Dynamische Beleuchtung - Versionsgeschichte

Adam Kaczmarek: /* Lessons Learned */

2022-01-11T10:31:42Z

Lessons Learned

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 12:31 Uhr
Zeile 110:		Zeile 110:

	- Ansteuerung von WS2812b LEDs mit Hilfe der externen Adafruit NeoPixel Library.		- Ansteuerung von WS2812b LEDs mit Hilfe der externen Adafruit NeoPixel Library.

			- Funktionsweise der WS2812b LED

	- Digitale Filterung/Glättung von analogen Messsignalen.		- Digitale Filterung/Glättung von analogen Messsignalen.

Adam Kaczmarek: /* Komponententest */

2022-01-10T12:07:48Z

Komponententest

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2022, 14:07 Uhr
Zeile 80:		Zeile 80:
	[[Datei:Fotowiderstand_Test.PNG\|400px]]		[[Datei:Fotowiderstand_Test.PNG\|400px]]

	Mit Hilfe einer einfachen weißen LED, die wir über Pulsweiten-Modulation angesteuert haben, konnten wir erkennen, wie sich der Fotowiderstand bei verschiedenen Lichtverhältnissen verhält. Dabei ist uns aufgefallen, dass der Fotowiderstand proportional zu externen Lichteinflüssen reagiert. Um den gewünschten Effekt zu erzielen, mussten wir die analogen Werte des Fotowiderstands invertieren. Da wir wissen, dass die analogen Eingänge des Arduino eine 10-Bit Auflösung besitzen, mussten wir die eingelesenen Werte mit 1023 subtrahieren~~. Am Ende hatten wir dann schon fast den gewünschten Effekt~~.		Mit Hilfe einer einfachen weißen LED, die wir über Pulsweiten-Modulation angesteuert haben, konnten wir erkennen, wie sich der Fotowiderstand bei verschiedenen Lichtverhältnissen verhält. Dabei ist uns aufgefallen, dass der Fotowiderstand proportional zu externen Lichteinflüssen reagiert. Um den gewünschten Effekt zu erzielen, mussten wir die analogen Werte des Fotowiderstands invertieren. Da wir wissen, dass die analogen Eingänge des Arduino eine 10-Bit Auflösung besitzen, mussten wir die eingelesenen Werte mit 1023 subtrahieren.


Zeile 92:		Zeile 92:

	Durch die integrierte Schaltung in den LEDs mussten diese anders angesteuert werden, als normale LEDs. Denn die Besonderheit der WS2812b LEDs liegt darin, dass man über einen digitalen Eingang mehrere LEDs '''einzeln''' ansteuern kann. Dabei wird ein getaktetes Signal über den digitalen Ausgang des Arduino gesendet. Dieses Signal enthält die Zustände der einzelnen LEDs in Form von Speicher-Adressen. Durch die Taktung entsteht jedoch eine Verzögerung zwischen den einzelnen LEDs. Diese ist aber so minimal, dass sie erst bei einer Anzahl von >1000 LEDs bemerkbar wird.		Durch die integrierte Schaltung in den LEDs mussten diese anders angesteuert werden, als normale LEDs. Denn die Besonderheit der WS2812b LEDs liegt darin, dass man über einen digitalen Eingang mehrere LEDs '''einzeln''' ansteuern kann. Dabei wird ein getaktetes Signal über den digitalen Ausgang des Arduino gesendet. Dieses Signal enthält die Zustände der einzelnen LEDs in Form von Speicher-Adressen. Durch die Taktung entsteht jedoch eine Verzögerung zwischen den einzelnen LEDs. Diese ist aber so minimal, dass sie erst bei einer Anzahl von >1000 LEDs bemerkbar wird.

			Um nun die LEDs ansteuern zu können, nutzten wir die Adafruit NeoPixel Library. Dabei handelt es sich um eine Programmbibliothek, die uns erweiterte Funktionen zur Steuerung der LEDs zur Verfügung stellt. Mit Hilfe dieser Programmbibliothek testeten wir das ganze erstmal an einer WS2812b 8mm LED.


