Arduino: Aktoren: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 13. November 2022, 20:07 Uhr

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

Fragestellungen, Begriffe und Voraussetzungen

Fragestellungen

In dieser Lektion Steuern wir Aktoren (Servomotor und Schrittmotor) an.

Eingeführte Begriffe und Konzepte

Diese Lektion befasst sich mit der Vorstellung und Ansteuerung gängiger Aktoren am Arduino:

Servonotor und
Schrittmotor.

Vorausgesetzte Kenntnisse aus vorangegangenen Lektionen

Nutzung der gititalen IO-Pins

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

können die Funktion eines Servomotors, Schrittmotors und Relais erläutern.
können Sie die Unterschiede und Anwendungsfelder der Motoren beschreiben
können Sie beide Motoren gezielt ansteuern.

Lernzielkontrolle

Wie funktioniert ein Servomotor? Welchen Arbeitsbereich hat der Servo?
Was muss beim Umgang mit einem Servo beachtet werden?
Wie steuert man einen Servomotor an?
Wie funktioniert ein Schrittmotor? Welchen Arbeitsbereich hat der Schrittmotor?
Was muss beim Umgang mit einem Schrittmotor beachtet werden?
Wie steuert man einen Schrittmotor an?
Vergleichen Sie beide Motoren anhand fachlicher Kriterien.
Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
Wurde auf magic numbers verzichtet?
Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?

Vorbereitung

Bereiten Sie sich anhand der nachfolgenden Aufgaben auf den Praktikumstermin vor.

Planen Sie die Software via PAP.
Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_08.pdf

Versuchsdurchführung

Aufgabe 8.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_08.pdf

Aufgabe 8.2: Servo ansteuern

Ein Servo soll von einem Arduino-Mikrocontroller angesteuert werden. Der Servo soll dazu in diesem Beispiel drei verschiedene Positionen ansteuern und zwischen den Positionen eine kurze Zeit warten.

Nützliche Befehle: hold on, plot, yLabel, legend

Arbeitsergebnisse in SVN: schreibeDebugDatei.ino, Debug.txt, leseDebugDatei.m

Tutorial: Funduino: Servo TowerPro SG90 ansteuern

Aufgabe 8.3: Töne erzeugen

Folgen Sie der Anleitung zur Ausgaben von Tönen.
Mit einem passiven Lautsprecher sollen unterschiedliche Töne und eine Melodie erzeugt werden.

Nützliche Befehle: tone(), delay(), noTone(), pinMode(), digitalRead(), if()

Arbeitsergebnisse in SVN: spieleMelodie.ino

Lösung: Funduino: Schrittmotor ansteuern

Aufgabe 8.4: TBD

Aufgabe 8.5: 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
8.1	2
8.2	2
8.3	2
8.4	2
8.5	2

Tutorials

Demos

Videos

Literatur

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

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 '''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_08.pdf</code>
-=== Aufgabe 8.2: Debugging ===
+=== Aufgabe 8.2: Servo ansteuern ===
+Ein Servo soll von einem Arduino-Mikrocontroller angesteuert werden. Der Servo soll dazu in diesem Beispiel drei verschiedene Positionen ansteuern und zwischen den Positionen eine kurze Zeit warten.
+<!--
 Arduino-Aufgabe
 # Messen Sie die Zeit in Millisekunden mit dem Befehl <code>millis()</code>
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 # Ergänzen Sie eine Legende (<code>legend("Messwerte", Median-Filter,'b-')</code>).
 # Beschriften Sie die Achsen.
+-->
 '''Nützliche Befehle''': <code>hold on, plot, yLabel, legend</code>
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 <div class="mw-collapsible mw-collapsed">
-'''Tutorial:''' [[Einrichtung_von_PuTTY| Anleitung für Putty]]<br>
+'''Tutorial:''' [https://funduino.de/nr-12-servo-ansteuern Funduino: Servo TowerPro SG90 ansteuern]
-'''Demo:''' [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoDebugTxt2MATLAB  DemoDebugTxt2MATLAB]
 </div>
 === Aufgabe 8.3: Töne erzeugen ===
 # Folgen Sie der [https://funduino.de/nr-08-toene-erzeugen Anleitung zur Ausgaben von Tönen].
 # Mit einem passiven Lautsprecher sollen unterschiedliche Töne und eine Melodie erzeugt werden.
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 <div class="mw-collapsible mw-collapsed">
-'''Lösung:''' [https://funduino.de/nr-08-toene-erzeugen| Nr.08 – Töne erzeugen]
+'''Lösung:''' [https://funduino.de/nr-15-schrittmotor| Funduino: Schrittmotor ansteuern]
 </div>
-=== Aufgabe 8.4: IR-Theremin ===
+=== Aufgabe 8.4: TBD ===
-Ein Theremin ist ein Instrument, das Töne abhängig von den Bewegungen des Musizierenden erzeugt. Die Titelmelodie von Star Treck wurde beispielsweise damit gespielt. Das Theremin detektiert die Hände im Verhältnis zu zwei Antennen. Diese Antennen sind mit einem analogen Schaltkreis verbunden und erzeugen die Musik. Eine Antenne regelt die Frequenz der Töne und die Andere die Lautstärke. Diese Aufgabe emuliert das Theremin indem die Funktion <code>tone()</code> verwendet wird und die vom IR-Sensor gemessenen Abstände die Tonfrequenzen manipulieren. Lesen Sie die Entfernung wie in den Aufgaben zuvor über <code>analogRead()</code> ein. Schließen Sie den aktiven Lautprecher (Piezo-Lautsprecher) an Pin 8 an.
+<!--Ein Theremin ist ein Instrument, das Töne abhängig von den Bewegungen des Musizierenden erzeugt. Die Titelmelodie von Star Treck wurde beispielsweise damit gespielt. Das Theremin detektiert die Hände im Verhältnis zu zwei Antennen. Diese Antennen sind mit einem analogen Schaltkreis verbunden und erzeugen die Musik. Eine Antenne regelt die Frequenz der Töne und die Andere die Lautstärke. Diese Aufgabe emuliert das Theremin indem die Funktion <code>tone()</code> verwendet wird und die vom IR-Sensor gemessenen Abstände die Tonfrequenzen manipulieren. Lesen Sie die Entfernung wie in den Aufgaben zuvor über <code>analogRead()</code> ein. Schließen Sie den aktiven Lautprecher (Piezo-Lautsprecher) an Pin 8 an.
 # Erzeugen Sie Töne abhängig von den Messwerten des Sharp IR-Entfernungssensors.
 # Kalibrieren Sie die Zuordnung von Entfernung zu Frequenzen mit dem Der <code>map()</code>-Befehl.
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 </div>
+-->
 === Aufgabe 8.5: Nachhaltige Doku ===
 Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.