Beschleunigungssensor mit Matlab/Simulink

Im Rahmen der Lehrveranstaltung Signalverarbeitende Systeme im Modul Systementwurf des Masterstudienganges Business and Systems Engineering ist die Aufgabe semesterbegleitend ein Projekt mit Matlab/Lego Mindstorms zu lösen.

Aufgabenstellung

Der ausgesuchte Sensor, in diesem Fall der HiTechnics Beschleunigungssensor, soll mit Matlab/Simulink ausgelesen werden und die Signalverarbeitungskette beschrieben, untersucht und verstanden werden.

Konzepterstellung zum Auslesen des Sensors mit Matlab/Simulink

Nach der Ausgabe der Sensoren wurde festgestellt, dass der Sensor nicht so einfach an den PC angeschlossen werden kann. Der erste Ansatz war, dass der Sensor mit einem Arduino Uno ausgelesen werden sollte und eine Kommunikation zwischen PC und Arduino zu den Sensordaten führen sollte. Hierbei gestaltete sich für mich das Problem, dass das Anschlusskabel hätte auseinander geschnitten und die einzelnen Adern an den Arduino gelötet werden müssten. Da ich nicht über ausreichende Kenntnisse verfüge, wollte ich eine andere Lösungsmöglichkeit probieren. Auch der Ansatz den Sensor direkt über die Sensoreingänge des EV3 auszulesen funktionierte leider nicht, da der Beschleunigungssensor nicht im Lego Mindstorms EV3 Support Package enthalten ist. Der dritte Lösungsansatz und schließlich der hier erläuterte ist das Auslesen des Sensors mit Hilfe des älteren Lego Mindstorms NXT. Der HiTechnics Beschleunigungssensor ist in der RWTH - Mindstorms Toolbox enthalten und wird hier zum Auslesen mit Matlab verwendet.

Anleitung für den Anschluss des NXT an den eigenen Laptop

Damit der NXT an den PC angeschlossen werden kann und der Sensor ausgelesen werden kann, muss zuvor die Toolbox in Matlab eingebunden werden und der passende Treiber für den NXT installiert werden. Gemäß der Anleitung wurde zunächt die Toolbox in Matlab integriert. Dazu wird die Toolbox als ZIP-Datei heruntergeladen, entpackt und dann im Matlab Ordner gespeichert. Der passende Lego USB Treiber kann ebenfalls heruntergeladen werden. In der Anleitung wird der Fantom USB Treiber genannt. Doch im weiteren Verlauf stellte sich heraus, dass dieser lediglich für Windows 32-Bit Version geeignet ist. Nach umfassender Recherche benötigt ein Windows 64-Bit Betriebssystem einen libusb-Treiber, dieser kann ebenfalls auf einer Internetseite heruntergeladen werden. Unter den neueren Betriebssystemen (ab Windows 8) ist beim Installieren des Treibers das Problem, dass es sich um keinen von Microsoft signierten Treiber handelt. Die erste Möglichkeit besteht darin, den Rechner im Shutdown-Modus zu starten. Dies war mir aber zu riskant, sodass ich nach längerer Recherche auf ein Programm gestoßen bin, mit welchem sich der Treiber ohne Probleme installieren lässt.

Schritte zur Signalbearbeitung

Darstellung der Ergebnisse

Stellen Sie die Messunsicherheit bzw. das Vertrauensintervall da

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