xi

ŞEKİLLER LİSTESİ

Şekil 2.1. Dünya Güneş Arasındaki İlişki……………………………………….. 8

Şekil 2.2. Türkiye’nin Güneş Enerjisi Haritası………………………………….. 10

Şekil 2.3. Bir Otomatik Kontrol Sisteminin Blok Diyagramı……………………… 15

Şekil 2.4. Kapalı Çevrim Kontrol Sisteminin Blok Diyagramı……………………. 15

Şekil 2.5. Geri Beslemeli Bir Yükselteç Devresi………………………………….. 16

Şekil 2.6. PID denetleyici blok diyagramı………………………………………… 17

Şekil 2.7. PID denetleyicili sistemin blok diyagramı……………………………... 18

Sekil 3.1. Temel bir güneş izleyici sistem gösterimi……………………………… 19

Şekil 3.2. Günesin mevsimsel olarak değişimi……………………………………. 20

Şekil 3.3. Sabit Panel Sisteminin ve

Güneşi İzleyen Panel Sisteminin Güç Diyagramı………………………. 21

Şekil 3.4. Kullanılacak olan güneş paneli…………………………………………. 21

Şekil 3.5. Kullanılacak olan DC motor……………………………………………. 22

Şekil 3.6. Güneş Takip Sisteminin Mekanik Tasarımı…………………………….. 23

Şekil 3.7. Güneş Takip Sisteminin Mekanik Tasarımı Kontrol Mekanizması…….. 24

Şekil 3.8. H-Bridge Devresi……………………………………………………… 25

Şekil 3.9. Transistörlerin Durumuna Göre Motorun Dönme Yönü…………….. 26

Şekil 3.10. Ters Akım Diyotlu H-Bridge Devresi……………………………… 27

Şekil 3.11. Kontrol Devresinin ISIS Çizimi…………………………………….. 28

Şekil 3.12 a.Sistem modellenmesi(Doğu – Batı Motoru)

b. Motorun gerekli bilgileri………………………………………….. 28

Şekil 3.13. a.Sistem modellenmesi(Doğu – Batı Motoru)

b. Motorun gerekli bilgileri…………………………………………. 31

Şekil 3.14. PIC 16F877 ………………………………………………………. 33

Şekil 3.15. Yazılımın akış diyagramı………………………………………… 33

xii

Şekil 4.1. Simulinkte Sistemimizin Blok Diyagramı………………………………. 38

Şekil 4.2. PID Bloğunun İç Yapısı………………………………………………… 39

Şekil 4.3. Sistemimizin Giriş – Çıkış Cevabı……………………………………… 40

Şekil 4.4. Step Response – Time Grafiği…………………………………………... 41

Şekil 4.5. Yüzde Aşım Değerini Gösteren Grafik…………………………………. 41

Şekil 4.6. Durulma Zamanını Gösteren Grafik……………………………………. 42

Şekil 4.7. Devremizin ISIS Şeması………………………………………………… 42

Şekil 5.1. Boyutlandırma…………..………………………………………………..43

Şekil 5.2. Devrenin ARES Şekli…………………...………………………………. 44

Şekil 5.3. Baskı Devresinin Basılmış Hali………………………….……………… 44

Şekil 5.4. ARES 3D Devre Görüntüsü………………………………………………45

Şekil 5.5. Devre Kartının Son Hali …….…………………………………………...45

Şekil 5.6. Sistemin son Şekli …………………...…………………………………. 47

Şekil 5.7. L200 Entegresi …………………………………………………………. 48

Şekil 5.8. L298N Entegresi ……...………………………………………………… 48

Şekil 6.1. Sistemin Açık Çevrim Cevabı………………………………………….. 53

Şekil 6.2. Sistemin Kapalı Çevrim Cevabı………………………………………….53

Şekil 6.3. PID Denetim Sonucu Açık Çevrim Cevap……………………………….54

Şekil 6.4. PID Denetim Sonucu Kapalı Çevrim Cevap……………………………..54

Şekil 6.5. Sistemin Açık Çevrim Cevabı……………………………………………55

xiii

TABLOLAR LİSTESİ

Tablo 1.1. İş-Zaman Grafiği……………………………………..……... 6

Tablo 2.1. Türkiye'nin Aylık Ortalama Güneş Enerjisi ………………. 10

Tablo 2.2. Türkiye'nin Yıllık Toplam Güneş Enerjisi

Potansiyelinin Bölgelere Göre Dağılımı………..………… 11

Tablo 3.1. Güneş Takip Sistemi Kontrol Devresi Algoritması……… 26

Tablo 3.2. Maliyet listesi……………………………………………. 34

Tablo 4.1. PID Parametrelerinin Değişimi…………………………... 38

Tablo 5.1. Güneş Paneli ve Motorların Teknik Özellikleri …………… 46

Tablo 6.1. Maliyet Tablosu ……………...……………………………. 51

1

1. GİRİŞ

1.1 Genel Bilgiler

Günümüzde özellikle fosil yakıtların çevreye olan zararları ve bu tür enerji

kaynaklarının gittikçe azalmasıyla beraber, küresel ısınma ve iklim değişiklikleri

sebebiyle temiz enerji kaynaklarına duyulan gereksinim giderek artmaktadır.

Elektrik enerjisi üretiminde en çok kullanılan yöntem kömür gibi fosil yakıtların

yakılması ile gerçekleştirilir. Fakat fosil yakıtların yakılması ile ortaya çıkan

karbondioksit gazı sebebiyle meydana gelen sera etkisi nedeniyle küresel ısınma

olayı ortaya çıkar. Fotovoltaikler çevre kirletici etki oluşturmayan enerji üretim

seçeneklerinin başında gelmektedir.

Yerkürede bulunduğu konum açısından güneşlenme alanı ve süresi oldukça iyi olan

ülkemizde güneş enerjisi alternatif enerji kaynağı olarak öne çıkmaktadır. Son

yıllarda yapılan araştırmalar, ülkemizde yılda metrekare başına 1100 kWh lik güneş

enerjisi potansiyelinin olduğunu göstermektedir [1]. Bu açıdan bakıldığında güneş

enerjisi gelecek yıllar için ülkemizde yerli enerji kullanımının yaygınlaşması

açısından önemli bir alternatif enerji kaynağı olarak karşımıza çıkmaktadır.

Bu nedenle, küresel ölçekte çevre kirliliğine ve iklim değişikliğine sebep olan klasik

fosil yakıt kaynaklı enerji üretim sistemleri ve geleneksel üretim teknolojileri yerine,

çevresel etkileri daha az olan, sürdürülebilirlik ve yenilenebilirlik imkanı sağlayan

enerji kaynaklarını bulmak ve yeni teknolojiler geliştirmek zorunlu hale gelmiştir.

Hem fosil kaynakların sınırlı ve yerine yenisi konulamayacak bir enerji kaynağı

olması, hem de üretim ve tüketim yöntemlerinden kaynaklanan çevre kirliliği,

yenilenebilir, sınırsız ve çevreye uyumlu kaynak ve teknolojilerin araştırılmasını,

geliştirilmesini gerekli hale getirmiştir. Güneş enerjisinin de dahil olduğu

yenilenebilir enerji kaynakları bu nedenle önem kazanmıştır [1].

Güneş enerjisinin alternatif bir enerji kaynağı olarak çekiciliğinin artmasındaki diğer

faktörler güneş panellerinin yüksek güvenilirliği, kararlı performans artışı, üretim

masraflarının azaltılması ve diğer bir husus olarak güneş panellerinin yakıt giderine

sahip olmamasıdır. Güneş enerjisi kullanımının birçok avantajına karşılık güneş

2

panellerinin kurulum maliyetlerinin oldukça yüksek ve kendilerini amorti edebilme

süreleri ise oldukça uzun olma gibi dezavantajları da vardır.

Dünyada artan enerji ihtiyacını karşılamak için güneş enerjisinin alternatif bir enerji

kaynağı olarak kullanılmasından önce güneş panellerinin verimliliğinin arttırılması

gerekmektedir. Daha büyük güç isteyen cihazları besleyebilmek için daha büyük

boyutlu güneş panelleri gerekmektedir. Fakat bunların büyük boyutlu olmaları

uygulamalarda sorun yaratmaktadır.

Panelin boyutunu arttırmaktansa her bir güneş pilinin verimini arttırmak daha

mantıklıdır

Özellikle güneş panellerinin sabit olarak konumlandırılması ile bu panellerin gün

içerisindeki enerji üretim kapasitesi düşmektedir. Bu olumsuzluğu engellemek için

son yıllarda güneşi izleyebilen hareketli panel sistemleri geliştirilmiştir. Ayrıca

benzer olarak güneş ışınlarının paneller üzerine odaklanması amacıyla hareket eden

yansıtıcı sistemleri de literatüre kazandırılmıştır.

Bu gelişmelere bağlı olarak bu çalışmada güneş panellerinin gün içi enerji üretim

kapasitelerini arttırabilmek amacıyla güneşi takip edebilen PID ve LDR ile DC

Motor kontrollü güneş takip sisteminin tasarımı ve uygulaması gerçekleştirilmiştir.

Güneş enerjisi ve güneş pillerinden sonra güneş takip sisteminin çalışma prensibi

anlatılmıştır. Sitemin yapısını oluşturan kısımlardan biri olan mekanik sistem ve

özellikleri hakkında bilgi verilmiştir. Sistemin bir diğer öğesi olan elektrik kontrol

sisteminin donanımsal yapısı detaylı olarak ele alınmıştır.

1.2. Literatür Taraması

Günümüzde kullanılmakta olan yarı iletken teknolojisine sahip ilk güneş hücreleri

1954 yılında Bell laboratuarında çalışma yapan Chaplin ve ekibi tarafından

geliştirilmiştir. Bu hücreler oldukça düşük verimli yapılardı ve güneşten alınan

enerjinin ancak % 4'ünü elektrik enerjisine dönüştürebiliyordu. Daha sonra uzay

çalışmalarında, uyduların enerji ihtiyaçlarını karşılamak üzere fotovoltaik paneller

kullanılmaya başlanması bu sistemlerin gelişimini hızlandırmıştır [2].

3

Helwa ve arkadaşları ,(2000), maksimum şekilde elde edilebilen güneş enerjisini

farklı güneş izleyici sistemlerle gözlemişler ve güneş izleyici sistemin çıkışta verdiği

enerjiyle birlikte alınan güneş ışınlarının da sabit sistemden daha fazla olduğunu

gözlemişlerdir. Kullanılan izleyiciler mikroişlemci ile kontrol edilmiş ve elektrik

enerjisi üretimi için tüm sistemlerde güneş panelleri kullanılmıştır. Elde edilen

kazançlar iki eksenli izleyicide daha yüksek bulunmuş ve dikey eksenli izleyiciden

sabit eksenli izleyiciye doğru azaldığı görülmüştür [3].

Salah ve Salem, 2004 yılında PLC kontrollü iki eksenli güneş izleme sistemi

çalışması yapmışlar ve bu çalışmada iki eksenli güneş takibinin toplanan güneş

enerjisi üzerindeki etkisini belirlemek amacıyla deneysel bir çalışma

gerçekleştirmişlerdir. Elde edilen enerji ölçümü ve 32 derece eğimli güneye dönük

sabit bir sistemle karşılaştırılmıştır ve sonuçlar değerlendirildiğinde iki eksenli

izleme yüzeyi toplanan enerji açısından sabit yüzeye göre %41,34 varan bir verim

artışı ile daha iyi bir performans gösterdiğini deneysel olarak ölçmüşlerdir [4,5].

Zeki BİLGİN 2006 yılında, bir güneş panelinin üzerine düşen güneş ışığının ne

kadarının elektrik enerjisine çevrildiğine etki eden diğer önemli bir faktörün gelen

güneş ışınlarının panel yüzeyiyle yaptığı açı olduğunu benimsemiştir. Güneş ışınları

panel yüzeyine ne kadar dik gelirse üretilen enerji o kadar yüksek olduğu

çıkarımından güneş ışınlarının panel yüzeyine sürekli dik gelmesini sağlamak üzere

güneş takip sistemi projesini gerçeklemiştir [6].

Musa YILMAZ 2013 yılında, iki eksenli güneş takip sisteminde damperli motor

kullanılarak sistemin enerji tüketimi minimize etmiştir. İki eksenli takip sistemi ile

sabit sistemin verimini tam olarak karşılaştırmak için iki sistem de aynı yere monte

etmiş, aynı cins panel, şarj regülatörü, ölçü aleti ve akü kullanmıştır. İki eksende

hareketli sistemin verimini sabit sisteme göre bir yıllık ortalamada %31.67 daha fazla

olduğu görülmüştür. Bu verim kış aylarında %70, yaz aylarında %11 olarak

ölçülmüştür. Sonuç olarak, bu çalışmasında sabit bir sistem ile maliyeti ve enerji

tüketimi minimize edilmiş iki eksenli bir güneş takip sistemi tasarlanmıştır [7].

4

Mehmet Fatih BEYOĞLU 2011 yılında, Balıkesir ilinde yapılacak olan uygulamaları

teşvik etmesi amacıyla maksimum güç takip sistemli sabit ve iki eksenli olmak üzere

iki fotovoltaik güneş enerji sisteminin kurulumu ve eş zamanlı olarak çalışma ve

verimlerinin karşılaştırmasını yapmıştır. Aldığı ölçümler sonucunda çift eksenli

güneş takip sisteminin, sabit panelli sisteme göre %39 daha yüksek verim

sağladığını görmüştür [8].

John T. AGEE, Innocent E. DAVİDSON, Lecha T. KOMBANİ 2016 yılında, model-

parametre değişiklikleri varlığında kutupsal eksenli güneş takip sisteminin izleme

performansını sürdürmek için model toleranslı akıllı proportional integral (PI)

kontrolörünün tasarım ve performans doğrulamasını gerçeklemişlerdir. Bu

çalışmada, PI denetleyicisinin sağlamlık ve sağlamlık gerekliliklerini açıklıyıp ve

performansını Nichol Zeigler ayarlama kurallarını kullanarak türetilmiş klasik bir

PID kontrolcüsü ile karşılaştırarak doğrulamışlardır. Sonuç, PI kontrolörünün

ayarlamanın daha kolay olduğunu ve model parametre varyasyonları varlığında

kontrol fonksiyonunu daha iyi sürdürebildiğini göstermişledir [9].

