Mikrodenetleyiciler ile Sensör Arayüzleme

Yorum bırakın • 3. Robot Duyuları: Görme, Duyma ve Hissetme, Gebra Blog, Sensör • Yazan• 34 Views

3. Robot Duyuları: Görme, Duyma ve Hissetme Gebra Blog Sensör

Giriş

Sensörler, modern gömülü sistemlerin temel bileşenlerinden biridir ve mikrodenetleyicilerin fiziksel dünya ile etkileşime girmesine olanak tanır. Robotik, otomasyon, çevresel izleme ve tıbbi cihazlar gibi birçok alanda veri toplamaya yardımcı olur.

Mikrodenetleyicilerle sensörlerin arayüzlenmesi, donanım bağlantıları, sinyal işleme ve yazılım entegrasyonu gerektirir. Bu makalede, sensör türleri, arayüzleme teknikleri, iletişim protokolleri ve mikrodenetleyici tabanlı sistemlerde sensör entegrasyonunun pratik uygulamaları ele alınacaktır.

Sensör Türleri

Analog Sensörler

Analog sensörler, ölçtükleri parametreye orantılı sürekli bir voltaj çıkışı sağlar. Mikrodenetleyiciler bu sinyalleri Analog-Dijital Dönüştürücü (ADC) ile okur.

ADC’nin çözünürlüğü şu formülle hesaplanır:

V_{\text{step}} = \frac{V_{\text{ref}}}{2^n}

Burada:

  • V_{\text{step}} = En küçük algılanabilir voltaj değişimi
  • V_{\text{ref}} = Referans voltajı
  • n = ADC bit sayısı

Örnek Analog Sensörler:

  • Sıcaklık Sensörleri: Termistörler, LM35, TMP36
  • Işık Sensörleri: Foto dirençler (LDR)
  • Gaz Sensörleri: MQ-serisi sensörler (MQ-2, MQ-135)

Dijital Sensörler

Dijital sensörler, genellikle ikili (0 veya 1) sinyaller veya seri iletişim protokolleri kullanarak veri sağlar.

Örnek Dijital Sensörler:

  • Kızılötesi (IR) Sensörler: Yansıyan IR ışınları ile nesneleri algılar.
  • Hall Etkisi Sensörleri: Manyetik alanları tespit eder.
  • Ultrasonik Sensörler: Ses dalgalarını kullanarak mesafe ölçümü yapar.

Sensörlerin Mikrodenetleyicilere Bağlanması

Analog Sensörlerin Bağlanması

Analog sensörler, değişken voltaj üretir. Mikrodenetleyiciler, ADC kullanarak bu sinyalleri dijitale çevirir.

ADC’nin dijital çıkışı şu formülle hesaplanır:

D = \left( \frac{V_{\text{in}}}{V_{\text{ref}}} \right) \times (2^n - 1)

Burada:

  • D = Dijital çıktı değeri
  • V_{\text{in}} = Sensör voltajı
  • V_{\text{ref}} = ADC referans voltajı
  • n = ADC bit sayısı

Dijital Sensörlerin Bağlanması

Dijital sensörler ikili sinyaller (0 veya 1) üretir ve doğrudan mikrodenetleyicinin GPIO (Genel Amaçlı Giriş/Çıkış) pinlerine bağlanabilir.

Bazı sensörler PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) kullanır. PWM’de duty cycle şu şekilde hesaplanır:

D = \frac{t_{\text{on}}}{T} \times 100%

Burada:

  • D = Duty cycle yüzdesi
  • t_{\text{on}} = Sinyalin açık olduğu süre
  • T = Periyot süresi

I²C Sensörlerin Arayüzlenmesi

I²C, mikrodenetleyiciye birden fazla sensör bağlamaya imkân tanıyan iki telli bir haberleşme protokolüdür.

I²C iletişimi için saat frekansı şu şekilde hesaplanır:

f_{\text{I2C}} = \frac{1}{T_{\text{clock}}}

Burada:

  • T_{\text{clock}} = Saat sinyalinin periyodu

Sensör-Mikrodenetleyici Entegrasyonunun Uygulamaları

  • Engelden Kaçınma: Ultrasonik ve IR sensörler engelleri algılar.
  • Çizgi Takibi: Kızılötesi sensörler siyah-beyaz yolları algılar.
  • Hava Durumu İstasyonları: Sıcaklık, nem ve basınç sensörleri hava verilerini toplar.

Sensör Entegrasyonunda Dikkat Edilmesi Gerekenler

Güç Gereksinimleri

  • Sensörlerin uygun voltaj (3.3V veya 5V) aldığından emin olunmalıdır.
  • Güç tüketimi şu şekilde hesaplanır:

P = V I

Sinyal Şartlandırma

  • Gürültüyü önlemek için filtreler kullanılmalıdır.
  • Pull-up veya pull-down dirençleri, dijital sinyalleri stabilize etmek için gereklidir.

Düşük geçişli bir filtre için kesim frekansı şu şekilde hesaplanır:

f_c = \frac{1}{2 \pi R C}

Burada:

  • f_c = Kesim frekansı (Hz)
  • R = Direnç değeri (Ohm)
  • C = Kapasitör değeri (Farad)

Sensör Kalibrasyonu

Bazı sensörler, ölçüm doğruluğunu artırmak için kalibrasyona ihtiyaç duyar. Ölçüm hatası şu formülle hesaplanabilir:

\text{Hata} = \left| \frac{V_{\text{ölçülen}} - V_{\text{gerçek}}}{V_{\text{gerçek}}} \right| \times 100%

Yorum ve puanlarınızla Gebra ekibinin kaliteyi artırmasına yardımcı olun

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Alışveriş Sepeti
Scroll to Top