10 Mayıs 2014 Cumartesi

RC Receiver Değerlerinin Arduino ile Okunması

Multikopter sistemleri yada modelcilikte kumanda alıcı verici sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Çeşitli frekans değerlerinde çalışan bu sistemlerden en yaygın kullanılanı 2.4 GHz frekans değerine sahip olanlardır. Kumandalar pwm (pulse width modulation) yada ppm (pulse position modulation)  modülasyon özellikleri ile çalışmaktadır. PWM yada PPM sistemlerini ileriki çalışmalarda detaylı bir şekilde inceleyeceğiz. Bu çalışmada kumandanın nasıl bir sinyal gönderdiğini ve bu sinyalin hangi değerler arasında olduğunu inceleyeceğiz.

Kumanda üzerinde bulunan joystick yada switchler kanallara atanmıştır. Bazılarında ise kanallara atama olayını kullanıcılar yapar. Bir multikopterin kontrol edilebilmesi için en az 4 kanallı kumandaya ihtiyaç vardır.

Kanallardan gelen sinyallere çoğu çalışmada ihtiyaç duyulmaktadır. Multikopterin farklı kontrol çalışmalarında, android kontrollerinde bu verilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu veriler basit bir şekilde arduino kartları ile okunabilmektedir. İlgili kod aşağıda bulunmaktadır. Receiverdan gelen değer analogRead fonksiyonu ile okunamaz. Çünkü PWM yada PPM sinyali ile çalışılır. Yani okunması gereken sinyalin HIGH yada LOW olma süresi okunmalıdır. Bunu okuyabilmek için arduino da özel bir fonksiyon vardır. Aşağıdaki kodda "pulseIn" fonksiyonu sinyalin HIGH olduğu durumları saymaktadır.

Kod:

int pin = 7;     // değeri okunmak istenen receiver pini
unsigned long duration;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(pin, INPUT);
}

void loop()
{
  duration = pulseIn(pin, HIGH);   // pulse' in HIGH olması durumunda sayar
  Serial.println(duration);
}

4 Mart 2014 Salı

MIT Application İle Android Uygulaması - Lamba Kontrolü

Bu yazımızda daha önceden eclipse ile yazmış olduğumuz android uygulamasının mit app. inv. ile yapılmasını inceleyeceğiz. MIT app. inv. 'dan yeni proje dosyası açarak başlayabiliriz.

Şekil 1' de verilen uygulama görüntüsü sol kısımda bulunan aygıtların ekran içerisine sürüklenmesi ile yapılır. Bluetooth bağlantısı için yaygın olarak kullanılan "List Picker" seçilmiştir. Ekranda gösterilmesi istenen yazılar için "Label" aygıtı kullanılır. Lambaların kontrol edilebilmesi için butonlar kullanılır. Bu istenen aygıtlar sürüklenerek ekrana yerleştirilir. Ekranın arka plan, yön yada diğer özellikleri sol kısımdaki "Properties" alanından ayarlanır.

android led yakma arduino

Şekil 1

Ekrana yerleştirilen bu aygıtların ne şekilde kontrol edileceği kısmı "Blocks" çalışma alanında bloklarla olacaktır. Mesela butona basıldığında ne yapılması isteniyorsa "When Click do" yapısı blok sayfasından buton üzerine tıklanarak seçilir. Şekil 2 de bu gösterilmiştir.


Şekil 2

Hazırlanan bu uygulamanın kontrol blok şeması Şekil 3' de gösterilmektedir.


Şekil 3

Bu uygulamada android ile lambanın kontrolü için bluetooth haberleşmesi kullanılmıştır. Bluetoothun etkinleştirilmesi List Picker  ve Clock ile  ile ilgili komutlarla sağlanmıştır. 

Buton1 lambanın açılması için, Buton2 lambanın kapatılması için kullanılmıştır. Kontrol blok diagramında Buton1' e basıldığında bluetooth üzerinden 51 sayısı gönderilmekte, Buton2' ye basıldığında 52 sayısı gönderilmektedir. Bu sayıların bu şekilde seçilmesi ASCII tablo karşılıklarının sırasıyla 3 ve 4 olmasıdır. Arduino kısmına yazılacak program içerisinde ascii karşılıkları kullanılacaktır.

Aşağıda arduino kodu yer almaktadır. Uygulama videosu linktedirBluetooth aygıtının arduinoya bağlantısı şu şekildedir:

Bluetooth Pin                      Arduino Pin
      Tx                                        Rx
      Rx                                        Tx
      Vcc                                      Vcc
      GND                                    GND



int ledpin=13; //led 13. pine bağlanır
//yada 13. pinde bulunan led ile işlem yapılır
char deger; //bluetooth ile gönderilen verinin tutulacağı değişken

void setup()
{
  Serial.begin(9600); //seri haberleşme hızı
  pinMode(ledpin,OUTPUT); //led pini çıkış olarak ayarlanır
}

void loop()
{
  if(Serial.available()>0)  //Seri haberleşmeden veri 
  //gönderilirse bu loop çalışır
  {
    deger=Serial.read();  // gönderilen değer okunarak deger değişkenine atanır
    
    if(deger=='3') //deger 3 ise yani 51 ise
    {
      digitalWrite(ledpin,HIGH); //led yanar
    }
    
    if(deger=='4') //deger 4 ise yani 52 ise 
    {
      digitalWrite(ledpin,LOW); //led söner
    }
  }
}

