Arduino: Temperaturmessung mit NTC und PTC: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Kategorie:Arduino]]
[[Kategorie:Arduino]]
[[Datei:Lernset - Einsteiger Kit für Arduino.jpg|thumb|rigth|450px|Abb. 1: Lernset - Einsteiger Kit für Arduino]]
[[Datei:NTC.jpg|thumb|rigth|300px|Abb. 1: NTC Temperatursensor]]
'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
{|
'''Modul:''' Praxismodul I<br>
|-
'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 1. Semester, Wintersemester
| '''Autor:''' || [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]
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| '''Modul:''' || Praxismodul I
|-
| '''Lektion 13:''' || Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester, Wintersemester
|}


== Inhalt ==
== Inhalt ==
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Nach Durchführung dieser Lektion
Nach Durchführung dieser Lektion
* können Sie mittels NTC und PTC Temperaturen messen.
* können Sie mittels NTC und PTC Temperaturen messen.
* können die Funktion eines NTC und PTX beschreiben.
* können die Funktion und die Kennlinien eines NTC und PTC beschreiben.
* können Sie Messwerte im EEPROM ablegen und auswerten.
* können Sie Messwerte im EEPROM ablegen und auswerten.


== Lernzielkontrolle ==
== Lernzielkontrolle ==
# TBD
# Was ist ein NTC? Wie funktioniert er?
# Mit welcher Schaltung kann man mit einem NTC die Temperatur messen?
# Wie lautet der Zusammenhang <math>T = f(R_{NTC})</math>?
# Setzen Sie die Formel in C um und testen Sie diese mit den Messwerten aus dem NTC-Datenblatt.
# Was ist ein PTC? Wie funktioniert er?
# Mit welcher Schaltung kann man mit einem PTC die Temperatur messen?
# Wie lautet der Zusammenhang <math>T = f(R_{PTC})</math>?
# Setzen Sie die Formel in C um und testen Sie diese mit den Messwerten aus dem PTC-Datenblatt.
# Unter welchen Bedingungen nutzen Sie einen NTC oder PTC?
# Was bedeutet [https://de.wikipedia.org/wiki/Electrically_Erasable_Programmable_Read-Only_Memory EEPROM]?
# Wie groß ist das EEPROM vom [[Arduino_UNO:_Board_Anatomie|Arduino Uno R3]]?
# Wo auf der Platine vom [[Arduino_UNO:_Board_Anatomie|Arduino Uno R3]] befindet sich das EEPROM?
# Wie häufig können Sie das EEPROM beschreiben?
# Welche Daten würden Sie im EEPROM ablegen?
# Beschreiben Sie alle Methoden der Klasse <code>EEPROM.h</code> (<code>crc, get, put, read, update, write</code>).
# Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
# Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
# Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
# Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
# Wurde auf <code>magic numbers</code> verzichtet?
# Wurde auf <code>magic numbers</code> verzichtet?
# Wurde die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie]] eingehalten?
# Wurde die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie]] eingehalten?
== Tutorials ==
* [https://docs.arduino.cc/learn/built-in-libraries/eeprom Arduino.cc: EEPROM Library]
* [https://docs.arduino.cc/learn/programming/eeprom-guide Arduino.cc: A guide to EEPROM]
* [[PTC_Temperatursensor_KTY_81-210| HSHL-Wiki: PTC Temperatursensor (KTY81-210)]]
* [[Temperatursensor_NTC_MF58_3950_B| HSHL-Wiki: NTC Temperatursensor (MF58 3950 B)]]
== Demos ==
*[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoEEPROM/DemoEEPROM.ino SVN: DemoEEPROM.ino]
*[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoMessePTCTemperatur/DemoMessePTCTemperatur.ino SVN: DemoMessePTCTemperatur.ino]


== Vorbereitung ==
== Vorbereitung ==
Bereiten Sie sich anhand der nachfolgenden Aufgaben auf den Praktikumstermin vor.
Bereiten Sie sich anhand der nachfolgenden Aufgaben auf den Praktikumstermin vor.
# Bereiten Sie Aufgabe 11.1 vor.
# Bereiten Sie sich anhand der [[Arduino:_Temperaturmessung_mit_NTC_und_PTC#Tutorials|Tutorials]] und [[Arduino:_Temperaturmessung_mit_NTC_und_PTC#Demos|Demos]] vor.
# Schreiben und testen Sie die Funktion <code>GleitendesMittelwertFilter()</code>.
# Planen Sie alle Programme als PAP.
# Schreiben und testen Sie die Funktion <code>TiefpasstFilter()</code>.
# Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
# Planen Sie alle Programme mit PAP.
# Arbeiten Sie nachhaltig in SVN.


