Arduino: Sensorbaukasten

Autor: Prof. Dr.-Ing. Ulrich Schneider

Kurzbeschreibung

Mit der Umgestaltung des Studiengangs Mechatronik entstand ein neues Modul in dem es um Sensoren und Aktoren geht. Um die Lehre praktisch zu gestalten, sollen in Kleingruppenübungen reale Sensoren und Aktoren mit einem Arduino in Betrieb genommen werden. Der Grundbausatz "Arduino" mit Steckbrett, Kabel etc. ist bereits vorhanden und kann genutzt werden. Diese Maßnahme ergänzt das Erlebnis um moderne Sensoren (IMU, Feuchte, Weg, Winkel,...) und Aktoren (Servo, Stepper,...). Entsprechend der aktuell geringen Einschreibezahlen werden 10 Sensorsets inkl. Transportkoffer beantragt. Die Sensoren kommen zusätzlich im Masterstudiengang BSE in den LV Signalverarbeitende Systeme und Angewandte Informatik zum Einsatz.

Mehrwert

Die Studierende können den Vorlesungsstoff praktisch umsetzen. Hierdurch entsteht ein tieferes Verständnis sowie praktische Übung im Bereich der Messtechnik und digitalen Signalverarbeitung. Zusätzlich wird der Umgang mit dem Arduino als Mikrocontrollersystem vertieft.

Das Projekt wird im HSHL-Wiki beschrieben. Der Mehrwert kann so überprüft werden. Zusätzlich findet im Januar eine öffentliche Projektmesse statt. Dort können Sie die Studierenden direkt nach dem Mehrwert befragen und spannende mechatronische Projekte bestaunen.

Umsetzung

Analoge Sensoren zur Messung von Weg und Winkel

Elektromagnetische Sensoren
- Winkelmess-Sensormodul
- Reed Kontakt,Magnetisches Reed Modul
- Reed-Kontakt (Magnetschalter) [1]
- induktiver Näherungsschalter
- Induktiver Näherungssensor
- Kapazitive Sensoren
- Optische Sensoren
- Reflexlichttaster
- Halbleiter-Laserdiode
Inkrementalgeber
Resistiv
- Schiebepotentiometer 10k mit Platine
Kapazitiv
- Trimmerkondensator

Digitale Sensoren zur Messung von Weg und Winkel

KY-040 - Drehimpulsgeber Rotary Encoder Drehimpulsgeber Rotary Encoder CJMCU-111

Messung geometrischer Größen

Ultraschall
- Ultraschall bis 5 m
Radar
- Doppler-Radar Modul
- Radar Bewegungsmelder
DMS
GPS
- GPS [2] [3] [4]
ToF
- ToF-Sensor [5] [6]

Messung dynamometrischer Größen

Masse

Temperaturmessung

Erfassung kodierter und nichtkodierter Informationen

RFID/NFC

Optische Sensoren

Kommunikation

Füllstandssensoren

Kapazitiver Sensor

Verschiedenes

Komplexere Projekte

Pick-up (Induktionsspulenelementarsensor) Spule
Induktiver Näherungssensor/Näherungsschalter pnp Schalter+[ https://www.conrad.de/de/p/md-micro-detectors-cd12m-0b-050c1-anschlusskabel-fuer-sensoren-cd12m-0b-050c1-1-st-2273269.html Kabel] Datenblatt DRV5053CAQLPGM Hallsensor Testplatine Hallsensor als Schalter und linear testplatine [file:///C:/Users/ebmeyer/Downloads/Hall_Demo.pdf]
Hallsensor in der Kiste ist der ACS712 ein Hall Sensor zur Strommessung
Feldplatte FP201L100 z.b. von Hinkel elektronik nicht mehr Lieferbar nicht mehr Lieferbar Der alleinige Hersteller Infineon hat die Herstellung im Jahr 2003 eingestellt. Im Handel sind deshalb ausschließlich Restbestände zu bekommen. Als Ersatz gibt es einen Magneto-Resitive-Sensor, der für die gleichen Aufgaben genauso gut geeignet ist. [Infineon] oder z.B. TME
Induktive Wegmessung mit Tauchkern etwa 400€
Thermoelement macht nur Sinn zusammen mit ner Refstromquelle wie S.11 und S.17 ref200 von ti und oder nem Instrumentationsverstärker eventuell verschiedene typen wie K, J, ... aber dann auch direkt mit zwei, drei, vierleiter Messung z.b. mit mehreren Op07 oder Ina333 ina 111 oder so dann aber auch negative Spannung von nöten eventuell einfach zwei 9V Block Batterien. Wäre aber ein sehr schöner Versuch. Gleiche Schaltung dann abwandelbar für PT 100 und PT1000. PT 100 und PT1000 als 2,3,4 Leiter

Thermoelement als 2,3,4 Leiter. Reichelt Tempschaltung Schaltung Vergleichsstellenkompensation Thermoelemnt mit SPI einfacher Versuch mit LM358 und PT1000 z.B. mit Referenz Temperaturmessung an der Knotenstelle zur Kompensation , beziehungsweise mit eingeprägten Konstanntstrom,