Mekanizasyon kısa zamanda işlerin
tamamlanması ve yüksek kapasiteli mekanik gücün
üretilmesi için operatörün ile makinanın aktif olarak
katıldığı işlemlerin tümüne mekanizasyon adı verilir.

Sistemde yer alan donanım ve makinaları
kullanarak, önceden tanımlanmış bir dizi işlemi insan
müdahalesi olmadan kontrol altında tutma işlemlerine
otomasyon denir. Otomasyona otomatik kontrol adı da
verilmektedir.

Otomasyon ve mekanizasyondan birbirinden
farklıdır. Mekanizasyonda operatörler makinayı çalıştırır.
Ancak, otomasyonda, işin çoğunu bilgisayarlar, kontrol
cihazları ya da robotlar yapar. Otomasyon mekanizasyonun
bir ileri aşamasıdır. Otomasyonda yeterli bilgi birikimine
sahip olmayan işgücü yerine, kalifiye işgücüne gereksinim
duyulur. Mekanizasyonda insan önemli bir faktör olmasına
karşın, otomasyon tüm üretim sürecinde insanın duyu ve
zihinsel katkısını büyük oranda azaltır.

Otomasyon endüstriyel tesislerde aşağıda
sıralanan faydaları sağlayabilir:
• Üretkenliği arttırma, üretim zamanını kısaltma,
• Üretim maliyetlerini azaltma,
• Ürün kalitesini ve hassasiyetini iyileştirme,
• Üretim planları ve esnek üretimde performansı
arttırma,
• Üretim güvenliğini arttırma,
• Üretimden kaynaklanan sera gazı salınımını,
çevre kirliliğini kontrol etme,
• Enerjinin daha etkin kullanımı ile enerji tasarrufu
sağlama.

Endüstriyel üretim sistemlerinde otomasyon üç
temel faktör üzerine kurulur. Bunlar;
• Materyal akışı,
• Enerji akışı,
• Bilgi akışı.

Sera otomasyon sisteminin aşağıda sıralanan
fonksiyonları yerine getirmesi gerekir:
• Ölçme,
• Kumanda,
• Denetleme,
• Veri depolama,
• Veri alışverişi,
• Görüntüleme,
• Alarm.

Yönü ve genliği zamanla değişen sinyallere
analog sinyaller denir. Analog sinyaller 4-20 mA DC, 1-
5V DC, 0-5 V DC ve 0-10 V DC ya da AC aralıklarında
tanımlanır. Sinyal girişi ve çıkışı sürekli değişen devreler
analog devre olarak tanımlanır. Analog sinyaller amaca
uygun şekilde kuvvetlendirme, filtreleme,
doğrusallaştırma, dijitale çevirme işleminden geçirilebilir.

Dijital elektronik devrelerin girişi ve çıkışı iki
mantık seviyesine göre sınırlanmıştır. Yüksek (high) ya da
düşük (low) sinyal seviyelerine göre kesikli olarak değişen
sinyallere dijital sinyaller denir. İkili sayı sisteminde
kullanılan mantık 0 (low) ve 1 (high) tanımlamaları
kullanılır. Elektronik cihazlar, mikroişlemciler ve
bilgisayarlar hesaplamada “1” ve “0” olan ikili (binary)
sayı sistemini kullanır.

Ölçme tekniğinde analog ve dijital devreler
genellikle birlikte kullanılır ve birbirine dönüştürülebilir.
Analog sinyaller için analog-dijital çevirici (A/D
Converter), dijital sinyaller için dijital-analog çevirici
(D/A Converter) kullanılır.

Devrelerde algılama ve elektriksel dönüştürme
işlemini bir arada yapan elemanlara sensör adı
verilmektedir. Sensörün dönüştürdüğü elektriksel sinyaller
işlenerek göstergeye aktarılır. Sinyal işleme filtreleme,
kuvvetlendirme, dijitale çevirme gibi işlemler uygulanır.

