Quelltext der Seite 125K RFID Empfänger Modul RDM6300

[[Kategorie:Arduino]]
[[Datei:125khz-em4100-rfid-karte-lesen-modul-rdm6300-uart-kompatibel-arduino-.jpg|thumb|rigth|450px|Abb. 1: 125K RFID Empfänger Modul RDM6300]]
{|class="wikitable"
|-
| '''Autor:'''  || [[Benutzer: Benedikt Lipinski|Benedikt Lipinski]]
|-
| '''Studiengang:'''  || Business and Systems Engineering
|-
| '''Modul:''' || BSE-M-2-1.03, Hausarbeit in Angewandte Informatik gehalten von [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]
|-
| '''Semester:''' || Sommersemester 2024
|-
| '''Abgabetermin:''' || 28.07.2024
|}

== Einführung ==
=== Aufgabenstellung ===
Lesen Sie mit dem RFID Lesegerät die Daten der RFID Karte aus.
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Anforderungen&thinsp;</strong>
|-
| 
{| class="wikitable"
|+ Tabelle 1: Anforderungen
|-
! Req. !! Beschreibung !! Priorität
|-
| 1 || Die Daten eines RFID-Tags müssen mittels RFID Empfänger Modul RDM6300, Arduino und Simulink eingelesen werden.|| 1
|-
| 2 || Der Messbereich muss bestimmt werden. || 1
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| 3 || Die empfangenen Daten müssen referenziert werden. || 1
|-
| 4 || Der ID muss einem Nutzernamen zugeordnet werden.  || 1
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| 5 || Ein Piepton muss anzeigen, wenn ein RFID-Tag gelesen werden kann. || 1
|-
| 6 || Der Nutzername der RFID-Karte muss auf dem [[LCD_Modul_16x02_I2C|LCD-Display]] korrekt angezeigt werden. || 1
|}
|}

*'''Thema/Fragestellung:''' Messung der Entfernung mit dem Sensor Sharp GP2-0430K 
*'''Hypothese:''' Die Entfernung lässt sich im Bereich von 4&thinsp;cm bis 50&thinsp;cm fehlerfrei messen.
* '''Einordnung in den Lehrplan'''

== Projektbeschreibung ==
{| class="wikitable"
|+ style = "text-align: left"|Tabelle 2: Materialliste
|-
! #  !! Anzahl !! Material
|-
| 1  || 1|| PC mit MATLAB/Simulink R2022b
|-
| 2  || 1 || Sensor Sharp GP2-0430K
|-
| 3  || 1 || Arduino Uno R3
|-
| 4 || 1 || Streckbrett
|-
| 5 || 5 || Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm
|}
Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software
* Arduino Uno R3
* Sensor Sharp GP2-0430K
* Simulink R2022b

=== Technische Daten ===
{| class="wikitable"
|- 
| Messbereich || 0&thinsp;° .. 180&thinsp;°
|- 
| PWM-Modulation || analog
|- 
| PWM-Pulszykluszeit || 20&thinsp;ms
|- 
| PWM-Pulsweite || 500-2400&thinsp;ms
|- 
| Versorgungsspannung || 4.0&thinsp;V .. 7.2&thinsp;V
|- 
| Versorgungsstrom || 20&thinsp;mA
|- 
| Geschwingigkeit || 0,12&thinsp;s/60&thinsp;° (@4,8&thinsp;V, lastfrei)
|- 
| Drehmoment || 1,5&thinsp;kg/cm (@4,8&thinsp;V)
|- 
| Gewicht || 9&thinsp;g
|- 
| Getriebe || Kunststtoff
|- 
| Arbeitstemperatur || 0&thinsp;°C .. +55&thinsp;°C
|- 
| Abmessungen|| 22,2&thinsp;mm x 11,8&thinsp;mm x 31&thinsp;mm
|}
=== Pinbelegung ===
{| class="wikitable"
! style="font-weight: bold;" | Pin
! style="font-weight: bold;" | Belegung
! style="font-weight: bold;" | Signal
|-
| 1 || Versorgungsspannung VCC  || 5&thinsp;V
|-
| 2 || Triggereingang || TTL-Pegel
|-
| 3 || Echo, Ausgang Messergebnis  || TTL-Pegel
|-
| 4 || Masse (GND)  || 0&thinsp;V
|}

== Versuchsaufbau und Durchführung ==
=== Versuchsaufbau ===
[[Datei:Schaltplan Sharp.jpg|thumb|rigth|450px|Abb. 2: Schaltplan]]
[[Datei:Anschlussplan Sharp.png|thumb|rigth|450px|Abb. 3: Anschlussplan]]
[[Datei:Foto Sharp.png|thumb|rigth|450px|Abb. 4: Foto des Versuchsaufbaus]]
Der Versuchsaufbau wird durch einen Schaltplan (Abb. 2), Anschlussplan (Abb. 3) und Foto des Aufbaus (Abb. 4) dokumentiert.

