| 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
|
| 3 |
Aufzeichnung, Analyse und verzugsfreie Filterung der Messwerte  . |
1
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| 4 |
Stellen Sie in einem Scope in demselben Graph die ungefilterten Werte dem Filterergebnis  gegenüber dar. |
1
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| 5 |
Die Kennlinie des Infrarotsensors ist nichtlinear. Kalibrierung für den Messbereich mittels Regressionskurve für den Arbeitsbereich. |
1
|
| 6 |
Referenzmessung der Abstandsmessung im Arbeitsbereich mit Gliedermaßstab. |
1
|
| 7 |
x ≥ 0,3 m: gelb |
1
|
| 8 |
0,04 m < x < 0,3 m: grün |
1
|
| 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
Abb. 5: Darstellung des Rohsignals des IR-Entfernungssensors (rote Kurve)
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-Spannungsteiler. |
1
|
| 2 |
Geht das Licht im Kühlschrank an, wird die Zeit gemessen, während die Kühlschranktür geöffnet ist. |
1
|
| 3 |
Nach einer Zeit > 5 s ertönt ein Warnton. |
1
|
| 4 |
Bei Dunkelheit (Tür geschlossen) verstummt der Warnton |
1
|
| Lernzielkontrollfragen
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| # |
Anzahl |
Material
|
| 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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Aufgabe 3.3: Temperaturmessung mit PTC
Mittels temperaturabhängigem Halbleiterwiderstand (Thermistor) soll die Außentemperatur gemessen werden.
Tabelle 2: Anforderungen an die Software
| Req. |
Beschreibung |
Priorität
|
| 1 |
Messung der Temperatur mittels PTC-Schaltung Messschaltung |
1
|
| 2 |
Kennlinienkalibrierung via nichtlinearer Funktion  in °C für den Arbeitsbereich. |
1
|
| 3 |
Temperaturbereich: -10 °C bis 70 °C. |
1
|
| 4 |
Temperaturanzeige (Wert, zeitl. Verlauf) in Simulink in °C. |
1
|
| 5 |
Referenzmessung der Temperaturmessung im Arbeitsbereich. |
1
|
| 6 |
Temperaturanzeige (Wert, zeitl. Verlauf) auf dem LCD-Display. |
2
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| Lernzielkontrollfragen
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| # |
Anzahl |
Material
|
| 1 |
1 |
PC mit MATLAB/Simulink R2022b
|
| 2 |
1 |
Widerstand 10\,k$\Omega$, 0,5\% (R1)
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| 3 |
1 |
Arduino Uno R3
|
| 4 |
1 |
Streckbrett
|
| 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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