Araştırma Alanları

Gelişen teknoloji ile birlikte elektronik cihazlara ve dolayısıyla elektriğe olan ihtiyacın artmasına paralel olarak Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Bartın Üniversitesinde yapılan akademik çalışmalara büyük katkı sağlamaktadır. Bu bağlamda, bölümümüzde Güç Sistemleri, Mikroelektronik, Sinyal İşleme, Lazer Fiziği ve Biyomedikal Mühendisliği alanında araştırmalar yürütülmektedir.

1) Güç Sistemleri 

     - Dağıtılmış Enerji Üretim Sistemleri (Dr. Öğr. Üyesi Faruk Ugranlı): Üretim teknolojisinde yaşanan gelişmelerle birlikte dizel jeneratörler, fotovoltaik ve rüzgar türbinleri gibi küçük boyutlu üretim tesislerinin şebekelere entegrasyonu her geçen gün hızla artmaktadır. Merkezi üretim tesislerinin bulunduğu şebekelerden farklı olarak dağıtılmış enerji üretim tesisleri yüke yakın bölgelere entegre edildiğinden şebekenin yük akış, gerilim ve güç kaybı karakteristiklerinde değişikliklere sebep olmaktadır. Dağıtılmış enerji üretim tesisleri söz konusu olduğunda şebekedeki bu değerlerin analiz edilmesi şebekenin daha verimli çalıştırılması açısından önem arz etmektedir. (Aşağıdaki resme bakınız)

     - Yenilenebilir Enerji Kaynakları Entegre Edilmiş Şebekelerde Planlama (Dr. Öğr. Üyesi Faruk Ugranlı): Elektrik güç sistemlerinin efektif bir şekilde ve daha düşük maliyetlerle çalıştırılabilmesi planlama çalışmalarıyla gerçekleştirilebilmektedir. 1960'lı yıllardan önceye dayanan geçmişiyle bu çalışmaların önemi açık bir şekilde anlaşılmaktadır. Fakat, son yıllarda yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekeye penetrasyonunun hızla artmasından dolayı planlama çalışmalarında da bazı değişiklikler yapılması kaçınılmaz olmuştur. Özellikle kesikli çıkış gücüne sahip yenilenebilir enerji kaynaklarının planlama çalışmalarında düşünülmesi amaç fonksiyonlarının ve bu kesikli verilerin uygun şekilde modellenmesini gerektirmektedir ki, bu bağlamda yeni çalışmaların yapılması kaçınılmazdır. (Aşağıdaki resme bakınız.)


2) Devre Tasarımı 
     - Analog Devre Tasarımı (Dr. Öğr. Üyesi Ersin Alaybeyoğlu): Halihazırda dijital devre tasarımı analog devre tasarımına göre daha yaygın olmakla birlikte analog devre tasarımı elektronik devrelerin vazgeçilmez bir parçasıdır. Özellikle, biyomedikal uygulamalar, askeri uygulamalar, alıcı-verici devreler vb. yapılar analog devleri zorunlu hale getirmektedir. Örneğin, aşağıdaki şekilde Zero-IF alıcı devresinin yapısı gösterilmiştir. Alıcı ve verici devreler haberleşme yapılarında önemli rol oynamaktadır.
Bununla birlikte kainattaki yani fiziksel dünyadaki işaretler analog işaretlerdir. Bununla birlikte bir işlemci sadece dijital işaretleri algılayabilir. Örneğin Analog Dijital çevirici (ADC) ile dijitale çevrilen bir ses işareti insan kulağının algılayabilmesi için tekrar Dijital Analog çevirici (DAC) yardımı ile analog işarete dönüştürülmelidir. Düşük güç tüketebilen, yüksek hassaslıkta çeviri yapabilen ve hızlı çalışabilen ADC ve DAC tasarımı oldukça zorludur. Bununla birlikte mekanik, elektriksel ve optik sensörler de hayatımızda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle biyomedikal uygulamalarda sensörlere daha sık rastlarız. Sensör yardımıyla algılanan işaretlerin kuvvetlendirici devresi ile kuvvetlendirilmesi, analog süzgeçler ile süzülmesi ve ADC devresi ile dijital dünyaya çevrilmesi gerekir.
         
