Übungsaufgaben zu Datenblättern und Fachenglisch: Kennwerte, Kennlinien, Fachbegriffe und Warnhinweise

Kopiere den Text in ein KI-Sprachmodell Deiner Wahl und passe Kompetenzstufe, Anzahl, Bearbeitungszeit und Szenario bei Bedarf an. Wie die Aufgaben aufgebaut sind, beschreibt der Artikel Wie sind die Aufgaben aufgebaut?. Prüfe die Ergebnisse mit dem Lehrartikel: KI-Sprachmodelle machen Fehler.

Erstelle neue Übungsaufgaben zum Thema „Datenblätter auswerten und
Fachenglisch: Kennwerte, Kennlinien, Fachbegriffe und Warnhinweise“.

Bauplan: Halte Dich an Aufbau, Kompetenzstufen, Operatoren,
Anforderungsbereiche, Punkte und Zeitschätzung, die im Artikel
https://oer-informatik.de/aufgaben-aufbau beschrieben sind.

Fachliche Grundlage:
- https://oer-informatik.de/datenblaetter-fachenglisch
- https://oer-informatik.de/bauformen-ersatztypen
- Stilbeispiel: https://oer-informatik.de/datenblaetter-fachenglisch-uebungsaufgaben

Die Aufgaben sollen Inhalte zu diesen Schlagwörtern abdecken:
- Datenblatt
- Fachenglisch
- Fachbegriffe
- Kennlinie
- Dropout Voltage
- Verlustleistung
- Bedienungsanleitung
- Warnhinweis
- Signalwort
- Übersetzung

Kompetenzstufe: Basiskompetenz (alternativ: Kernkompetenz, Profilkompetenz, Expertise)
Anzahl: 1 Aufgabe mit Teilaufgaben
Bearbeitungszeit in Minuten ca.: <5 bis 30 min>
Szenario: eines der Szenarien aus dem Bauplan

Vorgehen:
1. Lies zuerst die verlinkten Artikel. Kannst Du keine Webseiten
   abrufen, sag mir das, statt zu raten.
2. Steht bei einer Angabe noch ein Platzhalter in <…>, frag mich
   zuerst danach. Richte Punkte und Zahl der Teilaufgaben nach der
   Bearbeitungszeit (ca. 0,9 min je Punkt).
3. Gib je Aufgabe Titel mit Kompetenzstufe, Ausgangssituation und
   Teilaufgaben mit Operator und Punktzahl aus, dazu die geschätzte
   Bearbeitungszeit.
4. Gib die Beispiellösungen mit Punkteverteilung erst aus, wenn ich
   danach frage.

Geg.: Beschriftungen des Oszilloskops, Bestückungsplan und Datenblattsätze der Relaisplatine

Ges.: deutsche Bezeichnung und Funktion der Bedienelemente

Je Zeile 1 Punkt (Übersetzung und Funktion je 0,5 Punkte):

Ges.: deutsche Fachbegriffe

Je Zeile 1 Punkt:

Ges.: Aufgabe der Freilaufdiode

Beim Abschalten will die Spule den Strom aufrechterhalten und erzeugt eine hohe Selbstinduktionsspannung mit umgekehrter Polarität (1 Punkt). Die Freilaufdiode leitet diesen Strom über die Spule ab, begrenzt so die Spannung und schützt den schaltenden Transistor bzw. Ausgang vor Zerstörung (1 Punkt).

Ges.: sinngemäße Übersetzung

„Die Spule darf nicht dauerhaft mit mehr als 110 % der Nennspannung der Spule betrieben werden. Zum Schalten induktiver Lasten wird eine externe Kontaktschutzbeschaltung empfohlen.“

Bewertung: je Satz 2 Punkte. Wichtig sind „darf nicht“ für must not (Verbot), „dauerhaft“ für continuously, „Nennspannung“ für rated voltage und „empfohlen“ für recommended (Empfehlung, keine Pflicht).

