akıllı aydınlatma denetim sistemi

87 Pages·2014·2.11 MB·Turkish

T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

AKILLI AYDINLATMA DENETİM
SİSTEMİ

243456 Ceyhan ÇORAKÇI
243431 İbrahim Tolga KAMACI

Doç. Dr. Halil İbrahim OKUMUŞ

Mayıs 2014
TRABZON
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

AKILLI AYDINLATMA DENETİM
SİSTEMİ

243456 Ceyhan ÇORAKÇI
243431 İbrahim Tolga KAMACI

Doç. Dr. Halil İbrahim OKUMUŞ

Mayıs 2014
TRABZON
LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU
Ceyhan ÇORAKÇI ve İbrahim Tolga KAMACI tarafından Doç. Dr. Halil İbrahim
OKUMUŞ yönetiminde hazırlanan “Akıllı Aydınlatma Denetim Sistemleri” başlıklı lisans
bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme
Projesi olarak kabul edilmiştir.

Danışman : Doç. Dr. Halil İbrahim OKUMUŞ ..................................................

Jüri Üyesi 1 : Prof. Dr. Adem Sefa AKPINAR ..................................................

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

Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İsmail Hakkı ALTAŞ ..................................................

iii
ÖNSÖZ
Ġnsanlar yaĢantılarını kolaylaĢtırabilmek amacıyla tarih boyunca birçok keĢif ve icatlara
imza atmıĢlardır. Bugün hayatımızın ayrılmaz bir parçası olan aydınlatma, ateĢin
bulunmasıyla baĢlamıĢ süregelen tarih boyunca mum, gaz yağı, yağ kandilleri, çıra, hava
gazlı aydınlatma ile devam etmiĢ ve çağımızın vazgeçilmezi olan elektrik enerjisinin
keĢfiyle çok farklı boyutlara taĢınmıĢtır.
Günümüz Ģartlarında yapay aydınlatma elektrikli aygıtlarla sağlanmaktadır. Hız
kesmeyen teknoloji ile birlikte verimi yüksek armatürler tasarlanmakta ve günden güne
akıllı aydınlatma sistemleri yaygınlaĢmaktadır.
Bu projenin hazırlanmasında emeği geçenlere, proje boyunca rehberlik eden,
yardımlarını, ilgilerini ve zamanını esirgemeyen değerli hocamız Sayın Doç. Dr. Halil
Ġbrahim OKUMUġ’ a Ģükranlarımızı sunuyoruz. Ayrıca bu çalıĢmayı destekleyen
Karadeniz Teknik Üniversitesi Rektörlüğüne, Mühendislik Fakültesi Dekanlığına ve
Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölüm BaĢkanlığına teĢekkür ederiz.
Her Ģeyden öte, hayatımız boyunca her türlü maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen,
bu günlere gelmemizin baĢ mimarı olan ailelerimize Ģükranlarımızı sunuyoruz.