Lwin Lwin OO, Nang Kaythi HLAİNG 2010 yılında, bir PIC mikro denetleyicisine

dayanan iki eksenli güneş takip sisteminin bir prototipinin geliştirmiştir. Parabolik

reflektör veya parabolik çanak, güneş enerjisini yakalamak için iki besleme çapında

oluşturmuştur. Parabolik reflektörün odağı teorik olarak son derece yüksek sıcaklık

elde etmek için son derece küçük bir noktaya kadar hesaplanmaktadır. Bu iki eksenli

otomatik takip sistemi ayrıca PIC 16F84A mikro denetleyici kullanılarak yapılmıştır

[10].

Montaj programlama dili, PIC'i iki eksenli güneş takip sistemi ile ara yüzlemek için

kullanmıştır. Parabolik reflektörün odağındaki sıcaklığı, sıcaklık probları ile

ölçmüştür. Bu otomatik takip sistemini iki 12V, 6W DC dişli kutusu motoruyla

kontrol etmiştir. Beş ışık sensörünü (LDR) güneşi izlemek ve işlemi başlatmak için

kullanmış. Zaman Gecikmeleri motora basmak ve reflektörün orijinal konumuna

erişmek için kullanılır. İki eksenli güneş takip sistemi hem donanım hem de yazılım

uygulamaları ile oluşturmuştur [10].

5

Salih FADİL, Ahmet Can ÇAPAR ve Kerim ÇAĞLAR 2013 yılında, LDR sensörleri

ve dişli düzenekli DC motorlar kullanılarak iki eksenli güneş takip sistemi tasarlamış

ve gerçekleştirmiştirler. İzleme (azimut açısı ve yükseklik açısı), mikro denetleyici

tabanlı kontrol mantığıyla gerçekleştirilmiştir. Bu tasarımın önemli noktaları, izleme

esnasında minimum enerji, yörüngenin kararlılığı, dişli düzenlemeleri ile maksimum

enerji verimliliği ve diğer izleyici sistemlerinden daha ucuz olmasıdır [11].

1.3. Özgünlük

Gerçeklemiş olduğumuz Güneş Takip Sistemi isimli projemizin literatür araştırması

bir önceki bölümde anlatılmış olup projemizin gerek sahip olduğu boyut gerek

elektronik deresi ve elemanları bütünüyle kendi çalışmamızın emeğidir. İsim olarak

piyasada birçok takip sistemi mevcut olmasına rağmen projemizin içeriğine

bakıldığında akü şarj devresi, motor sürücü devresi ve regüle devrelerinde seçilen

devre elemanları tamamen gerçeklemiş olduğumuz sistem için özgün olarak seçilmiş

ve hazırlanmıştır.

1.4. Yaygın etki

Günümüzde enerji ihtiyaçları çeşitli yöntemlerle, belli ücretler karşılığında elde

edilebilmektedir. Bu türlü yenilenebilir enerji kaynakları sayesinde ise sınırsız

enerjiyi herhangi bir ücret ödemeden elde etmek mümkündür. Bu enerjiden

maksimum verim elde ediyoruz.

Gerçekleyeceğimiz bu proje kullanım alanı ve yaygın etki etki olarak;

●Trafik işaret lambalarında,

●Evlerin elektrik ihtiyaçlarının karşılanmasında,

●Bahçe aydınlatmasında,

●Sıcak su üretilmesinde,

●Sokak aydınlatmasında,

●Güneş enerji santrallerinde maksimum verim nedeniyle sabit sistem yerine çift

eksenli hareketli sistemler olarak kullanılabilir.

6

1.5. Standartlar

PV Sistemlerinin Test ve Belgelendirilmesinde; Modüllerin ve sistemlerin

belgelendirilmesi önemlidir. Yatırım yapılan alanlarda; idari merciler, bankalar,

finansman kuruluşları tarafından bu sertifikalar kabul görmektedir. Ürünlerin

finansal kurallar çerçevesinde ve yetkili kurullar tarafından kabul edilmesi için,

akredite bir test belegelendirme kuruluşu tarafından modüllerin test edilmesi gerekir.

EN 61215; Bu Uluslararası Standart, IEC 60721-1 de tanımlandığı gibi genel ve açık

hava klimaların uzun süreli çalışmalarında tasarım şartlarında ve kristal silikon

karasal fotovoltaik modüllerin tip onayında IEC şartlarını sağlar.

EN 61646; EN 61215 deki aynı yaklaşımla bu standart, ince film modüllerinde

olduğu gibi, IEC 61215 tarafından kapsanmaz ve tüm karasal düz plaka modüler

malzemeler içindir. Test sırası tasarım için IEC 61215 den türetilmiştir.

EN 61730; Bu standart, fotovoltaik modüllerin tahmini çalışma süresince elektriksel

ve mekanik çalışma emniyetini sağlamak için gerekli oluşum şartlarını tanımlar.

Mekanik ve çevre etkilerinden kaynaklanan elektriksel şokların, yangın tehlikesi ve

kişisel yaralanmaların önlenmesini değerlendirmek için özel başlıklar verilmiştir.

1.6.Çalışma Takvimi

Tablo 1.1’ de projemizin yapım aşamalarının dönem içerisindeki aylara göre iş planı

verilmiştir. Tablodaki iş paketlerinden kasıt o ay içerisinde yapılan çalışmayı

göstermektedir.

İş Paketleri Şubat Mart Nisan Mayıs

İş Paketi 1

İş Paketi 2

İş Paketi 3

İş Paketi 4

İş Paketi 5

İş Paketi 6

İş Paketi 7

İş Paketi 8

Tablo1.1. İş-Zaman Grafiği.

7

İş Paketi 1 – Projemizde kullandığımız malzemelerin listesi çıkarıldı ve siparişleri

verildi.

İş Paketi 2 – Siparişi verilen malzemelerin sağlamlığı test edildi. Simülasyonda ki

sonuçlara göre karşılaştırılma yapıldı.

İş Paketi 3 – Sistemin dış boyutlandırması ve şekli gerekli ölçüler dahilinde

oluşturuldu. Daha sonra marangozda kestirildi. Mekanik aksam için yine gerekli

ölçüler belirlenerek tornada sistem oluşturuldu.

İş Paketi 4 – Bu aşamada sistemimizin elektronik kart tasarımı gerçekleştirildi.

ARES programı kullanılarak motor sürücü devresi, şarj kontrol devresi ve regüle

devresi tek bir kart üzerine basıldı.

İş Paketi 5 – Elektronik elemanların kart üzerine lehimlenmesi bu aşamada

gerçekleştirildi. Lehimlemeden sonra herhangi bir problem olup olmadığı test edildi.

İş Paketi 6 – Bu bölümde LDR lerin referans değerleri için ölçümler alınıp yazılım

kısmında gerekli işlemler tamamlandı. LDR lerin sisteme montajı gerçekleştirildi.

İş Paketi 7 – Sistem için tasarlanan tüm elemanlar sisteme monte edildi. Bağlantılar

için kablolar çekildi.

İş Paketi 8 – Hazır duruma gelen sistemin test aşaması bu adımda gerçekleştirildi ve

amacına uygun olarak çalıştığı gözlemlendi.

8

2. TEORİK ALT YAPI

Güneş, dünyanın kütlesinin yaklaşık 330.000 katından daha büyük, 2.1027 ton

kütleye sahip ve 7.105 km yarıçaplı sıcak bir gaz kütlesidir. Güneşten çıkan enerji

miktarı 3,8.1020 MW civarındadır. Dünyamıza olan uzaklığı 149 milyon km ’dir.

Şekil 2.1 ’de dünya ile güneş arasındaki mesafe ve bazı büyüklükler görülmektedir.

Güneşin etkili yüzey sıcaklığı yaklaşık 5800 °K civarındadır. Güneşin merkezi

bölgelerinde bu sıcaklığın 8.106 -40.106 °K arasında değiştiği tahmin edilmektedir

[12]. Güneş enerjisi, en önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Güneşten

füzyon yoluyla elde edilen enerji, genellikle güneş ışığı ya da güneş enerjisi olarak

adlandırılan elektromanyetik ışıma olarak dünyaya iletilir. Güneşten gelen ışımalar

farklı dalga boylarına sahiptir. Gama, ultraviyole, infrared ve görünür ışınlar bu

ışımaların bir kısmını oluşturur. Güneşten, birim zaman içerisinde elde edilen enerji

Gsc ile gösterilir ve buna Güneş Sabiti denir. Güneş sabitinin değeri, Dünya Işıma

Merkezi (WRC, World Radiation Center) tarafından 1367 w/m2 (1,96 cal/cm2 -dk,

432 Btu/ft2 -saat yada 4,921 Mj/m2 -saat) kabul edilmiştir [13]. Sürekli bir füzyon

reaktörü olan güneşin enerji kaynağı, hidrojenin helyuma dönüşmesi esnasında,

saniyede 4 milyon ton kütle enerjiye dönüşerek ışınım şeklinde uzaya yayılmasıdır.

Samanyolu galaksisinde hayatın devamı için gerekli olan enerji güneşten sağlanır.

Bir saat içinde, dünya güneşten yaklaşık 1 yıllık enerjisini karşılayacak kadar enerji

alır. Bir başka deyişle, diğer enerji kaynakları ile dünyamıza giren enerjinin yaklaşık

5000 katı kadardır.

Şekil 2.1. Dünya-Güneş Arasındaki İlişki

9

Dünyadaki tüm elektrik santrallerinin toplam gücü; güneşten gelen gücün 61000 ’de

birinden azdır. Güneşten gelen güç dünyadaki tüm nükleer santrallerin ürettiği

toplam gücün 527000 katıdır [14].

2.1 Türkiye’ De Güneş Enerjisi Potansiyeli

Türkiye, 36°-42° kuzey enlemleri ve 26°-45° doğu meridyenleri arasındaki güneş

bandında bulunmaktadır. Türkiye’nin yıllık ortalama güneş ışınımı 1303 kWh/m2 -

yıl, ortalama yıllık güneşlenme süresi ise 2623 saattir. Bu rakam günlük 3,6 kWh/m2

güce, günde yaklaşık 7,2 saat, toplamda ise 110 günlük bir güneşlenme süresine denk

gelmektedir. 9,8 milyon TEP ısıl uygulamalara olmak üzere yıllık 36,2 milyon TEP

enerji potansiyeli mevcuttur. Yılın on ayı boyunca teknik ve ekonomik olarak toplam

ülke yüzölçümünün %63’ünde ve tüm yıl boyunca %17sinden yaralanılabilir [15].

Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli

açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Güneşten dünyaya saniyede yaklaşık

olarak 170 milyon MW enerji gelmektedir. Türkiye'nin yıllık enerji üretiminin 100

milyon MW olduğu düşünülürse bir saniyede dünyaya gelen güneş enerjisi,

Türkiye'nin enerji üretiminin 1.700 katıdır. Devlet Meteoroloji İşleri Genel

Müdürlüğünde mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve

ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya göre

Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2

saat). Ortalama toplam ışınım şiddeti 1.311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²)

olduğu tespit edilmiştir. Türkiye, 110 gün gibi yüksek bir güneş enerjisi

potansiyeline sahiptir ve gerekli yatırımların yapılması halinde Türkiye yılda birim

metre karesinden ortalama olarak 1.100 kWh’lik güneş enerjisi üretebilir [16].

Genel olarak Türkiye’nin en çok ve en az güneş enerjisi üretilecek ayları sırası ile

Haziran ve Aralık olmaktadır. Bölgeler arasında ise öncelikle Güneydoğu Anadolu

ve Akdeniz sahilleri gelmektedir.

10

Şekil 2.2 Türkiye’nin Güneş Enerjisi Haritası [kWh/𝑚2 -yıl]

Tablo 2.1 ’de Türkiye'nin yıllık toplam güneş enerjisi potansiyelinin aylara göre

ortalama güneş enerjisi dağılımı verilmektedir.

Tablo 2.1. Türkiye'nin Aylık Ortalama Güneş Enerjisi Potansiyeli [37]

Güneş enerjisi üretiminin yok denecek kadar az olduğu Karadeniz bölgesi dışında

yılda birim metre kareden 1.100 kWh’lik enerji üretilebilir ve toplam güneşli saat

miktarı ise 2.640 saattir. Buna göre Türkiye’de toplam olarak yıllık alınan enerji

miktarı ise yaklaşık 1015 kW saat kadardır [41]. Fotovoltaik üreteçler için Doğu

Karadeniz Bölgesi dışındaki tüm bölgeler uygun olmaktadır [17].

11

Tablo 2.2’de Türkiye'nin yıllık toplam güneş enerjisi potansiyelinin bölgelere göre

dağılımı verilmektedir.

Tablo 2.2. Türkiye'nin Yıllık Toplam Güneş Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre

Dağılımı [37]

Ülkemiz güneş enerjisi potansiyeli bakımından iyi durumda olmasına rağmen ne

yazık ki bu potansiyeli yeterince etkin ve yaygın kullanamamaktadır. Bunun sebebi

olarak kurumlar arası koordinasyon eksikliği ve şimdiye kadar devletin bu konuda

bir teşvik uygulamamış olması gösterilebilir. Ancak buna rağmen ülkemizde güneş

enerjisi hakkındaki çalışmalar oldukça uzun zamandır yapılmaktadır. Kamu kurum

ve kuruluşlarında, üniversitelerimizde, konu ile ilgili kurulmuş vakıf ve derneklerde

güneş enerjisinden etkin biçimde faydalanmak için çalışmalar sürdürülmektedir. TSE

güneş enerjisi ile standartları çıkarmaya başlamış olup ayrıca TÜBİTAK tarafından

düzenlenen ilk güneş arabaları yarısı geçtiğimiz sene yapılmış olup ikincisi bu sene

düzenlenecektir. Ve konu ile ilgili olarak ilk kanun 10.05.2005 tarihinde 5346 sayı

ile “Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı

Kullanımına, ilişkin Kanun” olarak çıkarılmıştır [41].

2.2 Güneş Enerjisinin Diğer Enerji Türlerine Göre Avantajları

●Her şeyden önce, güneş bol ve tükenmeyen enerji kaynağıdır

●Temiz türüdür, çevreyi kirletici, duman, gaz, karbon monoksit, kükürt ve radyasyon

gibi atıkları yoktur.

●Yerel uygulamalar için elverişlidir. Enerjiye ihtiyaç duyulan, hemen hemen her

yerde güneş enerjisinden yararlanmak mümkündür. Bir çakmağın, bir saatin, bir

12

hesap makinesinin veya bir deniz fenerinin, bir orman gözetleme kulesinin enerji

ihtiyacı yerinde karşılanabilir.

●Dışa bağlı olmadığından, doğabilecek ekonomik bunalımdan bağımsızdır.

●Birçok uygulaması için karmaşık teknolojiye gerek duyulmamaktadır.

●İşletme masrafları çok azdır [18,19].