Geg.: Merkmale aus dem Datenblatt und Kennlinie des IR-S35

Ges.: sinngemäße Übersetzung der Merkmale

Je Merkmal 1 Punkt:

• Messbereich: 5 bis 35 cm

• analoger Spannungsausgang

• geringe Stromaufnahme: typisch 20 mA

• Ausgangssignal kaum von der Farbe des reflektierenden Objekts abhängig

Ges.: U_\mathrm{O} bei 7\ \mathrm{cm}, 12\ \mathrm{cm} und 25\ \mathrm{cm}

Senkrecht vom Abstand zur Kurve, waagerecht zur Spannungsachse (je Wert 1 Punkt, Ablesetoleranz etwa \pm 0{,}05\ \mathrm{V}):

• d = 7\ \mathrm{cm}: U_\mathrm{O} \approx \underline{\underline{2{,}15\ \mathrm{V}}}

• d = 12\ \mathrm{cm}: U_\mathrm{O} \approx \underline{\underline{1{,}50\ \mathrm{V}}}

• d = 25\ \mathrm{cm}: U_\mathrm{O} \approx \underline{\underline{0{,}78\ \mathrm{V}}}

Ges.: Abstand bei 1{,}0\ \mathrm{V} und 1{,}8\ \mathrm{V}

Waagerecht von der Spannung zur Kurve im Messbereich, senkrecht zur Abstandsachse (je Wert 1 Punkt, Ablesetoleranz etwa \pm 0{,}5\ \mathrm{cm}):

• U_\mathrm{O} = 1{,}0\ \mathrm{V}: d \approx \underline{\underline{19{,}2\ \mathrm{cm}}}

• U_\mathrm{O} = 1{,}8\ \mathrm{V}: d \approx \underline{\underline{9{,}4\ \mathrm{cm}}}

Die Schnittpunkte links vom Messbereich (unter 5\ \mathrm{cm}) gehören nicht dazu.

Ges.: Begründung und Maßnahme

Die Kennlinie steigt unterhalb des Messbereichs erst an und fällt dann wieder ab. 2{,}0\ \mathrm{V} treten deshalb bei etwa 8\ \mathrm{cm} und bei etwa 2\ \mathrm{cm} auf; aus der Spannung allein lässt sich nicht unterscheiden, welcher Abstand vorliegt (2 Punkte).

Maßnahme (1 Punkt), z. B.: Sensor so weit hinter der Fahrzeugfront einbauen, dass ein Hindernis nie näher als 5\ \mathrm{cm} an den Sensor kommen kann; alternativ einen zweiten Sensor oder einen Kontaktschalter (Stoßstange) für den Nahbereich vorsehen.

Ges.: zwei Anwendungen

Je Anwendung 1 Punkt, z. B.: berührungsloser Schalter an einem Handtrockner oder Wasserhahn, Anwesenheitserkennung an einem Automaten oder Display, Füllstandserkennung in einem Behälter, Zählen von Gegenständen auf einem Förderband.

Geg.: U_\mathrm{OUT} = 5{,}00\ \mathrm{V}; U_\mathrm{DROP,max} = 0{,}80\ \mathrm{V} bei 500\ \mathrm{mA}; empfohlen U_\mathrm{IN} = 6{,}5 \ldots 15\ \mathrm{V}; I_\mathrm{OUT} = 350\ \mathrm{mA}; U_\mathrm{IN} = 14\ \mathrm{V}; T_\mathrm{A} = 45\ ^\circ\mathrm{C}; R_\mathrm{thJA} = 50\ \mathrm{K/W}; T_\mathrm{J,max} = 125\ ^\circ\mathrm{C} (empfohlen) bzw. 150\ ^\circ\mathrm{C} (Grenzwert)

Ges.: sinngemäße Übersetzung

„Für einen stabilen Betrieb braucht der LR5-1A am Ausgang einen Kondensator von mindestens 10 µF mit einem Ersatzserienwiderstand (ESR) unter 1 Ω. Keramikkondensatoren können verwendet werden. Ist der Regler mehr als 5 cm vom Siebkondensator des Netzteils entfernt, muss zusätzlich ein Eingangskondensator von 0,47 µF nah am Anschluss IN geschaltet werden. Am Ausgang darf keine Spannung anliegen, solange der Eingang spannungslos ist; in diesem Fall sollte eine Schutzdiode von OUT nach IN geschaltet werden.“

Bewertung: je Satz 1,5 Punkte. Achte auf die Verbindlichkeit: requires und must als Pflicht, may als Möglichkeit, do not als Verbot, should als Empfehlung.

