PROGRAMLANABİLİR CİHAZLARIN SESLİ UZAKTAN KONTROLÜ İÇİN MOBİL UYGULAMA


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Institute For Graduate Studies İn Pure And Applied Sciences, Turkey

Approval Date: 2019

Thesis Language: Turkish

Student: BURAK ECE

Supervisor: Hayriye Korkmaz

Abstract:

1950’lerde bilgisayarın gelişmesiyle internet kavramı ortaya çıkmış, haberleşme protokolleriyle birlikte kablosuz haberleşme yaşamımızın vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Kablosuz haberleşmenin varlığı ve 1999 Yılında Kevin Ashton tarafından ortaya atılan Nesnelerin İnterneti (Internet of Things-IoT) kavramı pek çok cihazın uzaktan kontrol edilmesine imkân sağlamaktadır. Böylelikle, elektronik cihazların uzaktan kontrol edilebilme yeteneği, eğitim gibi birçok farklı uygulama alanındaki kullanıcılara basitlik ve rahatlık sağlayabilecektir. Ses tanıma teknolojisinin kullanılmasıyla, insan makine iletişiminde tuşları aradan kaldırıp insan sesi ile aksiyon alınması sağlanmıştır. Konuşulan kelimeleri ve ifadeleri tanıyarak makineler tarafından okunabilecek bir formata dönüştüren bu teknoloji ile birlikte iki veya daha fazla cihazın kablosuz olarak birbirleriyle haberleştiği protokollerin varlığı, elektronik cihazların uzaktan sesli komutlarla yönetilmesi fikrini ortaya çıkarmıştır. İnsanların yanlarından ayırmadıkları mobil cihazlarda bulunan ses tanıma ve kablosuz haberleşme teknolojisi sayesinde, bu cihazlar üzerinden sesli komut ile haberleşen pek çok ürün ortaya çıkmıştır. Bu ürünlerin insanlar tarafından büyük rağbet görmesi sesli komut ile cihazların kontrolünün insan hayatını kolaylaştıran önemli bir etken olduğunu göstermektedir. Dünya genelinde kablosuz haberleşme, IoT kavramı ve ses tanıma teknolojilerinin gelişimi ile endüstri, sağlık, medikal, telekomünikasyon gibi birçok alanda olduğu gibi; mühendislik eğitiminde önemli bir yer tutan uygulamaların ve laboratuvarlarda yer alan cihazların da bu teknolojiye ayak uydurması kaçınılmaz hale gelmiştir. Elektrik-Elektronik Mühendisliği müfredatına göre oluşturulmuş temel bir elektronik laboratuvar düzeneği, en az iki cihaz içerir: biri sistemin beslenmesi veya uyartılması için, diğeri de çıktıların gözlenmesi ve ölçümü için kullanılır. Burada sistem, eğitim uygulamalarındaki deney kartını temsil etmektedir. Söz konusu deney kartı üzerinde kurulan devrenin, sesli komutlarla uzaktan kontrol edilen uyartım işareti ve ardından uzaktaki bir mobil cihaz üzerinden sonuçların izlenebilmesi, özellikle uzaktan laboratuvar uygulamaları ve dağıtık enstrümantasyon kavramı için çok önemli ve kullanışlı özelliklerdir. Mühendislik eğitiminde öğrenciler, teorik bilgileri öğrendikten sonra gerçek donanımlar ve devre elemanları kullanarak deney yapma fırsatına sahip olurlar. Fakat deneylerin yapıldığı laboratuvarlarda pek çok kısıtlar bulunmaktadır: İşaret üreteci, osiloskop, güç kaynağı gibi yüksek maliyetli cihazları her laboratuvarda yeterli sayıda sağlamak bu kısıtlardan biridir. Çoğu zaman, çok sayıda öğrenci nedeniyle deneylerin gruplar halinde yapılması kaçınılmazdır. Bu bazen öğrencilerin deneylere yalnızca izleyici olarak katılmalarına sebep olur. Diğer yandan ellerini etkili bir şekilde kullanamayan engelli öğrencilerin deneylere aktif olarak katılamaması da farklı bir problem oluşturmaktadır. Konuşma tanıma merkezli olarak uzaktan kontrol edilebilen cihazların kullanıldığı bir laboratuvar ortamı, tüm bu sorunlar için aday bir çözüm gibi görünmektedir. Bu çalışmanın amacı herhangi bir ses tanıma ve uzaktan haberleşme teknolojisine sahip olmayan Elektrik ve Elektronik Mühendisliği laboratuvarlarında yaygın olarak kullanılan tezgâh üstü cihazlara bu özelliği kazandırmaktır. Böylece kullanıcı bu cihazları uzaktan ses komutlarıyla kontrol edebilme ve gösterdiği değerleri grafiksel veya sayısal metin formatında mobil cihaz ekranında gözlemleme imkânına sahip olabilecektir. Tek kısıt, bu cihazların NI LabVIEW, Python vb. bir program aracılığı ile kullanılmasına müsaade edecek bir sürücü desteğine ve USB, GPIB veya LXI gibi bir PC bağlantı arabirimine sahip olmasıdır. Eğitim amacıyla sıklıkla kullanılan ve fonksiyonları el ile ayarlanabilen osiloskop, işaret üreteci gibi cihazların bir mobil cihaz üzerinden (cep telefonu, tablet) sesli komutlar ile kontrol edilebilmesi, özellikle ellerini kullanmakta zorluk çeken engelli öğrencilerin hayatını kolaylaştıracağı açıktır. Bu tez çalışmasında, programlanabilir