2.3. Güneş Enerjisinin Diğer Enerji Türlerine Göre Dezavantajları

●Birim yüzeye gelen güneş ışınımı az olduğundan büyük yüzeylere ihtiyaç vardır.

●Güneş ışınımı sürekli olmadığından depolama gerekmektedir. Depolama imkânları

ise sınırlıdır.

●Enerji ihtiyacının çok olduğu kış aylarında güneş ışınımı az ve geceleri de hiç

yoktur.

●Güneş ışınımından faydalanan sistemin güneş ışığını sürekli alabilmesi için

çevrenin açık olması, gölgelenmemesi gerekir. Güneş ışınımından yararlanılan

birçok tesisatın ilk yatırım maliyeti fazladır ve henüz bazıları ekonomik değildir

[18,20,21,22].

2.4. Güneş Panelleri (Fotovoltaik Paneller)

Güneş pili teknolojisi, küçük ve yerleşim alanlarına uzak yerlerde güvenilir ve

ekonomik bir elektrik kaynağı olarak kullanılmaktadır [23]. Şu anda gittikçe

genişlemekte ve toplumun dikkatini çekmeye başlamaktadır. Güneş pili dizileri bir

binanın tasarımına eklendiği ve sistem şebekeye bağlanmış şekilde olduğunda

elektrik iki yönde iletilebilir ve PV şebekedeki tepe değerlerini karşılayabilir. Ayrıca

yeni iletim ve dağıtım hatlarını ve merkezi üretim alanlarını azaltmak gibi avantajları

vardır [24].

Güneş Panelleri (Fotovoltaik Paneller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan

elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken malzemelerdir. Yüzeyleri kare (Şekil 2.9),

dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş gözelerinin alanları genellikle 100

𝑐𝑚2civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır.

13

Güneş panelleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık

düştüğü zaman uçlarında elektriksel potansiyel oluşur. Panelin verdiği elektrik

enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir.

Güneş enerjisi, fotovoltaik panellerin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 30 arasında bir

verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.

Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda fotovoltaik hücre birbirine paralel ya da

seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş gözesi modülü ya da

fotovoltaik panel adı verilir. Güç talebine bağlı olarak paneller birbirlerine seri ya da

paralel bağlanarak bir kaç watt'tan megawatt'lara kadar sistem oluşturulur [25].

2.5. Fotovoltaik Panellerin Yapımında Kullanılan Malzemeler

Fotovoltaik paneller pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde

en çok kullanılan maddeler şunlardır:

2.5.1. Kristal Silisyum

Tek kristalli silisyum bloklarından üretilen fotovoltaik panellerin laboratuar

şartlarında %24, ticari panellerde ise %15'in üzerinde verim elde edilmektedir.

Dökme silisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen Çok kristal silisyum fotovoltaik

panelle ise daha ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim,

laboratuar şartlarında %18, ticari panellerde ise %14 civarındadır [26].

2.5.2. Galyum Arsenit (GaAs)

Bu malzemeyle laboratuar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde

edilmektedir. Diğer yarıiletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAs fotovoltaik

panellerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs fotovoltaik paneller uzay

uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır [27].

2.5.3. Amorf Silisyum

Kristal yapı özelliği göstermeyen bu Si fotovoltaik panellerinden elde edilen verim

%10 dolayında, ticari panellerde ise %5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok

küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum fotovoltaik

panellerin bir başka önemli uygulama sahasının, binalara entegre yarısaydam cam

14

yüzeyler olarak, bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin

edilmektedir.

2.5.4. Kadmiyum Tellürid (CdTe)

Çok kristal yapıda bir malzeme olan CdTe ile fotovoltaik panel maliyetinin çok

aşağılara çekileceği tahmin edilmektedir. Laboratuar tipi küçük hücrelerde %16,

ticari tip panellerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir.

2.5.5. Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2 )

Bu çok kristal hücre laboratuar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi amaçlı

geliştirilmiş olan prototip bir panelde ise %10,2 verim elde edilmiştir [28].

2.5.6. Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler

Gelen ışığı 10-500 kat oranlarda yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla

panel verimi %17'nin, hücre verimi ise %30'un üzerine çıkılabilmektedir.

Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılmaktadır [29].

2.6. Otomatik Kontrol ve Türleri

Otomatik kontrol sisteminden önce bir kontrol sisteminin ne olduğunu açıklamak

gerekir. Son yıllarda, çağdaş uygarlığın ve teknolojinin gelişmesi ve ilerlemesi ile

birlikte, bu işlemlerin üretim sırasında veya kullanıcı tarafından sonradan

programlanarak yerine getirilmesiyle otomatik kontrol sistemleri ortaya çıkmıştır. Bu

nedenle otomatik kontrol sistemlerinin önemi gittikçe artmaya başlamıştır.

Uygulamada günlük etkinliklerimizin her yönü bu tür kontrol sistemleriyle

etkilenmektedir. Otomatik kontrol sistemleri, üretilen ürünlerin kalitesinin

belirlenmesinde, otomatik montaj hatlarında, makine ve aletlerin denetlenmesinde,

uzay teknolojilerinde silah sistemlerinde, bilgisayarlı kontrol sistemlerinde, ulaşım

ve güç sistemlerinde, robotlarda ve benzeri endüstri sektörlerinde çok yaygın olarak

kullanılmaktadır. Ayrıca stok kontrol amacıyla işletme, hatta sosyal ve ekonomik

sistemlerin denetimi amacıyla bile, otomatik kontrol kuramı uygulanmaktadır.

15

2.6.1. Açık Çevrim Kontrol Sistemi

(Girişler) (Çıkışlar)

X Y

Şekil 2.3. Bir Otomatik Kontrol Sisteminin Blok Diyagramı

Şekil 2.3’te de görüldüğü gibi açık çevrim kontrol sisteminde giriş bağımsız bir

değişkendir. Çıkışın, giriş üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Çıkış, girişin bir

fonksiyonudur. Kuruluşu ucuz bir kontrol yöntemidir fazla bilgi gerektirmez. Ancak

işletilmesi her zaman ucuz değildir.

2.6.2. Kapalı Çevrim Kontrol Sistemi

Şekil 2.4’te kapalı çevrim kontrol sistemine ait blok diyagramı verilmiştir. Bu tip

kontrol sisteminde çıkış, yalnızca girişin bir fonksiyonu değildir. Çıkıştan alınan bir

geri besleme ile giriş her zaman kontrol altına alınır. Çıkış, giriş ile geri beslemenin

toplamının bir fonksiyonudur. Diğer bir değişle bu tip sistemlerde çıkış girişi

denetlemektedir, geri besleme işlemi vardır. Bu tür kontrol sisteminde çıkış, giriş ile

geri besleme sinyali farkının bir fonksiyonudur.

Giriş Çıkış

Şekil 2.4. Kapalı Çevrim Kontrol Sisteminin Blok Diyagramı

SİSTEM

Sistem

Geri

Besleme

16

2.6.3. Geri Besleme Çeşitleri

𝑽𝒈𝒊𝒓𝒊ş 𝑽ç𝚤𝒌𝚤ş

Şekil 2.5. Geri Beslemeli Bir Yükselteç Devresi

Çıkıştan alınan geri besleme sinyali girişi, arttıracak şekilde uygulanırsa buna pozitif

geri besleme denir. Giriş sinyalini azaltacak yönde uygulanırsa negatif geri besleme

adını alır (Şekil 2.5). Otomatik kontrol sistemlerinde negatif geri besleme kullanılır.

Çünkü otomatik kontrol sistemlerinde esas amaç her hangi bir fiziksel büyüklüğü

kontrol altına almaktır.

Giriş artınca çıkış artar, çıkıştan alınan geri besleme sinyali artarak sürekli girişi

arttırır. Dolayısıyla çıkışta sürekli artış içerisinde olacaktır. Bu artış bir süre sonra

sistemin çıkışını sıfıra götürüp, tekrar salınım yaparak devamlı karasız çalışacaktır.

Çıkıştan alınan sinyal girişi azaltacak yönde uygulanırsa bu tip geri beslemeye

negatif geri besleme denir. Sistem girişi ve geri besleme oranı herhangi bir değere

ayarlanır, ve bu değerin sabit olması istenir. Sistemde bir değişme olmazsa

çalışmasını ayarlandığı gibi sürdürür. Dışarıdan gelen bir bozucu etki sonunda çıkışta

bir azalma olursa, bu azalma geri besleme sinyalini de azaltacaktır. Girişteki değer

ile geri besleme arasındaki değer artacak ve yükseltici devresine daha büyük bir

sinyal gireceğinden, çıkıştaki azalmayı önleyecektir. Çıkış yükselecek olursa, geri

besleme sinyali de yükselecek, girişi daha fazla azaltarak çıkıştaki artışı önlemeye

çalışacaktır.

Negatif geri beslemeli sistemlerde 𝑇𝐹 =G3

1+G3H3 (aradaki işaret artı) (5)

Sistem

Geri

Besleme

17

Pozitif geri beslemeli sistemlerde 𝑇𝐹 =G3

1−G3H3 (aradaki işaret eksi) (6)

[35,36].

2.6.4. Otomatik Kontrol Türleri

Otomatik kontrol sisteminde blok diyagram üzerindeki kontrol elemanı, sistemin

herhangi bir çıkış değişkeni üzerinde istenilen set değeri etrafında çalışması gereken

bir duyarlılıkla sistemi kontrol eder. Çıkış büyüklüğüne, duyarlılığa ve konuma göre

çeşitli kontrol sistemleri geliştirilmiştir. Bunlar; Açık – Kapalı ( Off – On ) kontrol,

Oransal Kontrol ( Proportional P ), Oransal + İntegral Kontrol ( PI ), Oransal +

Türevsel Kontrol (PD), Oransal + İntegral + Türevsel ( PID ), Zaman Oransal (Time

Proportional ), Bulanık mantıkla kontrol.

Bu çalışmada PID kontrol yöntemleri kullanılarak uygulamalar yapılmıştır. Bu

yüzden sadece PID kontrol anlatılmıştır.

2.6.4.1. PID Kontrol

PID Kontrol, üç temel kontrol etkisinin (P,I,D) birleşimden meydana gelmiştir. PID

kontrolörleri oluşturan kısımların her biri birer katsayı ile yönetilirler. Bu

katsayılar(Kp, Kd, Ki) her sistem için ayrı değerler almaktadırlar. Şekil 2.6’ da PID

kontrolörün içyapısına ait blok diyagramı verilmiştir. Bu blok diyagramından da

görüldüğü gibi PID kontrolörün yapısını oransal kazanç, integral alıcı ve türev alıcı

devrelerin birleşiminden oluşmaktadır [37].

Şekil 2.6. PID denetleyici blok diyagramı

18

Üstteki blok diyagramından;

U(t) = 𝐾𝑝e(t)+Ki∫ 𝑒(𝑡)𝑑(𝑡) + 𝐾𝑑𝑑

𝑑𝑡

𝑡

0 (7)

Şeklinde ifade edilir.

Bu denklemde e(t) hata değerini göstermektedir. Hata değeri ise;

e(t)= R(t)-B(t) (8)

yardımı ile hesaplanabilir.

PID denetleyici kullanılarak kontrol edilen sisteme ait blok diyagramı şekil 2.7’de

verilmiştir [38].

Şekil 2.7. PID denetleyicili sistemin blok diyagramı

PID kontrol; üç temel kontrolün üstünlüklerini tek bir birim içinde birleştiren bir

kontrolördür. İntegral kontrol, sistemde ortaya çıkabilecek kalıcı-durum hatasını

sıfırlarken türevsel kontrol, yalnızca PI kontrol etkisi kullanılması haline göre

sistemin aynı bağıl kararlılığı için cevap hızını artırır. Buna göre PID kontrol organı

sistemde sıfır kalıcı-durum hatası olan hızlı bir cevap sağlar. PID kontrolör

diğerlerine göre daha karmaşık yapıda olup o oranda pahalıdır [39].

19

3. TASARIM

3.1. Güneş İzleyici Sistem

Bir güneş panelinin çıkış gücü, panele düşen ışığın miktarına bağlıdır [40]. Güneş

panellerini hareket ettirerek ve güneşe yönelmelerini sağlayarak elektrik üretimleri

maksimuma getirilebilir [41]. Panellere gelen güneş ışığına dik olarak yönelten

elemanlara izleyici denir. Tekbir eksende örneğin doğu-batı ekseninde modülleri

hareket ettirmekte kullanılan izleyicilerin, soğuk rüzgârlı iklimlerde izleyicinin

çalışması için yeterli ısıl enerji elde edilmesi gibi problemler oluşturmaktaydı. Daha

sonraki uygulamalarda modülleri hareket ettirmek için elektrik şebekesine bağlı

lineer aktuatörler olabilir. İki aktuatörden biri modülleri doğudan batıya, diğeri ise

kuzeyden güneye hareket ettirmekte kullanılır. Her iki aktuatör, izleyiciyi güneşe dik

konumda sabit tutan bir çift LDR katıyla kontrol edilebilmektedir. Sekil 3.1’de temel

bir güneş izleyici sistem gösterimi verilmektedir.

Sekil 3.1. Temel bir güneş izleyici sistem gösterimi

3.2. Güneş Paneli Açıları

Güneş panelleri, güneş ışınlarını direkt olarak elektrik enerjisine dönüştürürler. En

yüksek verim, güneş ısınlarının panele dik olarak gelmesi durumunda elde edilir.

Sabit durumdaki bir güneş paneline göre günesin sürekli olarak hareket halinde

olması, dünyanın hareketine bağlı olarak meydana gelen bu zahiri hareketin daha iyi

anlaşılmasını gerektirmektedir. Güneşin günlük olarak doğudan batıya doğru yaptığı

hareketin eksensel olarak değişimi sekil 3.2’de görülmektedir

Türkiye 42-36 kuzey enleminde yer almaktadır ve bu yüzden kışın ve yazın güneş

ışığında ortalama 300° ’lik açı değişikliği olmaktadır. Güneş ışınları yazın 21

20

Haziranda en dik açı ile yere ulaşır, 21 Aralıkta ise açı azalarak değişim gösterir. Her

iki tarihte gündüz, 12-13 saatleri esnasında güneş ısınlarına panel dik olacak şekilde

ayarlamak gerekir. Aksi takdirde verim az olur. Karlı bölgelerde ise paneli kardan

temizlemek gerekir. En az 6 ayda bir açı ayarı ve yüzey temizliği yapılmalıdır [42].

