Transcript Sıcaklık ve Termodinamiğin Sıfırıncı Kanunu

İletişim Teknolojisi Araçları
Fizikte Özel Konular
Sunu 7
İletişim Teknolojisi Araçları
• Bilgisayarlar
• Fiber Optik
• Sensörler
Bilgisayar ve Elemanları
• Bilgisayarlar, insanlar tarafından hazırlanan ve hangi
durumlarda nasıl işlemler yapılacağını tam olarak tanımlayan
yazılım programları sayesinde çeşitli sayısal verileri işleyebilen
cihazlardır.
• Bilgisayarların sağladığı kolaylık, aritmetik ve mantıksal
işlemleri çok hızlı bir şekilde yapmalarıdır.
• Yapay zeka: karşılaşılan durum ve problemler karşısında
düşünce ve strateji geliştirerek çözüm arayan ve geçilen
aşamalardan dersler çıkararak bir nevi öğrenme sağlayan
yazılımdır. Satranç oynayan bilgisayar programı
Bilgisayar’ın Geçmişi
• Yaklaşık 5000 yıl önce Asya’da kullanılan Abaküs,
• Yıllar içinde gelişmiş hesap makineleri
yapıldı.
Howard Hathaway Aiken-1937
de Mark-1 isimli delikli kart sistemiyle
çalışan logaritma ve trigonometri
hesaplarını yapabilen hesap makinesi
yaptı.
Bilgisayar’ın Geçmişi
•
•
•
•
1. Nesil Bilgisayarlar (1945-1956)
2. Nesil Bilgisayarlar (1957-1963)
3. Nesil Bilgisayarlar (1964-1979)
4. Nesil Bilgisayarlar (1980- günümüze)
Birinci Nesil Bilgisayarlar
• Vakumlu tüpler kullanılarak yapılmış, çok
büyük ve çok yer kaplayan bilgisayarlardır.
• 1945 yılında Pennsylvania Üniversitesinde
Presper Eckert ve John William Mauchly
tarafından üretildi.(ENIAC)
Birinci Nesil Bilgisayarlar
• ENIAC
– 17,468 vakum tüpü- 70,000 direnç10,000 kapasitör - 1,500 röle
– 1 saniyede 5,000 toplama,
357 çarpma ve 38 bölme
– İşletim sistemi: fiziki kablo
– Maliyeti: 500.000$ ABD
– Kapladığı alan:167,3 m2
İkinci Nesil Bilgisayarlar
• Vakumlu tüplerin yerine transistörler
kullanılmıştır.
• Birinci nesil bilgisayarlara göre daha küçük,
daha hızlı, daha güvenilir, maliyeti daha düşük
ve daha az enerji tüketen modellerdir.
• İlk Amerikan Hava Kuvvetleri için üretilmiştir.
Üçüncü Nesil Bilgisayarlar
• Transistörlerin yerine daha az ısı yayan tümleşik
devreler (Integrated Circuits (IC)) kullanılmaya
başlanmıştır.
• İlk IC devreleri Jack Kilby tarafından 1958 de
geliştirilmiştir.
• Daha sonra bilim insanları yarıiletken malzemeler ile
yonga (chip) üretmişlerdir.
• Sonuçta bilgisayar küçük chip üzerine daha fazla
bileşenin katılmasıyla daha da küçülmüş oldular.
Üçüncü Nesil Bilgisayarlar
• İşletim sistemi etrafında pekçok programın
çalışması mümkün hale geldi ve bilgisayar
hafızası bu programlar tarafından ortak olarak
kullanılmaya başlandı.
• 1985 yılında yapılan CRAY X-MP
Dördüncü Nesil Bilgisayarlar
• Tümleşik devrelerin bilgisayarlarda kullanımlarından
sonra boyut ve fiyatları azaldı ve halen azalmaya
devam etmektedir.
• Güçleri, verimlilikleri, güvenilirlikleri de artmaya
devam etmektedir.