özelliğe sahip bir osiloskobun, geliştirilen bir mobil uygulama sayesinde uzaktan sesle kontrol edilebilmesi başarılmıştır. Uzak laboratuvarların geliştirilmesi ve yaygınlaştırılması amacıyla ucuz yazılım ve donanım çözümlerine sahip hibrit bir mobil uygulama geliştirilmiştir. Geliştirilen bu mobil uygulamanın hibrit olma özelliğinin sonucu olarak yaygın olarak kullanılan işletim sistemleri üzerinde çalışabilmesi amacıyla Apache Cordova Kütüphanesinden yararlanılmıştır. -------------------- With the development of computers in the 1950s, the concept of internet has emerged, and wireless communication has become an indispensable part of our life with the recently added features on protocols. The presence of wireless communications and the concept of Internet of Things, launched by Kevin Ashton in 1999, allow users to control many devices remotely. Thus, the ability to control electronic devices remotely will provide simplicity and comfort to users in many different application areas such as education. In human machine interaction, while the role of pressing the keys lost its importance; meanwhile voice-controlled operations gained popularity. With the successful recognition of spoken words and expressions and its conversion into a readable format by machines and also the existence of protocols enabling two or more devices communicate wirelessly with each other has led to the idea of managing electronic devices with remote voice commands. Thanks to the voice recognition and wireless communication technology of the mobile phones that people uses all the time, lots of products appeared that can be controlled by voice commands. This popularity and high demand for such mobile devices by people indicates that voice-controlled devices facilitate the human life. With the development of wireless communication and voice recognition technologies and IoT concepts and their widespread and high impact throughout the world, it has become inevitable for laboratory instruments/devices to keep pace with this technology. A basic laboratory setup contains at least two instruments: one for supply or excitation of the system and the other for observation and measurements of the outputs. Distance control of experimental setup with voice commands and then monitoring the results on a mobile device screen free from the location are very essential and useful features especially for remote lab applications or distributed instrumentation concepts. Students have the opportunity of doing real experiments after the theoretical learning in the traditional laboratories in engineering education. However, the traditional laboratories have many limitations: group working due to large number of students, lack of the number of instruments, high costs devices. This sometimes causes the students to attend the experiment sessions only as audiences. On the other hand, with the addition of voice recognition technology, the remote lab concept seems to be a candidate solution for another major problem such as eliminating deficiencies for handicapped students especially for the ones who cannot use their hands effectively. The purpose of this work is to add a new feature to bench-type conventional instruments used in Electrical and Electronics Engineering Laboratory, which do not have any voice recognition and wireless communication technology. By this way, the user can control these instruments/devices remotely with voice commands and monitor the results/values in graphical or numerical/text format as well over a mobile device screen. The only limitation is that such instruments should have a driver supported by any software such as NI Labview, Python etc. and a PC connectivity interface such as USB, GPIB or LXI (LAN extensions for Instrumentation). It is clear that controlling devices such as oscilloscope or signal generators (which frequently used for training purposes and whose functions manually set) by voice commands via a mobile device will make life easier for disabled students who especially have difficulties in using their hands. In this thesis, we performed remote control of a programmable oscilloscope with a mobile application. A hybrid mobile application with inexpensive software and hardware solutions was developed to improve and generalize remote laboratories. Apache Cordova Library was preferred to be able to work compatible with widely used operating systems in this mobile application.