Hier untersuchst du, was die Leseeinheit mit dem Signal der Lichtschranke macht: Freigabe und Zählung.

Schritt 2 von 5. Du ordnest Pegel ein, stellst die Freigabelogik auf, rechnest Zählerstände um und zeichnest das Zählverhalten mit einer Störspitze.

Danach: Lernangebot 8 · Störimpulse und Schmitt-Trigger

Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Ein Zähler fragt nicht, woher eine Flanke kommt. Er zählt sie.

Am Ende hast du: eine Logikanalyse der Leseeinheit: Pegel, Freigabe als Tabelle und Gleichung, Zählerstände, Zeitdiagramm mit Fehlzählung.

Karte „Vom Netzstecker bis zum Bild“: Die ganze Gate-Technik auf einer Seite: vom Netzstecker über die Netzteile bis zu Bild, Leseeinheit und Lichtschranke, mit Kennzeichen und Messpunkten. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“. Leg sie neben jede Aufgabe.

Logikplan: Eingang A Bordkarte gültig, Eingang B Schleuse frei, Eingang C Not-Halt betätigt über ein NICHT-Glied, alle drei an ein UND-Glied, dessen Ausgang H1 die grüne Ampel schaltet; H1 über ein weiteres NICHT-Glied an H2, die rote Ampel. Rechts der Zähler -K1 mit dem Zähleingang vom Komparator und acht Ausgängen Q0 bis Q7 zum Mikrocontroller.Freigabe der Boarding-SchleuseLogikplan nach DIN EN 60617-12 · Ampel -P2 grün H1, rot H2 · Zähler -K1 · Unterrichtswerte1&ABCBordkarte gültigSchleuse freiNot-Halt betätigtH1 grün1H2 rotCTR8+vom KomparatorRReset-K1Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7zumMikro-controller
Logikplan der Schleusenfreigabe nach DIN EN 60617-12: A „Bordkarte gültig“ und B „Schleuse frei“ gehen direkt, C „Not-Halt betätigt“ über ein NICHT-Glied an ein UND-Glied (&); sein Ausgang -H1 schaltet die grüne Ampel, über ein zweites NICHT-Glied entsteht -H2 für die rote Ampel. Rechts der 8-Bit-Zähler -K1 (CTR8): Zähleingang + vom Komparator, Rücksetzeingang R, Ausgänge Q0 bis Q7 zum Mikrocontroller. Eigene Darstellung für den Unterricht.

Erst du, dann die anderen

Die Gate-Agentin sagt: „Die Ampel war die ganze Zeit grün, also hat die Schranke doch richtig gearbeitet.“ Wie würdest du ihr zeigen, dass trotzdem falsch gezählt wurde?

So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
  • Wahrheitstabelle. Zeigen, dass ein kurzer Wechsel von B die Ampel kaum sichtbar ändert. Sauber, aber abstrakt.
  • Zeitdiagramm. Zeigen, wie eine Spitze eine Flanke erzeugt. Anschaulich, braucht Zeichnen.
  • Zahlen. 203 gegen 186 dual nebeneinander. Kurz, erklärt aber nicht das Weshalb.

Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.

Gegebene Werte: Leseeinheit · aufklappen, wenn du rechnest

Gegebene Werte: Leseeinheit

Eingänge
A Bordkarte gültig (Scanner), B Schleuse frei (Lichtschranke, 1 = frei), C Not-Halt betätigt (1 = betätigt)
Ausgänge
-H1 Ampel grün, -H2 Ampel rot
Zähler -K1
8 Bit, zählt jede fallende Flanke am Ausgang des Komparators (Strahl wird unterbrochen)
Logikfamilie
CMOS, 5 V; Grenzen im Datenblatt-Auszug bei Aufgabe 7.1
Zählung
Flug 1: Liste 186, gezählt 203

Alle Werte sind Unterrichtswerte.

Dein Lernprodukt im Einzelnen

Dein Lernprodukt

Logikanalyse Leseeinheit

Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.

Es besteht aus

  • Pegeltabelle mit Einordnung
  • Wahrheitstabelle und Gleichungen der Freigabe
  • Zählerstände dual und hexadezimal, Überlauf
  • Zeitdiagramm mit Störspitze

Zur Dokumentation

Tabellen und Diagramm sauber beschriftet, Gleichungen mit den Zeichen ∧, ∨, ¬.

