INLEIDING. Schuifschakelaar of slide switch In stand 1 het elektrisch signaal is

Transcriptie

1 INLEIDING 1. Weet je het nog? Vorig schooljaar startten we reeds met informatietechnologie, dit is de technologie die te pas komt bij onze informatieverwerking. We maakten toen al kennis met het beslissingspaneel waarop de belangrijkste elektronische poorten bevonden. Deze poorten beslissen telkens wat de uitvoerorganen moeten doen. In een computer of een modern programmeerbaar toestel (wasmachine, stereotoren, ) bevinden zich tientallen van die poorten. Zij zijn de werkpaarden van een elektronische sturing. Dit jaar gaan we de 2 andere paneeltjes eens nader onderzoeken en er leuke schakelingen mee bouwen. Maar eerst even de leerstof van vorig jaar opfrissen want die werkpaarden (poorten) hebben we opnieuw nodig. 2. Even opfrissen Wanneer er geen stroom door een geleider vloeit spreken we van een nul-signaal en wanneer er wel stroom door een geleider vloeit van een één-signaal. Invoerorganen of inputs Schuifschakelaar of slide switch In stand 0 het elektrisch signaal is In stand 1 het elektrisch signaal is Lichtvoeler of light sensor Verduisterd het elektrisch signaal is Belicht het elektrisch signaal is Temperatuurvoeler of temperature sensor Koud het elektrisch signaal is Warm het elektrisch signaal is Drukschakelaar of push switch Niet ingedrukt het elektrisch signaal is Ingedrukt het elektrisch signaal is sturingen 2

2 3. Enkele oefeningen A. Noteer bij iedere ingang en uitgang een 0 of een koud Brandt het lampje? B. Als het in mijn bureau koud wordt moet een elektrisch kacheltje automatisch beginnen te werken. Teken ook de bijkomende kringloop. blokschema Invoerorgaan Uitvoerorgaan.. bedradingschema sturingen 4

3 Hoofdstuk 1: Het telpaneel 1. Opbouw Noteer de Nederlandse naam voor de onderdelen op dit paneeltje: Kies uit: tel-toets, scherm, impuls-generator, reset-ingang, binaire teller, tel-ingang, resettoets. Pulse-unit:... Reset: Reset: Count: Count: Display:. Binary counter:. Ook het telpaneel is ingedeeld in 3 zones: invoerzone, verwerkingszone en uitvoerzone. Kleur de tekening met kleurpotloden: invoerzone > blauw Verwerkingszone > oranje Uitvoerzone > groen Kleur ook met viltstift of balpen De stekkerbussen waar stroom uitkomt (uitgangen) > rood De stekkerbussen waar stroom in gaat (ingangen) > blauw sturingen 7

4 Hoofdstuk 2: Getalstelsels 1. Het binair getalstelsel Waarom het binair getalstelsel? In elektronische schakelingen heb je slechts 2 mogelijkheden: ofwel loopt er geen stroom (signaal..) ofwel loopt er wel stroom (signaal..). Een elektrisch toestel (computer, rekenmachine, enz ) kan dus ook niet rekenen met 10 verschillende cijfers (en evenmin teksten maken met 26 verschillende letters). Daarom worden al deze cijfers (en letters) omgezet in een code die bestaat uit slechts 2 verschillende tekens: 0 en 1, het binair getalstelsel ( bi betekent..). Door verschillende combinaties te maken met deze twee tekens kan toch weer alle mogelijke getallen (en letters) vormen, vb (= 10 in het decimaal of tientallig getalstelsel) of 1101 (= 13 in het decimaal of tientallig getalstelsel). Omzetten van binaire getallen naar decimale getallen We controleren of het binaire getal 1010 gelijk is aan het decimale getal 10 Om binaire getallen om te reken gebruiken we een speciale getallenrij (= de machten van 2). LET OP: Die getallenrij begint met 1 en wordt geschreven van rechts naar links en het volgende getal is telkens het dubbele van het vorige Daaronder schrijf je het binair getal; ook rechts beginnen De getallen waarbij een 0 staat laat je wegvallen en de andere tel je op: = 10 Besluit: het binaire 1010 komt overeen met 10 decimaal. sturingen 9

