PIC TABANLI ENERJİ TASARRUFU SAĞLAYAN MERDİVEN OTOMATİĞİ TASARIM VE UYGULAMASI 

Mustafa ŞEKKELİ    

K.S.Ü. Müh. Mim. Fak  .

Elektrik Elektronik Bölümü    

Öğretim Görevlisi     

Dünyanın son yıllarda karşı karşıya kaldığı enerji krizi, bir yandan araştırmacıları, yeni enerji kaynaklarına yöneltirken, diğer yandan da mevcut enerji sistemlerinin daha verimli kullanılması ve kayıpların azaltılmasına karşı önlemler alınmasına zorlamaktadır. Çok katlı binalarda, hol ve merdiven aydınlatmalarında, fazla sarfiyatı önlemek için merdiven otomatiği sistemi kullanılır. Klasik merdiven otomatiği her ne kadar kısa süreli aydınlatma sağlasa da, tüm binanın merdiven hol ışıklarını aktif hale getirdiği için, gereksiz yere fazla enerji harcar. Aydınlatmada tasarruf sağlamanın en önemli yolu; gerekli yerde yeteri kadar, yeterli süre içinde aydınlatmanın gerçekleştirilmesidir. Bunun için “akıllı merdiven otomatiği” mantığı geliştirilmiştir. Bu sistemde her kata yerleştirilen sensörler sayesinde sadece o kattaki lambaların aktif hale gelmesi sağlanır. Bu mantıkla çalışan sistemi kurmanın bir çok yolu vardır. Bunlar mikro denetleyiciler, lojik elemanlar, PLC üniteleri, PIC devreleri ve basit elektronik devre elemanlarının kullanıldığı sistemlerdir. PLC üniteleri pahalı sistemlerdir. Basit elektronik devrelerde de ayar imkanı kısıtlı ve arıza yapma riski fazladır. Ucuz, güvenilir ve fonksiyonel olması bakımından bu sistemin PIC tabanlı yapılması daha uygundur. Matematiksel hesaplamalar sonucunda 8 katlı bir binada en alt ve en üst katlara ulaşmak için harcanan enerjiler karşılaştırılırsa, akıllı merdiven otomatiği, klasik sisteme göre yaklaşık 3,5 kat daha az enerji harcamaktadır. Akıllı sistemin kuruluş maliyeti başlangıçta klasik sisteme göre biraz fazla olmasına karşılık, enerji tasarrufu dolayısıyla sistem kendini 7 – 8 ay gibi bir zamanda amorti etmektedir.

Çok katlı binalarda, hol ve merdiven aydınlatmalarında fazla sarfiyatı önlemek için merdiven otomatiği sistemi yaygın bir şekilde kullanılır. Bu sistem kullanıcının servis istemesiyle sabit süreli aydınlatma yapan, süre sonunda aydınlatmayı bitirip, tekrardan servis almaya kendini hazırlayan bir ünitedir. Kullanıcı butona bastığında zamanlayıcıya bir işaret gider, bu işaret zamanlayıcıyı uyarır ve zamanlayıcı tüm lambaları aktif hale getirir. Lambaların aktif kalma süresi referans girişi ile ayarlanabilir. Bu süre yaklaşık olarak 40 – 60 saniye arasında olabilir. Zamanlayıcılar, çeşitli elektronik ve mekanik elemanlar ile yapılabilir. [1]

Klasik merdiven otomatiği her ne kadar kısa süreli aydınlatma sağlasa da tüm binanın merdiven hol ışıklarını aktif hale getirdiği için, gereksiz yere fazla enerji harcar. Örneğin kullanıcı birinci kattan ikinci kata çıkmak için servis aldığında tüm binanın lambaları aktif hale gelir. Oysa kullanıcı sadece 1 ve 2. katın lambalarını kullanacaktır. Bu gibi durumları göz önünde bulundurarak otomasyon sistemleri temeliyle aydınlatma üniteleri geliştirilmesi gerekmektedir.

Aydınlatmada tasarruf sağlamanın en önemli yolu; gerekli yerde, yeteri kadar, yeterli süre içinde aydınlatmanın gerçekleştirilmesidir. Bunun için “akıllı merdiven otomatiği” mantığı geliştirilmiştir. Geliştirilen bu proses insan faktörünü ortadan kaldırarak, sensörler ile donatılmış binanın gerekli yerine, gerekli sürede aydınlatmayı sağlamaktadır. Örneğin insanlar yüksek katlardaki evlerine veya işyerlerine ulaşmak için genelde asansörü tercih ederler. Asansörden inen bir şahıs direk butona bastığında binanın tüm ışıkları aktif hale gelecek, kendi katı hariç tüm katların lambaları gereksiz yere yanacaktır. Bunun yerine asansör kapılarına yerleştirilen bir düzenek ile kapı açıldığı zaman sadece o katın ışığı yanarsa büyük ölçüde tasarruf sağlanmış olacaktır.

