Elektronik devreler için artırılmış gerçeklik tabanlı platform geliştirilmesi

Abstract

Mühendislik bilimi, uygulanabilir perspektifi nedeniyle diğer bilimlerden farklıdır. Bir mühendis için en önemli şey sadece teorik kavramları anlamak değil, aynı zamanda bu teorik bilgiyi gerçek hayatta uygulama becerisine sahip olmaktır. Mühendislik eğitimindeki teorik bilgilerin, daha iyi anlaşılması, kavranabilmesi ve pekiştirilebilmesi için mutlaka pratik uygulamalarla desteklenmesi gerekmektedir. Bu da eğitim ortamlarındaki laboratuvar uygulamalarıyla mümkün olmaktadır. Ancak yeterli altyapı ve donanımların olmaması, öğrenci sayılarının fazlalığı gibi nedenlerden dolayı laboratuvar kısımlarında sıkıntılar yaşanabilmektedir. Bu nedenle - uygulama kısımlarında - alternatif arayışlara gidilmektedir. Teknolojideki hızlı gelişmeler, her alanda kendini göstermektedir. Özellikle bilgisayar dünyasındaki ilerlemeler sonucunda "bilgisayar destekli mühendislik", "bilgisayar destekli tasarım", "bilgisayar destekli eğitim" gibi kavramlar sıklıkla kullanılmaktadır. Bunun yanında "artırılmış gerçeklik", "sanal gerçeklik", "karma gerçeklik" gibi gerçeklik türleri ve bunlarla ilişkili, birçok alanda kullanılan gerçeklik uygulamaları geliştirilmiştir. Bu tezde, elektronik devreler alanındaki temel yapılardan olan işlemsel yükselteçler için artırılmış gerçeklik tabanlı bir platform geliştirilmiştir. Sadece akıllı telefon ve breadboard gereken bu platformda temel işlemsel yükselteçli devre yapılarından olan eviren-evirmeyen yükselteç, toplama-fark, integraltürev devresi gibi uygulamalar - zengin görsel destekli (giriş-çıkış işaretleri, kullanıcı tanımlı devre elemanları, bunların bağlantıları, breadboard üzerindeki yerleşimleri vb.) olarak - hızlı ve kolay şekilde yapılabilmektedir. Prensip olarak akıllı telefon, elektronik devre işaretleyicisinin bir resmini çekmekte ve dijital olarak orijinal görüntü ile karıştırılmış bir sanal nesneler katmanı oluşturmaktadır. Geliştirilen artırılmış gerçeklik platformu; etkileşimli olarak devre elemanlarını belirlemeyi, devre kurmayı, devrenin breadboard üzerindeki yerleşimini, devre bağıntılarını ve grafiksel olarak giriş-çıkış işaretlerini göstermektedir. Böylece tasarlanan platform; artırılmış gerçekliği, etkileşimli bir kullanıcı kılavuzu olarak sunmakta, öğrencilere veya bu alanda çalışan kişilere işlemsel yükselteçli devrelerin analiz ve sentezi için rehberlik etmekte, zengin görsel içeriğiyle yeni ve ilginç bir alternatif uygulama/öğretme yolu olarak kullandırmaktadır.

Engineering science differs from other sciences because of its applicable perspective. The most important thing for an engineer is not only to understand theoretical concepts, but also to have the ability to apply this theoretical knowledge in real life. In order for the theoretical knowledge in engineering education to be better understood, grasped and reinforced, it must be supported by practical applications. This is possible with laboratory applications in educational environments. However, there may be problems in the laboratory parts due to reasons such as the lack of sufficient infrastructure and equipment, and the large number of students. For these reasons, alternatives are sought in the application sections. Rapid developments in technology show themselves in every field. Concepts such as "computer aided engineering", "computer aided design" and "computer aided education" are frequently used, especially as a result of the advances in the computer world. In addition, reality types such as "augmented reality", "virtual reality", "mixed reality" and related reality applications used in many fields have been developed. In this thesis, an augmented reality-based platform has been developed for operational amplifiers, one of the basic structures in the field of electronic circuits. In this platform, where only a smart phone and a breadboard are required, applications such as inverting-non inverting amplifiers, summing-differential, integrator-differentiator circuits, which are among the basic operational amplifier circuit structures - with rich visual support (input-output signals, user-defined circuit elements, circuit connections, circuit placements on the breadboard, etc.) - can be done quickly and easily. Principally, the smartphone takes a picture of the electronic circuit marker and digitally forms a layer of virtual objects that are mixed with the original image. Thus designed platform; presents augmented reality as an interactive user guide, guides students or people working in this field for the analysis and synthesis of operational amplifier circuits, and makes them use it as a new and interesting alternative application / teaching way with its rich visual content.