Mit der EMV-Analyse aus Lernangebot 8 ist das der zweite Teil des Messberichts für M2.

Aufgabe 7.1

Datasheet excerpt · hex Schmitt-trigger inverter · Unterrichtsmaterial

Description
Six inverters with Schmitt-trigger inputs. They transform slowly changing input signals into sharply defined, jitter-free output signals.
VT+
positive-going threshold voltage: typ. 2.9 V at VCC = 5 V
VT−
negative-going threshold voltage: typ. 1.6 V at VCC = 5 V
ΔVT
hysteresis voltage (VT+ − VT−): typ. 1.3 V
VIH, VIL
standard inputs of the same family: VIH min. 3.5 V, VIL max. 1.5 V at VCC = 5 V
tpd
propagation delay: typ. 12 ns

Auszug, für den Unterricht vereinfacht. Werte typisch, Unterrichtswerte.

Ordne Spannungen als Logikpegel ein:

  • Lies aus dem Datenblatt die Grenzen für 0 und 1 bei 5 V.
  • Ordne 4,9 V, 0,1 V, 4,0 V, 2,5 V und 1,9 V ein.
  • Erkläre, was in einer Schaltung passiert, wenn ein Eingang im undefinierten Bereich liegt.

Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Logikpegel · Schaltschwelle · CMOS

Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.

Aufgabe 7.2

Stelle die Freigabelogik der Schleuse auf:

  • Stelle die Wahrheitstabelle für -H1 und -H2 mit A, B, C auf.
  • Schreibe die Funktionsgleichungen für -H1 und -H2.
  • Beschreibe in einem Satz, wann die Ampel grün ist.
C B A -H1 grün -H2 rot
0
0
0
0
1
1
1
1

Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Wahrheitstabelle · UND · NICHT · Funktionsgleichung

Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.

Aufgabe 7.3

Beurteile, was eine Störspitze an B anrichtet:

  • Beschreibe, was mit -H1 und -H2 passiert, wenn B für 20 µs auf 0 geht, während ein Fluggast freigegeben ist.
  • Beurteile, ob ein Fluggast das sieht.
  • Nenne einen Fall, in dem eine Störspitze an B gefährlich werden könnte.

Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Verknüpfungssteuerung · Störung

Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.

Aufgabe 7.4

Rechne die Zählerstände um:

  • Wandle 203 und 186 in Dualzahlen mit 8 Stellen um.
  • Gib beide Zahlen hexadezimal an.
  • Berechne den Unterschied dual und dezimal.
  • Erkläre, was bei einem Flug mit 300 Fluggästen am 8-Bit-Zähler passiert.
  • Beschreibe die Schnittstelle zwischen Zähler -K1 und Mikrocontroller: wie die acht Ausgänge Q0 bis Q7 gelesen werden und wann der Zähler zurückgesetzt wird.

Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Dualzahl · Hexadezimalzahl · Zähler, Überlauf

Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.

Aufgabe 7.5

Zeichne das Zählverhalten im Zeitdiagramm:

  • Zeichne den Eingang des Zählers für drei Fluggäste und eine Störspitze zwischen dem ersten und zweiten.
  • Zeichne darunter Q0, Q1 und Q2, wenn der Zähler bei 0 beginnt und jede fallende Flanke zählt.
  • Lies den Zählerstand am Ende ab.

Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Zeitdiagramm · Flanke · Dualzähler

Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.

Die Lage ändert sich

Ein großes Flugzeug mit 320 Plätzen wird an J 07 abgefertigt. Der Mikrocontroller liest den Zähler nur am Ende des Boardings aus.

Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:

  • Prüfe, welcher Wert gemeldet wird.
  • Beurteile, ob das jemand merkt.
  • Schlage eine Lösung vor.

Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.

Für Lehrkräfte
Für Lehrkräfte: Lernangebot 7 · 4 h. Laborvorschlag: Zählerbaustein mit Taster, Ausgänge an LEDs; einmal prellenden Taster direkt, einmal über Schmitt-Trigger. 7.4: 8-Bit-Überlauf als Diskussionsanlass, kein reales Problem der Anlage, wenn der Mikrocontroller regelmäßig ausliest.