Bisiklet Hız Göstergesi
Bu ayki projede bisiklet hızını elektronik olarak ölçen ve hız değerini km/saat cinsinden LCD’de görüntüleyen bir uygulama veriliyor. Hız ölçümü mıknatıs ve reed anahtar yardımıyla yapılıyor. Böylece bisikletin tekerleğine herhangi bir fiziksel temas olmadan hızı ölçmek mümkün oluyor. Bu tür cihazlar piyasada hazır olarak satılıyor aslında. Şekil 1′de görülen cihazların ekranından hız ve mesafe bilgileri kolayca okumak mümkün. Fakat kendi el emeğinizle gerçekleştirdiğiniz elektronik bir hız göstergesini kullanmak da ayrı bir mutluluk verecektir.
Bu projede PIC16F628 mikro denetleyicisi, mıknatıs ve reed anahtar yardımıyla hız bilgisini LCD’de gösteren bir uygulama gerçekleştirilecek. Projenin en önemli elemanı reed anahtar olduğundan, bu elemanı tanımakta fayda var. Reed anahtar, literatürde birkaç farklı şekilde adlandırılıyor. Kaynaklarda reed switch, reed contact, reed kontak, dil kontak gibi isimlere rastlanıyor. Bu yazıda reed anahtar terimi kullanılacak.
Şekil 2′de görülen reed anahtar, havası boşaltılmış bir cam tüp içine yerleştirilmiş ferromanyetik özelliğe sahip kontaklardan oluşur. Kontakların açılması ya da kapanması, dışarıdan uygulanan manyetik alanla sağlanır. Kontaklar manyetik akı ile aynı eksene konulduğunda kapanır. Bu işlem doğal mıknatısla yapılabileceği gibi, kontak üzerine bobin sarılarak oluşturulan bir elektromıknatısla da sağlanabilir. Böylece, manyetik alana duyarlı bir anahtar elde edilmiş olur.
Reed anahtarlar, genel olarak pozisyon belirleme uygulamalarında, beyaz eşya, otomotiv, güvenlik sistemleri ve sağlık sektöründe kullanılır. Şekil 3′de farklı boyutlarda reed anahtarlar görülmekte.
Reed anahtarlar oldukça hızlıdır ve çalışma zamanları 1 ms’den daha azdır. Manyetik akıdaki küçük değişimlere karşı bağışıklıkları vardır. Şekil 4 ve 5′de örnek uygulama şekilleri görülüyor. Mıknatısın hareketi doğrusal şekilde olabildiği gibi eğimli de olabilir. Her iki durumda da mıknatıs, reed anahtara yaklaştığında kontaklar kapanır,
uzaklaştığında açılır.
Bisikletin hızını km/saat cinsinden ölçebilmek için öncelikle, tekerleğin bir tam turunu ne kadar zamanda tamamladığını belirlemek gerekir. Bu amaçla jant teli üzerine küçük bir mıknatıs yerleştirilir, bisiklet gövdesine de reed anahtar monte edilir. Şekil 6′da görülen örnek bağlantı ile tekerleğin her bir dönüşünde jant üzerindeki mıknatısın reed sensörün önünden geçmesi sağlanır. Kontağın açılıp kapanması bir mikro denetleyici ile algılanarak
Mıknatısın jant teline montajında kolaylık sağlaması için şekil 7′de görülen bağlantı elemanları kullanılabilir. Ya da hızlı bir yapıştırıcı ile mıknatıs şekil 8′deki plastik reflektör üzerine yapıştırılabilir.
gerekli hesaplamalar yapılır.
Hız ölçümünde temel fizik ilkelerinden yarar-lanmak gerekiyor. Şekil 9′da görüldüğü gibi bisiklet v hızıyla sağa doğru giderken, r yarıçaplı ön tekerlek bir tam turda (yani ta-tb süresinde) 2*pi*r kadar yol alır. Bisikletin hız bilgisini elde etmek için ta-tb süresini hatasız bir şekilde ölçmek gerekir. Bu ölçüm, en kolay şekilde PIC mikro denetleyicinin zamanlayıcı (timer) birimi kullanılarak yapılır.
