HEY Technische automatisering lessen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

Technische automatisering

Leerdoelen TA.1
automatische systemen

- uitleggen wat een automatisch systeem is; 
- beschrijven wat de functie is van het invoerblok, het verwerkingsblok en het uitvoerblok; 
- het blokschema van een automatisch systeem opstellen

Wat meet buienradar?
Wat doet het met de gegevens?
Wat zie je?

Sensor: een grootheid die je kunt meten?Actuator: apparaat die iets uitvoert 

Systeem: van sensor, proces naar uitvoering 

Sensor: een grootheid die je kunt meten

Actuator: apparaat die iets uitvoert 

Systeem: van sensor, proces naar uitvoering 

Inbraakalarm
Wat is hier de invoer, de verwerking ?en de uitvoer?

Thermostaat
Wat is hier de invoer, ?de verwerking ?en de uitvoer?

Samenvatting

• een systeem bestaat uit een invoer (sensor), verwerking en een uitvoering (actuator)
• er zijn 3 soorten systemen
  - meetsysteem (visueel, tabel, diagram, scherm)
  - stuursysteem (actuator wordt aangestuurd)
  - regelsysteem (terugkoppeling)
  

Leerdoelen TA.2

sensor

de functie van een sensor omschrijven

Sensor ijken

Om een sensor te kunnen gebruiken, moet die eerst geijkt worden. Dit betekent dat de sensorspanning ten opzichte van de gemeten eenheid moet worden bepaald.

In het geval van een temperatuursensor, wordt de sensor in een volume heet water gezet en daarbij een thermometer geplaatst. De sensorspanning wordt nu gemeten met een voltmeter, tegelijkertijd met de temperatuur.

Sensorkarakteristiek = diagram van invoervariabele tegen uitvoervariabele

IJkkromme = lijn in de sensorkarakteristiek

Eigenschappen van sensoren

3 eigenschappen van sensoren:

• Gevoeligheid (steilheid ijkkromme)
• Nauwkeurigheid (maximale afwijking) 
• Bereik (laagste tot hoogste waarde)

beweging wordt gedetecteerd 

er ontstaan een sensorspanning 

 

een sensor is een schakeling met een ohmse weerstand en een component die gevoelig is voor een bepaalde natuurkundige grootheid

beweging = spanning

ja / nee - signaal

3 sensoren
- windsensor
- temperatuursensor

- neerslagsensor 

bij elke natuurkundige waarde, hoort een bepaalde spanning

Welke begrippen ken je nog
van de vorige les?

Invoer

Verwerking

Uitvoer

Temperatuur-sensor

Omzetten sensorspanning in getal

Cijfers weergeven op display

IR-sensor

Vergelijk sensorspanning met normale waarde

Alarmbel gaat rinkelen

Neerslagsensor

Vergelijk sensorspanning met ingestelde waarde

Ketel slaat aan of niet

Leerdoelen TA.3 Verwerking

- de functie van comparator, invertor, led, drukknop, geheugencel, pulsgenerator en teller omschrijven;
- de functie van logische poorten omschrijven; 
- het verschil aangeven tussen een continu signaal en een discreet signaal;
- een eenvoudig systeem op het systeembord bouwen.

Systeembord

Systeembord

Op het systeembord zijn de bekende onderdelen aanwezig; invoer, verwerking en uitvoer.

Systeembord wordt aangesloten op 230 V (stopcontact) en zet dit om naar 5,0 V.

Verwerking geeft laag signaal (<1,0 V) of hoog signaal (>3,0 V). Laag wordt aangegeven met 0, hoog met 1. Dit is een binair (tweewaardig) signaal.

De signaallampjes in het uitvoerdeel gaan branden wanneer zij een hoog signaal toegevoerd krijgen.

Welke signalen zijn er?

- Hoog en Laag (ook wel aan of uit), nog korter:  1 of 0 

- Continu en discreet.

- Continu kan alle mogelijke waarden aannemen.

- Discreet  aan of uit (2 waarden dus, kunnen er ook meer zijn).

- Bij discreet komt het binair tellen om de hoek kijken 

- Binair: is dus dus een 0 of een 1   (Bi = twee)

- Continu signaal noemen we ook wel ANALOOG signaal

Pulsgenerator

De pulsgenerator is een invoerelement wat een

discreet signaal als uitgang geeft, met HOGE ( 1 )

pulsen en LAGE ( 0 ) pulsen, zie afbeelding hieronder. 

Met de frequentie in Hz geef je aan hoeveel pulsen in

een seconde er gegenereerd worden. Dus met 1 Hz

krijg je 1 (HOGE en LAGE) puls per seconde, met

10 Hz, 10 (HOGE en LAGE) pulsen per seconde. 

Systeembord

Op het systeembord zijn de bekende onderdelen aanwezig; invoer, verwerking en uitvoer.

