ARD VIB 01 - Piezo Vibrationssensor - Versionsgeschichte

Ulrich Schneider: /* Auswertung */

2024-08-10T08:40:56Z

Auswertung

← Nächstältere Version		Version vom 10. August 2024, 08:40 Uhr
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	{\| class="wikitable"		{\| class="wikitable"
	\|-		\|-
	! Req. !! Beschreibung !! ~~bestanden/nicht bestanden~~		! Req. !! Beschreibung !! Testergebnis
	\|-		\|-
	\| 1 \|\| Die Stärke von Vibrationen müssen mittels ARD VIB 01, Arduino und Simulink eingelesen werden.\|\| <span style="color:green">☑</span>		\| 1 \|\| Die Stärke von Vibrationen müssen mittels ARD VIB 01, Arduino und Simulink eingelesen werden.\|\| <span style="color:green">☑</span>

Ulrich Schneider: /* Auswertung */

2024-08-10T08:40:37Z

Auswertung

← Nächstältere Version		Version vom 10. August 2024, 08:40 Uhr
Zeile 254:		Zeile 254:

	Insgesamt ist festzustellen, dass der ARD_VIB_01 Piezo-Vibrationssensor nicht empfindlich genug ist, um feine Vibrationen zu erkennen. Dies schränkt seine Anwendungsmöglichkeiten erheblich ein und macht ihn für bestimmte Messungen ungeeignet. Zukünftige Untersuchungen sollten daher entweder empfindlichere Sensoren verwenden oder Methoden zur Verstärkung der Vibrationen implementieren, um genauere Ergebnisse zu erzielen.		Insgesamt ist festzustellen, dass der ARD_VIB_01 Piezo-Vibrationssensor nicht empfindlich genug ist, um feine Vibrationen zu erkennen. Dies schränkt seine Anwendungsmöglichkeiten erheblich ein und macht ihn für bestimmte Messungen ungeeignet. Zukünftige Untersuchungen sollten daher entweder empfindlichere Sensoren verwenden oder Methoden zur Verstärkung der Vibrationen implementieren, um genauere Ergebnisse zu erzielen.
			{\| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
			\| <strong>Testbericht gegen die Anforderungen </strong>
			\|-
			\| Der Test der Anforderungen wurden nicht explizit und nachvollziehbar dokumentiert. Anhand des Wiki-Artikels konnte nachfolgender Erfüllungsgrad abgelesen werden.
			{\| class="wikitable"
			\|-
			! Req. !! Beschreibung !! bestanden/nicht bestanden
			\|-
			\| 1 \|\| Die Stärke von Vibrationen müssen mittels ARD VIB 01, Arduino und Simulink eingelesen werden.\|\| <span style="color:green">☑</span>
			\|-
			\| 2 \|\| Der Messbereich muss bestimmt werden. \|\| <span style="color:red">☒</span>
			\|-
			\| 3 \|\| Die Messunsicherheit (1σ) muss für den Messbereich ermittelt und als Vertrauensbereich angezeigt werden. \|\| <span style="color:red">☒</span>
			\|-
			\| 4 \|\| Stärke von Vibrationen müssen geeignet referenziert werden (z. B. Frequenzgenerator & Lautsprecher). \|\| <span style="color:red">☒</span>
			\|-
			\| 5 \|\| Der Messwert muss in eine passende physikalische Größe umgerechnet werden. \|\| <span style="color:red">☒</span>
			\|-
			\| 6 \|\| Die Messwerte müssen über der Zeit geeignet gefiltert werden. \|\| <span style="color:green">☑</span>
			\|-
			\| 7 \|\| Ein Piepton muss signalisieren, dass ein Vibrationsschwellwert überschritten wurde. \|\| <span style="color:green">☑</span>
			\|-
			\| 8 \|\| Die Stärke der Vibration muss als Ausschlag und Zahl auf einem [[LCD_Modul_16x02_I2C\|LCD-Display]] korrekt angezeigt werden. \|\| <span style="color:red">☒</span>
			\|}
			\|}

