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Aufgaben zur praktischen Prüfung EGS Teil 1 Frühjahr 2018

Prüfungssimulation

Elektroniker/-in für Geräte und Systeme Teil 1 Frühjahr 2018

Anerkanntes Bildungsinstitut der

Bayerischen Landesregierung

In Kooperation mit dem

Bildungswerk der Bayerischen Wirtschaft

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Funktion der Digitaluhr mit Thermometer Die abgebildete Schaltung wird von einem Mikrocontrollerboard (Arduino UNO) gesteuert. Die Stecker -X1, -X2 und -X4 des Schaltplans werden dazu mit den Portpins des Arduino verbunden. Die Schaltung kann die aktuelle Uhrzeit oder die Raumtemperatur auf dem LED-Punktmatrixdisplay –P1 anzeigen. Mit –R33 wird die Lichtstärke gemessen, um die Helligkeit des LED-Punktmatrixdisplays passend einzustellen. Mit dem Piezosummer –B1 kann vom Mikrocontroller aus ein Signalton erzeugt werden, zum Beispiel für eine Weckfunktion. Fragen zur Spannungsversorgung 1. Aufgabe Welche Spannung muss an –A4.X0 angeschlossen werden? 2. Aufgabe Welche Funktion hat –R32? 3. Aufgabe Welche Funktion hat –T9? 4. Aufgabe Welche Funktion haben –C4 und –C5? 5. Aufgabe Welche Funktion haben –C3 und –C6? 6. Aufgabe Welche Funktion hat –G1?

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Fragen zum Mikrocontroller 7. Aufgabe Welche Funktion hat -K3? 8. Aufgabe Welche Funktion hat –K4? 9. Aufgabe Über welche I2C-Adresse wird –K4 angesprochen? 10. Aufgabe Der Mikrocontroller hat I/O-Pins, die als digitale Ein- oder Ausgänge konfiguriert werden können. Einige I/O-Pins sind auch als Analogeingang nutzbar. Wie werden die angegebenen I/O-Pins in der vorliegenden Schaltung genutzt?

-X1:4 � digitaler Eingang � digitaler Ausgang � Analogeingang












-X1:10 � digitaler Eingang � digitaler Ausgang � Analogeingang Besonderheit bei –X1:9:

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Fragen zum Display Die 5 x 7 = 35 Punkte des Display können nicht gleichzeitig angesteuert werden, weil der Mikrocontroller gar nicht genügend Portpins hat, um jede LED einzeln zu schalten.

Die LEDs werden daher im Zeitmultiplexverfahren angesteuert: es wird in einer Zeile immer nur ein Punkt bzw. eine LED gleichzeitig eingeschaltet. Wenn mehrere LED in einer Zeile leuchten sollen, werden diese sehr schnell zeitversetzt eingeschaltet. Wenn die verwendete Frequenz schnell genug ist, entsteht der Eindruck, dass alle Punkte permanent leuchten. 11. Aufgabe Welche Funktion hat –K2? 12. Aufgabe Welche Funktion haben –K1 und –T1 bis –T7? 13. Aufgabe Wie müssen die Portpins des Arduino geschaltet werden, um LED in der mittleren Spalte (-X8/2:4) der mittleren Zeile (-X8/2:10) einzuschalten? 14. Aufgabe Welcher Strom fließt durch die LED, während diese eingeschaltet ist?

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Fragen zum Helligkeitssteuerung 15. Aufgabe -R31 ist auf Mittelstellung eingestellt. Welche Meßspannung erhält der Mikrocontroller an -X4.1 bei einer Beleuchtungsstärke von

a) 1 Lux b) 10 Lux c) 100 Lux

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Fragen zum Piezo-Summer 16. Aufgabe Mit welcher Spannung (Größe der Spannung, Kurvenform, Frequenz) muss –B1 laut Datenblatt angesteuert werden? 17. Aufgabe Mit welchem Spitze-Spitze-Wert wird –B1 in der vorliegenden Schaltung betrieben? 18. Aufgabe In welcher Grundschaltung wird –K5 im vorliegenden Schaltplan betrieben? 19. Aufgabe Auf welchen Wert ist –R26 einzustellen, damit –B1 mit seiner Nennfrequenz betrieben wird? 20. Aufgabe Welchen Tastgrad hat das Ansteuersignal von –B1 in diesem Fall?

