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
[email protected]
2
[email protected]
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