5 Hoofdstuk 3: Schakelingen op het telpaneel 1. Tellen Je hebt reeds ontdekt dat de teller-waarde telkens met 1 verhoogt als je op de teltoets drukt. Maar je kan ook tellen met een ander invoerorgaan dan de teltoets. Enkele mooie voorbeelden die regelmatig worden toegepast zijn het tellen van voorwerpen op een lopende band of het tellen personen die in een bepaalde ruimte binnenkomen. Dit gebeurt bijvoorbeeld wanneer ze door een molentje lopen, maar het kan ook minder opvallend met een lichtsensor. Opgave In een museum wil men weten hoeveel bezoekers er elke dag op bezoek geweest zijn. Om geen telfouten te maken worden de mensen via een andere uitgang naar buiten geleid. Bouw een schakeling die het aantal mensen telt dat op bezoek geweest is. Let op: elke persoon die voorbij de lichtsensor loopt verduistert hem. Invoer: Verwerking: Uitvoer: blokschema sturingen 13

6 3. Automatische reset We leerden reeds dat je de binaire teller op ieder moment kan resetten met de resetknop, maar dit kan ook met een ander invoerorgaan via de reset-stekkerbus en de teller kan zelfs zichzelf resetten. Test Verbind de impulsgenerator met de telingang. Kijk op het display; welke getallenreeks volgt zichzelf steeds op? Deze getallenreeks (die steeds terugkeert) noemen we een cyclus. Opgave 1 We willen die cyclus nu inkorten tot 8 stappen, met andere woorden we willen een vervroegde automatische reset. Tip: Om je te helpen kan je best op de teltoets drukken tot de 8 op het display staat. Nu moet je zorgen dat de teller zichzelf automatisch reset. Als je vervolgens de impulsgenerator met de telingang verbindt zie je deze cyclus steeds herhalen. blokschema In deze schakeling stuur je een signaal van een uitgang terug naar een ingang van hetzelfde onderdeel. Dit noemt men een terugkoppeling of feedback. Om deze te verduidelijken teken je daar best een pijltje naar links op. sturingen 16

7 4. De teller starten en stoppen Op blz 14 bouwden we reeds een tijdschakeling om de kooktijd van eieren te bepalen. Vervelend was toen dat we de voeding (batterij of adapter) moesten aankoppelen om de tijd te starten. Natuurlijk kan dat ook professioneler kunnen met een aan/uit-schakelaar. Opgave 1 Ontwerp een schaak-klok; dit is een klok die pas begint te lopen als je op de startknop aanzet en meteen stopt zodra je de schakelaar afzet. Als tijdklok gebruiken we de Als aan/uit-schakelaar gebruiken we de schuifschakelaar. (Een echte schaakklok heeft een dubbelwerkende drukknop, maar die is momenteel nog te moeilijk voor ons) We hebben dus 2 invoerorganen die allebei dezelfde teller moeten besturen, MAAR zoals je weet mag je nooit 2 signalen samen brengen aan 1 ingang, omdat de teller dan niet weet naar welk van de 2 invoerorganen hij moet luisteren. Om 2 signalen te verwerken tot 1 signaal gebruiken we een De vraag die ons dan nog rest is welke poort? Dit zoeken we uit aan de hand van onderstaande figuurtjes. Let wel: omdat aan 1 ingang van de poort de impulsgenerator aangesloten is zal dat ingangssignaal steeds veranderen. Daarom moeten we de situatie fractie van seconde na fractie van seconde bekijken. Kleur de 3 signalen in de eerste fractie van een seconde rood, in de tweede fractie van een seconde groen, de volgende fractie weer rood, dan weer groen, enz. En vul de juiste poort in. De schuifschakelaar staat op De schuifschakelaar staat op of meer stekkers op een uitgang mag wel, omdat 1 signaal meerdere uitvoerorganen of poorten kan bedienen. sturingen 18

