Ansgar Meroth

Hochschule Heilbronn · Fakultät für Mechanik und Elektronik

In diesem Kapitel werden zwei lineare mikromechanische Beschleunigungssensoren für unterschiedliche Wertebereiche vorgestellt.

In diesem Kapitel werden einige vernetzbare ICs vorgestellt: Ein Port-Expander, ein digitaler Regelwiderstand und eine Echtzeituhr.

In diesem Kapitel werden vier digitale Umweltsensoren vorgestellt, ein digitaler Luftdruckmesser mit Temperaturmessung, ein Luftfeuchtigkeitsmesser mit Temperaturmessung, ein Temperatursensor und ein Feinstaubsensor.

Das Kapitel beschreibt die wichtigsten Peripherieelemente der AVR-Familie, also grundsätzlichen Funktionen, mit denen ein Mikrocontroller der AVR-Familie mit der Außenwelt kommuniziert. Beschrieben wird der Aufbau von Peripherieschaltungen, die sich natürlich auch auf andere Vertreter der AVR-Familie oder andere Mikrocontrollerfamilien anwenden las...

In diesem Kapitel wird der Magnetfeldsensor HMC5883 vorgestellt.

In diesem Kapitel werden zwei Bausteine beschrieben, die zusammen ein Radio mit Verstärker bilden. Beide werden über I²C angesteuert.

Das Kapitel beschreibt zwei Beispielprojekte, die auf dem Wissen im Buch aufbauen.

In diesem Kapitel wird die SPI Schnittstelle der AVR-Familie beschrieben.

In diesem Kapitel werden einige Aspekte zum Modbus beschrieben, der als industrieller Feldbus weite Verbreitung gefunden hat.

In diesem Kapitel wird die grundsätzliche Architektur eines Messsystems vorgestellt, insbesondere die Hardware-Abstraktion.

In diesem Kapitel wird ein kurzer Überblick über die Programmiersprache C gegeben, soweit es zum Verständnis des weiteren Buchs und insbesondere der Programmierbeispiele notwendig ist.

In diesem Kapitel werden einige systemtechnische Begriffe geklärt, wie Abtastung, Quantisierung, digitale Filter. Außerdem gibt es einige softwaretechnische Tricks zur Abstraktion der Hardware-Pins und zur Verwendung von Integer-Arithmetik.

Dieses Kapitel beschreibt die asynchrone Schnittstelle der AVR Familie sowie das Prinzip der UART im Allgemeinen.

In diesem Kapitel werden DA- und AD-Wandlerbausteine beschrieben.

In diesem Kapitel werden drahtlose Netzwerke, insbesondere im Bereich der ISM-Bänder um 433 MHz und 868 MHz, sowie im ISM-Band 2,4 GHz beschrieben. Hierfür existieren zahllose Bausteine, von einigen ausgewählten wird der Einsatz hier erklärt

Kapitel 21 widmet sich den seriellen EEPROMs, die mit I²C oder SPI angesteuert werden.

In diesem Kapitel werden weitere Eindrahtbussysteme beschrieben, die für Sensornetzwerke genutzt werden können.

In diesem Kapitel wird der Drehratensensor L3GD20 beschrieben.

Das Kapitel gibt eine Einführung in die Anzeigetechnik und stellt eine Familie von graphischen und textuellen Displays vor, die sich ohne Aufwand in die Umgebung eines AVR-Controllers integrieren lassen.

In diesem Kapitel wird der CAN Bus erklärt und eine Bibliotheksimplementierung vorgestellt.

Das Kapitel enthält Informationen zum ISO/OSI-Schichtenmodell und weiterhin zu Codierung, Physical Layer, Leitungen, Transceiver, Sicherheit, Topologien, Synchronisation, MAC, Medienzugriff, sowie zu Protokollen der höheren Schichten.

In diesem Kapitel werden grundsätzliche Algorithmen wie Warteschlange, FIFO und Zustandsautomat eingeführt, die in vielen Sensorprojekten notwendig sind.

In diesem Kapitel werden ein Ultraschallsensor und ein optischer Näherungssensor vorgestellt.

In diesem Kapitel werden zwei typische Flashspeicher mit serieller Kommunikation beschrieben.