Ges.: U_\mathrm{IN,min}

Für 350\ \mathrm{mA} gibt es keine eigene Zeile; sicher ist der Wert der nächstgrößeren Prüfbedingung (500\ \mathrm{mA}) mit dem Höchstwert (1 Punkt):

U_\mathrm{IN,min} = U_\mathrm{OUT} + U_\mathrm{DROP,max} = 5{,}00\ \mathrm{V} + 0{,}80\ \mathrm{V} = \underline{\underline{5{,}80\ \mathrm{V}}}

Für die Auslegung gilt aber der größere Wert \underline{\underline{6{,}5\ \mathrm{V}}} aus den Recommended Operating Conditions: Nur dort sind alle Kennwerte garantiert (2 Punkte). Die 14\ \mathrm{V} der Anlage liegen sicher darüber.

Ges.: P_\mathrm{V}, T_\mathrm{J}, Beurteilung

\begin{aligned} &\text{(I)} && P_\mathrm{V} = (U_\mathrm{IN} - U_\mathrm{OUT}) \cdot I_\mathrm{OUT} \\ &\text{(II)} && T_\mathrm{J} = T_\mathrm{A} + P_\mathrm{V} \cdot R_\mathrm{thJA} \end{aligned}

I (1 Punkt):

P_\mathrm{V} = (14\ \mathrm{V} - 5{,}00\ \mathrm{V}) \cdot 0{,}350\ \mathrm{A} = \underline{\underline{3{,}15\ \mathrm{W}}}

I in II (1 Punkt):

T_\mathrm{J} = 45\ ^\circ\mathrm{C} + 3{,}15\ \mathrm{W} \cdot 50\ \tfrac{\mathrm{K}}{\mathrm{W}} = 45\ ^\circ\mathrm{C} + 157{,}5\ \mathrm{K} \approx \underline{\underline{203\ ^\circ\mathrm{C}}}

Beurteilung (2 Punkte): Rund 203\ ^\circ\mathrm{C} liegen weit über dem empfohlenen Höchstwert von 125\ ^\circ\mathrm{C} und sogar über dem Grenzwert von 150\ ^\circ\mathrm{C}. Ohne Kühlkörper würde der Regler überhitzen (bzw. sich, falls vorhanden, über die Übertemperaturabschaltung abschalten). Nötig sind ein Kühlkörper, eine kleinere Eingangsspannung (z. B. über einen Vorregler) oder ein Schaltregler.

Ges.: I_\mathrm{OUT,max} für T_\mathrm{J} \le 125\ ^\circ\mathrm{C}

II nach P_\mathrm{V} umstellen (1 Punkt):

\def\arraystretch{2.3} \begin{array}{rcl|l} T_\mathrm{J} & = & T_\mathrm{A} + P_\mathrm{V} \cdot R_\mathrm{thJA} & \color{gray}{-T_\mathrm{A}} \\ T_\mathrm{J} - T_\mathrm{A} & = & P_\mathrm{V} \cdot R_\mathrm{thJA} & \color{gray}{:R_\mathrm{thJA}} \\ P_\mathrm{V,max} & = & \dfrac{T_\mathrm{J} - T_\mathrm{A}}{R_\mathrm{thJA}} = \dfrac{125\ ^\circ\mathrm{C} - 45\ ^\circ\mathrm{C}}{50\ \tfrac{\mathrm{K}}{\mathrm{W}}} = 1{,}60\ \mathrm{W} & \end{array}

I nach I_\mathrm{OUT} umstellen und einsetzen (2 Punkte):

