Realization of a chaotic kitchen mixer and it`s performance evaluation

Abstract

Bu tezde, geleneksel yöntemlerden daha verimli çalışan kaotik sistemler ele alınmış, mutfak tipi bir kaotik karıştırıcı prototipi geliştirilmesi ve kek hamuru karışım uygulamasında verimlilik analizi yapılması amaçlanmıştır.Prototip karıştırıcı, aslen geleneksel yöntemle çalışan ticari mutfak tipi bir karıştırıcıda yapılan donanım ve yazılım değişiklikleri ile gerçekleştirilmiştir. Mikserin kaotik çalışması için yeni bir kontrol kartı tasarlanmıştır. Motor hızı, hız sinyalini mikser motorunu çalıştıran güç kartına aktaran bir mikro kontrolör üzerinden kontrol edilmektedir. Kaotik sinyal, mikrodenetleyicide gerçekleştirilen basit bir kaotik sistem olan lojistik dönüşüm tarafından üretilir. Üretilen kaotik işaret, karıştırıcı motor hızını ileri beslemeli bir kontrol ile kaotikleştirmek için karıştırıcı motorunu sürmek için kullanılmıştır. Böyle bir ileri beslemeli kaotikleştirme yönteminin kaotik bir karıştırıcı hızı elde etmeyi başarmak için yeterli olduğu, motor hız işaretinin en büyük Liapunov üstelinin hesaplanması yardımıyla ile gösterilmiştir. Mikserin kaotik veya geleneksel yöntemle çalıştırılması, motor devrinin ayarlanması, test çalıştırma zamanının ayarlanması, Oransal İntegral Türev kontrolör değerlerinin girilmesi ve voltaj ile akım bilgilerinin izlenmesi için Android işletim sistemine sahip bir tablet kullanılmıştır. Android işletim sistemine sahip tüm cihazlarda kullanılabilecek bir SCADA uygulaması yazılmıştır. Pratikliği ve kablo karmaşasını ortadan kaldırmak için SCADA yazılımı ve kontrol panosu iletişimi için kablosuz Bluetooth iletişimi seçilmiştir.Tez, kaotik karışımın gıda mühendisliğinde ve özelde de kek hamurunun karıştırılmasında etkinliğini göstermektedir. Tezin deneysel çalışmaları, kaotik karıştırmayla elde edilen kek ürününün reolojik, fiziksel ve duyusal analizlerini içerir. Genel nitel özellikler için tutarlılık kontrolü yapılmıştır. Analizler, kek ürünlerinin kaotik karışımın geleneksel karışıma kıyasla, enerji ve zaman tüketimi yönünden neredeyse yarısıyla hemen hemen aynı özelliklere sahip çıktılar sağladığını göstermektedir.

In this thesis, chaotic systems, which work more efficiently than conventional methods, are considered, and it is aimed to develop a kitchen type chaotic mixer prototype and to perform efficiency analysis in cake dough mixture application.Prototype mixer has been realized with hardware and software changes to be made on a commercial kitchen type mixer, which works originally with conventional method. For the chaotic operation of the mixer, a new control card is designed. Motor speed is controlled based on a micro controller, which transmits the speed signal to the power card driving the mixer motor. Chaotic signal is generated by a simple chaotic system, namely the logistic map, implemented in microcontroller. The generated chaotic signal is fed to drive the mixer motor in order to chaotify motor speed in a feedforward control scheme. By computing the Lyapunov exponent of the motor speed signal, it is observed that such a feedforward chaotification scheme is sufficient to achieve chaotic mixer speed. A tablet with Android operating system is provided for operating the mixer with the chaotic or conventional method, adjusting the engine speed, setting the test run time, entering the Proportional Integral Derivative controller parameter values, and checking the voltage-current information. A SCADA application has been written that can be used on all devices with Android operating system. Wireless Bluetooth communication has been chosen for SCADA software and control board communication to eliminate practicality and cable clutter.The thesis demonstrates the efficiency of chaotic mixing in food engineering and, in particular, cake dough mixing. The experimental studies of the thesis include rheological, physical and sensory analyses of the cake product obtained by chaotic mixing. Consistency check is done for overall qualitative properties. The analyses shows that, as compared to the conventional one, namely the constant speed mixing, chaotic mixing provides the cake products to possess almost the same characteristics obtained with almost half of the energy and time consumption.