     - Yeniden Ayarlanabilir Devre Tasarımı (Dr. Öğr. Üyesi Ersin Alaybeyoğlu): İletişim teknolojisi, hayatımızın önemli bir parçası olarak öne çıkıyor ve toplumun ve ekonominin refahında büyük bir paya sahiptir. Örneğin, GSM, GPS, 3G, 4G, biyomedikal uygulamalar vb. hayatımızın vazgeçilmezi haline gelmiştir. Wi-Fi, Bluetooth, GPS ve benzeri birçok iletişim türü, alıcı verici devrelerinin bu iletişim standartlarına uyumunu gerektirir. Genel olarak ticari ürünler yukarıda listelenen standartlara uygun olmalıdır. Örneğin, cep telefonu telsiz alıcıları daha fazla kolaylık sağlamak için tüm GSM, GPS, WCDMA, Wi-Fi (IEEE 802.11 a/b/g/n), WiMAX, Bluetooth, ZigBee ve Ultra Geniş Bant (UWB) işlemlerini yapmalıdır. Çok standart alıcı verici olarak adlandırılan böyle bir alıcı-verici, tüm standartları tek yonga ile işleyebilir. Çok standartlı alıcı-verici, anten, filtreler ve bu gibi mimarileri tasarlamak için yeniden yapılandırılabilir olmalıdır.
           
     - Dijital Devre Tasarımı (Dr. Öğr. Üyesi Ersin Alaybeyoğlu): İlk yonga devresi Jack Kilby tarafından 1958’de Texas’da keşfedilmiştir. Şuan 32Gb taşınabilir belleğin yapısında yaklaşık 8 milyar transistor vardır. Günden güne transistor boyutu küçülmüştür ve normal olarak transistor hızı artmıştır. Lojik devreler, hafızalar, SRAM, DRAM, MRAM, mikrodenetleyiciler ve mikroişlemciler dijital devrelere verilebilecek örneklerdendir. Entegre devreler ticari ürünlerin yapısında önemli bir paya sahiptir. Küresel yarıiletken pazarı sadece Mayıs 2017 ayı için 31.9 milyar dolardır. Aşağıdaki şekilde ilk transistor ve ilk entegre devre yapısı gösterilmiştir.

Bu şekilde ise Intel i7 mikroişlemcinin serimi gösterilmiştir.


3) Biyomedikal: 

     - Tıbbi Görüntüleme (Dr. Öğr. Üyesi Hasan Hüseyin Eroğlu): Tıbbi görüntüleme, vücut içerisindeki fiziksel veya kimyasal bir dağılımın klinik inceleme veya girişim amacıyla görüntüsünün çıkarılmasıdır. Elde edilen görüntüler aracılığıyla incelenenen doku veya organa yönelik tanı ve tedavi bilgisi veren çıkarımlarda bulunulur. Tıbbi görüntüleme, X-ışını radyografisi, ultrason, endoskopi, nükleer tıp yöntemleri ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) gibi alanları kapsayan oldukça geniş bir disiplindir.

     - Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) (Dr. Öğr. Üyesi Hasan Hüseyin Eroğlu): MRG, harici ölçülen nükleer manyetik rezonans (MR) işaretleri aracılığıyla incelen nesnenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin kesitlerini veren tomografik bir görüntüleme yöntemidir. MRG yönteminde radiofrekans aralığında çalışıldığından yöntem iyonlaştırıcı radyasyona ve buna bağlı potansiyel zararlı etkilere neden olmaz. MRG, üzerinde evrensel düzeyde çalışılan ve sağladığı açılımlarla klinikte yoğun olarak kullanılan bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır.