In diesem Kapitel wird die I²C/TWI-Schnittstelle beschrieben

Das Buch bildet eine wichtige Grundlage für das Verständnis des Internet of Things, indem es einen Einblick in gängige Vernetzungsprotokolle aus der Mikrocontrollerwelt bietet und wichtige Sensoren und andere Bausteine, sowie deren Einsatz und Programmierung vorstellt. Alle gezeigten Konzepte werden durch praktische Schaltungs- und Programmierbeisp...

This research paper focuses on application of innovative technologies on a particularly important field of Archaeology: the identification of pigments. The study of Greek painters’ masterpieces will provide us with information regarding the trends of the time, the use of new materials and the new artistic experimentations. The use of contemporary n...

In den vorangegangenen Kapiteln konnten Sie sich mit der Verwendung der AVR‐Controller vertraut machen. Das vorliegende Kapitel ist nun das „Herzstück“ des Buches: Hier werden verschiedene Sensoren und ihre Verwendung vorgestellt, darunter ein Gyroskop, ein digitaler Luftdruck/Höhensensor, ein Luftfeuchtesensor, der auch die Temperatur misst, ein M...

Dieses Kapitel öffnet das Fenster des Mikrocontrollers zur Außenwelt. Bewusst wurde in den vorhergehenden Kapiteln die Kommunikation ausgespart. Nun ist es jedoch an der Zeit, die seriellen Schnittstellen der AVR‐Familie vorzustellen und anschließend auf wichtige Netzwerktypen einzugehen, die über diese Schnittstellen angesprochen werden können. Mi...

Oftmals reichen die auf einem Chip vorhandenen Ressourcen für eine komplexere Schaltung nicht aus. Dies gilt insbesondere für Flash‑ und EPROM‐Speicher und für die Genauigkeit integrierter DA‐Wandler. Das Kapitel stellt wichtige Bausteine vor, die hier über serielle Schnittstellen Abhilfe schaffen. Zum Aufbau spezieller Schaltungen, zum Beispiel an...

In diesem Kapitel wird der Aufbau der wichtigsten Peripherieelemente der AVR‐Familie besprochen, deren Mechanismen natürlich auch auf andere Prozessoren übertragbar sind. Dabei lernen Sie die grundsätzlichen Funktionen kennen, mit denen ein Mikrocontroller der AVR‐Familie mit der Außenwelt kommuniziert und wie sich die Abläufe mit Timern steuern la...

Die Mensch‐Maschine‐Schnittstelle ist in eingebetteten Systemen nicht immer sichtbar oder notwendig. Dennoch gibt es immer wieder Fälle, in denen der Systemzustand visualisiert werden muss. Das Kapitel gibt deshalb eine Einführung in die Anzeigetechnik und stellt eine Familie von graphischen und textuellen Displays vor, die sich ohne Aufwand in die...

In diesem Kapitel wird ein einfacher Datenlogger vorgestellt, der im Modellflug oder bei der Transportsicherung verwendet werden kann. In der vorgestellten Ausführung schreibt der Datenlogger die Beschleunigung in zwei Achsen, den Luftdruck und die Temperatur, sowie daraus abgeleitet die barometrische Höhe in einen Flash‐Speicher und liest diese üb...

In diesem Kapitel wird ein kurzer Überblick über die Programmiersprache C gegeben. Das Kapitel ist bewusst stichwortartig gehalten und ersetzt für Programmieranfänger nicht das Studium eines C‐Kurses. Vielmehr dient als Nachschlagehilfe. Zunächst werden Schlüsselworte und Symbole in C mit dem jeweiligen Verweis auf die entsprechenden Erklärungen au...

Nach dem Studium von Kap. 3 sollten Sie in der Lage sein, wichtige Funktionen des AVR Mikrocontrollers zu verstehen und zu bedienen. In Kap. 4 geht es nun darum, den Code zu organisieren und mit dem Ziel der Lesbarkeit und Wiederverwendbarkeit zu modularisieren. Außerdem werden zwei wichtige Mechanismen eingeführt, die in der Welt der „embedded Sys...

Das Buch bildet eine wichtige Grundlage für das Verständnis des Internet of Things, indem es einen Einblick in gängige Vernetzungsprotokolle aus der Mikrocontrollerwelt bietet und wichtige Sensoren und andere Bausteine, sowie deren Einsatz und Programmierung vorstellt. Alle gezeigten Konzepte werden durch praktische Schaltungs- und Programmierbeisp...

