PIC 16C71 İLE SİSMİK DEDEKTÖR

Sismograflar yani depremin büyüklük ve şiddetini ölçen araçlar çok hassas ve pahalı ekipmanlardır. Ölçü grafiklerini akan kağıt şeritler üzerine kaydederler. Bizim mütevazi deprem ölçerimiz hassasiyet olarak sismograflarla rahatça yarışabilir ve kağıt şerit yerine veriyi hafızasında saklar.İstenildiği zaman hafızasındaki veriler bir PC’ye aktarılabilir ve EXCELL veya LOTUS123 gibi tablolama programları ile incelenip grafik halinde bastırılabilir. Ucuz ve taşınabilir olmasıda bir başka özelliğidir.

İnsan vücudunun algılayabildiği en hafif sarsıntı Richter skalasıyla 2.5 dir pic’li deprem ölçer ise richter 2.0 ve daha büyük sarsıntıları algılayıp kaydedebilir.

8 adet 1 dakikalık sarsıntıyı hafızasına kaydedebilir. Bir yer sarsıntısı algılanıp kaydedildiğinde bir led diyot bize yanıp sönerek bir sarsıntı olduğunu ve kaydın hafızada olduğunu haber verir. Sismik detektör bir PC’ye gerçek zamanlı veride aktarabilir ama bu demek değildir ki hep PC’ye bağlı kalacağız.Pil ile besleme yoluyla 1 yıl boyunca kayıt alabilir.Bu durumda PC’den sadace kayıtları aktarıp inceleyeceğimiz bir araç olarak faydalanırız. Sismik detektörümüz her sarsıntının olduğu tarihi ve saati verinin en başına kaydeder böylece ne zaman sarsıntı olduğunu anlayabiliriz.

Pic16C71 ile yapılmış olan sismik detektörün şeması aşağıdaki gibidir.

Resmin üzerine tıklayarak büyük görebilirsiniz.

Sismik detektörün kalbi bir adet titreşim sensörüdür. Bu tip sensörler petrol arama endüstrisinde yaygın olarak sismik test  sonuçlarının algılanması için kullanılır. Geophone olarak bilinirler. Bu devreye en uygun geophone geospace corp. Firmasının  GS-20 DM kodlu olanıdır. http://www.geospacecorp.com/ . Bu sensör 2.5 cm çapında ve 3 cm yüksekliğinde bir bir silindir şeklindedir. 10 Hz doğal salınım frekansına sahiptir.İçini açtığınızda bir bobin ve ortasında bir yay ile asılı duran bir mıknatıs görürsünüz.  Sensör titrediğinde mıknatıs yukarı aşağı hareket eder ve  bobin üzerinde bir voltaj indüklenir. Bu indeklenen AC voltajın dalga şekli ve genliği titreşimle doğru orantılıdır. Bu sensörü Türkiyede petrol endüstrisi ile ilgili şirketlerden temin edebilirsiniz sanırım ama devreyi denemek için pratik ama hassas olmayan bir yöntem daha var. Bir hoparlör sistem olarak sismik sensöre çok benzer hoparlör üzerine ağırlık koyup test amaçlı sensör yerine kullanabilirsiniz ağırlık, rezonans frekansının aşağı çekilmesine yardımcı olur.

Sensörden gelen indükleme voltajı çok zayıf olduğundan LT1077-CN8 işlem kuvvetlendiricisi tarafından 100 kat güçlendirilir. Güçlenen sinyal PIC16C71’in 1 nolu bacağına girilir. PIC16C71, PIC 16F84’ten farklı olarak içinde bir 8 bit analog/dijital dönüştürücü içerir. LT1077-CN8’in bir aşka görevi de sinyali 16C71’in A/D girişine uygun hale getirmektir. 2,5 voltluk offset voltajı LT1004CZ-2.5 sabit voltaj kaynağından alınıp sinyale eklenir. Bu 2.5 voltluk voltaj 0-5 volt arasının yarısı yani 128 değerine karşılık gelir. Böylece 0-127 arası değerler negatif, 129-255 
arası değerler ise pozitif sinyale karşılık gelir.

 

 

Kristal öyle seçilmiştir ki pic her saniyede 16 kez sensörü dinler. Eğer sensör degeri 123 ten küçük ve 133 ten büyük ise pic led’i  yakar ve 15 saniyede bir yakıp söndürür. Bir dakika boyunca oluşan sarsıntıyı 24C65 EEPROM’una –elektrik ile silinebilen salt okunur bellek- kaydeder. 8 adet benzer kayıt sonunda 24C65’in kapasitesi dolacağından sistem kendini uyutur yani az akım çekme moduna geçer böylece pillerin ömrünü uzatır. Besleme voltajı kesildiğinde sistem data kaybetmez ve datasını besleme olmadan 40 yıl koruyabilir ama başka datayı içindekini  aktarmadan kabul etmez. 

