Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 4.1 - Mikrocontroller-Besch… · Abitur Hessen Elektrotechnik LK 2022

Die Schranke wird durch einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder angetrieben. Dieser Zylinder wird durch ein elektrisch betätigtes, monostabiles, federrückgestelltes 5/2-Wegeventil (Magnetventil) geschaltet. Wird das Magnetventil elektrisch angesteuert, fährt die Schranke bis in die obere Endlage, dort erfolgt eine mechanische Abschaltung. Schaltet man das Ventil hingegen spannungslos, fährt die Schranke bis in die untere Endlage, dort erfolgt eine mechanische Abschaltung.

Das Magnetventil Q1 wird an einer Gleichspannung von $24\,\text{V}$ betrieben, daher ist ein NPN-Transistor als Schaltverstärker mit Vorwiderstand zu verwenden.

Die Personalzufahrt (Material 1) wird durch drei digitale Sensoren (Schließerkontakte) überwacht:

Sensor B1: Zufahrtskontrolle (RFID), Überprüfung der Zufahrtsberechtigung

Sensor B2: Reflexionslichtschranke, Überwachung des Schrankenbereichs

Sensor B3: Induktionsschleife, Erkennen der Durchfahrt

Fährt Personal ein und ist zufahrtsberechtigt, soll sich die Schranke öffnen. Erst wenn die Lichtschranke die Durchfahrt erkannt hat und das Personal die Induktionsschleife überfahren hat, schließt sich die Schranke. Befindet sich ein Fahrzeug unterhalb der Schranke, darf die Schranke nicht schließen. Wenn die Einfahrt in die Schranke nicht innerhalb einer Zeit von $10\,\text{Sekunden}$ vollzogen wurde (Lichtschranke erkennt kein Fahrzeug), schließt die Schranke wieder und es muss erneut die Zufahrtskontrolle ausgelöst werden. Der Abstand zwischen der Reflexionslichtschranke und der Induktionsschleife ist so gewählt, dass ein Fahrzeug niemals von beiden Sensoren gleichzeitig erfasst werden kann.

Material 7: Zu ergänzender Schaltplan

Material 8: Programmcode (unvollständig)

const int zufahrt = 2; // Zufahrtskontrolle B1

const int lichtschranke = 3; // Reflexionslichtschranke B2

const int schleife = 4; // Induktionsschleife B3

const int ventil = 10; // Magnetventil Q1

void setup() {

pinMode(zufahrt, INPUT);

pinMode(lichtschranke, INPUT);

pinMode(schleife, INPUT);

pinMode(ventil, OUTPUT);

}

void schranke(int zustand){

digitalWrite(ventil, zustand);

delay(1);

}

void loop() {

Hier fehlt Programmcode

}

4.1 Ergänzen Sie den Schaltplan des Mikrocontrollers in Material 7.

Hinweise: Es sind Pull-Down-Widerstände an den Eingängen zu verwenden. Die vorgegebene Pin-Belegung des unvollständigen Programmcodes in Material 8 ist zu beachten. Das Magnetventil ist mit einer Schutzdiode zur Vermeidung von induzierten Spannungsspitzen zu versehen.