8 5 Uitbreidingsleerstof : de teller blokkeert zichzelf (een slot) Op blz 14 bouwden we een eierkoker, die 4 minuten na het inschakelen een zoemsignaal gaf. Sommigen van jullie stelden zich toen reeds vragen hierbij, omdat de zoemer een tijd later weer zweeg. Bij deze oefening gaan we leren hoe die zoemer kan blijven zoemen totdat die wordt uitgeschakeld (ge-reset). Test Opdracht Wat gebeurt er? Verwijder alle snoertjes op je paneel. Reset de teller Druk op de teltoets Druk nog eens op de teltoets En druk nog eens op de teltoets Let op: druk nu op de teltoets en blijf ongeveer 15 seconden lang drukken Besluit Om te kunnen tellen heeft de teller afwisselend een. en een nodig. Bij ieder nieuw één-signaal zal de teller Wanneer de teller echter continu een -signaal krijgt zal hij blokkeren en niet verder tellen. Opgave 1 Bouw de schakeling van blz 14 opnieuw, maar verbeter ze zodanig dat de teller niet verder kan tellen dan 4, met andere woorden dat de teller zichzelf blokkeert (zichzelf een 1 geeft) op 4. Dat betekent dat je de tel-ingang moet besturen met 2 signalen: ofwel krijgt hij zijn impulsen van de impulsgenerator ofwel een blokkeersignaal van zichzelf. Gebruik hiervoor deze hulptekst: Wanneer moet de teller blokkeren? Aan welke telleruitgang laat je het blokkeersignaal dan vertrekken? Waar moet dit blokkeersignaal naartoe? (terugkoppeling) Maar daar is de impulsgenerator al aangesloten. Hoe kunnen we van 2 signalen 1 signaal maken vooraleer het naar de telleringang te sturen?... Met welke poort kunnen we ofwel de impulsen doorlaten ofwel een blokkeersignaal geven? Bouw deze verbeterde eierkoker en test de werking ervan. Werkt de schakeling zoals gevraagd? Teken op de volgende bladzijde het blokschema en het bedradingsschema van je schakeling. sturingen 21

9 6. Oefeningen Los onderstaande oefeningen op het oplossingenbladen achteraan in je boekje. De echte specialisten vragen extra-bladen (kopieën) aan de leerkracht. 1. Ontwerp en bouw een schakeling die het aantal personen dat in een lift stapt telt. Van zodra er 10 personen in de lift gestapt zijn moet een lampje volzet beginnen branden. Als de liftdeur dicht gaat drukt deze tegen een drukschakelaar (van het beslissingspaneel) en wordt de teller ge-reset. Gebruik het hulpstuk met volzet -lampje. 2. Bouw een schakeling die de soepblikjes op een lopende band automatisch telt. Zodra er 12 blikjes gepasseerd zijn moet een grijparm die blikjes opnemen en in een doos plaatsen. Door het extra gewicht zal de doos dan een drukschakelaar (van het beslissingspaneel) indrukken, die voor een reset zorgt. Vergeet de bijkomende werkkring niet te tekenen en te bouwen (motortje). 3. Hexidecimaal; allemaal mooi, maar misschien hou je het toch liever bij een gewone teller die enkel de cijfers toont en dan weer opnieuw begint, net zoals de kilometerteller op je fiets of in een auto. Wel, bouw die nu zelf. 4. Ontwerp een schakeling voor een flikkerlicht op een ziekenwagen. Dit flikkerlicht moet met een schakelaar op het dashboard aan- en uitgeschakeld kunnen worden. Heb je hier de teller wel nodig? 5. Ontwerp een elektronische chronometer die je met behulp van de schuifschakelaar kan starten (als de hardloper vertrekt) en weer kan stoppen (als de hardloper de finish bereikt). Met een druk op de drukschakelaar (van het beslissingspaneel) kan je de chronometer weer resetten. 6. Een lift kan maximaal 7 personen dragen. Ontwerp een schakeling die de personen, die in de lift stappen, telt. Maar zodra er meer dan 7 personen zijn ingestapt begint een flikkerlamp te werken. 7. Bouw een schakeling die een zoemer doet werken als de waakvlam van mijn gasverwarmingsketel uitgaat. Zodra de vlam uitgaat moet een tijdklok beginnen te lopen, zodat men kan zien hoelang de vlam uit was. Als je de vlam terug aansteekt moet meteen ook het display resetten. Tip: los deze vraag niet ineens op, maar los ieder deel apart op en teken ze later samen in 3 verschillende kleuren. sturingen 24

