Aufgabe Vorschlag A - 3 - Sensoren und Aktoren · Abitur Hessen Technische Informatik LK 2022
Thema: Sensoren und Aktoren · Aus der Prüfung LK (2022)
Aufgabenstellung
Die Steuerungs- und Überwachungsorgane (Material 2) arbeiten über einen Mikrocontroller. Dieser verarbeitet ein Start/Stopp-Signal und das Störsignal aus Aufgabe 2. Je nachdem, welche Sorte Saatgut auszubringen ist, ist die Dosierung einzustellen. Grobes Saatgut benötigt eine weitere Öffnung des Schiebers als feines Saatgut. Zudem ist die Geschwindigkeit des Särads einstellbar, um in Kurven nicht zu viel Saatgut auszubringen. Ergänzend ist es erforderlich, das restliche Saatgut komplett ablassen zu können. Dafür kann die Bodenklappe des Saatgutbehälters geöffnet werden. Die Steuerung wird über die Ein- und Ausgänge des Mikrocontrollers vorgenommen (Material 7).
Zu Beginn der Traktorfahrt startet das Mikrocontrollerprogramm automatisch über die Spannungsversorgung. Der Funktionsablauf wird im Folgenden beschrieben:
Solange keine Störung (Störung bei Eingangssignal LOW) vorliegt wird der Funktionsablauf fortgesetzt.
Zuerst wird der Saatguttyp abgefragt (Grobes Saatgut entspricht HIGH, feines Saatgut entspricht LOW).
Erst wenn der Bediener mit dem Start/Stopp-Schalter das Säen startet (Start bei HIGH), wird der Schieber geöffnet. Der Schieber wird über zwei Bits gesteuert. Die Bitkombination LOW-LOW sorgt für ein komplettes Schließen des Schiebers.
Die Bitkombination LOW-HIGH sorgt für die Öffnung für feines Saatgut.
Die Bitkombination HIGH-LOW sorgt für die Öffnung für grobes Saatgut.
Die Bitkombination HIGH-HIGH sorgt für das vollständige Öffnen des Schiebers.
Das Särad wird in Bewegung gesetzt. Das erfolgt, solange das Signal für die Kurvenfahrt LOW ist, mit dem Aufruf des Unterprogramms SOW_STRAIGHT.
Bei einer Kurvenfahrt erhält der Mikrocontroller ein HIGH-Signal. Während der Kurvenfahrt wird die Geschwindigkeit des Särads gedrosselt. Das erfolgt über den Aufruf des Unterprogramms SOW_CURVE.
Bei Stopp (Start/Stopp-Schalter LOW) wird der Schieber geschlossen (LOW-LOW) und das Särad angehalten. Das Anhalten erfolgt über die Ausgabe von vier LOW-Signalen an den entsprechenden Ausgangsbits.
Der geschlossene Schieber wird durch einen Endlagenschalter zurückgemeldet.
Nachdem der Motor des Särads gestoppt wurde und die Schieberendlage erreicht wurde, ist es möglich die Bodenklappe zu öffnen, um das Saatgut komplett abzulassen. Der Bediener schaltet „Saatgut ablassen“ ein (HIGH). Daraufhin wird die Bodenklappe mit einem HIGH-Signal für 30 s geöffnet. Das Unterprogramm WAIT_30s sorgt für eine Pause von 30 s.
Material 2
Saatgutbehälter und Dosierorgane
https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/int/ast/ressourcen/dateien/publikationen/Vorlesungsskripte/drillmaschinen.pdf?lang=de (abgerufen am 26.01.2021).
Material 7
Portbelegung
Port 1 des Mikrocontrollers
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· ↓ · ↓ · ↓ · ↓ · ↓ · ↓ · ↓
· Schieber
Bit 1 · Schieber
Bit 0 · Bodenklappe · Motorbit 3 · Motorbit 2 · Motorbit 1 · Motorbit 0
Port 2 des Mikrocontrollers
Pin 7 · Pin 6 · Pin 5 · Pin 4 · Pin 3 · Pin 2 · Pin 1 · Pin 0
· · ↑ · ↑ · ↑ · ↑ · ↑ · ↑
· · Störung · Start/Stopp · Saatguttyp · Kurvenfahrt · Saatgut
ablassen · Endlage
Schieber
Material 8
Struktogramm des Unterprogramms SOW_CURVE
3.5
Das Störsignal aus Aufgabe 2 wird u. a. mit einem Niveausensor ermittelt. Erläutern Sie einen Sensortyp, mit dem die Erfassung des Füllstands des Saatguts im Saatgutbehälter umgesetzt werden kann.
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
3.5 Erläutern Sie einen Sensortyp, mit dem die Erfassung des Füllstands des Saatguts im Saatgutbehälter umgesetzt werden kann.
Lösung: Optischer Sensor (Lichtsensor / Lichtschranke) oder kapazitiver Näherungsschalter
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