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21. Aufgabe Wie kann der Summer vom Mikrocontroller aus ein- und ausgeschaltet werden? 22. Aufgabe Wie kann der Summer unabhängig vom Mikrocontroller manuell eingeschaltet werden? 23. Aufgabe Welcher Basisstrom fließt in -T8, wenn dieser vom NE555 angesteuert wird? 24. Aufgabe Welchen Laststrom könnte –T8 damit maximal schalten (ü=2)?

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Fragen zu den Tastern 25. Aufgabe Welche Funktion hat –R1? 26. Aufgabe Um welchen „Diodentyp“ handelt es sich bei –R2 bis –R8? Was ist die besondere Eigenschaft dieses Typs? 27. Aufgabe Wie kann der Schaltzustand von –S1 vom Mikrocontroller abgefragt werden? 28. Aufgabe Welche Spannung liegt dabei an –X1:4 an

a) bei nicht gedrücktem Taster:

b) bei gedrücktem Taster: (unter der Annahme, dass -K1 eine Spannung UOL = 0,4 V liefert)

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Lichtabhängiger Widerstand T906022

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Piezosummer RMP-14P/HT

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Datenblattauszug NE555

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Programmierte Aufgabenstellungen

Lösungen:

Aufg. Lös. Aufg. Lös. Aufg. Lös.

1 13 25

2 14 26

3 15 27

4 16 28

5 17 29

6 18 30

7 19 31

8 20 32

9 21 33

10 22 34

11 23 35

12 24

Carmen’s guter Rat:

Alle sagten: Das geht nicht. Dann kam einer, der wusste das nicht und

hat's gemacht.

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Lösungen: 1. Aufgabe Welche Spannung muss an –A4.X0 angeschlossen werden? 12 V DC (11,3 V an –MP7 + 0,7 V an der Diode) 2. Aufgabe Welche Funktion hat –R32? Verpolungsschutz 3. Aufgabe Welche Funktion hat –T9? Festspannungsregler 5 V 4. Aufgabe Welche Funktion haben –C4 und –C5? verhindern Schwingungen des Spannungsreglers 5. Aufgabe Welche Funktion haben –C3 und –C6? Pufferkondensatoren / Stützkondensatoren, verhindern Spannungseinbrüche bei impulsförmiger Stromentnahme 6. Aufgabe Welche Funktion hat –G1? Lithiumbatterie / Batteriepufferung für die Echtzeituhr

Fragen zum Mikrocontroller 7. Aufgabe Welche Funktion hat -K3? Real Time Clock / Echtzeituhr, mit Batteriepufferung, über I2C an den µC angebunden 8. Aufgabe Welche Funktion hat –K4? digitaler Temperatursensor, über I2C an den µC angebunden

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9. Aufgabe Über welche I2C-Adresse wird –K4 angesprochen? Lesen: 100111112 Schreiben: 100111102 (fett = fester Adressteil laut Datenblatt, unterstrichen = über Pins A0..A2 festgelegter Adressteil Letztes Bit: 1 = Lesen, 0 = Schreiben) 10. Aufgabe Der Mikrocontroller hat I/O-Pins, die als digitale Ein- oder Ausgänge konfiguriert werden können. Einige I/O-Pins sind auch als Analogeingang nutzbar.

Wie werden die angegebenen I/O-Pins in der vorliegenden Schaltung genutzt?













