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

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[[Datei:NTC.jpg|thumb|rigth|300px|Abb. 1: NTC Temperatursensor]]
'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
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'''Modul:''' Praxismodul I<br>
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'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 1. Semester, Wintersemester
| '''Autor:''' || [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]
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| '''Modul:''' || Praxismodul I
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| '''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?
# Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
# Mit welcher Schaltung kann man mit einem NTC die Temperatur messen?
# Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
# Wie lautet der Zusammenhang <math>T = f(R_{NTC})</math>?
# Wurde auf <code>magic numbers</code> verzichtet?
# Setzen Sie die Formel in C um und testen Sie diese mit den Messwerten aus dem NTC-Datenblatt.
# Wurde die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie]] eingehalten?
# 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>).


== Vorbereitung ==
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_13.pdf</code>
Bereiten Sie sich anhand der nachfolgenden Aufgaben auf den Praktikumstermin vor.
# Bereiten Sie Aufgabe 11.1 vor.
# Schreiben und testen Sie die Funktion <code>GleitendesMittelwertFilter()</code>.
# Schreiben und testen Sie die Funktion <code>TiefpasstFilter()</code>.
# Planen Sie alle Programme mit PAP.


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>PAP, charakterisiereUltraschaschallsensor.ino, USMessung.txt, charakterisiereUltraschallSensor.m, Lernzielkontrolle_Termin_11.pdf, GleitendesMittelwertFilter(), TiefpasstFilter()</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]
* [[PTC_Temperatursensor_KTY_81-210| HSHL-Wiki: PTC Temperatursensor (KTY81-210)]]
* [[Temperatursensor_NTC_MF58_3950_B| HSHL-Wiki: NTC Temperatursensor (MF58 3950 B)]]


== Versuchsdurchführung ==
== Demos ==
=== Aufgabe 11.1: Charakterisierung des Ultraschallsensors ===
*[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoEEPROM/DemoEEPROM.ino SVN: DemoEEPROM.ino]
* Schreiben Sie die Funktion <code>float messeUltraschallAbstand()</code>, welche eine Messung mit dem Ultraschallsensor durchführt und die Strecke in cm zurück gibt.
*[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoMesseNTCTemperatur/DemoMesseNTCTemperatur.ino SVN: DemoMesseNTCTemperatur.ino]
* 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>.
*[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoMessePTCTemperatur/DemoMessePTCTemperatur.ino SVN: DemoMessePTCTemperatur.ino]
* 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
== Versuchsvorbereitung ==
# Bereiten Sie sich anhand der [[Arduino:_Temperaturmessung_mit_NTC_und_PTC#Tutorials|Tutorials]] und [[Arduino:_Temperaturmessung_mit_NTC_und_PTC#Demos|Demos]] vor.
# Planen Sie alle Programme als PAP.
# Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
# Arbeiten Sie nachhaltig in SVN.


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>charakterisiereUltraschaschallsensor.ino, USMessung.txt, charakterisiereUltraschallSensor.m, Lernzielkontrolle_Termin_11.pdf</code>
== Versuchsdurchführung ==
=== Aufgabe 13.1: Besprechung der Versuchsvorbereitung ===
Diskutieren Sie mit Prof. Schneider die Ergebnis Ihrer Vorbereitung.
----


=== Aufgabe 11.2: Statische Messunsicherheit ===
=== Aufgabe 13.2: Temperaturmessung mit einem NTC ===
# 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.
# Messen Sie den Widerstandswert des NTC (z.&thinsp;B. 100&thinsp;kΩ).
# Nutzen Sie das Programm <code>Putty</code>, um die Daten der seriellen Schnittstelle in der ASCII-Datei <code>Ultraschallmessung.txt</code> zu speichern.  
# Bauen Sie die [[Temperatursensor_NTC_MF58_3950_B#Messschaltung|Grundschaltung]] für eine Temperaturmessung mit NTC auf. Dimensionieren Sie dabei den Spannungsteiler entsprechend des NTC-Widerstandswertes.
# Schreiben Sie einmalig als Header die Bezeichnung der Messwerte Zeit in ms und Strecke in cm in die Textdatei.
# Lesen Sie die Spannung am Analogpin <code>A0</code> ein.
# Laden und visualisieren Sie die Messdaten in Ultraschallmessung.txt mit MATLAB®.
# Berechnen Sie aus dem Digitalwort den Widerstand <math>R(T)</math> in Ω.
# Stellen Sie die Messdaten in einem Diagramm in cm über der Zeit dar.
# Formen Sie die [[Temperatursensor_NTC_MF58_3950_B#Kennlinie|Formel]] <math>R(T)</math> nach <math>T</math> um.
# Berechnen Sie Mittelwert und Standardabweichung und stellen Sie diese dar,
# Berechnen Sie mit Ihrer Formel die Temperatur in °C.
# Beschriften Sie die Graphen.
# Visualisieren Sie die Temperatur in °C im seriellen Plotter.


