IR-Abstandssensor - Carl-Engler-Schule - Karlsruhe

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IR-Abstandssensor - Carl-Engler-Schule - Karlsruhe

Praktikum zur Computertechnik Laborversuch: IR-Abstandssensor 1 Funktion Der Reflexions-Abstandssensor besteht aus einer IR-Leuchtdiode als Sender und einem Fototransistor als Empfänger. Da die Sendestrahlen divergieren ist die vom Empfänger registrierte Intensität des reflektierten Lichts von der Entfernung abhängig. Eine eingebaute Elektronik liefert eine Spannung von etwa 2V bei kleinem Abstand. Sie nimmt nichtlinear mit dem Abstand ab. 2 Messaufbau Die Anschlüsse für die Versorgungsspannung und für das Messsignal sind dem Datenblatt zu entnehmen. Für die Untersuchung des Verhaltens und die Aufnahme von Kalibrierdaten wird das cDAQ-Modul mit einem entsprechenden Task im MAX verwendet. 3 Kalibrierung Es ist zu ermitteln, in welchem Bereich die Abhängigkeit der Spannung vom Abstand eine streng monotone Funktion ergibt (umkehrbar eindeutiger Zusammenhang). In diesem Bereich sind Kalibrierdaten für etwa 10 äquidistante Positionen aufzunehmen und grafisch darzustellen. Die Art, Beschaffenheit und Farbe der Reflexionsfläche ist anzugeben. Als Analysenfunktion werden die Daten als Funktion des Abstandes von der Signalspannung dargestellt. Es ist zu prüfen, ob eine Standardfunktion zur Kurvenanpassung verwendet werden kann. Alternativ müssen die Datenpunkte als Stützpunkte für eine Lineare Interpolation verwendet werden. 4 Anwenderprogramm Erstellen Sie ein LabVIEW-Programm, mit dem die Signalspannung über das cDAQ-Modul in einem festen Zeittakt gemessen und der zugehörige Abstandswert angezeigt wird. Bei Überschreitung des Kalibrierbereichs soll ein entsprechender Hinweis erfolgen. Die Daten werden zusätzlich in einem Diagramm oder in einer Tabelle angezeigt. 5 Sonstiges 5.1 Grenzen des Kalibrierbereichs Prüfen Sie, ob der Kalibrierbereich über die zuerst geschätzten Grenzen hinaus erweitert werden kann. 5.2 Messunsicherheit Prüfen Sie an verschiedenen Stellen, wie groß die Abweichungen zwischen Abstand und Anzeigewert sind. Stellen Sie dazu an jeder Position den Abstand 5-mal neu ein und berechnen Sie von den Anzeigewerten jeweils Mittelwert und Standardabweichung. 5.3 Zweiter Kalibrierbereich Für kleine Abstände gibt es noch einmal eine eindeutige Abhängigkeit zwischen Abstand und Signalspannung. Prüfen Sie, ob in diesem Bereich eine zuverlässige Abstandsmessung möglich ist. 5.4 Einfluss der Reflexionsoberfläche und des Reflexionswinkels Prüfen Sie an drei Beispielen, wie stark sich verschiedene Oberflächen auf das Messergebnis auswirken. Prüfen Sie auch in welchem Winkelbereich eine Verdrehung der Reflexionsoberfläche zulässig sein sollte. 5.5 Geschwindigkeit Carl-Engler-Schule Karlsruhe BS, BK, FS Ergänzen Sie das LabVIEW-Programm um eine Anzeige der Geschwindigkeit. Dazu muss mit Hilfe eines Schieberegisters vom aktuellen Positionswert der vorhergehende abgezogen und der Zeittakt berücksichtigt werden. ir-abstand.odt Jun. 2011 Seite 1 von 3 Geßler / Müller


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