Otomatik denetim
1788’de James Watt (1733-1819) santrifüj regülatörünü, bir buhar makinasının hızını sabit tutma amacıyla kullandı. Bu, belki de özel olarak denetim görevi yapmak amacıyla tasarlanan ilk mekanizmaydı. 80 yıl sonra James Clerk Maxwell (1831-1879) regülatörün matematiksel kuramını geliştirdi ve modern otomatik denetim biliminin temelini attı. Bugün ev araçlarından, supersonik uçaklara kadar bütün araçlar otomatik denetimlidir. Son gelişme, insansı robotların (insanın elektronik ve mekanik kopyası) yapımı olacaktır. Ancak insan beyninin çalışması öylesine karmaşıktır, beynin ve çeşitli organların yaşayan bedeni kontrol etme yöntemleri öyle incelikler göstermektedir ki, ilkel bir mekanik insan yapımı bile henüz bir düş olmaktan öteye gidememiştir.
Açık ve Kapalı Halkalar
Açık ve kapalı halkalı olmak üzere iki tür otomatik denetim sistemi vardır. Açık halkalı sistem (1). geriye bildirimi olmayan sistemdir. Geriye bildirim, bir aygıtın asıl çalışan bölümünü kontrol etmek için, aygıtın çıkışından asıl bölüme bil-
gi taşımadır. Açık halkalı denetimi olan pek çok ev aracı vardr. Bulaşık ve çamaşır makinaları, plak değiştiriciler bunlardandır. Bunlar önceden belirlenmiş bir programı izlerler ve sınırlı bir alan içinde bir dizi işlem yaparlar.
Kapalı halkalı otomatik denetim sistemlerinde, koşulları yeniden durağan bir duruma getirmek için negatif geriye bildirim vardır. Örneğin elektrikli termostat, elektrikli bir ısıtma aracının yarattığı sıcaklığı saptar ve bu sıcaklık önceden belirlenmiş bir değere ulaştığı zaman akımı keser. Buna karşılık pozitif geriye bildirim, bir mikrofonun hoparlör çıkışından yüksek bir ses üretmesi gibi, durağan olmayan kararsızlık durumuna, yada osilasyona yolaçar.
İnsan bedeni, biyolojik geriye bildirime birkaç dikkate değer ör nek verir. Çeşitli yaşam süreçlerini en uygun koşullar altında tutmak için beden, meostazi adı verilen kurala uyar. Bu kural canlının o andaki durumunu korumayı sağlar. Örneğin, yerel çevre koşullarındaki değişimlere karşın insan bedeninin (5) sıcaklığı belli sınırlar içinde kalır.
Geriye bildirimli sistemler, ancak XX. yüzyılda tüm sanayi dal
larına uygulanabildi. Triyod ve öteki lambaların bulunmasıyla, çeşitli tip çeviricilerin (çeviriciler sıcaklık gibi fiziksel bir niteliği elektrik akımına dönüştüren aygıtlardır) sağladığı çok küçük elektronik sinyalleri büyütmek mümkün oldu.
Güç Çeviricileri ve Servomekanizmalar
Mühendisler artık sanayi, ev ve tıp araçlarındaki çeviricilerden gelen sinyallerdeki son derece küçük değişimleri farkedebilen elektronik devreler yapabilmektedirler. Işık yoğunluğundaki (otomatik fotoğraf makinaları), sıcaklıktaki (buzdolapları) (2), sıvı akışındaki (böbrek makinaları), gaz basıncındaki (kalp-akciğer makinaları), kalın lıktaki (çelik ve kağıt fabrikaları) ve renkteki (boya üretimi) değişimler bunların arasındadır. Güç çeviricilerinden gelen değişim (hata) sinyallerini büyütüp işleyerek ve bir*büyütülmüş sinyali işlemin önceki devrelerine bildirerek, otomatik denetim gerçekleştirilir.
Bütün geriye bildirimli sistemler gibi bir servomekanizma da otomatik denetimle ilgilidir. Ancak bu
3
1) Acık halkalı dene- ia
timde [Al sistemden geriye bildirim yoktur.
