Arduino Ultraschallsensor - Experimente mit automatisierter Mobilität

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Die Automatisierte Mobilität ist eine der grössten Treiberin der Entwicklungen in Industrie und Wissenschaft. Mit dem Arduino Ultraschallsensor experimentierst du an vorderster Front mit, indem du dein Fahrzeug "intelligent" machst, damit es seinen Weg selber findet. Der Ultraschallsensor kann aber nicht bloss für die Steuerung von Fahrzeugen eingesetzt werden. Gerade in der Schule sind oft einfachere Anwendungen gefragt. Dies könnten einfache Distanzmessungen für die Raumüberwachung sein oder Näherungssensoren für das Auslösen einer simplen Mechanik. - Vimeo: Parkplatz Wächter - Youtube: 10 Projekte mit dem Ultraschallsensor - ETH Zürich: Autonomous Cart Racing - Bosch: Produkte für die Automatisierte Mobilität Die folgenden Projekte können mit jedem Arduino Mikrocontroller und handelsüblichen Ultraschallsensor umgesetzt werden. Die Videos und Programmierungen sind mit der Prozessorgesteuerten Lernumgebung (PGLU) entstanden. - Bezugsquelle Mikrocontroller "Komfort" - Bezugsquelle Ultraschallsensor - PGLU-Editor für Arduino - PGLU: Organisation von Lerngruppen - Weitere PGLU-Experimente im "Workshop" 1. Was ist ein Arduino Ultraschallsensor und wie wird er angeschlossen? Der Arduino Ultraschallsensor sendet und empfängt ein akustisches Signal und berechnet anhand der verstrichenen Zeit dazwischen, die Distanz zu reflektierenden Objekten. Der Ultraschallsensor wird so angeschlossen: - VCC  →   +5V - GND →   -5V - Trig   →    L2 -  (minus) - Echo →    S1▲(Eingang)  2. Simple Programmierung dank "Funktion" (Unterprogramm) Mit dem Ultraschallsensor können Distanzen zwischen 1 cm und ca. 400 cm gemessen werden und dies mit einer erstaunlichen Genauigkeit. Gleich wie beim Servo, wird die Programmierung mit einer Funktion bewerkstelligt. Das ist sehr praktisch, denn die Funktion kann so an jeder beliebigen Stelle, wo eine Zahl eingesetzt werden kann, eine Distanzmessung vornehmen und das Ergebnis in cm ausgeben. - Was ist eine Funktion? - Webrecherche zum Ultraschallsensor Arduino Ultraschallsensor von Rolf Beck 3. Das Arduino Sketch mit dem PGLU-Editor Hinweis: Du kannst auch mit dem Ultraschallsensor arbeiten, wenn du dieses Kapitel nicht ganz nachvollziehst. Welche Abläufe braucht es, um mit Ultraschall eine Distanz zu messen? - Der Sender wird in den Bereitschaftsmodus versetzt und für die Dauer von 5μs ausgeschaltet - Der Sender sendet ein Burst-Signal von 10 μs Dauer - Der Empfänger erwartet das Echo dieses Signals und leitet aus der Verzögerung die Distanz ab - Der Sensor gibt ein Signal an S1 des Mikrocontrollers weiter. Die Dauer dieses Signals in μs ist proportional zur abgeleiteten Distanz - Die Dauer des Signals wird vom Mikrocontroller gemessen- und in cm umgerechnet - Zum PGLU-Editor - Was ist ein Burst-Signal? - Was ist Schallgeschwingigkeit? 4. Präzise Messungen mit dem Arduino Serial Monitor Manchmal möchtest du ganz genau wissen, welche Werte dein Ultraschallsensor misst, um ihn zu kalibrieren. Mit dem Serial Monitor in der Arduino IDE kannst du beliebige Werte von Variablen vom Mikrocontroller an deinen PC zurücksenden. Verbinde deinen Mikrocontroller direkt via USB mit deinem Rechner und lass dir die Messwerte am Monitor live anzeigen. - Füge Serial.begin(9600); in dein Setup ein - Füge Serial.println(Distanz_in_cm); in den Hauptloop ein - Download Arduino-IDE - Video Anleitung: Einrichten und Verbinden der Arduino IDE - Text Anleitung:   Einrichten und Verbinden der Arduino IDE - Webrecherche zum Serial Monitor Arduino Ultraschallsensor mit serial monitor von Rolf Beck 5. Challenge: Experimente mit automatisierter Mobilität Automatisiertes Fahren im Strassenverkehr ist das Thema der Stunde und beflügelt eine ganze Industrie zu intensiver Forschung und Entwicklung. Treibende Kräfte dahinter sind eine Verbesserung der Verkehrssicherheit, effizientere Nutzung der Energie sowie unser Wunsch das Auto noch bequemer zu machen. Der Ultraschallsensor spielt, zusammen mit Videokameras und Messsystemen die auf Laser basieren (Lidar), zu den wichtigsten Technologien für diese Entwicklung. Kannst du ein einfaches selbstfahrendes Auto bauen, mit nur einem Ultraschallsensor? Tipp: Wenn dein Auto von Zeit zu Zeit stillsteht, kann es seine Umgebung erkunden, indem es kurz nach links und nach rechts abdreht, um den Raum in beide Richtungen zu vermessen. Eine andere Variante wäre es, den Sensor auf einem Servo zu platzieren. - Bosch: Produkte für die Automatisierte Mobilität - ETH Zürich: Forschung zur Automatisierten Mobilität Die nachfolgenden Videos zeigen 4 Strategien, wie mit dem Ultraschallsensor ein Arduino Roboter mit Hinderniserkennung gesteuert werden kann. Die Komponenten sind so angeschlossen: - Ultraschallsensor: L2 und S3 - Servo: L3 Freiwillig, könnte auch weggelassen werden: - Klassische Tastsensoren: S1 und S2 - Neopixel mit 5 Pixeln: L1   5.1. Automatisierte Mobilität mit Arduino Ultraschallsensor Level 1 Arduino Roboter mit Ultraschallsensor Entfernungsmesser Level 1 von Rolf Beck - Lösung 5.1.: XML-Code kopieren und in PGLU-Editor einfügen   5.2. Automatisierte Mobilität mit Arduino Ultraschallsensor Level 2 Arduino Roboter mit Ultraschallsensor Entfernungsmesser Level 2 von Rolf Beck - Lösung 5.2.: XML-Code kopieren und in PGLU-Editor einfügen   5.3 Automatisierte Mobilität mit Arduino Ultraschallsensor Level 3 Arduino Roboter mit Ultraschallsensor Entfernungsmesser Level 3 von Rolf Beck - Lösung 5.3.: XML-Code kopieren und in PGLU-Editor einfügen   5.4 Automatisierte Mobilität mit Arduino Ultraschallsensor Level 4 Arduino Roboter mit Ultraschallsensor Entfernungsmesser Level 4 von Rolf Beck - Lösung 5.4.: XML-Code kopieren und in PGLU-Editor einfügen Arduino Roboter Auto mit Ultraschallsensor Automatisierung Level 4 von Rolf Beck

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Sprache(n)
Deutsch