Arduino: Infrarotsensor einlesen

Abb. 1: Lernset - Einsteiger Kit für Arduino

Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 1. Semester, Wintersemester

Inhalt

• Funktion des Sharp Entfernungssensors GP2Y0A41SK0F
• Einlesen des Entfernungssensors mit dem Arduino
• Darstellung der Messwerte
• Kennlinienkalibrierung

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

• können Sie den Sensor korrekt (elektrisch) anschließen.
• können die Messwerte mit dem Serial Plotter der Arduino IDE anzeigen.
• können Sie die Sensordaten in die gemessene Entfernung umrechnen.
• können Sie die Messwerte charakterisieren.

Lernzielkontrolle

1. Welcher Primärsensor kommt im Sharp GP2Y0A21YK0F zum Einsatz?
2. Wie funktioniert der Sensor GP2Y0A41SK0F technisch?
3. Was misst der Sensor GP2Y0A41SK0F? Was ist seine Ausgangsgröße U1?
4. Wie wird die Ausgangsgröße (U1) digitalisiert (D1)?
5. Auf welchen Wegen lässt sich die digitalisierte Ausgangsgröße D1 in die Distanz d umgerechnet?
6. Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
7. Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
8. Wurde auf magic numbers verzichtet?
9. Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_05.pdf

Vorbereitung

1. Studieren Sie das Using the Serial Plotter Tool und nutzen Sie das Demo DemoSharpIR.ino, um Daten im Seriellen Plotter auszugeben.
2. Recherchieren Sie die Funktion des Sensors anhand von Fachliteratur und des Datenblatts.
3. Bauen Sie die Schaltungen zur Auswertung der Sensoren auf.
4. Nutzen Sie die Abbildung auf Seite 4 des Datenblatts, um eine Tabelle Spannung/Distanz aufzustellen (vgl. Tab. 1).
5. Nutzen Sie die Arduino Referenz: analogRead() und erweitern Sie Ihre Tabelle um die Spalte Digitalwert D1 (vgl. Tab. 1).
6. Planen Sie die Software via PAP.
7. Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
8. Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.

Tabelle 1: Kennlinie des IR-Distanzsensors

Spannung U1 in V	Distanz d in cm	Digitalwert D1
3	3,6	732
2.02	6	439
0.82	16	165

Versuchsdurchführung

Aufgabe 5.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_05.pdf

Aufgabe 5.2: Der Abstandssensor Sharp GP2Y0A21YK0F

1. Setzen Sie Ihre geplante Software 1:1 um.
2. Stellen Sie die Messwerte D1 im Seriellen Monitor und Plotter dar.

Nützliche Befehle: Serial.begin(), Serial.println(), analogRead()

Arbeitsergebnisse in SVN: leseSharpIR.ino

Demo: Demo: DemoSharpIR.ino

Aufgabe 5.3: Sensorkennlinie

Lesen Sie Charakteristische Rechnen Sie die digitalisierten Messwerte D1 in

Nützliche Befehle: pinmode(), analogRead(), digitalWrite(), if..else

Arbeitsergebnisse in SVN: LDRSteuertLED.ino

Musterlösung: [1]

Aufgabe 5.4: Charakterisierung des Sharp Abstandssensors

Eine LED soll blinken. Die Blinkgeschwindigkeit soll mit einem Drehregler eingestellt werden.

Nützliche Befehle: pinmode(), analogRead(), analogWrite(), delay(), map()

Arbeitsergebnisse in SVN: PotiSteuertLED.ino

Musterlösung: [2]

Aufgabe 5.5: Nachhaltige Doku

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

• Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
• Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?
• Wurde nachhaltig dokumentiert?
• Haben die Programme einen Header?
• Wurden der Quelltext umfangreich kommentiert?
• Wurden die PAPs erstellt und abgelegt? Passen die PAPs 100% zum Programm?

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Bewertung

Aufgabe	Punkte
5.1	2
5.2	2
5.3	2
5.4	2
5.5	2

Tutorials

• Arduino: Using the Serial Plotter Tool
• Arduino Referenz: analogRead()
• Wiki: SHARP IR Abstandsensor

Demos

• DemoSharpIR.ino
• DemoLookupTable.ino

Literatur

1. Brühlmann, T.: Arduino Praxiseinstieg. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: HSHL-Bib, O'Reilly-URL
2. Brühlmann, T.: Sensoren im Einsatz mit Arduino. Frechen : mitp Verlag, 1. Auflage 2017. ISBN: 9783958451520. URL: HSHL-Bib, O'Reilly
3. Snieders, R.: ARDUINO lernen. Nordhorn: 8. Auflage 2022. URL: https://funduino.de/vorwort
4. Schneider, U.: Programmierrichtlinie für für die Erstellung von Software in C. Lippstadt, 1. Auflage 2022. PDF-Dokument (212 kb)
5. Sharp: GP2Y0A41SK0F. URL: [3]. PDF-Dokument (858 kb)

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