Verwerkingselementen

Bij het onderdeel verwerking staat een transistor die wij niet gebruiken en de werking niet van hoeven te weten.

Daarnaast een comparator. Op de ingang van de comparator wordt de spanning van een sensor of een variable spanning gezet. De comparator vergelijkt die spanning met een ingestelde waarde (aan de draaiknop, tussen 0-5 Volt). 

Als binnengekomen spanning lager dan de ingestelde waarde is, geeft de uitgang van de comparator een LAAG signaal (0 Volt, binair 0).  

Als binnengekomen spanning hoger dan de ingestelde waarde is, geeft de uitgang van de comparator een HOOG signaal (5 Volt, binair 1). 

LET OP: na een sensor of variable spanning komt ALTIJD een comparator.

Systeembord

Op het systeembord zijn de bekende onderdelen aanwezig; invoer, verwerking en uitvoer.

Verwerkingselementen

Een EN-poort heeft twee ingangen en een uitgang. Alleen wanneer beide ingangen HOOG zijn, is de uitgang HOOG. In alle andere combinaties is de uitgang LAAG. 

Zie voor de waarheidstabel BINAS tabel 17C.

Een OF-poort heeft twee ingangen en een uitgang. Alleen wanneer beide ingangen LAAG zijn, is de uitgang LAAG. In alle andere combinaties is de uitgang HOOG. Zie voor de waarheidstabel BINAS tabel 17C.

Een geheugencel heeft twee ingangen, "set" en "reset".

Wanneer er een kort HOOG signaal op de "set" komt, geeft de uitgang een continu HOOG signaal, ook als de "set" niet meer ingedrukt wordt. Wanneer er kort op de  "reset" gedrukt wordt, wordt ook het continue HOGE signaal gestopt.

Systeembord

Op het systeembord zijn de bekende onderdelen aanwezig; invoer, verwerking en uitvoer.

Verwerkingselementen

Een invertor zet een HOOG signaal aan de ingang om in een LAAG signaal bij de uitgang en andersom.

Zie de waarheidstabel in BINAS T17C.

De pulsenteller bestaat uit verschillende onderdelen:

De "tel pulsen" wordt altijd aan een pulsgenerator gekoppeld. Op het LCD schermpje zie je de pulse geteld worden in het ingestelde tempo van de pulsgenerator.

De "tellen aan/uit" staat altijd AAN als er geen draad aan gekoppeld is. Is er wel een draad aan gekoppeld, dan begint de pulsenteller met tellen als er een HOOG signaal op staat. Met een LAAG signaal wordt het tellen weer uitgeschakeld.

Wat als je twee signalen/sensoren wilt hebben voor 1 uitvoering?

Sleep dit naar de juiste plek

Wat als je wilt dat het lampje brandt bij 0 i.p.v. 1 (bijvoorbeeld bij lage temperatuur)

Sleep dit naar de juiste plek

Wat als je wilt dat een lampje blijft branden, ook al is het signaal weer 0 geworden?

Sleep dit naar de juiste plek

Als laatste de pulsgenerator en pulsenteller

je kunt zelf de frequentie instellen?1 Hz = 1 puls per seconde, 10 Hz = 10 pulsen per seconde

pulsen tellen: telt alleen pulsen als
- tellen aan/uit = hoog 1
- reset = laag 0 

pulsenteller telt hoeveel pulsen (tot 9)

Opdrachten

Lezen TA 3

Maken opdr. 10, 11, 12, 13, 14, 15

Leerdoelen TA.4

- het verschil aangeven tussen analoge en binaire weergave;   

- getallen omzetten in een digitale code en omgekeerd.

De teller

De uitgangen 8, 4, 2 ,1  

Machten van 2

Het relais

Met een relais kun je als een schakelaar gebruiken om een apparaat AAN en UIT te zetten.

• Buitenlampen


• Startmotor
• Alarmen

Relais

Binair tellen

•  Computers werken binair (met 1 en 0). Dit is een manier om te kunnen tellen.
• Binair telt met de machten van twee:

met binair kun je met weinig cijfers tot zeer hoge getallen tellen! 

Systeembord kan alleen 0 en 1 als signaal geven: binair

Hoe kun je dan tellen?

Decimaal getal

Binair getal

Stel, teller staat op 5 

binaire code bij 5 = 0 1 0 1       
er komt dan een signaal bij uitgang 4 en 1
Als je elke uitgang op een led aansluit, zullen alleen de ledjes van 4 en 1 branden

Opdrachten

Lezen TA.4

Maken opdr. 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22