DTMF Destekli PLC ile Akıllı Ev Uygulaması
Transkript
DTMF Destekli PLC ile Akıllı Ev Uygulaması
EEB 2016 Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu, 11-13 Mayıs 2016, Tokat TÜRKİYE DTMF Destekli PLC ile Akıllı Ev Uygulaması Emre KOÇAK1 1,2 Seda POSTALCIOĞLU2 Abant İzzet Baysal Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği, Gölköy Kampüsü 14280 BOLU 1 emre_kocak_25@hotmail.com 2 postalcioglu_s@ibu.edu.tr 2014’ teki bir çalışmada ise akıllı ev otomasyonunda güvenlik ele alınmıştır. Android ile çalışan bu sistem olası bir hırsızlık durumunda alarmı aktif etmektedir ve ev sahibini kısa mesaj ile bilgilendirmektedir [6]. Özet Akıllı evler, kullanılan sistemler yardımıyla insanların hayatlarını kolaylaştıran daha konforlu, güvenli yaşam ortamı sunan evlere denir. Gelişen teknoloji ile günümüzde birçok akıllı ev uygulaması geliştirilmiştir. Bu çalışmada PLC (Programmable Logic Controller) S7-1200, Telefon ve üzerinde kulaklık girişi bulunan DTMF (Dual Tone Multi Frequency) kod çözücü devresi kullanılmıştır. Akıllı evde bulunan sistemler (aydınlatma, perde, klima, bahçe sulama vs.) ledler ve dc motor ile gösterilmiştir. Evde bulunan perde, aydınlatma, klima, bahçe sulaması vs. eylemler PLC tarafından kontrol edilmiştir. PLC cihazının kontrolü ise DTMF kod çözücü ve cep telefonu kullanarak sağlanmıştır. Böylece uzaktan denetim sağlanabildiğinden konforun yanı sıra güvenlikte artmış olacaktır. Herhangi bir kötü senaryo karşısında uzaktan duruma müdahale edilebilinecektir. Günümüzde akıllı ev uygulamaları tablet, telefon, akıllı anahtar, paneller vs. sistemler ile kablolu veya kablosuz yapılabilmektedir. Popülaritesinin artmasından dolayı birçok şirket tarafından akıllı ev teknolojisi üzerine çalışmalar yapılmaktadır. 2. DTMF destekli S7-1200 PLC ile Akıllı Ev Uygulaması Bu çalışmada, akıllı ev sisteminde bulunan ses, ışık, bahçe sulama, havalandırma, TV vs. kontrolü için temel olarak PLC ve DTMF kullanılmıştır. PLC cihazları, gerek programlama konsolları gerekse bilgisayarlar üzerinden program yapılabilen ve yapılan programla kontrol etmek istediğimiz otomasyon sistemini otomatik olarak kontrol eden, sayısal sistem esasına göre çalışan cihazlardır [7]. Otomasyonda PLC’nin tercih edilme nedeni PLC’nin kolay programlanabilmesi programının hızlı ve kolay şekilde değiştirilebilmesi, programın az yer kaplaması ve PLC cihazının dış ortamlara karşı dayanıklılığıdır. Çalışmada PLC S7-1200 kullanılmıştır. 1. Giriş Akıllı kavramı, enformasyon teknolojilerinin ve kontrol sistemlerinin kullanımı ve bu sistemlerin birbiriyle ilişkili olarak yönetilmesi ile değişen durumlar, enerjinin verimli ve maliyet etkin bir şekilde yanıt verme becerisi için kullanılmaktadır [1]. Akıllı bir evde; ısıtma, soğutma, iklimlendirme ile aydınlatma, yangın, güvenlik ve enformasyon için kullanılan birçok sistem maksimum etkinlik sağlanacak şekilde merkezi bir sistem tarafından yönetilmektedir [1]. DTMF kodlama sisteminde ise temel olarak 4 adet iki çift ton kullanılır. Bu iki ton kombinasyonu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, #, * rakam ve sembolleri ile ifade edilir. Telefon tuş takımında ki DTMF frekansları Tablo 1’de gösterilmiştir. Her tuş aynı satır ve sütunda bulunan frekans çiftleriyle ifade edilir. Akıllı Ev, hayat kolaylaştıran ve daha güvenli, konforlu ve ekonomik bir yaşam sunar. [2]. Akıllı evler ile ilgili yapılmış olan çalışmalara bakıldığında, 1995’te telefon kabloları ve bir PC kullanarak ev otomasyonu fikri sunulmuştur [3]. 1998’deki çalışmada, ofis ve ev için uzaktan kontrol sistemi telefon kullanarak tasarlanmış ve uygulanmıştır. Sistem, DTMF telefon sistemine dayalı çalışmaktadır [4]. Tablo 1. Telefon tuş takımında ki DTMF frekansları [8] 1209Hz 1336 Hz 1477 Hz 2009’daki bir çalışmada kullanıcılar cep telefonu ile GSM üzerinden evlerini uzaktan kontrol edebilmekte veya istenmeyen bir durum oluştuğunda otomatik olarak uyarı alabilmektedir. Ayrıca ev içindeki hareketler otomatik olarak algılanmakta ve fotoğraf çekilerek kullanıcının cep telefonuna iletilmektedir [5]. 112 697 Hz 1 2 3 770 Hz 4 5 6 852 Hz 7 8 9 941 Hz * 0 # EEB 2016 Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu, 11-13 Mayıs 2016, Tokat TÜRKİYE Kullanıcının telefonu ile DTMF Devresine bağlı telefonu araması planlanmıştır. DTMF devresine bağlı telefonun ayarlarından otomotik cevaplama özelliği aktif edilmiştir. Telefon açıldığında kullanıcı Tablo 1 deki tuşları tuşlaması planlanmıştır. Tablo 4’te kontrol için kullanılacak tuşlar verilmiştir. DTMF kod çözücüden alınan binary çıkışlar PIC16F628A Mikrodenetleyicisine giriş olarak verilmiştir. PIC16F628A Mikrodenetleyicisi içerisine yazılan program, DTMF kod çözücüsünden aldığı çıkışları yorumlayarak yeni çıkışlar üretmiştir. Çıkışlar transistörler yardımıyla 12V’luk DC rölelere bağlanmıştır. Çalışmada röleler kullanılarak ekipman için gerekli gerilimi anahtarlayabilmek amaçlanmıştır. Tablo 4: Telefon ile Ev Kontrolü #1 #2 #3 #4 #1 #2 #2 #3 #3 #4 Ev ekipmanları 1 Adet DC Motor ve 6 Adet Led ile sembolize edilmektedir. DC Motor 12V ile Ledler ise 5V ile çalıştığından dolayı, PLC cihazından alınan gerilimi (24V DC) düşürmek için gerilim regülatörleri(7805, 7812) kullanılmıştır. Çalışmadaki durumlar Tablo 1’de gösterilmiştir. Tablo 2’de telefon tuşlarıyla (#1, #2, #3, #4) , DTMF devresinin çıkışları ve PLC cihazının girişlerinin kontrolü verilmiştir. Devrenin blok diyagramı Şekil 1’ de verilmiştir. Tablo 2: Telefon ile PLC Girişlerini Aktif / Pasif Etme Durumu #1 1.Röle Aktif Olur #2 2.Röle Aktif Olur #3 3. Röle Aktif Olur #4 4. Röle Aktif Olur *1 1.Röle Pasif Olur *2 2.Röle Pasif Olur *3 3.Röle Pasif Olur *4 4.Röle Pasif Olur PLC Aktif PLC Aktif PLC Aktif PLC Aktif PLC Pasif PLC Pasif PLC Pasif PLC Pasif I0.1 Girişi I0.2 Girişi I0.3 Girişi I0.4 Girişi I0.1 Girişi I0.2 Girişi I0.3 Girişi I0.4 Girişi Su Pompası