=== Versuchsdurchführung ===
[[Datei:Simulink Sharp.png|thumb|rigth|450px|Abb. 5: Simulink-Modell]]
Das Modell zur Datenverarbeitung wurde gemäß Abb. 5 in Simulink aufgebaut. Die Messdaten wurden aufgezeichnet. Ein Video der Versuchsdurchführung findet sich hier.

'''Modelleinstellungen:''' Arduino Uno, Solver: Fixed-step, discrete, Abtastrate: 0,001 s

=== Versuchsbeobachtung ===
[[Datei:Sharp Ergebnis 1.png|thumb|rigth|450px|Abb. 6: Darstellung des Rohsignals des IR-Entfernungssensors (rote Kurve)]]
[[Datei:Sharp Ergebnis 2.png |thumb|rigth|450px|Abb. 7: Darstellung von dynamischen Messwerten des IR-Entfernungssensors]]
Das Signal des Sensors weist alle 40&thinsp;ms systematische Ausreisser auf (vgl. Abb. 6, rote Kurve).

== Auswertung==
Die Messhypothese wurde verworfen. Der Sensor weist systematische Messwertausreisser auf.

Die Ausreisser lassen sich mit einem Signalfilter eliminieren. Hierzu eignet sich ein Rangordnungsfilter (z.&thinsp;B. Median-Filter). Das Filter wird hierzu auf eine Fensterbreite von 30 Werten
eingestellt. Das zufriedenstellende Filterergebnis für statische Werte zeigt Abb. 6 als blaue Kurve. Es konnte mit dynamische Werten verifiziert werden (vgl. Abb. 7). Das Datenblatt ([2, S. 6]) belegt die Messungen und bezeichnet die Messausreisser als "instabile Ausgabe" für maximal 5&thinsp;ms alle 40&thinsp;ms. Mit 50 Werten erhöht sich die Filterwirkung, es entsteht jedoch ein Delay von 10&thinsp;ms. Mit 10 Werten ist die Filterwirkung zu gering.
== Zusammenfassung und Ausblick ==
* Zusammenfassung der Kapitel 1-4
* Diskussion der Ergebnisse
* Ausblick
* Selbstreflexion/Lessons learned

== Ergebnisvideo ==
Binden Sie hier Ihr Ergebnisvideo ein.

Anleitung: [[Videos_einbinden|Videos im Wiki einbinden]]

== Lernzielkrontrolle ==
Beantworten Sie in Ihrem Artikel die Lernzielkontrollfragen.
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Lernzielkontrollfragen&thinsp;</strong>
|-
| 
# Wie funktioniert der Primärsensor technisch? 
# Welche Leistungsmerkmale hat der Sensor?
# Wie funktioniert die Umsetzerschaltung technisch?
# Wie kommuniziert der Sensor mit dem Arduino?
# Muss der Sensor kalibriert werden? 
# Wie wird der Messwert in die zu messende physikalische Größe umgerechnet? 
# Was nutzen Sie als Referenz? 
# Benötigt der Sensor eine Kennlinie?
# Welchen Messbereich hat das Signal am Ende der Messkette?
# Welche Messunsicherheit und welcher Vertrauensbereich hat das Signal am Ende der Messkette für den gesamten Messbereich?
# Welche Auflösung hat das Signal am Ende der Messkette? Wodurch wird die Auflösung bedingt?
# Weist das Signal am Ende der Messkette einen systematischen oder zufälligen Fehler auf?
# Welche Fehlereinflüsse hat die Messung? Muss z.&#8239;B. die Temperatur der Messung berücksichtigt werden?
|}

== Literatur ==
Zitieren Sie nach [[Zitieren_nach_DIN1505|DIN ISO 690:2013-10]].

== Anhang ==
* Datenblätter
* Simulink-Modell
* Originaldateien (PAP, Schaltplan,... )
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