Kemal Karagöz

Projenin fikrini ortaya koydum; sistem mimarisini ve geliştirme çalışmalarını yönettim. İşletme ihtiyaçlarının teknik gereksinimlere dönüştürülmesi, iş akışlarının ve veri modelinin oluşturulması, geliştirme önceliklerinin belirlenmesi ve ekibin koordinasyonunda sorumluluk üstlendim.

Doğrudan teknik sorumluluk aldığım bileşenlerden biri, sunucu ile üretim alanındaki etiket yazıcıları arasındaki iletişimi sağlayan Print Bridge Agent oldu. Yazdırma talepleri WebSocket üzerinden yerel ajana iletilir; ajan, işlemi yazıcıya aktarır ve sonucunu sisteme bildirir. WebSocket bağlantısı kullanılamadığında kuyruk tabanlı yedek akış devreye girer. Bu çözümde önceliğimiz, üretim akışını aksatmadan doğru etiketin düşük gecikmeyle yazdırılmasıydı.

Meerkat, mal kabulünden üretime ve müşteriye teslimata kadar parti izlenebilirliğini destekler. Üretimde kullanılan ve ortaya çıkan partiler ilişkilendirilir; oluşturulan belgeler kaynak verileriyle bağlantılı olarak kayıt altında tutulur. Filo ve personel yönetimi işlevleri de günlük operasyonların aynı sistem üzerinden takip edilmesini sağlar.

Projedeki sorumluluğum

Projenin matematiksel modelleme, elektronik tasarım, gömülü yazılım, prototip oluşturma ve deneysel test çalışmalarını üstlendim. Alıcı-verici devrelerinin tasarımından kartların üretime hazırlanmasına, komponent montajından yazılım geliştirme ve ölçümlere kadar teknik geliştirme sürecini yürüttüm. Mezuniyetimin ardından da prototip üzerindeki çalışmaları Ekim 2024’e kadar sürdürdüm.

Elektronik tasarım ve prototipleme

Verici tarafında ultrasonik dönüştürücüleri sürmek için sinyal üretimi ve modülasyon devreleri üzerinde çalıştım. Alıcı tarafında ise yansıyan sinyalin yükseltilmesi, filtrelenmesi ve mikrodenetleyici tarafından okunabilecek seviyeye getirilmesi için devreler tasarladım. Devrenin belirli bölümlerini LTspice ortamında simüle ettim.

Altium Designer ile şematik ve PCB tasarımlarını hazırladım; üretim dosyalarını ve malzeme listesini oluşturdum. Üretilen kartların komponent montajını ve lehimleme işlemlerini gerçekleştirdim. Ana kart ile mikrodenetleyici arasındaki bağlantıları düzenlemek için KiCad kullanarak ek bir bağlantı kartı tasarladım.

Matematiksel modelleme ve gömülü yazılım

Python kullanarak dizi elemanlarının yerleşimi, hüzme desenleri ve faz/gecikme hesaplamaları üzerine çalıştım. Farklı yönlere tarama yapılabilmesi için vericilerin tetiklenme zamanları arasındaki ilişkileri modelledim.

ESP32 üzerinde verici kontrolü, PWM üretimi, alıcı sinyalinin okunması ve mesafe ölçümü için yazılım geliştirdim. Faz ve gecikme hesaplamalarını gömülü yazılıma aktararak farklı verici düzenlerinde hüzme yönlendirme denemeleri yaptım.

Testler ve hata ayıklama

Prototipi güç devresi, sinyal üretimi, modülasyon, verici ve alıcı katları üzerinden aşamalı olarak test ettim. Osiloskopla devrenin farklı noktalarındaki sinyalleri inceledim; gözlemlediğim davranışları tasarımda beklediğim sonuçlarla karşılaştırdım.

Alıcı sinyalinin osiloskopta görülmesine rağmen mikrodenetleyici tarafından okunamadığı aşamada, besleme koşullarını ve yazılımın çalışma akışını araştırdım. Verici ve alıcı görevlerini ayrı mikrodenetleyicilerle deneyerek sorunu inceledim ve mesafe ölçüm algoritmasını yeniden düzenledim. Ardından mesafe ölçümü ve sekiz vericili bir düzen üzerinde farklı açılara yönelik tarama denemeleri gerçekleştirdim.

Bulgular ve geliştirme alanları

Deneyler, alıcı devresindeki doyum ve eşikleme davranışının zayıf sinyallerin korunmasını ve yorumlanmasını nasıl etkilediğini görmemi sağladı. Ölçüm ekipmanlarının sınırlılığı, özellikle kanallar arasındaki faz ilişkisinin doğrudan doğrulanmasını kısıtladı. Çalışmanın sonuçlarını bu sınırları dikkate alarak deneysel bir prototip kapsamında değerlendirdim.

Bugün projeyi teknik blog yazılarında yeniden ele alıyor; kullandığım yöntemleri, karşılaştığım sorunları ve farklı yapacağım tasarım kararlarını açıklıyorum. Bu değerlendirmeler, geliştirmeyi planladığım Sonar V2 çalışmasına da temel oluşturuyor.

