Kapazitiver Bodenfeuchtesensor: Unterschied zwischen den Versionen
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| Abmessungen|| 22,2 mm x 11,8 mm x 31 mm | | Abmessungen|| 22,2 mm x 11,8 mm x 31 mm | ||
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Version vom 13. Juli 2024, 13:48 Uhr
| Autor: | Ken Hilz |
| 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
Messen Sie die Bodenfeuchte mittels Membransensor.
| Anforderungen | |||||||||||||||||||||||||||
|
- 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
Projektbeschreibung
| # | Anzahl | Material |
|---|---|---|
| 1 | 1 | PC mit MATLAB/Simulink R2023b |
| 2 | 1 | Kapazitiver Bodenfeuchtesensor |
| 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 Kapazitiver Bodenfeuchtesensor
- Simulink R2023b
Technische Daten
| Messbereich | 0 ° .. 180 ° |
| PWM-Modulation | analog |
| PWM-Pulszykluszeit | 20 ms |
| PWM-Pulsweite | 500-2400 ms |
| Versorgungsspannung | 4.0 V .. 7.2 V |
| Versorgungsstrom | 20 mA |
| Geschwingigkeit | 0,12 s/60 ° (@4,8 V, lastfrei) |
| Drehmoment | 1,5 kg/cm (@4,8 V) |
| Gewicht | 10 g |
| Getriebe | Kunststtoff |
| Arbeitstemperatur | 0 °C .. +55 °C |
| Abmessungen | 22,2 mm x 11,8 mm x 31 mm |
Pinbelegung
| Pin | Belegung | Signal |
|---|---|---|
| 1 | Versorgungsspannung (VCC) | 5 V |
| 2 | Analog Output (AOUT) | 0~3V |
| 3 | Masse (GND) | 0 V |
Versuchsaufbau und Durchführung
Versuchsaufbau
Der Versuchsaufbau wird durch einen Schaltplan (Abb. 2), Anschlussplan (Abb. 3) und Foto des Aufbaus (Abb. 4) dokumentiert.
Versuchsdurchführung
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
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 Wiki-Artikel die Lernzielkontrollfragen.
| Lernzielkontrollfragen |
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Literatur
Zitieren Sie nach DIN ISO 690:2013-10.
Anhang
- Datenblätter
- Simulink-Modell
- Originaldateien (PAP, Schaltplan,... )
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