BSE AngInf - SoSe24 - Digitale Signalverarbeitung mit Simulink: Unterschied zwischen den Versionen
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== Aufgabe 3.1 == | == Aufgabe 3.1: Entfernungsmessung mit dem Sharp GP2-Y0A41SK0F == | ||
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| <strong>Tabelle 1: Materialliste </strong> | |||
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| 1 || 1|| PC mit MATLAB/Simulink R2022b | |||
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| 6 || 5 || Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm | |||
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# Lesen Sie die Entfernung des Ultraschallsensors ein. | # Lesen Sie die Entfernung des Ultraschallsensors ein. | ||
<!--# Messen Sie auf ein feststehenden Ziel im Abstand von 20 cm. Bestimmen Sie die Messunsicherheit Typ C nach GUM und geben Sie das komplette Messergebnis an. --> | <!--# Messen Sie auf ein feststehenden Ziel im Abstand von 20 cm. Bestimmen Sie die Messunsicherheit Typ C nach GUM und geben Sie das komplette Messergebnis an. --> | ||
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| 1 || x ≥ 1 m: grün || 1 | | 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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| <strong>Lernzielkontrollfragen </strong> | |||
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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 == | |||
Datei:LDR Spannungsteiler.png | |||
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| <strong>Tabelle 1: Materialliste </strong> | |||
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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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Entwickeln Sie eine Kühlschrank-Wächter, der einen schrillen Warnton gibt, wenn die Kühlschranktür zu lange geöffnet ist. | |||
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|+ style = "text-align: left"|Tabelle 2: Anforderungen an die Software | |||
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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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| <strong>Lernzielkontrollfragen </strong> | |||
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! # !! Anzahl !! Material | |||
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| 1 || 1 || PC mit MATLAB/Simulink R2022b | |||
|- | |||
| 2 || 1 || aktiver oder passiver Lautsprecher | |||
|- | |||
| 3 || 1 || Arduino Uno R3 | |||
|- | |||
| 4 || 1 || Streckbrett | |||
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| 5 || 5 || Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm | |||
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{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed" | |||
| <strong>Nützliche Links </strong> | |||
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| [[Sharp_GP2Y0A41SK0F| Wiki-Artikel: Sharp GP2Y0A41SK0F]] | |||
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| <strong>Tabelle 1: Materialliste </strong> | |||
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| 1 ||Wie funktioniert der Ultraschallsensor (HC-SR04) technisch? | |||
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| 2 || Welche Leistungsmerkmale hat er? | |||
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| 3 || Wie schließen Sie einen Ultraschallsensor (HC-SR04) an den Arduino an? | |||
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| 4 || Wie regen Sie den Ultraschallsender an (<code>Trig</code>)? | |||
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| 5 || Wie sieht das Messsignal aus (<code>Echo</code>)? | |||
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| 6 || Wie verarbeitet man die Signale des Ultraschallsensors \verb|Echo| zu einer Distanz? | |||
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==Literatur== | ==Literatur== | ||
*Bosl, A.: ''Einführung in MATLAB/Simulink : Berechnung, Programmierung, Simulation.'' München : Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2. Auflage 2017. ISBN: 9783446442696 | *Bosl, A.: ''Einführung in MATLAB/Simulink : Berechnung, Programmierung, Simulation.'' München : Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2. Auflage 2017. ISBN: 9783446442696 | ||
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Version vom 26. Juni 2024, 08:46 Uhr
Autor: | Prof. Dr.-Ing. Schneider |
Modul | Business and Systems Engineering, Angewandte Informatikpraktikum, Übung, Wintersemester |
Modulbezeichnung: | BSE-M-2-1.09 |
Aufgabe 3.1: Entfernungsmessung mit dem Sharp GP2-Y0A41SK0F
Tabelle 1: Materialliste | |||||||||||||||||||||
|
- 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.
Req. | Beschreibung | Priorität |
---|---|---|
1 | Messung der Entfernung mittels Sharp IR-Sensor | 1 |
2 | Messbereich: 4\,cm bis 30\,cm | 1 |
3 | Aufzeichnung, Analyse und verzugsfreie Filterung der Messwerte <math>U_{raw}<math>. | 1 |
4 | Stellen Sie in einem Scope in demselben Graph die ungefilterten Werte $U_{raw}$ dem Filterergebnis $U_{filt}$ gegenüber dar. | 1 |
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 |
Lernzielkontrollfragen | ||||||||||||
|
Aufgabe 3.2: Kühlschrank-Wächter mit LDR
Datei:LDR Spannungsteiler.png
Tabelle 1: Materialliste | ||||||||||||||||||
|
Entwickeln Sie eine Kühlschrank-Wächter, der einen schrillen Warnton gibt, wenn die Kühlschranktür zu lange geöffnet ist.
Req. | Beschreibung | Priorität |
---|---|---|
1 | Messung der Helligkeit im Kühlschrank mittels LDR (Schaltung s. Bild 3 und 4). | 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 | ||||||||||||||||||
|
Nützliche Links |
Wiki-Artikel: Sharp GP2Y0A41SK0F |
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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