Kapazitiver Berührungssensor HW-139 TTP223B: Unterschied zwischen den Versionen

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| 1  || 1|| PC mit MATLAB/Simulink R2022b
| 1  || 1|| PC mit MATLAB/Simulink R2024a
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| 2  || 1 || Sensor Sharp GP2-0430K
| 2  || 1 || „Kapazitiver Berührungssensor HW-139 TTP223B“
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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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| 6 || 1 || LEDs (20* 5 mm)<br Rot
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| 7 || 5 || Widerstand j2 200 Ω
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Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software
Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software
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| Messbereich || 0&thinsp;° .. 180&thinsp;°
| Messbereich || 0..1
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| PWM-Modulation || analog
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| PWM-Pulszykluszeit || 20&thinsp;ms
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| PWM-Pulsweite || 500-2400&thinsp;ms
| PWM-Modulation || digital
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| Versorgungsspannung || 4.0&thinsp;V .. 7.2&thinsp;V
| PWM-Pulszykluszeit || 100&thinsp;ms
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| Versorgungsstrom || 20&thinsp;mA
| Versorgungsspannung || 2&thinsp;V .. 5.5&thinsp;V
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| Geschwingigkeit || 0,12&thinsp;s/60&thinsp;° (@4,8&thinsp;V, lastfrei)
| Geschwingigkeit || 220&thinsp;ms(low power mode).. 60&thinsp;ms(fast mode)
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| Drehmoment || 1,5&thinsp;kg/cm (@4,8&thinsp;V)
| Powerindikator || Grüne LED
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| Gewicht || 9&thinsp;g
| Arbeitstemperatur || -20&thinsp;°C .. +70&thinsp;°C
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| Getriebe || Kunststtoff
| Abmessungen Module|| 24&thinsp;mm x 24&thinsp;mm
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| Arbeitstemperatur || 0&thinsp;°C .. +55&thinsp;°C
| Abmessungen Sensor|| 11&thinsp;mm x 11&thinsp;mm
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| Abmessungen|| 22,2&thinsp;mm x 11,8&thinsp;mm x 31&thinsp;mm
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=== Pinbelegung ===
=== Pinbelegung ===
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! style="font-weight: bold;" | Signal
! style="font-weight: bold;" | Signal
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| 1 || Versorgungsspannung VCC  || 5&thinsp;V
| 1 || Signalpin || 0/1
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| 2 || Triggereingang || TTL-Pegel
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| 3 || Echo, Ausgang Messergebnis || TTL-Pegel
| 2 || Versorgungsspannung VCC || 5&thinsp;V
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| 4 || Masse (GND)  || 0&thinsp;V
| 3 || Masse (GND)  || 0&thinsp;V
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== Literatur ==
== Literatur ==
Zitieren Sie nach [[Zitieren_nach_DIN1505|DIN ISO 690:2013-10]].
*Zitieren Sie nach [[Zitieren_nach_DIN1505|DIN ISO 690:2013-10]].
[1] W<span style="font-variant:small-caps">ikipedia</span>: ''Feldlinien.'' URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Feldlinie, 08. Juli 2024
*[1] H<span style="font-variant:small-caps">SHL</span>: ''Modulhandbuch: BUsiness and Systems Engineering'' URL: https://www.hshl.de/assets/02-Hochschule/Veroeffentlichungen/Modulhandbuecher/2023-2024/BSE/MHB-BSE-2023-2024.pdf, 28. Juli 2024
[4] W<span style="font-variant:small-caps">ikipedia</span>: ''Feldlinien.'' URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Feldlinie, 08. Juli 2024
*


== Anhang ==
== Anhang ==

Version vom 28. Juli 2024, 20:45 Uhr

Abb. 1: Kapazitiver Berührungssensor HW-139 TTP223B
Autorin: Sophie Koerner
Studiengang: Business and Systems Engineering
Modul: BSE-M-2-1.03, Hausarbeit in Angewandte Informatik gehalten von Prof. Dr.-Ing. Schneider
Semester: Sommersemester 2024
Abgabetermin: 28.07.2024

Einführung

Aufgabenstellung

Mittels des kapazitiven Berührungssensors HW-139 TTP223B soll eine LED nach den in Tabelle 1 gegebenen Anforderungen geschaltet werden.