• Windows işletim sistemi geliştirildi ve tüm dünyaya
hızla yayıldı. İşyeri ve evler içi kişisel bilgisayarlar
(Personal Computer (PC)) ortaya çıktı.
• Günümüzde bir çantaya veya gömlek cebine
sığabilecek boyutta bilgisayarlar geliştirildi.
Bilgisayar Elemanları
• Donanım – Yazılım
• Donanım Elemanları
• http://www.youtube.com/watch?v=FFZLzFI5nto
– Anakart:tüm parçaları üzerinde barındıran elektronik
devredir.
Bilgisayar Elemanları
– Merkezi İşlem Birimi (CPU) (İşlemci)
• Verileri işleyen ve program komutlarını işleyen birimdir.
• Bilgisayarın beyni olarak tanımlanır, bilgisayarın işlem
yeteneği ve hızı işlemcinin işlem yeteneği ve hızıyla
doğrudan orantılıdır.
• Üç birimden oluşur
– Kontrol birimi: dahili ve harici aygıtların etkinliklerini kontrol
eder ve yönetir.
– Aritmetik ve Mantık Birimi: Aritmetik işlemler, toplama,
çıkarma, çarpma,bölme. Mantıksal işlemler, VE, VEYA, DEĞİL
– Kaydediciler: Hesaplanan sonuçların depolandığı birimdir.
Bilgisayar Elemanları
• Temel Girdi-Çıktı Sistemi (BIOS- Basic InputOutput System)
– ROM bellek biçiminde yer alan bir tüm yazılımdır.
– Bilgisayar açıldığı andan itibaren işlemciye tüm
diğer donanımları tanıtır.
– Donanımların temel iletişim protokollerini belirler.
Bilgisayar Elemanları
• Ana Bellek – Rasgele Erişimli Bellek (RAM)
– Verilerin geçici olarak saklandığı alandır.
– Sadece bilgisayar açıkken veri saklayabilme özelliğine
sahiptir.
– Hem yazılabilir hem okunabilir özelliktedir.
– RAM ne kadar büyük kapasitede olursa işlemler de o kadar
hızlı yapılabilir.
– RAM in büyüklüğü aynı anda çalışabilecek program sayısını
ve programların çalışma hızını etkilemektir.
– Tek bir hücre, tek bir bit saklama özelliğine sahiptir.
Bilgisayar Elemanları
• Salt Okunur Bellek (Read Only Memory-ROM)
– Üretici firma tarafından içine bilgilerin kaydedildiği
ve kullanıcı tarafından değiştirilemeyen ve
silinmeyen verilerdir, yalnızca çıktıları
görülebilmektedir
Bilgisayar Elemanları
• Sabit Disk (Hard Disk)
– Bilgilerin uzun süre depolanabildiği birimdir.
– Bir bilgisayarda birden fazla sabirt disk olabilir
veya bir sabit disk parçalara ayrılarak (C: D: E:)
kullanılabilir.
– Çalışır durumda içlerindeki plakalar döner. Dönem
hızına göre iki gruba ayrılır 5400 rpm ve 7200 rpm
(dakikada dönme hızı)
Bilgisayar Elemanları
Sabit Disk
– Kapasiteleri MB, GB cinsinden ölçülür.
Bit -> Byte -> Kilobyte -> Megabyte ->
Gigabyte-> Terabyte->Petabyte
– Bit: 1 ve 0 dan meydana gelen 2 li rakamdır
– 1 Byte (B): 8 Bit
-1 Kilobyte(KB): 1024 B
– 1 Megabyte (MB):1024 KB
– 1 Gigabyte (GB) : 1024 MB
– 1 Terabyte (TB): 1024 GB
– 1 Petabyte (PB): 1024 TB
Bilgisayar Elemanları
• Diğer Donanım Parçaları
– Ekran Kartı, Ses Kartı
– Disket Sürücü (Floppy Disk)
– CD-ROM Sürücü
– DVD-ROM Sürücü
– Ekran- Klavye-Fare (Mouse)
– Kasa
– Flash Disk , Taşınabilir Disk
– CD-ROM veya DVD
Bilgisayar Elemanları
• Yazılım
– Donanım birimlerini yöneten ve kullanıcılar için gerekli
programlara yazılım denir.
