AlphaBot: Motoren und Inkrementalgeber

Abb. 1: Lichtschrankenzustände CNTL/CNTR

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

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion können Sie

Versuchsdurchführung

Aufgabe 5.1: Lichtschranke

1. Machen Sie sich mit dem Demo E13_Lichtschranke vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
2. Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
3. Lassen Sie als Test beide Motoren langsam vorwärts drehen.
4. Flankenwechsel von CNTL/CNTR sollen einen Interrupt auslösen.
5. Stellen Sie beide Lichtschrankenzustände CNTL/CNTR über der Zeit in MATLAB^® dar.

Lernzielkontrollfragen:

• Wie funktioniert eine Lichtschranke?
• Wo befinden sich die Lichtschranken?
• Wo ist rechts und wo links?
• An welchen Ports sind die linke und rechte Lichtschranke angeschlossen?
• Welche IO-Pins sind beim Arduino Uno interruptfähig?
• Wie entsheidet die Lichtschranke zwischen Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung?
• Wieviele Flanken erhalten Sie für eine Radumdrehung?

Arbeitsergebnisse: testeLichtschranke.ino, testeLichtschranke.ino

Tipp 1  Nutzen Sie die Demos E13_Lichtschranke und E01_MotorenTest im SVN-Verzeichnis. Nur die IO-Pins D2 und D3 sind beim Arduino Uno interruptfähig. Legen Sie für eine langsame Raddrehung keine Akkus ein.

Tipp 2  Ergebnisplot:

Abb. 4: Ergebnisdarstellung CNTL vs. CNTR

Abb. 2: CNTL/CNTR über der Zeit

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Aufgabe 5.2: RadInkrementalgeber

1. Machen Sie sich mit E15_RadInkrementalgeberFahrt vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
2. Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
3. Was ist ein Interrupt und wozu dient er?
4. Wozu dient die Funktion attachInterrupt()?
5. Stellen Sie beide Lichtschrankenzustände sowie die Radumdrehungen im seriellen Monitor dar.
6. Rechnen Sie die Radumdrehungen in gefahrene Strecke um.
7. Stellen Sie die gefahrene Strecke zusätzlich im seriellen Monitor dar.
8. Wie lässt sich die Fahrtrichtung ermitteln?

Arbeitsergebnis: testeRadInkrementalgeber.ino, zeigeRadInkrementalgeber.m Hinweis: Nutzen Sie das Demos E13, E14 im SVN-Verzeichnis.

Tipp 1  Nutzen Sie die Demos E14_RadInkrementalgeber und E15_RadInkrementalgeberFahrt im SVN-Verzeichnis. Legen Sie den Akku korrekt an, um die Motoren anzusteuern.

Arbeitsergebnis: testeRadInkrementalgeber.ino

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Aufgabe 5.3: 1 m Fahrt

1. Machen Sie sich mit dem Demo E15_Wheel_Encoders_Drive.ino vertraut, so dass Sie jede

Zeile erl?autern k?onnen.

1. Fahren Sie mit Ihrem Fahrzeug genau 1m geradeaus vorw?arts.
2. Stellen Sie die gefahrene Strecke auf dem OLED Display dar.
3. Fahren Sie wieder zum Startpunkt zur?uck. Wenden Sie das Fahrzeug nicht!
4. Stellen Sie die gefahrene Strecke auf dem OLED Display dar.
5. Wie kann die Fahrtrichtung bei der Streckenbestimmung ber?ucksichtigt werden?

Hinweis: Nutzen Sie die Demos E01, E15, E22 im SVN-Verzeichnis. Arbeitsergebnis: fahreVorZurueck.ino - Der AlphaBot inkrementiert die Strecke bei Vorw?artsfahrt und dekrementiert bei R?uckw?artsfahrt.

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Aufgabe 5.4: Fahre Quadrat

1. Erweitern Sie Ihr bisheriges Programm, um die Seiten eines Quadrates im Uhrzeigersinn abzufahren (vgl. Abb.3).

2. Die Seitenlänge a ist eine Variable und soll 30 cm betragen. 3. Führen Sie eine Schleife 4x aus, die aus Geradeausfahrt und Drehung besteht. 4. Stellen Sie die gefahrene Strecke auf dem OLED Display dar.

Abb. 4: Fahren Sie im Uhrzeigersinn die Seiten eines Quadrates ab

Arbeitsergebnis: fahreQuadrat.ino

Tipp 1  Nutzen Sie die Demos E01, E15, E22 im SVN-Verzeichnis. Legen Sie den Akku korrekt an, um die Motoren anzusteuern.

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Aufgabe 5.5: 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

Demos

• SVN: E13_Lichtschranke
• SVN: E14_RadInkrementalgeber
• SVN: E15_RadInkrementalgeberFahrt

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