  • Thema/Fragestellung: Eine LED soll durch den kapazitiven Berührungssensor HW-139 TTP223B (im folgenden mit HW-139 TTP223B abgekürzt) geschaltet werden. Die Simulation soll durch unterschiedliche Berührungen des HW-139 TTP223B die Helligkeit der LED verändern.
  • Hypothese: Die Helligkeit der LED kann über unterschiedliche Berührungszeiten des HW-139 TTP223B geschaltet werden.
  • Einordnung in den Lehrplan Die Veranstaltung "Angewandte Informatik" ist ein Teil des Moduls "Ingenieurwissenschaftliche Vertiefung 1" im Studiengang Business and Systems Engineering. Als Qualifikationsziele sollen die Studierenden selbstständig zu technischen Fragestellungen Lösungskonzepte erstellen, auswählen und abschließend technisch anwenden können. Bei Ausarbeitung dieser praktischen Fragestellung wird von dem Studierenden zunächst gefordert, ein System zu entwickeln, welches alle Anforderungen realisieren kann. Des Weiteren muss dieses System praktisch in die Benutzeroberfläche "Matlab/Simulink" übertragen werden.

Projektbeschreibung

Tabelle 2: Materialliste
# Anzahl Material
1 1 PC mit MATLAB/Simulink R2024a
2 1 „Kapazitiver Berührungssensor HW-139 TTP223B“
3 1 Arduino Uno R3
4 1 Streckbrett
5 9 Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm
6 1 LEDs (20* 5 mm)<br Rot
7 5 Widerstand j2 200 Ω

Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software

  • Arduino Uno R3
  • Sensor Sharp GP2-0430K
  • Simulink R2022b

Technische Daten

Messbereich 0..1
PWM-Modulation digital
PWM-Pulszykluszeit 100 ms
Versorgungsspannung 2 V .. 5.5 V
Geschwingigkeit 220 ms(low power mode).. 60 ms(fast mode)
Powerindikator Grüne LED
Arbeitstemperatur -20 °C .. +70 °C
Abmessungen Module 24 mm x 24 mm
Abmessungen Sensor 11 mm x 11 mm

Pinbelegung

Pin Belegung Signal
1 Signalpin 0/1
2 Versorgungsspannung VCC 5 V
3 Masse (GND) 0 V

Versuchsaufbau und Durchführung

Versuchsaufbau

Abb. 2: Schaltplan
Abb. 3: Anschlussplan
Abb. 4: Foto des Versuchsaufbaus

Der Versuchsaufbau wird durch einen Schaltplan (Abb. 2), Anschlussplan (Abb. 3) und Foto des Aufbaus (Abb. 4) dokumentiert.

Versuchsdurchführung

Abb. 5: Simulink-Modell

Das Modell zur Datenverarbeitung wurde gemäß Abb. 5 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

Abb. 6: Darstellung des Rohsignals des IR-Entfernungssensors (rote Kurve)
Abb. 7: Darstellung von dynamischen Messwerten des IR-Entfernungssensors

Das Signal des Sensors weist alle 40 ms systematische Ausreisser auf (vgl. Abb. 6, 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. 6 als blaue Kurve. Es konnte mit dynamische Werten verifiziert werden (vgl. Abb. 7). 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.

Zusammenfassung und Ausblick

  • Zusammenfassung der Kapitel 1-4
  • Diskussion der Ergebnisse
  • Ausblick
  • Selbstreflexion/Lessons learned

Ergebnisvideo

Binden Sie hier Ihr Ergebnisvideo ein.

Anleitung: Videos im Wiki einbinden

Lernzielkrontrolle

Beantworten Sie in Ihrem Artikel die Lernzielkontrollfragen.

Literatur

Anhang

  • Datenblätter
  • Simulink-Modell
  • Originaldateien (PAP, Schaltplan,... )

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