Sesli olarak dinle
Video Olarak İzle
2020 yılında dünyada internete bağlı cihaz sayısı 30 milyarı aşmış durumdadır ve bu sayı her geçen yıl hızlanarak artmaktadır. Cep telefonu, akıllı otomobil, akıllı ev, akıllı kombi, akıllı buzdolabı, akıllı elektrik süpürgesi, akıllı saat gibi günlük hayatta kullanılan çok sayıda cihaz sürekli internete bağlı hâlde çalışmaya başlamıştır. Artık bu ve benzeri cihazlar internet üzerinden denetlenmekte ve kullanılmaktadır. İşte bu ve benzeri cihazlara IoT (İnternet of Things) adı verilir.
DEVRE ELEMANLARI: Elektronik devre elemanları kondansatör (capasitor), direnç (resistor), bobin (inductor), diyot (diode), mikroçip (microchip) ve transistörlerden (transistor) meydana gelir. Diyot ve transistörlere yarı iletken adı da verilir.
Kondansatör: Kapasitör (capacitor) olarak da adlandırılan bu eleman, devre içinde elektrik depolamak için kullanılır.
Direnç: Devreden geçen elektrik akımına karşı zorluk gösteren devre elemanıdır.
Bobin: İletken bir telin yay şeklinde sarılarak elde edilmesinden oluşan bir elemandır. Üzerinden akım geçirildiğinde manyetik alan oluşturur ya da manyetik alan içinde hareket ettirildiğinde akım oluşturur.
Diyot: Elektrik akımını sadece bir yönde geçiren diğer yönde geçirmeyen devre elemanıdır. Alternatif akımı
doğru akıma çevirmek için kullanılır.
Mikroçip: Birkaç devre elemanının bir araya getirilerek, bir amaç için oluşturulmuş küçük bağımsız bir devreye
mikroçip denir.
Transistör: Küçük elektrik akımları ile daha büyük akım veya gerilim değerlerini kontrol etmek için kullanılan devre elemanıdır.
KONULAR:
2.1. DEVRE ELEMANLARI
2.2. BLOK TEMELLI PROGRAMLAMA ARAÇLARI
2.3. NESNELERIN INTERNETINDE PROGRAMLAMA
2.4. MIKRODENETLEYICI KART YAPISI VE ARAYÜZÜ
2.5. SİMÜLASYON ARACI
2.1. DEVRE ELEMANLARI
Cep telefonu, akıllı otomobil, akıllı ev, akıllı kombi, akıllı buzdolabı, akıllı elektrik süpürgesi, akıllı saat gibi günlük hayatta kullanılan çok sayıda cihaz sürekli internete bağlı hâlde çalışmaya başlamıştır. Artık bu ve benzeri cihazlar internet üzerinden denetlenmekte ve kullanılmaktadır. İşte bu ve benzeri cihazlara IoT (İnternet of Things) adı verilir. Bu cihazların tümü elektronik cihazlardır ve bunlar hakkında fikir sahibi olabilmek için temel elektronik elemanları tanımak gerekir.
Elektronik araç gereçleri oluşturmak için kullanılan çok sayıda eleman vardır. Bu elemanların bir kısmı temel elemanlardır. Temel devre elemanlarına ait resim ve semboller yukarıda görülmektedir. Diğer elemanlar ise bu temel elemanların birleştirilmesiyle oluşturulur. Temel elemanlar tanındığı takdirde diğer elemanları tanımak oldukça kolaydır. Elektronik devre elemanları kondansatör (capasitor), direnç (resistor), bobin (inductor), diyot (diode), mikroçip (microchip) ve transistörlerden (transistor) meydana gelir. Diyot ve transistörlere yarı iletken adı da verilir.
2.1.1. Kondansatör
Kapasitör (capacitor) olarak da adlandırılan bu eleman, devre içinde elektrik depolamak için kullanılır. Kondansatörün üzerinde kondansatörün kaç volta kadar dayanabileceği ve depolayabileceği yük miktarı belirtilir. Görsel 2.2’de kondansatör resimleri ve sembolleri görülmektedir.
2.1.2. Direnç
Direnç, elektrik akımına karşı gösterdiği zorluk nedeniyle iki ucu arasına gerilim düşümü sağlayan bir devre elemanıdır. Direnç miktarı sabit olanlara sabit direnç, ayarlı olanlara ise ayarlı direnç denir. Direnç miktarı genellikle üzerindeki renklere göre hesaplanır. Görsel 2.3’te sabit ve ayarlı dirençler görülmektedir.
2.1.3. Bobin
İletken bir telin yay şeklinde sarılarak elde edilmesinden oluşan bir elemandır. Üzerinden akım geçirildiğinde manyetik alan oluşturur ya da manyetik alan içinde hareket ettirildiğinde akım oluştu rur. Bu özelliği ile elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılır. Örneğin elektrik motorları bobinin bu özelliğinden yararlanılarak üretilir. Benzer şekilde trafoların üretilmesinde de bobinlerden yararlanılır.
Görsel 2.4’te bobin resmi ve sembolleri görülmektedir.
