AlphaBot: Servo ansteuern: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 10. April 2025, 15:37 Uhr

Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatik Praktikum 2, 2. Semester

Aufgabenstatus: In Bearbeitung

Inhalt

Nutzung von MATLAB^® als seriellen Monitor.
Ansteuerung des Servomotors
Auslesen eine Potentiometers
Ansteuern eines Summers
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.

Versuchsdurchführung

Aufgabe 3.1: Ultraschall als Umfeldscanner

Voreinstellungen am AlphaBot: Entfernen Sie am AlphaBot am F-Port die Brücke D11 & D12.
Machen Sie sich mit dem Demo Rotate a servo motor vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
Steuern Sie den Servo schrittweise von 0°..180° an und fahren Sie schrittweise zurück auf 0°.
Messen Sie pro 5 ° die Ultraschallentfernung.
Nutzen Sie MATLAB^® um die Messdaten direkt (live) darzustellen.
Rechnen Sie die Polarkoordinaten (fWinkel, fEntfernung) in kartesische Koordinaten (x, y) um.
Stellen Sie die Messpunkte zyklisch dar (vgl. Abb. 1).

Lernzielkontrollfragen:

An welchen Arduino-Pins ist der Servo angeschlossen?

Arbeitsergebnisse in SVN: UltraschallScanner.m

Tipp 1

Umrechnung der Koordinaten polar→kartesisch:

x = r \cdot c o s (α)

y = r \cdot s i n (α)

Aufgabe 3.2: Nachhaltige Doku

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

Halten Sie die Regeln für den Umgang mit SVN ein.
Halten Sie die Programmierrichtlinie für C und die Programmierrichtlinien für MATLAB^® ein.
Versehen Sie jedes Programm mit einem Header (Header Beispiel für MATLAB, Header Beispiel für C).
Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Tutorials

Demos

→ Termine 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11
→ zurück zum Hauptartikel: Informatik Praktikum 2

