61
T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Üzüm Suyu Sıkma 210221 Mehmet İNAL DANIŞMAN Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ 2013 TRABZON

Üzüm Suyu Sıkma - eee.ktu.edu.tr · Makinanın çalışma prensibi ise doğru akım motoru yardımı ile piston aşağı- ... Ürün Ürün için kalori hesabı ... Meyve sıkma

Embed Size (px)

Citation preview

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Üzüm Suyu Sıkma

210221 Mehmet İNAL

DANIŞMAN

Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ

2013

TRABZON

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Üzüm Suyu Sıkma

210221 Mehmet İNAL

DANIŞMAN

Doç. Dr. H. İbrahim OKUMUŞ

2013

TRABZON

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

210221 numaralı Mehmet İNAL tarafından Doç. Dr. H. İbrahim Okumuş yönetiminde

hazırlanan “Üzüm Suyu Sıkma” başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş,

kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir.

Danışman : Doç. Dr. H. İbrahim Okumuş

Jüri Üyesi 1 : Prof. Dr. Sefa AKPINAR

Jüri Üyesi 2 : Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ

Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ

v

ÖNSÖZ

Projenin her yapım aşamasında yardımcı olan danışman Hocam Doç. Dr. H. İbrahim

Okumuş’a, projenin kontrol devresini tasarlamamda yardımcı olan bölümümüz öğrencisi

Musa SAĞLAMÖZ ve ev arkadaşlarına, projenin mekaniğini tasarlamamda yardımcı olan

YUSUF İNCİ ustaya, projenin kontrol devresini deneme aşamasında ve sunum sırasında

gerekli malzemeleri kullanmama izin veren KTÜ Elektrik Elektronik Kulübü’ne, projenin

ahşap kısmı ile ilgili konularda yardımlarını esirgemeyen KYK’ya teşekkür ederim. Ayrıca

maddi ve manevi desteklerini hiçbir zaman benden esirgemeyen aileme, hayatıma yön

vermemde büyük emek veren ilkokul hocam Tansu DAĞGEÇEN’e, lise hocam Hale

BULAT’a teşekkür ederim.

2013

Mehmet İNAL

vi

vii

İÇİNDEKİLER

ÖNSÖZ ................................................................................................................................ V

İÇİNDEKİLER ................................................................................................................ Vİİ

ÖZET .................................................................................................................................. İX

SEMBOLLER VE KISALTMALAR .............................................................................. Xİ

1. GİRİŞ ................................................................................................................................ 1

1.1. LİTERATÜR TARAMASI ......................................................................................... 4

1.1.1. MANUEL MEYVE SIKMA PRESİ YÖNTEMİ ................................................ 4

1.1.2. MEYVE SIKMA PRESİ YÖNTEMİ .................................................................. 5

1.1.3. MEYVE DEĞİRMENİ YÖNTEMİ ..................................................................... 6

2. TASARIM ........................................................................................................................ 8

2.1. MEKANİK AKSAM ................................................................................................... 9

2.1.1. DİŞLİ TAKIMI .................................................................................................... 9

2.1.2. SÜZGEÇ ............................................................................................................ 10

2.1.3. PİSTON .............................................................................................................. 11

2.1.4. HAZNE .............................................................................................................. 12

2.1.5. HAZNE AYAKLARI ........................................................................................ 13

2.2. ELEKTRİKSEL KISIM ............................................................................................ 14

2.2.1. DOĞRU AKIM MOTORU ................................................................................ 14

2.2.2. H KÖPRÜSÜ ..................................................................................................... 16

2.2.3. MİKRODENETLEYİCİ .................................................................................... 23

2.2.4. 7805 GERİLİM REGÜLATÖRÜ ...................................................................... 24

2.2.5.AKÜ .................................................................................................................... 25

2.2.6. KONTROL DEVRESİ ....................................................................................... 25

3. SONUÇLAR ................................................................................................................... 31

4. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME ..................................................................... 32

KAYNAKLAR ................................................................................................................... 33

EK 1. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU ......................................................... 34

EK 2. H KÖPRÜSÜNÜN BASKI DEVRESİNİN YAPIM AŞAMASI ........................ 36

EK 3. MİKRODENTLEYİCİNİN SİSTEMİ KONTROL ETMESİ İÇİN YAZILAN

PROGRAM ........................................................................................................................ 42

EK 4. MOTORUN KAÇ TUR DÖNMESİ GEREKTİĞİNİN HESAPLANMASI ..... 46

ÖZGEÇMİŞ ....................................................................................................................... 47

viii

ix

ÖZET

Sağlık ve hijyenin kurallarının öneminin daha da arttığı günümüzde üretilen birçok

yiyecek ve içeceklerin el değmeden, hijyen bir ortamda üretilmesi amaçlanmaktadır. Bunu

yapabilmek için teknolojinin tüm olanaklarından faydalanılarak çeşitli makinalar

üretilmektedir. Bu makinalar yalnızca hijyen açısından değil ayrıca üretimin daha hızı hale

getirilmesi, harcanan iş gücünün en aza indirgenmesinde de önemli bir yer tutmaktadır. Bu

nedenle makinalar gıda sektörünün ayrılmaz birer parçası olarak düşünülmektedir. Üzüm

Suyu Sıkma ” adlı proje ile dünyada üzüm üretiminde ilk 10 da olan ülkemizin üzümden

elde ettiği verimi, karı en üst düzeye çıkartması hedeflenmektedir.

Türkiye’nin birçok yöresinde üzümün suyu elde edebilmek için hala eski yöntemlere

kullanılmaktadır. Bu yöntemler yalnızca hijyenik olmamakla birlikte, aynı zamanda

insanlara zaman kaybettirmektedir bu ise iş gücü kaybına sebebiyet verdiğinden dolayı

tercih edilmemelidir. Bu alanda üretilen makinalar büyük çaplı işletmelere yönelik

üretilmektedir. Bu nedenle orta ve küçük ölçekte geliri olan işletmeler bu makinalardan

yeteri kadar faydalanamamaktadır.

Üzüm suyu sıkma adlı projede yapılması planlanan makinanın mekanik kısmı dişli

takımı, rulmanlar, süzgeç ve hazne, elektrik kısmı doğru akım motoru, motor sürücü

devresi ve çeşitli elektrik-elektronik devre elemanlarından oluşturulmak üzere kısımdan

oluşmaktadır. Makinanın çalışma prensibi ise doğru akım motoru yardımı ile piston aşağı-

yukarı doğrusal hareket ettirilerek süzgeci bulunan haznenin içindeki üzümün suyunun

sıkılıp başka bir hazneye aktarılmasıdır. Böylece üzümden elde edilecek su miktarının eski

metotlara göre daha fazla olması planlanmaktadır.

x

xi

SEMBOLLER VE KISALTMALAR

MHz: Mega Hertz

ISIS: Labcenter Electronics firmasına ait bir program

ARES: Labcenter Electronics firmasına ait bir program

PCB(Printed Circuit Board): Baskılı devre kartı

mm: milimetre

AA: Alternatif akım

DA: Doğru akım

NPN: Yapı bakımından bir transistör çeşidi

PNP: Yapı bakımından bir transistör çeşidi

PDF: Taşınabilir doküman formatı

RPM: Motorun bir dakikada yaptığı devir sayısı

cm: santimetre

PWM: Darbe genişlik modülasyonu

3D: 3 Boyut

xii

1. GİRİŞ

Üzüm asmagiller (Vitaceae) ailesinin Vitis türünden sarılgan bir bitkidir. Yeryüzündeki

en eski meyve türlerindedir ayrıca bağcılığın tarihçesi M.Ö. 5000 yılına kadar

dayanmaktadır. Asmanın anavatanı Anadolu ve Kafkasya’nın da içinde bulunduğu Küçük

Asya olarak isimlendirilen bölgedir.

Üzüm diğer meyvelere nispeten en fazla çeşide sahip olan meyve türlerinden biridir.

Yaklaşık olarak dünyada 10 000 üzerinde üzüm çeşidi olduğu tahmininde bulunulmaktadır.

Türkiye de ise yaklaşık olarak 1 200 çeşit üzüm bulunaktadır. 1200 çeşit üzümden ise

yalnızca 50-60 kadar çeşitinin ekonomideki önemi büyüktür ve Türkiye’de geniş çapta

üretilmektedir. Türkiye’de yetiştirilen bazı üzüm çeşitleri ve özellikleri Çizelge 1

belirtilmektedir.