10 1. Opbouw Hoofdstuk 4: Het geheugenpaneel Noteer de Nederlandse naam voor de onderdelen op dit paneeltje: Kies uit: geheugeninhoud, geheugenadres, schrijftoets, geheugeninvoer, scherm, schrijfsignaal, geheugenkeuze. foto Memory select:... Memory inputs:... Write signal:... Push to write:... Memory address:... Memory contents:... Display:... Ook het geheugenpaneel is ingedeeld in 3 zones: invoerzone, verwerkingszone en uitvoerzone. Kleur de tekening met kleurpotloden: invoerzone > blauw Verwerkingszone > oranje Uitvoerzone > groen Kleur ook met viltstift of balpen De stekkerbussen waar stroom uitkomt (uitgangen) > rood De stekkerbussen waar stroom in gaat (ingangen) > blauw sturingen 26

11 Besluit Op het telpaneel zie je het adres Op het geheugenpaneel zie je de inhoud Gegevens in het geheugen invoeren doe je als volgt: o Kies met de teltoets en/of resettoets het juiste adres o Vorm met de geheugeninvoer-schakelaars de juiste inhoud o Druk op de schrijftoets Fouten overschrijf je gewoon. Met de geheugenskeuze-schakelaar (of stekkerbus) kan je het andere geheugen kiezen. Belangrijk Voordat je begint te programmeren moet je de connector tussen het telpaneel en het geheugenpaneel goed in elkaar drukken, anders stuurt de binaire teller het geheugen niet correct, loopt het programmeren fout en doe je veel werk voor niets! Telkens je de adapter of batterij loskoppelt is de geheugeninhoud gestoord. 4. Oefeningen Los onderstaande oefeningen op het oplossingenbladen achteraan in je boekje. De echte specialisten vragen extra-bladen (kopieën) aan de leerkracht. 1. Ontwerp een schakeling waarbij in fase nul het lampje brandt, in fase 1 de relais sluit en in fase 2 en 3 de zoemer werkt. Daarna volgt een reset en begint alles opnieuw. De gehele cyclus herhaalt steeds automatisch. (Let op: je hebt hiervoor geen poort nodig!) 2. Ontwerp een schakeling waarbij in fase nul het lampje brandt, in fase 1 en fase 2 de relais sluit en in fase 3 en 4 de zoemer werkt. Daarna volgt een reset en begint alles opnieuw. De gehele cyclus herhaalt steeds automatisch. 3. Ontwerp een schakeling waarbij in fase nul het lampje brandt, in fase 1 de relais sluit, in fase 2 niets werkt, in fase 3 de zoemer werkt, in fase 4 de zoemer en de relais werken, in fase 5 de relais en de lamp werken en in fase 6 een reset geschiedt. De cyclus blijft zich steeds automatisch herhalen. 4. Bouw een schakeling waarbij in fase nul het lampje brandt, in fase 1 de relais sluit, in fase 2 de zoemer werkt, in fase 3 niets werkt, in fase 4 de zoemer werkt, in fase 5 de relais sluit, in fase 6 de lamp weer brandt en vervolgens een reset geschiedt. Alles verloopt automatisch. (Hier gebruiken we een geprogrammeerde reset, dit is een reset gestuurd vanuit het geheugen) 5. Pas de vorige oefening aan zodat je ze kan starten en stoppen met behulp van een schuifschakelaar. sturingen 30