@@ Zeile 1: / Zeile 1: @@
 [[Kategorie:Arduino]]
 [[Kategorie:AlphaBot]]
-[[Datei:Work-98936 960 720.png|thumb|rigth|450px|Abb. 1:  MATLAB<sup>®</sup> als serieller Monitor]]
+[[Datei:Inf2P A4 1.gif|thumb|rigth|450px|Abb. 1: Ultraschall zur Objekterkennung ]]
 '''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
 '''Modul:''' Praxismodul I<br>
@@ Zeile 10: / Zeile 10: @@
 == Inhalt ==
 * Nutzung von MATLAB<sup>®</sup> als seriellen Monitor.
-* Inbetriebnahme des AlphaBot
+* Ansteuerung des Servomotors
-* Einbindung der Bibliotheken für den AlphaBot
 * Auslesen eine Potentiometers
-* Ansteuern einer RGB-LED
+* Ansteuern eines Summers
 * Statische und dynamische Messung mit dem Ultraschallsensor
 * Anwendung rekursiver Filter auf Echtzeitdaten
@@ Zeile 27: / Zeile 26: @@
 == Versuchsdurchführung ==
-=== Aufgabe 4.1: Servo ansteuern ===
-In dieser Aufgabe soll der Ultraschallkopf mittles Servomotor und Potentiometer geschwenkt werden.
+=== Aufgabe 3.1: Ultraschall als Umfeldscanner ===
+# '''Voreinstellungen am AlphaBot''': Entfernen Sie am AlphaBot am F-Port die Brücke D11 & D12.
+# Machen Sie sich mit dem Demo [https://de.mathworks.com/help/matlab/supportpkg/arduinoio-rotate-a-servo-motor.html Rotate a servo motor] vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
+# Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
+# Steuern Sie den Servo schrittweise von 0°..180° an und fahren Sie schrittweise zurück auf 0°.
+# Messen Sie pro 5&thinsp;° die Ultraschallentfernung.
+# Nutzen Sie MATLAB<sup>®</sup> um die Messdaten direkt (live) darzustellen.
+# Rechnen Sie die Polarkoordinaten (<code>fWinkel</code>, <code>fEntfernung</code>) in kartesische Koordinaten (<code>x, y</code>) um.
+# Stellen Sie die Messpunkte zyklisch dar (vgl. Abb. 1).
+'''Lernzielkontrollfragen:'''
+* An welchen Arduino-Pins ist der Servo angeschlossen?
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>UltraschallScanner.m</code>
+<!--
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
+| <strong>Tipp 1&thinsp;</strong>
+|-
+| Nutzen Sie das Demo [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E25_Servo_Sweep SVN: E25_Servo_Sweep].
+|}
+-->
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
+| <strong>Tipp 1&thinsp;</strong>
+|-
+|Umrechnung der Koordinaten polar→kartesisch:<br> <math> x = r\cdot cos(\alpha)</math> <br><math> y = r\cdot sin(\alpha)</math>
+|}
+----
+<!--
+=== Aufgabe 3.1: Servo ansteuern ===
+In dieser Aufgabe soll der Ultraschallkopf mittles Servomotor und Potentiometer geschwenkt werden und die Messwerte des Ultraschall-Sensors übergeben werden.
+# Voreinstellungen am AlphaBot nicht alle Sensoren funktionieren [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/AlphaBot_Sensorbr%C3%BCcken#Sensor_Pinbelegung_Kolisionsliste gleichzeitig], da sie den gleichen Arduino Pin benutzen. Entfernen Sie bitte dazu am AlphaBot einzelne gelbe Brücken.  Am F-Port die Brücke D10 und das Dual-Mode Bluetooth Modul auf dem Sensor-Shield.
+# Aktualisieren Sie die Arduino Bibliothek.
 # Machen Sie sich mit dem Demo <code>E24_Servo_Poti</code> vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
 # Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
@@ Zeile 41: / Zeile 71: @@
 * <code>fEntfernung</code>: Entfernung in cm
 * <code>fWinkel</code>: Winkel des Servo-Motors in deg
+'''Hardwarevorbereitung:'''
+Die Multisensorerweiterung verursacht gelegentlich Probleme. Nutzen Sie für den Ultraschallsensor ggf. andere Digital-IO (z.&thinsp;B. <code>D7, D8</code>).
 '''Lernzielkontrollfragen:'''
-* An welchen Arduino-Pins ist der Servo angeschlossen?
+* Wie funktioniert ein Potentiometer (Poti)?
+* An welchem Arduino-Pins ist das Poti angeschlossen? Welche Spannungsversorgung hat das Poti? Welchen Widerstand hat das Poti?
+* Welche theoretischen Werte liefert das Potentiometer an A0? Welche Werte messen Sie praktisch? Nutzen sie die realen minimal und Maximalwerte in Ihrem Quelltext.
