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Autor: Prof. Ulrich Schneider | {| | ||
Praktikum: Mechatronik, Elektrotechnik Fachpraktikum | |- | ||
Gruppe: MTR 1.0 | |Autor: || Prof. Ulrich Schneider | ||
Datum: 09.10.2020 | |- | ||
Versuch: Rapid-Control-Prototyping mit Arduino | | Praktikum: || Mechatronik, Elektrotechnik Fachpraktikum | ||
2.3 | |- | ||
| Gruppe: || MTR 1.0 | |||
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| Datum: ||09.10.2020 | |||
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| Versuch: || Rapid-Control-Prototyping mit Arduino: Abstandsmessung mit Sharp IR | |||
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== Einführung == | |||
'''Thema/Fragestellung:''' Messung der Entfernung mit dem Sensor Sharp GP2-0430K | |||
'''Hypothese:''' Die Entfernung lässt sich im Bereich von 4 cm bis 50 cm fehlerfrei messen. | |||
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|+ style = "text-align: left"|Tabelle 2: Materialliste | |||
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! # !! Anzahl !! Material | |||
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| 1 || 1|| PC mit MATLAB/Simulink R2022b | |||
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| 2 || 1 || Sensor Sharp GP2-0430K | |||
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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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== Versuchsaufbau == | |||
[[Datei:Schaltplan Sharp.jpg|thumb|rigth|450px|Abb. 1: Schaltplan]] | |||
[[Datei:Anschlussplan Sharp.png|thumb|rigth|450px|Abb. 2: Anschlussplan]] | |||
[[Datei:Foto Sharp.png|thumb|rigth|450px|Abb. 3: Foto des Versuchsaufbaus]] | |||
Der Versuchsaufbau wird durch einen Schaltplan (Abb. 1), Anschlussplan (Abb. 2) und Foto des Aufbaus (Abb. 3) dokumentiert. | |||
== Versuchsdurchführung == | |||
[[Datei:Simulink Sharp.png|thumb|rigth|450px|Abb. 4: Simulink-Modell]] | |||
Das Modell zur Datenverarbeitung wurde gemäß Abb. 4 in Simulink aufgebaut. Die Messdaten wurden aufgezeichnet. Ein Video der Versuchsdurchführung findet sich hier. | |||
'''Modelleinstellungen:''' Arduino Uno, Solver: Fixed-step, discrete, Abtastrate: 0,001 s | |||
== Versuchsbeobachtung == | |||
[[Datei:Sharp Ergebnis 1.png|thumb|rigth|450px|Abb. 5: Darstellung des Rohsignals des IR-Entfernungssensors (rote Kurve)]] | |||
[[Datei:Sharp Ergebnis 2.png |thumb|rigth|450px|Abb. 6: Darstellung von dynamischen Messwerten des IR-Entfernungssensors]] | |||
Das Signal des Sensors weist alle 40 ms systematische Ausreisser auf (vgl. Abb. 5, rote Kurve). | |||
== Auswertung== | |||
Die Messhypothese wurde verworfen. Der Sensor weist systematische Messwertausreisser auf. | |||
Die Ausreisser lassen sich mit einem Signalfilter eliminieren. Hierzu eignet sich ein Rangordnungsfilter (z. B. Median-Filter). Das Filter wird hierzu auf eine Fensterbreite von 30 Werten | |||
eingestellt. Das zufriedenstellende Filterergebnis für statische Werte zeigt Abb. 5 als blaue Kurve. Es konnte mit dynamische Werten verifiziert werden (vgl. Abb. 6). Das Datenblatt ([2, S. 6]) belegt die Messungen und bezeichnet die Messausreisser als "instabile Ausgabe" für maximal 5 ms alle 40 ms. Mit 50 Werten erhöht sich die Filterwirkung, es entsteht jedoch ein Delay von 10 ms. Mit 10 Werten ist die Filterwirkung zu gering. | |||
== Vorlagen == | |||
* [[Medium:V1 Musterprotokoll MTR 1 1.pdf|Versuchsprotokoll als .pdf]] | |||
* [[Medium:V1 Musterprotokoll MTR 1 1.zip|Versuchsprotokoll als .tex]] | |||
* [[Medium:V1 Musterprotokoll MTR 1 1.docx|Versuchsprotokoll als .docx]] | |||
== Nützliche Links == | == Nützliche Links == | ||
Aktuelle Version vom 15. November 2024, 07:30 Uhr
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Einleitung
Dieser Artikel beschreibt die förmlichen Erwartungen an die Dokumentation eines Versuchs (Versuchsprotokoll). Ein Versuchsprotokoll ermöglicht es ein durchgeführtes Experiment nachzuvollziehen und zu wiederholen. Das Protokoll muss sachlich formuliert und wie in Tabelle 1 beschrieben formatiert sein.
