AlphaBot: Hardware Support Package für MATLAB: Unterschied zwischen den Versionen

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# Lesen Sie die Messwerte des Ultraschallsensor ein [https://de.mathworks.com/help/matlab/supportpkg/arduinoio.ultrasonic.html?searchHighlight=arduino+matlab+ultrasonic&s_tid=srchtitle_support_results_2_arduino+matlab+ultrasonic].
# Lesen Sie die Messwerte des Ultraschallsensor ein [https://de.mathworks.com/help/matlab/supportpkg/arduinoio.ultrasonic.html?searchHighlight=arduino+matlab+ultrasonic&s_tid=srchtitle_support_results_2_arduino+matlab+ultrasonic].
# Zeigen Sie die Distanzwerte in cm über der Zeit an.
# Zeigen Sie die Distanzwerte in cm über der Zeit an.
# Fehlmessungen (<code>inf</code>) dürfen nicht angezeigt werden.
# Speichern Sie die Aergebnis-Arrays <code>Zeit</code> und <code>Distanz</code>


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>zeigeUltraschall.m</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>leseUltraschall.m</code>
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{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
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| Beachten Sie bitte die Jumper A-G. Dieser verbinden die Sensoren und Aktoren mit dem Arduino. Die [[AlphaBot_Accessory_Shield|Multisensorerweiterung]] nutzt ggf. dieselben IO-Anschlüsse. Für diese Aufgabe können Sie bei Doppeltbelegung die Multisensorerweiterung abziehen und vorsichtig zur Seite legen.
| Beachten Sie bitte die Jumper A-G. Dieser verbinden die Sensoren und Aktoren mit dem Arduino. Die [[AlphaBot_Accessory_Shield|Multisensorerweiterung]] nutzt ggf. dieselben IO-Anschlüsse. Für diese Aufgabe können Sie bei Doppeltbelegung die Multisensorerweiterung abziehen und vorsichtig zur Seite legen.
|}
{| class="wikitable"
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! Entfernung !! Farbe
|-
| x > 20&thinsp;cm || grün
|-
| 10&thinsp;cm < x < 20&thinsp;cm|| gelb
|-
| x < 10&thinsp;cm rot || rot
|}
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Teillösung&thinsp;</strong>
|-
|-
| Wenn der serielle Monitor offen ist, kann der Arduino Uno nicht mit der Arduino IDE 2.0.4 programmiert werden. Schließen Sie zum Hochladen den Monitor.
| <source line lang="matlab" style="font-size:medium">clear all; close all; clc; % Initialisierung
if exist('hArduino')==0
    hArduino = arduino('COM8','Uno','Libraries','Ultrasonic'); % Arduino Objekt erzeugen
    disp('Neues Arduino Objekt mit Ultrasonic-Bib erzeugt.')
end
hUltraschall = ultrasonic(hArduino,'D2','D3','OutputFormat','double')
nMesswerte = 100;
%% Messschleife
tic
writeDigitalPin(hArduino, 'D13', 1);
for i=1:nMesswerte
    Distanz(i) = readDistance(hUltraschall);
    Zeit(i)    = toc;
end
writeDigitalPin(hArduino, 'D13', 0);
%% Ergebnisdarstellung
plot(Zeit,Distanz*100,'r.-');
xlabel('Zeit in s')
ylabel('Distanz in cm')
clear hArduino
</source>
|}
|}
-->
-->

Version vom 3. April 2025, 07:24 Uhr

Abb. 1: MATLAB® als serieller Monitor
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul II, MTR-B-2-2.11
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatik Praktikum 2, 2. Semester


Inhalt

  • Nutzung von MATLAB® als seriellen Monitor.
  • Inbetriebnahme des AlphaBot
  • Einbindung der Bibliotheken für den AlphaBot
  • Auslesen eine Potentiometers
  • Ansteuern einer RGB-LED
  • Statische und dynamische Messung mit dem Ultraschallsensor
  • Anwendung rekursiver Filter auf Echtzeitdaten

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion können Sie

  • Debug-Daten speichern und via MATLAB® visualisieren.
  • direkt MATLAB® als seriellen Monitor nutzen.
  • den AlphaBot sicher in Betrieb nehmen, das Potentiometer auslesen und eine RGB-LED ansteuern.
  • Entfernungen mit dem Ultraschall-Sensor messen.
  • Messwerte in Echtzeit filtern.