	'''3. Schritt: Filterung des Sensorsignals'''		'''3. Schritt: Filterung des Sensorsignals'''


			Um nun den gewünschten Effekt zu verbessern, musste wir die Sensorwerte vorher erst anpassen. Dabei stellte sich uns die Frage, mit welchen Methoden der Mess- und Regelungstechnik wollen wir unseren Regelkreis optimieren? Dafür schauten wir uns die Sensorkennlinie des Fotowiderstandes an und erkannten, dass dieser relativ linear arbeitet. Ein Rauschen war jedoch klar erkennbar. Um nun dieses Rauschen zu eliminieren nutzten wir einen gleitenden Mittelwert. Der Mikrocontroller nimmt einen Messwert des Sensors auf und speichert diesen in einem Array von n Werten. Zu Beginn der Messung sind alle n Werte im Array gleich Null und während der gesamten Messung wird eine Summe der Messwerte des Arrays geteilt durch die Anzahl n der Array Elemente gebildet. Bei jedem Schleifendurchlauf wird der Index um Eins erhöht. Sobald wir das Ende des Arrays erreicht haben wird der Array-Index wieder auf Null gesetzt und der letzte Messwert von der Summe subtrahiert. Dadurch erhalten wir ein zeitverzögertes Verhalten, was einem PT1-Regler/Tiefpassfilter sehr Nahe kommt.

	== Ergebnis ==		== Ergebnis ==

Adam Kaczmarek: /* Projektplan */

2022-01-10T11:40:09Z

Projektplan

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2022, 13:40 Uhr
Zeile 115:		Zeile 115:
	=== Projektplan ===		=== Projektplan ===

	[[Datei:Dynamische Beleuchtung Projektplan.png\|~~400px~~]]		[[Datei:Dynamische Beleuchtung Projektplan.png\|700px]]

	=== Projektdurchführung ===		=== Projektdurchführung ===

Adam Kaczmarek: /* Projektplan */

2022-01-10T11:39:57Z

Projektplan

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2022, 13:39 Uhr
Zeile 114:		Zeile 114:
	== Projektunterlagen ==		== Projektunterlagen ==
	=== Projektplan ===		=== Projektplan ===

			[[Datei:Dynamische Beleuchtung Projektplan.png\|400px]]

	=== Projektdurchführung ===		=== Projektdurchführung ===

Adam Kaczmarek: /* Zusammenfassung */

2022-01-10T10:02:03Z

Zusammenfassung

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2022, 12:02 Uhr
Zeile 100:		Zeile 100:
	== Zusammenfassung ==		== Zusammenfassung ==

	Mit Hilfe unseres Wissens aus der Elektrotechnik, der Informatik und der Mess- & Regelungstechnik ist es uns gelungen, eine sich selbst regulierende Lampe inkl. Filter zu ~~bauen~~.		Mit Hilfe unseres Wissens aus der Elektrotechnik, der Informatik und der Mess- & Regelungstechnik ist es uns gelungen, eine sich selbst regulierende Lampe inkl. digitalem Filter zu erschaffen.

	=== Lessons Learned ===		=== Lessons Learned ===

Adam Kaczmarek: /* Umsetzung (HW/SW) */

2022-01-10T09:52:43Z

Umsetzung (HW/SW)

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2022, 11:52 Uhr
Zeile 70:		Zeile 70:
	'''3. Turm(90x20x2mm & 90x16x2mm):''' Der Turm beinhaltet die LED-Lichtleiste, die mit Hilfe von Doppelseitigem Klebeband an eine der vier Wände befestigt wurde. Der Turm an sich steht genau oben drauf in der Mitte des Gehäuses.		'''3. Turm(90x20x2mm & 90x16x2mm):''' Der Turm beinhaltet die LED-Lichtleiste, die mit Hilfe von Doppelseitigem Klebeband an eine der vier Wände befestigt wurde. Der Turm an sich steht genau oben drauf in der Mitte des Gehäuses.

	Softwaretechnisch wurde das Projekt mit Hilfe der Arduino IDE und der Adafruit NeoPixel Library realisiert.
			Softwaretechnisch wurde das Projekt mit Hilfe der Arduino IDE und der Adafruit NeoPixel Library realisiert. Denn durch die benötigte externe Bibliothek war es uns nicht möglich das Projekt im Matlab/Simulink zu programmieren. Zur Filterung kam ein gleitender Mittelwert zum Einsatz, der das Signal glättet und ein zeitverzögertes (PT1) Verhalten mit sich bringt.

