project S een 0 Know how: 3 1 Probleem of behoefte 22 2 Keuze en ontwerp 22 3 Productie 23 4 Test 27 5 Evaluatie 29

Transcriptie

1 project S een 0 Know how: Wat automaten allemaal kunnen Sensoren Logisch schakelen met de 4 blauwe paneeltjes 1 Probleem of behoefte 22 2 Keuze en ontwerp Keuze Ontwerp 22 3 Productie Werkplannen Schema s 26 4 Test 27 5 Evaluatie Productevaluatie Procesevaluatie

2 project S een is samengesteld door de leerkrachten techniek het Heilige-Drievuldigheidscollege in Leuven. Zij zouden het jammer vinden als hun werk zonder hun toestemming zou gebruikt worden. 2 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

3 0 Know how: Je leert in dit project hoe automaten werken. Ook sensoren zijn belangrijk. Als afsluiter bouw je een gezelschapsspel en programmeer je het! 0.1 Wat automaten allemaal kunnen De cola-automaat: de technologie Wanneer een cola-automaat geïnstalleerd wordt, zal de technicus eerst de prijzen voor elk type van frisdrank in het geheugen van de cola automaat invoeren. Het geheugen is verbonden met de verwerkingseenheid van de drankenautomaat, die verantwoordelijk is voor de correcte afhandeling van de bestelling. Alle cola automaten hebben een gleuf voor het invoeren van muntstukken. Sommige voorzien er ook één voor bankbiljetten of voor een betaalkaart zoals Proton. Optische scanners controleren het bedrag dat door een klant in de machine werd gestoken. Wanneer een klant betaalt, wordt de volgende procedure doorlopen: De klant kiest de frisdrank van zijn keuze door op het gepaste knopje aan de buitenkant van de coca cola automaat te drukken. Elke soort frisdrank heeft zijn eigen compartiment binnen in de cola automaat. De verwerkingseenheid zal de keuze van de klant koppelen aan het juiste compartiment in de machine. De verwerkingseenheid geeft dan de opdracht aan het juiste compartiment om één blikje of flesje los te laten. Dit valt vervolgens in een verzameleenheid onderaan de machine. De verwerkingseenheid vergelijkt vervolgens het betaalde bedrag met de prijs van het gekozen drankje en berekent zo het wisselgeld. Dit wordt teruggegeven aan de klant via een apart bakje. De verwerkingseenheid houdt ook een inventaris bij van de verkochte drankjes en verwittigt klanten wanneer een product is uitverkocht, bijvoorbeeld door een lampje op te laten lichten. Informatietechnologie verloopt in 3 stappen: invoer, verwerking, uitvoer. Noteer hieronder de betekenis ervan voor een cola-automaat. Invoer (Input)..... Verwerking Uitvoer (Output) TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 3

4 Nog meer automaten: Naam apparaat:... Invoer: Verwerking: Uitvoer: Een automaat is een machine die eenmaal in werking gezet (invoer) zonder verdere tussenkomst een aantal handelingen verricht. Vaak is deze door een controller gestuurd. Welke automaten heb je thuis nog? 4 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

5 Domotica is het automatiseren van elektrische toepassingen in huis. De naam komt van domus (=huis) + robotica. Enkele voorbeelden: verlichting aan- en uitzetten, zonnewering regelen, temperatuur en klimaat instellen, automatisch stofzuigen, overstroming van bad voorkomen, kookprogramma s kiezen en starten, toegangscontrole, Ook hier worden alle instructies verwerkt met een controller (programmable logic controller of plc). Nog meer namen hiervoor: centrale regelunit, programmeerblok, controleer-eenheid. Meer informatie: Sensoren: Een sensor of voeler is een onderdeel van een systeem dat ongeveer kan waarnemen zoals een zintuig bij de mens. In bijna alle automatiseringen wordt er gebruik van gemaakt. Voor de verwerking is meestal een stukje informatica nodig. Enkele voorbeelden van sensoren: temperatuur (vb. thermostaat voor de centrale verwarming), vocht (voor ruitenwissers), beweging (infrarood sensor in een alarm), licht en donker, richting (elektronisch kompas), helling (elektronische waterpas), hoogte, (lucht-) druk, geur (rook- of CO 2 -sensor), debiet, snelheid, geluid, Welke sensor zou hier ingebouwd zijn? of... TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 5

