Das Ingenieurs-Diplom – Prüfung 4 – E-Technik Mystery Cache

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DieIsenburger: Danke für die vielen schönen Logs, hier gibt es jetzt Platz für Neues.

Viele Grüße
die Isenburger

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Hidden : 3/19/2013
Difficulty:
4.5 out of 5
Terrain:
1.5 out of 5

Size: Size: small (small)

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Geocache Description:

Diese Cache-Reihe richtet sich an alle Cacher mit Begeisterung für Naturwissenschaft und Technik und beinhaltet die (teilweise sehr unbeliebten :-) ) Schritte auf dem Weg zum Ingenieursdiplom. Wenn alle Teilabschnitte auf dem Weg zum Abschluss in Cache-Form ausgelegt sind, winkt denen, die alle einzelnen Prüfungen bestanden haben, die Übergabe der Diplomschrift im Bonus-Cache.

********ACHTUNG ********
Die Archivierung wurde aufgrund mehrerer Nachfragen nochmal verschoben, aber Ende Juli ist hier definitiv Schluss!! Wer noch Fragen hat, der kann sich bis dahin gerne noch bei uns melden.
********ACHTUNG ********

Prof. Dr. Cache hat den ganzen Tag in seinem Elektrotechnischen Labor gearbeitet und über ein kniffliges Problem nachgedacht. Aber heute konnte er sich einfach nicht recht konzentrieren, im Kopf spukten nur Gedanken an den nahenden Feierabend herum. Nach seinem missglückten Ausflug zu GC459M3 musste sich der Professor ein neues GPS-Gerät kaufen, und hat nun ein hochmodernes neues Spielzeug im Caching Rucksack. Und ständig denkt er an den schönen Nachtcache, den er sich für die heutige Einweihung ausgesucht hat. Da es mit Konzentration auf die Arbeit im Labor heute sowie nichts mehr wird, beendet er den Arbeitstag und macht sich auf den Weg zu den Startkoordinaten.
 
An den Startkoordinaten angekommen fällt ihm jedoch auf, dass er einen entscheidenden Ausrüstungsgegenstand vergessen hat – nach dem Wechsel der Speicherkarte hatte er die Batterien nicht wieder eingesetzt! Spät am Abend und fern der Heimat besteht keine Möglichkeit, noch schnell Batterien zu besorgen. Was nun?
 
Er kramt durch den Rucksack und schaut, was man zur Stromversorgung zweckentfremden kann. Die Solarzellen werden ihm beim Nachtcachen wohl kaum weiterhelfen, selbst wenn sich der Vollmond heute noch zeigen würde. Aber da ist doch noch der ideale Schwingkreis, den er neulich gebaut hat. Der schwingt jetzt schon seit einigen Tagen mit absolut konstanter Amplitude und Frequenz vor sich hin. Jeder der verbauten Kondensatoren hat eine Kapazität von 500 µF und jede Spule eine Induktivität von 2 Henry.
 

 
Aber der Schwingkreis schwingt nicht mit 50 Hz, und selbst wenn, das Netzteil zum Laden des GPSers könnte er damit wohl kaum betreiben.
 
Also wird weiter gekramt. Am letzten Wochenende hatte er im Labor noch einen großen Kondensator für die Musikanlage im Auto seines Sohnes gebaut. Dessen Gesamtkapazität beträgt 1 F und wenn er sich recht erinnert, hatte er den Kondensator auch mit einer Spannung von 3 V geladen. Könnte man so viel Ladung eigentlich mit einem der Plattenkondensatoren speichern, die er immer in seiner Grundlagenvorlesung verwendet? Naja, auch wenn das eine spannende Frage ist, bei der Lösung des aktuellen Problems wird ihm das nicht weiterhelfen. Aber die Ladespannung von 3 V würde ja ideal zum GPSer passen, nur wird die Spannung dieses Niveau wohl nicht lange halten können…
 
Aber am Grunde des Rucksacks ist Rettung in Sicht – ein 9 V-Block! Nur wie versorgt er jetzt mit dem 9 V-Block sein GPS-Gerät? Im Optionsmenu hatte er die Option „konstanter Stromverbrauch 200 mA“ gesetzt, das zahlt sich jetzt aus. Also hat er flugs aus ein paar bunten Bauelementen (rot-schwarz-schwarz-grau und rot-schwarz-gold-grau) die folgende Schaltung zusammengesteckt und los geht’s!
 


