Zeit-, Entfernungs- und Gewichtsschätzung - Versionsgeschichte

Niklas.reeker@stud.hshl.de: /* Messtechnik */

2025-01-17T10:58:36Z

Messtechnik

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2025, 10:58 Uhr
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	Das Messergebnis in der Abbildung 22 zeigt, dass der Gewichtssensor über 10 Messungen hinweg einen Mittelwert von 100,805 g bei einer kombinierten Messunsicherheit von ±4,1467 g (8,2272 %) liefert. Die Messwerte streuen stark und liegen über der berechneten Unsicherheitsgrenzen. Dies lässt sich auf die Kontaktfläche zurückführen, wodurch das Modell angepasst werden kann und die drei Gewichte eindeutig zugeordnet werden können.		Das Messergebnis in der Abbildung 22 zeigt, dass der Gewichtssensor über 10 Messungen hinweg einen Mittelwert von 100,805 g bei einer kombinierten Messunsicherheit von ±4,1467 g (8,2272 %) liefert. Die Messwerte streuen stark und liegen über der berechneten Unsicherheitsgrenzen. Dies lässt sich auf die Kontaktfläche zurückführen, wodurch das Modell angepasst werden kann und die drei Gewichte eindeutig zugeordnet werden können.


	Die durchgeführte Zeitmessung zeigt einen Mittelwert von 5,132 Sekunden mit einer kombinierten Messunsicherheit (Typ C) von ±0,025796 Sekunden und einer relativen Unsicherheit von 1,0053 %. Ein Referenzwert von 5,14 Sekunden, gemessen mit einem Oszilloskop, wurde zur Validierung herangezogen und zeigt die hohe Genauigkeit der Messung. Die Typ-B-Unsicherheit berücksichtigt dabei nicht nur systematische Fehler, sondern auch die Simulationsschrittweite, um eine präzise Bewertung zu gewährleisten. Das Ergebnis ist sehr präzise und bestätigt, dass das Messsystem zuverlässig arbeitet und alle Anforderungen erfüllt.		Die durchgeführte Zeitmessung zeigt einen Mittelwert von 5,132 Sekunden mit einer kombinierten Messunsicherheit (Typ C) von ±0,025796 Sekunden und einer relativen Unsicherheit von 1,0053 %. Ein Referenzwert von 5,14 Sekunden, gemessen mit einem Oszilloskop, wurde zur Validierung herangezogen und zeigt die hohe Genauigkeit der Messung. Die Typ-B-Unsicherheit berücksichtigt dabei nicht nur systematische Fehler, sondern auch die Simulationsschrittweite, um eine präzise Bewertung zu gewährleisten. Das Ergebnis ist sehr präzise und bestätigt, dass das Messsystem zuverlässig arbeitet und alle Anforderungen erfüllt.

Niklas.reeker@stud.hshl.de: /* Ergebnis und Diskussion */

2025-01-17T10:55:09Z

Ergebnis und Diskussion

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2025, 10:55 Uhr
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	'''Defizite'''<br>		'''Defizite'''<br>
	Der Drucksensor (ARD SENPRESSURE) ~~funktioniert~~ nicht optimal für ~~die ausgewählte Funktion der präzisen Gewichtsmessung~~, ~~da eine begrenzte Stabilität in der Befestigung besteht~~ und beim
	Auflegen der Gewichte ~~die Kontaktierung zum Drucksensor nicht optimal~~ ist. Ein Sensor wie der HX711 in Kombination mit einer Wägezelle wäre hier ~~vorteilhafter~~, da er speziell für		Der verwendete Drucksensor (ARD SENPRESSURE) ist nicht optimal für präzise Gewichtsmessungen geeignet. Die Befestigung ist nicht stabil genug, und die Kontaktierung beim Auflegen der Gewichte ist unzuverlässig. Ein Sensor wie der HX711 in Kombination mit einer Wägezelle wäre hier deutlich besser, da er speziell für präzise und stabile Messungen entwickelt wurde. Er liefert lineare Ergebnisse, hat eine hohe Auflösung und lässt sich einfach integrieren.
	~~hochpräzise~~ Messungen entwickelt wurde ~~und~~ lineare ~~sowie stabile~~ Ergebnisse ~~liefert~~. ~~Zusätzlich ermöglicht~~ der HX711 ~~eine einfache Integration und bietet eine hohe Auflösung~~, die
	~~den Anforderungen an zuverlässige Gewichtsmessungen mehr gerecht wird~~.		Um die Messgenauigkeit mit dem vorhandenen Sensor zu verbessern, wurde ein Adapter entwickelt, der das Gewicht stabilisiert. Dieser Adapter wird auf das Gehäuse aufgesteckt und ist als 3D-Druckdatei im Projektverzeichnis verfügbar. Für ein zukünftiges Projekt wird jedoch empfohlen, direkt den HX711-Sensor mit einer Wägezelle zu verwenden, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