– BIOS, işletim sistemi, web tarayıcı, virüsler ve antivirüsler birer yazılımdır.
– İkiye ayrılır
• Uygulama Yazılımları (Application Software): Kullanıcıya
yönelik programlar
• Sistem Yazılımları (System Software): Uygulama
yazılımlarının belli bir donanım grubu üzerinde
pürüzsüz olarak çalışmasını sağlayan zemin programları
içerir. İşletim sistemi, donatılar gibi.
Fiber Optik
• http://www.youtube.com/watch?v=u5wUIIQa
eak
• http://www.youtube.com/watch?v=WHFcpzM
Ywuc
• http://www.youtube.com/watch?v=NlRHtVc2
vvI
Fiber Optik
• Bilgi taşıyıcısı olarak ışığın kullanıldığı iletişim sistemleri son
zamanlarda ilgi görmektedir.
– 1854 : ilk John Tyndall ışığın bükülmüş sudan
geçirilebileceğini gösterdi
– 1880 : Alexander Graham Bell “photophone”, ışıkla iletişim
sağlayan cihaz, 200 metreyi geçemedi ve bulutlu havalarda
sinyal bozuldu. Telefonu bulduktan sonra üzerinde
çalışmadı.
– 1887: Camın gelişimine bağlı olarak ilk ince kaplamasız
cam fiberi yapıldı.
– 1954: Harold Hopkins, camla kaplanmış fiber kablo içinde
ışığın iletimini anlatan makale yayımladı.
Fiber Optik Gereksinimi
• Bakıra göre daha ucuz (cam) malzemeden
üretilen iletkenlere ihtiyaç duyulması.
• Daha yüksek kapasiteli iletim gereksinimi
• Daha hızlı ve geniş bantlı iletim ihtiyacı
• Elektromanyetik etkilerin ve nükleer
patlamanın etkilemeyeceği bir iletken cinsine
gereksinim duyulması
Fiber Optik Kablo
• Bakır kabloya göre 65,000 kat daha fazla bilgiyi binlerce
kilometre uzağa iletebilir.
Bilgi Kaynağı
Elektriksel Verici
Hedef
e
Fiber Optik Kablo
o
e
Elektriksel Alıcı
o
• Bilgi iletişiminde ses, görüntü yada veri gibi herhangi bir bilgi
öncelikle elektrik sinyaline dönüştürülür.
• Işık kaynağında bu sinyal ışık sinyaline dönüştürülür.
• Sinyal ışığa dönüştükten sonra fiber içinde detektöre gelene
kadar yol alır.
• Burada ışık sinyali tekrar elektrik sinyaline çevrilir.
• Elektrik sinyalinin şifresi çözülerek ses, görüntü yada veri
bilgiye dönüştürülür.
Fiber Optik Kablo
• Fiberin çalışma prensibi temel optik kurallarına dayanır. Bir ışın
demeti az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama
geçerken geliş açısına bağlı olarak yansıması ya da kırılarak
ortam dışına çıkması ile iletilir.
FİBER OPTİK ÇEŞİTLERİ
Cam Fiberler
Nüvesi ve kılıfı camdan imal edilir. Veri iletimi
açısından en iyi performansı gösterir.
Plastik Kaplı Silisyum Fiber
Cam nüveye plastik kılıfa sahiptirler. Fiyat
olarak cam fiberlere göre daha ucuz ama
performans açısından daha verimsizdir.
Plastik Fiberler
En ucuz fiber tipidir. Nüvesi de kılıfı da
plastiktir. Performansı en zayıf fiyatı en uygun
fiberdir genelde kaplamaları yoktur.