• Giriş aralığı: Ölçülecek fiziksel büyüklüğün en
küçük ve en büyük aralığıdır.
• Hassasiyet: Ölçüm sistemi tarafından ölçülen
büyüklüğün doğru değere yakın sonuç verme
yeteneğidir. Hassasiyet ölçeğin yüzdesi olarak ya
da mutlak değer olarak tanımlanabilir. Mutlak
hassasiyet sayısal olarak ölçtüğü değerin doğru
değerden sapması olarak ifade edilir.
• Çözünürlük: Çıkışta algılanabilir bir değişim elde
etmek için girişte gerekli olan en küçük değişim
miktarıdır.
• Kararlılık: Ölçüm sisteminin eşit koşullarda aynı
büyüklüğü ölçerken aynı sonucu verme
yeteneğini gösterir.
• Duyarlılık: Kalibrasyon eğrisinin eğimidir.
• Histerizis: Sensörün izlendiği sinyal çıkış
yörüngesinde aynı giriş sinyaline karşılık gelen
iki çıkış değeri arasındaki farktır.
• Doğrusallık: Ölçülen değişkenin gerçek değeri
ile cihazın çıkış sinyalinin orantılı değişme
ölçüsünü gösterir.
• Hata: Hassasiyet terminolojisinde sistematik hata,
rastgele hata, toplam hata terimleri kullanılır.

Ölçüm ya da bilgi işleme sisteminin temel
fonksiyonları şunlardır;
• Algılama,
• Sinyal işleme,
• İşlenmiş bilgiyi gösterme,
• Bilgiyi kaydetme/saklama,
• Bilgi iletme.

• Direnç tipi sıcaklık detektörü (RTD),
• Termistör,
• Isıl-çift (thermocouple).
• Analog sensör,
• Dijital sensör.

Termistör yarıiletken metal oksit malzemeden
imal edilmiş direnç tipi sıcaklık sensörüdür. İki tip
termistör vardır: 1. Negatif sıcaklık katsayılı (NTC) ve
2. Pozitif sıcaklık katsayılı (PTC). Termistörler -50 ile
+300°C sıcaklık aralığında kullanılabilmektedir. NTC
termistörün sıcaklığı arttıkça, direnci üstel olarak düşer.

Isıl-çift, iki farklı metal telin uçları bir elektriksel
devresi oluşturacak şekilde bağlanmasıyla elde edilir.
Elektriksel devrenin ölçüm ucu ve referans ucu farklı
sıcaklıklarda tutulursa, ikisinin arasında küçük bir gerilim
üretilir. Sıcaklıkla orantılı olan, bu gerilime elektromotor
kuvveti (emf) adı verilir.

Kızılötesi ışınımla sıcaklık ölçümünde kullanılan
cihazlara pirometre (pyrometer) adı verilir. Kızılötesi
pirometre bir cismin sıcaklığını belirlemek için yayılan
radyant enerjiyi ölçer. Akustik ile sıcaklık ölçümünde ses
hızı kullanılır.

Bağıl nemin ölçümünde kullanılan yöntemler
şunlardır:
• Higrometre,
• Islak ve kuru termometre (psychrometer),
• Direnç tipi sensörler,
• Kapasitif sensörler

Kapasitif nem sensörü silikon taban üzerine
yerleştirilen üst tarafı gözenekli platin elektrotlar arasına
polimer kullanılarak imal edilmiştir. Üst tabaka ısıyla
sertleştirilmiş polimer olduğu için toz, kir ve yağdan
etkilenmez. Platin iki elektrot arasına yerleştirilen ince
film polimerin dielektrik sabiti nem seviyesiyle orantılı
olarak değişir.

Gaz konsantrasyonunun ölçümünde genellikle üç
yöntem kullanılır. Bunlar;
• Optik dalga yönlendirmesiz kızılötesi ışın
analizörü (DIR),
• Optik dalga yönlendirmeli kızılötesi ışını
soğurma (NDIR),
• Fiber optik ışın yönlendirme.

Güneş ışınımının ölçümünde üç farklı ölçüm
cihazı kullanılabilir;
• Toplam ışınım ölçer (310-2800 nm,
0-2000 W/m2
±5%, 10 µV/ Wm-2),
• Toplam ışınım ölçer (400-1100 nm,
0-1750 W/m2
±5%, 1 mV/ Wm-2),
• PAR ölçer

Basınç seviyesi mekanik, elektriksel ya da her
ikisinin de kullanıldığı farklı yöntemlerle
ölçülebilmektedir. Atmosfer(hava) basıncının ölçümünde
barometre, sıvı basıncının ölçümünde manometre en
yaygın kullanılan cihazlardır. Elektriksel basınç ölçümü
uzama pulu (strain gauge), piezoelektrik, kapasitans,
doğrusal mesafe ölçer (LVDT), optik olmak üzere farklı
yöntemlerle yapılabilmektedir.