3 Mart 2014 Pazartesi

MIT Application İnventor da Android Uygulaması Geliştirme

Bu zamana kadar android uygulama geliştirme arayüzü için java tabanlı eclipse üzerine kurulu SDK' yı kullanmıştık. Bu yazımızda daha basit bir şekilde uygulama oluşturulabilen MİT Üniversitesi tarafından hazırlanmış app. inv. kullanılacaktır. Daha önceden eclipse üzerinde yaptığımız aynı uygulamaların bu arayüz ile daha basit bir şekilde yapıldığını göreceğiz.

Öncelikle mit app. nasıl kullanılacağı hakkında bilgi verelim. Bu linkteki adrese girip sol üst kısmdaki "Create" butonuna tıklanır ve bir hesap ile oturum açılır. Gerekli anketleri doldurmanızı öneririm yoksa her defasında soracaktır. Aslında uygulama oluşturmak için gerekli işlem bu kadar. Ancak yapılan uygulamaların emulator yada usb bağlantısı ile telefon üzerinde çalıştırılabilmesi için bu sayfanın incelenmesi ve ilgili programların (App Inventor Setup, aiStarter) yüklenmesi gerekmektedir.

Bu aşamalardan sonra mit app inv ekranında ne, ne işe yarar bunları inceleyelim. Şekil 1 ' de uygulamanın oluşturulacağı çalışma ekranı gösterilmektedir.


Şekil 1


Bu ekranın sağ üst kısmında bulunan "My Projects" kısmından yapmış olduğunuz uygulamalara ulaşabilirsiniz. Yine sağ üstte bulunan "Designer" uygulamanın görsel kısmının oluşturulduğu çalışma sayfasını "Blocks" oluşturulacak uygulamada kullanılan buton, label vs. gibi aygıtların kontrol işlemlerin yapıldığı blok kodlama alanını açmaktadır. Üst kısımda bulunan "Build" butonu sayesinde hazırlanan uygulama bilgisayara indirilebilir yada QR kodu oluşturulabilir. Connect butonu sayesinde uygulamanın telefonda yada emulatörde çalıştırılması sağlanır. "Projects" butonu ile hazırlanan projelere ulaşılınabilinir, yeni proje yapılabilinir, internettten indirilmiş yada bir şekilde temin edilmiş proje kaynak dosyaları çalıştırılabilinir.

Çalışma sayfasının "Palette" başlığı altında bulunan aygıt isimleri sürüklenerek ekrana taşınır. Örneğiş Şekil 1' de Screen1 'e 1 adet buton eklenmiştir. Bu sol kısımdaki "User Interface" başlığı altındaki "Button" imgesinin Screen 1 içerisine sürüklenmesiyle yapılmıştır. Sağ kısımda bulunan "Properties" başlığı altındaki imgeler ile ekranda seçili aygıtların genişlik, uzunluk, renk, şekil, yazı boyutu veya rengi gibi temel özellikleri değiştirilebilmektedir. Bu alanda seçilen malzemenin boyutlarının belirlenmesinde önemli bir husus bulunmaktadır. "Width" yada "Height" başlıkları altından seçilen aygıtın (mesela buton) ekranda ne kadarlık alanı kaplayacağını 3 farklı seçenek ile belirleyebiliriz. Bunlar: Automatic, Fill parents, pixeldir. Bunlardan Fill parent seçilen aygıtın ekranın genişliğini yada uzunluğunu kaplaması için kullanılır. Pixel ise istenilen ölçülerde ne kadarlık piksel kaplayacağını yazmamızı sağlar.


Eclipse ile Android Uygulama Geliştirme

İlk olarak Eclipse açılır. Sağ üstte “File>New>Android Application Project” seçilir. Açılan sayfaya uygulama adı girilir. Oluşturulacak uygulamanın hangi sürümler için kullanılacağı seçilir. Aynı sayfadan kullanılacak tema da seçilebilir. İleri butonuna tıklanır. Yapılacak uygulamanın kayıt edileceği alan Location kısmından seçilir. İleri butonuna tıklanır. Açılan sayfadan uygulama sağ üst kısmında simgelenecek iconun resmi ve boyutları seçilir. Farklı bir resim konulmak istenirse bu “İmage File” yanındaki “Browse” butonuna tıklanarak yapılır. İleri butonuna tıklanır. Şimdilik Blank Activity seçimine ellemeyerek ileri butonuna tıklanır ve açılan sayfada “Finish” butonuna tıklanarak ilk uygulama yapılmaya başlanır.

