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sensors

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Sensoren

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Source: Prof. Dr.-Ing. Michael Weyrich, http://wiki.zimt.uni-siegen.de/fertigungsautomatisierung

Sensoren sind technische Bauteile, die Eigenschaften der Umgebung (z. B.: Wärmestrahlung, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Schall, Helligkeit oder Beschleunigung) erfassen und in ein weiter verarbeitbares elektrisches Signal umformen.

Beispiele

Hall Sensor

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Hall Sensor auf Kit und für Durchsteckmontage

Ein Hall Sensor (auch Hall-Sonde oder Hall-Geber, nach Edwin Hall) nutzt den Hall-Effekt zur Messung von Magnetfeldern.

Der auf dem IoTKit verwendetete Hall Sensor kann zur Lage Erfassung eines Permanentmagnetes genutzt werden, d.h. es kann der Nordpol oder Südpol des Magneten bestimmt werden.

Beim IoTKitV3 K64F: schaltet der eine Pol das Signal auf > 0.9 und der andere Pol setzt das Signal wieder zurück.

Beim DISCO_L475VG_IOT01A: wird ein Wert < 0.4 oder > 0.6 für Nord- oder Südpool des Magneten angezeigt.

Das Beispiel bringt, je nach Signal, LED 1 oder LED 2 zum Leuchten.

Achtung: Beim IoTKitV3 K64F muss der DIP-Switch, neben dem Hall Sensor, nach oben (on) zeigen.

Anwendungen

  • Alarmanlagen, z.B. zum Sichern von Fenstern.
  • Im Auto zur Kontrolle ob der Sicherheitsgurt geschlossen ist, als Raddrehzahlsensoren, zur Erkennung des Zündzeitpunkts.
  • Zur Geschwindigkeitsmessung, z.B. für E-Bikes.
  • In der Kraftwerkstechnik zur Erfassung der Turbinendrehzahl.

Beispiel(e)

Das Beispiel bringt je nach Pool eine LED zu leuchten.

Compilieren

Umgebung/Board Link/Befehl
Online Compiler HallSensor
CLI (IoTKit K64F) mbed compile -m K64F --source . --source ../IoTKitV3/senors/HallSensor;
cp BUILD/K64F/GCC_ARM/template.bin $DAPLINK
CLI (DISCO_L475VG_IOT01A) mbed compile -m DISCO_L475VG_IOT01A -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/HallSensor
CLI (nucleo_f303re) mbed compile -m nucleo_f303re -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/HallSensor

PIR Sensor

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Reichweite/Funktionsweise

Empfindlichkeit 3 - 7 Meter

Signal von 3 Sekunden bis 5 Minuten

Anschlüsse

Ein Bewegungsmelder ist ein elektronischer Sensor, der Bewegungen in seiner näheren Umgebung erkennt und dadurch als elektrischer Schalter arbeiten kann. Ein Bewegungsmelder kann aktiv mit elektromagnetischen Wellen (HF oder Doppelradar), mit Ultraschall (Ultraschall-Bewegungsmelder) oder passiv anhand der Infrarotstrahlung der Umgebung arbeiten; es gibt auch Kombinationen davon.

Der PIR Sensor (Bewegungsmelder) (englisch passive infrared) ist der am häufigsten eingesetzte Typ von Bewegungsmeldern. Er reagiert optimal auf Winkeländerungen, wenn also eine Person am Sensor vorbeigeht. Der PIR Sensor wird mittels 3-adrigen Kabel mit dem Shield verbunden.

Anwendungen

  • Einschalten einer Beleuchtung
  • Auslösen eines Alarms

Anschlussbelegung (Sensor - Shield)

  • VCC - +5V (5 Volt)
  • OUT - A5
  • GND - GND (Ground)

Beispiel(e)

Das Beispiel bei Erkennung einer Bewegung wird eine LED eingeschaltet.

Compilieren

Umgebung/Board Link/Befehl
Online Compiler PIRSensor
CLI (IoTKit K64F) mbed compile -m K64F --source . --source ../IoTKitV3/senors/PIRSensor;
cp BUILD/K64F/GCC_ARM/template.bin $DAPLINK
CLI (DISCO_L475VG_IOT01A) mbed compile -m DISCO_L475VG_IOT01A -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/PIRSensor
CLI (nucleo_f303re) mbed compile -m nucleo_f303re -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/PIRSensor

Links

Ultraschall Abstandsmesser

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Timing

HC-SR04

Unter Entfernungsmessung, Abstandsmessung oder Längenmessung versteht man die Messung des Abstandes zweier Punkte im Raum durch direkten oder indirekten Vergleich mit einer Längenmasseinheit wie beispielsweise dem Meter.

Ein Ultraschall Abstandsmesser misst die Entfernung zu einem Objekt (z.B. Wand) in cm.