Versuchsvorbereitung

  • Das MATLAB Support Package für Arduino Hardware muss unter MATLAB installiert werden
    • Starten Sie MATLAB
    • Wählen Sie unter Add-Ons das Get Hardware Support Packages aus.
    • Installieren Sie das MATLAB Support Package für Arduino Hardware.
  • Verbinden Sie Arduino und PC via USB.
  • Bringen Sie mit dem Geräte-Manager den COM-Port des Arduino in Erfahrung.
  • Testen Sie die Verbindung mit >> h = arduino('COM5','Uno') für Ihren COM-Port.

Versuchsdurchführung

Aufgabe 2.1: MATLAB® als serieller Monitor

  1. Nutzen Sie MATLAB® um die Messdaten direkt (live) darzustellen.
  2. Verbinden Sie den Arduino mit dem PC via USB.
  3. Greifen Sie hierzu auf die serielle Schnittstelle zu.
  4. Stellen Sie sicher, das die Multisensorerweiterung auf dem Alphabot steckt.
  5. Drehen Sie, während der Messung am Potentiometer und Visualisieren Sie die Spannung über der Zeit an A0.

Nützlich MATLAB®-Befehle: arduino, tic, toc, readVoltage, plot, xlabel, ylabel, legend

Arbeitsergebnisse in SVN: lesePoti.m

Aufgabe 2.2: Inbetriebnahme des AlphaBot

  1. Arbeiten Sie sich anhand des Wiki-Artikels in den AlphaBot ein. Beachten Sie besonders die Ausrichtung der Akkus. ACHTUNG BRANDGEFAHR!
  2. Binden Sie die AlphaBot Bibliothek nach Anleitung in die Arduino IDE ein.
  3. Machen Sie sich mit der Multisensorerweiterung vertraut.
  4. Lesen Sie den Taster des Joysticks ein (A4).
  5. Zeigen Sie den Spannungswert über der Zeit während der Messung an.
  6. Lesen Sie das Potentiometer ein (A4).
  7. Bei Tasterdruck ertönt der Summer an D11.
  8. regeln Sie mit dem Potentiometers die Lautstärke des Summers.

Arbeitsergebnisse: leseJoystick.m

Aufgabe 2.3: AlphaBot Ultraschall

  1. Lesen Sie die Messwerte des Ultraschallsensor ein [1].
  2. Zeigen Sie die Distanzwerte in cm über der Zeit an.
  3. Fehlmessungen (inf) dürfen nicht angezeigt werden.
  4. Speichern Sie die Aergebnis-Arrays Zeit und Distanz

Arbeitsergebnisse in SVN: leseUltraschall.m

Aufgabe 2.4: Glättung der Ultraschallmessung

  1. Nutzen Sie Ihre Ergebnisse aus Aufgabe 2.3, um die Messwerte in Echtzeit zu glätten.
  2. Vergleichen Sie die Ergebnisse des Tiefpasses mit denen des gleitenden Mittelwertfilters in einem Plot mit Achsenbeschriftung und Legende.

Arbeitsergebnisse in SVN: filtereUltraschall.m

Lernzielkontrollfragen:

  1. Wurde das Signalrauschen geglättet?
  2. Ist das gefilterte Signal verzögert?
  3. Welchen Einfluss haben die Filterparameter?
  4. Wie verhalten sich die gefilterten Signal bei Ausreißern?

Aufgabe 2.5: Nachhaltige Doku

Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Tutorials

Demos


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