Projektarbeit Speedy Tempomessgerät - 2022
Autoren: Justin Frommberger, Jonas Gerken
Art: Projektarbeit
Dauer: 01.08.2022 bis
Betreuer: Prof. Schneider
Thema
Um die Sicherheit von Kindern auf ihrem Schulweg steht es nicht zum Besten. Dies haben Geschwindigkeitsmessungen des ADAC vor 25 Schulen in zehn Bundesländern ergeben. Dabei wurde die zulässige Höchstgeschwindigkeit von Tempo 30 von mehr als 60 Prozent der Autofahrer überschritten. Insgesamt wurden 43 828 Fahrzeuge gemessen, 26 329 davon waren zu schnell unterwegs. Der Rekordwert von 96 km/h wurde vor einer Grundschule in Hamburg festgestellt.
Aufgabenstellung
Messen Sie die Geschwindigkeit vorbeifahrender Fahrzeuge und visualisieren Sie den Messwert als Zahl und als Smiley.
- Recherchieren Sie bestehende Projektlösungen.
- Stellen Sie einen Projektplan auf.
- Entwerfen Sie Ihr System.
- Erstellen Sie anhand des Systementwurfs eine Kostenabschätzung und einen QV-Antrag bis 04.05.22.
- Erstellen Sie eine Stückliste und lösen Sie die Beschaffung der Bauteile aus.
- Nehmen Sie den RADAR-Sensor in Betrieb und messen Sie die Geschwindigkeit. Charakterisieren Sie den Sensor (Messbereich, Auflösung, Unsicherheit, Empfindlichkeit, etc.).
- Implementieren Sie eine robuste Filterung (Objektbildung, -Verfolgung z. B. Kalman-Filter).
- Bauen Sie das System auf.
- Führen Sie Modul- und Systemtests durch z. B. vor der Hochschule.
- Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nach wiss. Stand.
- Machen Sie ein tolles Videos, welches die Funktion visualisiert.
- Live-Vorführung während der Abschlusspräsentation
Anforderungen (Lastenheft)
| # | Anforderung |
|---|---|
| Req 01 | Das System muss die Geschwindigkeit bis 100 km/h messen und anzeigen. |
| Req 02 | Nutzen Sie den RADAR-Sensor iSYS-4001 der Firma InnoSenT. |
| Req 03 | Die Reichweite muss min. 50 m betragen. |
| Req 04 | Das System muss hochleistungs-LED-Anzeige in gelb und rot verwenden und im hellen Tageslicht gut lesbar sein. |
| Req 05 | Das System muss rot bei überhöhter Geschwindigkeit diese rot blinkend anzeigen. |
| Req 06 | Das System soll die Geschwindigkeit mit einer Zahlenhöhe von 30 cm 2-stellig anzeigen. |
| Req 07 | Das System muss eine Smiley-Funktion ☹ ☺ anzeigen (vgl. Abb. 1). Der Smiley muss ab einem einstellbaren Geschwindigkeitsschwellwert umgeschaltet werden. |
| Req 08 | Die Anzeige soll im Hochformat dem Format (84x63x18) cm entsprechen. |
| Req 09 | Das System soll wetterfest sein. |
| Req 10 | Kür: Das System erstellt bei Geschwindigkeitsüberschreitung ein "Blitzerfoto" (vgl. Abb. 2), welches ein Beweisbild inkl. Maximalgeschwindigkeit, Datum und Uhrzeit speichert. |
Anforderungen (Pflichtenheft)
| # | Anforderung |
|---|---|
| nFA1 | Die LEDs sollen über einen Microcontroller gesteuert werden. |
| nFA2 | Die Geschwindigkeit soll mit C++ programmiert werden. |
| nFA3 | Es muss ein Radarsensor verwendet werden. |
| nFA4 | Die Geschwindigkeit soll nach 1 Sekunde angezeigt werden. |
| nFA5 | Die Geschwindigkeit muss in km/h angezeigt werden. |
Anforderungen an die Projektarbeit
- Wissenschaftliche Vorgehensweise (Projektplan, etc.), nützlicher Artikel: Gantt Diagramm erstellen
- Zweiwöchentlicher Fortschrittsberichte (informativ)
- Projektvorstellung im Wiki
- Studentische Arbeiten bei Prof. Schneider
- Anforderungen an eine wissenschaftlich Arbeit
Projektplan
- Optimierung der Hardware Software Kommunikation
BOM
Eine Stückliste (Bill of Material, BOM), welche die einzelnen Komponenten auflisten, die für die Realisierung des Projekts notwendig werden, wurde erstellt.
