CCS C - PIC: 2015

Amaç: Jeotermal boru hattından ölçülen sıcaklık bilgisini uzak noktalara taşımak.

Bu çalışmayı yapma sebebim çalıştığım seraya sıcak su sağlayan jeotermal sıcak su hattı sıcaklığını ölçüp otomasyon odasından takip edebilmekti. Ayrıca jeotermal hattın başlangıcında-yeraltından çıktığı noktada bulunan seperatör çıkışına ve kuyubaşına elektrikli vana takıp uzaktan açılıp kapanmasını sağlamaktır.

Sıcaklık ölçümü için 0 ile 150 °C arası ölçüm yapabilen, 4-20 mA (miliamper) çıkışlı PT500 sensör kullandım. 0 °C'de 4mA ve 150°C 'de 20mA akım çıkışı vermektedir. Bundan sonrası ohm kanunu bilmek gerekiyor.

Ölçülen sıcaklık bilgisini uzak mesafelere taşımak için Dorji firması tarafından üretilen DRF7020D20 modülü kullanılmıştır. Modül 3,4-5,5V arası gerilimde çalışmasına rağmen ben 5V ile besledim. Modüle ait bilgilere buradan ulaşabilirsiniz. Modül üzerinde 7 pin bulunmakta bunlar;
1=Gnd
2=Vcc (+5V)
3=En ( Modülü aktif etme ucu bu pine 1,6V'dan daha yüksek bir enerji uygulandıktan 50ms(milisaniye) sonra veri gönderme-almaya hazır olmaktadır.
4=Rxd Uart veri giriş pini. Bu pin mikrodenetleyicinin Txd pinine bağlanacak.
5=Txd Uart veri çıkış pini. Bu pin mikrodenetleyicinin Rxd pinine bağlanacak.
6=Aux Modül data gönderip alma esnasında bilgilendirme amaçlı led bağlanabilir. Ben kullanmadım.
7=Set Modül baud, frekans, id, güç ayarları için kullanılan pin. Config için kendi tool programı bulunmakta. Programı buradan indirebilirsiniz. Ayar modu için Set pinini Gnd'ye irtibatlandırmak, Haberleşme modu içinde Vcc'ye irtibatlandırmak gerekmektedir. Ayar bir defaya mahsus yapıldığı için ben Pcb üzerinde direkt olarak Vcc'ye bağladım. Ayar kısmını breadboard üzerinde yaptım.


DRF7020D27

Ayar işleminde usb/serial converter kullanabilirsiniz. Öncelikle breadboard üzerinde Vcc Gnd ve en pinlerini bağlayınız. Set pinini de Gnd'ye bağlayınız. Usb/seri converterin Rx pini modülün Tx pinine. Tx pini de Rx pinine gelecek şekilde çapraz bağlantı yapınız. Ama modüle enerji vermeyiniz. Bilgisayardan tool programını çalıştırp ardından modüle enerji uygulayınız. Eğer program tarafından modül algılandıysa artık gerekli ayarlamaları yapabilirsiniz.
Burada dikkat edilmesi gereken Alıcı ve verici dorji modüllerinde Baud, frekans, net id ayarlarının aynı ayarlanması.

Modüle takılacak anten SAA100 anten kullandım. Herhangi bir sorunla karşılaşmadım. Anteni dik konumda kullanmanız gerekmektedir. Bu önemli.

Programa ait görsel şu şekildedir.

Sıcaklık sensörü tarafından üretilen 4-20 ma akım değerini sıcaklık bilgisine çevirmek için 10 bit, 8 kanal Adc birimi ve Usart birimi bulunan 16F877A mikrodenetleyicisini kullandım. Bu mikrodenetleyici hakkında gerekli bilgilere buradan ulaşabilirsiniz. Mikrodenetleyici analog uçlarına uygulunan 5V analog sinyali dijital sinyale çevirmektedir. Tamam ama bizim sıcaklık sensörümüz gerilim değil akım çıkışı vermekte nasıl olacak şimdi? Başta belittiğim gibi ohm kanunu bilmek yeterli. Biz 0°C sıcaklıkta 4mA akım almaktayız. 150°C de ise 20mA akım almaktayız. Demekki sıcaklık sensörüne seri 250 Ohm direnç bağlayıp Gnd ye irtibatlandırırsak ve bu 250 Ohm direnç üzerine düşen gerilimi okursak Mikrodenetleyici için gereken analog gerilim değerini elde etmiş oluruz. Ben 250 ohm direnç olarak Metal-film direnç kullandım. Toleransı daha düşük olduğu için daha doğru sonuç aldım. 250 Ohm direnci otomasyoncularda yada 220+30 Ohm şeklinde elektronik marketlerde bulabilirsiniz.

Sıcaklık sensörü 20 mA çıkış verdiğinde direnç üzerinden 0,02A x 250 Ohm=5V gerilim okuyacağız.
Sıcaklık sensörü 4 mA çıkış verdiğinde ise 0,004 x 250 Ohm=1V gerilim okuyacağız.

Uygulamaya ait fotoğraflar aşağıdadır.

Son olarak Uygulamada kullanılan kod'lar ve PCB tasarımı dahil tamamı şahsıma aittir. Kod paylaşımı yapmak yerine bu ve buna benzer uygulama yapmak isteyenlere yardımcı olacağımı belirtiyorum. Fakat Pcb görüntülerini eklemek istiyorum.

Mikrodenetleyici kısım PCB 3D görüntüsü

Mikrodenetleyici kısım PCB

Görüldüğü üzere ilk resim kartın 3 boyutlu görüntüsü. Bazı malzemelerin 3D kılıfları olmadıgından görünmüyor. Soldaki geniş alanda ise trafo bulunmaktadır.
Pcb 2 katlı olarak tasarlanmıştır. Mavi alan alt kısım (lehim yüzeyi - Bottom Copper),
Kırmızı alan ise üst kısım(Eleman yüzeyi - Top Copper).

Devrede büyük entegre 16F877A mikrodenetleyicisidir. ADC çevrimini ve RS232 uzerinden RF modül ile iletişimini gerçekleştirmektedir.

Her iki taraftada ground plane bulunmaktadır. Bu gibi devrelerde neden ground plane diyebilirsiniz.
bunun birçok nedeni var. Bu pcb 4-20ma sensörlerden sıcaklık ölçümü yapmaktadır. Buna bağlı üst üste çalışacak şekilde tasarlanan bir kart daha var onda da röleler var. Röleleri koymamdaki amaç uzaktan kontrol yapabilmek.