Hinderniswarnsystem für Fahrzeug

Autoren: Matthias Rassenhövel, Lars Vienenkötter
Betreuer: Prof. Schneider

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Einleitung

Im Rahmen des Praktikums WS 20/21: Angewandte Elektrotechnik (BSE) wollen wir ein ferngesteuertes Fahrzeug mit zusätzlichen Funktionen zur Hinderniserkennung ausstatten. Es sollen visuelle wie auch akustische Warnsignale in drei verschiedenen Stufen entsprechend der Distanz zum Hindernis ausgegeben werden. Detaillierte Angaben hierzu sind im nachfolgenden Kapitel (s. Anforderungen) zu finden.

Falls es der zeitliche Rahmen des Projektes zulässt wollen wir zusätzlich eine automatische Beleuchtung der Fahrbahn bei Dunkelheit (vom Fahrzeug aus) ergänzen. Weiterhin könnten wir die optische Warnleuchte als Rundumleuchte umsetzen.

Anforderungen

Ausstattung eines ferngesteuerten Fahrzeugs mit folgenden zusätzlichen Funktionen:

1) Warnung bei Annäherung des Fahrzeugs an Hindernisse in Form von:

• Akustischem Signal (mit Buzzer)
  • niedrige Frequenz (bei großer Distanz)
  • mittlere Frequenz (bei mittler Distanz)
  • hohe Frequenz (bei kurzer Distanz)
• Optischem Signal (mit RGB-LED)
  • grün (bei großer Distanz)
  • gelb (bei mittler Distanz)
  • rot (bei kurzer Distanz)

2) Anzeige der Distanz des Fahrzeugs zum Hindernis auf einem Display

3) Die Hindernisbewegung wird mit einem Konstante-Beschleunigung-Modell modelliert und die Zustände Position, Geschwindigkeit Beschleunigung werden mittels Zustandsschätzer (Kalman-Filter) geschätzt.

Zusätzliche Anforderungen:

• Alle benötigten Komponenten sollen im/am Fahrzeug verbaut werden.

Ausblick - Mögliche Ergänzungen:

• Optisches Signal als Rundumleuchte (mit Servomotor)
• Automatische Beleuchtung der Fahrbahn bei Dunkelheit (mit Fotowiderstand und LED's)

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Systementwurf

Umsetzung (HW/SW)

Software

Hinderniswarnsystem

Definition der Ein- und Ausgänge:

const int trigPin = 2;      //Trigger-Pin des Ultraschallsensors
const int echoPin = 3 ;     //Echo-Pin des Ultraschallsensors

const int sdaPin = A4;      //SDA-Pin des I2C-LCD
const int sclPin = A5;      //SCL-Pin des I2C-LCD

const int buzzPin = 9;      //Buzzer-Pin (PWM für verschiedene Frequenzen)

const int redPin = 10;      //Pin für Rot der RGB-LED (PWM für verschiedene Lichtstärken)
const int greenPin = 6;     //Pin für Grün der RGB-LED (PWM für verschiedene Lichtstärken)
const int bluePin = 5;      //Pin für Blau der RGB-LED (PWM für verschiedene Lichtstärken)

Definition der globalen Variablen:

double Dauer = 0.0;
double Distanz = 0.0;

Weitere Einstellungen:

LiquidCrystal_I2C lcd = LiquidCrystal_I2C(0x27, 20, 4);   //Initialisierung LCD-Display

Setup:

void setup() {

  /*****Definition der Eingänge******/
  
  pinMode(echoPin, INPUT);
  
  /******Definition der Ausgänge******/
  
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(buzzPin, OUTPUT);
  pinMode(bluePin, OUTPUT);
  pinMode(greenPin, OUTPUT);
  pinMode(redPin, OUTPUT);

  /******LCD via I2C verbinden und initialisieren******/
  
  lcd.init();
  lcd.backlight();
}

Lichtautomatik

Definition der Ein- und Ausgänge:

const int ldrPin = A1;      //Pin für LDR-Sensor
const int ledPin = 8;       //Pin LED-Scheinwerfer für rechts und links

Literatur

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