Eclipse üzerinde açılan çalışma sayfasının sağ tarafında “Package Explorer” kısmı altında oluşturulan uygulama ile ilgili kaynak dosyalar bulunur. Bunların içerisinden sırasıyla “res>layout>……xml” dosyası seçilir. Bu kısmın yanında bir ekran açılır (Şekil 1). Açılan bu ekrana sol kısımda “Palette” linki altındaki elemanlar sürüklenerek yerleştirilir. Böylece uygulama sayfası oluşturulur.

eclipse android sdk kurulumu

Şekil 1





Şekil 2: Örnek Android Uygulaması

Eclipse üzerinde oluşturulan uygulamaların çeşitli aygıtları kontrol edebilmesi için, uygulamada kullanılan butonlara, side sticklere, slide barlara çeşitli pinler yada numaralar atanmalıdır. Bu işlem res klasörü altındaki activitymain.xml dosyası içerisinde kod yazarak yapılır. Bir buton ve slide bar içeren kod şu şekilde yazılabilir.



<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="match_parent"

android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"

android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"

android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"

android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"

tools:context=".MainActivity" >



<TextView

android:id="@+id/textView1"

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:text="@string/hello_world" />



<Button

android:id="@+id/button1"

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:layout_alignLeft="@+id/textView1"

android:layout_below="@+id/textView1"

android:layout_marginLeft="47dp"

android:layout_marginTop="21dp"

android:text="@string/Button" />



<ProgressBar

android:id="@+id/progressBar1"

style="?android:attr/progressBarStyleLarge"

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:layout_below="@+id/button1"

android:layout_marginTop="56dp"

android:layout_toRightOf="@+id/button1" />

</RelativeLayout>



Yukarıdaki kodta kullanılacak elemanlar ile ilgili tanımlamalar yapılmıştır. Bu tanımlamalar kullanılacak elemanın genişliği, boyu, rengi, ekranın hangi kısmında olacağı vs. ile ilgilidir.

Oluşturulan uygulamanın Android bir telefon yada emulator denilen bilgisayar üzerinde oluşturulan sanal telefon ekranında oynatılması için Eclipse araç çubuklarından sırasıyla “Run>Run As>Run Configuration” seçilir. Açılan ekrandan derlenecek ve çalıştırılacak proje seçilir. Target kısmından emulatorde oynatmak için “Automatically pick compatible device: Always…” seçilir, telefonda oynatmak için “ Always prompt to pick device” seçilir ve sırasıyla “Apply>Run” tıklanır. Telefonda uygulamanın çalıştırılması için telefonun bilgisayara bağlantılı olması yeterlidir.

Şekil 3 ve 4 de Eclipse üzerinde yazılan android kontrol ugulamaları mevcuttur. Şekil 4.5 de quadrocopterin androidle kontrolü için oluşturulacak devre tasarımı bulunmaktadır. Kontrolcü olarak Arduino Mega ADK kullanılan bu çizimde android telefon ile haberleşme xbee üzerinden yapılmaktadır. Arduino Mega ADK arduino geliştirme kitlerinin android telefonlar ile uyumlu, USB girişine sahip 2560 işlemcili bir versiyonudur. Xbee düşük güçlü veri aktarım cihazıdır. İki nokta arası yada ikiden fazla nokta arası haberleşme için kullanılırlar.


Şekil 3: Android Lamba Kontrol Uygulaması




Şekil 4: Android Araba Kontrol Uygulaması





Şekil 5: Quadrocopter Bağlantı Şeması






Android, Android SDK Kurulumu

Android, Google, Open Handset Alliance ve özgür yazılım topluluğu tarafından geliştirilen, Linux tabanlı, mobil cihaz ve cep telefonları için geliştirilmekte olan, açık kaynak kodlu bir mobil işletim sistemidir. Java üzerine kurulu bir platformdur.

Android, linux çekirdeği üzerine inşa edilmiş bir mobil işletim sistemidir, bu sistemde ara katman yazılımı, kütüphaneler ve API C diliyle yazılmıştır. Uygulama yazılımları ise, Apache harmony üzerine kurulu java-uyumlu kütüphaneler ihtiva eden uygulama iskeleti üzerinden çalışır. Android, derlenmiş java kodunu çalıştırmak için dinamik çevirmeli (JIT) Dalvik sanal makinasını kullanır ve cihazların fonksiyonerliğini artıran uygulamaların geliştirilmesi için çalışan geniş bir programcı-geliştirici çevresine sahiptir.

Android uygulama geliştirme ortamı Android SDK’ dır. Uygulama yazabilmek için SDK, Eclipse ve Java Development Kit’ i bilgisayara yüklemek gerekmektedir.

Android SDK, android uygulamaları geliştirmek için gereken tüm kütüphane ve ara programları bulundurur. Tam açılımı Android Software Development Kit yani Android Yazılım Geliştirme Kit’ idir.

Eclipse, açık kaynak kodlu bir tümleşik geliştirme ortamıdır. Ana odak noktası Java ve Java ile ilişkili teknolojiler olsa da esnek yapısı sayesinde C ve Python gibi farklı diller için de kullanılmaktadır. Java kodlarının derlenmesi ve çalıştırılması için kullanılmaktadır. Android SDK ile bütünleşik çalışan Eclipse'in içinde yazılan programları denemek için emulator (sanal telefon) kurulabilmektedir.

Java Development Kit (JDK) java geliştiricilerine yönelik Oracle Corparation ürünüdür. Java diliyle yazılım geliştirme ortamıdır.