Çizelge 1. Türkiye’de yetiştirilen bazı üzüm çeşitlerinin rengi, biçimi, kullanım alanı

Çeşit Tanenin rengi Biçimi Kullanım Şekli

Adakarası Siyah Yuvarlak Şaraplık

Aküzüm Kırmızımsı Yuvarlak Sofralık

Bornova misketi Sarımtırak Beyzi Şaraplık

Çavuş Yeşil-Sarımsı Yuvarlak-beyzi Sofralık

Çekirdeksiz Açık sarı Yuvarlak-beyzi Sofralık, Kurutmalık

Doruktar Siyahımsı Yuvarlak-beyzi Pekmezlik

Emir Açık sarı Yuvarlak Şaraplık

Hamburg

misketi

Siyah-morumsu Büyük-beyzi Sofralık

Horozkarası Koyu mor İrice Sofralık

İrikara Siyah İrice Sofralık

Kadınparmağı Sarı-yeşil Çok iri-beyzi Sofralık, Kurutmalık

Kişmiş Kırmızı Çok küçük-Yuvarlak Sofralık

Kozak Yeşilimsi İri-yuvarlak Sofralık

Misket Beyaz Yuvarlak-Orta büyüklük Şaraplık, Sofralık

Müşküle Beyaz-Kehribar Beyzi Sofralık

2

Çizelge 1’in devamı

Üzüm içinde yüksek miktarda şeker barındırmaktadır. Bu nedenle kalori değeri çok

yüksek bir besin kaynağıdır ve içerisinde kalsiyum, potasyum, sodyum mineralleri

bakımından zengindir. Ayrıca A, B1, B2, Niacin ve C vitaminleri yönünden önemli bir besin

kaynağı olarak kabul edilmektedir. Bu nedenle üzüm ve üzüm türevi ürünlerin insan

sağlığı açısından çok yararlı olduğu bilim adamları tarafından belirtilmektedir. Çizelge 2

de ise üzüm ve üzümün türevi olan bu ürünlerin 100 gramından elde edilen enerji

gösterilmektedir.

Çizelge 2. 100 Gr üzüm ve üzüm türevi ürünlerin verdiği kalori[1]

Dünyada üzüm üretimi 7,5 milyon hektarlık tarım arazisinde gerçekleştirilmektedir.

Üretilen üzüm miktarı ise iklim koşulların bağlı olarak yıllık yaklaşık olarak 65 milyon ton

civarındadır. Dünyada üretilen üzümlerin yaklaşık olarak %64,3 şarap, %7,6’sı kurutmalık,

%20,9 ise sofralık olmak üzere tüketilmektedir. Şekil 1’den de görüldüğü üzere dünyada

üzüm üretimine ülkeler bazında bakıldığında en fazla payın sırası ile İtalya, ABD, Çin,

Fransa, İspanya, Türkiye ve İran olduğu görülmektedir.[2]

Razakı Sarımsı yeşil İri beyzi Sofralık, Kurutmalık

Yapıncak Sarımsı yeşil Yuvarlak Sofralık, Şaraplık

Yediveren Siyah-kırmızı Çok iri-yuvarlak Sofralık

Narince Kirli yeşil İri beyzi Sofralık, Kurutmalık

Ürün Ürün için kalori hesabı(100 gr)

Üzüm 67 Kalori

Üzüm suyu 70 Kalori

Kuru üzüm 290 Kalori

Üzüm pekmezi 293 Kalori

3

Şekil 1. Üzüm üretiminde ülkelerin üretim payı

Türkiye’de yıllara göre üretilen üzüm miktarı, ihraç edilen üzüm miktarı Çizelge 3 ‘da

belirtilmektedir. Çizelge 3’ten de görüldüğü üzere üretilen üzüm miktarı, ihraç edilenden

fazla olduğundan dolayı üzüm iç piyasada kalmaktadır. Bu durum ise üzüm fiyatlarında

büyük bir düşüşe sebep olmaktadır. Bu durum üretici için istenmeyen bir durumdur. Bu

nedenle üreticinin zararını en aza indirgemesi için ihracat fazlası olan üzümlerin

bozulmadan en kısa sürede üzümün türevi olan ürünlere dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu

ürünler pekmez, üzüm suyu konsantresi, şarap, kurumuş üzümdür. Kuru üzüm hariç diğer

üzümden elde edilen ürünler için öncelikle üzümün suyunun elde edilmesi gerekmektedir.

Bu amaçla üretilen makinalar çoğunlukla büyük çaplı işletmelerde yönelik şarap ve üzüm

suyu konsantresi elde etmek için kullanılmaktadır.

Çizelge 3. Yıllara göre Türkiye’de üretilen, ihraç edilen üzüm miktarı ( x 1000 Ton)[2]

2000 2001 2002 2003 2004 2005

Üretilen 3600.00 3250.00 3500.00 3600.00 3500.00 3650.00

İhraç edilen 1641.03 1840.84 1653.37 1633.26 1812.59 1148.31

ÇİN: 10%

ABD: 11%

FRANSA: 10%

İSPANYA: 9%

İTALYA: 13%

TÜRKİYE: 6%

İRAN: 4%

DİĞER: 37%

4

1.1. LİTERATÜR TARAMASI

Literatür taraması sonucunda üzüm sıkmak için kullanılan makinaların çalışma prensibi

olarak üçe ayrılmaktadır. Bunlar manuel meyve sıkma presi yöntemi, meyve sıkma presi

yöntemi, meyve değirmeni yöntemi olmak üzere ayrı başlıklar altında incelenmektedir.

1.1.1. MANUEL MEYVE SIKMA PRESİ YÖNTEMİ

Manuel makinalar kas gücü ile çalışan makinalardır. Bu tip makinalar üretildiği

malzeme bakımından tamamen metalden üretilenler ve süzgeç kısmı tahta diğer kısımları

metalden üretilenler olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır. Manuel makinanın parçaları ise

Şekil 2’de gösterildiği gibi içi boş silindir şeklinde süzgeç, gövde(sonsuz vidanın içinde

dönebileceği somun, süzeği taşıyan ayaklar), üst kısmında dönme kuvvetinin uygulanacağı

tutacak yeri ve alt kısmında ise süzeğin içini tamamen dolduracak şekilde üretilmiş metal

ya da plastik içi dolu boyu küçük olan bir silindiri bulunan sonsuz vidadan

oluşmaktadır.[3]

Manuel makinaların çalışma prensibi kuvvetin uygulanacağı tutmaçlarından tutarak

sonsuz vidanın sıkma işlemi bitirilene kadar aşağı daha sonra sıkma işlemi sonucunda

süzgeç içinde kalan posaların çıkarılması için tekrar eski konumuna getirilmesidir.

Böylelikle sıkma işlemi gerçekleştirilmiş olur.

Manuel makinalardan elde edilen verim yüksek olmasına rağmen üzüm suyu elde etmek

için ayrılması gereken zamanın fazla olması gerekmektedir. Eğer yeterli deposu olmayan

bir işletme ise bu durumda üzüm depolanamayacağı için üzümler çürüyecek ve üretici

zarara uğrayacaktır. Bu nedenle çok küçük çapta işletmelerde ve hobi amaçlı küçük çapta

tarım yapan kişilerce tercih edilmektedir.

5

Şekil 2. Manuel üzüm suyu elde etme makinası[3]

1.1.2. MEYVE SIKMA PRESİ YÖNTEMİ

Meyve sıkma presi ile hidrolik ile çalışan makinalardır. Bu tip makinalar Şekil 3’de

görüldüğü üzere malzeme bakımından tamamen metalden oluşmaktır. Bu tip makinalar

yapı bakımından manuel makinalara benzemekle birlikte bazı farklılıklar da

bulunmaktadır. Meyve sıkma presinde manuel makinalardan farklı olarak süzeğin bir

hazne içine konulması, bu haznede sıkılan üzüm suyunu dışarı aktarabilmek için bir

musluk ve son olarak sonsuz vida yerine hidrolik itme ve çekme kuvvetin uygulanacağı bir

piston kullanılmaktadır.[4]

Bu makinaların çalışma prensibi ise hidrolik kuvvet yardımı ile sıkma işlemi bitene

kadar pistonun aşağı doğru inmesini, sıkma işlemi bittikten sonra süzgeç içerisinde kalan

6

üzüm posasını dışarı atmak ise pistonun eski konumuna gelmesini sağlanarak sıkma işlemi

bitirilir.

Meyve sıkma presi ile elde edilen verim manuel yönteme göre daha fazla olmasına

rağmen üzüm sıkma işlemi zaman almaktadır. Bu nedenle bu tip makinalar pahalı ve

zaman kaybına neden olduğundan pek tercih edilmemektedir.

Şekil 3. Meyve sıkma presi yöntemi ile çalışan üzüm sıkma makinası[4]

1.1.3. MEYVE DEĞİRMENİ YÖNTEMİ

Meyve değirmeni Şekil 4’de görüldüğü gibi malzeme bakımından tamamen metal olan

bir makinadır. Bu makinada kullanılan elemanlar helezon, helezonun içinde dönebileceği

7

silindir şeklinde yatak, üzümün konulabileceği bölme, bir veya üç fazlı asenkron motor ve

bıçaktır.[5]

Bu makinaların çalışma prensibi üzüm bulunduğu bölmeden helezonunun yatağına atılır

ve helezon yardımı ile üzümün makinanın çıkışında bulunan bıçak ve süzgeçlerden

geçmesi sağlanır. Böylece üzüm suyu elde etme işlemi gerçekleştirilmiş olur.