Şekil 3.2. Güneşin mevsimsel olarak değişimi [33]

3.3. Tasarlanan Güneş Takip Sisteminin Çalışma Prensibi

Tasarlanan ve prototipi üretilen güneş takip sistemi güneşin doğumundan batımına

kadar olan süre içerisinde güneş ışınları gün boyu panele dik düşecek şekilde güneşi

izleyebilme yeteneğine sahiptir. Bu sayede gün içerisinde güneş ışınları en verimli

şekilde kullanılarak, güneş enerjisinden en yüksek değerde yararlanma imkânı ortaya

çıkmaktadır [43].

Güneş panellerinin genel olarak kullanımında, paneller sabit pozisyonda monte

edilmektedir. Bu sebepten dolayı güneş ışınları sadece belirli zaman aralığında

panellere dik olarak gelmektedir. Bu da güneş panellerinden elde edilen enerjinin

gün içi ortalamasını %55’lere kadar düşürmektedir. Sabit panel sisteminin ve güneşi

izleyen panel sisteminin kullanılması durumundaki güneşli bir yaz gününde elde

edilebilecek güç diyagramı Şekil 3.3.’de verilmiştir.

21

Şekil 3.3. Sabit panel sisteminin ve güneşi izleyen panel sisteminin güç diyagramı

Bu çalışmada önerilen güneşi izleyebilen sistem sayesinde güneş enerjisinden gün

boyu istifade edebilme olanağı ortaya çıktığından dolayı, bu sayede kayıp olan

yaklaşık %45’lik kısmın sisteme katılımı sağlanmaktadır.

Sistem içerisinde kullanılan güneş panelinin toplam gücü 10W’tır. Bir güneş

panelinin günde ortalama 8 saat enerji ürettiğini kabul ederek günlük toplam enerji

birikimimiz 10Wx8h = 80Wh olarak karşımıza çıkmaktadır. Güneş takip sistemi için

gerekli enerji 2 adet 9.6 W gücünde 250 devir/dakikayla dönebilen redüksiyonlu

doğru akım motoru ile sağlanmaktadır. Güneş panel kaidesi günlük toplam hareketi

olan 180 derecelik açısal yolu, 4.22 saniyede tamamlamaktadır. Bu motorlu panelin

günlük enerji tüketimi 2x(4.22/3600)h x 9.6W =0.022 Wh değerindedir. Sonuç

olarak enerji tüketiminin günlük enerji üretimine oranı %0.027 olarak hesaplanır.

3.4. Boyutlandırmalar

Şekil 3.4’te kullanacak olduğumuz güneş paneli verilmiştir.

Şekil 3.4. Kullanılacak olan güneş paneli

22

Volt: 12 Volt

Gücü: 10 watt

Voltaj: 17.2 Volt

Akım: 0.75 Amper

Koruma Sınıfı: IP68

Ebatları: 29x34 cm

Şekil 3.5’te kullanacak olduğumuz DC motor verilmiştir.

Şekil 3.5. Kullanılacak olan DC motor

İdeal Çalışma Voltajı: 12V

Çalışma Voltaj Aralığı: 9V-12V

Motor Tipi: Sanyo 12mm

Motor Mili: 3mm D Şaft

Motor Mil Uzunluğu: 9mm

Redüktör Dönüştürme Oranı: 248.98:1

Motor Devir Hızı: 250 RPM

Boşta Çektiği Akım: 120mA

Zorlanmada Çektiği Akım: 1.6A

Zorlanma Torku: 4.3 kg-cm

3.5. Sistem Bileşenleri ve Seçimleri

3.5.1. Tasarlanan Güneş Takip Sisteminin Yapısı

Projenin tasarım aşaması 2 ana bölümden oluşmaktadır. Bunlar;

23

3.5.2. Mekanik düzeneğin oluşturulması: Yatay ve dikey hareketi sağlayan 2 DC

motor, LDR, sürücü devrelerinin bulunduğu ana kontrol kartı, dişliler, rulmanlar ve

aktarma elemanları sistemin mekanik tasarımını kapsamaktadır.

3.5.3. Kontrol sistemi: Bu bölümde mekanik sistemin iki temel hareketinin kontrolü

amaçlanmıştır. Bu hareketler doğu-batı ve kuzey-güney hareketleridir. LDR ve bu

LDR’ ler üzerine düşen ışık miktarı bilgilerinin değerlendirilmesi incelenmiştir.

3.5.4. Mekanik Düzenek

Mekanik sistem, yatay ve dikey hareketi sağlayacak iki adet DC motordan ve bunlara

akuple redüktör dişli sisteminden oluşmaktadır. Redüktör sistemi sayesinde yük

tarafından DC motorların mili üzerinde oluşturulan büyük tork etkisi azaltılmıştır.

Kullanılan DC motorların katalog bilgisine göre tasarlanan mekanik sistemin 7-8

kiloya kadar ağırlık kaldırabilmektedir. Burada elektronik olarak kontrolün

sağlanacağı bölüm DC motorların girişleridir.

Şekil 3.6. Güneş Takip Sisteminin Mekanik Tasarımı

Şekil1 3.6.’de görüldüğü gibi doğu-batı haraketi üsteki DC motor tarafından

sağlanmaktadır. Güney-kuzey hareketi ise altta bulunan DC motor ve yine bu motora

akuple edilmiş olan redüktör sayesinde gerçekleştirilmiştir. Mekanik sistem üzerinde

kontrol sistemine LDR ile konum bilgisini bulmak için tasarladığımız sistem

platformu Şekil 3.7’de görülmektedir.

24

Şekil 3.7. Güneş Takip Sisteminin Mekanik Tasarımı Kontrol Mekanizması

3.5.5. Kontrol Sistemi

Kontrol sistemi, DC motor kontrol devresi ve gerekli sinyali oluşturan LDR den

oluşur. Kontrol sistemi tasarlanması esnasında sistemin sade, arza ihtimalini en aza

indirgemiş, ekonomik, bakim ve onarımı kolay olacak bir şekilde düşünülmüştür.

3.5.6. Kontrol Sisteminin Adım Adım Oluşturulması

- Sisteme uygun motor secimi

- Seçilen DC motor kontrol devresi tasarımı

- Kontrol devresinin simülasyonunun yapılması

- Kontrol devresinin İsis de çizimi

3.5.7. Sisteme Uygun Motor Secimi

Sistemin hareketini dinamik sistemiyle yapılmaktadır. Dinamik sistem derken ilk

akla gelen motordur. Motorlar elektrik enerjisini hareket enerjisine dönüştüren

elektrik makineleridir. Motorlar AC ve DC olmak üzere iki grupta incelenebilir.

Güneş takip sistemi için kullandığımız motor 6 V DC motordur. DC motorların

devirleri yüksektir. Güneş bir gün boyunca yer değişimi yavaş ve sürekli olduğu için

seçilen motorun devri düşük olması lazım fakat seçilen en düşük devirdeki motor

bile devri sistemi için uygun değildir. Motor 250 devrini düşürmek için redüktör

kullanılmıştır.. Redüktörler motor devrini düşürürken motorun torkunu

yükseltmektedir. Buda motor için avantajlı bir durumdur. Çünkü motor seçiminde

25

motorun nominal gücüne de bakılır. Seçilen motor 7-8 kg’lik bir yükü

taşıyabilmektedir. Güneş takip sistemi için seçilen motor boşta 120 mA çekerken

yüklü haldeyken 1.6A’lik bir akım çekmektedir. Bu özelikteki bir motor bizim için

uygundur.

3.5.8. Seçilen DC Motor Kontrol Devresi Tasarımı

Güneş takip sistemi için seçilen motor DC motor olduğu için DC motor kontrol

devresi seçilmesi gerekir. DC motor kontrolü birçok yöntemle yapılabilir. Yapılan

araştırmalar sonucunda en uygun DC motor kontrol devresi H-Bridge (H-köprü)

kontrol devresidir. Bu kontrol devresi hem kolay hem ekonomik hem de kontrol hızı

yüksektir.

3.5.9. H-Bridge; DC Motorun uçlarını bir gerilim kaynağına bağlarsak, motor bir

yönde dönmeye baslar, DC Motorun uçlarını gerilim kaynağına ters olarak

bağladığımızda ise motorun ters yönde hareket ettiğini görürüz. DC Motorun yön

kontrolünü sağlayabilmek için H-Bridge (HKöprü) denilen bir yöntem

geliştirilmiştir. H-Bridge genel olarak 4 adet transistor, diyot ya da MOSFET ile

gerçekleştirilen motorun iki yönlü dönebilmesini sağlayan bir yöntemdir.

Şekil 3.8. H-Bridge Devresi

Şekil 3.8’de 4 adet transistörle yapılmış bir H-Bridge devresi görülmektedir. Bu

devrede 4 adet NPN transistor kullanılmıştır. Bu devrede A=1, D =1, B=0 ve C=0

yapıldığında motor sağa doğru dönecektir. Tersi durumda, A=0, D =0, B=1 ve C=1

26

yapıldığında ise motor sola doğru dönecektir. A=0, D =1, B=0, C=1 ve A=1, D =0,

B=1, C=0 durumlarında ise motor fren yapacaktır (Tablo 3.1).

A=1, D =0, B=0, C=1 ve A=0, D =1, B=1, C=0 durumlarında ise 12V ve toprak kısa

devre olduklarından böyle bir durum devre için çok sakıncalıdır. H-Bridge yöntemi

kullanılırken hiçbir şekilde bu iki durumun oluşmasına fırsat verilmemelidir.

Tablo 3.1. Güneş Takip Sistemi Kontrol Devresi Algoritması

Şekil 3.9. Transistörlerin Durumuna Göre Motorun Dönme Yönü

Şekil 3.9’da Tablo 3.1’de verilen algoritmaların sonucunda motorların dönüş

yönlerini gösteren devre verilmiştir. Yani sinyal pozitif ise motor sağa negatif ise

motor sola dönmektedir.

27

Şekil 3.10. Ters Akım Diyotlu H-Bridge Devresi

Motorda açma ve kapama anlarında indüklenecek gerilim çoğu zaman besleme

geriliminin bile üzerine çıkabileceğinden böyle bir durumda transistörlerin üzerinden

ters akım geçecek ve transistörler yanacaktır. Şekil 3.10’da ise transistörleri, açma ve

kapama anında motorda üretilecek gerilimden korumak için koruma diyotları

bağlanmıştır. Motorların zorlanma anında maksimum çektiği akım değerleri yaklaşık

2A dir. Bu nedenle motor sürücü olarak 3A lik akıma dayanıklı L298N

kullanılmasına karar verilmiştir.[32].

3.5.10. Kontrol devresinin İsis de çizimi:

Şekil 3.11’de L298 Entegresi ISIS çizimi verilmiştir. Bu entegrenin katalog bilgileri

aşağıdaki gibidir.

-Driver: L298N Dual H Köprülü DC Motor Kontrol

-Çalışma Aralığı: 5V~35V

-Max Ortalama Akım: 2A

-Anlık Akım Yükselmesi (max): 3A

-Lojik Seviyeli Güç Vss: 5V ~7V ( >7V için kart üzerinde 5V regülatör devresi

bulunmaktadır)

-Lojik Seviyeli Güç: 0~36mA

-Lojik Sinyal Giriş Oranı: ( Low: -0.3V ≤ 1.5V ) ( Yüksek: 2.3V ≤ Vin ≤ Vss)

-Max Güç Dağıtma: 20W (Sıcaklık T=75°C)

-Sürücü Kart Ebatları: 55mm x 49mm x 33mm

-LED li yön gösterme

28

Şekil 3.11. Kontrol devresinin İsis çizimi

3.6.Uygulanan Yöntemler

3.6.1. Sistem Modellemesi:

Kuzey-Güney ekseninde hareket edecek olan DC motorun modellenmesi, transfer

fonksiyonunun çıkartılması ve gerekli olan bazı katalog bilgileri ile beraber Şekil

3.13’te verilmiştir.

a. b.

Şekil 3.12. a) Sistem modellenmesi(Doğu – Batı Motoru) b) Motorun gerekli

bilgileri

3.6.2. DC motorun matematiksel modelinin çıkartılması

𝜃(𝑠)

𝑒(𝑠)=

𝐾𝑡

𝑅𝑎.𝐽𝑚

𝑠(𝑠+1

𝐽𝑚(𝐶𝑚+

𝐾𝑡.𝐾𝑏

𝑅𝑎) (9)

DC motorun matematiksel modeli yukarıdaki denklemde verilmiştir.

Jm ve Cm diğer yüklere göre çok küçük olduğu için ihmal edildi.

29

𝜽(𝒔)

𝒆(𝒔) =

0.0702

s(s+0.0305) (10)

𝜃1(𝑠)

𝜃2(𝑠)=

1

250 (11)

X(s) = r.𝜃2(𝑠) (12)

r: redüktör milinin çapı = 42mm

X(s)=42.10−3. 𝜃2(𝑠) (13)

O halde; sistemimiz;

𝑋(𝑠)

𝑒(𝑠) =

0.7371

s(s+0.0335) (14)

3.6.3. Tasarımın kısıtları: Tasarlanan sistem kapalı döngü olarak kontrol

edilecektir. Buna göre sistemin kısıtları aşağıdaki gibi seçimiştir.

Konum hatası=0

Hız hatası=0.2

%Aşım=%10

ts=2sn , olsun.

3.6.4. Sistemin PID Kontrol Hesabı:

Yüzde aşımdan ve 𝑡𝑠 den ξ ve 𝑤𝑛 bulunur.

%Aşım=100.𝑒

−𝜋𝜉

√1−𝜉2 (15)

10=100.𝑒

−𝜋𝜉

√1−𝜉2 (16)

ξ=0.5911 (17)

𝑡𝑠=4

𝜉𝑤𝑛 (18)

30

2=4

0,5911.𝑤𝑛 (19)

𝑤𝑛=3,3835 rad/s (20)

ξ ve 𝑤𝑛 bulunduktan sonra sistemin kökleri bulunur.

𝑆1,2=-ξ𝑤𝑛 ±j𝑤𝑛√1 − 𝜉2 (21)

𝑆1,2=-0,5911.3,3835 ± j3,3835√1 − 0,59112 (22)

𝑆1,2=-1,9999±2,7291j (23)

Daha sonra hız hatasından 𝐾𝑖 bulunur.

𝑒𝑠𝑠=0,2=1

lim𝑠→0 𝑠.𝐴𝐷𝑇𝐹(𝑠) (24)

𝑒𝑠𝑠=0,2=1

lim𝑠→0 𝑠.𝐾𝑑𝑠2+𝐾𝑝𝑠+𝐾𝑖

𝑠.