\def\arraystretch{2.3} \begin{array}{rcl|l} P_\mathrm{V} & = & (U_\mathrm{IN} - U_\mathrm{OUT}) \cdot I_\mathrm{OUT} & \color{gray}{:(U_\mathrm{IN} - U_\mathrm{OUT})} \\ I_\mathrm{OUT,max} & = & \dfrac{P_\mathrm{V,max}}{U_\mathrm{IN} - U_\mathrm{OUT}} = \dfrac{1{,}60\ \mathrm{W}}{14\ \mathrm{V} - 5{,}00\ \mathrm{V}} \approx \underline{\underline{178\ \mathrm{mA}}} & \end{array}

Die Elektronik braucht 350\ \mathrm{mA} – ohne Kühlkörper reicht der Regler also nicht.

Ges.: Beschaltungsregeln mit Verbindlichkeit

Je Regel 1 Punkt (Regel und Verbindlichkeit):

• Pflicht: Am Ausgang ein Kondensator von mindestens 10\ \mu\mathrm{F} mit ESR unter 1\ \Omega (Keramik ist erlaubt).

• Pflicht, wenn der Siebkondensator des Netzteils mehr als 5\ \mathrm{cm} entfernt ist: zusätzlicher Eingangskondensator 0{,}47\ \mu\mathrm{F} direkt am Anschluss IN.

• Verbot und Empfehlung: Keine Spannung am Ausgang bei spannungslosem Eingang; kann das vorkommen (z. B. durch einen Pufferkondensator oder eine zweite Quelle), wird eine Schutzdiode von OUT nach IN empfohlen.

Geg.: Auszüge aus der Bedienungsanleitung und Anzeige System Info des PS-3005

Ges.: sinngemäße Übersetzung

„Überspannungsschutz (OVP): Halte die Taste OVP/OCP zwei Sekunden lang gedrückt, um das Schutzmenü zu öffnen. Stelle mit dem Drehknopf die Abschaltschwelle für die Überspannung ein. Überschreitet die Ausgangsspannung diese Schwelle, wird der Ausgang sofort abgeschaltet und in der Anzeige blinkt „OVP“. Um den Betrieb fortzusetzen, beseitige die Fehlerursache und drücke die Taste OUTPUT.“

Bewertung: je Satz 1 Punkt, dazu 1 Punkt für eine durchgängig sinngemäße Fachsprache (z. B. „Abschaltschwelle“ statt „Schwellwert des Überspannungsschutzes“, Tastennamen unverändert).

Ges.: Signalwörter mit Begründung

Je Hinweis 2 Punkte (Signalwort 1 Punkt, Begründung 1 Punkt):

Ges.: vollständiger Warnhinweis

Je Bestandteil 1 Punkt, z. B.:

WARNUNG – Brandgefahr beim Laden von Lithium-Ionen-Akkus. Eine falsch eingestellte Ladeschlussspannung überlädt den Akku. Der Akku kann sich stark erhitzen und in Brand geraten. Vor dem Anschließen die Ladeschlussspannung und den Ladestrom nach Datenblatt des Akkus einstellen und am Ausgang nachmessen. Akkus nur unter Aufsicht und auf nicht brennbarer Unterlage laden.

• Signalwort WARNUNG, weil ein Brand zu schweren Verletzungen führen kann

• Art und Quelle der Gefahr: Brand durch Überladen des Akkus

• Folgen: starke Erhitzung, Brand

• Maßnahmen zur Vermeidung: Spannung und Strom richtig einstellen und kontrollieren, Laden unter Aufsicht

Ges.: Einträge in der Prüfmittelliste

Je Zeile 1 Punkt:

Zwei Stolperstellen: Das Datum steht im US-Format Monat/Tag/Jahr, also 11. März 2026 (nicht 3. November). Im Englischen trennt das Komma Tausender ab: „1,284 h“ sind 1284 Stunden, nicht 1,284 Stunden. Ist das Datumsformat nicht eindeutig, schaust Du in der Bedienungsanleitung oder im Menü Date Format nach.