Sampling Rate/Aliasing Instructable - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

Ik wil een educatief project maken dat aliasing (en steekproeffrequenties) demonstreert en dat bedoeld is om op een website te worden geplaatst als hulpmiddel voor studenten die leren over aliasing.

Stap 1: Ciruit-lay-out

Arduino

De Arduino is de basis van het circuit; ondersteuning van de servomotor (met gemonteerd encoderwiel) en de gepositioneerde hall-effectsensor.

-Encoderwiel: het doel van het encoderwiel is om een magneet op te hangen die in een cirkelvormig pad draait en boven een gepositioneerde hall-effectsensor zweeft.

-Sensoropstelling: de hall-effect-senor wordt onder het rotatiepad van de magneet geplaatst, het doel is om het passeren van de magneet te volgen met verschillende rotatiesnelheden en gegevensverzamelingssnelheden.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Substappen:

1. Verkrijg materialen:

   Arduino (+ breadboard), draden, encoderwiel, magneet, hall-effectsensor, servomotor, Matlab-applicatie, Arduino-applicatie

2. Knip het encoderwiel uit, monteer op servo, druk de magneet in de gleuf.
3. Bevestig de hall-effect-sensor onder het pad van de magneet (draadverlengingen van de sensor kunnen nodig zijn).
4. Circuit bouwen.

Stap 2: Arduino-code

Wijze van gegevensverzameling

De Arduino-code gebruikt [Line 41] om informatie te verzamelen, via de 'Analog In' A0-poort, van de hall-effectsensor

Methode van seriële gegevensoverdracht:

• [Regel 43] Toont in de seriële monitor een variabele 'timer' die de functie 'millis()' implementeert om een lopende timer in milliseconden te houden voor de duur van het programma.
• [Line 45] Toont in de seriële monitor een variabele 'hallsensor' die 'analogRead' implementeert om informatie te verkrijgen van de hall-effect-sensor terwijl het programma wordt uitgevoerd.

Doel van de parameter delay()

Het doel van de parameter delay() is om de responstijd van de gegevensverzameling die wordt ontvangen van de hall-effectsensor te variëren

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Substappen:

Voer de Arduino-code in de Arduino-toepassing in

Stap 3: Matlab-code (HallRT-bestand)

-Wijze van gegevensontvangst - [Figuur 3: Regel 77]

Gegevens verkrijgen van de ArduinoStep

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Substappen:

Invoer Matlab-code is boven de cijfers, opslaan in HallRT-bestand

Stap 4: Matlab-code (thresh_analyze)

Methode voor het tellen van pieken [Figuur 2: Regels 45-53]

• Het gebruik van de vlag in deze Matlab-code is zo dat zodra de for-lus een 'aRval' tegenkomt die groter is dan de vooraf ingestelde 'thresh'-waardetelling met één zal toenemen, de piek wordt gemarkeerd met een asterisk, en het if-statement [Line 45-50] zal breken omdat flag = 1. Het tweede if-statement met een flag [Line 51-53] geeft aan dat zodra de piek is bereikt en de waarden rond de piek beginnen af te nemen, dan flag = 0 en de for-lus blijft zoeken naar meer pieken.

• Parameters/noodzakelijke waarden:

  • 'aRval': De verzamelde gegevens van een proefrun.
  • 'thresh': Een gekozen waarde om alles erboven in aRval als een piek aan te geven.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Substappen:

Maak een tweede Matlab-bestand "thresh_analyze"

Stap 5: Proef 1: Geen aliasing

Afbeelding 1: Gegevensproef @ Delay 200 Afbeelding 2: Geanalyseerde drempelgegevens

-Vertragingsparameter: 200

Pieken:

Telling = 45

-Aantal omwentelingen per minuut:

45 omwentelingen/minuut

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Substappen:

1. Sluit de Arduino aan op je laptop.

   Stel de vertraging in de Arduino-code in op "200". Druk op Uploaden (in de linkerbovenhoek van de applicatie)

2. Ga naar je Matlab-bestand HallRT [Line 37] en verander de variabele 'delayTime' naar 200.
3. Voer het HallRT-programma uit.
4. Sla het Matlab-bestand op onder "delay_200". (Afbeelding opslaan)
5. Laad het delay_200.mat-bestand.
6. Voer het programma thresh_analyze uit. (Afbeelding opslaan)

Stap 6: Proef 2: Aliasing van sensor (i)

Figuur 1: Data Trial @ Delay 50

Afbeelding 2: Geanalyseerde gegevens dorsen

Vertragingsparameter: 50-pieken:

Telling = 52

Aantal omwentelingen per minuut:

52 omwentelingen/minuut

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Substappen:

1. Sluit de Arduino aan op je laptop.

   Stel de vertraging in de Arduino-code in op "50". Druk op Uploaden (in de linkerbovenhoek van de applicatie)

2. Ga naar je Matlab-bestand HallRT [Line 37] en verander de variabele 'delayTime' naar 50.
3. Voer het HallRT-programma uit.
4. Sla het Matlab-bestand op onder "delay_50". (Afbeelding opslaan)
5. Laad het delay_50.mat-bestand.
6. Voer het programma thresh_analyze uit. (Afbeelding opslaan)

Stap 7: Proef 3: Aliasing van sensor (ii)

Afbeelding 1: Gegevensproef @ Delay 100 Afbeelding 2: Geanalyseerde drempelgegevens

Vertragingsparameter: 100-pieken:

Aantal = 54

Aantal omwentelingen per minuut:

54 omwentelingen/minuut

------------------------------------------------ -------------------------------------------------- ------- Substappen:

1. Sluit de Arduino aan op je laptop.

   Stel de vertraging in de Arduino-code in op "100". Druk op Uploaden (in de linkerbovenhoek van de applicatie).'

2. Ga naar je Matlab-bestand HallRT [Line 37] en verander de variabele 'delayTime' naar 100.
3. Voer het HallRT-programma uit.
4. Sla het Matlab-bestand op onder "delay_100". (Afbeelding opslaan)
5. Laad het delay_100.mat-bestand.
6. Voer het programma thresh_analyze uit. (Afbeelding opslaan)

Stap 8: Proef 4: aliasing van sensor (iii)

Afbeelding 1: Gegevensproef @ Delay 300 Afbeelding 2: Geanalyseerde drempelgegevens

-Vertragingsparameter: 300

Pieken:

Aantal = 32

Aantal omwentelingen per minuut:

32 omwentelingen/minuut

-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------- Substappen:

1. Sluit de Arduino aan op je laptop.

   Stel de vertraging in de Arduino-code in op "300". Druk op Uploaden (in de linkerbovenhoek van de applicatie)

2. Ga naar je Matlab-bestand HallRT [Line 37] en verander de variabele 'delayTime' naar 300.
3. Voer het HallRT-programma uit.
4. Sla het Matlab-bestand op onder "delay_300". (Afbeelding opslaan)
5. Laad het delay_300.mat-bestand.
6. Voer het programma thresh_analyze uit. (Afbeelding opslaan)