'''Nützlich MATLAB®-Befehle:''' <code>mean, std, xline</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>messeNTCTemperatur.ino</code>


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>statische Messunsicherheit.ino, Ultraschallmessung.txt, zeigeUltraschallMessung.m</code>
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Lösungsweg&thinsp;</strong>
|-
|
# <code>#include <math.h></code>
# <code>Messwert=analogRead(A0);</code>
# Widerstand über den Spannungsteiler berechnen: <code>R = 10000*(1024/Messwert-1)</code>
# [[Temperatursensor_NTC_MF58_3950_B#Kennlinie|Formel]] nach T umformen.
# <code>R0, T0, B</code> dem Datenblatt entnehmen und in die Formel einsetzen.
# <math>T=f(R_{NTC})</math> in K berechnen.
# K in °C umrechnen und im seriellen Plotter anzeigen.


=== Aufgabe 11.3: Gleitendes Mittelwertfilter ===
Die Lösung finden Sie in [1, S. 144ff.].
Ein gleitendes Mittlwertfilter bildet einen Mittelwert über k Messwerte mittels FIFO.
|-
# Schreiben Sie die Funktion <code>GleitendesMittelwertFilter()</code>, welches die Eingangswerte zyklisch filtert. Hier bei wird der Mittelwert über die letzten k Messwerte gebildet.
|}
# Testen Sie Ihre Funktion mit Ultraschallmesswerten mit statischen Zielen.
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
# Visualisieren Sie Messwerte und Filterergebnis im seriellen Plotter.
| <strong>Demo&thinsp;</strong>
# Testen Sie Ihre Funktion mit Ultraschallmesswerten mit dynamischen Zielen.
|-
# Wählen Sie k anhand der Messwerte und diskutieren Sie Ihre Wahl mit Prof. Schneider.
|
[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoMesseNTCTemperatur/DemoMesseNTCTemperatur.ino SVN: DemoMesseNTCTemperatur.ino]
|-
|}
----


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>testeGleitendesMittelwert.ino</code>
=== Aufgabe 13.3: Temperaturmessung mit einem PTC ===
# Bauen Sie die [[PTC_Temperatursensor_KTY_81-210#Messschaltung|Grundschaltung]] für eine Temperaturmessung mit PTC 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.


'''Hinweis:'''
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>messePTCTemperatur.ino</code>
* Nutzen Sie das FIFO aus Aufgabe 6.4.
* 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">


Eine Einführung zu rekursiven Filtern finden Sie in folgendem Video.<br>
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
* Gleitendes Mittelwertfilter: 19&thinsp;m 52&thinsp;s
| <strong>Lösungsweg&thinsp;</strong>
* 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>
|
# <code>#include <math.h></code>
# <code>Messwert=analogRead(A0);</code>
# Widerstand über den Spannungsteiler berechnen: <code>R = 10000*(1024/Messwert-1)</code>
# [[PTC_Temperatursensor_KTY_81-210#Kennlinie|Formel]] nach T umformen.
# <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.


Die Lösung finden Sie in [1, S. 144ff.].
|-
|}
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Demo&thinsp;</strong>
|-
|
[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoMessePTCTemperatur/DemoMessePTCTemperatur.ino SVN: DemoMessePTCTemperatur.ino]
|-
|}
----


'''Demo:''' [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoGleitenderMittelwert SVN: DemoGleitenderMittelwert]
=== Aufgabe 13.4: Datensicherung im EEPROM ===
</div>
* Betreiben Sie den Arduino mit einem 9&thinsp;V Batterieblock.
 
* Lesen Sie einen entprellten Taster ein.
=== Aufgabe 11.4: Rekursives Tiefpassfilter ===
* Sichern Sie bei Tastendruck folgende Daten im EEPROM
Ein rekursives Filter kann Messwerte in Echtzeit während der Laufzeit filtern. Nutzen Sie ein Tiefpassfilter, um die Messwerte zu filtern.
** die Namen der Teammitglieder als <code>string</code>.
# Schreiben Sie die Funktion <code>TiefpassFilter()</code>, welches die Eingangswerte zyklisch filtert. Hier bei wird der Tiefpass berechnet.
** die Anzahl der Teammitglieder als <code>byte</code>.
# Testen Sie Ihre Funktion mit Ultraschallmesswerten mit statischen Zielen.
** die Baudrate als <code>int</code>.
# Visualisieren Sie Messwerte und Filterergebnis im seriellen Plotter.
** die Zeit mit <code>millis()</code> als <code>long</code>.
# Testen Sie Ihre Funktion mit Ultraschallmesswerten mit dynamischen Zielen.
** die gemessene Temperatur in °C als <code>float</code>.
# Wählen Sie <math>\alpha</math> anhand der Messwerte und diskutieren Sie Ihre Wahl mit Prof. Schneider.
* 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.
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>testeTiefpassFilter.ino</code>
* Lesen Sie die im EEPROM gespeicherten Daten aus und visualisieren Sie diese im seriellen Monitor.
 
