Ben Ömer Faruk Kozanay. Akdeniz Üniversitesi’nde Elektrik Elektronik Mühendisliği öğrencisiyim. Bu blog yazısında sizlere Elfatek Elektronik’te yapmış olduğum Endüstriyel Uzaktan Kumanda ve Alıcı Devresi’nden bahsedeceğim.

Endüstriyel Sahada Kablosuz Haberleşme

Endüstriyel otomasyon ve ağır sanayi uygulamalarında, operatör güvenliğini maksimum seviyede tutmak ve devasa makineleri esnek bir şekilde yönetebilmek hayati bir öneme sahiptir. Tavan vinçleri, pres makineleri veya konveyör sistemleri gibi yüksek güçle çalışan sistemlerin kontrolünde; kablo karmaşasını ortadan kaldıran, anlık (low-latency) tepki verebilen ve en önemlisi elektriksel gürültülere karşı sağır olmayan sağlam bir kablosuz haberleşme altyapısı şarttır.

Bu yazıda, KiCad kullanarak, sıfırdan tasarladığımız iki ana donanım biriminin geliştirme sürecini adım adım inceleyeceğiz:

• Kumanda (Remote) Birimi: Operatörün elinde tuttuğu, tuş ve joystick gibi girdilerini okuyarak düşük güç tüketimiyle nRF24L01+ modülü üzerinden şifreli RF paketleri gönderen ana verici kontrolcümüz.

• Alıcı (Receiver) Birimi: Endüstriyel panonun kalbine yerleştirilen; 12 adet ağır yük rölesini kontrol eden, STM32 işlemcili ve CAN Bus yedekleme hattına sahip alıcı kartımız.

1. Verici (Remote) Birimi

Sadece kablosuz bir kumanda değil; üzerinde endüstriyel kablolu haberleşme standartlarını ve modern güç girişlerini de barındıran tam donanımlı bir kontrol arayüzü.

Öne Çıkan Donanımlar:

• Güç ve Şarj: Güncel ve standart bağlantı için Type-C portu.

• Haberleşme: Kablosuz RF (nRF24L01) yeteneğine ek olarak, kablolu endüstriyel sistemler için RS485 ve CAN Bus altyapısı.

• Kontrol: Operatör kullanımı için tasarlanmış endüstriyel buton dizilimi.

Şematik Tasarımlar: 

• STM32 merkezi, Type-C besleme hattı, RS485/CAN Bus haberleşme entegreleri ve buton matrisi bağlantıları.

• nRF24L01+ RF modülü arayüzü. 

• Buton ve diğer girdiler, buzzer ve RGB led gibi geri dönütler için devreler.

• XL1509 buck converter ve AMS1117 kullanarak 24V -> 5V -> 3.3V kademeli güç regülasyonu sağladık.

PCB ve Dizgi:

2. STM32CubeMX Konfigürasyonu (Yazılıma İlk Adım)

Donanımı bitirir bitirmez, gömülü yazılımın iskeletini oluşturmak için STM32CubeMX’e geçtik. Pinlerin konumlandırılması genel olarak aşağıdaki görseldeki gibidir.

• Pin Atamaları: nRF24L01+ ile haberleşmek için SPI hattını, kablolu endüstriyel iletişim için CAN ve RS485 (UART) donanımlarını aktif ettik.

• Clock Tree: Sahadaki sıcaklık ve titreşim değişimlerine karşı stabilite sağlamak için harici kristal (HSE) tanımlamalarını yaptık.

3. Alıcı (Receiver) Devresi

Kumandadan veya kablolu hattan gelen komutları işleyip, ağır yük rölelerine ileten kartımız.

 

Şematik Tasarımlar: 

• Koruma Duvarı: İşlemci ile yüksek voltaj arasına PC817 optokuplörler ve ULN2003A sürücülerle izolasyon bariyeri çektik.

• Güç Yönetimi: XL1509 buck converter ve AMS1117 kullanarak 24V -> 5V -> 3.3V kademeli güç regülasyonu sağladık.

PCB Dizgisi ve Yerleşim (Layout) Kararları: 

• Kenar İzolasyonu: Yüksek akım çekecek olan 12 adet röleyi ve klemenslerini kartın sağ ve sol en dış kenarlarına ip gibi dizdik. Kalın akım yollarını (trace) sadece o bölgede tuttuk.

 

 

Teşekkürler…

İLETİŞİM:

Ömer Faruk KOZANAY

Akdeni Üniversitesi / Elektrik-Elektronik Mühendisliği

fkozanay@icloud.com