OPTİK FİBERLERİN KULLANIM
ALANLARI
Optik iletişim sistemleri; büyük olanaklar sağlaması nedeniyle
kısa sürede aşağıda belirtilen geniş bir alanda kullanılmaya
başlamıştır:
• Zayıflamanın az bant genişliğinin büyük, kanal başına düşen maliyetlerin
düşük olması nedeniyle, uzun mesafeli büyük kapasiteli haberleşme
sistemlerinde ve orta mesafeli düşük kapasiteli sistemlerde,
• Hem örneksel hem sayısal iletime olanak sağlaması ve geniş bantlı servis
verebildiğinden özellikle santraller arası bağlantıda,
• Düşük kayıp, yüksek hız nedeniyle bina içlerindeki iletim sistemlerinde
(Plastik fiberlerle),
• Kapalı devre TV sistemlerinde,
• Veri (data) iletiminde,
• Elektronik aygıtların birbiri ile bağlantısında,
OPTİK FİBERLERİN KULLANIM
ALANLARI
• Havacılık alanında ,(radarlar) yüksek hız gerektiren aygıtlar
arası ve uçak iç donanımlarında,
• Demiryolu elektrifikasyon ve sinyalizasyon uygulamalarında ,
• Yüksek gerilim iletkenlerinin içine fiber damarlar
yerleştirilerek iletkenlerin, enerji taşırken aynı anda
haberleşmeyi de sağlamasında,
• Trafik kontrol sistemlerinde ,
• Askeri haberleşme sistemlerinde ,
• Reklam panolarında ,
• Tıp alanında kullanılan aygıtlarda ,
• Nükleer enerji santralleri ve radyoaktif ışımaların iletişimi
bozduğu yerlerde
Avantajları
•
•
•
•
•
Geniş band aralığı
Düşük kayıp
Güvenilirlik (içine kaçak bağlantı yapmak olanaksızdır)
Hafiflik
Küçük boyut (12 cm çapında bakır kablo ile 40,300 ses kanalı
taşınabilirken 1 cm çaplı fiber kablo ile 1,75 milyon kanal
taşınabilir)
• Yalıtkan olduklarından kısa devre sonucu şok, yangın vb.
neden olmazlar
• Elektrik iletmediklerinden çevreye elektromanyetik enerji
yaymazlar.
Dezavantajları
• Mevcut şebekeye ayarlanmasında zorluklar
(bakır devre ve fiberin uyuşmaması)
• Dijital ve analog sistemlerin uyuşmaması
• Fiber fiyatları… (Pratikte 5 km den kısa
mesafelere çekilmesi ekonomik değildir).
DÜNYA ÜZERİNDEKİ
FİBER OPTİK KABLO AĞI
SENSÖRLER(ALGILAYICILAR)
• İnsanların çevrelerindeki değişiklikleri duyu organları ile
algılamaları gibi elektronik cihazların fiziksel ortam (ısı,
sıcaklık, basınç,vb.) değişikliklerini algılayan cihazlara sensör
denir.
• Endüstriyel işlem sürecinde kontrol, koruma ve görüntüleme
gibi geniş bir kullanma alanına sahiptir.
• Sensörlerle uzunluk, alan, miktar, kuvvet, hız, ivme, pozisyon,
ses dalga boyu ve yoğunluğu, sıcaklık, ısı, akım, direnç,
polarizasyon, elektrik alan, manyetik moment, pH miktarı gibi
birçok uygulama alanı gelişmiştir.
ALGILAMA NEDİR?
Algılayıcılar,dış
dünyadaki(sisteminizin dışındaki
dünya) elektrik sinyallerinin çeviren
cihazlardır.
Algılayıcılar durum bilgisi vermezler.
Onlardan sadece elektrik sinyalleri
alabiliriz.
SENSÖR ÇESİTLERİ
En temel sekılde;
1)Basınç sensörleri
2)Termal(ısı,sıcaklık)sensörler
3)Manyetik sensörler
4)Optik sensörler
5)Kimyasal ve Biyolojik sensörler
6)Elektronik sensörler
SENSÖRLERİN UYGULAMA ALANLARI
''Elektronik dövme'' olarak
adlandırılan cihaz, hastaların
kalp ve beyin işlevlerini kolayca
izlemek amacıyla geliştirildi.