     - Akım İndüklemeli Manyetik Rezonans Elektriksel Empedans Tomografisi (Dr. Öğr. Üyesi Hasan Hüseyin Eroğlu): AİMREET yöntemi, nesnelerin düşük frekans aralığındaki (1 kHz) elektriksel iletkenlik görüntülerini veren bir tıbbi görüntüleme yöntemidir. Bu yöntemde, görüntülenecek nesne çevresine yerleştirilen bir sargı MRG darbe diziniyle eşzamanlı biçimde genliği zamanla değişen elektrik akımıyla uyarılır. Sargı uyarımı neticesinde nesnede düşük frekanslı burgaç akımları indüklenir. Burgaç akımlarının yarattığı ikincil manyetik alanın MR ana manyetik alanına paralel (z) olan bileşeni MR görüntülerinde faz birikimine neden olur. MR faz görüntülerinin ölçülerek analiz edilmesi sonucunda ikincil manyetik alanın z bileşeni elde edilir. İkincil manyetik alan ölçümleri ile geometrisi ve uyarım akımı bilinen sargının yarattığı birincil manyetik alan dağılım bilgisi kullanılarak nesnenin iletkenlik görüntüsü geri çatılır. AİMREET yönteminin MRG tarayıcılarında halihazırda mevcut durumda bulunan gradyan sargılarıyla gerçekleştirilmesi mümkündür.

     - Hesaplamalı Sinir Bilim (Arş. Gör. Yasemin Erkan): İnsanın kendini tanıma çabası, teknolojinin gelişimine katkısı olan mihenk taşlarından biridir. Bu bağlamda, insan beyni ve bu kusursuz biyolojik yapının işleyişi araştırmacılar tarafından ilgi duyulan alanlardan biri olmuştur. Nöron modelleme, biyolojik bir nöronun biyofiziksel ve geometrik özelliklerini içeren bir matematiksel yapı tarafından temsil edilmesidir. Bu temsili model, gerçek nöronların biyofiziksel parametrelerinin tahmin edilmesi, nöron veya nöronların oluşturduğu ağlara ait hesaplama-bilgi işleme gibi özelliklerin araştırılmasında temel olarak kullanılabilir. Bu konuda yapılan araştırmalar, ileride, “Göz kendini görebilir mi?” fikrinden yola çıkarak “Beyin kendini anlayabilir mi?” sorusuna ışık tutacaktır. (Şekil: Tek bir nöron modelinde  hücre zarına etki eden akımlar toplamı )
     - Sinyal İşleme (Arş. Gör. Yasemin Erkan): Uyarılmış potansiyeller (UP) merkezi sinir sisteminin başlıca duyu yollarının bütünlüğünün kontrolünde kullanılan elektrofizyolojik işaretlerdir. Hekimlerin çoğu zaman rutin muayene bulgularının teşhis koyma aşamasında yetersiz kaldığı durumlar olabilir. UP’nin elektrik potansiyeli olarak bir çok seviyede ölçülebilmesi ile mühendisler ileri işaret işleme ve benzeri tekniklerle bu işareti analiz ederek, tanıya destek olmaktadırlar.

4) Elektronik:

     - Yarıiletken Eleman Güvenilirliği (Arş. Gör. Hatice Gül Ugranlı): Yarıiletken devre elemanları, günlük hayatın vazgeçilmezi olan teknolojik ürünlerin (otomotiv elektroniği, haberleşme araçları, televizyon vb.) yapı taşını oluşturmaktadır. Bu elemanlar, yapısında bulunduğu ürünün güvenilirliğini belirlemede önemli bir role sahiptir. Ürünlerin kullanımları esnasında karşılaşılabilecek problemlerinin ön görülmesi amacıyla yarıiletken elemanların güvenilirliklerinin kısa sürede test edilmesi gerekmektedir. Bu amaçla elemanların bozulma durumları hakkında hızlıca bilgi alınmasına olanak veren hızlandırılmış ömür testleri yapılmaktadır. Bu testler, ürünlerin normal kullanım koşullarından daha şiddetli yorma koşulları altında yapılmaktadır. Hızlandırılmış yorma faktörleri; sıcaklık, gerilim, akım, vb. şeklinde uygulanabilmektedir. Elemanların kullanımları esnasında oluşabilecek bozulma mekanizmaları, kısa sürede elemanlara yorma uygulanarak elde edilir. Güvenilirlik araştırmaları, mevcut tasarımların geliştirilmesine ve yeni ürünlerin tasarlanmasına olanak sağlar.