Android SDK Kurulumu


1- Android SDK, Eclipse üzerine kurulur. Bu yüzden ilk olarak JDK programı sitesinden indirilir ve bilgisayara kurulur.

2- Eclipse IDE sitesinden “Eclipse IDE for Java Developers” ismiyle indirilir (Şekil 1).



Şekil 1

3- Android SDK kurulur. developer.android sitesinden SDK sekmesine tıklanır ve indirilir (Şekil 2). Bilgisayara yüklerken program dosyasının nereye kurulduğu not edilmelidir. Kurulumun son aşamasında güncelleştirmelerin yapılmasını istiyor musunuz diye bir kutucuk çıkar. Bu onaylanır ve istenen dosyalar için güncelleme yapılır (Şekil 3). Bu işlem daha sonra SDK Manager çalıştırıldığında da yapılabilir.



Şekil 2



Şekil 3

4- Android Development Tools ( ADT) kurulur. Bu iki şekilde yapılabilir. İlk yöntem direk olarak developer.android.com adresinden indirilir ve kurulur. Diğer yöntem Eclipse programı üzerinden sırasıyla “Help>Install New Software” linklerine girilir. Açılan pencereden sağ üstte gözüken “Add” butonuna basılır. Açılan “ Add Repository” dialog penceresinde isim alanına “ADT Plugin”, Location alanına https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/ adresi girilir (Şekil 4).


Şekil 4


5- Çıkan pencereden “Developer Tools” seçilir ve devam edilir. Lisans anlaşması kabul edilir.

6- Kurulum tamamlandıktan sonra Eclipse yeniden başlatılır.

7- Android SDK yolu Eclipse bildirilir. Bunun için Eclipse’ ten sırasıyla Window>Preferences yolu takip edilir. Açılan pencerede sol taraftaki listeden Android seçilir ve SDK Location yazan yere bilgisayarınızdaki SDK’ nın yolu girilir. “Apply” linkine tıklandığında bilgisayarınızda kurulu olan SDK platformlarını görülür. Eğer Android SDK kurulumundan sonra SDK Manager’a güncelleme yapılmamışsa bu liste boş gözükecektir (Şekil 5).

8- Kullanılan android sürümleri için gerekli programlar Eclipse üzerinden direk olarak da indirilebilinir. Eclipse araç çubuklarından “Window>Android SDK Manager” seçilir (Şekil 6). Açılan pencerede istenilen sürümler işaretlenerek indirilir.

9- ADT programlarını Eclipse üzerinden yüklemek için araç çubuklarından “Help>Install New Software” seçilir. Add butonuna tıklanır. Name kısmına herhangi bir şey yazılabilir fakat Location kısmına https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/ adresi girilir. Açılan sayfadaki programların yanındaki kutucuklar işaretlenir ve Next denilerek işlem tamamlanır.


Şekil 5



Şekil 6













16 Şubat 2014 Pazar

Kontrol Kartı (Uçuş Kontrol Kartı)

Multikopter sistemlerinde kullanılan malzemeler arasında en önemli olanı kontrol kartıdır. Çünkü çok rotorlu araçlarda kontrol işlemi uçaklarda olan sistemlerden daha karmaşık ve zordur. Yapılacak hava aracının hangi amaçla kullanılacağına göre kontrol kartını seçmek gerekir. Bu sebepten kullanılan kontrol kartlarının özellikleri iyi analiz edilmelidir.
Piyasa da kullanılan kontrol kartlarından bazıları şu şekildedir:
         Ardupilot
         DJI Wookong Multi Rotor (WKM)
         Paparazzi Pilot
         DJI Naza
         KK Multicopter
         Multi wii
         ZERO TECH
         MegaWAP
         Shrediquette
         Open copter control

         Mikrocopter

Pervane (Propeller)

          Hızın etkisiyle taşıma kuvvetini üreten taşıyıcı yüzeylere başka bir deyişle döner kanatlara pervane denir. Quadrokopterlerde 2 tip pervane kullanılır.
1.      Saat yönü dönen (clockwise)
2.      Saat yönü tersi dönen (counter clockwise)
2 farklı dönüş yönüne sahip pervane kullanılmasının sebebi yukarıda da anlatıldığı gibi quadronun gövde üzerinde oluşturmuş olduğu anti tork etkisini yok etmektir. Fakat piyasada genelde imalat açısından kolay olması sebebi ile tek tip pervane üretilmesi,  istenen pervane ölçülerinin bulunmasını güçleştirmektedir. Bu sebepten farklı çözüm yolları olsa da en sağlıklısı uygun pervanelerin kullanılmasıdır.