Saç telinden bile daha ince olan
bir sensör, insan derisine sanki
bir dövme gibi yapıştırılıyor. Ve
aynen bir dövme gibi, derideki
her türlü hareketle uyum içinde
kıvrılıp gerilerek, hiç
bozulmadan çalışıyor.
Fakat elektronik dövmenin uzun süreli kullanımında karşılaşılan zorluklar var.
İnsan derisi kendini sürekli yenilediği için, elektronik sensörlerin de en az iki
haftada bir yenilenmesi gerekecek. Derinin üst tabakasındaki hücreler ölüp
yerlerine yeni hücreler geçtiği zaman, sensörün ömrü tükenmiş oluyor.
Kapılarda ve çesitli giris noktalarında
anahtarın yerini parmak izi sensörleri
almaktadır.
Bilgisayarlarda sisteme giris noktasında ve diger
uygulamalarda parola girisi yerine de parmak izi
sensörleri kullanılmaktadır.
Sensörler duyularımız gibi bir
sistemin çevresini algılamasını
sağlayan elemanlardır.
Örneğin görme duyumuz olan
gözlerimizin yerini mobil
robotlarda ışık sensörleri alır. Biz
de mobil robotlarda dış dünyayı
algılatmak için sensörleri yani
algılayıcıları kullanıyoruz.
Sensörler bir dış uyarıyı işlenebilen, ölçülebilen elektrik sinyallerine
dönüştürürler. Robotlarda kullanılan sensörler doğal canlılardan esinlenerek
tasarlanmışlardır. Örneğin kedilerin bıyıklarından esinlenerek dokunma bıyık
sensörleri, yarasaların gece görüşünde kullandığı ultrasonik seslerden
esinlenerek ultrasonik sensörler gibi…
Ortam sıcaklığı sensörünün
sıcaklık aralığının geniş
olması, hem dış sıcaklığın
hem de oda sıcaklığının
ölçülmesine olanak tanır.
Bu sensör, genel olarak
yüzeylerin sıcaklığı ölçmek
için uygundur. Sensörün
fotovoltaik modülün arka
yüzüne yerleştirilmesi
modül sıcaklığının
ölçülmesini sağlar.
Fotovoltaik modülün
sıcaklığı onun
performansını doğrudan
etkiler..
Bu sensör, rüzgar hızını
tam olarak ölçer.
Bu sensör, özel hava
durumu istasyonunun
tamamlanması için diğer
sensörler açısından
tamamlayıcı bir rol oynar.
“Radar sayesinde elektromanyetik bir
alan, söz konusu bölgeye gönderiliyor
ve sinyal daha sonra geri alınıyor.
Uzakta bulunan bir taşınabilir
bilgisayar ve bluetooth aracılığıyla
haberleşiliyor ve bu arada sinyaller
algılanıyor. Radar, kişinin kalbi
atıyorsa göğüs kafesi hareketlerinden
onun göçük altında olduğunu tespit
edebiliyor.
Radar sensörleri,seçilen dalga
boyuna baglı olarak,yogun yagıs
altında,yogun bir bulutlanma
üzerinden,gece veya gündüz çekim
yapabilmektedir.
Artık tüm araclarda motor,
şanzuman , tekerlekler
üzerinde kısaca her yerinde
sensör adını verdiğimiz
hareket ölçen ve bu hareketi
elektrik sinyallerine çeviren
malzemeler vardır.
Motor üzerinde ;
Ateşlemenin zamanını,
Hangi silindirin ateşleme
sırası geldiğini,
Motorun avans istediği
zamanı ölçen
Takometre için motor devrini
ölçen sensörler
bulunmaktadır.
Gece ve gündüz çok
rahat bir şekilde
çalışabilmesi için
tasarlanmış cihaz
infrared teknolojisine
sahip ve harekete
duyarlı dedektörler
vasıtasıyla çalışıyor.