	== Zusammenfassung ==		== Zusammenfassung ==

Niklas.reeker@stud.hshl.de: /* Weitere 3D Teile */

2025-01-17T10:49:25Z

Weitere 3D Teile

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2025, 10:49 Uhr
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	Die Gewichte wurden präzise an die Aussparung des Gehäuseauslegers angepasst und fügen sich passgenau in die dafür vorgesehene Halterung ein. Jedes Gewicht besteht aus einem hohlen Unterteil und einem Deckel. Das Unterteil wird mit einem spezifischen Gewichtsmaterial befüllt und sobald die Kombination aus Unterteil und Deckel das gewünschte Gewicht erreicht, werden die beiden Teile miteinander verklebt. Diese Verklebung stellt sicher, dass das Gewicht nicht mehr verändert werden kann, da eine Veränderung des Gewichts die Funktionsfähigkeit des Systems beeinträchtigen könnte. Die drei entwickelten Gewichte besitzen dieselbe äußere Form und Größe, unterscheiden sich jedoch in ihrem jeweiligen Gewicht.		Die Gewichte wurden präzise an die Aussparung des Gehäuseauslegers angepasst und fügen sich passgenau in die dafür vorgesehene Halterung ein. Jedes Gewicht besteht aus einem hohlen Unterteil und einem Deckel. Das Unterteil wird mit einem spezifischen Gewichtsmaterial befüllt und sobald die Kombination aus Unterteil und Deckel das gewünschte Gewicht erreicht, werden die beiden Teile miteinander verklebt. Diese Verklebung stellt sicher, dass das Gewicht nicht mehr verändert werden kann, da eine Veränderung des Gewichts die Funktionsfähigkeit des Systems beeinträchtigen könnte. Die drei entwickelten Gewichte besitzen dieselbe äußere Form und Größe, unterscheiden sich jedoch in ihrem jeweiligen Gewicht.
	Das Design der Gewichte orientiert sich an klassischen Wiegegewichten, um eine einfache Handhabung und eine intuitive Nutzung zu ermöglichen.		Das Design der Gewichte orientiert sich an klassischen Wiegegewichten, um eine einfache Handhabung und eine intuitive Nutzung zu ermöglichen.

			Um die Gewichte zu stabilisieren und präzisere Messergebnisse zu gewährleisten, wurde ein Adapter entwickelt. Während der Testphase stellte sich heraus, dass die Gewichte auf der Messvorrichtung wackelten, was zu ungenauen Messwerten führte. Der Adapter wurde speziell dafür konstruiert, die Gewichte gerade zu halten und somit eine saubere Gewichtserkennung zu ermöglichen. Er kann einfach und passgenau aufgesteckt werden, wodurch das Problem effektiv behoben wurde.
	<gallery widths="300" heights="200" perrow="3">		<gallery widths="300" heights="200" perrow="3">
	Messobjekt (Abstand).jpg\| Abbildung 27: Messobjekt (Abstand) für den IR-Sensor		Messobjekt (Abstand).jpg\| Abbildung 27: Messobjekt (Abstand) für den IR-Sensor und Adapter für Gewichtsmessung
	GewichtZeichnung.png\|Abbildung 28: Gewichte für den Drucksensor		GewichtZeichnung.png\|Abbildung 28: Gewichte für den Drucksensor
	</gallery>		</gallery>