Pervane seçiminde, kullanılan motorun özellikleri ana parametredir. Özellikle Kv değerine göre pervane seçimi yapılması ve motor özellik çizelgesindeki pervanelerin kullanılması verimlilik açısından önemlidir. Kv değeri küçük olan yani devir sayısı az olan motorlarda gerekli taşımayı oluşturması açısından Kv değeri büyük olan motorlara göre daha büyük pervane kullanılır. Şekil 1’de E-MAX BL 2826 tipinde bir motor ile kullanılması gereken pervaneler ve akım-voltaj durumlarına göre ürettiği itki değerleri bulunmaktadır.
quadcopter pervane

Şekil 1

           Pervaneler, boy ve burulma açılarına göre isimlendirilirler. Yani üzerlerinde iki ayrı numara vardır. Örneğin 12x6 pervane demek 12 inch boyunda ya da çapında 6 inch burulma açısına sahip bir pervane demektir. Burulma açısı, pervanenin 360 derecelik dönüşünde ilerlediği mesafe değeridir. Bu değerler bazen mm cinsinden de verilmektedir. Fakat belirtilmediği durumlarda inch olarak kullanılır.
            Pervanelerde burulma açısına göre bazı özellikler elde edilir. Örneğin burulma açısı yüksek pervaneler yavaş süratlenip hızlı uçuş sağlarlar. Bunun yanında motor durduğunda pervane hızı geç yavaşlar. Burulma açısı küçük pervaneler ise çabuk hızlanırlar, yavaş uçuş sağlarlar, basit motor devir kontrolü sunarlar.
Modellerde kullanılan yapım malzemelerine göre pervane tipleri;
Ø  Naylon pervaneler
Ø  Plastik pervaneler
Ø  Karbon pervaneler
Ø  Karbon-fiber pervaneler
Ø  Ahşap pervaneler
Ø  Fiberglass pervaneler
Ø  Metal pervaneler
şeklindedir.
           Naylon ya da plastik pervaneler esnek olmaları sebebi ile kalitesizdirler. Fakat ucuz olmalarından dolayı özellikle ilk denemelerde, pervane kırımı fazla olabileceğinden kullanılmasında fayda vardır. Bu pervanelerin kullanılması durumunda kenarlarında kalan keskin çapaklar zımpara ile temizlenmelidir.  
           Ahşap pervaneler diğerlerine göre hafif ve az esnek olduklarından motor üzerine az yük bindirirler. Böylece diğer pervanelere göre daha yüksek devir sayılarına ulaşabilirler. Esnek olmaları sessiz çalışmalarına da bir etkendir. Fakat yeni başlayanlar için uygun değildirler. Çünkü çok çabuk kırılırlar.
Karbon-fiber pervaneler hafif, esnek olmayan verimli pervanelerdir. Tek dezavantajı fiyatlarının yüksek olmasıdır.
Fiberglass pervaneler karbon ve ahşap pervanelere göre ucuz plastik pervanelerden verimli, ağır ve esnek pervanelerdir. Kullanılması halinde keskin yüzeyleri zımparalanmalıdır. 


Şekil 2



Fırçasız (Brushless) Motorlar

Elektrik motorları elektriğin manyetik alan özelliğini kullanarak elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makinelerdir. Fırçasız motorlar adından da anlaşılacağı gibi fırça olmadan elektronik aksamlar içeren motorlardır. Bunların, fırçalı motorlardan farkı akım çeviricilerin fırça değil elektronik olmasıdır. Daha sessiz çalışmaları, fırçaların meydana getirdiği sürüklemenin ve ısıdan kaynaklanan kayıpların, fırçaların meydana getirdiği kıvılcımların olmaması, kolay soğutulabilmeleri fırçalı motorlara göre  üstünlükleridir.

Fırçasız motorlar diğer DC motorlar gibi direk bataryaya bağlanarak çalıştırılamazlar. Böyle bir yanlışlığın yapılması motorun yanmasına neden olur. Bu sebepten fırçasız motorların çalıştırılabilmesi için ESC’lere ihtiyaç duyulur.
Fırçasız motorlar inrunner ve outrunner olmak üzere ikiye ayrılırlar. Inrunner motorlar, rotoru motorun merkezinde olan sabit sargıları dış kısımda bulunan motorlardır. Yani motorun dış çeperi sabitken iç kısmı hareket eder. Outrunner motorlarda ise motor sargıları motorun merkezinde ve sabitken, rotor üzerinde mıknatısları da barındıracak şekilde motorun dış çeperindedir.Yani motorun dış kısmı hareket ederken iç kısmı sabittir. Genellikle multikopter sistemlerinde kullanılan fırçasız motor tipleri outrunnerdır (Şekil 1).
           