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>PAP, charakterisiereUltraschaschallsensor.ino, USMessung.txt, charakterisiereUltraschallSensor.m, Lernzielkontrolle_Termin_11.pdf, GleitendesMittelwertFilter(), TiefpasstFilter()</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_12.pdf</code>


== Versuchsdurchführung ==
== Versuchsdurchführung ==
=== Aufgabe 11.1: Charakterisierung des Ultraschallsensors ===
=== Aufgabe 13.1: Lernzielkontrolle ===
* Schreiben Sie die Funktion <code>float messeUltraschallAbstand()</code>, welche eine Messung mit dem Ultraschallsensor durchführt und die Strecke in cm zurück gibt.
Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.
* Zeichnen Sie die den Zeitstempel in s, die Signallaufzeit t in s und berechnete Entfernung s in cm in der Datei <code>Ultraschallmessung.txt</code> auf. Nutzen Sie hierzu <code>Putty</code>.
* Laden und visualisieren Sie die Messdaten in <code>Ultraschallmessung.txt</code>  mit MATLAB<sup>®</sup>.
* Stellen Sie in MATLAB® Entfernung s über der Laufzeit t dar. Beschriften Sie den Graphen.
* Bestimmen Sie messtechnisch die Empfindlichkeit E, die Auflösung von t und die daraus resultierende Auflösung von s.
* Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse <code>Lernzielkontrolle_Termin_11.pdf</code>


'''Nützlich MATLAB®-Befehle:''' plot, xlabel, ylabel, legend, disp
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_13.pdf</code>
----
=== Aufgabe 13.2: Temperaturmessung mit einem NTC ===
# Bauen Sie die [[Temperatursensor_NTC_MF58_3950_B#Messschaltung|Grundschaltung]] für eine Temperaturmessung mit NTC auf.
# Lesen Sie die Spannung am Analogpin <code>A0</code> ein.
# Berechnen Sie aus dem Digitalwort den Widerstand <math>R(T)</math> in Ω.
# Formen Sie die [[Temperatursensor_NTC_MF58_3950_B#Kennlinie|Formel]] <math>R(T)</math> nach <math>T</math> um.
# Berechnen Sie mit Ihrer Formel die Temperatur in °C.
# Visualisieren Sie die Temperatur in °C im seriellen Plotter.


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>charakterisiereUltraschaschallsensor.ino, USMessung.txt, charakterisiereUltraschallSensor.m, Lernzielkontrolle_Termin_11.pdf</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>messeNTCTemperatur.ino</code>


=== Aufgabe 11.2: Statische Messunsicherheit ===
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
# Lesen Sie die Messwerte des Ultraschall-Sensors auf statische Ziele im gesamten Messbereich aus (10 cm, 20 cm, 50 cm, 1 m, 2 m, 3 m, 4 m). Schreiben Sie hierzu ein Arduino-Programm <code>statische Messunsicherheit.ino</code>. Jeder Messsatz sollte >100 Messwerte umfassen.
'''Lösungsweg'''<br>
# Nutzen Sie das Programm <code>Putty</code>, um die Daten der seriellen Schnittstelle in der ASCII-Datei <code>Ultraschallmessung.txt</code> zu speichern.  
# <code>#include <math.h></code>
# Schreiben Sie einmalig als Header die Bezeichnung der Messwerte Zeit in ms und Strecke in cm in die Textdatei.
# <code>Messwert=analogRead(A0);</code>
# Laden und visualisieren Sie die Messdaten in Ultraschallmessung.txt mit MATLAB®.
# Widerstand über den Spannungsteiler berechnen: <code>R = 10000*(1024/Messwert-1)</code>
# Stellen Sie die Messdaten in einem Diagramm in cm über der Zeit dar.
# [[Temperatursensor_NTC_MF58_3950_B#Kennlinie|Formel]] nach T umformen.
# Berechnen Sie Mittelwert und Standardabweichung und stellen Sie diese dar,
# <code>R0, T0, B</code> dem Datenblatt entnehmen und in die Formel einsetzen.
# Beschriften Sie die Graphen.
# <math>T=f(R_{NTC})</math> in K berechnen.
# K in °C umrechnen und im seriellen Plotter anzeigen.