Toprak su içeriğinin saptanmasında dört yöntem
kullanılır. Bunlar;
• Gravimetrik nem ölçümü,
• Lizimetre: Topraktaki su hareketi olduğu yerde
tartılarak ölçülür.
• Radyolojik teknikler: Nötron probu,
• Toprağın dielektrik özellikleri.

İki tip kontrol stratejisi bulunmaktadır. Bunlar;
• Açık çevrim kontrol
• Kapalı çevrim kontrol

Açık ve kapalı çevrim arasındaki fark geri besleme
etkisidir. Açık çevrim ile kapalı çevrimi bir örnekle
karşılaştırırsak, konu daha iyi anlaşılabilir. Gözleri bez bantla
kapatılmış ve gözleri açık iki kişinin otomobil kullandığını
düşünelim. Gözleri görmeyenin otomobili kullanması açık
çevrime örnektir. Çünkü herhangi çevresel algılama olmadan,
otomobili sezgilerine göre kullanır. Gözleri açık olanın
otomobili kullanması kapalı çevrime örnektir. Çünkü görsel
algılama yeteneğini kullanır. Bilgiyi geri beslemeli olarak
işleyerek otomobili en doğru şekilde yönetebilir. Geri
beslemeli çevrim daha hassas olduğu için otomatik kontrol
proseslerinde yaygın şekilde kullanılmaktadır.

• On/Off kontrol: İki pozisyonlu kontrol adı verilir
• Oransal kontrol (P): Kontrol değişkeni çıkıştaki
sinyal ile orantılı olarak değiştirilir.
• Oransal Integral kontrol (PI): Kontrol değişkeni
belirli bir zaman dilimi aralığında toplam hata değeri
ve çıkıştaki sinyalle orantılı olarak değiştirilir.
• Oransal-Integral-Türev kontrol (PID): Kontrol
değişkeni belirli bir zaman dilimi aralığında
toplam hata, hata değişim hızı ve çıkıştaki
sinyalle orantılı olarak değiştirilir

Enerji kaynağına göre kumanda çeşitleri; Elektrikli,
manyetik, pnömatik, hidrolik kumanda cihazlarıdır.

Kontrol valfleri kimyasal akışkan, su ya da gaz
geçişine uygun, yapısal, işlevsel ve boyut özelliklerine
göre seçilmektedir. Vanalar on/off, akış kontrol, yön
kontrol, olmak üzere farklı işlevlerde kullanılabilir.

Elektronik, iletişim ve yazılım teknolojilerindeki
gelişmelerin sonucu olarak, bilgisayarlı kontrol sistemlerinde
denetlenecek prosese özel donanım ve yazılım tek ünite
halinde birleştirilmiştir. Bu nedenle bilgisayarlı kontrol
sistemleri için artık gömülü kontrol sistemleri adı
kullanılmaktadır. Gömülü kontrolün iki tipi vardır:
1. Gerçek zamanlı kontrol,
2. Dağıtılmış kontrol.

Gerçek zamanlı kontrol sisteminde en önemli
işlem tüm işlemlerin zaman üzerinden yürütülmesidir. Bu
nedenle tüm sistem bileşenleri işlemlerini zamanında
tamamlayabilmelidir. Bilgisayar ile kontrol cihazı arasına
D/A (dijital-analog) çevirici, sensörle bilgisayar arasına
A/D çevirici bağlanır. Bilgisayar dijital denetleyici olarak
çalışır. Analog ve dijital giriş çıkış sinyalleri kontrol
algoritmasına göre denetlenir.

Dağıtılmış kontrol sisteminin (DCS) temel alt yapısı
veri yoluna (Fieldbus) dayanır. Veri yolu, operatör
panelinden verilerin monitöre iletilmesi, saklanması ile ana
bilgisayar ve diğer ağ bileşenleri arasında haberleşmeyi
sağlar. Bu sistemde hiyerarşik yapı sunucu bilgisayar üzerine
kurulur. Dağıtılmış kontrol sistemi ağ yapısına uygundur. Bu
kontrol sistemi içinde LAN (Local Area Network), SCADA
(Supervisory Control and Data Acquisition) ve PLC
(Programmable Logic Controller) ağları bulunur.

