Membran Drucksensor FSR402

Abb. 1: Membran Drucksensor FSR402

Autor*in:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Studiengang:	Business and Systems Engineering
Modul:	BSE-M-2-1.03, Hausarbeit in Angewandte Informatik gehalten von Prof. Ulrich Schneider
Lektion 9:	Mechatronik, Informatikpraktikum 2, 2. Semester
Datum:	02.07.2024
Datum:

1. Einführung

• Thema/Fragestellung: Messung der Entfernung mit dem Sensor Sharp GP2-0430K
• Hypothese: Die Entfernung lässt sich im Bereich von 4 cm bis 50 cm fehlerfrei messen.
• Einordnung in den Lehrplan

2. Projektbeschreibung

Tabelle 2: Materialliste

#	Anzahl	Material
1	1	PC mit MATLAB/Simulink R2022b
2	1	Sensor Sharp GP2-0430K
3	1	Arduino Uno R3
4	1	Streckbrett
5	5	Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm

Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software

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

Versuchsaufbau und Durchführung

3.1 Versuchsaufbau

Abb. 1: Schaltplan

Abb. 2: Anschlussplan

Abb. 3: Foto des Versuchsaufbaus

Der Versuchsaufbau wird durch einen Schaltplan (Abb. 1), Anschlussplan (Abb. 2) und Foto des Aufbaus (Abb. 3) dokumentiert.

3.2 Versuchsdurchführung

Abb. 4: Simulink-Modell

Das Modell zur Datenverarbeitung wurde gemäß Abb. 4 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

3.3 Versuchsbeobachtung

Abb. 5: Darstellung des Rohsignals des IR-Entfernungssensors (rote Kurve)

Abb. 6: Darstellung von dynamischen Messwerten des IR-Entfernungssensors

Das Signal des Sensors weist alle 40 ms systematische Ausreisser auf (vgl. Abb. 5, rote Kurve).

4. 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. 5 als blaue Kurve. Es konnte mit dynamische Werten verifiziert werden (vgl. Abb. 6). 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.

5. Zusammenfassung und Ausblick

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

Anhang

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

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