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.
Projektplan
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 =
== Anschluss
Schritte zur Signalbearbeitung
Auswahl eines Primärsensors
Wie funktioniert der Sensor
Welche Rohsignale liefert der Sensor
Signalvorbereitung
Sollen Messwerte oder vorverarbeitete Daten übertragen werden
Wie lässt sich eine Verarbeitung umsetzen
Wird eine Kennlinie eingesetzt? Wenn ja, wie wird diese kalibriert?
Analog - Digital - Umsetzer
Wie werden die analogen Signale umgesetzt
Welcher ADU kommt zum Einsatz
Welche Gründe sprechen für diesen ADU? Alternativen
Bussystem
Wird ein Bussystem zwischen Sensor und Mikrocontroller eingesetzt
Wenn ja, wie funktioniert dieses Bussystem
Digitale Signalverarbeitung
Welche Verarbeitungsschritte sind notwendig
Welche Filter werden angewendet
Bestimmen Sie Auflösung, Empfindlichkeit und Messunsicherheit des Sensors
Darstellung der Ergebnisse
Welche Fehler treten in welchen Verarbeitungsschritten auf?
Stellen Sie die Messunsicherheit bzw. das Vertrauensintervall da
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