Şekil 1

            Motor etiket bilgileri
Motorların özelliklerini içeren bazı parametreler vardır. Bunlardan ilki V kısaltmasıyla anılan elektrik akımının basıncı olarak tanımlanan potansiyel farktır. Yani kısaca gerilim değerini gösterir. Modelcilikte kullanılan motorlar üzerinde ya da özellik tablosunda genellikle voltaj değerleri lipo pil hücre sayısına göre verilir.
İkinci parametre akım değeridir. A kısaltmasıyla anılan amper bir noktadan birim sürede akan elektrik yük miktarını gösterir. Yani birim zamandaki yük miktarına akım denir. Bu parametreye göre ESC ve pil simi yapılır.
Üçüncü parametre güç değeridir. W kısaltmasıyla anılan watt motorun pervaneyi çevirebilmesi için ihtiyaç duyacağı gücü ifade eder. Akım ve gerilimin çarpılmasıyla elde edilir.
Kv değeri fırçasız elektrik motorları için geçerli olan devir katsayısını gösteren değerdir. Voltaja göre devir sayısının hesaplanmasını sağlar. Yani motorun 1V başına 1 dakikada çevireceği devir sayısını gösteren parametredir. Örneğin 10 V ile çalışan bir motorun Kv değeri 700 ise bu motorun dakikadaki devir sayısı= 10x700=7000 devir/dakika’ dır. Genellikle dev/dakika yerine rpm (revolution per minute) kullanılır.
Diğer bir parametre Kt değeri diye tabir edilen tork katsayısıdır. Bu değer bir motorun amper başına vereceği tork değerini ounce-inch cinsinden ifade eder. Örneğin 0,60 oz-inc/A Kt değerine sahip bir motor 10 A de 6 oz-inc tork verir.
Kv değeri ile Kt değeri arasında ters orantı vardır. Yani Kv değeri yüksek olan bir motorun amper başına vereceği tork değeri düşük olur. Bu sebepten yüksek Kv değerli motorlarda tork değerinin artırılması için küçük pervaneler ya da ek dişli sistemleri kullanılmalıdır.
Fırçasız motorların etiketlerinde ya da özellikler tablosunda optimum verim için kullanılması gereken pervane ölçütleri de belirtilir. Kullanılacak pervanelerin bu özellikler dahilinde olması verimi artırmaktadır.

ESC (Elektronik Hız Kontrolcüsü)

          Fırçalı ve fırçasız motorların hızını ayarlayan, hız kontrol ünitesidir. Diğer bir ifade ile  pilden aldıkları elektrik enerjisini, alıcının gaz kanalından aldığı sinyal ile sürerek motorlara ileten ve motor devrini kontrol eden hız kontrolcüleridir.
Elektrikli DC motorlarda (fırçalı motorlar) motor hız kontrolü, voltaj kontrolü ile gerçekleşir. Voltajın artırılıp azaltılmasına göre motor hızı değişir. Bu işlem fazlasıyla zor ve ısı açığa çıkaran verimsiz bir yöntemdir.
            Multikopter sistemlerinde kullanılan fırçasız motorlar bilinen 3 fazlı motorlardır. Bu motorlarda kullanılan ESC’ler daha kompleks olup, pilden aldığı DC gerilimi 3 fazlı AC (Alternatif akım) gerilime çevirerek ve kumandadan gönderilen sinyale göre devri değiştirerek motoru sürerler. Fırçasız motorlarda kullanılan bu ESC’ler motor devrini PWM (pulse width modulation) yöntemiyle değiştirirler. Bu yöntem sayesinde fırçalı motorlarda kullanılan voltaj- hız ilişkisi ile devir değiştiren ESC’lerin meydana getirdiği ısı problemi ve verimlilik sorunu kısmen ortadan kalkar. PWM metodu darbe genişlik modülasyonu olarak bilinir. Kumandadan alınan dijital sinyalin pulse genişliği değiştirilerek, motora giden gerilim değeri dolaylı yönden frekans kontrolü ile yapılır. Pulse genişliğini değiştirme işlemi ESC nin çıkış akımını sürekli açıp kapatmasıyla gerçekleşir. Yani motora giden voltaj çıkış akımının ne kadar süre gönderilip ne kadar süre kesildiğiyle alakalıdır. Örneğin, 1 saniyelik zaman süresince 10 V pile bağlı bir ESC-motor bağlantısında kumanda gaz kolu %60 da iken, ESC akımı, saniyenin 6/10 unda açacak 4/10 unda kapatacaktır. Böylece motora sürekli 10 V gitmeyecek ve 1 saniyede giden voltajın ortalamasına göre motorun devri değişecektir. ESC’ lerde 1 saniyedeki akım değişiminin yüksek olması istenir. Yani ESC’lerin üzerlerinde yazan KHz değerleri ne kadar yüksekse yenileme frekansı denilen saniyedeki akım açma kapama sayısı da o kadar fazla olur. Bu sebepten tercih edilecek ESC’nin yenileme frekansı yüksek olmalıdır. Fırçasız motorlarda kullanılan ESC’lerin girişinde 2, çıkışında 3 motor kablosu 3 BEC ve 1 sinyal kablosu bulunmaktadır (Şekil 1). Girişte bulunan 2 kablo, kırmızı uç + eksi uç – olmak üzere pile bağlanır. Çıkıştaki 3 kalın kablo motorlara bağlanır ve herhangi ikisinin yerinin değiştirilmesiyle motor yönü değiştirilebilir. Diğer 3 ince kablodan kırmızı ve siyah olanı ESC içerisindeki 5V, 3A ya da 5A çıkış veren regülatör devre çıkışlarıdır. 5V’u sağlayan regülatör devresine BEC (battery eliminator circuit) ya da UBEC de denilmektedir. Alıcıları ya da kontrol kartlarını beslemek için kullanılan bu çıkışlar alıcı kanallarına bağlanır ve 5V ile çalışan sistemleri, kontrol kartlarını besler. Diğer beyaz ya da sarı renkli ince kablo ESC sinyal kablosudur. Alıcının sinyal çıkışına bağlanarak ESC’ye vericiden gönderilen sinyali iletir. Böylece ESC motorun hızını kumandadan gönderilen sinyale göre değiştirir.


esc multicopter
Şekil 1



           ESC voltaj değerleri genellikle kullanılabilecek lipo pillerin hücre sayısına göre üzerlerinde yazar. Bu sebepten kullanılacak ESC ile lipo pil arasında uyum olması gerekir.