2.1.4. Diyot
Elektrik akımını sadece bir yönde geçiren diğer yönde geçirmeyen devre elemanıdır. Akımın geçtiği yönde direnç yok denecek kadar az, akımın geçmediği yönde ise direnç çok fazladır. Alternatif akımı doğru akıma çevirmek için gösterge panellerinde yaygın olarak kullanılır. Çok farklı çeşitleri vardır. Halk arasında LED olarak bilinen küçük lambalar aslında birer diyottur. Görsel 2.5’te kırmızı LED resmi görülmektedir.
2.1.5. Mikroçip
Birkaç devre elemanının bir araya getirilerek bir amaç için oluşturulmuş küçük bağımsız bir devreye mikroçip denir. Bu mikroçip ya bağımsız olarak ya da başka devrelerin oluşturulmasında kullanılır. Entegre devre ya da yonga olarak da adlandırılır. Görsel 2.6’da farklı şekil ve boyutta mikroçip resimleri görülmektedir.
2.1.6. Transistör
Küçük elektrik akımları ile daha büyük akım veya gerilim değerlerini kontrol etmek için kullanılan devre elemanıdır. Diğer elemanların aksine üç ucu vardır. Bir uçtan girip diğer uçtan çıkan akımı üçüncü uçla kontrol etmek mümkündür. Bilgisayar çiplerinde, belleklerde, depolama aygıtlarında, yükselteç devrelerinde yaygın olarak kullanılır. Görsel 2.7’de çeşitli transistör resimleri ve simgesi görülmektedir.
Uygulama:
Temel Elektronik Tanıtım Videosu:
- Uygulama: Temel Elektrik Devresi
Bu devre, 9 voltluk bir pil, bir Led diyot ve bir dirençten oluşmaktadır. Bu devrede Led diyot, sürekli olarak yanmaktadır.
2. Uygulama:
Bu devrede pil yerine Arduino (Mikrodenetleyici Kart) kullanılmıştır. Led diyotun (+) ucu, Arduino’nun “0” numaralı pinine; (-) ucu ise direnç üzerinden GND’ye bağlanmıştır. Sağdaki kodlar, Arduino’ya yüklenerek, Led diyotun 1’er saniye aralıklarla yanıp sönmesini sağlamaktadır. “0 pinini YÜKSEK değerine ayarla” komutu, Ledin yanmasını, “0 pinini ALÇAK değerine ayarla” komutu ise ledin sönmesini sağlamaktadır.
3. Uygulama:
Bu devrede, Arduino’nun “0” numaralı pinine Kırmızı Led, “1” numaralı pinine Yeşil Led bağlanmıştır. Sağdaki kodları yüklediğimizde ise Ledlerin ikisi de aynı anda yanacak ve 1 saniye sonra aynı anda söneceklerdir.
Bu devrede Arduino’ya yandaki kodları yüklersek, Kırmızı Led yandığında Yeşil Ledin söndüğü, 1 saniye sonra ise Yeşil Ledin yandığı ve Kırmızı Ledin söndüğü görülecektir. Birer saniye bekleyerek bu durum sürekli tekrar edecektir.
4. Uygulama:
Bu devrede, Arduino’nun “0” numaralı pinine Kırmızı Led, “1” numaralı pinine Yeşil Led, “2” numaralı pinine Sarı Led bağlanmıştır. Sağdaki kodları yüklediğimizde ise Ledlerin üçü de aynı anda yanacak ve 1 saniye sonra aynı anda söneceklerdir.
Bu devrede Arduino’ya yandaki kodları yüklersek, Kırmızı Led yandığında diğer Ledlerin söndüğü, 1 saniye sonra ise Yeşil Ledin yandığı ve diğer Ledlerin söndüğü, 1 saniye sonra da Sarı Ledin yandığı ve diğer Ledlerin söndüğü görülecektir. Birer saniye bekleyerek bu durum sürekli tekrar edecektir.
Bu kodların nasıl çalıştığını yorum olarak ekleyebilirsiniz.
KENDİNİ DEĞERLENDİR
2.2. BLOK TEMELLİ PROGRAMLAMA ARAÇLARI
Programlanabilir cihazları programlayarak bir görevi gerçekleştirmek için çeşitli yaklaşımlar mevcuttur. Bu yaklaşımlardan biri de blok temelli programlama araçlarını kullanarak uygulama (application) oluşturmaktır. Kod yazmak yerine şekiller belli sırada birbirine iliştirilerek aplikasyon oluşturulur. Programlama dünyasında blok temelli uygulamalar oluşturmak için çeşitli araçlar mevcuttur. Nesnelerin internetini blok tabanlı programlama yaklaşımıyla programlamak için Cisco Packet Tracer (Simülasyon aracı olarak adlandırılacaktır.) tercih edilmiştir.
Simülasyon aracında yaygın olarak kullanılan dört ana bölüm rakamlarla numaralandırılarak aşağıda açıklanmıştır.
- Çalışma alanı: Bileşenler bu alana yerleştirilerek tasarım ve tüm ayarlar burada yapılır.
- Ana aygıt kategorisi: Bileşenlere ait ana kategoriler bu bölümde yer alır.