'''Nützlich MATLAB®-Befehle:''' <code>mean, std, xline</code>
Die Lösung finden Sie in [1, S. 144ff.].
</div>
----
=== Aufgabe 13.3: Temperaturmessung mit einem PTC ===
# Bauen Sie die [[PTC_Temperatursensor_KTY_81-210#Messschaltung|Grundschaltung]] für eine Temperaturmessung mit NTC auf.
# Lesen Sie die Spannung am Analogpin <code>A0</code> ein.
# Berechnen Sie aus dem Digitalwort den Widerstand <math>R(T)</math> in Ω.
# Formen Sie die [[PTC_Temperatursensor_KTY_81-210#Kennlinie|Formel]] <math>R(T)</math> nach <math>T</math> um.
# Berechnen Sie mit Ihrer Formel die Temperatur in °C.
# Visualisieren Sie die Temperatur in °C im Seriellen Plotter.


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>statische Messunsicherheit.ino, Ultraschallmessung.txt, zeigeUltraschallMessung.m</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>messePTCTemperatur.ino</code>


=== Aufgabe 11.3: Gleitendes Mittelwertfilter ===
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
Ein gleitendes Mittlwertfilter bildet einen Mittelwert über k Messwerte mittels FIFO.
'''Lösungsweg'''<br>
# Schreiben Sie die Funktion <code>GleitendesMittelwertFilter()</code>, welches die Eingangswerte zyklisch filtert. Hier bei wird der Mittelwert über die letzten k Messwerte gebildet.
# <code>#include <math.h></code>
# Testen Sie Ihre Funktion mit Ultraschallmesswerten mit statischen Zielen.
# <code>Messwert=analogRead(A0);</code>
# Visualisieren Sie Messwerte und Filterergebnis im seriellen Plotter.
# Widerstand über den Spannungsteiler berechnen: <code>R = 10000*(1024/Messwert-1)</code>
# Testen Sie Ihre Funktion mit Ultraschallmesswerten mit dynamischen Zielen.
# [[PTC_Temperatursensor_KTY_81-210#Kennlinie|Formel]] nach T umformen.
# Wählen Sie k anhand der Messwerte und diskutieren Sie Ihre Wahl mit Prof. Schneider.
# <code>R0, T0, A</code> dem Datenblatt entnehmen und in die Formel einsetzen.
# <math>T=f(R_{NTC})</math> in °C berechnen und im seriellen Plotter anzeigen.


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>testeGleitendesMittelwert.ino</code>
Die Lösung finden Sie in [1, S. 144ff.].


'''Hinweis:'''
'''Demo:''' [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoMessePTCTemperatur/DemoMessePTCTemperatur.ino SVN: DemoMessePTCTemperatur.ino]
* Nutzen Sie das FIFO aus Aufgabe 6.4.
</div>
* Die Formel für das gleitende Mittelwertfilter lautet: <math>\bar{x}(k)=\frac{x(1)+x(2)+\ldots+x(k)}{k}</math> für <math>k</math> Messwerte
----
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
=== Aufgabe 13.4: Datensicherung im EEPROM ===
* Betreiben Sie den Arduino mit einem 9&thinsp;V Batterieblock.
* Lesen Sie einen entprellten Taster ein.
* Sichern Sie bei Tastendruck folgende Daten im EEPROM
** die Namen der Teammitglieder als <code>string</code>.
** die Anzahl der Teammitglieder als <code>byte</code>.
** die Baudrate als <code>int</code>.
** die Zeit mit <code>millis()</code> als <code>long</code>.
** die gemessene Temperatur in °C als <code>float</code>.
* Messen Sie im Labor bei ca. 20&thinsp;°C und im Freien bei ca. 0&thinsp;°C.
* Trennen Sie den Arduino kurz von der Spannungsversorgung.
* Lesen Sie die im EEPROM gespeicherten Daten aus und visualisieren Sie diese im seriellen Monitor.