-X1:10 � digitaler Eingang � digitaler Ausgang � Analogeingang Besonderheit bei –X1:9: bidirektionale Datenleitung, wechselweise Eingang und Ausgang

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Fragen zum Display Die 5 x 7 = 35 Punkte des Display können nicht gleichzeitig angesteuert werden, weil der Mikrocontroller gar nicht genügend Portpins hat, um jede LED einzeln zu schalten. Die LEDs werden daher im Zeitmultiplexverfahren angesteuert: es wird in einer Zeile immer nur ein Punkt bzw. eine LED gleichzeitig eingeschaltet. Wenn mehrere LED in einer Zeile leuchten sollen, werden diese sehr schnell zeitversetzt eingeschaltet. Wenn die verwendete Frequenz schnell genug ist, entsteht der Eindruck, dass alle Punkte permanent leuchten. 11. Aufgabe Welche Funktion hat –K2? Treiber mit 7 x Darlingtontransistoren zur Ansteuerung des LEDs, da der Ausgangsstrom des Mikrocontrollers dafür nicht ausreicht. 12. Aufgabe Welche Funktion haben –K1 und –T1 bis –T7? Der 74138 ist ein Logik-IC der 74er Familie. Funktion ist ein 3-zu-8-Dekoder. Über die drei Adressleitungen A, B und C können die 8 Ausgänge adressiert werden. Die Ausgänge sind Low-Aktiv. Es ist immer genau ein Ausgang aktiv (also low), je nach eingestellter Adresse. Damit können die 7 Spalten des Displays mit nur drei Leitungen des µC angesteuert werden. Die PNP-Transistoren -T1..-T7 verstärken den Strom, um die LEDs treiben zu können. 13. Aufgabe Wie müssen die Portpins des Arduino geschaltet werden, um LED in der mittleren Spalte (-X8/2:4) der mittleren Zeile (-X8/2:10) einzuschalten? Mittlere Zeile: -X2.6 muss High sein Mittlere Spalte: -T4 muss schalten => dazu muss am 74138 die Adresse 310 bzw. 0112 eingestellt sein => -X1.1 muss High sein, -X1.2 muss High sein, -X1.3 muss Low sein 14. Aufgabe Welcher Strom fließt durch die LED, während diese eingeschaltet ist?

mAVVVV

R

UI 40

47

8,023,05 =Ω

−−−≈=

0,3 V ist die Sättigungsspannung UCEsat des BC558B 2 V ist die Durchlaßspannung der Leuchtdioden 0,8 V ist die Sättigungsspannung UCEsat des ULN2003

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Fragen zum Helligkeitssteuerung 15. Aufgabe -R31 ist auf Mittelstellung eingestellt. Welche Meßspannung erhält der Mikrocontroller an -X4.1 bei einer Beleuchtungsstärke von

d) 1 Lux

R33 ≈ 13 kΩ Vkkk

kkVU X 57,1

1513

1551.4 =Ω+Ω+Ω

Ω+Ω⋅=−

e) 10 Lux

R33 ≈ 3 kΩ Vkkk

kkVU X 33,3

153

1551.4 =Ω+Ω+Ω

Ω+Ω⋅=−

f) 100 Lux

R33 ≈ 500 Ω Vkk

kkVU X 62,4

15500

1551.4 =Ω+Ω+Ω

Ω+Ω⋅=−

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Fragen zum Piezo-Summer 16. Aufgabe Mit welcher Spannung (Größe der Spannung, Kurvenform, Frequenz) muss –B1 laut Datenblatt angesteuert werden? Rechteckspannung Frequenz 4,0 kHz ± 0,5 kHz USS maximal 20 Vss, nominal 9 Vss 17. Aufgabe Mit welchem Spitze-Spitze-Wert wird –B1 in der vorliegenden Schaltung betrieben? -XJ6 auf Stellung 1-2: ca. 5 Vss -XJ6 auf Stellung 2-3: ca. 11,3 Vss 18. Aufgabe In welcher Grundschaltung wird –K5 im vorliegenden Schaltplan betrieben? Astabile Kippstufe / Rechteckgenerator 19. Aufgabe Auf welchen Wert ist –R26 einzustellen, damit –B1 mit seiner Nennfrequenz betrieben wird?