Bu mantıkla çalışan sistemi kurmanın birçok yolu vardır. Bunlar; mikro denetleyiciler, lojik elemanlar, PLC üniteleri, PIC devreleri ve basit elektronik devre elemanlarının kullanıldığı sistemlerdir. Bu sistem birden fazla yol ile yapılabileceğinden en uygun olanını bulmak için kuruluş ve çalışma masraflarını değerlendirmek, ayrıca sistemleri güvenirlik ve fonksiyonel olmaları bakımından karşılaştırmak gerekir.

Mikro denetleyiciler, lojik kapılar ve basit elektronik elemanlarla gerçekleştirilen sistemlerin maliyetleri ucuz olmasına karşılık, sistemin güvenilir olmaması, kısa sürede arıza yapabilir olması ve ayar fonksiyonlarının istenilen düzeyde olmaması bakımından tercih edilmezler. PLC sistemleri kompleks ve pahalı yapılar olduklarından, basit kontrol uygulamalarında genelde kullanılmazlar. [2] Burada sistemin PIC tabanlı yapılması güvenirlik, sistemin fonksiyonel olması ve maliyet bakımından en uygun seçenek olarak gözükmektedir.

Klasik merdiven otomatiği ile akıllı merdiven otomatiği enerji sarfiyatları açısından aşağıdaki hesapları yapılarak karşılaştırılırsa, (Binanın 8 katlı olduğu ve bir kattan diğer kata geçiş süresinin ortalama 20sn. olduğu kabul edilmiştir.)

P = Katlardaki lamba gücü (Watt)

t = Aydınlatma süresi (sn.)

k = Binanın kat adedi

n = çıkılacak kat sayısı

Bir üst tamsayı

P = 120 W

t = 40 sn.

k = 8

n = 1 değerleri için hesaplamalar yapılırsa

n = 8 için

Yeni tasarlanan ve uygulanan “akıllı merdiven otomatiği” PIC (Phripheral Interface Controller) tabanlı yapılmıştır. Her kata yerleştirilen sensörler (fotoseller) sayesinde cisimler (insanlar) algılanır ve giriş sinyalleri PIC ünitesine gelir. [3] Giriş portuna aktarılan bilgiler geliştirilen bilgisayar programı sayesinde değerlendirilip yorumlanarak, çıkış portları aktif hale getirilir. Bu çıkışlar kendisine akuple edilmiş röleleri sürerler. Lambalar bu röleler üzerinden devresini tamamlayarak gerekli yerleri, yeterli sürede aydınlatırlar. Lambaların yanma süresi istenildiği gibi ayarlanabilir. Sistemde kullanılan fotoseller cisimden yansımalı olup, her kattaki merdiven boşluğunu tam olarak algılayacak özelliktedir. Tavana veya yan duvarlara yerleştirilebilir.

Şekil 1’de yeni gerçekleştirilen sisteme ilişkin resim görülmektedir

Şekil.1 Gerçekleştirilen PIC tabanlı akıllı merdiven otomatiği düzeneği.

Enerji tasarrufu, verimlilik, kullanım kolaylığı gibi özellikler dikkate alındığında, akıllı merdiven otomatiği ile kurulan sistem klasik merdiven otomatiğine göre enerji sarfiyatı bakımından daha kazançlı olmaktadır. 8 katlı bir bina için bu rakam 3,5 kattır. Kuruluş maliyeti bakımından, akıllı sistem klasik sisteme göre daha pahalı gibi gözükmektedir. Bununla beraber akıllı sistem yaklaşık olarak 7 – 8 ay gibi bir çalışma süresi sonunda tasarruf ettiği enerji sayesinde, kendini amorti ederek, daha karlı duruma gelmektedir.

Güvenirlik, maliyet ve fonksiyonel olma bakımından akıllı sistemin PIC tabanlı yapılması, diğer elektronik sistemlere göre avantaj sağlamaktadır.

Kullanılan aydınlatma lamba ömürlerinin, açma kapama sayısıyla orantılı olduğu dikkate alındığında, akıllı sistemin klasik sisteme göre çok daha fazla üstünlük sağladığı görülmektedir.

Kaynak:www.elektrikcim.net