Ceyhan ÇORAKÇI
Ġbrahim Tolga KAMACI

Mayıs 2014

iv
İÇİNDEKİLER
LĠSANS BĠTĠRME PROJESĠ ONAY FORMU…………...……….………………………iii
ÖNSÖZ……………………………………………………....……………………………..iv
ĠÇĠNDEKĠLER……………………………………………....…............................................v
ÖZET……………………………………………………………………….………………vi
SEMBOLLER VE KISALTMALAR…………………………………..............................viii
1. GĠRĠġ………………………………………………………….........................................1
2. TEORĠK ALT YAPI………………………………………..............................................2
2.1. Aydınlatma…….………………………………………….............................................2
2.1.1. Aydınlatma ÇeĢitleri…………………………………………………………......…..2
2.1.1.1. IĢığın Kaynağına Göre Aydınlatma………………………………………..………..2
(a) Doğal Aydınlatma..…...…...…….……………………….................................................2
(b) Yapay Aydınlatma……...………………………………………………….....................3
(c) BütünleĢik Aydınlatma………………………………………..........................................3
2.1.1.2. Aydınlatılan Yere Göre Aydınlatma…………………………...................................3
(a) Ġç Aydınlatma…………………………………………………………….……………..3
(b) DıĢ Aydınlatma…….…………………………………....................................................3
2.1.1.3. IĢığın Yönlendirilmesine Göre Aydınlatma…………................................................3
(a) Direkt Aydınlatma………………………………………................................................3
(b) Yarı Direkt Aydınlatma………...………………………………………………………4
(c) DağılmıĢ Aydınlatma………………………………........................................................4
(d) Yarı Endirekt Aydınlatma…………………...…….........................................................4
(e) Endirekt Aydınlatma…….…………….……………......................................................4
2.2. LED Teknolojisi…...……………………………………...…...………………..........5
2.2.1. LED ÇeĢitleri…….……………………………………………..……………………6
2.2.2. LED’lerin Teknik Özellikleri……….……………………………...………………..8
2.2.3. LED’lerin Verimi……………..…….…………………….........................................9
2.2.4. LED Aydınlatmasının Tercih Edilme Nedenleri…………………………………….9
2.3. Mikrodenetleyici………………………………………………………………….....10
2.3.1. Mikrodenetleyiciler……………..………………………………………………….10
2.3.2. PIC 16F877……………….………………………………………………………..11
3. TASARIM……………………………………………………………………………...13
3.1. PIC Kontrollü LED Sürme Devresi…………………………………….....................14
v
3.1.1. 12V DC’nin 5V DC’ ye DönüĢtürülmesi………………………………………....15
3.2. LCD………………………………………………………………………………..…16
3.2.1. LCD’nin ÇalıĢma Prensibi……………………………………………..................17
3.2.2. Saat ve Tarih Ayarı…………………………………………………...…………...18
3.3. LDR Gerilimi...………………………………………………………...…………….20
3.4. Hareket Sensörü ve Devresi…………………………………………………...……..21
3.5. LED’li Dekoratif Aydınlatma Devresi………………………………………………22
4. SĠMÜLASYON ÇALIġMALARI…………………………………………….............23
4.1. Sisteme Enerji Verilmesi ve Buton ĠĢlevler…………………………………………23
5. PROJENĠN YAPIMI VE DENEYSEL ÇALIġMALAR….…………..……………....25
5.1. Projenin Yapımı……………………………………………………………..............25
5.2. Deneysel ÇalıĢmalar………………….……………………………………………...25
6. SONUÇLAR VE DEĞERLENDĠRME….……………….…………..……………….27
KAYNAKLAR……………………………………………………………………….........28
ÖZGEÇMĠġ………………………………………………………………………..…........29
EKLER……………………………………………………………………………….........30
EK-1: IEEE ETĠK KURALLARI...……………….……………….…………...………..30
EK-2: DĠSĠPLĠNLER ARASI ÇALIġMA………….………..…….…………...………..35
EK-3: ÇALIġMA TAKVĠMĠ……………………….………..…....…………....….…....36
EK-4: STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU…….…….…....………….……......37
EK-5: MALĠYET ÇĠZELGESĠ….……………………………….....…………………..39
EK-6: MĠKRODENETLEYĠCĠ PROGRAMLAMA KODLARI.....……….…………..40

vi
ÖZET
Dünya’da kullanılan elektrik enerjisinin yaklaĢık %20’si, Türkiye’de ise %25’i
aydınlatmada kullanılmaktadır [1]. Artan nüfusun enerji talebi, sınırlı kaynaklar ve kayıp
olan enerji gibi hassas konular bizleri daha verimli aydınlatıcılar geliĢtirmeye ve
kullanmaya sürüklemektedir. Bu bağlamda yüksek verimli LED’ler üretilerek çeĢitli
uygulamalarda kullanılmıĢ ve böylece %80’lere varan oranlarda tasarruf sağlanmıĢtır. Her
ne kadar akkor telli ve flüoresan lambalarda harcanan enerjinin büyük bir kısmı kayıp
olarak ısı enerjisine dönüĢsede bu aydınlatıcıların yerini LED’lerin alması zaman alacaktır.
Gerçekleyeceğimiz projede aydınlatma, güneĢ ıĢığından faydalanma durumuna göre
kademeli olarak LDR’den gelen sinyaller doğrultusunda yapılmıĢtır. Ayrıca hareket
sensörü kullanılarak enerji tasarrufu maksimum düzeyde tutulmuĢtur. LED sürücü devresi
PIC16F877 mikro denetleyicisi ile tasarlanmıĢtır. Projede dekoratif aydınlatma yapılmıĢ ve
bir maket üzerinde modellenmiĢtir.