+* An welchem Arduino-Pins ist der Servo angeschlossen?
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>dreheServoMotor.ino</code>, <code>zeigeUltraschallMesswerte.m</code>
-'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>dreheServoMotor.ino</code> <code>zeigeUltraschallMesswerte.m</code>
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
+| <strong>Tipp 1&thinsp;</strong>
+|-
+| Nutzen Sie das Demo [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E24_Servo_Poti SVN: E24_Servo_Poti].
+|-
+| Sie können den Potentiometerwinkel mit <code>read()</code> auslesen.
+|-
+| Je nachdem, ob Akkus eingelegt sind oder nicht, hat das Poti leicht andere Werte.
+|-
+| Die Multisensorerweiterung verursacht gelegentlich Probleme. Nutzen Sie für den Ultraschallsensor ggf. andere Digital-IO (z.&thinsp;B. <code>D7, D8</code>).
+|-
+| Den Schaltplan für die Multisensorerweiterung finden Sie [[Medium:Accessory-Shield-Schematic.pdf|hier]].
-<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
+|}
-'''Demo''': [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E24_Servo_Poti SVN: E24_Servo_Poti]
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
-</div>
+| <strong>Tipp 2&thinsp;</strong>
+|-
+| Ergebnisplot:<br>[[Datei:Inf2P_4_1.jpg|left|350px|Abb. 4: Ergebnisdarstellung CNTL vs. CNTR]]<br> Abb. 2: Entfernung und Winkel über der Zeit
+|}
 ----
-=== Aufgabe 4.2: Ultraschall als Umfeldscanner ===
-# Steuern Sie den Servo von 0°..180° an und fahren Sie zurück auf 0°.
-# Messen Sie pro 1° die Ultraschallentfernung.
-# Nutzen Sie MATLAB<sup>®</sup> um die Messdaten direkt (live) darzustellen.
-# Rechnen Sie die Polarkoordinaten (<code>fWinkel</code>, <code>fEntfernung</code>) in kartesische Koordinaten (<code>x, y</code>) um.
-# Stellen Sie die Messpunkte zyklisch dar (vgl. Abb. 2).
-'''Lernzielkontrollfragen:'''
-* An welchen Arduino-Pins ist der Servo angeschlossen?
-'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>UltraschallScanner.ino</code> <code>zeigeUltraschallScan.m</code>
 ----
-=== Aufgabe 4.3: Ultraschall als Umfeldscanner ===
-# Der AlphaBot soll ortsfest seine Umgebung durch die Drehung des Ultraschall-Sensors absuchen.
+=== Aufgabe 3.3: Joystick einlesen ===
-# Wenn er ein Hindernis im Umkreis von 30 cm gefunden hat soll er eine Melodie spielen.
+# Voreinstellungen am AlphaBot: Legen Sie keine Akkus ein (Betrieb am USB-Kabel).
-# Planen Sie als ersten Schritt das Arduino-Programm als PAP.
+# Machen Sie sich mit dem Demo <code>E20_Joystick</code> vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
-# Nutzen Sie MATLAB<sup>®</sup> um die Messdaten direkt (live) darzustellen.
+# Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
+# Lesen Sie den Joystick mit der Funktion int <code>leseJoystickStatus()</code> ein.
+# Entprellen Sie darin das Joystick-Signal.
+# Steuert den US-Servo mit dem Joystick im Bereich 0°-180° an.
+# LINKS: Drehung nach Links (180°).
+# RECHTS: Drehung nach Rechts (0°).
+# EINGABE: Drehung auf die Mitte (90°).
+# Geben Sie den Joystick-Status im seriellen Monitor aus. Nutzen Sie hierzu die <code>switch..case</code>-Verzweigung.
 '''Lernzielkontrollfragen:'''
-* An welchen Arduino-Pins ist der Servo angeschlossen?
+* An welchen Arduino-Pins ist der Joystick angeschlossen?
+* Werden diese Pins noch von einem anderen System genutzt?
+* Kann der Joystick via Interrupt entprellt werden?
-'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>sucheHindernis.pap</code> <code>sucheHindernis.ino</code> <code>zeigeUltraschallScan.m</code>
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>leseJoystick.ino</code>
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
+| <strong>Tipp 1&thinsp;</strong>
+|-
+| Nutzen Sie das Demo für den Joystick E20 und den Servo E25 und kombinieren Sie beide.
+|}
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