Mini-Auto-Drive (MAD) ist ein neues Miniplant im Maßstab 1:24 zur Entwicklung von Lokalisierungs-, Bahnplanungs-, Bahnregelungs- und Sicherheitsfunktionen für hoch- und vollautomatisiertes Fahren. Die Entwicklung der Funktionen erfolgt in Modern C++14 oder mit MATLAB/Simulink/Stateflow. Im Falle von C++ wird die Middleware MODBAS-Safe zur Implement...

This paper describes an proposed approach of offering public shared charging services for electric vehicles, based on the idea that persons or institutions that run charging equipment may offer its capacity to the public while car owners easily find the nearest station and make a reservation. Implemented as a social network, the site requires a min...

his paper demonstrates a software framework and a model based design approach to flexible industrial system architectures. The paper primarily focusses on testing and verification of systems with CANopen network. As an example, the design of passenger elevators is demonstrated. Testing and verification of the system, consisting of simulated compone...

This publication describes the usage of an Android smart watch as an extension of the driver information system in passenger vehicles. All data necessary for the application can be ob-tained by open sources, i.e. the OBD interface of the vehicle, sensor data of the accompany-ing smart phone, namely GPS, and the Overpass API from Open Street Map (OS...

This paper describes a test bench for rocket engines for educational purposes and small research launchers. Students can develop their own propulsion systems and test them under realistic process conditions. The test bench is equipped for solid combustion as well as for hybrid engines with solid propellant and gaseous oxidizer.

Intelligent transportation systems (ITS) require the extension of the systems engineering approach to a higher system level. Up to now, vehicles could be considered as closed systems while in future they have to be seen as components of an open system with ad hoc interfaces. Since ITS influence the series development and production of single vehicl...

In this paper the modeling and simulation of a six degree of freedom hexapod platform simulator is presented. The simulator is used for vehicle driving simulations. Washout algorithms are used for the control of the platform. Components of the washout algorithms are low pass filters and high pass filters, as well as a tilt coordination algorithm. A...

Zusammengefasst und ergänzt von Ansgar Meroth aus den Beiträgen von Eckard Veil, Vorstandsvorsitzender ZEAG AG, Klaus Mandel, Regionalverbandsdirektor und Stefan Gölz, Leiter Unternehmen, Energie und Umwelt an der IHK Heilbronn-Franken zum Forum „Energie“ der VDI Bezirksgruppe Neckar-Heilbronn und dem „Bürgerforum für ein nachhaltiges, zukunftsfähi...

This paper describes a concept of open interfaces for the automotive domain. In recent years, several systems have been developed for connecting a car to the outside world by industry and academia. The paper will illustrate the need for an open interface to access the car by any mobile device. Furthermore, it discusses the requirements for those in...

Intelligent transportation systems (ITS) require the extension of the systems engineering approach to a higher abstraction level. Up to now, vehicles could be considered as closed systems while in future they have to be seen as components of an open system with ad hoc interfaces. Since ITS have reached the series development and production of singl...

The software architecture AUTOSAR has become a standard in the automotive domain in recent years. It supports the development of reusable standardized software components that can be easily assigned to electronic control units (ECUs) at design time. At the end of the development process the AUTOSAR middleware is configured and compiled into a stati...

Unlike state-of-the-art Driver Assistance Systems (DAS) upcoming technologies may not base on a static software and system architecture. This is especially true for DAS for truck and trailer combinations were the components needed are distributed over both parts of the articulated vehicle. As a truck might be connected to different trailers changes...

Unlike state-of-the-art Driver Assistance Systems (DAS) upcoming technologies may not base on a static software and system architecture. This is especially true for DAS for truck and trailer combinations were the components needed are distributed over both parts of the articulated vehicle. As a truck might be connected to different trailers changes...

This is a collection of papers contributed to the Heilbronn Workshop on Research in Mechatronics 2014

Future Driving Assistance Systems (DAS) will have to react to changes within the system at runtime. This might be the case in Car-to-X systems where the availability of communication partners changes dynamically. Another example are systems like DAS for truck and trailer combinations where a trailer might be disconnected and replaced by another one...

The paper describes a concept of the integration of mobile devices into a car. In recent years, several systems have been developed for this purpose by industry and academia. The paper will illustrate the need for an open interface to access the car by any mobile device. Furthermore, it discusses the requirements for those interfaces, security issu...

This paper describes an approach towards model-driven development of SOA-based Driver Assistance Systems. In the field of assistance systems for truck and trailer combinations Service-oriented Architecture (SOA) is a promising approach to handle the heterogeneity and the high degree of distribution of these systems. Through connecting or disconnect...