- Alt aygıt kategorisi: Seçilen ana kategoriye ait alt kategoriler bu bölümde yer alır.
- Bileşenler: Çalışma alanına eklenecek bileşenler bu bölümde yer alır.
Çalışma alanına bir bileşen eklemek için sırasıyla ana kategori, alt kategori ve bileşen seçilir. Sonra çalışma alanının istenilen yerine tıklandığında bileşen eklenmiş olur.
5. Uygulama: Simülasyon aracını kullanarak bir LED’i yakmak için aşağıdaki devreyi tasarlayınız ve devreyi çalışır hâle getirmek için blok temelli araçlardan yararlanarak kodlayınız. Aynı işlemi python kodları ile de yaptırınız.
6. Uygulama: Simülasyon aracını kullanarak bir RGB LED’ini trafik ışıklarını taklit etmek için diğer sayfadaki devreyi tasarlayınız ve Python dilinde kod yazarak devreyi çalışır hâle getiriniz.
2.4. MİKRODENETLEYİCİ KART YAPISI VE ARAYÜZÜ
Mikrodenetleyici kart elektronik ve elektrikli nesnelerin programlanması için kullanılır. Aslında mini bir bilgisayar olup kullanılan elektrikli araç gerecin akıllı hâle gelmesine yardımcı olur. Mikrodenetleyici kart içeren herhangi bir aygıt programlanabilme özelliği kazanır. Akıllı robot süpürgeler, akıllı kombiler bu duruma en iyi örnektir. Bu tür aygıtlar sahip oldukları mikrodenetleyici kartın türüne bağlı olarak hem kendi programlarını çalıştırabilir hem de internet üzerinden denetlenebilir hâle gelir. Piyasada çok farklı özellik ve yapıda mikrodenetleyici kart bulunur. Görsel 2.39’da üzerinde mikrodenetleyici bulunan Arduino Nano uygulama kartı ve bilgisayarda hazırlanmış programı aktarmaya yarayan USB kablosu görülmektedir. Mikrodenetleyiciler, mini bir bilgisayar gibi düşünülebilir ancak tek bir uygulamayı çalıştırabilir.
Görsel 2.39’da görüldüğü gibi kartın üzerinde iğneye benzer metal pinler vardır. Bu pinler kartla veri alışverişi yapmak için kullanılır ve giriş çıkış pinleri olarak adlandırılır. Bazıları karta veri girişi (IN, INPUT) bazıları da karttan veri çıkışı (OUT, OUTPUT) yapmak için kullanılır. Ayrıca kartın bir yanındakiler A0, A1, … şeklinde adlandırılmış analog pinlerdir. Diğer yanındakiler ise D0, D1, … şeklinde adlandırılmış dijital pinlerdir. Dijital pinlerden 0 veya 255 gibi iki değer giriş çıkışı (I/O) mümkünken analog pinler üzerinden 0, 1, 2, … ,255 şeklinde tüm değerlerin girişi (INPUT) mümkün olmaktadır.
Kartın üzerindeki RX (Receive X, veri alma), TX (Transmit X, veri gönderme) ve POW (POWer, güç) harfleri ile gösterilen LED’ler ise kartın durumu hakkında bilgi verir. RX karta veri girişi olduğunu, TX karttan veri çıkışı olduğunu, POW kartın elektrik kaynağından beslenmekte olduğunu gösterir. IoT uygulamalarında kullanılmak amacıyla tasarlanmış Arduino Nano 33 IoT model kart ağa ve internete bağlanmak için dâhilî Wi-Fi ve Bluetooth modüllere de sahiptir.
Arduino uygulama kartı yardımıyla mikrodenetleyiciyi programlamak için özel bir uygulama vardır. Bu uygulamaya Arduino tümleşik geliştirme ortamı (IDE) adı verilir. Bu uygulama bilgisayara kurulur. Gerçek fiziksel kart bilgisayara tanıtılır ve USB kablosu üzerinden hazırlanmış uygulamalar karta yüklenir. Artık kart uygulamayı çalıştırmaya hazırdır.
2.5. SIMÜLASYON ARACI
Simülasyon aracını kullanarak bilgisayar ağlarının simülasyonunun yapılması yanında IoT bileşenleri yardımıyla akıllı evler, akıllı fabrikalar, akıllı şehirler tasarlayıp simülasyonunu gerçekleştirmek de mümkündür. Fiziksel IoT aygıtlarını edinmek belli bir bütçe gerektirir. Simülasyon aracı yardımıyla sıfır bütçeli ve gerçeğe yakın simülasyonlar yapılabilir.
7. Uygulama: Simülasyon aracını kullanarak penceresini cep telefonu aracılığı ile açıp kapatabildiğiniz bir akıllı ev tasarlayınız.
8. Uygulama: Simülasyon aracını kullanarak otomatik ısıtma ve soğutma yapabilen akıllı bir ev tasarlayınız. Bir akıllı cihaz yardımıyla evin ısısını takip edebilmeli, en düşük ve en yüksek ısı değerlerini ayarlayabilmelisiniz.