Oliver.scholze@stud.hshl.de: /* Signalverarbeitung des Drucksensors */

2025-01-17T10:39:40Z

Signalverarbeitung des Drucksensors

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2025, 10:39 Uhr
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	\|}		\|}

	Das gezeigte Simulink-Modell in Abbildung 41 dient der Verarbeitung von Drucksensor-Daten, die über einen Arduino eingelesen werden, um diese in Gewichtswerte umzuwandeln. Zunächst wird das analoge Signal des Sensors vom Arduino als digitaler Wert erfasst (0–1023). Dieser Wert wird ~~dann~~ mithilfe eines Gain-Blocks in eine Spannung von 0V bis 5V umgerechnet. Um Messrauschen zu reduzieren, durchläuft das Signal anschließend einen Median-Filter, der unerwünschte Störimpulse entfernt und das Signal glättet.		Das gezeigte Simulink-Modell in Abbildung 41 dient der Verarbeitung von Drucksensor-Daten, die über einen Arduino eingelesen werden, um diese in Gewichtswerte umzuwandeln. Zunächst wird das analoge Signal des Sensors vom Arduino als digitaler Wert erfasst (Bereich: 0–1023). Dieser Wert wird mithilfe eines Gain-Blocks in eine Spannung von 0 V bis 5 V umgerechnet. Um Messrauschen zu reduzieren, durchläuft das Signal anschließend einen Median-Filter, der unerwünschte Störimpulse entfernt und das Signal glättet.
	~~Die gefilterte Spannung wird schließlich durch eine 1-D Lookup Table in ein Gewicht umgewandelt~~.

	~~Werte~~ für die ~~Lookup Table aus~~ der ~~Kalibrierung~~:		Wie in der Messtechnik beschrieben, wurde festgestellt, dass der Sensor größere Schwankungen aufweist, als es die Messunsicherheit zulassen würde. Dies macht den Einsatz einer Lookup-Tabelle für die Umrechnung der Spannung in Gewichtswerte unpraktikabel. Stattdessen wird für die verfügbaren Gewichte ein Vergleich angestellt: Je nachdem, welche Spannung am Eingang anliegt, wird mithilfe von Komparatoren und einem AND-Gatter das korrekte Gewicht ausgewählt. Dadurch kann die Gewichtsmessung trotz der hohen Abweichungen erfolgreich durchgeführt und die Gewichte zuverlässig unterschieden werden.
	~~% Daten für~~ das Gewicht
	~~Drucksensor_Gewicht = [2000 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 150 100 50]; % Gewicht in g~~
	~~% Spannung~~
	~~Drucksensor_Spannung = [0~~.~~5654 0.5414 0.4713 0.4545 0.4243 0.3978 0.3638 0.3183 0.2547 0.2215 0.1960 0~~.~~1133]; % Spannung in V~~

	==== Timer ====		==== Timer ====

Niklas.reeker@stud.hshl.de: /* Lessons Learned */

2025-01-17T10:25:03Z

Lessons Learned

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2025, 10:25 Uhr
Zeile 1.523:		Zeile 1.523:

