Yazar "Kara, Muhammet Rojhat" seçeneğine göre listele
Listeleniyor 1 - 4 / 4
Sayfa Başına Sonuç
Sıralama seçenekleri
Öğe Kapasitif rotary enkoderler için analog anahtarlama tabanlı okuma devresi(Necmettin Erbakan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Kara, Muhammet Rojhat; Erişmiş, Mehmet AkifAçısal konum ve hızı ölçmeye yarayan rotary enkoderler kapasitif, manyetik ve optik türleri olan analog veya dijital çıkış verebilen elektromekanik cihazlardır. Bu sensörlerin sağladığı bilgiler endüstride, robotlarda, otomativde, insansız hava araçlarında, radarlarda, biyonik sistemlerde ve daha birçok alanda ölçüm ve kontrol sistemleri için çok önemli bir rol oynamaktadır. Zamanla, gelişen sensör teknolojilerinde kullanılan yöntemlerin avantaj ve dezavantajları ortaya çıkmaktadır. Optik enkoderlerin küçük boyutta üretim zorlukları, manyetik enkoderlerin hantal yapıları ve daha birçok sebep bir arayış başlatmıştır. Temel bir kapasitörün iki iletken ve aralarında bir yalıtkan mantığıyla oluşturulan kapasitif sensörler ise bu basit yapıları sebebiyle bu alanda kendine önemli bir yer edinmişlerdir. Kapasitif enkoderler diğer enkoder tipleri içinde ciddi alternatifler olmalarına rağmen uygulamadaki kullanımları düşüktür. Diğer tekniklerle kıyaslandığında nispeten daha az çalışılmış olan kapasitif enkoderlerin bu alanda yapılan çalışmalar incelendiğinde genel anlamıyla fazla akademik kaldıkları görülmektedir. Bu çalışmada kapasitif rotary enkoderler için ucuz ve efektif bir çözüm olan analog anahtar tabanlı bir okuma devresi tasarımı ile kapasitif enkoderlerin endüstriye uyumunun arttırılması hedeflenmiştir.Tasarlanan devrede sayısal ve analog devre elemanları kullanılmış olup devrenin her aşaması simülasyon ortamlarında test edilmiştir. Elde edilen bu simülasyon sonuçları ile bu konudaki diğer akademik çalışmalarda göz ardı edilen bir optimizasyon problemi keşfedilmiştir. Önyüz devresinin giriş değişkenleri olan taşıyıcı frekansı, transempedans yükselteç direnci ve kapasitörü optimizasyon algoritmaları ile optimize edilip yeniden simüle edilmiştir. Tasarlanan devre PCB (Printed Circuit Board)'ye dönüştürülüp bir kapasitif rotary enkodere bağlanmıştır. Elde edilen çıkış sinyalleri bir mikrodenetleyici ile okunup offset alma ve genlik eşitleme işlemlerinden geçirilmiştir. Daha sonra enkoderin açı bilgisini elde etmek için CORDIC (Coordinate Rotation Digital Computer) algoritması kullanılmıştır. Ulaşılan bu açı bilgisiyle kapasitif enkoder ölçülebilecek minimum kapasitans, sabit durum açı gürültüsü (hassasiyeti), nonlineerite testlerine tabi tutulmuştur. Test sonuçlarında her birinden sırasıyla 3.44 aF/√Hz, 0.0063 derece, ve maksimum 1.07 derece (20 devir/dakika, 360 derece için) sonuçları elde edilmiştir. Bu değerler endüstrideki bir çok uygulama için oldukça yeterlidir. Ayrıca seri üretime geçildiği takdirde yapılacak toptan entegre alımlarıyla zaten gayet düşük maliyetli olan bu çalışma tam bir fiyat-performans ürününe dönüştürülebilir. Böylece kapasitif enkoderlerin diğer tip enkoderlere muadil hatta daha gelişmiş olabileceği ve yerli olarak üretetilebileceği deneysel olarak gösterilmiştir. Sonuç olarak kapasitif enkoderler için yenilikçi, düşük maliyetli ve etkili bir okuma devresi optimize ederek tasarlanmış ve test edilmiştir.