Bu tip makinalarda elde edilen verim ve hız diğer iki makinana göre daha yüksek

olmakla birlikte diğer makinalara göre daha pahalıdır. Ayrıca makina başında sürekli

olarak bir kişinin beklemesi ve makinaya üzüm eklemesi gerekmektedir. Ayrıca bu

makinadan elde edilen üzüm suyu yalnızca üzüm suyu konsantresi yapımında

kullanılabilmekte, pekmez ve şarap üretiminde kullanılamamaktadır. Bu nedenle beklenen

ihtiyacı karşılayamamaktadır.

Şekil 4. Meyve değirmeni yöntemi ile üzüm suyu elde etme makinası[5]

8

2. TASARIM

Bu projede yapılması amaçlananlar daha ucuz maliyet ile üzüm suyundan elde edilen

verimin arttırılmasıdır. Bu proje kapsamında üretilecek makinanın manuel makinalara olan

avantajı daha az zamanda daha az iş gücü kullanarak daha fazla verimle üzüm suyu elde

etmesidir.[3] Meyve sıkma presine göre avantajları ise maliyetinin daha ucuz ve daha kısa

sürede daha fazla üzümü suyu elde edilebilmesidir.[4] Meyve değirmenine göre avantajları

ise meyve değirmenlerinde elde edilen üzüm suyunun pekmez, şarap yapımında

kullanılamazken proje kapsamında yapılan makineden elde edilen üzüm suyunu pekmez ve

şarap yapımında kullanıbilmesi, maliyetinin daha düşük olmasıdır.[5] Bu amaçla

üretililmesi planlanan makine mekanik aksamı ve elektrik aksamı olmak üzere 2 kısımdan

oluşturulmaktadır.

Şekil 5. Makinanin mekanik ve elektrik aksamını genel gösterimi

9

Şekil 5’de gösterildiği gibi aküden gelen gerilim konrol devresine bağlı olarak motor

milini hareket etmektedir. Motor miline kremayer ve pinyon dişlilerle bağlı olan piston,

motor milinin hareketine bağlı olarak doğrusal bir şekilde aşağı ve yukarı yönde hareket

etmektedir. Pistonun aşağı ve yukarı hareketi sırasında piston ve süzgeç arasında kalan

üzüm sıkılarak suyu eldelmekte ve elde edilen su süzgecin deliklerinden geçerek hazneye ,

hazneden de musluk ile kullanılmak üzere kovaya aktarılmaktadır.

2.1. MEKANİK AKSAM

Projenin mekanik kısımı motor milinden elde edilen kuvvetin aktarılmasını sağlayan

dişli takımı, dişli takımı yardımı ile aşağı-yukarı yönde hareket eden piston, pistonunun

içinde sağlıklı bir şekilde asağı-yukarı yönde hareket edebildiği ve üzüm suyunu üzmün

posasından ayıran süzgeç, piston ile süzgeç arasında ezilmesi sonucu elde edilen üzüm

suyunun aktarıldığı hazne, haznede biriken üzüm suyunun dışarıya boşaltılmasının

sağlayan musluk, dışarıya boşaltılan üzüm suyunun başka bir yere taşınabilmesine olanak

sağlayan kova, kova ile musluk arasında yükseklik farkı oluşturmak için haznenin üzerine

oturtulduğu ayaklardan oluşmaktadır.

2.1.1. DİŞLİ TAKIMI

Dişili takımı Motorda milinde üretilen kuvveti Şekil 6‘da gösterildiği gibi pistona

ileterek pistonun doğrusal hareketini sağlayan, dişli oranına göre motorun hızını azaltıp

momentini arttırmaya ya da motor hızının arttırıp momentini azaltmaya yarayan mekanik

elemandır.

Şekil 6. Makinanın dişli kısmı

10

Bu projede kullanılan dişli takımı Şekil 6’da gösterildiği gibi kremayer dişli ve pinyon

dişliden oluşmaktadır.

Pinyon dişli: Motor milinin ucuna sabitlenmiş, motor milinden gelen momenti kremayer

dişliye aktaran hareketi belirli bir açı ile iletmek gerekmediği sürece silindir biçimindeki

dişlidir.

Kremayer dişli: Düz bir yüzeye açılan dişler ile dairesel hareketin doğrusal harekete

dönüştürmek için kullanılan dişlilerdir. Kremayer dişlilerin doğrusal hareketlerini

sağlayabilmesi için pinyon dişlilere eğer dişlinin büyük olması gerekiyorsa çark dişlilere

ihtiyaç duymaktadırlar. Kremayer dişli ve pinyon dişlinin birbirlerine nasıl bağlanıldı Şekil

7’de gösterilmektedir.

Şekil 7. Kremayer ve Pinyon dişli

2.1.2. SÜZGEÇ

Bir sıvıyı istenmeyen yabancı maddelerinden ayırıp yalnızca istenilen kısımlarının

kullanıma hazır hale getirilmesinde kullanılan aygıt ve aygıtlardan oluşan düzene süzgeç

denilmektedir. Üzümün motordan gelen kuvvetin pistonla süzgeç arasında bırakılıp

sıkılması sonucunda elde edilmek istenilen üzüm suyunun üzümün kabuğu, sapı,

çekirdeğinden ayrılması işleminde Şekil 8’deki süzgecin bu projede kullanılması

düşünülmektedir.

Bu süzgecin yapımı için paslanmaz delikli ve deliksiz saclar yeterli olmaktadır.

Süzgecin yapımı için öncelikle haznenin içine sığabilecek büyüklükte düzgün bir sac

kesilmiştir ve gerekli makinalar kullanılarak sac yuvarlak hale getirilip kaynatılmış ve

11

süzgecin tutması gereken en küçük eleman olan üzüm çekirdeğinin ebatı dikkate alınarak

delikli sac seçilip yuvarlak hale getirilip kaynatılmış olan içi boş silindirik sacın tabanını

tamamen kaplayacak şekilde kaynatılmıştır. Son olarak elde edilen üzüm suyunun

aktarılacağı hazne ile süzgecin tabanı arasında yükseklik farkı oluşturmak için süzgecin

tabanına 120şer derecelik açılarla gerekli yükseklikte eşit boylarda 3 adet ayak yapılmıştır

ve süzgecin kenarlarına eşit büyüklükte saplama vida kaynatılmıştır böylece pistonun

sabitleneceği yer oluşturulmuştur. Süzgeç yapımında malzemenin az leke tutması,

paslanmaz ve uzun ömürlü, maliyeti düşük olması göz önüne alınmıştır.

Şekil 8. Süzgecin üstten ve yandan görünümü

2.1.3. PİSTON

Piston, silindirik ve ya disk biçiminde olan ve silindirik bir hacmin içinde belirli zaman

aralıkları ile hareket eden parçadır. Bu projede piston Şekil 9’da gösterildiği gibi dişli

takımının kramer dişlinin ucuna silindirik bir kütlenin sabitlenmesi ile oluşturulmuştur.

Piston oluşturulurken piston maliyetini düşük, uzun ömürlü ve paslanmaz olması, sağlık

açısından zararlı olmaması, motor miline fazladan yük yükleyerek motoru zorlamaması,

pistonun süzgeç içerisindeki aşağı ve yukarı yöndeki doğrusal hareketi sırasında

gürültünün ve piston, süzgeçte oluşabilecek aşınmanın en aza indirgenmesi hedeflenmiştir.

12

Bu nedenle kremayer dişlinin ucuna metal silindirik bir kütle yerine plastikten üretilen

silindirik kütle sabitlenmiştir. Ayrıca Şekil 9’da da görüldüğü üzere kremayer dişilinin

içinde rahatça hareket edebilmesini sağlayan yatağa iki tane düz levha şeklinde sac ve bu

sacın uçlarına iki tane içi boş silindirik sac kaynatılmıştır. Bu iki içi boş silindir, süzgecin

kenarlarına kaynatılmış olan saplama vidalara yerleştirilip somunlar ile piston sabitlenir.

Böylece motorun pistonun aşağı doğru hareket ettirirken piston, süzgeç içinde karşıt bir

güç ile karşılaştığında pistonun yukarı doğru hareket etmesi engellenmektedir.

Pistonun bu şekilde süzgeç ile birleştirilmesi ile kullanılan kremayer dişlinin maliyeti

düşürülmekte ve pistonun süzgeç içine girmesi sırasında oluşabilecek problemler

giderilmiştir.

Şekil 9. Pistonun üstten görünüşü ve yandan süzgeç içindeki görüntüsü

2.1.4. HAZNE

Hazne, üzüm suyunun sıkıldıktan sonra üzüm suyunun depo edildiği ve musluk yardımı

ile dışarıya aktarıldığı kısımdır. Hazne Şekil 10’da görüldüğü üzere metal bir kutu ve

plastik bir musluktan oluşmaktadır.