'''Hinweis:'''
* 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>
 
=== Aufgabe 11.5: Dynamische Messunsicherheit ===
* 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.
* Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
* Wurde die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|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: <code>SVN Log</code>, <code>USTiefpassFilter.ino</code>, <code>Ergebnisbewertung.pdf</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>speichereDatenimEEPROM.ino, leseDatenausEEPROM.ino</code>


== Bewertung ==
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
{| class="wikitable"
| <strong>Demo&thinsp;</strong>
|-
|-
| '''Aufgabe'''|| '''Punkte'''
|  
[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoEEPROM/DemoEEPROM.ino SVN: DemoEEPROM.ino]
|-
|-
| 11.1|| 2
|}
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Tutorials&thinsp;</strong>
|-
|-
| 11.2|| 2
|  
* [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]
|-
|-
| 11.3|| 2
|}
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Video Tutorial: EEPROM&thinsp;</strong>
|-
|-
| 11.4|| 2
|  
|-
{{#ev:youtube|https://https://youtu.be/bVH4_tet_Eo| 600 | | Video 1: So funktioniert der Arduino EEPROM|frame}}
| 11.5|| 2
|-
|-
|}
|}
----


== Tutorials ==
=== Aufgabe 13.5: Nachhaltige Doku ===
* [https://docs.arduino.cc/software/ide-v2/tutorials/ide-v2-serial-plotter Arduino: Using the Serial Plotter Tool]
* Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
* [[Ultraschallsensor_HC-SR04| HSHL-Wiki: Ultraschallsensor HC-SR04]]
* Beachten Sie dabei die [[Software_Anforderungen|Software Anforderungen]].
* [https://funduino.de/nr-10-entfernung-messen Funduino: Entfernungen mit einem HC-SR04 Ultraschallsensor am Arduino messen]
 


== Demos ==
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>SVN Log</code></code>, <code>Lernzielkontrolle_Termin_13.pdf</code>
* [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]


<!--
== [[Datei:Lektionen.jpg|60px]] Ausblick zur nächsten Lektion ==
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoSharpIR/DemoSharpIR.ino DemoSharpIR.ino]
In der nächsten Lektion findet die Abschlussprüfung statt.
* [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 ==
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→ 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_25/26|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_25/26|14]]<br>
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_25/26|Arduino Praxiseinstieg]]<br>
→ Haben Sie Fragen? [[Informatik Praktikum FAQ]]<br>

Aktuelle Version vom 19. März 2026, 11:27 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 T=f(RNTC)?
  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 T=f(RPTC)?
  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).

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_13.pdf

Tutorials

Demos

Versuchsvorbereitung

  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.

Versuchsdurchführung

Aufgabe 13.1: Besprechung der Versuchsvorbereitung

Diskutieren Sie mit Prof. Schneider die Ergebnis Ihrer Vorbereitung.


Aufgabe 13.2: Temperaturmessung mit einem NTC

  1. Messen Sie den Widerstandswert des NTC (z. B. 100 kΩ).
  2. Bauen Sie die Grundschaltung für eine Temperaturmessung mit NTC auf. Dimensionieren Sie dabei den Spannungsteiler entsprechend des NTC-Widerstandswertes.
  3. Lesen Sie die Spannung am Analogpin A0 ein.
  4. Berechnen Sie aus dem Digitalwort den Widerstand R(T) in Ω.
  5. Formen Sie die Formel R(T) nach T um.
  6. Berechnen Sie mit Ihrer Formel die Temperatur in °C.
  7. Visualisieren Sie die Temperatur in °C im seriellen Plotter.

Arbeitsergebnisse in SVN: messeNTCTemperatur.ino


Aufgabe 13.3: Temperaturmessung mit einem PTC

  1. Bauen Sie die Grundschaltung für eine Temperaturmessung mit PTC auf.
  2. Lesen Sie die Spannung am Analogpin A0 ein.
  3. Berechnen Sie aus dem Digitalwort den Widerstand R(T) in Ω.
  4. Formen Sie die Formel R(T) nach T 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


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


Aufgabe 13.5: Nachhaltige Doku

  • Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.
  • Beachten Sie dabei die Software Anforderungen.

Arbeitsergebnisse in SVN: SVN Log, Lernzielkontrolle_Termin_13.pdf

Ausblick zur nächsten Lektion

In der nächsten Lektion findet die Abschlussprüfung statt.

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)



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