Devre, işlem kuvvetlendiricinin çalışması için bipolar yani simetrik çift güç kaynağı gerektirir. 2×4 AA cinsi kalem pil grubu çok uzun müddet sistemi besler.

LT 1181ACN bir RS232 sinyal seviyesi düzenleyicisidir. PC ile bağlantıda +5 voltluk pic çıkışının +-12 voltluk seviyeye yükselmesini sağlar.sismik detektör hafızasındaki veriyi PC’ye 9600 baud, 8, N, 1 formatında yollar.

Kullanılan entegreler hepinizi korkuttu sanırım, LT1077-CN8 bir fet girişli işlemsel kuvvetlendirici olup herhangi bir muadili kullanılabilir. LT1181ACN yerine MAX232 veya ICL232 tipi bir uyarlayıcı kullanilabilir.LT1004CZ-2.5 yerine LM336-2.5 kullanılabilir.

Yerine kullanılan entegrelerin bacak bağlantıları farklı olabilir bunu göz önüne alın.

Sismik detektörün pic ve PC programlarını sismik.zip dosyası içinde bulabilirsiniz. Sismik.exe PC’ye aktarım programı, sismik.obj ise 16 bit intel obj formatında pic programı dosyasıdır. Pic 16C71’i eski sayılarda verdiğim programlayıcı ile programlamanız mümkün değildir, o yüzden *.obj tipi programlama imkanı olan bir programlayıcıyı edinmeniz
lazım. http://www.propic2.com/ adresinde benimde kullandığım ve her tür pic işlemcisi ve dosyasını destekleyen bir programlayıcı bulacaksınız.

Sismik.exe bir dos programıdır.ama win95/98 altında sorun yaratmaz. Genede programı makineyi dos modunda açtıktan sonra çalıştırmanızda yarar var.

Devreyi test etmek için besleme vermeden devreyi ve sensörünüzü düz bir masa üzerine yerleştirin. PC soketine kabloyu takıp COM1 veya COM2 ‘ye bağlayın.

Devreye besleme verip led’in yandığını görün S3 anahtarını kapalı konuma getirin led söner ve devre PC’ye bağlandığını algılar. Sismik.exe yi çalııştırıp Seri COM portunu seçin, ana menude C komutu ile gerçek zamanlı ölçmeyi seçin, masaya vurduğunuzda ekranda verilerin değiştiğini görürseniz devreniz çalışıyor demektir. Masaya dokunmadığınız anlarda ekranda değer 128 civarındaoynamalıdır.

Şimdi sıra devrenin data kayıt işlemini kontrol etmeye geldi.  D komutuyla hafıza silinir.E komutuyla kayıt durumu seçilir. 1 dakikalık kayıt aralığı gecikmesini seçmek için ENTER’a basılır. 255 dakikaya kadar gecikme verebilirsiniz.PC bağlantısını ayırıp S3 anahtarını açtığınızda led kısa bir süre yanıp söner ve sistemin sarsntı algılamaya hazır olduğunu bildirir. Masaya vurarak sistemde yapay sarsıntı yarattığınızda Led yanarak size kayıt aldığını bildirir. Beslemeyi kesin, sistem verilerini yitirmez korkmayın, PC bağlantısını takıp besleme verin, S3 anahtarını  kapalı konuma getirin sismik.exe programında B komutuyla diske kayıt opsiyonunu seçin. A komutuyla data aktarımını otomatikolarak bitirin. Dataların aktarıldığından emin olunca daha önce anlattığım gibi sistemin hafızasını temizleyip sistemi kurun.

Data dosyasını excell veya lotus 123 altında açıp inceleyebilirsiniz. Datanın ilk büyük rakamları tarih ve saattir, daha sonra gerçek sarsıntı verisi yer alır.

16 Ağustosta ülkemizi sarsan ve halen devam etmekte olan artçı depremlerin etkilerini kaydetmeyi pic ve PC yardımıyla yakalamayı  amaçladık. Bu noktada önemli bir hatırlatma yapmak isterim. Bu devre bir sismografın yaptığı işlemin aynısını yapar yani depremi olduğu anda algılar