Aus Datenblatt: CRR

fBA ⋅⋅+

≈)2(

44,1

nFRkkf

15)21021(

44,1

26 ⋅⋅+Ω⋅+Ω≈

Ω=Ω⋅−Ω−

⋅≈ kkk

nFkHzR 5,12

1021154

44,1

26

20. Aufgabe Welchen Tastgrad hat das Ansteuersignal von –B1 in diesem Fall? Tastgrad = duty cycle

%5252,0)5,110(21

5,1101

21 ==

Ω+Ω⋅+ΩΩ+Ω−=

⋅+−=

kkk

kk

RR

Rg

BA

B

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21. Aufgabe Wie kann der Summer vom Mikrocontroller aus ein- und ausgeschaltet werden? -XJ5 muss auf Stellung 1-2 stehen -X1.6 = Low => NE555 bekommt Reset => Summer ist ausgeschaltet -X1.6 = High => NE555 bekommt keinen Reset => Summer ist eingeschaltet 22. Aufgabe Wie kann der Summer unabhängig vom Mikrocontroller manuell eingeschaltet werden? -XJ5 auf Stellung 2-3 jumpern 23. Aufgabe Welcher Basisstrom fließt in -T8, wenn dieser vom NE555 angesteuert wird? NE555 ist mit +5V versorgt => liefert ca. 5 V am Ausgang

µAk

VVI B 430

10

7,05 =Ω

−=

24. Aufgabe Welchen Laststrom könnte –T8 damit maximal schalten (ü=2)? Laut Datenblatt ist minB ca. 110 bei 2 mA (bei größeren Strömen bis ca. 70 mA etwas mehr)

mAµA

ü

BII BC 6,23

2

110430min =⋅=⋅≈

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Fragen zu den Tastern 25. Aufgabe Welche Funktion hat –R1? Pull-Up-Widerstand Zieht –X1:4 auf High, wenn kein Taster gedrückt ist 26. Aufgabe Um welchen „Diodentyp“ handelt es sich bei –R2 bis –R8? Was ist die besondere Eigenschaft dieses Typs? Schotty-Diode kleinere Durchlaßspannung als normale Siliziumdioden 27. Aufgabe Wie kann der Schaltzustand von –S1 vom Mikrocontroller abgefragt werden? An –K1 muss die Adresse 0002 eingestellt sein, so dass dessen Ausgang Pin 15 aktiv, also Low ist. Der Zustand von –X1:4 wird vom µC eingelesen –X1:4 ist High => Taster -S1 ist nicht gedrückt –X1:4 ist Low => Taster -S1 ist gedrückt 28. Aufgabe Welche Spannung liegt dabei an –X1:4 an

c) bei nicht gedrücktem Taster: ca. 5 V über den Pull-Up-Widerstand –R1

d) bei gedrücktem Taster: ca. 0,5 .. 0,7 V aufgrund der Spannung UOL = 0,4 V zzgl. 0,1 .. 0,3 V an der Schottky-Diode

(unter der Annahme, dass -K1 eine Spannung UOL = 0,4 V liefert)

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Seminar Wirtschafts- und Sozialkunde

Spezialkurs für die Vorbereitung auf den Prüfungsteil Wirtschafts- und Sozialkunde. Anhand einer umfangreichen Kursmappe arbeiten sich die Teilnehmer durch alle Themenbereiche der Prüfung. Zu jedem Themengebiet gibt es vorab eine komprimierte Wissensvermittlung – zum Lernen – oder zum Nachsehen, wenn man etwas nicht weiß. Hinzu kommt ein Stichwortverzeichnis mit allen Definitionen und Erläuterungen, sowie abschließend Prüfungssimulationen.

Berufsbegleitend in acht Unterrichtsstunden Samstags 09.00 - 12.00 Uhr (in manchen Kursorten Wochentags 16.00 – 20.00 Uhr)

In der Regel in Deiner Berufsschule alle Informationen auf: www.fachkurse-koeck.de

Lehrgangsgebühr: 49,- €

Die exakten Seminardaten erhälst Du ebenfalls mit Deiner postalischen Anmeldebestätigung.

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© Technische Fachkurse Tobias Köck TFK 2017 / ViSdP: Tobias Köck Technische Fachkurse Köck - Eingetragene Marke Nr. 30 2016 208 918 Internet: www.fachkurse-koeck.de Email: [email protected] Steuer-Nummer: 161/238/20030 Fraunhoferstraße 5 – 82152 Planegg / Tel.: 089 – 857 44 01

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