Graphen laufen

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Inhaltsverzeichnis

Anleitung

Startanleitung

  1. Zuerst den Raspberry Pi mit Strom versorgen.
  2. Dann warten, bis Desktop erscheint.
  3. Doppelklick auf Kurve_beta_adjusted .
  4. Eine Funktion auswählen.
  5. Auf „Messung starten“ klicken.

Sollte das Programm jetzt hängen:

  1. Solange auf das Kreuz in der Ecke rechts oben klicken, bis ein blaues Fenster erscheint.
  2. Auf „Prozess beenden“ klicken.


Hängt das Programm nicht:

->Auf das Kreuz in der Ecke rechts oben klicken, um Programm zu beenden.


  1. Doppelklick auf Kurve_beta_adjusted .


Nach dem Start der Anwendung

  1. Funktionsgraph auswählen.
  2. Auf „Messung starten“ klicken.
  3. Durch Vor- und Zurückbewegen des Kartons vor dem Sensor manipuliert man die y-Koordinate des roten Graphen, den man zeichnet. Die x-Koordinate ändert sich automatisch. Dabei soll man versuchen, mit dem Roten Graph den schwarzen Graph „nachzumalen“.
  4. Wird bei der Entfernung in der Ecke oben rechts ein Wert von etwa 12 cm oder ein Wert über 4 m angezeigt, wird der Karton nicht gerade gehalten. Werte über 1,75 m bzw. unter 15 cm. werden automatisch nicht beachtet, es kommt dann zu „Ruckeln“.
  5. Ist der rote Graph fertig gezeichnet, wird oben links ein Score angezeigt. Hier gilt: Weniger ist besser!
  6. Prozedur ab Schritt 1 wiederholen.



Bei Problemen

Wird der Karton richtig gehalten?

Er sollte möglichst frontal und senkrecht vor das Rohr gehalten werden, so wie in der Skizze angedeutet.

Skizze zum richtigen des Kartons vor dem Sensor des Projekts "Graphen laufen"


Das Programm funktioniert immer noch nicht?

Programm schließen, anschließend Doppelklick auf Kurve_beta_adjusted .


Das Programm arbeitet immer noch nicht?


  1. Herunterfahren (wie bei Windows über das Startmenü, der Button ist jedoch oben links, anschließend auf Shutdown klicken)
  2. Wenn die grüne LED nicht mehr leuchtet: Stromversorgung trennen.
  3. 5 Sekunden warten
  4. Startanleitung befolgen


Bauanleitung

benötigte Materialien

  • PVC-Abwasserrohr (Durchmesser: 50mm) mit einer Länge von 114 mm
  • Basisplatte aus 6 mm dicken PVC mit den Maßen 200 mm x 195 mm
  • Raspberry Pi Model 3 B
  • 8 GB SD-Karte
  • Lochrasterplatine RM 2,54
  • 2 x 20-polige Pfostenbuchse RM 2,54 (2x);
  • Stiftleisten RM 2,54
  • 40-poliges Flachbandkabel
  • 4-poliges Flachbandkabel
  • 4-polige Pfostenbuchse RM 2,54
  • Ultraschallsensor HC-SR04
  • 1x 470 Ohm Widerstand
  • 1x 330 Ohm Widerstand
  • M2,5 Schrauben, Muttern, Abstandshalter (nichtleitend) und Unterlegscheiben
  • Schraubsockel mit den Maßen 22 mm x 15 mm
  • Kabelbinder


Bau der Platine

Schaltplan
Schaltplan.PNG


Platine von oben
Platineoben.jpg


Platine von unten
Platineunten.jpg

Das 4-polige Flachbandkabel zur Verbindung mit dem Sensor ist hierbei auf der Platine festgelötet und auf der anderen Seite mit einer vierpoligen Buchse versehen, in die der Ultraschallsensor eingesteckt wird. Der 2x20-polige Stecker auf der Platine zur Verbindung mit der GPIO des Raspberry Pi über ein Flachbandkabel besteht aus zwei 20-poligen Stiftleisten. Wenn die Platine fertig ist, sind mit einem 3 mm-Bohrer 2 Löcher an Stellen zu bohren, an denen KEINE Leitungen verlaufen.

Weiterhin ist es sinnvoll, die Befestigung des vierpoligen Flachbandkabels auf der Platine mit Heißkleber zu verstärken.


Bau der Sensorgruppe

Der Ultraschallsensor HC-SR04 wird mit Heißkleber auf das eine Ende des Rohres geklebt, wobei die Sensoröffnungen in die Röhre zeigen müssen. Man muss beim Verkleben zudem darauf achten, dass keine Kleberreste in der Röhre zurückbleiben, da diese den Sensor stören würden.

Detailbild der Sensorgruppe des Projekts "Graphen laufen"


Setzen der Bohrungen

Zum Setzen der Bohrungen empfiehlt es sich, die einzelnen Komponenten wie folgt anzuordnen:

Anordnung der Komponenten des Projekts "Graphen laufen"

Anschließend setzt man durch die Montagelöcher der einzelnen Komponenten mit einem wasserfesten Folienstift Markierungen für die Bohrungen. Zur Montage der Sensorgruppe auf der Basisplatte verwendet man zwei Schraubsockel und Kabelbinder. Zum Bohren selbst verwendet man einen 3mm-Bohrer, zum Montieren der Einzelteile an die Grundplatte Schrauben mit einem M2,5 Gewinde, sowie passende Abstandshalter aus Kunststoff (!). Weiterhin benötigt man auch Muttern, Unterlegscheiben für M2,5 Gewinde.

Endmontage

Nach dem Bohren der Platte schraubt man alle Teile an den vorgesehenen Stellen mit M2,5 Schrauben, Muttern und passenden Abstandshaltern aus Plastik fest. Die Schraubenköpfe müssen sich auf der Standseite der Basisplatte befinden.

ACHTUNG: Der Raspberry Pi muss auf Abstandshaltern aus Kunststoff sitzen, da es sonst zu potentiellen Schäden durch Kurzschlüsse auf der Platine kommen kann!

Die Schrauben müssen anschließend eventuell gekürzt werden. Hierbei sollten vor allem die Schrauben zur Befestigung des Raspberry Pis möglichst wenig überstehen, da man sonst die Pfostenbuchse des Flachbandkabels nicht mehr aufstecken kann.


Ablaufdiagramm Programm

Das Programm wurde in der Programmiersprache Lazarus verfasst. Dabei wurde das Modul EpikTimer und eine modifizierte Version von diesem Code zu Ansteuerung der GPIO verwendet

Ablaufdiagramm beim Drücken von Button 1, 2 oder Drei, welche mit Funktionsgleichungen beschriftet sind:

Ablaufdiagramm B123.PNG


Ablaufdiagramm beim Drücken von Button4 ("Messung starten"):

AblaufdiagrammB4.PNG


Ablaufdiagramm des Timers Timer1. Dieses Programm wird alle 250 ms ausgeführt, wenn Timer1 aktiv ist:

Ablaufdiagramm Timer.PNG