vii
SEMBOLLER VE KISALTMALAR

SEMBOL ANLAM
AC Alternatif Akım
ADC Analog Dijital Dönüştürücü
CRI Işık Kalitesi
CPU Merkezi İşlem Birimi
DC Doğru Akım
GaAs Galyum Arsenik
GaAsP Galyum Arsenik Fosfat
GaP Galyum Fosfat
EQE Dış Kuantum Verimi
Hz Frekans Birimi
I Akım(Amper)
IQE İç Kuantum Verimi
K Kelvin
KW Kilo Watt

LCD Liquid cyrstaldisplay

LED Light Emitting Diode
LUX Aydınlatma Şiddeti
LÜMEN (Lm) Işık Akısı
viii
µA Mikroamper
mA Miliamper
PIC Peripherical Interface Controller
PWM (Puls Width Modulation) Darbe Genişlik Modülasyonu
RF Radyo Frekans
RoHs Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması
SPWM Sinüzoidal Darbe Genişlik Modülasyonu
V Gerilim (Volt)
VW Wolkswagen
W Watt
We Elektriksel Güç
WPE Wall-Plug Efficiency
Ω Ohm

ix
1. GİRİŞ
Tarih boyunca insan hayatını kolaylaştırmayı amaç edinmiş keşiflerden bir kısmı da
aydınlatma üzerine olmuştur. Ateşin bulunmasına kadar gündüz Güneş, gece kısmen Ay
ışığıyla yetinen insan artık ateş ile birlikte yapay aydınlatmayı kullanmaya başlamıştır.
Önceleri reçineli ağaç yapraklarını yakarak ihtiyaç duyduğu bölgede aydınlatmayı
sağlayan insanoğlu, daha sonra sarmaşık dal ve yapraklarından yapılan meşaleyi
keşfetmiştir. Zaman ilerledikçe ihtiyaçları da artan insan, çırayı, mumu, gaz yağını, yağ
kandillerini, hava gazlı aydınlatma aygıtlarını ve elektrik enerjisi harcayan aydınlatma
aygıtlarını keşfetmiştir.
Ülkemizde kullanılan toplam elektrik enerjisinin içinde aydınlatmanın oranı %25
civarındadır [1]. Tasarlanan bütün aygıt ve sistemlerde maksimum verim arzu
edilmektedir. Aydınlatma sistemlerinin otomatik hale getirilmesi ve LED teknolojisiyle
birleştirilmesiyle %80’lere varan enerji tasarrufu sağlanabilmekte elektrik enerjisinin
tüketiminde aydınlatmanın oranı azaltılabilmektedir.
Günümüzde otomasyon teknolojisinin ilerlemesiyle birlikte artık elektrikli aydınlatma
aygıtlarının yanı sıra akıllı aydınlatma uygulamaları da hayatımıza girmiştir. Akıllı
aydınlatma sistemleri hem maliyet hem de konfor açısından ciddi avantajlar sağlamaktadır.
Ayrıca rutin olarak tekrarlanan işlemler otomatik yapılabilmekte ve arıza durumları
önceden bilgilendirilmektedir. Artık akıllı aydınlatma sistemleri ile kullanıcının ruhsal
durumuna göre farklı kombinasyonlar ve seviyelerde aydınlatma yapılabilmektedir.
Örneğin kitap okurken, film seyrederken ya da çalışırken gerekli olan ışık düzeyleri
önceden programlanabilmekte ve arzu edildiğinde kolayca değiştirilebilmektedir.

1