Öğe A New Discrete Analog Circuit Solution for Capacitive Rotary Encoders(IEEE-Inst Electrical Electronics Engineers Inc, 2022) Kara, Muhammet Rojhat; Yavsan, Emrehan; Karali, Mehmet; Erismis, Mehmet AkifIn the time of global chip crisis, it is clear that alternative electronic solutions are necessary; particularly for capacitive rotary encoders, or similar capacitive sensors where demodulation techniques are extensively used. In this work, a discrete analog switch based circuit solution is proposed for the capacitive rotary encoders for the first time in the literature to the best of our knowledge. A 3-layer uniquely designed capacitive encoder prototype is used as a capacitive sensor. The analog switch with OPAMP based demodulation configuration designed for this work is both cheaper and it works at higher frequencies than the analog multiplier configuration. Also, unlike ASIC, it does not require high-tech for production. With the established test setup; noise, smallest perceptible capacitance, nonlinearity and temperature analyses of the circuit were made and competing resultswere achieved. The noise levels in terms of degree and voltage are measured as 0.0063 degrees and 36.62 mu V root Hz; respectively. Minimum measurable capacitance achieved with the discrete analog circuit is 2.54 aF root Hz. Nonlinearity was found to be 0.29% which is highly correlated with the mechanical misalignments of the capacitive encoder. Although this particular study is carried out on capacitive encoders, the proposed circuit solution can be used for similar types of sensors.Öğe A novel high resolution miniaturized capacitive rotary encoder(Elsevier Science Sa, 2021) Yavsan, Emrehan; Kara, Muhammet Rojhat; Karali, Mehmet; Gokce, Baris; Erismis, Mehmet AkifIn this paper, design and prototyping of a novel, high resolution, and low-cost capacitive encoder were presented. Detailed analysis showed that the number of poles on the rotor should be as high as possible to keep the gain high and to reduce the non-linearity. Moreover, contrary to the common intuition, inter electrode gap is found to have an optimum non-zero value, corresponding to a particular number of poles, in order to maximize the gain. However, increasing number of poles brings practical problems due to manufacturing limits and digital electronic frequency load. As the electronics, micro-controller based digital signal processing is used to keep the cost as low as possible. With miniaturizing the encoder geometry as a design target, the number of plates were increased to three to increase the capacitances. One prototype, which is around 3 cm in diameter could be successfully mounted to an industry oriented DC motor and tested. The tests of this miniaturized encoder showed non-linearity error of 0.12% and resolution of 0.02 degrees. One source of the non-linearity error is the DC motor itself, and we believe that with a better setup, the error could be measured to be even better. (C) 2021 Elsevier B.V. All rights reserved.Öğe Üst vücut hareketlerinin algılanması için yapay zekâ destekli kapasitif tabanlı giyilebilir sensör sistemi geliştirilmesi(Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2024) Kara, Muhammet Rojhat; Erişmiş, Mehmet Akif; Yavşan, EmrehanUyku apnesi uyku durumundaki bir kişinin en az 10 saniye boyunca nefes alışverişinin durmasına, hipopne ise hava akışının en az %30 oranında 10 saniye veya daha fazla süre azalmasına bağlı olarak hastayı uyandırması şeklinde tanımlanan bir solunum olayıdır. Obezite, alkol ve sigara kullanımı ve yaş gibi risk faktörleri uyku apnesi ile yüksek korelasyon içerisindedir. Özellikle artan obezite ile birlikte uyku apnesi sendromunun ileride giderek yaygınlaşabileceği araştırmacılar tarafından önlem alınması gereken ciddi bir husus olarak belirtilmektedir. Erkeklerde kadınlara göre yaklaşık 3 kat daha fazla görülen uyku apnesinin dünyada yaklaşık 936 milyon kişide var olduğu tahmin edilmektedir. Uyku apnesi kişilerin günlük hayatında yorgunluk ve dikkat eksiliği oluşturmasıyla trafik kazalarına ve iş yeri verimsizliklerine sebep olmasının yanında kalp yetmezliği, tip-2 diyabet, hipertansiyon, atriyal fibrilasyon ve hatta ölüme yol açabilmektedir. Amerikan Uyku