Kullanılan araçlar ve teknolojiler

Altium Designer, LTspice, KiCad, Python, ESP32, Arduino IDE, ultrasonik dönüştürücüler, analog sinyal koşullandırma, PWM ve osiloskop ölçümleri.

Projedeki sorumluluğum

Modelleme, devrelerin kurulması, simülasyonların yürütülmesi ve sonuçların raporlanması çalışmalarını bireysel olarak gerçekleştirdim. Süreç boyunca optoelektronik hocamın teknik değerlendirmelerinden ve mentorluğundan yararlandım.

Elektromanyetik modelleme

Makalede tanımlanan sensör geometrisini CST ortamında yeniden oluşturdum. UGCPW yapısı ve NS-SRR elemanlarını içeren modelin frekans tepkisini ve rezonans davranışını simülasyon çıktıları üzerinden inceledim. Modeli, ilgili RF devreleriyle birlikte ele alabileceğim bir simülasyon çalışmasının parçası hâline getirdim.

RF devreleriyle birlikte değerlendirme

Sensör modelini gerilim kontrollü osilatör (VCO), düşük gürültülü yükselteç (LNA) ve 3 dB güç bölücü içeren bir devre düzeninde inceledim. Güç bölücü üzerinden farklı devre kollarındaki sinyalleri gözlemleyerek sensör çıkışı ile yükselteç üzerinden alınan sinyalleri değerlendirdim.

VCO bölümünde CST kütüphanesinde bulunan bir devre modelinden yararlandım. Böylece sensörün elektromanyetik modelini, sinyal üretimi ve yükseltme işlevleriyle aynı çalışma içinde ele aldım.

Çalışmanın kapsamı ve kazanımlar

Proje, CST ortamındaki elektromanyetik ve devre simülasyonları kapsamında tamamlandı; fiziksel üretim ve laboratuvar ölçümleri gerçekleştirilmedi. Sonuçları simülasyon koşulları çerçevesinde değerlendirdim.

Bu çalışma, literatürdeki bir tasarımı sayısal modele aktarma, simülasyon ortamını kurma, RF devre bloklarını birlikte inceleme ve elde edilen sonuçları teknik olarak raporlama deneyimi kazanmamı sağladı.

Kullanılan araçlar ve teknolojiler

CST Studio Suite, elektromanyetik modelleme, RF devre simülasyonu, UGCPW, NS-SRR, VCO, LNA ve güç bölücü devreleri.

Projedeki sorumluluğum

Gereksinimlerin değerlendirilmesi, kontrol senaryolarının oluşturulması, PLC programlama, HMI/SCADA uygulamaları ve simülasyon çalışmalarını ekip arkadaşımla birlikte yürüttüm. Projenin tüm bölümlerini ortak değerlendirerek geliştirme sürecinde birlikte çalıştık.

PLC kontrol mantığı

Siemens TIA Portal ortamında, S7-1200 ailesinden CPU 1214C için LAD, FBD ve SCL kullanarak kontrol mantığı geliştirdik. Santralin başlatılması, normal işletimi ve durdurulması süreçlerini birbirine bağlı kontrol adımları olarak ele aldık.

Türbin ve jeneratörün devreye alınması için gerekli ön koşulları, soğutma suyu kontrollerini, uyartım ve otomatik senkronizasyon süreçlerine ilişkin komutları tanımladık. Normal duruş, arıza nedeniyle duruş ve acil duruş durumları için ayrı kontrol akışları oluşturduk.

Yardımcı sistemler ve arıza senaryoları

Ana üretim ünitesinin yanında drenaj pompaları, soğutma suyu pompaları ve hava kompresörleri gibi yardımcı sistemlerin kontrolünü de projeye dahil ettik. Su seviyesi, basınç, hız ve ekipman durumlarına bağlı çalışma koşulları tanımladık.

Elektriksel ve mekanik arızalar için alarm, operatör onayı ve sıfırlama mantıkları hazırladık. Ekipmanların hangi koşullarda çalışabileceğini ve hangi durumlarda durdurulması gerektiğini kontrol senaryolarına işledik.

HMI, SCADA ve simülasyon

Proses durumlarının izlenmesi ve operatör komutlarının kontrol sistemine aktarılması için HMI ve SCADA uygulamaları hazırladık. PLC değişkenlerini, ekipman durumlarını ve alarm bilgilerini izleme ve kumanda işlevleriyle ilişkilendirdik.

Simülasyon çalışmalarında kontrol akışlarını ve farklı işletme koşullarını değerlendirdik. PLC, HMI ve SCADA taraflarını birlikte ele alarak kontrol yazılımı ile operatör arayüzleri arasındaki etkileşim üzerinde çalıştık.

Çalışmanın kazandırdığı deneyim

Bu proje, gerçek bir işletmenin gereksinimlerini otomasyon yazılımına dönüştürme, birbirine bağlı ekipmanları bir bütün olarak değerlendirme ve farklı çalışma durumları için kontrol senaryoları geliştirme deneyimi kazandırdı. Aynı zamanda kapsamlı bir otomasyon projesinin farklı bölümlerini ekip hâlinde geliştirme ve birlikte değerlendirme pratiği sağladı.