𝑤𝑛2

𝑠2+2𝜉𝑤𝑛𝑠+𝑤𝑛2

(25)

𝐾𝑖=5 (26)

TF(s)=İ𝑙𝑒𝑟𝑖 𝑦ö𝑛

1+𝐴𝐷𝑇𝐹(𝑠) (27)

Sistemin Karakteristik denklemi (KD(s) ) sıfıra eşitlenerek 𝐾𝑑 ve 𝐾𝑝 katsayıları

bulunarak PID denetleyici hesaplanır.

KD(s)=1+ADTF(s)=0 (28)

1+𝐾𝑑𝑠2+𝐾𝑝𝑠+5

𝑠.

𝑤𝑛2

𝑠2+2𝜉𝑤𝑛𝑠+𝑤𝑛2 = 0 (29)

𝐾𝑑𝑠2+𝐾𝑝𝑠+5

𝑠.

3,38352

𝑠2+3.9999𝑠+3,38352 = -1 (30)

31

Bu durumda bulunan köklerden bir tanesi denklemde yerine koyulduğunda denklemi

sağlamalıdır. O halde;

11,448Kd 𝑠2+11,448Kps=-𝑠3-3,9999𝑠2-11,448s-57,24 (31)

s(11.448Kds+11,448Kp)=s(-𝑠2-3,9999s-11,448-57,24

𝑠) (32)

Köklerden biri yerine koyulduğunda denklemi sağlamalıdır.

11,448(-1,9999+2,7291j)Kd+11,448Kp=-(−1,9999 + 2,7291𝑗)2-3,9999(-

1,9999+2,7291j)-11,448 - 57,24

−1,9999+2,7291𝑗 (33)

𝐾𝑑=0,436 (34)

𝐾𝑝=1,7478 (35)

PID= 0,436𝑠2+1,7478𝑠+5

𝑠 (36)

Doğu-Batı ekseninde hareket edecek olan DC motorun modellenmesi ve transfer

fonksiyonunun çıkartılması.

a b

Şekil 3.13. a) Sistem modellenmesi(Kuzey – Güney Moturu) b) Motorun gerekli

bilgileri

32

Şekil 3.13’teki bu sistemimiz Şekil 3.12’teki sistemimizle aynı olduğu için ve

kullandığımız motorlar da aynı olduğu için sistemimiz ve PID denetleyicimizde aynı

çıkacaktır.

𝑋(𝑠)

𝑒(𝑠) =

0.7371

s(s+0.0335) (37)

PID= 0,436𝑠2+1,7478𝑠+5

𝑠 (38)

3.7.Yazılımlar

Projemizde Micro C programından yararlanılmıştır. Kontrolör olarak da PIC16F877

kullanılmıştır.

Neden Micro C ve PIC18F877 diye soracak olursanız; Micro C programlama dili

günümüzün en güçlü ve kütüphanesi en zengin programlama dili olmakla birlikte:

- C tabanlı olması,

- Komut yapısının kolay, kullanışlı ve esnek olması,

- Tek bir programda bir Micro denetleyici programcısı için gerekli olan her şey,

yani hiçbir yardımcı programa gerek kalmaması,

- Kendisini en çabuk güncelleyen derleyici ve yenileyen kütüphaneye sahip

olması,

- İnternet üzerinden, Microteam ekibi tarafından yardım olanağı,

- Pointer tanımlama ve program içerisinde kolayca erişim imkanı vermesi,

gibi, üstün özelliklerinden dolayı tercihimiz olmuştur.PIC18F877 Micro

denetleyicisinin seçilmesinin sebebine gelince;

- PIC16 ailesinden olması,

- Fiyatının ucuz olması,

- Gelişmiş hafıza, RAM ve EEPROM kapasitesi,

- PIC16 ailesi içerisinde bile , üstün donanım mimarisi ve birimleri,

33

- Esnek osilatör yapısı,

gibi sebeplerden dolayı tercih edilmiştir [44].

Şekil 3.14. PIC 16F877

Yazılımın akış diyagramı; yazılım için gerekli olan akış diyagramı aşağıdaki Şekil

3.15’da verilmiştir.

Şekil 3.15. Yazılımın akış diyagramı

34

3.8. Malzeme Listesi ve Ekonomik Analiz

Yapmış olduğumuz araştırmalar çerçevesinde projemiz için yeterli donanıma sahip

ekipmanlar Tablo 3.2’de kulanım amaçları, fiyatları ve adetleri ile birlikte

verilmiştir. Bütçemize göre ideal olanları ve işimizi daha kolaylaştırması bakımdan

bize en uygun olan ekipmanlar seçilmiştir. Projemizin maliyeti 230 TL gibi çok

uçuk olmayan ideal bir fiyat çıkmıştır.

Malzemenin adı Kullanım amacı Birim fiyatı

(TL) Adedi

Fiyatı

(TL)

Redüktörlü dc

motor

Güneş panelinin iki

eksendeki hareketi

için

75.10 2 150.20

Güneş paneli Enerji üretimi 54.00 1 54.00

L298 Motorları sürmek için 18.68 1 18.68

PIC16F877 Kontrolör 11.62 1 11.62

LDR Sensör 0.50 4 2

Direnç Devre elemanı 0.20 10 2

Batarya Devreyi beslemek için 20 1 20

Pot Devre elemanı 0.50 1 0.50

LCD LM044L Sonuçları görmek için 25.00 1 25.00

TOPLAM 230

Tablo 3.2. Maliyet listesi

35

4. SİMÜLASYON (BENZETİM) ÇALIŞMALARI

Mühendislik sistemlerinde simülasyonun önemi gün geçtikçe artmaktadır.

Sistemlerin tasarımında büyük oranda bilgisayar simülasyonlarından faydalanmakta,

mümkün olduğunda tasarımın test aşamaları da bilgisayarlar yardımıyla

yapılmaktadır. Bu da prototiplere olan ihtiyacı azaltarak maliyetlerin büyük oranda

düşmesini sağlamaktadır.

4.1. Projemizde Kullanılan Simülasyon Yazılımları

4.1.1. MATLAB

Simulink, MATLAB ile birlikte bütünleşik olarak çalışan bir simülasyon ortamıdır.

Simulink bize karmaşık sistemleri tasarlama ve simülasyon yapma olanağı

vermektedir. Sürekli zamanlı ve ayrık zamanlı sistemleri ,veya her ikisini de içeren

hibrit sistemleri desteklemektedir. İçinde birçok alt sistemi blok olarak

barındırdığından sürükle-bırak yöntemiyle birçok sistemi bir-kaç dakikada kurarak

simule edebilir, değişik durumlardaki cevabını test edebilirsiniz. Bunun için

Simulink bizlere zengin bir blok kütüphanesi sunmaktadır.

4.1.1.1. Simulink üniteleri

●İntegralci (Integrator): Giriş sinyalinin zamana göre integralini hesaplar.

●Kazanç(Gain): Bu bloğa gelen giriş sinyali bir kazanç(sayısal bir değer) ile çarpılır.

Kazanç bloğu hem skaler (sayısal) hem de vektör(eleman elamana çarpma)

sinyalleriyle çalışır; bu durumda kazanç değeri girişin tipiyle uyumlu olmalıdır.

36

●Toplama(Sum): Girişlerin cebrik toplamını veren bir bloktur. Girişlerin sayısı ve

her bir girişe uygulanacak işaret, blok diyalog kutusunda ayarlanabilir.

●Mux: Sonlu sayıda skaler giriş sinyallerini bir çıkış sinyali matrisi üretecek tarzda

birleştiren bloktur.

●Gösterge(Display): Giriş sinyalinin o anki değerini gösterir.

●Görüntüleme(Scope): Skaler veya vektör sinyallerini osiloskoptakine benzer tarzda

grafik olarak gösteren bloktur.

●Sabit(Constant): Sabit bir sayısal değer üreten bloktur. Sabit, bir skaler veya vektör

olabilir.

●Basamak/Adım(Step): Basamak/Adım fonksiyonu üretir.

●PID: PID kontrolünü ayarlayabilen bloktur.

37

4.1.2. PROTEUS (ISIS)

PROTEUS; elektronikle ilgili devre çizimi, baskı devre çizimi yapabileceğimiz

ayrıca çizilen devrelerin simülasyon ve animasyonunu yaparak çalışıp çalışmadığını

deneyebileceğimiz oldukça gelişmiş bir programdır. PROTEUS programı

kullanmamızın bize kazandırdıklarına şöyle bir bakacak olursak;

• Gerçek malzemelerle devre monte edilmediğinden zaman, para, enerji tasarrufu

sağlanır.

• Kullanımı kolay olup, kablo karmaşasından bizi kurtarır ve gerçek devreye yakın

sonuçlar almamızı sağlar.

• Devrenin çalışıp çalışmadığı bilgisayarda denenebilir.

• Birçok elektronik cihaz istenildiği anda devrelerimiz de kullanılabilir. (Sinyal

Jeneratörü, Osilaskop)

• Programda kurduğumuz devredeki elemanların değerleri değiştirilebilir, sonuç

tekrar tekrar görülebilir.

• Grafik tabanlı simülasyon yapılabilir.

• Micro controller tabanlı her türlü sistemi kurup test edebiliriz.

• Program binlerce elektronik eleman içeren devre tasarımlarının üretiminde

kullanılabilir.

• Çizilen devrelerin malzeme listesi çıkarılabilir.

4.2. Sistemimizin Modellenmesi

Projemizde sistemimizin modellenmesi aşamasında bir önceki bölümde bulduğumuz

transfer fonksiyonu MATLAB’ ta Simulink ortamında yukarıda anlattığımız üniteler

yardımıyla çizerek gerekli grafiklerimizi elde ettik.

Sistemimizin transfer fonksiyonu;

𝑋(𝑠)

𝑒(𝑠)=

0.7371

s(s+0.0335) (39)

38

PID denetleyicimizin transfer fonksiyonu;

PID=0.436s2+1.7478s+5

s (40)

Bu denklemlere göre sistemimizin modellenmiş hali Şekil 4.1’de verilmiştir.

Şekil 4.1. Simulinkte Sistemimizin Blok Diyagramı

PID katsayılarımızı, yüzde aşımın %10’ dan küçük olması istediğimizden dolayı

yazılımda Kd, Ki ve Kp parametrelerinde küçük oynamalar sonucu istediğimiz grafik

şekline ulaşıldı. Tablo 4.1’de matematiksel işlem sonucu ve ayarlanan kısıtlara göre

olması istenen sonuçlar verilmiştir.

Tablo 4.1. PID Parametrelerinin Değişimi

Tablo 4.1’ deki olması istenilen parametreleri(Kd, Kp ve Ki) sistemimizin blok

diyagramında bulunan PID kontrol bloğunun içine işlemek için Şekil 4.2’de verilen

Simülink’ teki PID bloğuna çift tıklatarak gelen pencerede gerekli yerlere

yazılmıştır. Bu işlem aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Matematiksel İşlem

Sonucu

Olması İstenilen Sonuç

Kd 0.436 4.804

Kp 1.7478 2.5

Ki 5 0.05

39

Şekil 4.2. PID Bloğunun İç Yapısı

Şekil4.1’ deki sistem modelimizin çalışma mantığı;

Şekil4.1’ de görüldüğü üzere sistemimiz kapalı çevrim denetim sistemidir. Kapalı

çevrim denetim sisteminde geri besleme elemanı üzerinden alınan çıkış

büyüklüğünün değerlendirilebilir kısmı, referans bir değer ile karşılaştırılır ve elde

edilen hata sinyalinin yapısına ve kontrol edilen değişkene uygun bir denetim sinyali

üretilir. Uygun denetim sinyalini denetim modu ünitesi oluşturur. Denetim modu

ünitesi bu işlemi bir veya birkaç denetim yöntemi (denetim modu) kullanarak

gerçekleştirir. Bu kısımda PID denetim yöntemlerini kullanarak sinyal üreten

denetim devreleri ve matematiksel modellemeler yapılmıştır.

PID denetimde set değeri ile ölçülen değer arasındaki fark sinyalinin türevi ve

integrali alınır. Hata sinyali oransal denetleyiciden geçer ve toplayıcı devresinde

türev sinyali, integral sinyali, oransal sinyal ve dengeleme gerilimi toplanır. Bu

şekilde dengeleme gerilimi taban alınarak düzeltme yapılmış olur.

Ayrıca PID kısmının doğruluğunu test etmek için bir önceki bölümde bulduğumuz

PID parametrelerini (Ki, Kp, Kd) Command Window’ da ekler kısmında verilen

40

yazılımda yerlerine koyarak PID’ nin step response-time grafiğini çizdirdik. Bu

grafikten sağ tıklayarak çıkan menüden Characteristics’i tıklayıp yüzde aşım ve

durulma zamanını bulduk. Yüzde aşımın %10 değerinden küçük olması

istediğimizden dolayı yazılımda Tablo4.1’ de belirtilen Kd, Ki ve Kp

parametrelerinde küçük oynamalar sonucu istediğimiz grafik şekline ulaşıldı.

4.3. Sistemimizin Simülasyonu

Sistemimizin modelini daha önce Şekil 4.1’ de vermiştik. Bu modelde bulunan Scope

bloğuna çift tıkladığımızda modelin Giriş – Çıkış cevabını gösteren grafik Şekil

4.3.’te verilmiştir.

Şekil 4.3. Sistemimizin Giriş – Çıkış Cevabı

PID parametrelerini (Ki, Kp, Kd) Command Window’ da ekler kısmında verilen

yazılımda yerlerine koyarak PID’ nin step response-time grafiğini çizdirdik.

41

Şekil 4.4. Step Response – Time Grafiği

Şekil 4.4’teki grafikten sağ tıklayarak çıkan menüden Characteristics’i tıklayıp

yüzde aşım ve durulma zamanını bulduk. Yüzde aşım %10 değerinden küçük olduğu

ve durulma zamanının 4.22 saniyeye düştüğü aşağıdaki grafiklerden görülmektedir.

Bu adımlarda Şekil 4.5’te ve Şekil 4.6’da verilmiştir.

Şekil 4.5. Yüzde Aşım Değerini Gösteren Grafik

42

Şekil 4.6. Durulma Zamanını Gösteren Grafik

Sistemimizin Proteus’ ta ki devre şeması Şekil 4.7’de gösterilmiştir. Gerekli yazılım

PIC in içerisine atılmış ve çalıştırılmıştır.

Sekil 4.7. Devremizin ISIS Şeması

43

5. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

5.1. Genel Bilgiler

Proje düzeneği önceden tasarım aşamasında belirlenmiştir. Daha sonra belirlenen bu

düzenek aşağıdaki işlem adımlarıyla sonuca ulaştırılmıştır.

İlk olarak sistemin boyutlandırması ve çizimi yapılmıştır. Şekil 5.1 de

görüldüğü gibidir.