Tıbbı Akademisi 2015 raporuna göre Amerika'da teşhis edilmemiş yetişkin uyku apnesi hastalarının sayısı teşhis edilenlerin yaklaşık 4 katı olduğu tahmin edilmektedir. Ayrıca aynı raporda teşhis edilememiş hastaların direkt ve dolaylı sebeplerle ülkeye senelik maliyeti yaklaşık 150 milyar dolarken teşhis edilen hastaların maliyeti ise yaklaşık 12,5 milyar dolar olarak hesaplanmıştır. Uyku apnesi teşhisinde günümüzde kullanılan polisomnografi cihazları altın standart (golden standart) değerlendirme aracı olarak kabul edilmektedir. Rutin bir polisomnografi testinde hastadan 12 kanal Elektroensefalografi, Elektromiyografi (çene ve bacaklara), 4 kanal Elektrookülografi, Elektrokardiyografi, göğüs hareketi sensörü, karın hareketi sensörü, horlama sensörü, vücut pozisyon sensörü, nasal transdüser, termistör, pulse oksimetre bulunmaktadır. Rutin testlerle ilgili en büyük iki problem, polisomnografi sırasının gelmesinin aylar hatta seneyi bulması, sensör sayısının çok fazla ve rahatsız edici olmasından dolayı hastaların uykuya dalmakta zorlanması şeklinde sıralanmaktadır. Bu çalışmada belirtilen problemlere çözüm sunabilmek adına hastaların evde kendilerinin de kullanabileceği sensör sayısının standart ölçümlerden çok daha az olduğu kapasitif ölçüme dayalı yapay zekâ destekli bir sistem oluşturulmuştur. LC rezonatör metodu temel alınan bu çalışmada vücuttaki 4 anahtar bölgeden veriler toplanmıştır. Bunlar ağız/burun bölgesinden nefes alışverişi, göğüsten solunum hareketi, gırtlaktan (larinks) apne anı hareketleri ve parmaktan nabız sinyalleridir. Ağız ve burun bölgesinden yapılan solunumun neme bağlı olarak ölçülmesi adına sığır bağırsağı kullanılmış ve literatüre biyo-uyumlu bir sensör kazandırılmıştır. Polisomnografide bir parametre olarak bulunmayan larinks bölgesinin obstrüktif apne teşhisinde önemli bir nokta olabileceği tezde özgün bir nokta olarak sunulmuştur. Literatürde gırtlak bölgesinin obstrüktif apne teşhisinde kullanımı yapılan araştırma çerçevesince bulunamamış olup bu noktanın kapasitif olarak ölçülmesi yeniliği için patent başvurusunda bulunulmuştur. Konu uzmanı tarafından sağlanan, apne anında gerçekleşen fizyolojik durumlarla ilgili bilgiler ışığında yapılan apne mimiklerini içeren sensör sinyalleri, sistem denek üzerine bağlı iken toplanmıştır. Elde edilen mimik veri seti ön işlemelerden geçirildikten sonra 232 adet özellik çıkarılmıştır. Minimum Redundancy Maximum Relevance algoritmasıyla en önemli 20 özellik seçilmiştir. En önemli 20 özellik arasından 5 adet özellik ayırt edici karakteristik yapısıyla gırtlak bölgesinden seçilmiştir. Böylece tezde özgün olarak kullanılan gırtlak sensörünün gerçekten fayda sağladığı gösterilmiştir. Bu yirmi özellikle Yapay Sinir Ağları algoritması kullanarak yapılan eğitim sonucu elde edilen apne veya sağlıklı sınıflaması, %96,3 oranında doğruluk ve %86,2 oranında özgüllük değerlerini vermiştir. Aynı veri setinde yapılan test sonuçları ise %96,3 doğruluk ve %82,4 özgüllük şeklindedir. Hasta üzerinde referans sensörlerle birlikte yapılan 4 saatin üzerinde ölçüm sonucunda Karar Ağaçları algoritması kullanarak 20 özellikle yapılan sınıflamada eğitim sonucu %99,6 doğruluk ve %90 özgüllük değerlerini verirken test sonuçları ise %99,2 doğruluk ve %87,5 özgüllük değerlerini vermiştir. Daha çeşitli bir veri seti oluşturmak amacıyla mimik veri seti ve hasta veri setinin birleştirilmesiyle karma veri seti elde edilmiştir. Bu veri seti üzerinde Adaboost algoritması kullanılarak yapılan sınıflamada eğitim sonucu doğruluk %99.7 ve özgüllük %77 iken test sonucu doğruluk %99.7 ve özgüllük %80.6'dir. Böylece yapay zekâ destekli kapasitif bir sensör sistemi geliştirilmiş ve özgün bir ölçüm noktasıyla uyku apnesi teşhisi için gerçek bir hasta üzerinde denenmiştir.