Hassas bir ölçüm gerçekleştirmek için mikro denetleyicinin TMR0 zamanlayıcısını uygun şekilde ayarlamak gerekir. Bu projede kesme süresi 1ms olarak seçildi ve her kesme oluştuğunda PIC programında CX adlı sayacın değeri 1 kez arttırıldı. Bu durumda ta-tb süresi (1ms).CX değerine eşit olmakta. Bu süre yardımıyla hız bilgisini elde etmek için gereken formüller aşağıda görülüyor.
Elektronik devre şeması şekil 10′da görülüyor. Devrede, osilatör kısmında iki adet 22pF’lık kon-dansatör ve 4MHz’lik bir kristal bulunuyor. Bu ele-manlar yerine 4MHz’lik seramik rezonatör kullan-mak da mümkün. LCD’nin arka plan ışığını açmak için LCD üzerindeki + ve - uçlarına 5V uygulamak yeterli. Bazı LCD modellerinde arka plan aydınlat-ması yüksek akım çektiği için uygun bir dirençle akımı sınırlandırmak gerekebilir. Bu projede kulla-nılan 2 satır, 16 sütunlu mavi renk LCD’de, akım seviyesi üretici tarafından 20mA ile sınırlandırılmış olduğundan harici bir direnç bağlamaya gerek kalmadı. Reed anahtar bağlantısı yapılırken, anah-tara paralel şekilde küçük kapasiteli bir kondansa-tör kullanmak gerekir. Aksi halde kontakların ka-panması sırasında meydana gelen sıçrama, işlem sonucunun hatalı olmasına neden oluyor.
330nF’lık bir kondansatör kullanmak, kontak sıçramasının oluşturduğu olumsuz etkiyi gidermede gayet iyi sonuç veriyor.
Devrenin çalışması için ihtiyaç duyulan 5V’luk gerilim, şekil 11′deki gerilim regülatörü ile sağlanabilir. Devredeki 9V’luk pil, alkalin tipte olursa uzun süreli bir çalışma sağlanır.
PIC mikro denetleyici bu aşamada, mıknatısın reed anahtarın önünden geçmesini bekliyor. Eğer geçiş olursa, zamanlayıcı süreyi saymaya başlıyor ve ikinci kez
mıknatısın geçişine kadar geçen sürede CX sayacının değerini 1ms’lik adımlarla birer kez arttırıyor. İkinci geçiş tespit edildiği anda zamanlayıcı durduruluyor ve hız değeri
Şekil 12′de, devreye ilk enerji verildiği sırada LCD’de oluşan yazı görülüyor:
hesaplanarak LCD’de görüntüleniyor. Şekil 13′de hız bilgisinin LCD’ye nasıl yazdırıldığı görülüyor.
Mıknatısın reed anahtarın önünden ardarda iki geçişi arasındaki süre, belirli bir değeri aşarsa, bu durum bisikletin hareketsiz olduğunu (veya sıfıra yakın hızda olduğunu) gösterir. Böyle bir durumda ekrana şekil 14′deki uyarı yazısı yazdırılır.
Hız ölçüm sistemine ait PIC programının akış diyagramı şekil 15 ve 16′da görülüyor. Bu algoritma mevcut proje için yeterli özellikleri fazlasıyla sağlıyor. Fakat
algoritma üzerinde iyileştirmeler ve geliştirmeler yapmak da mümkün.
PIC C Lite derleyicisi ile yazılan C programı yazının sonunda yer alıyor. Programda tekerlek yarıçapı 0.3302 m olarak alındı. Bu değer 26 inç çaplı standart bisiklet tekerleği dikkate alınarak hesaplandı. Farklı ölçülerdeki tekerlekler için bu değeri değiştirmek yeterli. Projenin ayrıntılarını ve PIC’e yüklenecek hex dosyayı kendimiz yapalım köşesine ait internet sayfasında bulabilirsiniz.
Elektronik Devre şeması
5V’luk regülatör devresi
Fırat Üniv. Elek-Elektronik Müh. Bölümü
Yavuz Erol
If you enjoyed this post, please consider to leave a comment or subscribe to the feed and get future articles delivered to your feed reader.
Comments
Henüz yorum yapılmamış.
Yorum yapın