           ESC akım değeri bir ESC’nin verebileceği maksimum akımı ifade eden değerdir. Bazı ESC’lerde sürekli ve yanma akımı şeklinde 2 değer verilebilir. Bunlardan sürekli olan yani az olan değer ESC’nin sürekli olarak motora verebileceği akım değerini yanma akımı ise anlık olarak verebileceği akım değerini gösterir. Bu yüzden ESC seçiminde kullanılacak motorun maksimum çekeceği akım değeri dikkate alınmalıdır. Ayrıca ESC akımının motorun çekeceği maksimum akımdan %10 fazla olması ısınmaları ve ESC’nin yanma riskini de azaltabilir.

           ESC’ler barındırdıkları bazı özellikler sayesinde programlanabilirler. Bu konu uygulama alanında detaylıca anlatılmıştır.

Lion Polimer (LİPO) Piller


            Lion Polymer Pil (LİPO)
 Lipo piller doğadaki en hafif metal olan lityum maddesinden üretilirler. Yoğunluğu (0.535 g/cm3) en düşük katı madde olarak da bilinen lityum elementi bir alkali metaldir. Su veya su buharı ile karşılaştığında tepkimeye girerek hidrojen açığa çıkarır, ortamda oksijen de varsa alev alabilir. Ateşe tutulduğunda ise önce kırmızı bir parlama görünür, ardından parlak beyaz renkte kuvvetli bir alevle yanar. Yani herhangi bir yangın olayında kesinlikle su ile müdahale edilmemelidir ve kullanımı esnasında oldukça dikkat edilmelidir. Eğer yangın tehlikesiyle karşı karşıya gelinirse D tipi diye anılan hafif metal yangın söndürücüleri kullanılmalıdır. Genellikle kuru kimyevi tozlar bu kategoriye girmektedir.
 Lipo bataryalar küçük hacimlerde daha fazla enerji depolama kapasitesine sahip olduklarından elektrikli hava araçlarında en fazla kullanılan pil çeşididir. Kg başına 720,000 Joule enerji depolama kapasitesiyle, piyasada en fazla kullanılan nikel metal hydride pillerden yaklaşık 430,000 Joule daha fazla enerji depolama kapasitesine sahiptir.
Lipo bataryalar kullanılmadıkları süre zarfında az miktarda deşarj olurlar. Hemen hemen günde şarjının %0,01 ini deşarj ederek piller arasında en iyi orana sahip olurlar.
Lipo pillerin hücre başına düşen gerilim değeri de diğer pillere göre fazladır. Lipo pillerde hücre başına optimum 3.7 V gerilim değeri düşse de tamamen şarj edilmiş bir lipo da hücre başı gerilim 4.2 V değerine çıkmaktadır (Şekil 1).
lipo pil özellikleri