Eine Einführung zu rekursiven Filtern finden Sie in folgendem Video.<br>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>speichereDatenimEEPROM.ino, leseDatenausEEPROM.ino</code>
* Gleitendes Mittelwertfilter: 19&thinsp;m 52&thinsp;s
* Tiefpasfilter: 29&thinsp;m
<iframe key="panopto" path="/Panopto/Pages/Viewer.aspx?id=fce4a806-dcbf-4e92-b10d-ac69013d7cb1&autoplay=false&offerviewer=true&showtitle=true&showbrand=true&captions=false&interactivity=all" height="405" width="720" style="border: 1px solid #464646;" allowfullscreen allow="autoplay"></iframe>


<div class="mw-collapsible mw-collapsed">


'''Demo:''' [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoGleitenderMittelwert SVN: DemoGleitenderMittelwert]
'''Demo:''' [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoEEPROM/DemoEEPROM.ino SVN: DemoEEPROM.ino]
</div>
 
=== Aufgabe 11.4: Rekursives Tiefpassfilter ===
Ein rekursives Filter kann Messwerte in Echtzeit während der Laufzeit filtern. Nutzen Sie ein Tiefpassfilter, um die Messwerte zu filtern.
# Schreiben Sie die Funktion <code>TiefpassFilter()</code>, welches die Eingangswerte zyklisch filtert. Hier bei wird der Tiefpass berechnet.
# Testen Sie Ihre Funktion mit Ultraschallmesswerten mit statischen Zielen.
# Visualisieren Sie Messwerte und Filterergebnis im seriellen Plotter.
# Testen Sie Ihre Funktion mit Ultraschallmesswerten mit dynamischen Zielen.
# Wählen Sie <math>\alpha</math> anhand der Messwerte und diskutieren Sie Ihre Wahl mit Prof. Schneider.


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>testeTiefpassFilter.ino</code>
'''Tutorials'''
* [https://docs.arduino.cc/learn/built-in-libraries/eeprom Arduino.cc: EEPROM Library]
* [https://docs.arduino.cc/learn/programming/eeprom-guide Arduino.cc: A guide to EEPROM]


'''Hinweis:'''
{{#ev:youtube|https://https://youtu.be/bVH4_tet_Eo| 600 | | Video 1: So funktioniert der Arduino EEPROM|frame}}
* Die Formel für das Tiefpassfilter lautet: <math>\bar{x}(k)=\alpha \cdot \bar{x}(k-1)+ (1-\alpha)\cdot x(k)</math> für den aktuellen Messwert <math>x(k)</math>.
* <math>\alpha</math> ist hierbei ein Filterparameter <math>0<\alpha<1</math>.
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">


'''Demo:''' [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoTiefpassFilter/DemoTiefpassFilter.ino SVN: DemoTiefpassFilter.ino]
</div>
</div>
 
----
=== Aufgabe 11.5: Dynamische Messunsicherheit ===
=== Aufgabe 13.5: Nachhaltige Doku ===
* Zeigen Sie das ungefilterte und das Tiefpass-gefilterte Signal in MATLAB® an. Messen Sie auf ein Ziel im gesamten Messbereich (2 cm - 4 m - 2 cm). 
* Wurde das Signalrauschen geglättet?
* Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
* Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
* Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
* Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
Zeile 112: Zeile 150:
* Wurden die PAPs erstellt und abgelegt? Passen die PAPs 100% zum Programm?
* Wurden die PAPs erstellt und abgelegt? Passen die PAPs 100% zum Programm?


'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>, <code>USTiefpassFilter.ino</code>, <code>Ergebnisbewertung.pdf</code>
'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code></code>


== Bewertung ==
{| class="wikitable"
|-
| '''Aufgabe'''|| '''Punkte'''
|-
| 11.1|| 2
|-
| 11.2|| 2
|-
| 11.3|| 2
|-
| 11.4|| 2
|-
| 11.5|| 2
|-
|}
== Tutorials ==
* [https://docs.arduino.cc/software/ide-v2/tutorials/ide-v2-serial-plotter Arduino: Using the Serial Plotter Tool]
* [[Ultraschallsensor_HC-SR04| HSHL-Wiki: Ultraschallsensor HC-SR04]]
* [https://funduino.de/nr-10-entfernung-messen Funduino: Entfernungen mit einem HC-SR04 Ultraschallsensor am Arduino messen]
== Demos ==
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoGleitenderMittelwert/DemoGleitenderMittelwert.ino SVN: DemoGleitenderMittelwert.ino]
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoTiefpassFilter/DemoTiefpassFilter.ino SVN: DemoTiefpassFilter.ino]