6 Volg de demonstratie met Lego Mindstorms. Noteer de sensoren bij de afbeelding. Welke sensor schakelt dit toestel aan of uit? Brandmelder:.. Glasbreukdetector:. Ruitenwisser: Inbraakalarm: Thermostaat: Hoogtemeter: Fototoestel: Welke sensor berekent de afstand voor deze digitale meter? en. 6 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

7 0.3 Logisch schakelen met de blauwe paneeltjes Het beslissingspaneeltje Noteer de juiste namen in de tekstballonnetjes Schuifschakelaar Zoemer AND-poort Drukschakelaar NOT-poort Relais Lichtsensor OR-poort Temperatuursensor Lamp Bij elk paneeltje hoort een set van 6 snoertjes. De paneeltjes werken op gelijkspanning van 4 tot 6 volt. Hiervoor kan je een batterij gebruiken of een voeding die de netspanning (230 V) omzet. De chips in de paneeltjes regelen de logische schakeling. Chips? Elektronische componenten (transistoren en weerstanden) werden samen op een halfgeleiderplaatje gebracht om er 1 schakeling van te maken, een geïntegreerde schakeling of integrated circuit. Vandaar komt ook de naam IC. Chips werden vanaf 1970 veel gebruikt. Nu zijn ze vaak vervangen door een computersturing. TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 7

8 Elektriciteit? Op het eerste zicht herken je misschien geen gesloten kring in je paneeltjes. Dit schema maakt het wel duidelijk: Maak de volgende verbindingen en vink aan als de lamp brandt (als je dus een 1-signaal hebt): Van de schuifschakelaar naar de lamp. als de schuifschakelaar op 0 staat. als de schuifschakelaar op 1 staat. O O Van de lichtsensor naar de lamp. als het donker is. als er licht op de sensor valt. O O Van de temperatuursensor naar de lamp. als het warm is. als het koud is. O O Van de drukschakelaar naar de lamp. als je niet op de drukschakelaar drukt. als je wel drukt. O O Het relais gebruik je voor alle toepassingen die geen geluid of licht maken. vb: een draaiende motor van een apparaat. Op de paneeltjes heb je slechts de stuurkring. Zoals je nog weet uit L een moet nog een vermogenskring toegevoegd worden. Hiervoor dienen stekkerbussen R1 en R2. Je kunt ook thuis met de paneeltjes oefenen. Je vindt ze online met een link op 8 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

9 0.3.2 De NOT-poort Schakelen met of zonder NOT-poort is niet zo moeilijk: Vb. We steken het licht aan met een schuifschakelaar. Oplossing: Op de paneeltjes maak je een verbinding met een snoertje van naar. (Schrijf de kenletters.) Dit is het schakelschema: Vb.: Het licht gaat aan als het donker wordt. Oplossing: Op de paneeltjes maal je een verbinding van naar en van... naar. Het schakelschema: Los zelf de volgende opgaven op: Bedenk eerst de oplossing. Test de oplossing op de paneeltjes uit als je twijfelt. 1. Ontwerp een schakeling waarbij de ventilator werkt als het warm wordt. 2. Ontwerp een schakeling waarbij de centrale verwarming (cv) werkt als het koud wordt. 3. Ontwerp een schakeling waarbij de zoemer gaat als je op de verborgen drukknop stapt TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 9

10 4. Ontwerp een schakeling waarbij je met de schuifschakelaar tegelijk de verlichting en de alarmcentrale (R) in werking zet. 5. Ontwerp een schakeling waarbij het licht automatisch aangaat als het donker is. Tegelijkertijd gaan de rolluiken naar beneden. 6. Ontwerp een schakeling voor een ledje op het dashboard van een auto. Het licht op als de temperatuur onder 0 daalt. 7. Ontwerp een schakeling waarbij een brandalarm in werking komt bij vuur. 8. Ontwerp een schakeling waarbij je met de drukknop aanbelt. Tegelijk brandt een lampje. 9. Ontwerp een schakeling waarbij de broedlamp voor kuikentjes aangaat als het koud is. Op hetzelfde ogenblik sluiten de ramen. 10 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

11 10. Ontwerp een schakeling waarbij de zonneschermen bij veel licht naar beneden gaan. 11. Ontwerp een schakeling waarbij de koelkast koelt als het binnenin te warm wordt. Als je de deur opent, gaat het lampje branden De AND- en de OR-poort Ook zonder een schakeling te maken, zie je al een verschil met de NOT-poort: de AND- en de OR-poort hebben... Het inhoudelijke verschil tussen beide ontdek je vlug. Maak deze 2 verbindingen en vergelijk: Schrap: De lamp brandt als S = 1 en / of D = 1. Schrap: De lamp brandt als S = 1 en / of D = 1. Vul aan: INVOER UITVOER 0 / 0. 0 / 1. 1 / 0. 1 / 1. Vul aan: INVOER UITVOER 0 / 0. 0 / 1. 1 / 0. 1 / 1. TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 11