Der Erkennungszyklus wird mittels eines Impulses von min. 10 Mikrosekunden auf der "pulse trigger" Leitung (Trig) gestartet. Sobald diese Leitung wieder tief wird, sendet der Sensor eine Serie von acht Schaltimpulsen, wartet einen kurzen Moment und setzt dann die Leitung Echo hoch. Das erste Ultraschallecho welches Empfangen wird, setzt die Echo Leitung wieder tief. Durch die Zeitspanne dazwischen, lässt sich den Abstand zu einem Objekt bestimmen.

Die Ganze Arbeit nimmt uns die SR04 Library ab.

Anwendungen

  • Erkennen von Hindernissen bei Robotern

Anschlussbelegung (Sensor - Shield)

  • VCC - V (5 Volt)
  • Trig - A4
  • Echo - A5
  • GND - G (Ground)

Beispiel(e)

Das Beispiel bei Erkennung einer Bewegung wird eine LED eingeschaltet.

Das Beispiel UltraschallSensor_LowLevelV2 zeigt, wie der Sensor ohne eine zusätzliche Library angesprochen werden kann.

Compilieren

Umgebung/Board Link/Befehl
Online Compiler UltraschallSensor
CLI (IoTKit K64F) mbed compile -m K64F --source . --source ../IoTKitV3/senors/UltraschallSensor;
cp BUILD/K64F/GCC_ARM/template.bin $DAPLINK
CLI (DISCO_L475VG_IOT01A) mbed compile -m DISCO_L475VG_IOT01A -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/UltraschallSensor
CLI (nucleo_f303re) mbed compile -m nucleo_f303re -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/UltraschallSensor
Umgebung/Board Link/Befehl
Online Compiler template Importieren und Inhalt von main.cpp mit Beispielcode überschreiben
CLI (IoTKit K64F) mbed compile -m K64F --source . --source ../IoTKitV3/senors/UltraschallSensor_LowLevelV2;
cp BUILD/K64F/GCC_ARM/template.bin $DAPLINK
CLI (DISCO_L475VG_IOT01A) mbed compile -m DISCO_L475VG_IOT01A -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/UltraschallSensor_LowLevelV2
CLI (nucleo_f303re) mbed compile -m nucleo_f303re -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/UltraschallSensor_LowLevelV2

Temperatur Sensor

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Beispiel Anwendung

DHT11

Der DHT11 ist ein multifunktionaler Sensor, der Temperatur und relative Luftfeuchte gleichzeitig misst. Er liefert zuverlässige Messwerte bei einer Luftfeuchtigkeit zwischen 20 % und 90 % und einer Temperatur zwischen 0 ° bis 50 ° Celsius.

Der Sensor benötigt die DHT Library

Tip: zum Testen der Temperatur den Sensor zwischen die Hände halten. Zum Testen der Luftfeuchtigkeit, Sensor anhauchen.

Anwendungen

  • Überwachen Temperatur und Luftfeuchtigkeit
  • Ein- / Ausschalten der Heizung, Klimaanlage etc.

Anschlussbelegung

  • "+" - +5V (5 Volt)
  • OUT - A5
  • "-" - GND (Ground)

Beispiel(e)

Das Beispiel gibt Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf der Console aus.

Compilieren

Umgebung/Board Link/Befehl
Online Compiler template Importieren und Inhalt von main.cpp mit Beispielcode überschreiben
CLI (IoTKit K64F) mbed compile -m K64F --source . --source ../IoTKitV3/senors/TemperaturSensorExtern;
cp BUILD/K64F/GCC_ARM/template.bin $DAPLINK
CLI (DISCO_L475VG_IOT01A) mbed compile -m DISCO_L475VG_IOT01A -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/TemperaturSensorExtern
CLI (nucleo_f303re) mbed compile -m nucleo_f303re -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/TemperaturSensorExtern

Übungen

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Hinweis: Ein paar der Übungen funktionieren nur mit dem IoTKitV3 K64F, weil der Encoder benötigt wird.

Übung Lösung
PIR Sensor, SummerWenn sich jemand nähert, Licht einschalten und Akustisches Signal Anwendung: Alarmanlage.
Hall SensorSobald kein magnetisches Feld mehr vorhanden, Akustisches Signal auslösen. Anwendung: Fenstersicherung.

Compilieren

Umgebung/Board Link/Befehl
Online Compiler template Importieren und Inhalt von main.cpp Übungscode überschreiben
CLI (IoTKit K64F) mbed compile -m K64F --source . --source ../IoTKitV3/sensors/01-Uebung;
cp BUILD/K64F/GCC_ARM/template.bin $DAPLINK
CLI (DISCO_L475VG_IOT01A) mbed compile -m DISCO_L475VG_IOT01A -f --source . --source ../IoTKitV3/sensors/01-Uebung
CLI (nucleo_f303re) -
  • 01-Uebung durch entsprechendes Übung Verzeichnis 02-Uebung etc. ersetzen.