+| <strong>Tipp 2&thinsp;</strong>
+|-
+|
+* Lesen Die die notwendigen Joystick-Bewegungen aus (L, R, Eingabe).
+* Initialisiere einen <code>static</code> Variable für die Position des Servo <code>ServoPosition_s16</code>.
+* Inkrementiere bei Joystick-Eingabe <code>LINKS</code> um 5°.
+* Dekrementiere bei Joystick-Eingabe <code>RECHTS</code> um -5°.
+* Initialisiere <code>ServoPosition_s16</code> bei Joystick-Eingabe <code>EINGABE</code> mit 90°.
+* Sende <code>ServoPosition_s16</code>  an den Servo (<code>usServo.write(ServoPosition_s16);</code>).
+|-
+| '''ACHTUNG:''' Begrenze <code>ServoPosition_s16</code> auf 0°...180° vor dem Senden.
+|}
-'''Hinweise:'''
+-->
-* Nutzen Sie die Demos E05, E18b im SVN-Verzeichnis.
-* Wenn Sie den Summer verwenden möochten, entfernen Sie den Jumper D1, da der Summer auf dem digitalen Eingang D11 eingelesen wird.
-----
-=== Aufgabe 4.4: Nachhaltige Doku ===
+=== Aufgabe 3.2: Nachhaltige Doku ===
 Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
 * Halten Sie die Regeln für den [[Software_Versionsverwaltung_mit_SVN|Umgang mit SVN]] ein.
@@ Zeile 94: / Zeile 160: @@
 * [[Ultraschallsensor_HC-SR04| HSHL-Wiki: Ultraschallsensor HC-SR04]]
 * [[Servomotor SG90| HSHL-Wiki: Servomotor SG90]]
+* [[AlphaBot:_Steckbrücken| HSHL-Wiki: Übersicht der AlphaBot Steckbrücken]]
+* [[AlphaBot_Accessory_Shield| HSHL-Wiki: AlphaBot Multisensorerweiterung]]
+* [[AlphaBot Uno Plus| HSHL-Wiki: Übersicht des AlphaBot Uno Plus]]
 == Demos ==
-* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoDebug2MATLAB SVN: <code>DemoDebug2MATLAB</code>]
 * [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E05_Ultraschall_Entfernungsmessung SVN: <code>E05_Ultraschall_Entfernungsmessung</code>]
+* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E18b_spieleTon  SVN: <code>E18b_spieleTon</code>]
+* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E20_Joystick  SVN: <code>E20_Joystick</code>]
 * [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E23_RGB_LED  SVN: <code>E23_RGB_LED</code>]
+* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E24_Servo_Poti  SVN: <code>E24_Servo_Poti</code>]
+* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E25_Servo_Sweep  SVN: <code>E25_Servo_Sweep</code>]
+* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E31_Debug2MATLAB SVN: <code>E31_Debug2MATLAB</code>]
 * [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/AlphaBot/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E34_lesePoti SVN: <code>E34_lesePoti</code>]
 ----
-→ Termine [[Einführungsveranstaltung_Informatikpraktikum_2_im_SoSe_2023|1]] [[AlphaBot:_Messdatenverarbeitung_mit_MATLAB|2]] [[AlphaBot:_MATLAB_als_serieller_Monitor|3]] [[AlphaBot: Servo ansteuern|4]]<br>
+→ Termine [[Einführungsveranstaltung_Informatikpraktikum_2_im_SoSe_2023|1]] [[AlphaBot:_Hardware_Support_Package_für_MATLAB|2]] [[AlphaBot: Servo ansteuern|3]] [[AlphaBot:_Motoren_und_Inkrementalgeber|5]] [[AlphaBot: Programmier-Challenge I SoSe23|6]] [[AlphaBot:_Gesteuerte_Fahrt|7]] [[AlphaBot: Geregelte Fahrt mit Linienverfolger|8]] [[AlphaBot: Parklücke suchen|9]] [[AlphaBot: Autonomes Einparken|10]] [[AlphaBot: Programmier-Challenge II SoSe23|11]]<br>
-→ zurück zum Hauptartikel: [[AlphaBot_SoSe23|Informatik Praktikum 2]]
+→ zurück zum Hauptartikel: [[AlphaBot_SoSe25|Informatik Praktikum 2]]

AlphaBot: Servo ansteuern: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 10. April 2025, 15:37 Uhr

Inhaltsverzeichnis

Inhalt

Lernziele

Versuchsdurchführung

Aufgabe 3.1: Ultraschall als Umfeldscanner

Aufgabe 3.2: Nachhaltige Doku

Tutorials

Demos

Navigationsmenü

AlphaBot: Servo ansteuern: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 10. April 2025, 15:37 Uhr

Inhalt

Lernziele

Versuchsdurchführung

Aufgabe 3.1: Ultraschall als Umfeldscanner

Aufgabe 3.2: Nachhaltige Doku

Tutorials

Demos

Navigationsmenü

Suche