Barometer mit Matlab/Simulink

Sensor: NXT Barometric Sensor (NBR1036)

Autor: Tobias Wemmer

Einleitung

SigSys SoSe2018

Aufgabenstellung

• Lesen Sie den Sensor mit MATLAB/Simulink aus (MATLAB/Simulink Toolbox).
• Beschreiben, untersuchen und verstehen Sie Ihre Signalverarbeitungskette.

NXT Baromitric Sensor (NBR1036)

NXT Barometer

Vorstellung des Sensors

Bei dem Sensor handelt es sich um den „NXT Baromitric Sensor (NBR1036)". Wie der Name schon sagt, ist dieser Sensor ein Barometer, jedoch kann der Sensor neben dem Druck auch die Temperatur messen. Dadurch eignet sich der Sensor gut als Komponente einer Wetterstation. Wie Abbildung 1 zu entnehmen ist, lässt sich der Sensor auf den ersten Blick nicht von anderen NXT Sensoren unterscheiden, da er das Standard NXT-Gehäuse besitzt. Zur Unterscheidung der einzelnen Sensoren ist eine Beschriftung auf der Unterseite des Gehäuses vorhanden.

Messgenauigkeit

Die Messgenauigkeit des Sensors beläuft sich beim Druck auf ein Tausendstel Zoll auf der Quecksilbersäule. Umgerechnet in Pascal ergibt dies 3,386 Pascal pro Schritt. Die Temperatur wird in 0,1°C Schritten gemessen.

Einstellungsmöglichkeiten für die Einheiten der Messung

Der Sensor lässt sich dahingehend einstellen, dass die Druck-Signale in inHg (Zoll auf der Quecksilbersäule) oder in hPa ausgegeben werden können. Für die Temperatur lassen sich die Signale in °C oder °F ausgeben.

Anschluss des Sensors

Pin-Belegung des Kabels und des NXT Sensors

Normalerweise würde der Sensor über einen NXT Stein angesteuert und ausgelesen werden. Das Ganze funktioniert als Plug-and-Play. Zum Einlesen des Sensors in Matlab/Simulink wird eine Toolbox der RWTH Aachen benötigt. Mehr Informationen dazu gibt es unter folgendem Link:

https://de.mathworks.com/hardware-support/lego-mindstorms-matlab.html

Alternative Herangehensweisen

Wenn kein NXT-Stein vorhanden ist oder andere Gründe gegen die Verwendung sprechen, so gibt es mehrere Alternativen den Sensor trotzdem auszulesen. Je nach Durchführung und Möglichkeit kann dazu das NXT-Kabel direkt angeschlossen werden. In machen Fällen lässt es sich jedoch nicht vermeiden, dass Kabel aufzuschneiden und die Litzen einzeln auszulesen.

Decoder/Analyser-Ansatz

Es ist möglich den Sensor mittels eines Decoder/Analyser auszulesen. Der Vorteil dabei besteht darin, dass dieser in der Lage ist die Bus-Adresse des Sensors direkt auszulesen. Dies erspart Zeit sofern die Adresse nicht bekannt ist. Weiterhin können die Daten direkt verarbeitet werden. Ein möglicher Decoder ist der Sigrok. Weitere Informationen zum Sigrok sind unter dem folgenden Link zu erhalten:

https://sigrok.org/wiki/Protocol_decoders

Ein Nachteil bei diesem Ansatz ist die Notwendigkeit des Aufschneidens des Kabels. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine Gewisse Vorkenntnis benötigt wird, was Programmierung angeht.

Literaturverzeichnis

http://www.hitechnic.com/cgi-bin/commerce.cgi?preadd=action&key=NBR1036 https://de.mathworks.com/hardware-support/lego-mindstorms-matlab.html https://sigrok.org/wiki/Protocol_decoders