	=== Lessons Learned ===		=== Lessons Learned ===
			* '''Bedeutung der Planung:''' Eine gründliche und detaillierte Planung ist entscheidend für den Projekterfolg.
	*'''Bedeutung der Planung:''' Eine gründliche und detaillierte Planung ist entscheidend für den Projekterfolg.		* '''Effiziente Aufgabenteilung und Zeitmanagement:''' Klare Zuständigkeiten und eine realistische Zeiteinteilung wirken sich positiv auf das Endergebnis aus.
	*'''Effiziente Aufgabenteilung und Zeitmanagement:''' Klare Zuständigkeiten und eine realistische Zeiteinteilung wirken sich positiv auf das Endergebnis aus.		* '''Anwendung von Bibliotheken im Simulink Projekt:''' Durch die Verwendung von Bibliotheken im Simulink-Projekt wurde ein kollaboratives Arbeiten an der Software ermöglicht. Die Bibliotheken konnten dabei gesperrt werden (Locking), sodass Programmierkonflikte während der Entwicklungsphase effektiv vermieden wurden.
	*'''Anwendung von Bibliotheken im Simulink Projekt:''' Durch die Verwendung von Bibliotheken im Simulink-Projekt wurde ein kollaboratives Arbeiten an der Software ermöglicht. Die Bibliotheken konnten dabei gesperrt (Locking), sodass Programmierkonflikte während der Entwicklungsphase effektiv vermieden wurden.		* '''Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen:''' Um Nacharbeiten zu minimieren, sollten die Toleranzen beim 3D-Druck frühzeitig berücksichtigt werden.
	*'''Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen:''' Um Nacharbeiten zu minimieren, sollten die Toleranzen beim 3D-Druck frühzeitig berücksichtigt werden.		* '''Optimierung durch PCB-Design mit Multisim:''' Der Einsatz von Multisim zur Leiterplattenentwicklung verringert den Arbeitsaufwand und erhöht die Effizienz, da umfangreiche Lötarbeiten entfallen und die Verbindungen präziser und zuverlässiger gestaltet werden können.
	*'''Optimierung durch PCB-Design mit Multisim:''' Der Einsatz von Multisim zur Leiterplattenentwicklung verringert den Arbeitsaufwand und erhöht die Effizienz, da umfangreiche Lötarbeiten entfallen und die Verbindungen präziser und zuverlässiger gestaltet werden können.		* '''Stabilisierung der Gewichte:''' Die Gewichte waren etwas wackelig, weshalb kurzfristig ein Gehäuse mit einem höheren Schaft als Adapter angefertigt wurde, um die Gewichte besser zu fixieren.
			* '''Empfindlichkeit des Drucksensors:''' Der verwendete Drucksensor war nicht so empfindlich wie erhofft. Abhängig davon, wie das Gewicht darauf platziert wurde, konnten sich die Werte ändern. Dies führte ebenfalls zur Entwicklung des Adapterstücks, um die Werte präziser ermitteln zu können.

	== Projektunterlagen ==		== Projektunterlagen ==

Oliver.scholze@stud.hshl.de: /* Messtechnik */

2025-01-17T00:51:26Z

Messtechnik

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2025, 00:51 Uhr
Zeile 548:		Zeile 548:
	Das Messergebnis in Abbildung 21 zeigt, dass der Abstandssensor über aufgenommene 6 Messungen hinweg einen Mittelwert von 10,066 cm bei einer kombinierten Messunsicherheit von ±0,57735 cm (11,47 %) liefert. Die Unsicherheiten resultieren aus den statistischen Schwankungen der Messwerte (Typ A) und der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs, einem Zollstock mit Genauigkeitsklasse 3 (Typ B). Die Messwerte streuen gleichmäßig um den Mittelwert und liegen vollständig innerhalb der berechneten Unsicherheitsgrenzen. Aufgrund der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs wird das Messergebnis als verwertbar eingestuft.		Das Messergebnis in Abbildung 21 zeigt, dass der Abstandssensor über aufgenommene 6 Messungen hinweg einen Mittelwert von 10,066 cm bei einer kombinierten Messunsicherheit von ±0,57735 cm (11,47 %) liefert. Die Unsicherheiten resultieren aus den statistischen Schwankungen der Messwerte (Typ A) und der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs, einem Zollstock mit Genauigkeitsklasse 3 (Typ B). Die Messwerte streuen gleichmäßig um den Mittelwert und liegen vollständig innerhalb der berechneten Unsicherheitsgrenzen. Aufgrund der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs wird das Messergebnis als verwertbar eingestuft.

