Robotik uygulamalar için kapasitif rotary enkoder geliştirilmesi
Development of capacitive rotary encoder for robotic applications
Yazar: ALİ TAHİR KARAŞAHİN
Danışman: PROF. DR. MEHMET KARALI
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Sayısal elektronik = Digital electronic

Özet:
Bu projede, endüstriyel uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılan rotary enkoderlere uygulamaya özel değiştirilebilir darbe/tur esnekliği kazandırılmıştır. Genellikle endüstriyel uygulamalarda yüksek çözünürlüklü sensörler tercih edilmekte ve bu sensörler genellikle kapasitelerinin çok altında kullanılmaktadır. Bu proje; düşük maliyetle yapılabilecek uygulamaların, esnek olmayan ve maliyetli ürünlerle gerçekleştirilmesinden dolayı ortaya çıkmıştır. Bu şekilde esnek olmayan kullanımı önlemek adına; düşük maliyet ve yüksek hassasiyetli kapasitif rotary enkoderlere değişken darbe/tur özelliği eklenerek, sayısal elektronik tabanlı kontrol algoritması geliştirilmiştir.		
Kapasitif rotary enkoder geliştirilmesinde sayısal elektronik tabanlı teknikler denenmiştir. TÜBİTAK projesinde analog elektronik tabanlı tasarım sonuçları değerlendirildikten sonra; çift yan bant demodülasyon ve arctan fonksiyonu gibi aşamalar sayısal elektronik tabanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Belirtilen süreçler mikrodenetleyiciye uygulanmadan önce MATLAB ortamında simüle edilmiştir. Algoritmanın her aşaması birbirinden bağımsız olarak test edildikten sonra mikrodenetleyiciye aktarılmıştır.
Gerçekleştirilen testler sonucunda, açısal pozisyon bilgisini analog olarak çıkışa aktarabilen ve enkoderin bir turdaki darbe/tur oranı değiştirilebilen opsiyonel bir tasarım geliştirilmiştir. Bu tasarım sayesinde kullanıcı, uygulamasına göre bir turda kaç darbe çıkışı alması gerekiyorsa o değerlere set etmesine imkan sağlanmıştır. Bu esneklik başta robotik olmak üzere pek çok endüstriyel alanda kullanım kolaylığı sunmuştur.

Abstract:
In this project, customized pulse/rotation flexibility is provided for application to rotary encoders which are widely used in industrial applications. Generally, high resolution sensors are preferred in industrial applications and these sensors are usually used far below their capacities. This project has emerged due to the fact that  applications that can be done at low cost are realized with products with inflexible and cost. In this way, a digital electronic based control algorithm has been developed by adding variable pulse/rotation characteristics to low cost and high precision capacitive rotary encoders to prevent the use of inflexible.
In the development of capacitive rotary encoders, digital electronics based techniques have been tried. After evaluating which in the TUBITAK project analogue electronics based design results, steps such as double side-band demodulation and arctan function were realized with digital electronics based. The specified processes were simulated in the MATLAB environment before the microcontroller was implemented. Each stage of the algorithm is tested independently of each other, and then the microcontroller is transferred.
As a result of the tests carried out, an optional design has been developed in which the angular position information can be analog generated and the encoders pulse / turn ratio can be changed. This design allows the user to determine the number of pulse required for a turn based on the application. This flexibility offers ease of use in many industrial fields, especially robotic.