	== Zusammenfassung und Ausblick ==		== Zusammenfassung und Ausblick ==

Niklas Reeker: /* Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software */

2024-07-29T06:19:16Z

Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software

← Nächstältere Version		Version vom 29. Juli 2024, 06:19 Uhr
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	[[Datei:LCD HD44780.jpg\|rechts\|mini\|150px\| Abb. 4: LCD Modul 16x02 I2C <ref name = "LCD">https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/LCD_Modul_16x02_I2C, abgerufen am 26.07.2024</ref>]]		[[Datei:LCD HD44780.jpg\|rechts\|mini\|150px\| Abb. 4: LCD Modul 16x02 I2C <ref name = "LCD">https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/LCD_Modul_16x02_I2C, abgerufen am 26.07.2024</ref>]]
	'''LCD Modul 16x02 I2C'''<br>		'''LCD Modul 16x02 I2C'''<br>
	Das [[LCD_Modul_16x02_I2C\|LCD Modul 16x02 I2C]] ist ein Display-Modul mit 16 Spalten und 2 Zeilen. Es verwendet die I2C-Schnittstelle, die nur zwei Datenleitungen benötigt, wodurch die Anzahl der benötigten Pins am Arduino reduziert wird. Das Modul ermöglicht die Darstellung von Textinformationen, wie z. B. Benutzername und RFID-Tag-ID. Durch die Integration mit dem Arduino lassen sich die auf dem LCD angezeigten Informationen einfach programmieren und anpassen. <ref name = "Display">https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/LCD_Modul_16x02_I2C, abgerufen am 26.07.2024</ref>		Das [[LCD_Modul_16x02_I2C\|LCD Modul 16x02 I2C]] ist ein Display-Modul mit 16 Spalten und 2 Zeilen. Es verwendet die I2C-Schnittstelle, die nur zwei Datenleitungen benötigt, wodurch die Anzahl der benötigten Pins am Arduino reduziert wird. Das Modul ermöglicht die Darstellung von Textinformationen, wie z.B. Benutzername und RFID-Tag-ID. Durch die Integration mit dem Arduino lassen sich die auf dem LCD angezeigten Informationen einfach programmieren und anpassen. <ref name = "Display">https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/LCD_Modul_16x02_I2C, abgerufen am 26.07.2024</ref>

	'''Simulink R2023b'''		'''Simulink R2023b'''

Niklas Reeker: /* Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software */

2024-07-29T06:18:43Z

Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software

← Nächstältere Version		Version vom 29. Juli 2024, 06:18 Uhr
Zeile 94:		Zeile 94:
	[[Datei:LCD HD44780.jpg\|rechts\|mini\|150px\| Abb. 4: LCD Modul 16x02 I2C <ref name = "LCD">https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/LCD_Modul_16x02_I2C, abgerufen am 26.07.2024</ref>]]		[[Datei:LCD HD44780.jpg\|rechts\|mini\|150px\| Abb. 4: LCD Modul 16x02 I2C <ref name = "LCD">https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/LCD_Modul_16x02_I2C, abgerufen am 26.07.2024</ref>]]
	'''LCD Modul 16x02 I2C'''<br>		'''LCD Modul 16x02 I2C'''<br>
	Das [[LCD_Modul_16x02_I2C\|LCD Modul 16x02 I2C]] ist ein Display-Modul mit 16 Spalten und 2 Zeilen. Es verwendet die I2C-Schnittstelle, die nur zwei Datenleitungen benötigt, wodurch die Anzahl der benötigten Pins am Arduino reduziert wird. Das Modul ermöglicht die Darstellung von Textinformationen, wie z.B. Benutzername und RFID-Tag-ID. Durch die Integration mit dem Arduino lassen sich die auf dem LCD angezeigten Informationen einfach programmieren und anpassen. <ref name = "Display">https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/LCD_Modul_16x02_I2C, abgerufen am 26.07.2024</ref>		Das [[LCD_Modul_16x02_I2C\|LCD Modul 16x02 I2C]] ist ein Display-Modul mit 16 Spalten und 2 Zeilen. Es verwendet die I2C-Schnittstelle, die nur zwei Datenleitungen benötigt, wodurch die Anzahl der benötigten Pins am Arduino reduziert wird. Das Modul ermöglicht die Darstellung von Textinformationen, wie z. B. Benutzername und RFID-Tag-ID. Durch die Integration mit dem Arduino lassen sich die auf dem LCD angezeigten Informationen einfach programmieren und anpassen. <ref name = "Display">https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/LCD_Modul_16x02_I2C, abgerufen am 26.07.2024</ref>