	Das Messergebnis in Abbildung 22 zeigt, dass der Gewichtssensor über ~~aufgenommene~~ 10 Messungen hinweg einen Mittelwert von 10,~~066 cm~~ bei einer kombinierten Messunsicherheit von ±0,~~57735 cm~~ (11,47 %) liefert. ~~Die Unsicherheiten resultieren aus den statistischen Schwankungen der Messwerte (Typ A) und der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs, einem Zollstock mit Genauigkeitsklasse 3 (Typ B).~~ Die Messwerte streuen ~~gleichmäßig um den Mittelwert~~ und liegen ~~vollständig innerhalb~~ der berechneten Unsicherheitsgrenzen. ~~Aufgrund der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs wird~~ das ~~Messergebnis als verwertbar eingestuft~~.		Das Messergebnis in der Abbildung 22 zeigt, dass der Gewichtssensor über 10 Messungen hinweg einen Mittelwert von 100,805 g bei einer kombinierten Messunsicherheit von ±4,1467 g (8,2272 %) liefert. Die Messwerte streuen stark und liegen über der berechneten Unsicherheitsgrenzen. Dies lässt sich auf die Kontaktfläche zurückführen, wodurch das Modell angepasst werden kann und die drei Gewichte eindeutig zugeordnet werden können.

Oliver.scholze@stud.hshl.de: /* Messtechnik */

2025-01-17T00:47:03Z

Messtechnik

← Nächstältere Version		Version vom 17. Januar 2025, 00:47 Uhr
Zeile 542:		Zeile 542:
	<gallery widths="300" heights="200" perrow="3">		<gallery widths="300" heights="200" perrow="3">
	Unsicherheit Abstandssensorik.png\|Abbildung 21: Kombinierte Messunsicherheit der Abstandssensorik		Unsicherheit Abstandssensorik.png\|Abbildung 21: Kombinierte Messunsicherheit der Abstandssensorik
	~~Darstellung PSD~~.~~png~~\|Abbildung 22: ~~Schematischer Aufbau und Funktionsweise eines PSD-Elements. [3]~~		Messergebnis Gewichtsmessung.jpg\|Abbildung 22: Kombinierte Messunsicherheit der Gewichtssensorik
	Messergebnis Zeitmessung.jpg\|Abbildung 23: Kombinierte Messunsicherheit der Zeitmessung		Messergebnis Zeitmessung.jpg\|Abbildung 23: Kombinierte Messunsicherheit der Zeitmessung
	</gallery>		</gallery>

	Das Messergebnis in Abbildung 32 zeigt, dass der Abstandssensor über aufgenommene 6 Messungen hinweg einen Mittelwert von 10,066 cm bei einer kombinierten Messunsicherheit von ±0,57735 cm (11,47 %) liefert. Die Unsicherheiten resultieren aus den statistischen Schwankungen der Messwerte (Typ A) und der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs, einem Zollstock mit Genauigkeitsklasse 3 (Typ B). Die Messwerte streuen gleichmäßig um den Mittelwert und liegen vollständig innerhalb der berechneten Unsicherheitsgrenzen. Aufgrund der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs wird das Messergebnis als verwertbar eingestuft.		Das Messergebnis in Abbildung 21 zeigt, dass der Abstandssensor über aufgenommene 6 Messungen hinweg einen Mittelwert von 10,066 cm bei einer kombinierten Messunsicherheit von ±0,57735 cm (11,47 %) liefert. Die Unsicherheiten resultieren aus den statistischen Schwankungen der Messwerte (Typ A) und der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs, einem Zollstock mit Genauigkeitsklasse 3 (Typ B). Die Messwerte streuen gleichmäßig um den Mittelwert und liegen vollständig innerhalb der berechneten Unsicherheitsgrenzen. Aufgrund der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs wird das Messergebnis als verwertbar eingestuft.

	~~DRUCKSENSOR~~		Das Messergebnis in Abbildung 22 zeigt, dass der Gewichtssensor über aufgenommene 10 Messungen hinweg einen Mittelwert von 10,066 cm bei einer kombinierten Messunsicherheit von ±0,57735 cm (11,47 %) liefert. Die Unsicherheiten resultieren aus den statistischen Schwankungen der Messwerte (Typ A) und der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs, einem Zollstock mit Genauigkeitsklasse 3 (Typ B). Die Messwerte streuen gleichmäßig um den Mittelwert und liegen vollständig innerhalb der berechneten Unsicherheitsgrenzen. Aufgrund der Fehlergrenze des Referenzwerkzeugs wird das Messergebnis als verwertbar eingestuft.

