Aufgabe Vorschlag C - 2 - Transistor als Schalter · Abitur Hessen Mechatronik LK 2022

Material 2

Um das optimale Aroma des Kaffees zu erreichen, kann die Brühtemperatur vorgewählt werden. Zum Einstellen der Brühtemperatur wird die in Material 2 dargestellte Schaltung zum Schalten der Heizelemente im Kessel des Kaffeeautomaten verwendet. Die Operationsverstärker (OP) haben eine Versorgungsspannung von 24 V und werden als ideal betrachtet.

Abbildung 2.2: Datenblattauszug des PTC-Widerstands

Pt 1000: Temperature / resistor table

°C · 0 · 1 · 2 · 3 · 4 · 5 · 6 · 7 · 8 · 9 · 0

-80 · 683,25 · 687,27 · 691,29 · 695,3 · 699,31 · 703,32 · 707,33 · 711,34 · 715,34 · 719,34 · 723,35

-70 · 723,35 · 727,35 · 731,34 · 735,34 · 739,34 · 743,33 · 747,32 · 751,32 · 755,3 · 759,29 · 763,28

-60 · 763,28 · 767,26 · 771,25 · 775,23 · 779,21 · 783,19 · 787,17 · 791,14 · 795,12 · 799,09 · 803,06

-50 · 803,06 · 807,03 · 811 · 814,97 · 818,94 · 822,9 · 826,87 · 830,83 · 834,79 · 838,75 · 842,71

-40 · 842,71 · 846,66 · 850,62 · 854,57 · 858,53 · 862,48 · 866,43 · 870,38 · 874,33 · 878,27 · 882,22

-30 · 882,22 · 886,16 · 890,1 · 894,04 · 897,99 · 901,92 · 905,86 · 909,8 · 913,73 · 917,67 · 921,6

-20 · 921,6 · 925,53 · 929,46 · 933,39 · 937,32 · 941,24 · 945,17 · 949,09 · 953,02 · 956,94 · 960,86

-10 · 960,86 · 964,78 · 968,7 · 972,61 · 976,53 · 980,44 · 984,36 · 988,27 · 992,18 · 996,09 · 1000

0 · 1000 · 1003,9 · 1007,8 · 1011,7 · 1015,6 · 1019,5 · 1023,4 · 1027,3 · 1031,2 · 1035,1 · 1039

10 · 1039 · 1042,9 · 1046,8 · 1050,7 · 1054,6 · 1058,5 · 1062,4 · 1066,3 · 1070,2 · 1074 · 1077,9

20 · 1077,9 · 1081,8 · 1085,7 · 1089,6 · 1093,5 · 1097,3 · 1101,2 · 1105,1 · 1109 · 1112,9 · 1116,7

30 · 1116,7 · 1120,6 · 1124,5 · 1128,3 · 1132,2 · 1136,1 · 1140 · 1143,8 · 1147,7 · 1151,5 · 1155,4

40 · 1155,4 · 1159,3 · 1163,1 · 1167 · 1170,8 · 1174,7 · 1178,6 · 1182,4 · 1186,3 · 1190,1 · 1194

50 · 1194 · 1197,8 · 1201,7 · 1205,5 · 1209,4 · 1213,2 · 1217,1 · 1220,9 · 1224,7 · 1228,6 · 1232,4

60 · 1232,4 · 1236,3 · 1240,1 · 1243,9 · 1247,8 · 1251,6 · 1255,4 · 1259,3 · 1263,1 · 1266,9 · 1270,8

70 · 1270,8 · 1274,6 · 1278,4 · 1282,2 · 1286,1 · 1289,9 · 1293,7 · 1297,5 · 1301,3 · 1305,2 · 1309

80 · 1309 · 1312,8 · 1316,6 · 1320,4 · 1324,2 · 1328 · 1331,8 · 1335,7 · 1339,5 · 1343,3 · 1347,1

90 · 1347,1 · 1350,9 · 1354,7 · 1358,5 · 1362,3 · 1366,1 · 1369,9 · 1373,7 · 1377,5 · 1381,3 · 1385,1

100 · 1385,1 · 1388,8 · 1392,6 · 1396,4 · 1400,2 · 1404 · 1407,8 · 1411,6 · 1415,4 · 1419,1 · 1422,9

110 · 1422,9 · 1426,7 · 1430,5 · 1434,3 · 1438 · 1441,8 · 1445,6 · 1449,4 · 1453,1 · 1456,9 · 1460,7

http://www.solarhotusa.com/products/controls/files/Resistor-table-Pt1000.pdf (abgerufen am 24.09.2021).

2.4

Dimensionieren Sie den Basisspannungsteiler $R_8$, $R_9$ so, dass der Transistor (Abbildung 2.3) das Relais der Heizelemente sicher schaltet.

Hinweise: Der Spulenwiderstand des Relais beträgt 600 $\Omega$. Der Übersteuerungsfaktor des Transistors soll $\ddot{u} = 3$ betragen und das Querstromverhältnis des Basisspannungsteilers ist $q = 5$. [10 BE]

2.5

In der Schaltung fehlt ein Bauteil, um den Transistor beim Schalten des Relais zu schützen. Zeichnen Sie das Bauteil in die Schaltung ein und erklären Sie die damit erreichte Schutzfunktion. [4 BE]