Kullanılan araçlar ve teknolojiler

Siemens TIA Portal, Siemens S7-1200 / CPU 1214C, LAD, FBD, SCL, HMI, SCADA, sıralı kontrol, alarm ve kilitleme mantıkları.

Çalışmanın amacı, roketin geometrik özelliklerinin uçuş performansına etkisini incelemek ve belirlenen çevresel koşullar ile tasarım kısıtları altında uygun tasarım seçeneklerini bulmaktı. Farklı tasarımları sistematik biçimde karşılaştırmak için deney tasarımı (Design of Experiments — DoE), uçuş simülasyonu ve stokastik optimizasyon yöntemlerini birlikte kullandık.

Çalışma kapsamında DoE yaklaşımıyla oluşturulan 505 tasarım senaryosu OpenRocket üzerinde simüle edildi. Tekrarlanan veri girişlerini ve simülasyon işlemlerini hızlandırmak için MacroRecorder ile otomasyon kullanıldı. Simülasyonlardan elde edilen uçuş performansı verileri, tasarım değişkenleriyle birlikte kaydedilerek matematiksel modelleme çalışmalarına temel oluşturdu.

Wolfram Mathematica üzerinde yürütülen analizlerde, tasarım değişkenleri ile uçuş çıktıları arasındaki ilişkileri temsil eden doğrusal olmayan regresyon modelleri oluşturuldu. Modellerin tahmin başarısı, verinin eğitim ve test gruplarına ayrılmasıyla değerlendirildi. Ardından bu modeller kullanılarak belirlenen amaç ve kısıtlar doğrultusunda stokastik optimizasyon çalışmaları yürütüldü.

Aviyonik çalışmalarında, takım olarak Altium kullanarak kendi elektronik kartımızı tasarladık. Sistemde STM tabanlı donanım ve Raspberry Pi’nin yanı sıra altı eksenli hareket sensörü ve basınç sensörü kullandık. Ayrıca C# ile bir yer istasyonu yazılımı geliştirdik ve sistemden gelen verileri bu yazılım üzerinden aldık. Aviyonik sorumlusu olarak kart tasarımı, sensörler ve yer istasyonu yazılımını kapsayan bu çalışmalarda aktif rol aldım.

Projenin fiziksel üretim aşamasında da çalıştık ve Şişecam’ın sponsor desteğiyle roketi ürettik. Ancak uçuş testlerini gerçekleştiremedik. Bu nedenle uçuş performansına ilişkin değerlendirmelerimiz simülasyon ve matematiksel modelleme sonuçlarına dayanıyordu.

Bu proje, farklı mühendislik disiplinlerinden öğrencilerle bir ekibin kurulmasından tasarım, analiz ve fiziksel üretime kadar uzanan bir geliştirme sürecini yönetme deneyimi kazandırdı. Elektronik, yazılım ve mekanik çalışmalarının birlikte yürütülmesi, simülasyon sonuçlarının tasarım kararlarına dönüştürülmesi ve ekip içindeki teknik koordinasyon başlıca deneyim alanlarım oldu.

Yaklaşık 35–40 cm uzunluğundaki model aracın üç boyutlu tasarımını hazırladım. Tasarladığım parçaları pleksiglastan kestirerek aracın gövdesini oluşturdum ve Arduino tabanlı kontrol sistemini kurdum. Aracın farklı bölgelerine birden fazla alkol sensörü yerleştirerek algılamanın hangi bölgede gerçekleştiğini inceledim. Bu yerleşimle, sürücü bölgesinden kaynaklanan alkolü ayırt etmeye yönelik denemeler yaptım.

Model aracın çevresini algılaması için mesafe sensörü ve kamera kullandım. Görüntü işleme çalışmalarını bilgisayarda yürüttüm; Visual Studio ortamında geliştirdiğim grafik arayüze kamera görüntüsünü aktararak temel görüntü işleme işlemleri uyguladım. Bu bölüm, lise projesi kapsamında geliştirdiğim basit ve deneysel bir çevre algılama yaklaşımıydı.

Kontrol yazılımında iki temel senaryo uyguladım. Araç hareketsizken alkol algılandığında hareket etmesini engelledim. Hareket hâlindeyken alkol algılanması durumunda ise uygun bir alana sağa çekilmesi ve yakınlara mesaj gönderilmesi senaryosunu gerçekleştirdim. Hareketi engelleme, uygun alana çekilme ve mesaj gönderme işlevlerini model araç üzerindeki denemelerde çalışır hâle getirdim.

Mobil tarafta MIT App Inventor kullanarak bir telefon uygulaması geliştirdim ve uygulama ile araç arasında Bluetooth üzerinden haberleşme sağladım. Böylece sensörlerle algılama, araç kontrolü, bilgisayarda görüntü işleme ve mobil iletişim bileşenlerini aynı prototip içerisinde bir araya getirdim.

Projeyle 2017 TÜBİTAK Lise Öğrencileri Araştırma Projeleri Yarışması’nda Malatya Bölgesi fizik birinciliğini elde ederek ulusal finallere katıldım ve fizik alanında teşvik ödülü aldım.