Objekterkennung mit Infrarotsensor mit Matlab/Simulink und EV3

Aufgabenstellung

In dem Fach Signalverarbeitende Systeme ist den Studierenden jeweils eine Aufgabe zugeteilt. Diese besteht darin, einen Lego EV3 Roboter mittels eines Sensors ca. 5 cm vor einen Karton stoppen zu lassen. Die Programmierung ist mit Matlab/ Simulink durchzuführen. In dieser Aufgabe ist ein Sharp GP2 Distanzsensor zu verwenden.

Sensor

Bei dem Sensor handelt es sich um einen Distanzsensor von Sharp, der aus drei Hauptelementen besteht. Zum einen aus einem optischen Positionssensor, einer Infrarotdiode und einer Signalverarbeitungsschaltung.

Dabei hat der Sensor folgende Spezifikationen: - Erkennungsbereich von 10 bis 80 cm - Analoges Ausgangssignal - Stromaufnahme von 30 mA - Versorgungsspannung von 4,5 bis 5,5 V

Abbildung 1: Abbildung des Sensors

Einer der Vorteile des Sharp GP2 ist, dass dieser gut mit unterschiedlichen Oberflächen funktioniert, unempfindlich gegen Temperaturänderungen sowie für den Dauereinsatz geeignet ist. Der Grund liegt in der Messmethode der Triangulation.

Funktionsweise

Wie bereits beschrieben verwendet der Sharp GP2 das Triangulationsprinzip zur Distanzmessung. Dazu wird ein schmaler Infrarot-Lichtstrahl ausgesendet. Dieser wird mittels einer Infrarotdiode und einer davor platzierten Linse erzeugt. Befindet sich nun ein Objekt in Reichweite, so wird das Licht von diesem reflektiert. Eine zweite Linse fängt dieses Licht ein und leitet es zu einem optischen Positionssensor (engl. PSD) weiter. Der optische Positionssensor gibt nun je nach Position des Lichtstrahls eine unterschiedlich hohe Spannung aus. Das Messprinzip ist gut in Abbildung 2 zu erkennen.

Abbildung 2: Das Triangulationsprinzip