	== Komponententest ==		== Komponententest ==

Adam Kaczmarek: /* Zusammenfassung */

2022-01-10T09:49:07Z

Zusammenfassung

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2022, 11:49 Uhr
Zeile 98:		Zeile 98:

	== Zusammenfassung ==		== Zusammenfassung ==

			Mit Hilfe unseres Wissens aus der Elektrotechnik, der Informatik und der Mess- & Regelungstechnik ist es uns gelungen, eine sich selbst regulierende Lampe inkl. Filter zu bauen.

	=== Lessons Learned ===		=== Lessons Learned ===

Adam Kaczmarek: /* Umsetzung (HW/SW) */

2022-01-10T09:47:05Z

Umsetzung (HW/SW)

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2022, 11:47 Uhr
Zeile 60:		Zeile 60:


			Alle Komponenten wurden auf einem Prototyping Shield verkabelt. Das Prototyping Shield erhöht die Anzahl an 5V und GND Ausgängen und sorgt dafür, dass alle Ein- und Ausgänge auf einer Ebene mit einem Mini Breadboard liegen.

	Als Material für das Gehäuse hatten wir uns für ein Gehäuse aus Acrylglas mit 2mm Wanddicke entschieden. Dabei wurde jede einzelne Wand per Hand aus einer Acrylglasplatte zurechtgeschnitten. Das Gehäuse lässt sich in drei modulare Teile einteilen:		Als Material für das Gehäuse hatten wir uns für ein Gehäuse aus Acrylglas mit 2mm Wanddicke entschieden. Dabei wurde jede einzelne Wand per Hand aus einer Acrylglasplatte zurechtgeschnitten. Das Gehäuse lässt sich in drei modulare Teile einteilen:

Adam Kaczmarek: /* Umsetzung (HW/SW) */

2022-01-10T09:39:08Z

Umsetzung (HW/SW)

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2022, 11:39 Uhr
Zeile 63:		Zeile 63:
	Als Material für das Gehäuse hatten wir uns für ein Gehäuse aus Acrylglas mit 2mm Wanddicke entschieden. Dabei wurde jede einzelne Wand per Hand aus einer Acrylglasplatte zurechtgeschnitten. Das Gehäuse lässt sich in drei modulare Teile einteilen:		Als Material für das Gehäuse hatten wir uns für ein Gehäuse aus Acrylglas mit 2mm Wanddicke entschieden. Dabei wurde jede einzelne Wand per Hand aus einer Acrylglasplatte zurechtgeschnitten. Das Gehäuse lässt sich in drei modulare Teile einteilen:

	1. Grundplatte		'''1. Grundplatte(90x90x2mm):''' Unter dieser Bodenplatte befinden sich vier Unterlegscheiben aus Eisen. Diese wurden an jede Ecke unter die Acrylglasplatte geklebt. Auf der Grundplatte steht der Arduino auf vier Kunststofffüßen.

	2. Gehäuse		'''2. Gehäuse(90x90x2mm & 90x60x2mm & 86x60x2mm):''' Das Gehäuse schützt den Arduino vor äußeren Umwelteinflüssen. Außerdem befinden sich vier Permanent-Magnete an den unteren Ecken des Gehäuses. Dadurch lässt sich das Gehäuse einfach öffnen und schließen. In der Mitte der oberen Deckplatte befindet sich ein ungefähr 5-7 mm dickes Loch. Dieses Loch wird benötigt, um die Kabel der LED-Lichtleiste durchführen zu können.

	3. Turm		'''3. Turm(90x20x2mm & 90x16x2mm):''' Der Turm beinhaltet die LED-Lichtleiste, die mit Hilfe von Doppelseitigem Klebeband an eine der vier Wände befestigt wurde. Der Turm an sich steht genau oben drauf in der Mitte des Gehäuses.

	Softwaretechnisch wurde das Projekt mit Hilfe der Arduino IDE und der Adafruit NeoPixel Library realisiert.		Softwaretechnisch wurde das Projekt mit Hilfe der Arduino IDE und der Adafruit NeoPixel Library realisiert.

Adam Kaczmarek: /* Umsetzung (HW/SW) */

2022-01-10T09:26:42Z

Umsetzung (HW/SW)

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2022, 11:26 Uhr
Zeile 58:		Zeile 58:

	- Parallel zum Eingang des Netzteils wird der 220µF Kondensator angeschlossen.		- Parallel zum Eingang des Netzteils wird der 220µF Kondensator angeschlossen.



Zeile 65:		Zeile 64:

	1. Grundplatte		1. Grundplatte

	2. Gehäuse		2. Gehäuse

	3. Turm		3. Turm