	'''Simulink R2023b'''		'''Simulink R2023b'''

Niklas Reeker: /* Filterung des Signals */

2024-07-29T06:05:24Z

Filterung des Signals

← Nächstältere Version		Version vom 29. Juli 2024, 06:05 Uhr
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	====Filterung des Signals====		====Filterung des Signals====
			[[Datei:Subwoofer mit ARD VIB 01 - Piezo Vibrationssensor.jpg\|rechts\|mini\|200px\| Abb. 11: Subwoofer mit ARD VIB 01 - Piezo Vibrationssensor <ref> Eigenes Dokument </ref>]]
	Im Simulink-Modell wird ein Medianfilter verwendet, um die Spannungssignale des Vibrationssensors zu glätten. Der Filter hat eine Größe von 30 Werten. Dies bedeutet, dass der Median der letzten 30 gemessenen Werte berechnet wird, um Ausreißer zu minimieren und ein stabileres Signal zu erzeugen. Dieses gefilterte Signal wird dann für die weitere Verarbeitung und zur Steuerung des Buzzers verwendet. Es werden 30 Werte gefiltert um auch bei niedrigen Frequenzen ein konstantes Signal zu erhalten.		Im Simulink-Modell wird ein Medianfilter verwendet, um die Spannungssignale des Vibrationssensors zu glätten. Der Filter hat eine Größe von 30 Werten. Dies bedeutet, dass der Median der letzten 30 gemessenen Werte berechnet wird, um Ausreißer zu minimieren und ein stabileres Signal zu erzeugen. Dieses gefilterte Signal wird dann für die weitere Verarbeitung und zur Steuerung des Buzzers verwendet. Es werden 30 Werte gefiltert um auch bei niedrigen Frequenzen ein konstantes Signal zu erhalten.

Niklas Reeker: /* Kalibrierung der Spannungswerte */

2024-07-29T06:05:03Z

Kalibrierung der Spannungswerte

← Nächstältere Version		Version vom 29. Juli 2024, 06:05 Uhr
Zeile 211:		Zeile 211:

	====Kalibrierung der Spannungswerte====		====Kalibrierung der Spannungswerte====
	~~[[Datei:Subwoofer mit ARD VIB 01 - Piezo Vibrationssensor.jpg\|rechts\|mini\|200px\| Abb. 11: Subwoofer mit ARD VIB 01 - Piezo Vibrationssensor <ref> Eigenes Dokument </ref>]]~~
	Eine Umrechnung von Spannungs- in Vibrationswerte konnte nicht erfolgen, da es keine Datenblätter gibt, die eine solche Umrechnung ermöglichen. Zudem reagiert der Sensor eher auf härtere Schläge als auf Bewegungen und Frequenzen. Selbst mit einem kleinen Subwoofer war es nicht möglich, die Werte zum Ausschlagen zu bringen, selbst bei verschiedenen Frequenzen und voller Lautstärke (vgl. Abb. 11). Daher konnte die Messkurve auch nicht händisch erstellt werden. In nachfolgenden werden daher immer die Spannungswerte betrachtet. Eine beispielhafte Umrechnung befindet sich in dem Modell gibt die werte allerdings nur weiter.		Eine Umrechnung von Spannungs- in Vibrationswerte konnte nicht erfolgen, da es keine Datenblätter gibt, die eine solche Umrechnung ermöglichen. Zudem reagiert der Sensor eher auf härtere Schläge als auf Bewegungen und Frequenzen. Selbst mit einem kleinen Subwoofer war es nicht möglich, die Werte zum Ausschlagen zu bringen, selbst bei verschiedenen Frequenzen und voller Lautstärke (vgl. Abb. 11). Daher konnte die Messkurve auch nicht händisch erstellt werden. In nachfolgenden werden daher immer die Spannungswerte betrachtet. Eine beispielhafte Umrechnung befindet sich in dem Modell gibt die werte allerdings nur weiter.