Hazne seçiminde paslanmaz, hafif, az leke tutan, ucuz, ihtiyacı karşılayacak büyüklükte

olması göz önünde bulundurulmuştur.

13

Şekil 10. Projede kullanılan haznenin önden ve yandan görüntüsü

2.1.5. HAZNE AYAKLARI

Hazne ayakları, Şekil 11’de gösterildiği üzere haznenin kovadan daha yüksekte

olmasını sağlamak amacıyla haznenin altına yerleştirilmek üzere ahşaptan yapılmaktadır.

Bu ayakların üst kısmına haznenin kaza sonucu devrilme ihtimalini en aza indirgemek için

haznenin tabanını tamamen kaplayacak şekilde çıtalar ile çevrilmiştir.

Şekil 11. Hazne ayaklarının yandan ve üstten görüntüsü

14

2.2. ELEKTRİKSEL KISIM

Elektriksel kısım pistonun hareketinin sağlayan doğru akım motoru, doğru akım

motorunun milini saat yönü ve tersi yönlerinde dönüşünü sağlamada kullanılan H köprüsü,

gelen girişlere göre H köprüsünü kontrol eden mikrodenetleyici ve doğru akım motoruna,

kontrol devresi için gerekli elektrik enerjisini sağlayan aküden ve çeşitli devre

elemanlarından oluşmaktadır.

2.2.1. DOĞRU AKIM MOTORU

Doğru akım motoru elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren elektrik

makinasıdır. Doğru akım motorları stator, rotor, kollektör ve fırçalar olmak üzere üç

kısımdan oluşmaktadır.

Stator 0,5 mm ’lik ince saçların birbirinden yalıtıp belirli bir şekle getirilmesiyle elde

edilen, ana ve yardımcı kutup sargılarını taşıyan motorun sabit kısmıdır. Statorda bulunan

ana kutup sargıları motorun rotorunun hareket etmesinin sağlayan manyetik alanı, yardımcı

kutup sargıları ise büyük güçlü makinalarda endüvi reaksiyonunu engellemek amacı ile ana

kutup sargılarına ters kublajlı sarılan sargılardır.

Rotor 0,5 mm ’lik ince saçların birbirinden yalıtıp birleştirilen saçlardan, üzerinde

bulunan oluklara belirli kurallara göre sargı yerleştirilen ve sargı uçları kollektöre bağlana,

motorun dönen kısmına rotor denir.

Kollektör, rotora bağlı ve rotorun uç kısmında bulunan, rotor sargılara gerilimi ileten,

rotor mili etrafında bakır dilimlerin bir araya getirilmesinden elde edilen parçadır.

Fırça motora uygulana gerilim ilk uğradığı, buraya gelen gerilimi kollektör yardımı ile

rotor sargılarına ileten, kömür ve benzeri sürtünmeye dayanıklı iletken malzemelerden

üretilen parçadır.

Alternatif akımla çalışan senkron ve asenkron makinaların gün geçtikçe önemini

artmasına rağmen doğru akım motorları önemini korumaktadır. Doğru akım motorlarının

başlıca kullanım alanları pompalar, karıştırıcılar, pres makinelerinde, pistonlu makinelerde,

malzemelerin düz bir levha haline getirilmesinde, iplik fabrikalarında iplerin rulo haline

getirilmesinde, atölye tezgâhlarında, taşımacılıkta tramvaylar ve elektrikli trenler, yük

15

asansörleridir. Doğru akım motorlarının alternatif akım motorlarına olan üstünlükleri ve

hala doğru akım motorlarının günümüzde kullanım sebepleri sırasıyla:

Maliyetleri düşüktür.

Basit bir yapıya sahiptirler.

Başlangıçta yüksek moment üretebilmektedirler.

Bakımı kolaydır.

Boyutları küçüktür.

Düşük akımlarda çalışmaktadırlar.

Piyasadan kolaylıkla temin edilebilirler.

Kolay yol verilebilirler.

Hızı, yönü, momenti kolayca kontrol edilebilmektedir

Güç, hız ve boyut bakımından çok fazla çeşitleri bulunmaktadır.

Doğru akım motorlarının başlıca dezavantajları ise sırasıyla:

Kolaylıkla zarar görebilirler

Redüktörlerine aşırı yük yüklendiğinde kolaylıkla kullanılmaz hale gelebilir

Konum değişikliklerine cevap verme süreleri çok uzundur.

Fırçalarının belirli periyotlarda değiştirilmesi gerekir.

Belirli periyotlarda bakıma alınması gerekmektedir.

Doğru akım motorlarının seçiminde yön, hız, gerilim, akım, güç önemlidir. Bu projede

redüktörlü doğru akım motoru seçilirken maliyetinin düşük olması, piyasada kolayca

bulunabilmesi, yönünün basit elektronik devre elemanları ile kolayca değiştirilebilmesi,

düşük gerilimlerde çalışabilmesi, çok fazla güç çekmemesi, kolay yol verilebilir ve kontrol

edilebilir olması, boyutunun küçük olması, devrede bulunan yükü kolaylıkla hareket

ettirebilmesi ve motor momentinin hıza göre daha önemli olması göz önüne alınmıştır.

Projede kullanılan doğru akım motoru Şekil 12’de gösterilmektedir. Bu motor 12 Volt’luk

gerilim ile çalışan boşta çalışırken 5 Amper akım çeken rotoru kilitli iken 7,5 Amper akım

çeken, dakikadaki maksimum devir sayısı 60 olan genellikle arabaların sileceklerinde

kullanılan bir doğru akım motorudur.

16

Şekil 12. Projede kullanılan doğru akım motoru

2.2.2. H KÖPRÜSÜ

H Köprüsü gerilim yönünü değiştirerek yükün iki farklı yönden beslenebilmesini

sağlayan elektronik devredir. Bu devreler çoğunlukla robotik ve diğer uygulamalarda

doğru akım motorlarına ileri ve geri yön yol vermede kullanılmaktadır. H köprüsü

çoğunlukla DA-AA eviricilerde, AA-AA dönüştürücülerde, DA-DA dönüştürücülerde

(puşpul çeviricilerde) motor kontrolünde ve birçok güç elektroniği devresinde

kullanılmaktadır.

Bir H köprüsü 4 adet anahtardan oluşturulan bir devredir. Şekil 13’de gösterilen H

köprüsü devresinde anahtar olarak gösterilen S1,S2, S3, S4 aslında transistör, mosfet gibi

anahtar olarak kullanılabilecek güç elektroniği devre elemanlarıdır. Bu anahtarlama

elemanları seçilirken motorun üzerinden akabilecek maksimum akımın büyüklüğü,

akabilecek maksimum akımın süresi, motorun çalışma süresi dikkate alınır. Eğer motor

dönüş yönünün yanında motor geriliminin de değiştirilebilmesi isteniyorsa anahtarlama

işlemi için seçilecek olan güç elektroniği elemanının anahtarlama frekansı da anahtarlama

elemanlarının seçiminde dikkate alınmaktadır. Ayrıca büyük güçlü motorlar sürülürken

büyük akımlar çektiğinden dolayı seçilen anahtarlama elemanlarında ısınmaya yol

açmaktadır. Oluşan bu ısının anahtarlama elemanlarına zarar vermemesi için soğutulması

gerekmektedir. Anahtarlama elemanını soğutmada kullanılan soğutucu metal olup

anahtarlama elemanının gövdesine bir vida ile sabitlenmedir böylece hem anahtarlama

elemanı yüksek sıcaklıktan korunabilmekte hem de sıcaklıktan dolayı oluşacak olan güç

kaybı en aza indirgenebilmektedir.

17

Şekil 13. H köprüsünün basit gösterimi

H köprüsü ile motoru saat yönünde hareket ettirebilmek için Şekil 14’de gösterildiği

gibi S1 ve S4 anahtarlarının kapalı, S2 ve S3 anahtarlarının açık olması gerekmektedir.

Böylece gerilim kaynağından akan akım Şekil 14’de kırmızı oklarla gösterildiği gibi S1

anahtarı- Motor- S4 anahtarı üzerinden yolunu tamamlamaktadır.

Şekil 14. H köprüsü ile motorun saat yönünde hareketinin sağlanması

H köprüsü ile motoru saat yönünün tersi yönde hareket ettirebilmek için Şekil 15’de

gösterildiği gibi S2 ve S3 anahtarlarının kapalı, S1 ve S4 anahtarlarının açık olması

18

gerekmektedir. Böylece gerilim kaynağından akan akım Şekil 15’da kırmızı oklarla

gösterildiği gibi S2 anahtarı- Motor- S3 anahtarı üzerinden yolunu tamamlamaktadır.