12 5. Sturingen 6. Bouw een elektronische dobbelsteen: plaats de cijfers 1 t.e.m. 6 in willekeurige volgorde in de eerste 6 adressen van het geheugen. Daarna volgt een automatische reset. De impulsgenerator bestuurt de dubbelsteen met hoge snelheid. Om de dobbelsteen te stoppen of te blokkeren gebruik je de schuifschakelaar. 7. Bouw een verkeerslicht dat gedurende 3 tellen groen blijft, vervolgens 1 tel oranje en daarna 4 tellen rood blijft. Deze cyclus verloopt automatisch en herhaalt steeds. Aan het verkeerslicht zitten 5 stekkertjes: een groen om het groene licht te besturen, een geel voor het oranje licht en een rood voor het rode licht. Deze 3 verbind je met dezelfde kleur geheugenuitgang.vermits de stroom uit de geheugen-uitgangen te klein is voor de grote LED s van het verkeerslicht moeten we de stroom versterken. Dat gebeurt in de voet van het verkeerslicht. De versterker heeft ook 6 V nodig. Daarom sluiten we de witte draad met de rode stekker (+) aan op de positieve stekkerbus onder aan de paneeltjes en de witte draad met de blauwe stekker (-) aan op de negatieve stekkerbus. De positieve en de negatieve kant is op ieder paneeltje aangeduid in de bovenhoeken. 8. We gaan nu het vorige verkeerslicht aanpassen. Overdag (bij licht) blijft alles hetzelfde als in vorige oefening, maar s nachts (bij duisternis) werkt enkel een oranje knipperlicht. Let op: de 2 programma s moeten even lang zijn, anders kunnen er gevaarlijke storingen optreden bij het omschakelen van dag naar nacht) 9. In het reclamebord van De smulpaap zijn 2 lampen gemonteerd. Ontwerp een stuurschakeling voor dit reclamebord: eerst branden beide lampen, daarna geen enkele, dan alleen de hamburger, vervolgens alleen De smulpaap en tot slot volgt een reset en begint alles opnieuw. De gehele cyclus moet automatisch verlopen en met een start/stopschakeling aan- en uitgeschakeld kunnen worden. Pas deze schakeling zodanig aan zodat de 2 lampen blijven branden als je de schuifschakelaar op nul zet, zodat het reclamebord nog zichtbaar blijft. Je moet er dus voor zorgen dat je in adres 0 terecht komt als je de schuifschakelaar op nul zet. 10. Bouw een looplicht (running light) van 3 lampjes, waarbij de lichtjes voortdurend van links naar rechts lopen. Sluit er het TO-looplicht op aan. 11. We gaan het vorige looplicht aanpassen. Overdag blijft alles hetzelfde (lichtjes lopen van links naar rechts), maar s nachts gaan alle lichtjes voortdurend aan en uit. Let op: de lampjes moeten even lang doven als branden (en toch moeten de programma s even lang zijn). sturingen 31

13 6. Besturing van een wagentje De bewegingsmodule Met onze set paneeltjes kan je een 2-motorig voertuigje besturen: buggy, tank, kraan, Daartoe moet je aan de zijkant van het geheugenpaneel de bewegingsmodule aansluiten. Doe dit voorzichtig om beschadigingen te voorkomen. Aan de bewegingsmodule zitten enkele lange snoeren waarmee je 2 motoren van 6 V kan besturen. Als je de stekkertjes correct, kleur bij dezelfde kleur, aansluit dan luistert de buggy naar onderstaande stuurcodes: linkermotor rechtermotor 0 > vooruit 1 > achteruit 0 > motor aan 1 > motor uit 0 > motor aan 1 > motor uit 0 > vooruit 1 > achteruit Vind je dit te moeilijk, dan kan je ook de overzichtstabel op de volgende bladzijde gebruiken. Verder heb je voor de buggy een tweede 6 V-voeding nodig om de motoren van de buggy te doen draaien, omdat de andere voeding enkel dient voor de programmatie en de sturing. Dankzij een schuifschakelaar op de bewegingsmodule kan je de buggymotoren stilleggen tijdens het programmeren. Tot slot moet je nog weten dat de grootte van de bocht die de buggy maakt afhankelijk is van de stand van de impulsgenerator. Hoe meer deze naar fast staat, hoe kleiner de bocht en hoe meer naar slow, hoe scherper de bocht. sturingen 32

14 Oefeningen 1. Stel een programma en een schakeling op waarbij de buggy onderstaand parcours aflegt en dat voortdurend herhaalt. 2. Zelfde vraag voor dit parcours. 3. Heel wat moeilijker is deze oefening, waarbij je de buggy dit parcours laat afleggen en na het afleggen van de gehele weg moet de buggy blijven stilstaan, totdat je reset. 4. Bij deze oefening is de reset een probleem, omdat de buggy ook achteruit moet rijden. Zoek een oplossing. Achteruit rijden sturingen 34

15 Oefeningen Programmeer één of meerdere van deze melodieën en luister of je ze herkent. sturingen 36

16 Naam: Klas:.. Oefening: blz. 1. Ontleding Invoer: Verwerking: Uitvoer: 2. Blokschema 3. Bedradingschema Oplossingblad telpaneel

17 3. Blokschema Naam: Klas: Oefening: blz. 1. Ontleding Invoer: Verwerking: Uitvoer:.. 2. Programma Geheugenbank.. Adres Inhoud Uitvoer 4. Bedradingschema Geheugenbank.. Adres Inhoud Uitvoer