Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 3.3 · Abitur Hessen Technische Informatik LK 2021
Thema: Sensoren und Aktoren · Aus der Prüfung LK (2021)
Aufgabenstellung
Enthärtungsanlagen müssen in regelmäßigen Abständen gereinigt werden. Dazu wird das von außen zulaufende Trinkwasser in die Enthärtungsanlage geleitet, um dort das zuvor abgelassene Wasser zu ersetzen. Der Reinigungsprozess wird in der Anlage mithilfe eines Assemblers gesteuert.
Sobald durch eine manuelle Betätigung von außen an Pin 0 ein HIGH-Signal anliegt, wird der Reinigungsprozess gestartet. Zwei Sekunden nach dem Start des Prozesses wird das Magnetventil 1 am Zulauf geschlossen (HIGH = geschlossen / LOW = geöffnet). Das restliche im Behälter befindliche Wasser wird nun abgepumpt. Dazu muss nach einer Wartezeit von 50 ms das Magnetventil 2 geöffnet werden. Danach wird die Pumpe an Pin 7 eingeschaltet, um das Wasser in den Ablauf zu pumpen (HIGH = ein). Die Pumpe läuft so lange, wie der Füllstandssensor an Pin 3 ein HIGH-Signal meldet. Sobald dort ein LOW-Signal zu lesen ist, wird die Pumpe abgeschaltet, das Magnetventil 2 geschlossen und das Magnetventil 1 wieder geöffnet. Zum Abschluss wird über Pin 4 ein erfolgreicher Reinigungsprozess mit einem HIGH-Signal gemeldet.
Port 1 des Mikrocontrollers
Pin 7 · Pin 6 · Pin 5 · Pin 4 · Pin 3 · Pin 2 · Pin 1 · Pin 0
↓ · · · ↓ · ↑ · ↓ · ↓ · ↑
Abwasserpumpe · · · Erfolgreich · Füllstandssensor
Wasser · Magnetventil
2 · Magnetventil
1 · Start-
sequenz
3.3
Erläutern Sie die Funktionsweise eines Magnetventils.
[3 BE]
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
3.3 Erläutern Sie die Funktionsweise eines Magnetventils.
Lösung: Magnetventile werden durch Magnetkraft geöffnet und geschlossen. Durch einen Stromdurchfluss in der Spule bildet sich ein magnetisches Feld. Der Magnetkreis, welcher um die Spule liegt, versucht seinen magnetischen Widerstand zu verringern und den Luftspalt zu schließen. Dieses Vorgehen erhöht die Induktivität und somit wird in der Spule Spannung erzeugt. Es gibt verschiedene Arten von Magnetventilen, z. B. direktgesteuerte oder vorgesteuerte Magnetventile.
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