12 1 of 0? Schrijf in de kolom uitvoer 0 of 1 invoer poort uitvoer L = 1, S = 1 AND L = 0, S = 1 OR T = 0, D = 0 AND S = 1, D = 0 AND T = 1, D = 0 OR S = 1, D ingedrukt AND Koud, D ingedrukt OR Koud, D ingedrukt AND S = 1, warm OR Warm en licht OR Warm en licht AND Koud en donker OR 12. Ontwerp een schakeling waarbij de zonneschermen openrollen als de schuifschakelaar op 1 staat en er veel licht is. 12 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

13 13. Ontwerp een schakeling waarbij het geluidsalarm loeit als een inbreker met de infrarood sensor (T = 1) of met de verborgen drukknop onder de mat gemeld wordt. 14. Ontwerp een schakeling waarbij de bel rinkelt als overdag iemand aanbelt. Tegelijk gaat ook een verklikkingslampje aan. 15. Als er licht op het witloof valt of het te warm wordt in de koelruimte, gaat een zoemertje. Ontwerp de schakeling. 16.De slagbomen van het treintje in het pretpark sluiten als de lampen van het treintje op de lichtsensor schijnen. Uit veiligheidsoverwegingen sluiten de slagbomen ook als het treintje over D rijdt.. TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 13

14 0.3.3 Poorten combineren Verandert het eindresultaat bij de laatste oefening als je de AND-poort vervangt door OR? ja / neen als je de 1 voor de NOT-poort vervangt door 0? ja / neen als je de 0 voor de AND-poort vervangt door 1? ja / neen Poorten combineren? 14 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

15 16. Ontwerp een schakeling om een Inca beeldje te beveiligen. Een lichtstraal valt op het hoofd van de Inca. Wordt het beeldje weggenomen, dan valt de lichtstraal op een lichtsensor. Een sirene loeit en de noodverlichting gaat aan. Als extra beveiliging zit onder het beeldje tevens een drukknop. 17. Als het donker wordt gaat in de babykamer automatisch het nachtlampje aan. Je kan het met een S ook afzetten. 18. Een zaagmachine werkt als S aangezet is. Met D kan je ook testen of alles nog in orde is. Als de installatie echter oververhit raakt, dan werkt ze in geen enkele situatie. Een rood lampje meldt de hoge temperatuur. TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 15

16 19. De kuikens worden verwarmd met een lamp als het koud is. Bij te grote warmte gaat een raam automatisch open. De kuikenboer kan met S hetzelfde raam altijd openzetten. De volgende oefeningen kan je niet uitvoeren op 1 paneeltje. Meestal heb je er 2 nodig, of nog meer 20. In een winkel zijn 2 ingangen met een druksensor onder de vloermat. De winkelier wordt steeds met een zoemtoontje verwittigd als er klanten binnenkomen. Hij kan het systeem afzetten met S. 21. De school heeft 2 branders voor de cv met elk een temperatuursensor (T1 en T2). Als beide branders in dienst zijn, brandt een ledje op het bureau van de secretaris. Zodra een of twee branders defect zijn, waarschuwt een zoemertje. 16 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven.

17 22. De straatverlichting gaat automatisch aan als het donker wordt. Bij mist kan ze ook met S aangezet worden. Tijdens herstellingswerken kan de verlichting ook uitgetest worden door op D te drukken 23. De cv werkt automatisch als het overdag koud is. Als de deur openstaat (D), valt de verwarming uit. Je kan het systeem echter op elk ogenblik met S aanzetten. 24. Een etalageverlichting brandt als het donker is of als je ze met een schuifschakelaar aanzet. Om brand te vermijden wordt de verlichting bij hoge temperatuur uitgeschakeld. TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 17

18 0.3.4 Het tellerpaneel Plaats volgende namen in de tekstballonnetjes: impulsgenerator telleruitgang teltoets display resettoets resetingang telleringang leds binair cijfer. vvvvvbbbb vvvvvvvvvvvvvbvvvvvvvvvv... bbbbb Vreemde cijfers: Het cijfer op de display is een hexadecimaal cijfer, het telt 16 verschillende cijfers. Op de teller geven leds een binair cijfer weer. Het binair (bi = 2) kent slechts 0 en 1 als cijfer. Dit tabelletje zal je zeker helpen: 18 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