Niklas.reeker@stud.hshl.de: /* Projektplan */

2025-01-16T21:23:40Z

Projektplan

← Nächstältere Version		Version vom 16. Januar 2025, 21:23 Uhr
Zeile 1.561:		Zeile 1.561:

	=== Projektplan ===		=== Projektplan ===
	Der Projektplan in Abbildung ~~'''XX'''~~ zeigt den zeitlichen Ablauf eines Projekts von Oktober 2024 bis Januar 2025. Verschiedene Aufgaben sind in einem Gantt-Diagramm als Balken dargestellt, die die Start- und Enddaten visualisieren. Aufgaben wie die mechanische Vorinstallation, die Installation des Schutzhauses und Systemtests sind aufgeführt. Abhängigkeiten zwischen den Aufgaben werden durch Pfeile verdeutlicht. Das Projekt endet Anfang Januar 2025 mit der abschließenden Dokumentation und der Vorbereitung für die Projektmesse. Der Projektplan ist [https://svn.hshl.de/svn/Elektrotechnik_Fachpraktikum/trunk/Projekte/172-184/180_Zeit_Entfernungs_und_Gewichtsschaetzung/Dokumentation/01_Projektplan/ hier] hinterlegt.		Der Projektplan in Abbildung 48 zeigt den zeitlichen Ablauf eines Projekts von Oktober 2024 bis Januar 2025. Verschiedene Aufgaben sind in einem Gantt-Diagramm als Balken dargestellt, die die Start- und Enddaten visualisieren. Aufgaben wie die mechanische Vorinstallation, die Installation des Schutzhauses und Systemtests sind aufgeführt. Abhängigkeiten zwischen den Aufgaben werden durch Pfeile verdeutlicht. Das Projekt endet Anfang Januar 2025 mit der abschließenden Dokumentation und der Vorbereitung für die Projektmesse. Der Projektplan ist [https://svn.hshl.de/svn/Elektrotechnik_Fachpraktikum/trunk/Projekte/172-184/180_Zeit_Entfernungs_und_Gewichtsschaetzung/Dokumentation/01_Projektplan/ hier] hinterlegt.

	=== Projektdurchführung ===		=== Projektdurchführung ===

Niklas.reeker@stud.hshl.de: /* Projektunterlagen */

2025-01-16T21:23:24Z

Projektunterlagen

← Nächstältere Version		Version vom 16. Januar 2025, 21:23 Uhr
Zeile 1.536:		Zeile 1.536:
	\|+ style = "text-align: left"\|		\|+ style = "text-align: left"\|
	\|-		\|-
	\|[[Datei:ProjektPlan.png\|mini\|1000px\|links\|~~Abb. XX~~: Gantt Projektplan für das Projekt "Zeit-, Entfernungs- und Gewichtsschätzung“]]		\|[[Datei:ProjektPlan.png\|mini\|1000px\|links\|Abbildung 48: Gantt Projektplan für das Projekt "Zeit-, Entfernungs- und Gewichtsschätzung“]]
	\|}		\|}

Niklas.reeker@stud.hshl.de: /* Stateflow */

2025-01-16T21:22:17Z

Stateflow

← Nächstältere Version		Version vom 16. Januar 2025, 21:22 Uhr
Zeile 1.427:		Zeile 1.427:
	\|+ style = "text-align: left"\|		\|+ style = "text-align: left"\|
	\|-		\|-
	\|[[Datei:Zustandsautomat.jpg\|mini\|400px\|~~Abb. 40~~: Zustandsautomat des Projektes]]		\|[[Datei:Zustandsautomat.jpg\|mini\|400px\|Abbildung 46: Zustandsautomat des Projektes]]
	\|[[Datei:AufbauZustandsautomat.jpg\|mini\|850px\|~~Abb. 41~~: Aufbau des Zustandsautomats]]		\|[[Datei:AufbauZustandsautomat.jpg\|mini\|850px\|Abbildung 47: Aufbau des Zustandsautomats]]
	\|}		\|}