| Pos. | Anz. | Bezeichnung | Artikelnummer |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | Arduino UNO | |
| 2 | 1 | 5 Meter RGB LED-Steifen WS2812B(60LEDs/Meter) | LT5050RGBIC593605005IP20 bei ledtech-shop.de |
| 3 | 1 | Radarsensor IsYs 4001 | 2191-80.00000191-ND bei digykey.com |
| 4 | 1 | M12 8 poliger Stecker | 123-1064 bei RS-online.de |
| 5 | 1 | RS232 Sub-D Stecker(zum Löten) | |
| 6 | 1 | Netzteil 5V 4A | MW GST25E05 bei reichelt.de |
| 7 | 2 | 2m Datenkabel | |
| 8 | 1 | Wiederstand 220 Ohm | |
| 9 | 1 | Plexiglasscheibe 500mm x 500mm x 2mm | AXT-020-TRAEVO050050 bei expresszuschnitt.de |
| 10 | 2 | MDF-Platten 1500mm x 1500mm x 11mm |
Funktionaler Systementwurf / Technischer Systementwurf
Komponentenspezifikation
| Komponente | Beschreibung | Abbildung |
|---|---|---|
| Radarsensor iSyS 4001 | Messbereich: 0 bis 250km/h Messentfernung: 0 bis 150 m Signal: Digital, PWM(Velocity), PWM(range) |
 |
| Arduino UNO | Microcontroller 14 digitale I/O Pins 6 analoge Eingänge |
 |
| LED-Streifen | RGB LEDs(Rot, Grün, Blau) 256 Helligkeitsstufen maxV: 5V Arbeitsstrom: 2880mA pro Meter |
 |
Umsetzung
Radarsensor Isys 4001
LED-Seven-Segment Aufbau und Verlötung
Elektronik
Die Abbildung 7 zeigt die Elektrische Schaltung.
Stromquellen:
- Radarsensor: 5 bis 30 Volt (in Abb. 7 links)
- LED-Geschwindigkeitsanzeige: 5 Volt (in Abb. 7 rechts)
Arduino Uno:
- Digital Pin 3, 5, 6: OUT1, OUT2, OUT3 des Radarsensors
- Digital Pin 7: DigitalIn der Geschwindigkeitsanzeige
Radarsensor:
- OUT1, OUT2, und OUT3 mit einem PULL-UP Widerstand verbunden
LED-Geschwindigkeitsanzeige:
- alle Senkrechten LED-Streifen einzeln mit der Stromquelle verbunden
- die mittleren LED-Streifen jeweils links und rechts mit der Stromquelle verbunden
Programmierung
Komponententest
Ergebnis
Fast alle Anforderungen des Projektes konnten erfüllt werden. Wir unterschätzten, dass die LEDs eine menga an Strom benötigen, so mussten wir LEDs einsparen und liesen bei unserem Projekt das Smiley Gesicht raus. Zudem haben wir uns für ein anderes Format des Schildes entschieden.
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Link zu dem SVN_Ordner des Projekt.
https://github.com/JustinF97/Speedy-Tempomessgeraet
YouTube Video
Das Video von diesem Projekt finden Sie auf Youtube unter dem Link:
Weblinks
Literatur
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