Bu sıcak su sisteminde süpap suyun belli bir sıcaklıkta akmasını sağlayacak biçimde ayarlanır ancak gelen suyun sıcaklığı yada gazın basıncı sonradan değişince cıkıs sıcaklığı da değişir. Kapalı halkalı bir denetim sisteminde [Bl, cıkıs sıcaklığıyla gelen soğuk subrasında bağ kurularak, geriy-3 bildirim denetimi ve suyun belli bir sıcaklıkta kalması sağla.ıır.
bir servo [11, gemiı önceden belirlenen Yönünden sapması linde hata sinyaller oluşturur Bu sinya bir servo amplifika re [3] geçer. Ampii kotör. dönme hare! ni doğrusal horeke’ çeviren değiştiriciy (51 çalıştıran bir se vo motoru |4) hare kete geçirir. Boyler dümen [6) çevrilen gemi istenilen rota’ sokulur. Dümen dö nerken. eiektromek geriye bildirim cayı kopunu 171 ve servo konuma getirir ve i voli
2) Soğutucu bir gaz çıkar ve buharlaşarak
sıkıştırılır [1] ve sıvı- dolabın içini donma
ya dönüştürülür [21- noktasının altına dü-
Süpap [31 basıncı ar- sürür. Soğukla
kasında tutar, ama gaz birlikte termostat [41
süpabı geçer geçmez kompresörü kapatır,
basınç düşer Yeni ba İlık hava, termostatın
sine altında, soğutu- tekrar açılarak buzdo-
cu, kaynama nokta- labının yeniden soğu-
sının oldukça üstüne tulmasına neden olur.
1 Konatçıklor «pikeı inişi denetler
2 Yükselticiler «duz» ucu$u denetler
3 Dümen teflımiı» ucusu denetler
4 Cayroskopık yükseklik sistemi
5 Bilgisayar
6 Radyo yada rodar alıcısı
7 Dümen için servomotor
4) Otomatik pilot ilkesi, gemilerdeki otomatik vön denetimine benzer Ancak burada ucak konumunun üc değişkenini (eğimli, düz, pike) kumanda etmek için üc cayros-kop ve onlara bağlı araçlar kullanılır Toplam sisteme eklenen başka karmaşıklıklar yüzünden düzeltmevi sağlayan servomotor-ları isleten bir ucak bilgisayarı kullanılır. Bilgisayara, radyo yada radar bağlantısı, otomatik inis için yerden kumonda olanağı sağlar.
erim daha çok, içindeki birbirine ızak iki milin göreli konumunun ienetlendiği araçlar için kullanılır, ^adar kumandalı silahlar yada ro-cet atarlar, otomatik gemi dümeni 3), otomatik pilotlar (4) ve sayısal cumandalı takım tezgahları, bunun ipik örnekleridir.
Millerin dönüşündeki küçük değişimleri servolar kullanarak sap-amak olanaklıdır. Öteki elektrik eviricilerinde olduğu gibi, servo-ar, herhangi bir bozukluğu küçük ¡inyaller vererek gösterirler. Bu ânyaller büyütülerek bir servomo-ora geri bildirilirse, milin konumu lenetlenebilir. Küçük bir hata sinyalini, bir düzeltme aygıtını çalış-ıracak güçte bir gerilime dönüş-ürmek için, gücün önemli ölçüde )üyütülmesi gerekir. Bir silah ta-etini hareket ettirebilmek için ge-eken güç kilowatt düzeyinde ol-iuğu halde, bir hedeften yansıyan adar sinyali ancak mikrovvatt düzeyindedir.
Sibernetik ve Robotlar
Fizik ve zooloji gibi bilimlerin ersine, sibernetik biliminin belli 3ir işlev alanı yoktur. Genel ola-
rak denetim ve iletişimle ilgilidir. Sibernetik, gerek mühendisliğe, gerekse biyolojiye ait geriye bildirim sistemlerini kapsamına alır. Bu bilim, ruhbilim, matematik, fizyoloji, elektrik ve bilgisayar mühendisliğinin bazı bölümlerinden yararlanılarak türetilmiştir.
Sibernetiğin pratik bir uygulaması, sakatların kendi hareketlerini denetleyebilmelerini sağlar. Bu yeni ve toplumsal bakımdan yararlı alanda çalışan en tanınmış kişilerden biri, birçok örnek aracın tasarılarını yapan ve gerçekleştiren İngiliz bilimcisi Meredith Thring’-dir (1915- ) Oturan birini merdivenlerden çıkaran bir araç ve kötürümler için (6) tekerlekli sandalye bu araçlar arasındadır.
