Arduino: Infrarotsensor einlesen

Abb. 1: Lernset - Einsteiger Kit für Arduino

Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 1. Semester, Wintersemester

Inhalt

• Funktion des Sharp Entfernungssensors GP2Y0A41SK0F
• Einlesen des Entfernungssensors mit dem Arduino
• Darstellung der Messwerte
• Kennlinienkalibrierung

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

• können Sie den Sensor korrekt (elektrisch) anschließen.
• können die Messwerte mit dem Serial Plotter der Arduino IDE anzeigen.
• können Sie die Sensordaten in die gemessene Entfernung umrechnen.
• können Sie die Messwerte charakterisieren.

Vorbereitung

1. Studieren Sie das Using the Serial Plotter Tool und nutzen Sie das Demo [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoSharpIR/DemoSharpIR.ino

DemoSharpIR.ino], um Daten im Seriellen Plotter auszugeben.

1. Recherchieren Sie die Funktion des Sensors anhand von Fachliteratur.
2. Bauen Sie die Schaltungen zur Auswertung der Sensoren aus.
3. Planen Sie die Software via PAP.
4. Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
5. Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.

Lernzielkontrolle

1. Welcher Primärsensor kommt im Sharp GP2Y0A21YK0F zum Einsatz?
2. Wie funktioniert der Sensor GP2Y0A41SK0F technisch?
3. Was misst der Sensor GP2Y0A41SK0F? Was ist seine Ausgangsgröße A1?
4. Wie wird die Ausgangsgröße (A1) digitalisiert (D1)?
5. Auf welchen Wegen lässt sich die digitalisierte Ausgangsgröße D1 in die Distanz d umgerechnet?
6. Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
7. Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
8. Wurde auf magic numbers verzichtet?
9. Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_05.pdf

Versuchsdurchführung

Aufgabe 5.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_05.pdf

Aufgabe 5.2: Der Bewegungsmelder HC-SR501

Ein Piezo-Lautsprecher soll piepen, sobald eine Bewegung registriert wird.

Nützliche Befehle: pinmode(), digitalRead(), digitalWrite(), delay, if..else

Arbeitsergebnisse in SVN: BewegungsmelderMitPiezo.ino

Musterlösung: [1]

Aufgabe 5.3: Fotowiderstand (LDR) am Arduino auslesen

Eine LED soll leuchten, wenn es dunkel wird bzw. wenn ein Fotowiderstand abgedeckt wird.

Nützliche Befehle: pinmode(), analogRead(), digitalWrite(), if..else

Arbeitsergebnisse in SVN: LDRSteuertLED.ino

Musterlösung: [2]

Aufgabe 5.4: Charakterisierung des Sharp Abstandssensors

Eine LED soll blinken. Die Blinkgeschwindigkeit soll mit einem Drehregler eingestellt werden.

Nützliche Befehle: pinmode(), analogRead(), analogWrite(), delay(), map()

Arbeitsergebnisse in SVN: PotiSteuertLED.ino

Musterlösung: [3]

Aufgabe 5.5: 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

Bewertung

Aufgabe	Punkte
5.1	2
5.2	2
5.3	2
5.4	2
5.5	2

Tutorials

• Using the Serial Plotter Tool
• Wiki: SHARP IR Abstandsensor

Demos

• []

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)
5. Sharp: GP2Y0A41SK0F. URL: [4]. PDF-Dokument (858 kb)

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