Projektlabor Robotik MINTgrün

Erstellt ein Programm in der Arduino IDE mit dem ihr aus den Spannungswerten eines IR-Sensors die Entfernung berechnen könnt.

Der Sensor Gibt für jede Entfernung einen anderen Spannungswert an, dieser ist jedoch Einheitenlos. Das bedeutet, wenn man z.B. einen Spannungswert von 546 misst, weiss man nicht mit welchem Abstand in Zentimetern dieser korrespondiert. Um diesen Zusammenhang zwischen dem Spannungswert und der Entfernung heraus zu bekommen muss man einige Messwerte aufnehmen. Der Messaufbau besteht also aus dem angeschlossenen IR-Entfernungssensor, welcher an dem Anfang eines Lineals (o.ä.) platziert wird (Siehe Abbildung 1). Nun muss ein Gegenstand in bestimmten Intervallen an das Lineal gehalten werden und der Gemessene Spannungswert zusammen mit der Entfernung vom IR-Sensor in einer Wertetabelle notiert werden. Es ist vernünftig erst einmal ein relativ grosses Messinterval (z.B. 5 cm oder 10 cm) zu wählen um die Messwerte auf plausibilität zu prüfen. Die Messwerte kann man nun graphisch in einem Koordinatensystem darstellen. Hierzu empfehlen wir euch Qti-Plot (qti-plot-einfuehrung.pdf), Excel ist auch verwendbar. Die Messwerte sollten in etwa so wie in Abbildung 2 aussehen. Nun müssen wir eine Funktion bestimmen, welche unsere Messdaten gut interpoliert. Also eine Funktion welche so nah wie möglich an allen unseren Messpunkten vorbei führt. Dies lässt sich in Qti Plot durch die Fit Funktion automatisch machen (Gut geeignet ist eine 1/x^2 oder e^(⁻x) abhängige funktion). Beachtet beim Fitten der Messdaten, dass ihr erst ab dem Maximum anfangt zu interpolieren (sonst wird euer Fit schlechter). Habt ihr eine Funktion bestimmt, so müsst ihr sie nach der Variable f(x) welche den Abstand in Zentimetern repräsentiert umstellen und in eurem programm den Messwert des IR-Sensors als x einsetzen um den echten Abstand zu erhalten.

Der Fehler im finalen Abstandswert ist hauptsächlich von eurer Fitfunktion und euer Präzision bei der Messdatenaufnahme abhängig. Desto genauer ihr eure Messdaten fitten könnt und desto genauer ihr eure Daten messt desto genauer wird euer Entfernungswert sein.