<!--
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoSharpIR/DemoSharpIR.ino DemoSharpIR.ino]
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoLookupTable/DemoLookupTable.ino DemoLookupTable.ino]
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoLookupTable/DemoLookupTableIR.ino DemoLookupTableIR.ino]
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoUnterfunktion/DemoUnterfunktion.ino DemoUnterfunktion.ino]
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoSizeOfArray/DemoSizeOfArray.ino DemoSizeOfArray.ino]
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoSortiereArray/DemoSortiereArray.ino DemoSortiereArray.ino]
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoMedianFilter/DemoMedianFilter.ino DemoMedianFilter]
-->


== Literatur ==
== Literatur ==
Zeile 159: Zeile 162:


----
----
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg|Arduino Praxiseinstieg]]
→ Termine [[Einführungsveranstaltung Informatikpraktikum 1|0]] [[Einarbeitung_in_die_Versionsverwaltung_SVN|1]] [[Einstieg_in_die_Welt_des_Arduino|2]]  [[Arduino: Taster auswerten und LEDs ansteuern|3]] [[Arduino:_Sensoren_einlesen|4]]  [[Arduino:_Infrarotsensor_einlesen|5]] [[Arduino:_Infrarotsensor_entstören|6]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_I_WS_WS_24/25|7]] [[Arduino:_IR-Theremin|8]] [[Arduino:_Aktoren|9]] [[Arduino:_LCD_Display_mit_I2C_Schnittstelle|10]] [[Arduino:_Ultraschall_Entfernungsmessung|11]] [[Arduino:_Ultraschallsensor_entstören|12]] [[Arduino:_Temperaturmessung_mit_NTC_und_PTC|13]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_II_WS_WS_24/25|14]]<br>
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_24/25|Arduino Praxiseinstieg]]

Aktuelle Version vom 12. September 2024, 14:33 Uhr

Abb. 1: NTC Temperatursensor
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lektion 13: Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester, Wintersemester

Inhalt

  • Temperaturkennlinie von NTC und PTC
  • Temperaturmessung mit NTC und PTC
  • Datenspeicherung im EEPROM


Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

  • können Sie mittels NTC und PTC Temperaturen messen.
  • können die Funktion und die Kennlinien eines NTC und PTC beschreiben.
  • können Sie Messwerte im EEPROM ablegen und auswerten.

Lernzielkontrolle

  1. Was ist ein NTC? Wie funktioniert er?
  2. Mit welcher Schaltung kann man mit einem NTC die Temperatur messen?
  3. Wie lautet der Zusammenhang ?
  4. Setzen Sie die Formel in C um und testen Sie diese mit den Messwerten aus dem NTC-Datenblatt.
  5. Was ist ein PTC? Wie funktioniert er?
  6. Mit welcher Schaltung kann man mit einem PTC die Temperatur messen?
  7. Wie lautet der Zusammenhang ?
  8. Setzen Sie die Formel in C um und testen Sie diese mit den Messwerten aus dem PTC-Datenblatt.
  9. Unter welchen Bedingungen nutzen Sie einen NTC oder PTC?
  10. Was bedeutet EEPROM?
  11. Wie groß ist das EEPROM vom Arduino Uno R3?
  12. Wo auf der Platine vom Arduino Uno R3 befindet sich das EEPROM?
  13. Wie häufig können Sie das EEPROM beschreiben?
  14. Welche Daten würden Sie im EEPROM ablegen?
  15. Beschreiben Sie alle Methoden der Klasse EEPROM.h (crc, get, put, read, update, write).
  16. Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
  17. Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
  18. Wurde auf magic numbers verzichtet?
  19. Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?

Tutorials

Demos

Vorbereitung

Bereiten Sie sich anhand der nachfolgenden Aufgaben auf den Praktikumstermin vor.