| # | Abschnitt | Inhalt |
|---|---|---|
| 0 | Deckblatt | Name, Datum, Titel, Praktikum, Gruppe |
| 1 | Einführung | Thema/Fragestellungen, Hypothese, verwendete Geräte und Materialien |
| 2 | Versuchsaufbau | Dokumentation des Versuchsaufbaus: Schaltplan, Schaltungsaufbau/Anschlussplan mit Fritzing, Foto des Aufbaus ggf. mit Beschriftung |
| 3 | Versuchsdurchführung | Beschreiben Sie den Ablauf des Versuchs, damit andere Wissenschaftler*innen den Versuch anhand dieses Protokolls nachvollziehen und wiederholen können. |
| 4 | Versuchsbeobachtung | Messwerte |
| 5 | Auswertung | Deutung, Erklärung oder Interpretation. ggf. einschließlich Fehleranalyse |
Deckblatt
| Autor: | Prof. Ulrich Schneider |
| Praktikum: | Mechatronik, Elektrotechnik Fachpraktikum |
| Gruppe: | MTR 1.0 |
| Datum: | 09.10.2020 |
| Versuch: | Rapid-Control-Prototyping mit Arduino: Abstandsmessung mit Sharp IR |
Einführung
Thema/Fragestellung: Messung der Entfernung mit dem Sensor Sharp GP2-0430K
Hypothese: Die Entfernung lässt sich im Bereich von 4 cm bis 50 cm fehlerfrei messen.
| # | Anzahl | Material |
|---|---|---|
| 1 | 1 | PC mit MATLAB/Simulink R2022b |
| 2 | 1 | Sensor Sharp GP2-0430K |
| 3 | 1 | Arduino Uno R3 |
| 4 | 1 | Streckbrett |
| 5 | 5 | Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm |
Versuchsaufbau
Der Versuchsaufbau wird durch einen Schaltplan (Abb. 1), Anschlussplan (Abb. 2) und Foto des Aufbaus (Abb. 3) dokumentiert.
Versuchsdurchführung
Das Modell zur Datenverarbeitung wurde gemäß Abb. 4 in Simulink aufgebaut. Die Messdaten wurden aufgezeichnet. Ein Video der Versuchsdurchführung findet sich hier.
Modelleinstellungen: Arduino Uno, Solver: Fixed-step, discrete, Abtastrate: 0,001 s
Versuchsbeobachtung
Das Signal des Sensors weist alle 40 ms systematische Ausreisser auf (vgl. Abb. 5, rote Kurve).
Auswertung
Die Messhypothese wurde verworfen. Der Sensor weist systematische Messwertausreisser auf.
Die Ausreisser lassen sich mit einem Signalfilter eliminieren. Hierzu eignet sich ein Rangordnungsfilter (z. B. Median-Filter). Das Filter wird hierzu auf eine Fensterbreite von 30 Werten eingestellt. Das zufriedenstellende Filterergebnis für statische Werte zeigt Abb. 5 als blaue Kurve. Es konnte mit dynamische Werten verifiziert werden (vgl. Abb. 6). Das Datenblatt ([2, S. 6]) belegt die Messungen und bezeichnet die Messausreisser als "instabile Ausgabe" für maximal 5 ms alle 40 ms. Mit 50 Werten erhöht sich die Filterwirkung, es entsteht jedoch ein Delay von 10 ms. Mit 10 Werten ist die Filterwirkung zu gering.
Vorlagen
Nützliche Links
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