Şekil 15. H köprüsü ile motorun saat yönünün tersi yönde hareketinin sağlanması

H köprüsünde anahtarların açık-kapalı olmasına bağlı olarak motor milinin durması,

motor milinin saat yönü ve saat yönünün tersi yönde dönmesi durumlarından faklı

durumlar da bulunmaktadır. Bunlar Çizelge.4’de gösterildiği gibi frenleme ve istenmeyen

durumdur. Motorlara uygulanan gerilim kesildiğinde motor hareketine bir süre daha devam

eder bunun sebebi ise motorda indüklenen gerilimdir. Eğer motorun dönmesi için gereken

manyetik alan oluşmaya devam ederse motorun enerjisinin kesilmesine rağmen rotor

dönemeye devam ettiği için rotor döndüğü için gerilim indüklemeye devam eder ve

motorun çıkış uçlarından gerilim gözlemlenir ve rotor bir süre daha dönmeye devam eder.

Motor milinin hızlı bir şekilde durdurulması istenirse motor sargılarının uçları kısa devre

edilerek motordaki kinetik enerji elektrik enerjisi olarak sargılarda harcanır. Bu olaya

dinamik frenleme denilmektedir. Alternatif akım motorlarının sargıları üzerinden

akabilecek yüksek akımlara dayanıklı olduğu için motorun çıkış uçlarına direnç

bağlamasına gerek duyulmamaktadır; fakat doğru akım motorlarının sargıları ince kesitli

olduğu için oluşabilecek yüksek akımlarda sargıların zarar görmesine yol açabilmektedir.

Bu nedenle doğru akım motorlarının dinamik frenlemesinde motorun çıkış uçlarına direnç

bağlanılması gerekmektedir. Bu projede kullanılan doğru akım motoru büyük güçlü bir

motor olmadığından dolayı dinamik frenlemeye ihtiyaç duyulmamaktadır. İstenmeyen

durum ise devre açısından sakıncalı olduğu için motor kontrol devresi tasarlanırken dikkat

19

edilmesi gerekmektedir. Bu durum gerçekleştiğinde gerilim kaynağı kısa devre edilmiş

olur. Bu nedenle anahtarlama elemanları üzerinden yüksek akım geçmekte ve kaynaktan

yüksek akım çekilmesine sebep olmaktadır. Böyle bir durumda ise gerilim kaynağının

bozulması ya da anahtarlama elemanlarının kullanılamaz hale gelmesi gibi sonuçlar ortaya

çıkmaktadır. Bu durumun önüne geçmek için kontrol devresi tasarlanırken her bir işlem

sonucunda tüm anahtarın açılması, bir süre beklenilmesi ve yapılmak istenen ikinci işleme

başlanılması devrenin güvenliği için daha iyi olmaktadır.

Çizelge 4. Anahtarların durumuna bağlı olarak ortaya çıkan sonuçlar

Günümüzde mikroişlemci ve benzeri ürünler üreten firmalar yalnızca motor sürmek için

içerisinde H köprüsü bulunan çeşitli entegreler üretilmektedir. Fakat bu entegrelerden

çekilebilen akım projede kullanılan motor için yeterli olmadığından bu projede bu tür

entegreler kullanılamamaktadır. Bu nedenle projede kullanılacak motorun çekebileceği

akımı karşılayabilecek özelliklere sahip elemanlar devre elemanları ile bir H köprüsü

tasarlanılması gerekmektedir. Tasarım için motorun çekebileceği maksimum akımdan

dikkate alınarak anahtarlama elemanı olarak kullanılmak üzere TIP142 NPN transistörler

ve TIP147 PNP transistörler ve motorun saat yönü, tersi yönde dönüşü sağlamak üzere

TIP142 ve TIP147 transistörlerinin anahtarlama elemanı olarak kullanabilmesi için

üzerinden düşük akım akacak NPN bir transistöre ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle

S1 S2 S3 S4 Sonuç

Açık Açık Açık Açık Hareketsiz

Açık Açık Kapalı Kapalı Frenleme

Kapalı Kapalı Açık Açık Frenleme

Kapalı Açık Açık Kapalı Saat yönünde dönüş

Açık Kapalı Kapalı Açık Saat yönünün tersine dönüş

Kapalı Açık Kapalı Açık İstenmeyen durum

Açık Kapalı Açık Kapalı İstenmeyen durum

Kapalı Kapalı Kapalı Kapalı İstenmeyen durum

20

BD139 NPN transistörleri seçilmiştir. Şekil 16’da gösterilen devre oluşturulurken Çizelge

5’den yardım alınmaktadır.

Çizelge 5. H köprüsünde kullanılan transistörlerin bacak bağlantıları

Transistörün Adı 1. Bacak 2. Bacak 3.Bacak Transistörün Tipi

TIP142 Beyz Kollektör Emiter NPN

TIP147 Beyz Kollektör Emiter PNP

BD139 Emiter Kollektör Beyz NPN

Şekil 16. Projede kullanılan H köprü devresi

Bu H köprü devresinde Şekil 16’dan da görüldüğü üzere anahtarlama elemanlarını

motor dönüş yönünü kontrol edebilmek için iki adet giriş bulunmaktadır. Bu girişlerin

kontrolünü gerçekleştirmek için mikrodenetleyici kullanılmaktadır. Bu girişlere

21

mikrodenetleyicinin çıkışlarından uygulanacak gerilimlere göre motor mili saat yönü ve

saat yönünün tersi yönde hareket edebilmekte ya da hareketsiz bir şekilde durabilmektedir.

1 numaralı kontrol girişine gerilim uygulanmayıp 2 numaralı kontrol girişine gerilim

uygulandığında, 1. kontrol girişine gerilim uygulanmadığı için Q5 transistörünün

kollektöründe gerilim gözlemlenir. Bu gerilimden dolayı Q1 transistörü kapalı bir anahtar,

Q3 transistörü açık bir anahtar gibi çalışır. 2. kontrol girişine gerilim uygulandığı için Q6

transistörünün kollektöründe sıfıra yakın bir gerilim gözlemlenir bu nedenle Q2 transistörü

açık bir anahtar Q4 transistörü kapalı bir anahtar gibi çalışır. Böylece 12 Voltluk besleme

geriliminden çekilen akım Q1-Motor-Q4 üzerinden geçerek toprağa akar ve motorun saat

yönünde dönüşü sağlanmış olur.

1 numaralı kontrol girişine gerilim uygulanıp, 2 numaralı kontrol girişine gerilim

uygulanmadığında, 1. kontrol girişine gerilim uygulandığı için Q5 transistörünün

kollektöründe sıfıra yakın bir gerilim gözlemlenir. Bu gerilimden dolayı Q1 transistörü

açık bir anahtar, Q3 transistörü kapalı bir anahtar gibi çalışır. 2. kontrol girişine gerilim

uygulanmadığı için Q6 transistörünün kollektöründe gerilim gözlemlenir bu nedenle Q2

transistörü kapalı bir anahtar, Q4 transistörü açık bir anahtar gibi çalışır. Böylece 12

Voltluk besleme geriliminden çekilen akım Q2-Motor-Q3 üzerinden geçerek toprağa akar

ve motorun saat yönünün tersi yönde dönüşü sağlanmış olur.

1 ve 2 numaralı kontrol girişlerine gerilim uygulandığında Q5 ve Q6 transistörlerinin

kollektörlerinde sıfıra yakın gerilimler gözlemlenir bu nedenle Q3 ve Q4 transistörleri

kapalı birer anahtar gibi, Q1 ve Q2 açık birer anahtar gibi davranırlar. Böylece motor

frenlenir ve durdurulur.

1 ve 2 numaralı kontrol girişlerine gerilim uygulanmadığında Q5 ve Q6 transistörlerinin

kollektörlerinde gerilim gözlemlenir bu nedenle Q1 ve Q2 transistörleri kapalı birer

anahtar gibi, Q3 ve Q4 açık birer anahtar gibi davranırlar. Böylece motor frenlenir ve

durdurulur.

H köprüsünün baskı devresi için Şekil 17’de görüldüğü üzere iki ayrı bakır plaket

kullanmaktadır. Bunun sebepleri projede kullanılan motorun fazla akım çektiğinden dolayı

bakır plaketteki yolların yanmasına sebep olması ve piyasa bulunan bakır plaketlerin

ebatlarının H köprü devresini tek bir bakır plakete aktaracak büyüklükte olmamasıdır.

Ayrıca bu iki plaket arasındaki bağlantılar klemensler ve kablolar yardımı ile

22

gerçekleştirilmektedir. H köprü devresinin iki bakır plakete yapılmasının sakıncaları ise

dikkatsizlik sonucu kabloların yanlış klemensler bağlanılmasıdır. Bu tip hataların önüne

geçebilmek için bakır plaketin üzerine hangi kablonun nerede bağlanılacağı küçük

işaretlerle belirtilmiştir.

Şekil 17. H köprüsüne ait baskı devre

23

2.2.3. MİKRODENETLEYİCİ

Mikrodenetleyiciler yer tasarrufundan, maliyetten, tasarımının mikroişlemcilere göre

daha kolay olması, programlamasının daha basit olması nedeninyle tercih edilen giriş-çıkış

birimlerinin ve mikroişlemcinin tek bir entegre içinde üretilmesi ile elde edilmektedir.