 
Der Nachtcache ist wunderbar gelaufen, sein Stempel ist im Logbuch und der 9 V-Block hat erst auf dem Rückweg zum Auto schlapp gemacht. Zufrieden fährt er weit nach Mitternacht Richtung Heimat. Während der Heimfahrt denkt er nochmal kurz über das Problem nach, das ihn den gestrigen Tag im Labor so beschäftigt hat. Sein Arbeitskollege Prof. Weber hatte ihm die folgende Schaltung gegeben:
 

 
Die Induktivitäten L1 und L2 sind 1,59 µH bzw. 6,36 µH und der Widerstand 10 Ohm. Die Frequenz mit der die Schaltung betrieben wird ist 500 kHz. Prof. Weber hatte ihn gebeten, einen zusätzlichen Kondensator einzubauen, so dass der Phasenwinkel zwischen Strom I1 und Spannung U2 genau Null ist.
 

 
Jetzt wo der Kopf frei ist, und keine Gedanken mehr an den kommenden Nachtcache herumspuken, ist diese Aufgabe erledigt, bevor er sein Auto zu Hause abstellt.
 
 
Aufgabe 1:
Wie ist die Eigenfrequenz des idealen Schwingkreises?
A = Eigenfrequenz in Hz, ganzzahlig gerundet
 
Aufgabe 2:
Welche Kapazität müssten die beiden rot gekennzeichneten Kondensatoren jeweils haben, dass die Eigenfrequenz des Schwingkreises 50 Hz beträgt?
B = Kapazität in nF, gerundet auf 50 nF
 
Aufgabe 3:
Würde man die Kapazität von 1F mit einem Plattenkondensator mit 0,1m Plattenabstand in Luft speichern wollen, wie groß müssten die Platten sein?
C = Anzahl der Stellen der Plattengröße im m^2
 
Aufgabe 4:
Nimmt man für das GPS-Gerät einen Widerstand von 15 Ohm und eine Mindestbetriebsspannung von 2,3 V an, wie lange würde man das GPS-Gerät mit dem bei 3 V geladenen Kondensator betreiben können?
D = Betriebszeit des GPS-Geräts in s, gerundet auf 1/10 s
 
Aufgabe 5:
Wie groß muss in der gezeigten Schaltung der Widerstand R sein, um das GPS mit 3 V und 200 mA zu versorgen?
E = Widerstand R in Ohm, gerundet auf 1 Ohm
 
Aufgabe 6:
Geht man von einer Kapazität des 9 V-Blocks von 1280 mAh aus, wie lange kann man das GPS-Gerät bei idealer Rechnung mit der gezeigten Schaltung betreiben?
F = Betriebsdauer in min, auf 10 min gerundet
 
Aufgabe 7:
Wie groß muss die Kapazität des Kondensators C sein, dass der Phasenwinkel zwischen U2 und I1 genau 0 ist?
G = Kapazität in nF, gerundet auf 1 nF

Die Dose findet Ihr bei:
N 51° 22.(A+B+A*G-E+46)    E 7° 13.(F+C*D+A*G+D*E+G+24)



WICHTIG: Notiert Euch die Bonuszahl aus dem Logbuch - sonst wird es nichts mit dem Bonus.

Einen ganz großen Dank an meine Beta-Tester: Schaumstabilisator und Siebensprung

Die weiteren Prüfungen auf dem Weg zum Ingenieurs-Diplom sind:
Mathematik
Physik
Mechanik
E-Technik
Halbzeitpause
Werkstofftechnik
...

Additional Hints (Decrypt)

Nhstnor 7 vfg frue xbzcyrk.

Decryption Key

A|B|C|D|E|F|G|H|I|J|K|L|M
-------------------------
N|O|P|Q|R|S|T|U|V|W|X|Y|Z

(letter above equals below, and vice versa)


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