AlphaBot: Hardware Support Package für MATLAB

Aus HSHL Mechatronik
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Abb. 1: MATLAB® als serieller Monitor
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul II, MTR-B-2-2.11
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatik Praktikum 2, 2. Semester


Inhalt

  • Nutzung von MATLAB® als seriellen Monitor.
  • Inbetriebnahme des AlphaBot
  • Einbindung der Bibliotheken für den AlphaBot
  • Auslesen eine Potentiometers
  • Ansteuern einer RGB-LED
  • Statische und dynamische Messung mit dem Ultraschallsensor
  • Anwendung rekursiver Filter auf Echtzeitdaten

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion können Sie

  • Debug-Daten speichern und via MATLAB® visualisieren.
  • direkt MATLAB® als seriellen Monitor nutzen.
  • den AlphaBot sicher in Betrieb nehmen, das Potentiometer auslesen und eine RGB-LED ansteuern.
  • Entfernungen mit dem Ultraschall-Sensor messen.
  • Messwerte in Echtzeit filtern.

Versuchsvorbereitung

  • Das MATLAB Support Package für Arduino Hardware muss unter MATLAB installiert werden
    • Starten Sie MATLAB
    • Wählen Sie unter Add-Ons das Get Hardware Support Packages aus.
    • Installieren Sie das MATLAB Support Package für Arduino Hardware.
  • Verbinden Sie Arduino und PC via USB.
  • Bringen Sie mit dem Geräte-Manager den COM-Port des Arduino in Erfahrung.
  • Testen Sie die Verbindung mit >> h = arduino('COM5','Uno') für Ihren COM-Port.

Versuchsdurchführung

Aufgabe 2.1: MATLAB® als serieller Monitor

  1. Nutzen Sie MATLAB® um die Messdaten direkt (live) darzustellen.
  2. Verbinden Sie den Arduino mit dem PC via USB.
  3. Greifen Sie hierzu auf die serielle Schnittstelle zu.
  4. Nutzen Sie das Demo DemoDebug2MATLAB.m im SVN.
  5. Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.

Nützlich MATLAB®-Befehle: arduinofopen, feof, fgetl, strfind, isempty, plot, xlabel, ylabel, legend

Arbeitsergebnisse in SVN: seriellerMonitor.m

Aufgabe 2.2: Inbetriebnahme des AlphaBot

  1. Arbeiten Sie sich anhand des Wiki-Artikels in den AlphaBot ein. Beachten Sie besonders die Ausrichtung der Akkus. ACHTUNG BRANDGEFAHR!
  2. Binden Sie die AlphaBot Bibliothek nach Anleitung in die Arduino IDE ein.
  3. Machen Sie sich mit dem Demo E23_RGB_LED.ino vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
  4. Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
  5. Am Analogport A0 ist das Potentiometer des Erweiterungsborts angeschlossen. Nutzen Sie das Potentiometer, um die Blinkfrequenz der RGB-LED im Bereich 0 s..1 s zu verändern.
  6. Stellen Sie den Wert des Potentiometers an A0 in MATLAB® live dar.

Lernzielkontrollfragen:

  • Wie funktioniert eine RGB-LED?
  • Welches sind die Parameter des HSV-Farbraums?
  • Wie stellt man bei einer RGB-LED die Farbe ein?
  • Wie bekommt man eine RGB-LED zum Blinken?
  • Wie funktioniert ein Potentiometer?
  • Wie liest man die Stellung eines Potentiometers aus?

Arbeitsergebnisse: steuereRGBLED.ino, zeigePotiWert.m

Aufgabe 2.3: AlphaBot Ultraschall

  1. Machen Sie sich mit dem Demo E05_Ultraschall_Entfernungsmessung.ino vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
  2. Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
  3. Lesen Sie die Messwerte des Ultraschallsensors aus.
  4. Stellen Sie den Wert des Ultraschallsensors in MATLAB® live dar.

Lernzielkontrollfragen:

  • An welchen Pins sind Trigger und Echo angeschlossen? Wie lässt sich das anpassen?

Arbeitsergebnisse in SVN: messeUltraschall.ino, zeigeUltraschall.m

Aufgabe 2.4: Glättung der Ultraschallmessung

  1. Nutzen Sie Ihre Ergebnisse aus Aufgabe 2.3, um die Messwerte in Echtzeit zu glätten.
  2. Vergleichen Sie die Ergebnisse des Tiefpasses mit denen des gleitenden Mittelwertfilters in einem Plot mit Achsenbeschriftung und Legende.

Arbeitsergebnisse in SVN: messeUltraschall.ino, filtereUltraschall.m

Lernzielkontrollfragen:

  1. Wurde das Signalrauschen geglättet?
  2. Ist das gefilterte Signal verzögert?
  3. Welchen Einfluss haben die Filterparameter?
  4. Wie verhalten sich die gefilterten Signal bei Ausreißern?

Aufgabe 2.5: Nachhaltige Doku

Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Tutorials

Demos


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