Microchip, İntel, Motorola, SGS, Thomson, Hitachi gibi birçok firma mikro denetleyici

üretmektedir. Günümüzde mikrodenetleyiciler oyuncaklar, hesap makinaları, cep

telefonları, kameralar, sanayide kullanılan tezgâhlarda ve buna benzer birçok alanda

kullanılmaktadır. Mikrodenetleyicilerin günümüzde çok kullanılmasının sebepleri

sırasıyla: oldukça küçük olmaları, çok düşük güç tüketimine sahip olmaları, maliyetlerinin

düşük olması ve yüksek performansa sahip olmalarıdır.

Bu projede kullanılan mikrodenetleyici 16F877A Microchip tarafında üretilen 16F

serisine ait 40 bacaklı bir mikrodenetleyicidir. Bu projede kontrol devresinin tasarımında

mikrodenetleyicinin giriş ve çıkış ve zamanlayıcı özelliğinden faydalanılmaktadır.

Bu mikro denetleyiciye ait bacak bağlantısı Şekil 18’de gösterildiği gibidir. Kontrol

devresinin bacak bağlantıları yapılırken bu şekle dikkat etmek gerekmektedir.

Şekil 18. 16F877A bacak bağlantısı

24

Bu projede PIC16F877A tercih edilme sebepleri sırasıyla:

PIC programlama ile alakalı üretilen yazılım ve donanımın fazla olup kolayca

bulunabilir olması

Türkiye piyasasında ucuz ve kolayca bulunabilir olması

Basit elektronik devrelerden elde edilen programlama kartları ile programlanabilir

olması

Gereken reset, saat sinyali ve güç devrelerinin basit olması

Kullanan sayısının çok olması nedeniyle PIC hakkında yeterince incelenebilecek

program ve projelerin olmasıdır.

Projede kullanılan elektronik devre elemanlarını kontol edebilecek sayıda giriş ve

çıkışa sahip olmasıdır.

2.2.4. 7805 GERİLİM REGÜLATÖRÜ

Aküden gelen gerilim 12 Volt olduğundan dolayı bu gerilim doğrudan

mikrodenetleyicinin besleme bacağına bağlanılamamaktadır. Bu gerilimin sabit 5 volta

düşürülmesi gerekmektedir. 7805 gerilim regülatörü aküden gelen gerilimi sabit 5 volta

düşürmek için kullanılmaktadır. 7805 entegresinin bacaklarının bağlantıları Çizelge 6’da

gösterilmektedir.

Çizelge 6. 7805 gerilim regülatörünün bacaklarının bağlantısı

Bacak numarası Bacağın Bağlantısı

1. Bacak Giriş ucu

2. Bacak Toprak ucu

3. Bacak Çıkış ucu

Şekil 19’da gösterildiği gibi akünün + ucu 7805 entegresinin giriş ucuna, 7805

entegresinin ikinci ucu toprağa, çıkış ucu ise kontrol işlemini gerçekleştirecek olan

mikrodenetleyicinin besleme ucuna bağlanılmaktadır. 7805 entegresinin 1 ve 3 numaralı

bacaklarına kapasite bağlanılmasının sebebi ise kısa süreli gerilim değişimlerini

önlemektir, ayrıca devrenin kararlı çalışabilmesi için akü, 7805 ve kontrol devresinin

uçlarının ortak topraklanması gerekmektedir.

25

Şekil 19. 7805 gerilim regülatörünün bacak bağlantısı

2.2.5.AKÜ

Akü, elektrik enerjisini ihtiyaç halinde tekrar kullanılabilmesi için kimyasal enerji

olarak depo eden cihazlara denilmektedir. Aküler, kesintisiz güç kaynağı,

telekomünikasyon, savunma sanayi, alarm ve güvenlik sistemleri, rüzgâr ve güneş enerjisi

gibi yenilenebilir enerji sistemlerinde kullanılmaktadırlar. Kuru ve jel akü olmak üzere

ikiye ayrılmaktadır. Projede kullanılan akü 12 Volt gerilim üreten, motor ve kontrol

devresi için gerekli akımı sağlayabilecek kapasitede bir aküdür.

2.2.6. KONTROL DEVRESİ

Kontrol devresi gelen girişlere göre motorun hareketini dönüş yönünü değiştirmeye

yarayan devredir. Bu kontrol devresi Şekil 20’de gösterildiği gibi PIC16F877A, 40 bacaklı

mikrodenetleyici soketi butonlar, kapasiteler, dirençler, klemensler ve kristalden ile ISIS’te

oluşturulmuş bir devredir. Bu devrenin çalışması için gerekli olan 5 Volt’luk gerilim

aküden gelen 12 Volt gerilimi 7805 yardımı ile 5 Volt’a düşürülerek elde edilmektedir.

Devrede bulunan elemanlardan klemens devrede kullanılan anahtar ve butonların

kablolar yardımı ile devreye bağlanılmasını, 4 MHz’lik frekansa sahip kristal ise

PIC16F877A’nın çalışması için gereken kare dalganın üretilmesini sağlamaktadır.

Otomatik, Geri ve İleri yazılı bacaklar mikrodenetleyici programlanırken giriş uçları olarak

seçilmiştir. Bu uçlardan Geri ve İleri uçları iki konumlu bir anahtara, Otomatik ucu ise

başlatma butonuna bağlanılmaktadır. Ayrıca makinayı acil durumlarda durdurmak için

mikrodenetleyicinin yeniden başlatma bacağına bir tane Acil Durdurma butonu

bağlanılmaktadır. 1 ve 2 yazılı uçlar ise mikrodenetleyici programlanırken çıkış ucu olarak

tanımlanmıştır. İleri, Geri, Otomatik ve Acil Durdurma butonlarının durumuna bağlı olarak

26

1 ve 2 uçlarında 5 Volt ya da 0 Volt gözlemlenilmektedir. Acil Durdurma butonu her hangi

bir kaza oluşması durumunda piston hareketini durdurmak için kullanılmaktadır. İki

konumlu anahtar geri konumuna getirildiğinde motor pistonu yukarı doğru, ileri konumuna

getirildiğinde ise motor pistonun aşağıya doğru hareket ettirmektedir.

Şekil 20. Kontrol devresi

Devrede bulunan elemanlardan klemens devrede kullanılan anahtar ve butonların

kablolar yardımı ile devreye bağlanılmasını, 4 MHz’lik frekansa sahip kristal ise

PIC16F877A’nın çalışması için gereken kare dalganın üretilmesini sağlamaktadır.

Otomatik, Geri ve İleri yazılı bacaklar mikrodenetleyici programlanırken giriş uçları olarak

seçilmiştir. Bu uçlardan Geri ve İleri uçları iki konumlu bir anahtara, Otomatik ucu ise

başlama butonuna bağlanılmaktadır. Ayrıca makinayı acil durumlarda durdurmak için

mikrodenetleyicinin yeniden başlatma ucuna bir tane Acil Durdurma butonu

27

bağlanılmaktadır.1 ve 2 yazılı uçlar ise mikrodenetleyici programlanırken çıkış ucu olarak

tanımlanmıştır. İleri, Geri, Otomatik ve Acil Durdurma butonlarının durumuna bağlı olarak

1 ve 2 uçlarında 5 Volt ya da 0 Volt gözlemlenilecektir. Acil Durdurma butonu her hangi

bir kaza oluşması durumunda piston hareketini durdurmak için kullanılmaktadır. İki

konumlu anahtar geri konumuna getirildiğinde motor pistonu yukarı doğru, ileri

konumuna getirildiğinde ise motor pistonun aşağıya doğru hareket ettirmede

kullanılmaktadır. Otomatik butonuna basıldığında ise motor pistonu programda belirtilen

süre kadar aşağı ve yukarı doğru hareket ettirmektedir. H Köprüsü kurulup projede

kullanılan motorun pistonu süzgecin en üst noktasından en alt noktasına getirme süresi 6

saniye, motorun pistonu süzgecin en alt noktasından en üst noktasına getirme süresi de 6

saniye olarak ölçülmüştür. Ölçülen süreler ve piston ile süzeğin tabanı arasında kalacak

olan posa miktarını da hesaba katılarak makine otomatik mod ile çalışırken pistonun ne

kadar süre aşağıya ineceği, ne kadar süre yukarı çıkacağını hesaplanmış olunur. Program

yazılırken bu süre göz önünde bulundurulur.

ISIS’te çizilen kontrol devrenin baskı devresinin çıkartılıp gerçeklenebilmesi için ARES

programı gerekmektedir. ARES yardımı ile bakır plaketin bakır kısmına çizilmesi gereken

yollar Şekil 21 de gösterildiği gibi çizilerek PDF formatında bir çıktı alınmaktadır.

