Messparkour SV2

Verantwortlicher: Marc Nauendorf | Bewertung: 50 Punkte (Praxisteil) + 50 Punkte (Theorie) bei Herr Klemm

Beide Teile müssen bestanden werden um SV2 zu bestehen.

Vorwort

In diesem Praxisteil von Signalverarbeitung 2 erwartet euch ein spannender Messparkour, der in drei primären Präsenzterminen organisiert ist.

In diesen Terminen könnt ihr eigenständig eure Arbeiten durchführen, wie in den nachfolgenden Abschnitten beschrieben.

Die Labortermine sind in erster Linie dazu gedacht, offene Fragen zu klären, euch während des praktischen Vorgehens zu unterstützen und den Übergang von der theoretischen Vorbereitung zur praktischen Anwendung zu erleichtern.

Ich freue mich auf eure engagierte Mitarbeit und wünsche euch viel Erfolg bei der Durchführung des Messparkours.

Bemerkung: Die jenigen die mit ihrem Microcontroller schon anfangen möchte, kann das gerne tun. Man kann die Arbeiten auch mit AtmelChips o.ä. bearbeiten. Wichtig: Das Arduino Framework ist das einzige was ihr nicht nutzen dürft, sonst ist alles erlaubt.

PS: Zugang für Labor bei Herr Ballein

Termine:
Splan | Die Tage die angegeben sind, sind bei euch (SEB3) ohne Kurse.

📅 Termin 1: Spannungsteiler & High&LowPass Filter

Themen:

1. Spannungsteiler
   • Berechne verschiedene Spannungsteiler-Konfigurationen unter Verwendung von Widerständen.
   • Vergleiche die theoretisch berechneten Werte mit praktischen Messungen.
2. Hoch- und Tiefpassfilter
   • Untersuche den Aufbau und die Funktionsweise von passiven Hoch- und Tiefpassfiltern.
   • Berechne die Grenzfrequenz und vergleiche die Ergebnisse.
   • Material & Referenz: Passiver Hochpassfilter, Video Tutorial

Vorbereitung

• Selbstständiges aneignen der Themen High&Low Pass Filter + Spannungsteiler

LaborTermin

• Aufbauen eurer errechneten Schaltungen mit Freqenzgenerator & Netzteil
• Bearbeiten der Themenfelder mit Osziloskop & Multimeter

Am Ende die Ausgabe eines Pi Pico´s mit einem I²C Bauteil

Nachbereitung

• Dokumentation
  • Vergleiche gemessene Spannungswerte mit den Berechnungen.
  • Analysiere, wie sich Widerstandsänderungen auf die Kondensator-Entladekurve auswirken.
  • PDF o.ä. mit Berechnungen, Messdaten & Fehleranalyse.

📅 Termin 2: I²C Protokoll & DatenPakete

Themen:

1. I²C Protocoll
   • Adressierung, Clock Speed sowie Read and Write Funktionalitäten.
   • Material & Referenz: I²C-Wikibooks, Elektronik-Kompendium
2. Programmieren des Mikrocontrollers
   • Das Programmieren des Mikrocontrollers : Raspberry Pi Pico zur Handhabung des I²C Protokolls.
   • Material & Referenz: MicroPython-PWM-Tutorials, I²C Micropython, code_tutorial

Vorbereitung

• Selbstständiges Aneignen der theoretischen Grundlagen zu MicroPython
• I²C funktionalität herstellen bis zum 2.ten Termin

LaborTermin

• Messtechnische Darstellung, Auslesung und Analyse der I²C Pakete über das Oszilloskop.
• Identifiziere mögliche Fehlerquellen und erstelle Messbilder, die von positiven bis negativen Werten reichen.

Am Ende die Ausgabe von einem Servo-Motor für Termin 3

Nachbereitung

• Dokumentation
  • Festhalten der Oszilloskop- und Multimetermessungen in einem Messprotokoll.
  • Analyse von Oszilloskop-Screenshots der SCL- und SDA-Signale.
  • Zeigen und Bewerten von Good & Bad Cases

📅 Termin 3: Servomotorsteuerung mit PWM (Abschluss)

1. Schaltungsdesign und Steuerung
   • Ansteuerung eines Servomotors mithilfe von PWM auf dem Raspberry Pi Pico.
   • Steuerung mit Potentiometer, um ein einstellbares Eingangssignal zu erzeugen.
   • Zusammenhang zwischen der Potentiometerstellung (Input) und der resultierenden Servomotorausrichtung (Output) herstellen.

Praktische Umsetzung

• Implementiere den PWM-Ausgang, um das Steuersignal für den Servomotor zu erzeugen.
• Setze den Steueralgorithmus in Verbindung mit dem Eingangssignal um, sodass der Servomotor entsprechend ausgerichtet wird.

Vorbereitung

• Eigenständiges Erarbeiten des Schaltungsdesigns.
• Aneignung der Funktionen und Steuerungslogik eines Servomotors (z. B. Winkelbereich, PWM-Spezifikationen).

LaborTermin

• Aufbau der geplanten Schaltung und Integration des Spannungsteilers zur Signalerzeugung. (mit Potentiometer)
• Erfassung der PWM-Signale und Überprüfung des Versuchsaufbaus.
• Mapping von Potentiometer auf Grad (Servo)

Nachbereitung

• Dokumentation
  • Detaillierte Darstellung des Schaltplans, eingesetzten Codes und gesammelten Messdaten.
  • Mathematische Analyse des Zusammenhangs zwischen Eingangssignal und Servomotorposition.

Dokumentation

Die Dokumentation soll in maximal 10 DIN A4 Seiten gehalten werden und umfasst insbesondere folgende Elemente:

• Messprotokolle, in denen alle relevanten Messdaten, Beobachtungen und Praxisergebnisse festgehalten werden.
• Detaillierte Beschreibungen der Versuchsaufbauten, einschließlich der verwendeten Materialien, Schaltungen und angewandten Methoden.
• Erkenntnisse und Analysen, welche die Zusammenhänge zwischen den theoretischen Grundlagen und den praktischen Ergebnissen verdeutlichen.

Der Abgabezeitpunkt | bis 01.07.2025 | Hochzuladen hier im Ilias Kurs