Şekil 5.1. Boyutlandırma

Kasa dediğimiz alt kısım marangozda kestirilmiştir.

Motorların sistemi döndürebilmesi için gerekli mekanik düzen tornada

kestirilmiştir ve montajı yapılmıştır.

Sistemin elektronik aksamı;

1. Motorların yön kontrolü için sürücü devresi,

2. AKÜ şarjı için şarj kontrol devresi,

3. PIC 16F877A için regülatör devresi,

olmak üzere tek kart üzerine basılmıştır. Bu işlem adımlarında; marangoz ve

torna işlemlerinde maddi açıdan ve ulaşım açısından küçük zorluklar

yaşanmıştır. Uygulama sırasında ise kullanılan L redüktörlü motorun torna

işlemi sırasında zarar görmüş olduğu ve güneş panelini kaldırırken redüktör

44

dişlisinin zarar gördüğü belirlenmiştir. Motorun tekrar temini için zaman

kaybı, maddi ve ulaşım sorunları yaşanmıştır.

Şekil 5.2. Devremizin ARES şekli

Sistemimizin elektronik kart tasarımını gerçeklenmek için öncelikle ISIS de

devre şeması oluşturulmuştur. Daha sonra baskı devre işlemi için Şekil 5.2 de

gösterildiği gibi ARES ortamına aktarılmıştır.

Şekil 5.3. Baskı devresinin basılmış hali

Ares ortamına atıldıktan sonra sistemin baskı devre şeması yağlı kağıt

üzerine çıktı alınmıştır. Gerekli olan işlemler için malzemeler temin edilip

uygulamaya geçilmiştir. Bu işlemler;

Devrenin iyi çıkması için plaket, yüzeyindeki kirden arındırılmıştır.

Ütü ile yağlı kağıt plaket üzerine basılmıştır.

Daha sonra plaket aside atılmıştır.

45

Son olarak delik yerleri delinmiştir.

Bu işlemler sonucunda plaket Şekil 5.3 teki görünümüne ulaşmıştır.

Şekil 5.4. ARES 3D devre görüntüsü

Devre elemanlarının plakete lehimlenmeden önce ki ARES ortamında devre yerleşim

planı Şekil 5.4 te verilmiştir.

Şekil 5.5. Devre kartının son hali

Delinmiş olan plaket üzerine elemanların lehimlenmesi yapılmış ve son hali Şekil 5.5

te gösterilmiştir.

46

Sistemin çalışması, LDR lerden alınan geri bildirime göre güneş panelinin PID

kontrolör yardımı ile en az hata payına ve en hızlı cevabı verecek şekilde güneşin

yönünü tayin etmesi prensibine dayanmaktadır.

Güvenlik açısından sistemde döner aksam bulunduğu için gerekli yerlere döner

aksam uyarısı konulmuştur. Panelin kuzey güney hareketi sırasında demir profile

çarpma ihtimaline karşı acil durumda devreyi kesece iki adet switch

konumlandırılmıştır. Elektronik devrenin zarar görmemesi adına ‘+’ ve ‘-‘

girişlerinin yanlış olmaması için girişler belirtilmiştir.

5.2 Güneş Paneli ve DC Motorların Birleştirilmesi

Projemizde kullandığımız güneş paneli tasarımımızı gerçeklemek için hesaplarımıza

uygun koşullarda olup özellikleri Tablo 5.1 de belirtilmiştir. Sistemi kontrol edecek

olan motorlar da tasarım hesaplarına uygun seçilmiştir ve özellikleri yine Tablo 5.1

belirtilmiştir.

Tablo 5.1. Güneş Paneli ve Motorların Teknik Özellikleri

Güneş paneli ve motorların birleştirilme aşamasında öncelikle alt yapının hazırlanmış

olması gerektiği için kasa kısmı gerekli ölçülere uygun olarak marangozda

kestirilmiştir. Daha sonra mekanik aksam için maddi açıdan da uygun olması için

sanayide birkaç torna ustasıyla görüşülmüştür. Bütçemize uygun masraf ve işçilik

maliyetini bizim için en aza indirgemiş olan torna ustasıyla anlaşılmıştır.

6mm D Şaft

17mm

87mm

180gr

6mm D Şaft

13mm

80mm

150gr

Mil Uzunluğu

Uçtan Uca Uzunluk

Ağırlık:

Hız

Boşta Çektiği Akım

Motor Çapı

Redüktör Çapı

Mil

Dikdörtgen 32x26mm

Teknik Özellikler

Max Güç

Gerilimi (vmp)

Anma Akımı (IMP)

Açık Circult Gerilim (VOC)

Kısa circult akımı (ISC)

Boyut

30Rpm

30mA

24mm

150mA

24mm

37mm

L Redüktörlü DC Motor

24W

12V

2A

Redüktörlü DC Motor

23W

12V

1.9A

90Rpm

275x335x25 mm

Güneş Paneli

10W

18V

0,56 A

21.0V

0,66 A

47

Sistemimizin nasıl çalışacağı açıklanmış uygun bir teknik resimle ile ölçülerin nasıl

olacağı anlatılmıştır. Ustamız anlatımımıza ve teknik resmimize uygun olarak güzel

bir işçilik çıkarmıştır. Sistemimizin birleştirilmiş hali Şekil 5.6 da verilmiştir.

Şekil 5.6. Sistemin Son Şekli

5.3. Güç Elektroniği Elemanlarının Gerçeklenmesi

5.3.1 Şarj Kontrol Devresi: Bu devre ile 12V-1.3AH asitli aküleri kontrollü olarak

şarj edebilmektedir. Şarj akımı sabit olarak 160ma civarındadır. Akü şarja

bağladığında şarj ledi ışık verecektir ve bu sırada TL521 optokuplörü şarj

başlangıcını algılayarak regüleyi 14.5 v…15v civarında bir gerilime ayarlamaktadır.

Akünün şarj seviyesi bu voltaja ulaşınca şarjı durur ve led söner. Regülasyon voltajı

ise 13.3v civarında yüzdürme değerine gelir.

5.3.1.1 L200 Entegresi:

L200 entegresi, gerilim ve akım regülatörüdür. Maksimum giriş voltajı 40 volttur

girişinde anlık (10ms) voltaj yükselmelerine karşı (60 volt) karşı koruması vardır.

Çıkış voltajı 2.85 volt - 36 volt arası ayarlanabilir.

48

Çıkış gücü ise 0 - 2 amper dir.

Şekil 5.7. L200 entegresi

5.3.2 Motor Sürücü Devresi: Motorları sürmek için içerisinde iki adet H-Köprüsü

bulunan L298N entegresi kullanılmıştır. Step motor veya DC motor sürmek için

kullanılabilmektedir. Arduino, PIC ve benzeri platformlar için kullanımı

mümkündür. Sürüş voltajı : 5 - 35 V. Maksimum sürüş akımı : 3 A / kanal. Lojik

voltaj : 5V. Lojik akım : 0 - 36 mA. Maksimum güç : 25 W.

Şekil 5.8. L298N entegresi

5.4. Yapılan Testler

Tasarladığımız sistemi gerçekledikten sonra yapılan testler şunlardır;

İlk olarak göz kontrolü ile sistemin dışarıdan görünüşü kontrol edilmiştir,

herhangi bir eksiklik ya da iyi sıkılmamış vida olmamasına dikkat

edilmiştir.

Sisteme enerji verilerek motorların düzgün çalışıp çalışmadığı kontrol

edilmiştir. Doğu-batı eksenindeki motora da enerji verilip test edildiğinde

hiçbir sıkıntı olmadan çalıştığı görülmüştür. Aynı şekilde kuzey güney

49

motorunun da çalışmasında bir problem oluşmadığı test edilmiştir. Bu

testlerde motor sürücü devresi kullanıldığımız için sürücü devresinde de bir

problem oluşmadığı görülmüştür.

AKÜ şarj kontrol devresi test edilmiştir. Şarj kontrol devresinin girişlerine

20V uygulandığında çıkıştan 14V alınmaktadır. Ölçülerek test edilmiştir. Şu

anda AKÜ dolu olduğu için üzerindeki dolu olduğunu ifade eden led

yanmamaktadır. Fakat 10V un altında bir şarj edilebilir kaynak

bağlandığında şarj dolumu bitene kadar ledin yandığı yani dolumun devam

ettiği anlaşılmaktadır.

Yapmış oluğumuz sistem güneş ışınlarını panel üzerine en dik açıyla alacak

şekilde tasarlanmıştır. Bu yüzden panelin dört kenarına LDR ler

yerleştirilmiştir. LDR lerin referans gerilimine göre yön tayini

gerçekleştirilmiş ve sistem amacına uygun çalışmıştır.

6. SONUÇLAR

50

6.1. Genel Açıklamalar

Günümüzde artan enerji ihtiyacı ve buna paralel olarak çevre sorunlarının artması,

yeni ve temiz enerji ihtiyacının kullanımını gerekli hale getirmiştir. Bunun yanında

dünyadaki enerji kaynaklarının tükeniyor olması enerjiyi daha verimli kullanmayı

gündeme getirmiştir. Bu amaçla yola çıkılmış bu çalışmada, yenilenebilir enerji

kaynaklarında en büyük potansiyele sahip olan güneş enerjisi ele alınmıştır.

Özellikle ülkemizde yenilenebilir enerji konusunda desteklerin az olması ve gereken

önemin verilmemesi, kişisel olarak güneş enerjisinden elektrik üretimi istenilen

yararlanma seviyesine ulaşılamamasına neden olmaktadır. Bugün 4 kişilik bir ailenin

enerji ihtiyacı aylık ortalama olarak 150 kWh olduğu düşünülürse, güneş

enerjisinden elektriğini üretmek isteyen bir aile için bu maliyet toplamda 2000$ 'ı

bulmaktadır (enerji verimliliği dikkate alınırsa). Bu maliyetleri biraz azaltma ve

birim alandan daha fazla enerji üretmenin yolu güneş takip sistemleridir. İlk kurulum

maliyeti sabit sisteme göre daha pahalı olsa dahi, ürettiği fazladan enerji ve kapladığı

alan dikkate alındığında avantajı daha fazladır. Günümüzde bu tür sistemlerin

gerekliliği kaçınılmaz olmuştur.

Güneş takip sistemlerinin dezavantajı takip sisteminin maliyeti ve takip sırasında

harcadığı enerjidir. Tasarlamış olduğumuz sistemde kontrol kartını daha basit

yapmamız, hem maliyeti düşürmüş, hem de takip esnasında harcanan enerjiyi aza

indirmiştir. Kullanmış olduğumuz DC motorun gücü 9.6 W' tır. Günlük tüketim

(Ortalama 8 saat) 0.022 Wh’ tır. Sistemimizin kontrol kartı tasarımı tamamen kendi

tasarımımız olup, güneşin doğuşundan itibaren hem yatayda(doğu-batı), hem

dikeyde(kuzey-güney) güneşi takip etmektedir. Tasarımını yapmış olduğumuz iki

eksenli güneş takip sisteminin verimi sabit sisteme göre kış aylarında %70, yaz

aylarında %11 olup, yıllık ortalamada ise %31,67 daha fazla olacağı

planlanmaktadır.

51

Tablo 6.1. Maliyet tablosu

2,5

Toplam

(TL)677,1

LDR Devre elemanı 1 4 4

Kablo Devre elemanı 5 5

Switch Güvenlik 1 2 2

7805 Devre elemanı 1 1 1

PIC16F877A Kontrolör 10 1 10

Köprü diyot Devre elemanı 3 3 9

Diyot Devre elemanı 0.10 1 0,1

Optocoupler

(JC817)Devre elemanı 2,75 1 2,75

L200 Şarj kontrol 5,5 1 5,5

L298N Motor sürücü 9,9 2 19,8

LED Devre elemanı 0.25 1 0,25

Taş Direnç Devre elemanı 1 4 4

Soğutucu Devre elemanı 2 5

Direnç Devre elemanı 0.10 12 1,2

Anahtar On-Off 0.50 1 0,5

25

2

KlemensGiriş çıkış

bağlantısı1 7 7

Değer okumak 25

Devre elemanı 1

1

2

55

50

160

60

120

Baskı devre 10

1

1

3

10

Baskı devre

çıkarmak 15

1

1

50

15

Enerji depo

etmek 50

2

1 50

Sisteme hareket

kazandırmak 60

2

1

Aktarım elemanı 50

1

1

LCD ekran

Kondansatör

Panel zemini 55

Aktarım elemanı 80

Sisteme hareket

kazandırmak 60

Enerji üretmek 50

Baskı devre

çıkarmak 3

AKÜ

Güneş paneli

Perhidrol

Tuzruhu

Plaket

Kasa

Profil boru

Motor mil yuvası

Redüktörlü DC

motor

L Redüktörlü DC

motor

Malzemenin Adı Kullanım Amacı Birim Fiyatı

(TL)Adedi

Fiyatı

(TL)

52

Tasarım aşamasında yapmış olduğumuz maliyet analizi ile bitirme aşamasında

yapmış olduğumuz maliyet analizi birbirine denk çıkmamıştır. Gerek alt kasa gerek

mekanik aksam gerek de yaşadığımız arıza sebeplerinden dolayı ek masraflarımız

oluşmuştur. Öncelikle kasa ve mekanik aksam kısmında malzeme fiyatından hariç

olarak işçilik masrafları da olduğu için böyle bir fark oluşmuştur. Daha sonra

devremizi gerçekleme aşamasında motorlarımızdan bir tanesi dişli sıyırarak sağlıklı

çalışmaz hale gelmiş ve değiştirilmesi karar verilmiştir. Yeni motorun temini için,

biz iş yeri eğitimi yaptığımız için yerimize gitmesi için Mustafa Sömek

arkadaşımızla anlaşılmış gerekli yol masrafları karşılanmış ve yeni motor temin

ettirilmiştir.

6.2. Simülasyon Sonuçları

Sistem transfer fonksiyonu;

𝑋(𝑠)

𝑒(𝑠)=

0.7371

s(s+0.0335) (41)

Belirlenen PID katsayıları;

𝐾𝑝 = 4.804

𝐾𝑑 = 2.5

𝐾𝑖 = 0.05

Bu doğrultuda oluşan PID transfer fonksiyonu;

PID=4.804s2+2.5s+0.05

s (42)

Bu fonksiyonların daha önceki bölümlerde nasıl bulunduğu anlatılmıştı.

MATLAB’ ta sistemimizin denetimsiz hal transfer fonksiyonun birim basamak

cevabını çizdirilmiştir. Bu grafikler açık çevrim ve kapalı çevrim olarak verilmiştir

( Şekil 6.1 ve Şekil 6.2 ).

53

.

Şekil 6.1. Sistemin Açık Çevrim Cevabı

Şekil 6.2. Sistemin Kapalı Çevrim Cevabı

Sisteme uygulanan birim basamak sonucu sistemin tepkisidir. Fakat herhangi bir

bozu veya bir yanlışlık sonucu sistemden geri bildirim alınmadığı için sadece bize

sistem hakkında bir fikir vermektedir. Otomatik kontrol yapılabilmesi için sistem

kapalı çevrim kontrol yapılabilmesi gerekmektedir. Görüldüğü üzere sistemimizde

herhangi bir denetleyici yokken yüzde aşım ve durulma zamanları oldukça yüksek

çıkıyor. Biz sistemimizdeki bu durumu düzeltmek yani yüzde aşımı %10’ nun altına

54

ve durulma zamanını 5 saniyenin altına çekmek için sisteme PID kontrol uyguladık.

Böylece PID kontrolü uygulayarak sistemin oturma zamanını hızlandırabiliriz.

Şimdi PID denetimli asıl olan transfer fonksiyonumuzu MATLAB’ a yazarak

aşağıdaki grafikler elde edildi.

Şekil 6.3. PID Denetim Sonucu Açık Çevrim Cevap

Açık çevrim olarak kontrol edilirse sistemimizin cevabı Şekil 5.3’teki gibidir.

Şekil 6.4. PID Denetim Sonucu Kapalı Çevrim Cevap

55

Verilen sistem ve PID katsayılarının, MATLAB’ ta uygulanması sonucunda sistemin

PID ile sistemin kapalı çevrimde kararlı bir şekilde referans değerine ulaştığı

gözlemlenmiştir. Şekil5.4’ te görüldüğü üzere yüzde aşım %8.77’ ye ve durulma

zamanı 4.22 sn’ ye çekilmiştir.

6.3. Deney Sonuçları

Sistemimiz güneş ışığı altında çalışmak için tasarlanmış olup simülasyon

denemelerinde güneş ışığından faydalanılamamıştır. Ancak güneş ışığı yerine LDR

lere referans değerler atanarak işlem gerçekleştirilmiştir. Bu atanan referans

değerlerinin altına veya üstüne çıkıldığında DC motorlara bağlı olan güneş paneli

LDR nin durumuna göre yön tayinini gerçekleştirmiştir. Deneysel işlemler için

öncelikle LDR lere güneş ışığı altında değişik saatlerde gerekli ölçümler yapılarak

gerçek referans değerleri atanmıştır. Yine bir önceki durumda olduğu gibi bu

değerlerin altına veya üstüne çıkıldığında LDR lerden gelen geri bildirime göre DC

motorlar yön tayini gerçekleştirmiştir.

Yapılan pratik çalışmalar sonucu sistem istenilen cevabı karşılamış grafiksel olarak

aşağıdaki Şekil… da gösterilmiştir.

Şekil 6.5. Sabit sistem ve hareketli sistem grafiği

Grafikte de görüldüğü üzere sabit sistem sadece öğlen 12:00-14:00 saatleri arasında

tam verimde çalışmaktadır. Bunun sebebi güneş ışınlarının diğer vakitlerde panelin

üzerine dik açı ile düşmemiş olmasıdır. Fakat bizim sistemimizde bu durum ortadan

kaldırılmıştır. Amacımıza yönelik olarak gerçekleştirmiş olduğumuz PID denetimli

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

06

:00

07

:00

08

:00

09

:00

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

Sabit Sitem

Hareketli Sistem

56

bu sistem güneşin doğmaya başladığı ilk saatlerden batışına kadar hep en yüksek

verimde enerji üretmekte olup amacına uygun çalışmaktadır. LDR lerden alınan geri

bildirim sayesinde sistemimiz güneş ışınlarını hep en dik açıyla almaktadır. Bu

sayede alınan verim hep en üst seviyelerdedir.

6.4. Değerlendirmeler

Yapılan bu proje ile en çok kullanılan sistem modellerinden transfer fonksiyonu veya

durum uzayı modeli girilerek sistemlerin analizi kolaylıkla yapılabilmektedir.

Kullanıcıların herhangi bir MATLAB bilgisine sahip olmadan MATLAB çalıştırarak

sistemlerin kontrol sinyalli uygulanmadan zaman ve frekans cevap eğrilerine

erişilebilmektedir. Yapılan deneylerde MATLAB ile elde edilen sonuçlar teorik

olarak hesaplanan sonuçlar ile örtüşmektedir.

Modeli bilinen sistemlerin PID ile kontrol edilmesinde MATLAB yardımı ile

deneysel simülasyon yapılması sağlanmıştır. Bu sayede sisteme herhangi bir hasar

verilmeden istenilen değere ulaşılıp ulaşılmadığı kontrol edilebilir. Simülasyon

işlevinin yanı sıra, PID kontrolörün yapısı ve PID parametrelerinin ayrı girilmesi ile

sistemlerin zaman ve frekans cevap eğrilerindeki değişmeler gözlemlenmektedir. Bu

sayede endüstride çok geniş bir kullanım yeri olan PID kavramının öğrenilmesi

kolaylaştırılmıştır. P,I ve D parametrelerindeki artış ve azalışlar ile sistemin tepkisi

gözlemlenebilmektedir.

Sonuç olarak, günümüzde enerji ihtiyaçları çeşitli yöntemlerle, belli ücretler

karşılığında elde edilebilmektedir. Bu türlü yenilenebilir enerji kaynakları sayesinde

ise sınırsız enerjiyi herhangi bir ücret ödemeden elde etmek mümkündür.

Gerçeklediğimiz sisteme göre enerjiden maksimum verim elde ediyoruz.

Gerçekleyeceğimiz bu proje kullanım alanı ve yaygın etki etki olarak;

●Trafik işaret lambalarında,

●Evlerin elektrik ihtiyaçlarının karşılanmasında,

●Bahçe aydınlatmasında,

●Sıcak su üretilmesinde,

●Sokak aydınlatmasında,

●Güneş enerji santrallerinde maksimum verim nedeniyle sabit sistem yerine çift

eksenli hareketli sistemler olarak kullanılabilir.

57

7. KAYNAKLAR

[1] Kentli, F., Yılmaz, M., (2012). Obtaining The Optimum Efficiency Electrical Energy

Under Diyarbakir Conditions Using Solar Tracking System Involving Pv Panel. Energy

Education Science and Technology Part A, Energy Science and Researc, Special Issue, 613-

620.

[2] Fahrenbruch, A.L., Bube, R.H., (1983) Fundamentals Of Solar Cells, Photovoltaic Solar

Energy Conversion. Academic Press, No, 19, New York 559 p.

[3] Helwa, N.H., Bahgat, A.B.G., El Shafee, A.M.R., El Shenawy, E.T., (2000).

Maximum Collectable Solar Energy By Different Solar Tracking Systems. Energy

Sources, 22(1) 23–34.

[4] Salah A., Salem N., (2004). Two Axes Sun Tracking System With PLC. Control

Energy Conversion and Management, Volume 45, Issues 11–12, 1931-1939.

[5] Georgiev, A., P. Roth A., (2004). Olivares Sun Following System Adjustment At

The UTFSM. Energy Conversion and Management, Volume 45, Issues 11–12, 1795-

1806.

[6] Bilgin, Z. (2013) Bağımsız Güneş Pili Sistemlerinin Bilgisayar İle Kontrolü. Doktora

Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, Türkiye, 5-60.

[7] Yılmaz, M. (2013), Güneş Pillerinin Yapısı ve Çalışması, Bilim ve Teknik Dergisi, 464

41.

[8] Beyoğlu, M.(2011), Micro C ve PIC18f4550. İstanbul: Altaş Yayıncılık ve Elektronik

Tic. Ltd. Şti.

[9] Agee, J. (2016), Modern Electronics Instrumentation & Measurement Techniques, A.D.

Helfrick Prentice-Hall

[10] Hlaing, N.K.(2013), Haouari-Merbih, M., Belhamed, M., Tobias, I., ve Ruiz, J.M.,

Extraction And Analysis Of Solar Cell Parameters From The _lluminated Current-Voltage

Curve, Solar Energy Materials And Solar Cell, 87, 1 (2005) 225-233.

[11] Fadil, S. ,(2013), Güneş Panelleri İçin Güneş Takip Mekanizmasının Tasarımı.

Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, Türkiye, 15-

100.

[12] Cheremisinoff P. N., Dickinson W. C, (1980). Solar Energy Technology Handbook,

Part,A Engineering Fundamentals. 270 Madison Avenue, New York, 865p.

[13] Beckman William A., Duffle John A., (1991). Solar Engineering of Thermal Processes.

Second Edition, A Wiley-lnterscience Publication, JOHN WİLEY& SONS, INC, Canada,

888p.

[14] Şenpınar A., (2005). Bağımsız Güneş Pili Sistemlerinin Bilgisayar İle Kontrolü.

Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, Türkiye, 5-60.

58

[15] Altın, V., Güneş Enerjisinden Yararlanılarak Elektrik Üretimi, Mimar ve Mühendis

Dergisi, 33 (2004) 28-31.

[16] URL-3 http://www.mmo.org.tr/index.php

[17] Shariah, A., Al-Akhras, M.A. ve Al-Omari, I.A., Optimizing The Tilt Angle Of Solar

Collectors, Renewable Energy, 26 (2002) 587-598.

[18] Altın, V., Güneş Pillerinin Yapısı ve Çalışması, Bilim ve Teknik Dergisi, 464 (2006)

41.

[19] Canan, F., Mimaride Fotovoltaik Panel Uygulamaları, Yeni ve Yenilenebilir Enerji

Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi, Ekim 2003, Kayseri, Bildiriler Kitabı, E/2003/330, 43-

52.

[20] Altın, V., Güneş Enerjisinden Yararlanılarak Elektrik Üretimi, Mimar ve Mühendis

Dergisi, 33 (2004) 28-31.

[21] Akkaya, R. ve Kulaksız, A.A., A Microcontroller-Based Stand-Alone Photovoltaic

Power System For Residential Appliances, Applied Energy, 78 (2004) 419-431.

[22] AY, S., “Elektrik Enerjisi Ekonomisi” Birsen Yayın Evi,2008,İstanbul.

[23] Haouari-Merbih, M., Belhamed, M., Tobias, I., ve Ruiz, J.M., Extraction And Analysis

Of Solar Cell Parameters From The _lluminated Current-Voltage Curve, Solar Energy

Materials And Solar Cell, 87, 1 (2005) 225-233.

[24] Çelik, A.N. ve Açıkgöz, N., 240 W Gücünde Akü Depolu Bağımsız Bir Fotovoltaik

Enerji Sistem Tasarımı ve Uygulaması, Güneş Enerjisi Sistemleri Sempozyumu ve Sergisi.

[25] Çevre Analiz, http://www. cevreanaliz.blogspot.com, (19.05.2013).

[26] Düzce Üniversitesi, http://www. myo-os.duzce.edu.tr, (19 Mayıs 2013).

[27] Kimya Özel, http://www. kimyasal.net, (19 Mayıs 2013).

[28] Marmara Üniversitesi Yeni Teknolojiler Araştırma ve Uygulama Merkezi,

http://www. ytam.marmara.edu.tr, 19 Mayıs 2013.

[29] http://www. makinamuhendisi.com, (19 Mayıs 2013).

[30] Beckman William A., Duffle John A., (1991). Solar Engineering of Thermal

Processes. Second Edition, A Wiley-lnterscience Publication, JOHN WİLEY& SONS,

INC, Canada, 888p.

[31] Enerji Bakanlığı, 2012 raporu, http://www.enerji.gov.tr, 10 Aralık 2012.

[32] Mastar, E., (2012). Güneş Panelleri İçin Güneş Takip Mekanizmasının Tasarımı.

Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, Türkiye, 15-

100.

[33] Gür, S., Atik, K., (2009). Yoğunlaştırıcılı Güneş Kollektörleri Ve Termoelektrik

Jeneratörler Kullanarak Elektrik Üretimi. 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu

(IATS’09), 13-15 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye.

[34] Oparaku, O.U., (2002). Assesment Of The Cost-Effectiveness Of Photovoltaic

System For Telecommunications In Nigeria. Taylor and Francis.Int.J.of Solar Energy,

Vol,22, p 123-129.

59

[35] Otomatik Kontrol Sistemleri, Benjamin C.KUO, Literatür Yayınları, 1999

[36] Modern Electronics Instrumentation & Measurement Techniques, A.D. Helfrick

Prentice-Hall, 1990.

[37] Coşkun, İ.ve Terzioğlu, H. “Gerçek Zamanda Değişken Parametreli PID Hız Kontrolü”,

5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09) (2009).

[38] Coşkun, İ., Terzioğlu, H., “Hız performans eğrisi kullanılarak kazanç (PID)

parametrelerinin belirlenmesi”, Journal of Technical-Online, 180-205, 2007.

[39] Yüksel, İ., “Otomatik Kontrol”, Uludağ Üniversitesi Güçlendirme Vakfı, Bursa, (2001).

[40] Kulaksız, A.A., Güneş Panelinden Sağlanan Elektrik Enerjisinin Güç Elektroniği

Sistemleriyle Kontrolü, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,

Konya, 2001.

[41] Muntasser, M.A., Bara, M.F., Quadri, H.A., El-Tarabelsi, R. ve La-Azabi, I.F.,

Fotovoltaic Marketing _n Developing Ccounties, Applied Energy, 65, 1 (2000) 67-72)

[42] Canan, F., Mimaride Fotovoltaik Panel Uygulamaları, Yeni ve Yenilenebilir Enerji

Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi, Ekim 2003, Kayseri, Bildiriler Kitabı, E/2003/330, 43-

52.

[42] M. F. Khan and R. L. Ali,(2005), “Automatic sun tracking system,” presented at the All

Pakistan Engineering Conference, Islamabad, Pakistan

[43] Altın, V., Güneş Pillerinin Yapısı ve Çalışması, Bilim ve Teknik Dergisi, 464 (2006)

41.

[44] Şahin, Hikmet ve K. Serkan Dedeoğlu. Micro C ve PIC18f4550. İstanbul: Altaş

Yayıncılık ve Elektronik Tic. Ltd. Şti. 2013.

60

EKLER

Ek-1 Standartlar ve Kısıtlar Formu

Ek- 2 IEEE Code of Ethics (IEEE Etik Kuralları) Türkçe ve İngilizce

Ek-3 PID Parametrelerinin MATLAB’ ta Step Response – Time Grafiğini

Çizdiren Kod

Ek-4 Denetimsiz Hal Açık ve Kapalı Çevrim Transfer Fonksiyonun Birim

Basamak Cevabını Çizdiren Kod

Ek-5 Sistemin PID Denetim Sonucu Kapalı Çevrim Cevabını Çizdiren Kod

Ek-6 PIC16F877 Entegresinin Micro C’ de Yazılımı

62

IEEE Etik Kuralları IEEE Code of Ethics

IEEE üyeleri olarak bizler bütün dünya üzerinde teknolojilerimizin hayat

standartlarını etkilemesindeki önemin farkındayız. Mesleğimize karşı şahsi

sorumluluğumuzu kabul ederek, hizmet ettiğimiz toplumlara ve üyelerine en yüksek

etik ve mesleki davranışta bulunmayı söz verdiğimizi ve aşağıdaki etik kuralları

kabul ettiğimizi ifade ederiz.

1. Kamu güvenliği, sağlığı ve refahı ile uyumlu kararlar vermenin

sorumluluğunu kabul etmek ve kamu veya çevreyi tehdit edebilecek faktörleri

derhal açıklamak;

2. Mümkün olabilecek çıkar çatışması, ister gerçekten var olması isterse sadece

algı olması, durumlarından kaçınmak. Çıkar çatışması olması durumunda,

etkilenen taraflara durumu bildirmek;

3. Mevcut verilere dayalı tahminlerde ve fikir beyan etmelerde gerçekçi ve

dürüst olmak;

4. Her türlü rüşveti reddetmek;

5. Mütenasip uygulamalarını ve muhtemel sonuçlarını gözeterek teknoloji

anlayışını geliştirmek;

6. Teknik yeterliliklerimizi sürdürmek ve geliştirmek, yeterli eğitim veya

tecrübe olması veya işin zorluk sınırları ifade edilmesi durumunda ancak

başkaları için teknolojik sorumlulukları üstlenmek;

7. Teknik bir çalışma hakkında yansız bir eleştiri için uğraşmak, eleştiriyi kabul

etmek ve eleştiriyi yapmak; hatları kabul etmek ve düzeltmek; diğer katkı

sunanların emeklerini ifade etmek;

8. Bütün kişilere adilane davranmak; ırk, din, cinsiyet, yaş, milliyet, cinsi tercih,

cinsiyet kimliği, veya cinsiyet ifadesi üzerinden ayırımcılık yapma durumuna

girişmemek;

9. Yanlış veya kötü amaçlı eylemler sonucu kimsenin yaralanması, mülklerinin

zarar görmesi, itibarlarının veya istihdamlarının zedelenmesi durumlarının

oluşmasından kaçınmak;

10. Meslektaşlara ve yardımcı personele mesleki gelişimlerinde yardımcı olmak

ve onları desteklemek.

IEEE Yönetim Kurulu tarafından Ağustos 1990’da onaylanmıştır

63

We, the members of the IEEE, in recognition of the importance of our technologies

in affecting the quality of life throughout the world, and in accepting a personal

obligation to our profession, its members and the communities we serve, do hereby

commit ourselves to the highest ethical and professional conduct and agree:

1. to accept responsibility in making engineering decisions consistent with the

safety, health and welfare of the public, and to disclose promptly factors that

might endanger the public or the environment;

2. to avoid real or perceived conflicts of interest whenever possible, and to

disclose them to affected parties when they do exist;

3. to be honest and realistic in stating claims or estimates based on available

data;

4. to reject bribery in all its forms;

5. to improve the understanding of technology, its appropriate application, and

potential consequences;

6. to maintain and improve our technical competence and to undertake

technological tasks for others only if qualified by training or experience, or

after full disclosure of pertinent limitations;

7. to seek, accept, and offer honest criticism of technical work, to acknowledge

and correct errors, and to credit properly the contributions of others;

8. to treat fairly all persons regardless of such factors as race, religion, gender,

disability, age, or national origin;

9. to avoid injuring others, their property, reputation, or employment by false or

mlicious action;

10. to assist colleagues and co-workers in their professional development and to

support them in following this code of ethics.

Approved by the IEEE Board of Directors

August 1990

ieee-ies.org/resources/media/about/history/ieee_codeofethics.pdf

IEEE Code of Ethics

64

EK-3

PID Parametrelerinin MATLAB’ ta Step Response – Time Grafiğini Çizdiren

Kod

Kp=2.5;

Ki=0.05;

Kd=4.804;

Gp=tf(0.7371,[1 0.0335 0]); %Gp(s)=0.7371/(s^2+0.0335s)

Gc=tf([Kd Kp Ki],[1 0]); %(Kds^2+Kps+Ki)/s

ileri=series(Gp,Gc);

sys=feedback(ileri,1,-1);

figure(1)

step(sys); hold on

65

EK-4

Denetimsiz Hal Açık ve Kapalı Çevrim Transfer Fonksiyonun Birim Basamak

Cevabını Çizdiren Kod

-Açık Çevrim İçin;

G=tf([0.7371],[1 0.0335 0])

step(G)

xlabel('zaman')

ylabel('genlik')

title('Birim Basamak Cevabı')

grid

-Kapalı Çevrim İçin;

G=tf([0.7371],[1 0.0335 0.7371])

step(G)

xlabel('zaman')

ylabel('genlik')

title('Birim Basamak Cevabı')

66

grid

EK-5

Sistemin PID Denetim Sonucu Kapalı Çevrim Cevabını Çizdiren Kod

G=tf([3.54 1.84 0.036],[1 3.5735 1.84 0.036])

step(G)

xlabel('zaman')

ylabel('genlik')

title('Birim Basamak Cevabı')

grid

67

EK-6

PIC16F877 Entegresinin Micro C’ de Yazılımı

#define IN1 portd.rd0

#define IN2 portd.rd1

#define IN3 portd.rd2

#define IN4 portd.rd3

unsigned short aktif_duty1=0, aktif_duty2=0;

sbit LCD_RS at RB2_bit;

sbit LCD_EN at RB3_bit;

sbit LCD_D4 at RB4_bit;

sbit LCD_D5 at RB5_bit;

sbit LCD_D6 at RB6_bit;

sbit LCD_D7 at RB7_bit;

sbit LCD_RS_Direction at TRISB2_bit;

sbit LCD_EN_Direction at TRISB3_bit;

sbit LCD_D4_Direction at TRISB4_bit;

sbit LCD_D5_Direction at TRISB5_bit;

sbit LCD_D6_Direction at TRISB6_bit;

sbit LCD_D7_Direction at TRISB7_bit;

68

float referans=260;

float kp=2.5;

float kd=4.804;

float ki=0.05;

unsigned int LDR1=0;

unsigned int LDR2=0;

unsigned int LDR3=0;

unsigned int LDR4=0;

float integral;

float turev;

float cikis;

unsigned int AKU=0;

unsigned int GPIL=0;

unsigned int hata=0;

unsigned int onceki_hata=0;

float LDR1v=0;

float LDR2v=0;

float LDR3v=0;

float LDR4v=0;

float AKUv=0;

float GPILv=0;

69

unsigned int LDR1voltaj=0;

unsigned int LDR2voltaj=0;

unsigned int LDR3voltaj=0;

unsigned int LDR4voltaj=0;

unsigned int AKUvoltaj=0;

unsigned int GPILvoltaj=0;

char message1[] = "L1=0.00V";

char message2[] = "L2=0.00V";

char message3[] = "L3=0.00V";

char message4[] = "L4=0.00V";

char message7[] = "Hata=00";

char message5[] = "AKU=00.00 Volt ";

char message6[] = "GPIL=00.00 Volt ";

void adc_oku()

{

LDR1 = ADC_Read(0);

LDR2 = ADC_Read(1);

LDR3 = ADC_Read(2);

LDR4 = ADC_Read(3);

AKU = ADC_Read(5);

GPIL = ADC_Read(6);

70

}

void ldr_yaz()

{

LDR1v=LDR1*0.0049;

LDR2v=LDR2*0.0049;

LDR3v=LDR3*0.0049;LDR4v=LDR4*0.0049;

LDR1voltaj=LDR1v*100;

LDR2voltaj=LDR2v*100;

LDR3voltaj=LDR3v*100;LDR4voltaj=LDR4v*100;

message1[3] = (LDR1voltaj)/100 + 48;message1[5] = (LDR1voltaj/10)%10

+ 48;message1[6] = (LDR1voltaj)%10 + 48;

Lcd_Out(1, 1, message1);

message2[3] = (LDR2voltaj)/100 + 48;message2[5] = (LDR2voltaj/10)%10

+ 48;message2[6] = (LDR2voltaj)%10 + 48;

Lcd_Out(1, 12, message2);

message3[3] = (LDR3voltaj)/100 + 48;message3[5] = (LDR3voltaj/10)%10

+ 48;message3[6] = (LDR3voltaj)%10 + 48;

Lcd_Out(2, 1, message3);

message4[3] = (LDR4voltaj)/100 + 48;message4[5] = (LDR4voltaj/10)%10

+ 48;message4[6] = (LDR4voltaj)%10 + 48;

Lcd_Out(2, 12, message4);

}

71

char aku_yaz()

{

AKUv = AKU*0.01176;AKUvoltaj=AKUv*100;

message5[4] = (AKUvoltaj)/1000 + 48 ;message5[5] = (AKUvoltaj/100)%10

+ 48;

message5[7] = (AKUvoltaj/10)%10 + 48;message5[8] = (AKUvoltaj)%10 +

48;

Lcd_Out(3, 1, message5);

}

char gpil_yaz()

{

GPILv=GPIL*0.0176;GPILvoltaj=GPILv*100;

message6[5] = (GPILvoltaj)/1000 + 48 ;message6[6] = (GPILvoltaj/100)%10

+ 48;

message6[8] = (GPILvoltaj/10)%10 + 48;message6[9] = (GPILvoltaj)%10 +

48;

Lcd_Out(4, 1, message6);

}

void init()

{

PWM1_Init(5000); // PWM1 modülü 5000 Hz'e ayarlandı

72

PWM2_Init(5000); // PWM2 modülü 5000 Hz'e ayarlandı

}

void main() {

ADCON0 = 0x09; // A/D donanım birimi aktif edildi

ADCON1 &= 0xF0; // AN pinleri analog giriş olarak

yapılandırıldı

CMCON |= 7; // Comparators (karşılaştırıcılar) pasif edildi

TRISA = 0xFF; // PORTA

TRISE = 0x07; // PORTE

TRISD = 0x00; // PORTD

PORTD = 0X00;

lcd_init(); //LCD alt programı çağrılıyor

Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF); //LCD imleci kapatılıyor

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); //LCD temizleniyor

init();

delay_ms(100);

PWM1_Start(); // PWM1 başlatıldı

PWM2_Start(); // PWM2 başlatıldı

PWM1_Set_Duty(aktif_duty1); // PWM1 için duty_cycle set edildi

PWM2_Set_Duty(aktif_duty2); // PWM2 için duty_cycle set edildi

73

while(1){

adc_oku();

ldr_yaz();

aku_yaz();

gpil_yaz();

if( LDR1voltaj < referans ){

IN1=0;

IN2=0;

IN3=1;

IN4=0;

hata=1;}

if( LDR2voltaj < referans )

{

IN1=0;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=1;

hata=2;}

if( LDR3voltaj < referans ){

74

IN1=0;

IN2=0;

IN3=1;

IN4=0;

hata=3;}

if( LDR4voltaj < referans ){

IN1=0;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=1;

hata=4;}

if( LDR1voltaj < referans && LDR2voltaj < referans){

IN1=1;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=0;

hata=5;}

if( LDR1voltaj < referans && LDR3voltaj < referans){

IN1=0;

IN2=0;

75

IN3=1;

IN4=0;

hata=6;}

if( LDR2voltaj < referans && LDR4voltaj < referans){

IN1=0;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=1;

hata=7;}

if( LDR3voltaj < referans && LDR4voltaj < referans){

IN1=0;

IN2=1;

IN3=0;

IN4=0;

hata=8;}

if( LDR1voltaj < referans && LDR2voltaj < referans && LDR3voltaj <

referans){

IN1=1;

IN2=0;

IN3=1;

76

IN4=0;

hata=9;}

if( LDR1voltaj < referans && LDR2voltaj < referans && LDR4voltaj <

referans){

IN1=1;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=1;

hata=10;}

if( LDR1voltaj < referans && LDR3voltaj < referans && LDR4voltaj <

referans){

IN1=0;

IN2=1;

IN3=1;

IN4=0;

hata=11;}

if( LDR2voltaj < referans && LDR3voltaj < referans && LDR4voltaj <

referans){

IN1=0;

IN2=1;

IN3=0;

77

IN4=1;

hata=12;}

if( LDR1voltaj < referans && LDR2voltaj < referans && LDR3voltaj <

referans && LDR4voltaj < referans){

hata=0;

IN1=0;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=0;

}

if( LDR1voltaj > referans && LDR2voltaj > referans && LDR3voltaj >

referans && LDR4voltaj > referans){

hata=0;

IN1=0;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=0;

}

if(hata != 0 ){

integral = integral + (hata * 10);

turev = ((hata) - (onceki_hata)) / 10 ;

78

cikis = (Kp * hata) + (Ki * integral ) + (Kd * turev);

if(cikis > 255){cikis=255;}

onceki_hata = hata;

delay_ms(10);

PWM1_Set_Duty(150+cikis);

PWM2_Set_Duty(150+cikis);

integral=0;turev=0;cikis=0;

}

}

}

79

ÖZGEÇMİŞ 1

Suat BASAK, 19.03.1993 tarihinde Aydın Çine’de doğdu. İlkokulu Aydın Çine

Kahraman Köy İlköğretim okulunda okudu. Ortaokulu Fevzi Paşa Sevim Kalkan İlk

Öğretim okulunda okudu. Liseyi Aydın Çine Teknik Lisesinde okudu. 2011 yılında

bu liseden mezun oldu. 2012 yılında Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümünü kazandı. Şuan Sakarya Üniversitesi

Teknoloji Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği son sınıf öğrencisidir.

80

ÖZGEÇMİŞ 2

Abdullah ŞIRAN, 07.11.1994 tarihinde İzmir Kiraz’da doğdu. İlkokulu İzmir Kiraz

Yatılı İlköğretim Bölge okulunda okudu. Ortaokulu Çetineller İlk Öğretim okulunda

okudu. Liseyi Torbalı Anadolu Teknik Lisesinde okudu. 2012 yılında bu liseden

mezun oldu. 2012 yılında Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Elektrik

Elektronik Mühendisliği Bölümünü kazandı. Şuan Sakarya Üniversitesi Teknoloji

Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği son sınıf öğrencisidir.