Gömülü ağ yapısına uygun olan ağlar şunlardır:
• CAN (Controller Area Netwok),
• SCADA(Supervisory Control and Data
Acquisition),
• Endüstriyel Ethernet,
• DeviceNet,
• HART Field (Highway Addressable Remote
Transducer),
• Endüstriyel LAN.

Sera teknolojisinin gelişiminde, konstrüksiyon
maliyetini azaltma ile birlikte yeterli yapısal dayanım,
düşük enerji tüketimi, yüksek ışık geçirgenliği, yeterli
havalandırma-serinletme yeteneği ve işletme maliyetini
azaltma gibi özellikler önemli rol oynamaktadır.

Modern seraların iki önemli özelliği vardır;
• Saydam ve yüksek hacimli yapı olması,
• Bitkiden optimum verimi almak için yeterli
donanımla tesis edilmiş olması.

Biyolojik bölüm fotosentez ve solunum yapan bitki,
kök bölgesi, üretimi olumsuz etkileyen böcek ve hastalık
etmenlerinden oluşur. Biyolojik sistemin de sera çevresi
üzerinde sayısız etkileri vardır. Genel olarak bitki üretiminde
fiziksel sistem hızlı tepki vermesine karşın, biyolojik sistem
daha yavaş tepki verir. Sera içinde çevresel koşullar günün
saatlerine, bitki büyümesi ile birlikte mevsime göre, hem
yatay hem de dikey yönde dinamik olarak değişir.

Seralar için geliştirilen tümleşik sistem yönetimi
aşağıdaki bileşenleri kapsar:
• Enerji yönetimi,
• İklim yönetimi,
• Su-gübre yönetimi
• Bitki yönetimi,
• Kalite ve hastalık yönetimi

Hiyerarşik kontrol modeli iki katmandan oluşur
ve iki kontrol bileşenine ayrılır:
• Katman 1: İklim kontrolü,
• Katman 2: Bitki büyüme ve kalite kontrolü
Hiyerarşik kontrol modeli ekonomik ölçütlere dayalı
olarak optimum bitki büyümesi üzerine kurulur. ‹kinci
katmanda, beklenen hasat zamanına göre ürünün satış
fiyatı ve üretim maliyetlerini kapsayan bir optimizasyon
modeli tanımlanır. Bu optimizasyon problemi iklimsel
değişkenlere göre tanımlanan amaç fonksiyonunda kârı
maksimize edecek şekilde çözülür. Bu, ancak üretim
dönemi boyunca iklim çıktıları ayar değerlerine yakın
seyrederse sağlanır. Birinci katmandaki denetleyici, ikinci
katmanın hesapladığı ayar değerlerine göre hata
değerlerini azaltmaya çalışır. Ayarlamada gece gündüz
geçişleri, mevsim geçişleri, enerji fiyatları (elektrik,
yakıt), ürünün piyasada bulduğu fiyat, piyasa
dinamiklerine göre hasat edilecek ürün miktarı belirleyici
faktörlerdir.

Akıllı sera teknolojisi aşağıdaki özelliklere
sahiptir:
• Uzman sistem yönetimi,
• Enerji yönetimi,
• Sera iklim bilgisayarı,
• Fertigasyon bilgisayarı,
• Atık yönetimi,
• Alternatif enerji kaynakları kullanımı,
• Isı enerjisi depolama,
• Farklı üretim sistemlerine entegrasyon,
• Gelişmiş otomasyon sistemi,
• Gelişmiş sensör ağı,
• Kablolu-kablosuz iletişim sistemi
• Hastalık belirtilerini monitörleme,
• Alarm sistemi

Elektronik devrelerde ve bilgi iletişiminde iki tip sinyal kullanılır: Analog sinyaller, 2. Dijital sinyaller. 

Ölçüm ya da bilgi işleme sisteminin temel fonksiyonları şunlardır: 

1. Algılama

2. Sinyal işleme

3. İşlenmiş bilgiyi gösterme

4. Bilgi kaydetme /saklama

5. Bilgi iletme

İki tip kontrol stratejisi vardır: 

Endüstriyel bir prosesi ayar değeri çevresinde kontrol altında tutmak için hata değerini (proses değişkeni-ayar değeri) azaltmaya yönelik basitten karmaşığa bazı kontrol yöntemleri kullanılır: