Yeni bir kaotik karıştırıcı tasarımı ve uygulaması

Abstract

Bu çalışmada Arduino ve MATLAB tabanlı yeni bir Kaotik karıştırıcı tasarlanarak katı-sıvı karışımı üzerinde farklı kaotik sistemler ile uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda öncelikle, literatür taraması yapılarak kaotik karıştırma işlemi için farklı kaotik denklem sistemlerinin araştırılması, birbirleriyle karşılaştırılması, uygun olanların tespit edilmesi işlemleri yapılmıştır. Daha sonra tüm tasarımları özgün olan, 3 Eksenli, 3 Servo Motorlu, Motor Sürücü kartlı, Ardunio Uno işlemcisini içeren, 30x30x80 cm boyutlarında, 2 kg ağırlığında olan standart Delta robotun benzeri bir robot geliştirilmiştir. Sonraki aşamada, MATLAB ortamında seçilen kaotik sistemler RK45 sayısal çözüm algoritması ile çözdürülerek, integer formatındaki sonuçlar USB kablosu aracılığı Arduino Uno işlemcisi üzerine aktarılmıştır. Tezde geliştirilen yazılım sayesinde Ardunio Uno işlemcisi, MATLAB'tan alınan kaotik verileri konum bilgisi olarak değerlendirmekte, tasarlanan robotun X-Y-Z eksenlerinde, gezecek şekilde kontrol edilmesi sağlanmaktadır. Son aşamada, katı-sıvı karışım tipi ve farklı kaotik sistemlerin kullanıldığı, Yörüngesel Dağılım Oranı (YDO), Homojenlik Oranı (HO) ve karıştırma süreleri parametrelerinin ölçüldüğü deneysel çalışmalar yapılmıştır. En son olarak tezdeki tüm simülasyon ve deneysel sonuçlar tablolar halinde birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Tablolardan görüldüğü gibi verilen YDO ve HO parametrelerine göre seçilen kaotik sistemler sabit ve dairesel hareketli karıştırıcılara göre daha yüksek performans elde etmiştir. İçlerinde en iyi performansa sahip sistemin ise Sprott A sistemi olduğu görülmüştür. Ayrıca gerçekleştirilen bu kaotik karıştırıcı ile sıvı-sıvı ve katı-katı maddelerin karıştırılmasına ilişkin bir dizi deneysel çalışma da yapılabilmektedir. Tezde sunulan bu prototipin, daha kısa sürede daha homojen karışımların elde edilebilmesi için yeni kaotik karıştırıcı sistemlerin ve algoritmalarının geliştirilebilmesi amacına hizmet edeceği düşünülmektedir. Anahtar kelimeler: Delta robot, kaotik sistem, arduino, kaotik karıştırıcı

In this study, a new chaotic mixer based on Arduino and MATLAB was designed and its applications were implemented with different chaotic systems on solid-liquid mixture. In this context, firstly literature search was carried out for the different chaotic equations systems for chaotic mixing and compared them with each other to determine the appropriate ones. Then, a robot similar to the standard Delta robot with 3 axes, 3 servo motors, a motor driver card, an Ardunio Uno processor, 30x30x80 cm size, 2 kg weight, which is unique in all designs, has been developed. In the next step, the selected chaotic systems in the MATLAB environment were solved with the RK45 numerical solution algorithm, and the results in the integer format are transferred via the USB cable to the Arduino Uno processor. Thanks to the software developed in the thesis The Ardunio Uno processor evaluates the chaotic data received from MATLAB as position information and controls the designed robot in XYZ axes. In the last stage, experimental studies have been carried out in which the solid-liquid mixture type and different chaotic systems are used, the Orbital Dispersion Ratio (ODR), the Homogeneity Ratio (HR) and the mixing time parameters are measured. Finally, all simulations and experimental results in the thesis are compared with each other in tabular form. The chaotic systems selected according to the ODR and HR parameters as given in the tables have achieved higher performance than the fixed and circular moving mixers and it was seen that he system with the best performance is Sprott A system. In addition, a series of experimental studies on the mixing of liquid-liquid and solid-solid materials with this chaotic mixer can be performed. This prototype presented in the thesis is supposed to serve the purpose of developing new chaotic mixer systems and algorithms so that more homogenous mixtures can be obtained in a shorter time. Keywords: Delta robot, chaotic system, arduino, chaotic mixer