Projekt 58: Der lichtscheue Terrorlutz

GET-Fachpraktikum Wintersemester 2015/2016

Projektteam: Tobias Päschel, Khaled AL-Hushibiri

Studiengang: Mechatronik

Einführung

Die Aufgabe unseres Projektteams besteht darin, mit einem von der Hochschule Hamm-Lippstadt zur Verfügung gestellten Budget von 20 Euro einen Servomotor (Lichtscheuer Terror-Lutz) mit einem Arduino Uno R3 DIL anzusteuern, dieser mit Matlab/Simulink programmiert ist. Beim Vorbeigehen einer Lichtquelle an den Fotowiderständen soll sich der Servomotor vom Licht wegdrehen. Terror-Lutz steht nämlich gerne im Dunklen.

Je nach Stärke der Lichtintensität soll sich der Servomotor mit unterschiedlicher Geschwindigkeit von der Lichtquelle wegbewegen.

Im weiterführenden Sinn soll unser Projekt an eine Jalousie erinnern, die Fenster vor u.a. Licht schützt. Diese soll bei starkem Lichteinfall automatisch runter gehen (hier: Servomotor soll sich automatisch bei starkem Lichteinfall wegdrehen).

Erwartungen an die Projektlösung

Einsatz einer von Matlab/Simulink unterstützten Hardware (Arduino Uno R3 DIL)
Machen Sie sich mit dem Arduino Uno R3 DIL vertraut
Recherche zur bestehenden Lösung
Planen Sie den Aufbau
Beschaffen Sie die Bauteile
Realisierung des Aufbaus
Programmierung
Machen Sie ein spektakuläres Video, welches die Funktionen visualisiert und den Studientrack Mechatronik hervorhebt
Test- und Wissensdokumentation
Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Bestellte Bauteile

Die abgebildeten Bauteile aus der "bill of materials (BOM)" (s. Abb. 3) sowie ein Arduino Uno R3 DIL, zwei LEDs und verschiedene Steckbrücken (für alle siehe weiterführende Links) werden im Anschluss auf dem Steckboard verbaut.

Abb. 3, Quelle: selbsterstelltes Bild

Projektplanung

Die Abbildung 4 beschreibt den zeitlichen Ablauf der Projektplanung.

Abb. 4, Quelle: selbsterstelltes Bild

Ablaufplan

Die Abbildung 5 beschreibt den Ablaufplan für das Projekt.

Abb. 5, Quelle: selbsterstelltes Bild

Steckplatine

Die Steckplatine wird mit der fritzing-Software aufgebaut und dargestellt. Diese Software bietet die Möglichkeit, elektronische Schaltungen an einem Computer zu entwerfen.

Schaltplan

Der Schaltplan wird mit der fritzing-Software aufgebaut und dargestellt. Diese Software bietet die Möglichkeit, elektronische Schaltungen an einem Computer zu entwerfen.

Programm

Im folgenden Verlauf wird das Hauptprogramm des Projektes, welches mit Matlab/Simulink programmiert ist, beschrieben.

Abb. 8, Quelle: selbsterstelltes Bild

Die Daten von dem ersten Fotowiderstand (LDR 1) und dem zweiten Fotowiderstand (LDR 2) werden abgelesen und aus diesen Werten wird die resultierende Differenz gebildet. Die Differenz wird als die Variable z definiert. Dem ersten Fotowiderstand wird die Variable u und dem zweiten Fotowiderstand die Variable y zugeordnet. Anhand einer Matlab-Funktion wird ein Vergleich zwischen den drei Variablen gebildet, um zu entscheiden, welcher Fall vorliegt.

Fall 1: Beide Fotowiderstände besitzen ungefähr die gleichen Lichtverhältnisse bzw. die selbe Lichtquelle (z.B. Raumbeleuchtung).

Fall 2: Fotowiderstand 1 besitzt einen stärkeren Lichteinfall als Fotowiderstand 2.

Fall 3: Fotowiderstand 2 besitzt einen stärkeren Lichteinfall als Fotowiderstand 1.

Mittels einem Multi-Port-Switch werden die jeweiligen Fälle an den Servomotor mit den entsprechenden Drehwinkeln, die nach der Realisierung des Aufbaus nach folgendem Diagramm (s. Abb. 9) definiert wurden, um die passenden Werte für den Servomotor bestimmen zu können, weitergegeben. Anschließend kommt es zur Ausführung des Programms mit entsprechender Drehbewegung.

Fazit

Das Projekt "Der lichtscheue Terrorlutz" ist ein vielseitiges Projekt, welches sowohl für den Anfänger als auch für den fortgeschrittene Anwender gedacht ist. Die Projekterwartungen wurden größtenteils erfüllt, jedoch wurde aufgrund mangelnder Zeit die unterschiedliche Drehgeschwindigkeit bei unterschiedlich starkem Lichteinfall nicht programmiert. Durch dieses Projekt wurden sowohl fachliche als auch soziale Kompetenzen weitergebildet, die sowohl für den weiteren Verlauf des Studiums der Mechatronik als auch für das spätere Berufsleben von Vorteil sind.

Schwierigkeitsgrad

Anspruchsvoll (*)

Programm-Downloads

Matlab/Simulink, Quelle: https://campusapp02.hshl.de/.matlab/ (downgeloadet 2014)
fritzing, Quelle: http://fritzing.org/download/ (downgeloadet am 01.10.2015)
Arduino-Software, Quelle: https://www.arduino.cc/en/Main/Donate (downgeloadet am 08.10.2015)
PapDesigner, Quelle: http://www.heise.de/download/papdesigner.html (downgeloadet am 07.01.2016)

Weiterführende Links

https://www.reichelt.de/STECKBOARD-1K2V/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=67678&artnr=STECKBOARD+1K2V&SEARCH=breadboard (abgerufen am 04. Oktober 2015)
http://www.reichelt.de/1-4W-5-10-k-Ohm-91-k-Ohm/1-4W-10K/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=1338&GROUPID=3066&artnr=1%2F4W+10K (abgerufen am 04. Oktober 2015)
http://www.conrad.de/ce/de/product/209894/Hitec-112322-Standard-Servo-HS-322HD-Gleitlager-Getriebe-Karbonite-JR?ref=searchDetail (abgerufen am 04. Oktober 2015)
http://www.reichelt.de/LDR-07/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=10208&artnr=LDR+07&SEARCH=Fotowiderstand (abgerufen am 04. Oktober 2015)
https://www.conrad.de/de/arduino-arduino-uno-rev3-dip-version-arduino-uno-r3-dil-atmega328-1275279.html (abgerufen am 04. Oktober 2015)
http://www.reichelt.de/LEDs-3-mm/LED-3MM-2MA-GN/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=21624&GROUPID=3018&artnr=LED+3MM+2MA+GN (abgerufen am 04. Oktober 2015)
http://www.reichelt.de/LEDs-3-mm/LED-3MM-2MA-RT/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=21626&GROUPID=3018&artnr=LED+3MM+2MA+RT (abgerufen am 04. Oktober 2015)
https://www.conrad.de/de/steckbruecken-set-l-x-b-x-h-168-x-555-x-145-mm-eic-j-s-70-st-524530.html (abgerufen am 04. Oktober 2015)

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