Autor: |
Prof. Dr.-Ing. Schneider
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Modul |
Business and Systems Engineering, Angewandte Informatikpraktikum, Übung, Wintersemester
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Modulbezeichnung: |
BSE-M-2-1.09
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Aufgabe 3.1: Entfernungsmessung mit dem Sharp GP2-Y0A41SK0F
- Lesen Sie die Entfernung des Ultraschallsensors ein.
- Filtern Sie das Messignal, um Messfehler zu eliminieren. Programmieren Sie hierzu ein rekursives Tiefpassfilter als
MATLAB Function
.
- Nutzen Sie das Ampelmodul, um die Entfernung von Objekten gemäß Tabelle 1 anzuzeigen.
Tabelle 1: Anforderungen an die Software
Req. |
Beschreibung |
Priorität
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1 |
Messung der Entfernung mittels Sharp IR-Sensor |
1
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2 |
Messbereich: 4\,cm bis 30\,cm |
1
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3 |
Aufzeichnung, Analyse und verzugsfreie Filterung der Messwerte <math>U_{raw}<math>. |
1
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4 |
Stellen Sie in einem Scope in demselben Graph die ungefilterten Werte $U_{raw}$ dem Filterergebnis $U_{filt}$ gegenüber dar. |
1
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5 |
Die Kennlinie des Infrarotsensors ist nichtlinear. Kalibrierung für den Messbereich mittels Regressionskurve für den Arbeitsbereich. |
1
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6 |
Referenzmessung der Abstandsmessung im Arbeitsbereich mit Gliedermaßstab. |
1
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7 |
x ≥ 0,3 m: gelb |
1
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8 |
0,04 m < x < 0,3 m: grün |
1
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9 |
x ≤ 0,04 m: rot |
1
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Lernzielkontrollfragen
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1 |
Wie funktioniert der IR-Sensor (Sharp 0A41SK) technisch? Wie funktioniert der Primärsensor?
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2 |
Welche Leistungsmerkmale hat der Sensor?
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3 |
Wie schließen Sie einen Infrarotsensors über das Breadboard an den Arduino an.
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4 |
Welcher systematische Fehler tritt beim Infrarotsensor auf? Stellen Sie einen Bezug zum Datenblatt her.
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5 |
Welches Filterverfahren ist optimal zur Eliminierung des Sensorfehlers?
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6 |
Wie verarbeiten Sie die analogen Signale des Infrarotsensors digital zur Entfernung?
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Aufgabe 3.2: Kühlschrank-Wächter mit LDR
Tabelle 1: Materialliste
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# |
Anzahl |
Material
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1 |
1 |
PC mit MATLAB/Simulink R2022b
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2 |
1 |
Fotowiderstand LDR 10 kΩaktiver oder passiver Lautsprecher
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3 |
1 |
aktiver Piezo Summer oder [Passiver_Lautsprecher|passiver Lautsprecher]
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4 |
1 |
Arduino Uno R3
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5 |
1 |
Steckbrett
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6 |
5 |
Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm
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Entwickeln Sie eine Kühlschrank-Wächter, der einen schrillen Warnton gibt, wenn die Kühlschranktür zu lange geöffnet ist.
Tabelle 2: Anforderungen an die Software
Req. |
Beschreibung |
Priorität
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1 |
Messung der Helligkeit im Kühlschrank mittels LDR (Schaltung s. Bild 3 und 4). |
1
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2 |
Geht das Licht im Kühlschrank an, wird die Zeit gemessen, während die Kühlschranktür geöffnet ist. |
1
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3 |
Nach einer Zeit > 5 s ertönt ein Warnton. |
1
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4 |
Bei Dunkelheit (Tür geschlossen) verstummt der Warnton |
1
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Lernzielkontrollfragen
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# |
Anzahl |
Material
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1 |
1 |
PC mit MATLAB/Simulink R2022b
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2 |
1 |
aktiver oder passiver Lautsprecher
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3 |
1 |
Arduino Uno R3
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4 |
1 |
Streckbrett
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5 |
5 |
Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm
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Literatur
- Bosl, A.: Einführung in MATLAB/Simulink : Berechnung, Programmierung, Simulation. München : Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2. Auflage 2017. ISBN: 9783446442696
- Eshkabilov, S.: Beginning MATLAB and Simulink: From Novice to Professional. Apress, 2019. ISBN: 9781484250617
- Haußer, F.; Luchko, Y.: Mathematische Modellierung mit MATLAB. Berlin, Heidelberg : Springer Spektrum, 2. Auflage 2019. ISBN: 9783662597446.
- Stein, U.: Programmieren mit MATLAB : Programmiersprache, grafische Benutzeroberflächen, Anwendungen. München : Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 6. Auflage 2017. ISBN: 9783446454231
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