  1. Bereiten Sie sich anhand der Tutorials und Demos vor.
  2. Planen Sie alle Programme als PAP.
  3. Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
  4. Arbeiten Sie nachhaltig in SVN.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_12.pdf

Versuchsdurchführung

Aufgabe 13.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_13.pdf

Aufgabe 13.2: Temperaturmessung mit einem NTC

  1. Bauen Sie die Grundschaltung für eine Temperaturmessung mit NTC auf.
  2. Lesen Sie die Spannung am Analogpin A0 ein.
  3. Berechnen Sie aus dem Digitalwort den Widerstand in Ω.
  4. Formen Sie die Formel nach um.
  5. Berechnen Sie mit Ihrer Formel die Temperatur in °C.
  6. Visualisieren Sie die Temperatur in °C im seriellen Plotter.

Arbeitsergebnisse in SVN: messeNTCTemperatur.ino

Lösungsweg

  1. #include <math.h>
  2. Messwert=analogRead(A0);
  3. Widerstand über den Spannungsteiler berechnen: R = 10000*(1024/Messwert-1)
  4. Formel nach T umformen.
  5. R0, T0, B dem Datenblatt entnehmen und in die Formel einsetzen.
  6. in K berechnen.
  7. K in °C umrechnen und im seriellen Plotter anzeigen.

Die Lösung finden Sie in [1, S. 144ff.].

Aufgabe 13.3: Temperaturmessung mit einem PTC

  1. Bauen Sie die Grundschaltung für eine Temperaturmessung mit NTC auf.
  2. Lesen Sie die Spannung am Analogpin A0 ein.
  3. Berechnen Sie aus dem Digitalwort den Widerstand in Ω.
  4. Formen Sie die Formel nach um.
  5. Berechnen Sie mit Ihrer Formel die Temperatur in °C.
  6. Visualisieren Sie die Temperatur in °C im Seriellen Plotter.

Arbeitsergebnisse in SVN: messePTCTemperatur.ino

Lösungsweg

  1. #include <math.h>
  2. Messwert=analogRead(A0);
  3. Widerstand über den Spannungsteiler berechnen: R = 10000*(1024/Messwert-1)
  4. Formel nach T umformen.
  5. R0, T0, A dem Datenblatt entnehmen und in die Formel einsetzen.
  6. in °C berechnen und im seriellen Plotter anzeigen.

Die Lösung finden Sie in [1, S. 144ff.].

Demo: SVN: DemoMessePTCTemperatur.ino

Aufgabe 13.4: Datensicherung im EEPROM

  • Betreiben Sie den Arduino mit einem 9 V Batterieblock.
  • Lesen Sie einen entprellten Taster ein.
  • Sichern Sie bei Tastendruck folgende Daten im EEPROM
    • die Namen der Teammitglieder als string.
    • die Anzahl der Teammitglieder als byte.
    • die Baudrate als int.
    • die Zeit mit millis() als long.
    • die gemessene Temperatur in °C als float.
  • Messen Sie im Labor bei ca. 20 °C und im Freien bei ca. 0 °C.
  • Trennen Sie den Arduino kurz von der Spannungsversorgung.
  • Lesen Sie die im EEPROM gespeicherten Daten aus und visualisieren Sie diese im seriellen Monitor.

Arbeitsergebnisse in SVN: speichereDatenimEEPROM.ino, leseDatenausEEPROM.ino

Demo: SVN: DemoEEPROM.ino

Tutorials

Video 1: So funktioniert der Arduino EEPROM

Aufgabe 13.5: Nachhaltige Doku

  • Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.
  • Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
  • Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?
  • Wurde nachhaltig dokumentiert?
  • Haben die Programme einen Header?
  • Wurden der Quelltext umfangreich kommentiert?
  • Wurden die PAPs erstellt und abgelegt? Passen die PAPs 100% zum Programm?

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log


Literatur

  1. Brühlmann, T.: Arduino Praxiseinstieg. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: HSHL-Bib, O'Reilly-URL
  2. Brühlmann, T.: Sensoren im Einsatz mit Arduino. Frechen: mitp Verlag, 1. Auflage 2017. ISBN: 9783958451520. URL: HSHL-Bib, O'Reilly
  3. Snieders, R.: ARDUINO lernen. Nordhorn: 8. Auflage 2022. URL: https://funduino.de/vorwort
  4. Schneider, U.: Programmierrichtlinie für für die Erstellung von Software in C. Lippstadt: 1. Auflage 2022. PDF-Dokument (212 kb)


→ Termine 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
→ zurück zum Hauptartikel: Arduino Praxiseinstieg

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