This paper describes a communication model for Service-oriented Driver Assistance Systems (DAS) basing on the Controller Area Network (CAN). In the field of DAS for truck and trailer combinations Service-orientation is a promising approach. One major demand to be able to deploy such systems in an automotive environment is the ability to allow servi...

This paper describes an approach towards modeldriven development of SOA-based Driver Assistance Systems. In the field of assistance systems for truck and trailer combinations Service-oriented Architecture (SOA) is a promising approach to handle the heterogeneity and the high degree of distribution of these systems. Through connecting or disconnecti...

http://www.ijmlc.org/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=25&id=244

The increased use and interconnection of electronic components in automobiles has made communication behavior in automotive networks drastically more complex. Both communication designs at application level and complex communication scenarios are often under-specified or out of scope of existing analysis techniques. We extend traditional protocol a...

Nachdem in den vorangegangenen Kapiteln die Schnittstellen zwischen den Infotainmentsystemen und den Benutzern beschrieben wurden, werden in den beiden folgenden Kapiteln die Grundlagen der Kommunikation zunächst zwischen den Systemkomponenten eines in sich abgeschlossenen Infotainmentsystems und dann zwischen dem Infotainmentsystem und der Außenwe...

Der visuelle Kanal besitzt die höchste Informationsdichte im Fahrzeug. Anzeigen im Fahrzeug liefern Informationen zum Betriebszustand des Fahrzeugs, warnen bei kritischen Zuständen, informieren über den Zustand der Entertainmentkomponenten, geben empfangene Nachrichten wieder, unterstützen bei der Navigation (Abbiegehinweise, Karten) oder der Fahrz...

Der Begriff Audio kommt vom lateinischen „audire“, „hören“ und bezieht sich auf alle akustischen Signale im Bereich der menschlichen Wahrnehmung. Ziel jeder Audiosignalverarbeitung ist es, dem Gehör genau das Signal zu bieten, das der Hörer erwartet („natürliche Wiedergabe“[Has06]), dafür muss der Weg des Signals von der Umwandlung über die Abstrah...

Seit Mitte der neunziger Jahre nimmt die Informationsfülle und die Funktionalität in Fahrzeugen zu. Neben der gesamten Komfortfunktionalität, wie Klimaanlagen, elektrische Fensterheber, elektronische Sitzverstellung etc., kamen Informations- und Kommunikationssysteme, wie Telefon, Navigationssystem, E.Mail sowie über das Autoradio hinausgehende Unt...

Dieses Fachbuch ist zur Zeit das einzige deutschsprachige Werk, das sich mit Infotainmentanwendungen im Kfz in breiter Ausrichtung befasst und einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik und der weiterführenden Literatur gibt. Dieses Fachbuch eignet sich für Leser in Studium und Praxis, die sich einen tiefgreifenden systematischen Überblic...

A corona wire associated with a non-ionizing metallic tube connected to the same high voltage and facing a grounded plane is an electrode arrangement frequently encountered in electrostatic processes. The two-loop computational algorithm proposed for the study of this electric field configuration alternatively solves the Poisson equation and the eq...

Understanding the electrohydrodynamic behaviour of the gas and particle flow in electrostatic precipitators (ESP) is a prerequisite to the estimation and optimization of their efficiency. The gas flow in an ESP is fully turbulent from the inlet and heavily loaded with dust particles with size variation over two orders of magnitude. Moreover, it suf...

The solution of charge coupled problems in electrostatic precipitators by coupling of a finite element and an upstream finite volume approach, known as the Donor-Cell method, has been proved to be stable and reliable for two dimensional problems. Basically, the calculation consists of an iterative loop in which the Poisson equation and the continui...

In this paper, the authors present a numerical model based on the combination of finite element and finite volume techniques for the self consistent coupling of Poisson 's equation and the non-stationary current continuity equation. The numerical methods are based on high-resolution schemes developed in computational fluid dynamics. They represent...

This paper presents calculations in charge coupled systems. The method is based upon a finite element approach for solving the Poisson equation and a nonstationary higher-order upstream finite volume scheme on unstructured grids for the transport equation. In contrast to conventional approaches that constrain source distributions to piece-wise cons...

The calculation of potentials in homogeneous and isotropic media by the boundary element method has the advantage that a harmonic solution of Laplace's equation is obtained for given approximated boundary conditions. The technique leads to the solution of linear systems with full matrices of dimension 1000–10,000 for medium- and large-sized three-d...