Şekil 1

Lipo bataryalar hücre sayılarına ve enerji depolama kapasitelerine göre adlandırılmaktadır. Hücre başı gerilim değeri 3,7 V olarak hesaplanmaktadır. Yani 3S pil denildiğinde bu 3,7 x 3= 11,1 V gerilim değerine denk gelmektedir (gerilim değeri =3,7 x hücre sayısı). Burada ‘S’ kısaltması 3 hücrenin seri bağlandığını ifade etmektedir. 3S2P gibi bir adlandırma var ise bu 3 hücrenin seri ve bunların ikili şekilde paralel bağlandığını ifade eder. Yani toplamda 6 hücre vardır. Gerilim değeri yine 3,7 x 3= 11,1 V tur. Fakat paralel bağlantıdan dolayı akım kapasitesi artmıştır. Enerji depolama kapasiteleri ise mAh (mili amper saat) cinsinden ifade edilir. Yani 1 saatte vereceği akım değerini gösterir. Örneğin Şekil 4.1 deki pil 3300 mAh değerine sahiptir. Yani bu pil saatte 3300 miliamper ya da  3,3 Amper akım verebilme kapasitesine sahiptir. Eğer pil 3S2P olsaydı saatte vereceği akım kapasitesi 2 katı olurdu yani saatte 6,6 A akım verebilme kapasitesine sahip olurdu.
Lipo bataryalarda ayrıca C değeri bulunur. C değeri bataryanın elektrik yükünü ne kadar hızda boşaltabileceğini gösterir. Yani C değeri arttıkça bataryanın elektrik yükünü boşaltabilme kapasitesi artar. Örneğin elinizde 20 A akım çeken bir motorunuz ve 2000 mAh kapasitesine sahip bir piliniz var. Motorunuzu bu pille çalıştırmanız için C değerinin en az 10 C olması gerekir. 2000 x 10 = 20,000 mAh yani saatte 20 A akım verebilir. Lipo pillerde genellikle iki C değeri bulunur. Bunlardan ilki lipo pilin sürekli verebileceği akım değerini, diğeri ise burst akımı denilen anlık olarak verebileceği akım değerini gösterir.
Bataryalarda raf ömrü, bir bataryanın kullanılmadığı durumda ne kadar sürede öleceğini gösterir. Lipo bataryalar bu anlamda oldukça başarılıdır ve gün geçtikçe yapılan çalışmalarla da raf ömrü süresi artırılmaktadır. Lipo bataryalarda raf ömrü ölçütü iç dirençle alakalıdır. Bataryanın iç direnci ne kadar düşükse raf ömrü o kadar fazladır. İç dirence kullanıcıların etkisi de olmaktadır. Yani bataryanın uygun sıcaklıkların üzerinde saklanması iç direncin artmasına, böylece raf ömrünün kısalmasına ya da kullanılacak kapasitenin azalmasına sebep olur. Ek olarak bataryalar uzun süre kullanılmazsa %40- 50 şarj seviyesinde bırakılıp daha düşük iç dirence maruz kalması sağlanır. Yani kullanıcıların raf ömrü konusunda dikkat etmesi gereken noktalar, bataryaları %40-50 şarj seviyesinde bırakmak ve oda sıcaklığında saklamaktır.
Bir pili tüm özellikleriyle inceleyelim. Pilimiz 4S2P 5000 mAh 30C-50C olsun;
Gerilim değeri: 3,7V x 4= 14,8 V
Akım değeri : 5000 x 2=10,000 mAh. Yani saatte 10 A akım verebilir.
Sürekli verebileceği akım kapasitesi (deşarj oranı) :10,000 x 30C =300,000 mAh. Yani saatte sürekli olarak 30 A akım verebilir.
Yanma akımı: 10,000 x 50C=500,000 mAh. Yani anlık olarak 50 A akım verebilir.
Lipo pil kullanımında dikkat edilmesi gereken kurallar:
Ø  Lipolar kullanılacak aracın üzerinde korumaya alınmalıdır. Bir kırım sonucu zedelenmesi su ile teması yangınlara sebep olabilir.
Ø  Motorların çekeceği akım değerine göre uygun kapasiteli piller seçilmelidir. Aksi takdirde pil şişer ve kullanılamaz hale gelir. Yangın tehlikesi olabilir.
Ø  Uzun süre kullanılmaması durumunda oda sıcaklığında ve %40-50 şarjlı olarak saklanmalıdır.
Ø  Şarj esnasında hücrelerin eşit miktarda dolması için balanslı şarj aletleri kullanılmalıdır ve hücrelerden çıkan kontrol kabloları şarj aletine takılmalıdır (Şekil 2).


Şekil 2

Ø  Uygun akım değerinde şarj edilmelidir. Yani şarj esnasında kaç amper akım basılacağı oldukça önemlidir. Örneğin 3S 3300 mAh lık bir pil 1C değerine göre şarj edilmelidir yani 11,1 V ile 3,3 A lik akım basılarak şarj etme işlemi yapılmalıdır (Şekil 4.2). Bu akımı karşılayacak şarj aleti de buna uygun olmalıdır. Yani şarj aletinin gücü en az teoriye göre 3.3x11,1= 36,63 Watt olmalıdır. Fakat şarj etme işleminde her zaman pilin o anki gerilim değerinden daha fazla gerilim verilmesi gerekir. Buna göre pilin tam şarjda gerilim değeri 3x4,2 =12,6 V olacağından gerekli güç 12,6 x 3,3= 51,58 watt olmalıdır. Fakat şarj aletinin verimi de hesaba katılarak bu pilin şarj edilebilmesi için şarj aletinin gücünün 60 watt civarında olması pratikte uygundur.
Ø  Lipo piller ilk 5 kullanım için %50 den fazla boşaltılmadan şarj edilmelidir. İlk kullanımlara rodaj evresi de denilmektedir. Dolu bir pilin hücre voltajı 4,2 V’tur, pil bittiğinde ise hücre voltajı 3,7 V olur. Buna göre deşarj kapasitesi 4,2 - 3,7 =0,5 V tur. Rodaj evresinde 0,5’V un yarısı 0,25 V kullanılmalıdır yani hücre gerilimi 4,2 – 0,25 = 3,95 civarına düştüğünde pil tekrar şarj edilmelidir.
Ø  İlk 5 kullanım için piller 1C değerinin %80 altında şarj edilmelidir. Yani 3300 mAh lık pil 3.3 A değerinin %80 i değerde 2,64 A ile şarj edilmelidir.
Ø  Pillerin kırmızı  (+ uç) ve siyah uçları  (- uç) kesinlikle kısa devre edilmemelidir.
Ø  Eğer hücre başı voltaj 3.5 V’un altına düşmüşse ve kullanılamayacak hale gelmişse yani şarj aleti uyarı veriyorsa (genellikle Battery check, Low voltage uyarısı) tasnif edilmeyen bir yöntem de olsa pilleri nikel metal hiydride şarj aleti ile 5 dk civarında şarj edip tekrar lipo şarj aletine bağlanmalıdır. Şarj boyunca pilin yanından ayrılmamalıdır. Yangın tehlikesi olabilir.
Ø  Lipo şarjı esnasında pilin yanında bulunmak gerekir. Herhangi bir aksilik durumun da yangın tehlikesi diğer pillere oranla daha fazladır.