Koridor Lambası Mutfak Lambası Salon Lambası Oturma Odası Lambası Çocuk Odası Lambası Yatak Odası Lambası Kullanıcı Telefonu Devreye bağlı telefon Koridor ve odaların aydınlatması Koridor ve odaların aydınlatması Bahçe sulama motoru, vs.. Bahçe sulama motoru, vs.. Kulaklık girişi CM8870 DTMF DEVRESİ PIC 16F628A RÖLE PLC Tablo 3’de, Tablo 1’deki giriş durumlarına göre PLC cihazının çıkışları verilmiştir. Tablo 3: PLC Giriş Çıkış Durumu Şekil 1: DTMF destekli PLC ile Akıllı Ev Uygulaması Blok Diyagramı PLC Giriş PLC Çıkış Şekil 2’de uygulamasının görünüşü verilmiştir. I0.1 Q0.0 (Su Pompası) I0.2 Q0.1(Koridor Led) I0.3 Q0.2(Mutfak Led) I0.4 Q0.3 (Salon Led) I0.1 + I0.2 Q0.4(Oturma Odası Led) I0.2 + I0.3 Q0.5( Çocuk Odası Led) I0.3 + I0.4 Q0.6(Yatak Odası Led) 113 EEB 2016 Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu, 11-13 Mayıs 2016, Tokat TÜRKİYE [5]İnal K., Akcayol M. A.,“GSM Tabanlı Akıllı Ev Uygulaması” 2009,Bilişim Teknolojileri Dergisi, Cilt: 2, Sayı: 2. 4.1. [6]. Sharma R.K., Mohammad A., Kalita H., Kalita D., “Android Interface based GSM Home Security System”, 2014, Internationai Conference on Issues and Challenges in Intelligent Computing Techniques (ICICT)pp: 196 – 201. [7]. MEB, ”PLC ve Montajı”, 2007, MEGEP, Elektrik Elektronik Teknolojisi, 1-52. [8]. Kudret Demir, ” PLC İle Kontrol Edilen Endistüriyel Bir Sistemin Cep Telefonu İle Kontrolü”, 2010,Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Şekil 2: Uygulamanın görünüşü 3. Sonuçlar Gerçekleştirilen uygulamada öncelikle konfor, güvenlik ve enerji tasarrufu amaçlanmıştır. Çalışmada PLC’nin tercih edilme nedeni, PLC programının hızlı ve kolay şekilde değiştirilmesi, programın az yer kaplaması ve PLC cihazının dış ortamlara karşı dayanıklılığıdır. Haberleşme için DTMF kullanım sebebi ise, kolay temin edilmesi, baz istasyonlarının veya telefon hatlarının bulunduğu her yerden geniş bir kontrol alanı sağlamasıdır. Böylece telefonun kullanıldığı her yerden denetim sağlanabileceğinden konfor ile birlikte güvenlikte artırılmış olacaktır. Proje, PLC S7-1200 cihazına duman sensörü, ışık sensörü vs. bağlantılar yapılarak geliştirilebilinir. Böylece tehlike oluşturabilecek yangın vs. durumlarda PLC tarafından anında otomatik olarak müdahale sağlanabilinecektir. Böylece daha güvenli ve tehlikeler minimize edilerek sağlıklı bir yaşam ortamı amaçlanmıştır. Kaynaklar [1] Aslan A., “Akıllı ev kavramı ve otomasyon sistemleri”, Yüksek lisans tezi, 2014, Haliç Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. [2] Douligeris, C., “Intelligent home systems”,IEEE Communications Magazine, 1993, pp:52-61 . [3] Koyuncu, B., ,“PC remote kontrol of appliances by using telephone lines” , 1995, IEEE Transactions on Consumer Electronics, 41 (1): pp:201-209. [4]. Coşkun,İ.,Ardam, H., “A remote controller for home and Office appliances by telephone”, 1998, IEEE Transactions on Consumer Electronics, 44 (4):,pp: 1291-1297. 114