Şekil 21. Kontrol devresinin ARES’teki görünümü

28

Elde edilen PDF çıktısı Şekil 22’de gösterildiği gibi yazıcı yardımı ile PCB kâğıda

basılmaktadır. Ayrıca yazıcıdan çıktı alınırken dikkat edilmesi gereken husus PCB kâğıdın

pürüzsüz olan yüzeyine çıktı alınmasıdır ve aynı çıktının Word ortamında çoğaltılarak bir

sonraki aşamada bir hata oluştuğunda tekrar PCB kâğıda çıktı almaya gerek

kalmamaktadır.

Şekil 22. Kontrol devresinin PCB kâğıda aktarılmış hali

Bakır plaketin bakır kısmı iyi bir şekilde temizlenerek bakır kısmın üzerine PCB kâğıt

yerleştirilir ve Şekil 23’de gösterildiği gibi ütü ve benzeri ısıtıcılar yardımı ile PCB kağıt

üzerindeki yolların bakır plakete aktarım işlemi gerçekleştirilmektedir. Bu işlem esnasında

PCB kâğıdın bakır plaket üzerinde sabit olması büyük bir önem arz etmektedir. Önemli

olan bir diğer nokta ise bakır plaketin ütü ile ısıtılma süresinin çok uzun tutulmamasıdır

eğer uzun süreli olarak bu işlem gerçekleştirilecek olursa plaket oluşturan iki kısım

birbirinden ayrılır.

29

Şekil 23. PCB kâğıtta bulunan yolların bakır plakete aktarımı

Bakır plaket üzerine PCB kâğıt üzerinden yollar aktarıldıktan sonra bakırın diğer

kısımlarının eritilmesi gerekmektedir. Bu işlemin yapılabilmesi için plastik bir kap

içerisine perhidrol ve tuzruhu karışımı hazırlanır ve Şekil.24’de gösterildiği gibi bakır

plaket üzerinde yolların bulunmadığı bütün bakır kısım erir ve devrenin istenilen kısmı

elde edilir.

Şekil 24. Karışım içinde bulunan bakır plaket ve işlem sonrası elde edilen bakır plaket

Bakır plaket üzerinde yalnızca istenilen bakır yollar elde edildikten sonra zımparalanıp

kurutulur ve uygun matkap ve matkap uçları ile plakette gereken yerler delinir ve kontrol

devresi elemanları ARES’te belirlenen yerlere yerleştirilir ve dikkatli bir şekilde lehimleme

30

işlemi gerçekleştirilir ve Şekil 25’de gösterilen kontrol devresi elde edilir. Benzer işlemler

H köprüsünün baskı devresinin elde edilmesinde de tekrarlanmaktadır.

Şekil 25. Kontrol Devresine ait bakır plaketin ön ve arka yüzü

31

3. SONUÇLAR

Proje kapsamında üretilen makine küçük ve orta büyüklükteki çiftçi ve işletmelerin

ihracat fazlası olan ürünlerin piyasada ucuza satmaktan kurtarıp zarar etmesinin önüne

geçilmesi için olabildiğince ucuz maliyette tasarlanılıp üzüm suyunu sıkma işlemi sırasında

harcanan zaman olabildiğince kısaltılıp, üzüm suyu sıkma işleminden elde edilen verim

attırıldı. Makinanın istenilirse el ile istenilirse otomatik olarak çalışabilmesi için gerekli

olan kontrol devresi tasarlanıldı. Böylece piyasada bulunan makinalardan farklı olarak 2

farklı şekilde çalışabilen makine üretildi. Üretilen bu makinanın tüm parçalarının piyasada

kolayca bulunabilecek malzemelerden seçilmesine özen gösterilerek ihtiyaç halinde bu

makinanın kolayca seri üretimine başlanılabilmesi sağlanılmaya çalışıldı. Ayrıca proje için

yeterli bütçe sağlanılması halinde projenin zamanla geliştirilerek daha iyi hale

getirilebilmesi mümkündür.

32

4. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME

Bölümde eğitimini aldığımız teorik derslerden edindiğimiz bilgileri projede kapsamında

pratikle birleştirerek edinilen bilgiler pekiştirilerek bu bilgilerin nerede ve nasıl

kullanılacağını daha iyi anlamada yardımcı oldu. Bir proje yapılırken öncelikli olarak

nelerin yapılması gerektiği, proje yapılırken izlenmesi gereken aşamalar daha iyi bir

şekilde kavranıldı. Bir projede kullanmak üzere malzeme seçilirken nelere dikkat edilmesi

gerektiği konusunda tecrübe sahibi olundu. Projede en çok zorlanılan kısımlar projenin

mekanik kısmını tasarımı ve kolumda bulunan sağlık sorunundan dolayı kontrol devresinin

baskı devreye aktarılması oldu. Zorlanılan kısımlarda sorunların çözümünü bulabilmek için

neden, nasıl ve ne şekilde sorularına cevap bulunarak çözüm üretilmeye çalışıldı.

Sorunların çözümü ve projenin gerçekleştirilmesi ile kişisel özgüven arttırıldı.

33

KAYNAKLAR

[1] (2014) The KTO Karatay Üniversitesi Spor Koordinatörlüğü website [Online].

Avaible: http://www.karatay.edu.tr/spor.koordinatorlugu

[2] Cihan NAZLI “Üzüm” sf. 1-4, Mayıs 2007

[3] (2014) The Arhavi Sanayi website. [Online]. Avaible: http://www.arhavisanayi.com

[4] (2014) The Ersan Makine website [ Online]. Avaible: http://www.ersanmakina.com.tr

[5] (2014) The ER-KROM website [Online]. Avaible: http://www.erkrom.com

Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

34

EK 1. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.

Bu proje kapsamında üretilen makine yalnızca bir prototip olup geliştirilmeye müsaittir.

Küçük ve orta çapta işletmelerin satın alabileceği bir maliyette olup daha kısa zamanda

daha fazla iş yapabilmelerine olanak sağlamaktadır. Ayrıca doğrultucu kullanılarak

projenin alternatif akımla da çalışabilmesi sağlanılabilmektedir.

2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?

Motor hızına bağlı olarak pistonun süzgecin en alt noktasından en üst noktasına ulaşma

süresi hesaplanılmıştır.

3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?

Motor tercihinde Elektrik Makinaları 1 ve Elektrik Makinaları 2, motor yönünü kontrol

etmede Sürücü Sistemler, H köprüsünün anahtarlama elemanını seçmede Güç

Elektroniği Devreleri, kontrol devresini tasarlarken özelliklerine göre mikrodenetleyici

seçmede Mikroişlemciler, transistörü anahtarlama olarak kullanmada Elektroniğe Giriş,

kontol ve H köprüsü devresinde ölçümler almada Ölçme Tekniği derslerinden edinilen

bilgi ve beceriler bu projede kullanılmaktadır.

4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?

Akü, kablo ve benzeri elektronik elemanların seçiminde elektrik mühendisliğine ait

standartlar, kontrol devresi tasarlanılırken makinenin güvenliği ve iş güvenliğine ait

standartlar göz önüne alınmaktadır.

5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?

a) Ekonomi

Sistem mümkün olabilecek en ucuz maliyet ile üzümden maksimum verim elde

etmek üzere tasarlanmıştır.

b) Çevre sorunları:

Üzüm suyu elde edilirken piston ile süzgeç arasında oluşan gürültü en aza

indirgenmiştir.

Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

35

c) Sürdürülebilirlik:

Projenin sürdürülebilirliği göz önüne alınarak proje gerçeklenmiştir ve Üzüm

üretiminin çok olduğu ülkemizde üzümün türevi olan ürünlerin elde edilmesi için

mutlaka üzümün suyunun elde edilmesi gerekmektedir.

d) Üretilebilirlik:

Ülkemizde benzer amaçlarla üretilen makinelerin olmasına rağmen diğerlerinden

daha hızlı olup seri üretimi olduk kolay bir projedir.

e) Etik:

Proje üzüm sıkma işlemine farklı bir boyut bir boyut kazandırmış olup herhangi

etik dışı kısıtlama getirmemektedir.

f) Sağlık:

Projenin amaçlarından bir tanesi vücut açısından sağlıklı olan üzüm türevi olan

alkolsüz ürünlerin üretimini arttırmaktır.

g) Güvenlik:

Tehlike arz eden tüm elektrik aksamı izole edilmiş olup, olası kaza durumlarında

oluşabilecek hasarı en aza indirgemek için gerekli tedbirler alınarak proje

gerçekleştirilmiştir.

h) Sosyal ve politik sorunlar:

Üzüm toplama maliyetinin, satış maliyetinden fazla olduğu durumlarda çiftçiler

zarar etmemek için toplamamaktadır. Bu proje ile çiftçinin zarar etmesinin

önleyerek çiftçinin ekonomik durumunu koruması amaçlanmıştır.

Projenin Adı Üzüm Suyu Sıkma

Projedeki Öğrencilerin adları Mehmet İNAL

Tarih ve İmzalar

36

EK 2. H KÖPRÜSÜNÜN BASKI DEVRESİNİN YAPIM AŞAMASI

ARES’te gerekli düzenlemeler yapılarak Şekil E2.1 ve Şekil E2.2’de gösterilen H

köprüsüne ait baskı devre şemaların PDF olarak çıktısı alındı. Alınan çıktı yazıcı ile PCB

kâğıda aktarıldı.