Niklas Reeker: /* Ergebnisvideo */

2024-07-29T06:04:16Z

Ergebnisvideo

← Nächstältere Version		Version vom 29. Juli 2024, 06:04 Uhr
Zeile 269:		Zeile 269:

	== Ergebnisvideo ==		== Ergebnisvideo ==
	Das Ergebnisvideo zeigt den Versuch der Auswertung, bei dem der ARD_VIB_01 Sensor auf kräftige Stöße mit deutlichen Spannungsausschlägen reagiert. Feine Vibrationen wurden jedoch nicht erkannt. Nur starke mechanische Stöße führten zu signifikanten Spannungsspitzen, die meist als schmale Peaks bis zu 3 V verzeichnet wurden. Dies bestätigt, dass der Sensor nur für die Erkennung starker Impulse geeignet ist und für feinere Vibrationen ungeeignet ist.		Das Ergebnisvideo zeigt den Versuch der Auswertung, bei dem der ARD_VIB_01 Sensor auf kräftige Stöße mit deutlichen Spannungsausschlägen reagiert. Feine Vibrationen wurden jedoch nicht erkannt. Nur starke mechanische Stöße führten zu signifikanten Spannungsspitzen, die meist als schmale Peaks bis zu 3 V verzeichnet wurden. Dies bestätigt, dass der Sensor nur für die Erkennung starker Impulse geeignet ist und für feinere Vibrationen ungeeignet ist.
	{{#ev:youtube\|https://youtu.be/11MksacCNvI \| 800 \| \| Ergebnisvideo zu dem ARD VIB 01 - Piezo Vibrationssensor <ref name = "vid2">https://youtu.be/11MksacCNvI, abgerufen am 28.07.2024</ref>\|frame}}		{{#ev:youtube\|https://youtu.be/11MksacCNvI \| 800 \| \| Ergebnisvideo zu dem ARD VIB 01 - Piezo Vibrationssensor <ref name = "vid2">https://youtu.be/11MksacCNvI, abgerufen am 28.07.2024</ref>\|frame}}

Niklas Reeker: /* Auswertung */

2024-07-29T06:03:57Z

Auswertung

← Nächstältere Version		Version vom 29. Juli 2024, 06:03 Uhr
Zeile 249:		Zeile 249:
	In der Auswertung der Messdaten des ARD_VIB_01 Piezo-Vibrationssensors zeigt sich, dass der Sensor nur auf starke mechanische Stöße reagiert und leichte Vibrationen nicht erfasst. Abbildung 14 illustriert deutlich, dass lediglich kräftige Schläge signifikante Spannungsausschläge erzeugen, während normale Vibrationen selbst bei verschiedenen Frequenzen eines Subwoofers nicht erkannt wurden.		In der Auswertung der Messdaten des ARD_VIB_01 Piezo-Vibrationssensors zeigt sich, dass der Sensor nur auf starke mechanische Stöße reagiert und leichte Vibrationen nicht erfasst. Abbildung 14 illustriert deutlich, dass lediglich kräftige Schläge signifikante Spannungsausschläge erzeugen, während normale Vibrationen selbst bei verschiedenen Frequenzen eines Subwoofers nicht erkannt wurden.

