Schaltungen von Widerständen

Betrachte die abgebildeten Schaltungen von Widerständen. Bearbeite für jede der Schaltungen die folgenden Aufgaben:

• Zeichne die Schaltung ab.
• Berechne den resultierenden Widerstand ${\displaystyle R_{\mathrm {r} es}}$ der Schaltung.
• Wo überall in der Schaltung fließt der maximale Strom?
• Zeichne Messgeräte ein:

1. Spannungsmessung am ${\displaystyle 470\,\Omega }$ großen Widerstand,
2. Messung des Stroms, der durch den ${\displaystyle 470\,\Omega }$ großen Widerstand fließt.

• Berechne die Spannung am und den Strom durch den ${\displaystyle 470\,\Omega }$ großen Widerstand.
• Welche Widerstände darf man jeweils vertauschen, ohne dass sich eines der Ergebnisse ändert?

Falls Labor vorhanden:

• Baue die Schaltung auf und vergleiche Messung und Rechnung. Trage dazu die Werte in eine Tabelle ein.
• Berechne die prozentuale Abweichung von Rechnung und Messung.

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Widerstände kombinieren

Zur Verfügung stehen fünf ${\displaystyle 220\;\Omega }$ Widerstände. Wie muss man diese kombinieren, um möglichst genau einen resultierenden Widerstand von ${\displaystyle 500\;\Omega }$ zu erhalten? Begründe, warum deine Lösung die beste Möglichkeit ist und es nicht noch eine bessere Kombination gibt.

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Parallelschaltung

Für die parallele Schaltung von zwei Widerständen gilt:

${\displaystyle R_{\mathrm {res} }={\frac {R_{1}\cdot R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}}$.

Stelle eine entsprechende Formel für drei parallel geschaltete Widerstände auf.

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Spannungsteiler

Entwerfe einen Spannungsteiler so, dass an einer Spannungsquelle von ${\displaystyle 5\;\mathrm {V} }$ eine Spannung von einem Volt abgegriffen werden kann. Die Spannungsquelle soll (bei unbelastetem Spannungsteiler) mit einem Strom von ${\displaystyle 1\;\mathrm {mA} }$ belastet werden.

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Diagramme aus Programm

Erstelle

• einen Programmablaufplan,
• ein Nassi-Shneiderman-Diagramm,

für das folgende Programm:

 1 // constants:
 2 #define BUTTONPIN 2     // the number of the pushbutton pin
 3 #define LEDPIN    10    // the number of the LED pin
 4 
 5 // variables:
 6 int buttonState = 0;    // variable for reading the pushbutton status
 7 int LEDstate = 0;       // variable for keeping the LED state
 8 
 9 void setup() {
10   pinMode(LEDPIN, OUTPUT);        // initialize the LED pin as an output
11   pinMode(BUTTONPIN, INPUT);      // initialize the pushbutton pin as an input
12   digitalWrite(LEDPIN, LOW);
13 }
14 
15 void loop() {
16   buttonState = digitalRead(BUTTONPIN);   // read the state of the pushbutton
17   if (buttonState == HIGH){               // pushbutton is pressed
18     if (LEDstate == LOW) {                // switch LEDstate
19       LEDstate = HIGH;
20     } else {
21       LEDstate = LOW;
22     }
23     digitalWrite(LEDPIN, LEDstate);       // switch LED on/off
24     delay(500);
25   }
26 }

•  Erkläre seine Funktion und beschreibe, was bei dauerhaftem betätigen des Tasters passiert.
• Verändere/erweitere das Struktogramm und anschließend das Programm so, dass dauerhaftes Betätigen des Tasters nicht zum periodischen An- und Ausschalten der LED führt, sondern ein erneutes Umschalten erst nach Loslassen des Tasters und darauf folgendem Drücken erfolgt.

 1 // constants:
 2 #define BUTTONPIN 2     // the number of the pushbutton pin
 3 #define LEDPIN    10    // the number of the LED pin
 4 
 5 // variables:
 6 int buttonState = 0;    // variable for reading the pushbutton status
 7 int LEDstate = 0;       // variable for keeping the LED state
 8 int active = 1;         // variable for keeping the activity status
 9 
10 void setup() {
11   pinMode(LEDPIN, OUTPUT);        // initialize the LED pin as an output
12   pinMode(BUTTONPIN, INPUT);      // initialize the pushbutton pin as an input
13   digitalWrite(LEDPIN, LOW);
14 }
15 
16 void loop() {
17   buttonState = digitalRead(BUTTONPIN);      // read the state of the pushbutton
18   if (buttonState == HIGH && active == 1) {  // pushbutton is pressed and active
19     active = 0;                              // deactivate
20     if (LEDstate == LOW) {                   // switch LEDstate
21       LEDstate = HIGH;
22     } else {
23       LEDstate = LOW;
24     }
25     digitalWrite(LEDPIN, LEDstate);          // switch LED on/off
26   } 
27   if (buttonState == LOW) {
28     active = 1;                              // button released, activate again
29   }
30 }

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Programm aus Diagramm

Beispiel eines Programmablaufplans.

Der euklidische Algorithmus zur Berechnung des größten gemeinsamen Teilers zweier Zahlen als Nassi-Shneiderman Diagramm.

Übersetze den abgebildeten

• Programmablaufplan,
• das Nassi-Shneiderman Diagramm,

in ein Arduino-Programm. Die Ein- und Ausgabe soll jeweils über den seriellen Monitor erfolgen.

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