Şekil.E2.1. H Köprüsüne ait birinci birinci devre şeması

Şekil.E2.2. H Köprüsüne ait ikinci baskı devre şeması

37

Bu çıktılar kâğıttan ısıtıcı yardımı ile bakır plakete aktarıldı. Bakır plaket perhidrol ve

tuzruhu karışımı hazırlanılarak şekilde gösterilen yollar hariç bakır plakette bulunan

işimize yaramayan kısımlar yok edildi. Şekil E2.1 ve Şekil E 2. 2’de görünen delikler

matkap yardımı ile delindi. Lehimleme sırasında kullanılan devre elemanlarının yerlerinin

karıştırılmaması için Şekil E 2.3, Şekil E 2.4, Şekil E 2.5, Şekil E 2.6’ dan yararlanıldı.

Şekil E 2.3. H Köprüsüne ait birinci devre şemasının alt kısmının 3D görüntüsü

Şekil E 2.4. H Köprüsüne ait birinci devre şemasının üst kısmının 3D görüntüsü

38

Şekil E 2.5. H Köprüsüne ait ikinci devre şemasının alt kısmının 3D görüntüsü

Şekil E 2.6. H Köprüsüne ait ikinci devre şemasının üst kısmının 3D görüntüsü

39

Devrede kullanılan malzemeler yerlerine doğru bir şekilde konularak lehimlendi.

Lehimleme işlemi sonucunda oluşturulan devrelerin alttan ve üstten görüntüsü Şekil.E2.7,

Şekil E2.8, Şekil.E2.9 ve Şekil.E2.10’da gösterilmektedir.

Şekil E 2.7. H Köprüsü devresinde ara ünite adı verilen kısmın alttan görüntüsü

Şekil E 2.8. H Köprüsü devresinde ara ünite adı verilen kısmın üstten görüntüsü

40

Şekil.E2.9. H Köprüsü devresine ait diğer kısmın alttan görüntüsü

Şekil.E2.10. H Köprüsü devresine ait diğer kısmın üstten görüntüsü

41

Bu devrelere ait bakır yolların üzeri lehim ile kalınlaştırılmıştır. Bunun sebebi ise

motorun fazla akım çekmesinden dolayı bakır yolların tahrip edilmesini önlemektir.

42

EK 3. MİKRODENTLEYİCİNİN SİSTEMİ KONTROL ETMESİ İÇİN

YAZILAN PROGRAM

#include<16f877A.h>

#fuses

XT, NOWDT, NOPROTECT, NOBROWNOUT, NOLVP, NOPUT, NOWRT,

NODEBUG, NOCPD

#use delay(clock=4000000)

%saniyede yapılabilecek işlem sayısının 4000000 olduğunu göstermektedir.

#use fast_io(b) % mikrodenetleyicinin giriş ve çıkışlarının kullanılacağını göstermektedir.

#define ileri pin_B4 % B4 pini ileri olarak tanımlanmaktadır.

#define geri pin_B3 % B3 pini geri olarak tanımlanmaktadır.

#define oto pin_B2 %B2 pini oto olarak tanımlanmaktadır.

void main()

{

setup_psp(PSP_DISABLED);

setup_timer_1(T1_DISABLED);

setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);

setup_adc_ports(NO_ANALOGS);

setup_adc(ADC_OFF);

setup_CCP1(CCP_OFF);

setup_CCP2(CCP_OFF);

% Mikrodenetleyicinin kullanılmayan kısımlarının kapalı olması sağlanılmaktadır.

set_tris_b(0x1C);

output_low(pin_b0); % b0 pininin çıkışı sıfırlanılmaktadır.

output_low(pin_b1); % b1 pininin çıkışı sıfırlanılmaktadır.

while(1) % program sonsuz döngüye girmektedir.

{

43

if(input(ileri))

% İleri butonuna basıldıktan 15 ms sonra pistonun aşağıya doğru hareketi sağlanılmaktadır.

%Bu işlem ileri butonu basılı kaldığı sürece gerçekleşmektedir.

{

delay_ms(15);

output_high(pin_b0);

output_low(pin_b1);

}

else if(input(geri))

% Geri butonuna basıldıktan 15 ms sonra pistonun yukarı doğru hareketi sağlanılmaktadır.

%Bu işlem geri butonu basılı kaldığı sürece gerçekleşmektedir.

{

delay_ms(15);

output_low(pin_b0);

output_high(pin_b1);

}

else if(input(oto))

{

delay_ms(15);

output_low(pin_b0);% Oto butonuna basıldıktan 15 ms sonra b0 ve b1 pinleri sıfırlanır.

output_low(pin_b1);

output_high(pin_b0);

delay_ms(5500);

%b0 pininin çıkışında 5 Volt gözlemlenir ve piston aşağı doğru hareket eder. Bu işlem

5,5 saniye boyunca gerçekleşmektedir.

output_low(pin_b0);

delay_ms(20000);

% Piston 20 saniye boyunca hareketsiz olarak bekletilir.

output_high(pin_b1);

44

delay_ms(5500);

%pistonu tekrar eski konumuna getirebilmek için 5,5 sn boyunca motor yukarı doğru

hareket ettirilir.

delay_ms(15);

output_low(pin_b0);

output_low(pin_b1);

output_high(pin_b0);

delay_ms(5500);

output_low(pin_b0);

delay_ms(20000);

output_high(pin_b1);

delay_ms(5500);

delay_ms(15);

output_low(pin_b0);

output_low(pin_b1);

output_high(pin_b0);

delay_ms(5500);

output_low(pin_b0);

delay_ms(20000);

output_high(pin_b1);

45

delay_ms(5500);

}

else

% eğer hiçbir işlem yapılmıyorsa pistonu hareketsiz kalmasını sağlamak için b0, b1 pinleri

sıfırlanır.

{

output_low(pin_b0);

output_low(pin_b1);

}

}

}

Bu program CCS adlı derleyicide yazılmıştır. Bu program ile yapılmak istenen mikro

denetleyici ile H köprüsü böylece pistonun hareketini kontrol etmektir.

Bu program ile ileri butonuna basıldığı sürece 15ms beklemeden sonra piston aşağıya

doğru, geri butonuna basıldığı sürece 15 ms beklemeden sonra piston yukarıya doğru, oto

butonuna basıldıktan sonra ise makine otomatik olarak piston 5,5 sn aşağıya, 20 saniye

sabit kalacak sonra 5,5 saniye yukarıya hareket edecektir. Bu işlem 3 kere

tekrarlanılacaktır. Eğer hiçbir butona basılmamışsa piston konumunu koruyacaktır. Ayrıca

mikrodenetleyicinin yeniden başlatma ucuna buton bağlanılarak olası kaza durumlarında

pistonun durdurulması sağlanılacaktır.

46

EK 4. MOTORUN KAÇ TUR DÖNMESİ GEREKTİĞİNİN HESAPLANMASI

N1: Pinyon dişlinin diş sayısı

h: dişler arası yükseklik

n: motorun tur sayısı

H: Süzgeç yüksekliği

Motor 12 Voltluk gerilim altında pistonu 3 saniyede süzgecin en üst kısmından en alt

kısmına hareket ettirmektedir. Motorun devir sayısı 60 RPM dir. Süzgecin yüksekliği 15

cm’dir.

ise n=3 (E.1)

n*h*N1=H=15 cm ise h*N1= 5 cm (E2)

Dişliler arası mesafe ya da pinyon dişlinin diş sayısı bilindiğinde ( makinanın içinde

sabitlenmiş olduğu için açılıp bakılamamaktadır) kontrol devresi ile H köprüsünde bulunan

transistörler PWM ile anahtarlanarak pistonun aşağıya iniş süresi motorun devir sayısı

değiştirilerek ayarlanabilmektedir. H köprüsünde bulunan transistörlere PWM

uygulanmadan pistonun süzgecin en üst noktasından en alt noktasına ulaşma süresi 6

saniye olarak ölçülmüştür. Böylece motorun yeni devir hızı n1 hesaplanabilmektedir.

ise n1=30 RPM (E3)

PWM ile motor uçlarında gözlemlenen gerilim azaltılarak motorun hızı azaltılarak

pistonun iniş ve çıkış hızı ayarlanabilmektedir ve yapılan hesaplamalar ile motorun yeni

hızı hesaplanılabilmektedir.

47

ÖZGEÇMİŞ

Mehmet İNAL, 1990 yılında Adana’da doğdu. İlk ve ortaokulu Orhan Çobanoğlu

İlköğretim Okulu’nda, lise öğrenimini Adana Ticaret Odası Anadolu Lisesi’nde

tamamladıktan sonra Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-

Elektronik Mühendisliği Bölümü Lisans Programı’nı kazandı.