	Die Fähigkeit des Sensors, Vibrationen zu messen, ist daher stark eingeschränkt. Während einzelne Peaks bis zu 3 V und in einigen Fällen bis zu 5 V verzeichnet wurden, führten kontinuierliche Schwingungen nicht zu messbaren Ergebnissen. Dies stellt die Eignung des ARD_VIB_01 zur Erkennung von Vibrationen in Frage, insbesondere für Anwendungen, die eine kontinuierliche Überwachung erfordern.		Die Fähigkeit des Sensors, Vibrationen zu messen, ist daher stark eingeschränkt. Während einzelne Peaks bis zu 3 V und in einigen Fällen bis zu 5 V verzeichnet wurden, führten kontinuierliche Schwingungen nicht zu messbaren Ergebnissen. Dies stellt die Eignung des ARD_VIB_01 zur Erkennung von Vibrationen in Frage, insbesondere für Anwendungen, die eine kontinuierliche Überwachung erfordern.

	Auch die Filterung der Daten zeigt nur bedingt Sinn, da keine dauerhaften Schwingungen aufgezeichnet werden konnten. Die Umrechnung der Spannungswerte in eine messbare Größe wie mm/s war ebenfalls nicht möglich, da keine kontinuierlichen Vibrationen erfasst wurden. Zudem stand kein anderes Gerät zur Verfügung, um stärkere Schwingungen zu erzeugen.		Auch die Filterung der Daten zeigt nur bedingt Sinn, da keine dauerhaften Schwingungen aufgezeichnet werden konnten. Die Umrechnung der Spannungswerte in eine messbare Größe wie mm/s war ebenfalls nicht möglich, da keine kontinuierlichen Vibrationen erfasst wurden. Zudem stand kein anderes Gerät zur Verfügung, um stärkere Schwingungen zu erzeugen.

Niklas Reeker: /* Versuchsbeobachtung */

2024-07-29T06:03:25Z

Versuchsbeobachtung

← Nächstältere Version		Version vom 29. Juli 2024, 06:03 Uhr
Zeile 244:		Zeile 244:
	</gallery>		</gallery>

	In den durchgeführten Messungen wurde beobachtet, dass die meisten Ausschläge bei kräftigen Stößen als einzelne, schmale Peaks bis zu 3 V auftraten. In weiteren Messungen konnten sogar Spitzenwerte bis zu 5 V erreicht werden. Ein leichtes Antippen des Sensors führte hingegen zu keinen signifikanten Spannungsänderungen, was darauf hinweist, dass der Sensor hauptsächlich auf starke mechanische Impulse reagiert.		In den durchgeführten Messungen wurde beobachtet, dass die meisten Ausschläge bei kräftigen Stößen als einzelne, schmale Peaks bis zu 3 V auftraten. In weiteren Messungen konnten sogar Spitzenwerte bis zu 5 V erreicht werden. Ein leichtes Antippen des Sensors führte hingegen zu keinen signifikanten Spannungsänderungen, was darauf hinweist, dass der Sensor hauptsächlich auf starke mechanische Impulse reagiert.

	== Auswertung==		== Auswertung==

Niklas Reeker: /* Messunsicherheit */

2024-07-29T06:02:57Z

Messunsicherheit

← Nächstältere Version		Version vom 29. Juli 2024, 06:02 Uhr
Zeile 235:		Zeile 235:
	Die Messunsicherheit konnte nicht bestimmt werden, da die Messwerte immer null sind und lediglich bei einem stärkeren Stoß der Sensor ausgeschlagen hat. Dieser Stoß konnte nicht hinreichend genau mehrfach durchgeführt werden, sodass eine berechnung der Messunsicherheit nicht möglich war.		Die Messunsicherheit konnte nicht bestimmt werden, da die Messwerte immer null sind und lediglich bei einem stärkeren Stoß der Sensor ausgeschlagen hat. Dieser Stoß konnte nicht hinreichend genau mehrfach durchgeführt werden, sodass eine berechnung der Messunsicherheit nicht möglich war.

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

	=== Versuchsbeobachtung ===		=== Versuchsbeobachtung ===