Robotlar, teknolojinin doğuşundan beri insanları büyülemiştir. Ne var ki, robot yapımı, nispeten yeni, minik entegre devrelerin ortaya çıkışına dek beklemek zorunda kalmıştır. Öteki makinalarda ve özellikle bilgisayarlarda olduğu gibi, robotun verimlilik derecesi programcısının yada tasarımcısının ustalığına bağlıdır. Bugün kendi özel biçim ve boyutları içinde kalarak tıpkı robot gibi hareket eden, çok sayıda makine ve araç yapılabilmektedir (7).
1788’de James VVatt’ın
yaptığı bu özgün santrifüj regülatör bir buhar makinasının hızını kontrol ediyordu.
Mil [11 buhar makina-sıyla çalıştırılır ve dönmekte olan ağırlıkların [2J merkezkaç kuvve-
tır. Herhangi bir nedenle makina hızlanırsa, ağırlıklar daha da dışarı kayarak buharı kısar ve hızı azaltır [51. Ağırlıklar aşağı ve içe doğru hareket ettikçe [61 kumanda kolu (7) süpabı açar[8).
78 Fabrika ve montaj zinciri 92 Bilgisayarlar neler yapar
136 Uçak nasıl çalışır 140 Uzay araçları
tinin etkisiyle dışarı doğru hareketine neden olur. Ağırlıklar ha reket ettikçe, bir dengeye ulaşılana kadar kumanda kolu [31 ma-kinayla kazan arasındaki buhar süpabını [41 yavaş yavaş kapa-
7) Cim biçen robot,
pille işleyen bir motorla [11 çalıştırılır. Robotun içindeki duyarlı bobin [21. elektronik metal detektörün yaptığı gibi, toprak altındaki bir kab-lovu bulur. Bir dümen
5) Çevredeki ısı deği-6
Sikliği, beynin bir bölümü olan hipotala-mus’u etkiler. Biyolojik geriye bildirim sinyalleri. beden sıcaklığını düzenli tutmak için uygun tepkiyi sağlar. Eğer beden çok ısınırsa, terleme baslar, deri yüzeyine fazla kan gelir ve kas faaliyeti azalır. Bedun çok soğursa deri y jzeyine az kan gelir. terleme durur ve üşüme başlar.
motoru -[31 elektronik bir devreyle denetlenerek çim biçicinin hep kablonun Çizerinde kalması sağlanır. Kablo doğru bir biçimde yerleştirilirse makina bütün çimi kesip başlangıç noktasına döner.
6) Kötürümler, Meredith Thring tarafından tasarlanan ve geliştirilen bu hareketli sandalyeyi kullanarak dolaşabilir. Kumanda, hastaların fiziksel durumlarına karsın aracı çalıştırabilecekleri biçimde hazırlanmıştır.
9) Elektronik bir kaplumbağa, pili bittiği zaman kendini bir batarya şarj aracının fisine sokarak ve pilleri yenileyerek besleyebilir. Bu elektronik hayvanın batarya şarj aracının ışığını bulmaya yarayan bir duyarlı
sistemi [1]; şarj aracının prizine bağlanmak için milleri [2); engelleri saptayan de tektörü [31; tekerlekleri [41; dümen tekerlekleri [51; ve dümen
kumanda sistemi (fo-tosel) vardır.
B) Otomatik kapıları
işletmenin üç genel yöntemi vardır: kapının önündeki bir bölgeye basınç uygulayarak [11; kapının yanındaki duvara iliştirilmiş bir ışık demetini keserek [2); duvara yerleştirilmiş bir düğmeye basarak [31. Otomatik kapıların çeşitli işletme sistemleri vardır: bazıları tümüyle elektrikli, bazıları elektro-mekanik ve bazıları da pnömatiktir (havayla çalışan). Çeşitli kapı açma biçimleri vardır, otomatik kapılar kilitlendiğinde yada kapatıldığında elle de itilebilen otomatik sürgülü tek yada iki yanı dışarı acılan kapılar; ve bunların birleşimleri. Kapı yapımında yangın kurallarına uygun özel önlemler alınmalıdır.