19 Technieken: Ontdek hoe je kan tellen met het tellerpaneel: Door te drukken op de. Door een verbinding te maken van de. met de... Door een verbinding te maken van een uitgang op het beslissingspaneeltje met de telleringang, vb van naar Te. En hoe kan je het getal terug op 0 zetten (= resetten)? Door te drukken op.. Door een verbinding te maken van een uitgang naar de resetingang, vb. van.... naar Re. De impulsgenerator kan je gebruiken: Als knipperlicht: Als klokje: Maak een verbinding van Im naar. Maak een verbinding van Im naar. Met de regelschroef kan je de impulsen versnellen en vertragen. Erg nauwkeurig kan je de impulsgenerator wel niet instellen. Starten met tellen: Als je deze schakeling maakt, dan start je pas met tellen als de schuifschakelaar op 1 staat. Test uit. X TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 19

20 Stoppen met tellen Je stopt in deze schakeling na 8 impulsen. Test uit. Schakel hieronder zodat je stopt met tellen nadat je 4 maal op D gedrukt hebt. Reset vooraf. Schakel zodat je stopt met tellen nadat je 6 x op D gedrukt hebt. Reset vooraf. 20 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

21 0.3.5 Nog meer aansluiten Zo kan je nog meer invoerorganen (externe schakelaars) aansluiten op je paneeltje: En zo kan je aan het relais nog een andere verbruiker aansluiten. Voor sommige schakelingen kan je natuurlijk meerdere paneeltjes verbinden. TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 21

22 1 Behoefte of probleem: We willen een behendigheidsspel bouwen. Bijkomende eisen: keuze uit 3 modellen, aan te sluiten op blauwe paneeltjes, afwerking vrij te bepalen. De blauwe paneeltjes moeten zo gestuurd zijn dat ze: een lampje laten oplichten bij elke fout, de fouten kunnen tellen, na een ingestelde tijd een zoemtoon geven. 2 Keuze en ontwerp: 2.1 Keuze Kies een van de behendigheidsspelen om in de klas te maken: Bibberspel Omcirkel: 1 e keuze 2 e keuze 3 e keuze Zenuwspiraal 1 e keuze 2 e keuze 3 e keuze Schroefogenspel 1 e keuze 2 e keuze 3 e keuze 2.2 Ontwerp: zie productie 22 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

23 3 Productie: 3.1 Werkplannen Bibberspel Materiaal: een schoendoos met deksel, aluminiumfolie, pincet, (ev. zelfgemaakt) 1 meter elektriciteitsdraad, kleefband, lijm, kleine voorwerpjes, 2-delig kroonsteentje, 2 spijkertjes Gereedschap: kniptang striptang Stappenplan: 1. Teken een vorm op het deksel van de schoendoos en snij deze uit. 2. Vouw het aluminiumfolie over het deksel tot onder de randen en kleef dit vast. 3. Prik in het midden van de vorm door de aluminiumfolie en plooi deze naar de binnenkant van de schoendoos 4. Verbind het aluminiumfolie met het kroonsteentje. Gebruik hiervoor ongeveer 40 cm draad. 5. Verbind het pincet met de andere kant van het kroonsteentje. 6. Steek 2 spijkertjes in het kroonsteentje zodat he een verbinding kan maken met de blauwe paneeltjes of je elektriciteitscentrale. 7. Pas de hoogte van je schoendoos aan zodat je met je pincet de voorwerpjes kan oppikken. 8. Leg de voorwerpjes in de schoendoos en tracht ze er uit te vissen zonder dat je het aluminium raakt. Vervolg: 3.2 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 23

24 3.1.2 Zenuwspiraal Materiaal: een houten plankje (ong. 20 mm dik), 1 m lasdraad van 2 mm, 3 houtschroeven, 12 tot 15 mm lang, 2 ijzeren ringetjes, 1 meter elektriciteitsdraad, 2-delig kroonsteentje, plakband. Gereedschap: priem, schroevendraaier, kniptang, striptang, ronde bektang en universele tang, ronde ijzeren staaf of buis soldeerbout. Stappenplan: 1. Zaag een plankje haaks af tot ong. 30 cm. 2. Knip je lasdraad in 2 delen: 80 en 20 cm, respectievelijk voor de zenuwspiraal en het handvat Handvat: Buig het uiteinde van je draad tot je een oog van ong. 20 mm doorsnede bekomt. Buigen kan rond een (ronde) ijzeren staaf of buis, vb. een poot van een stoel of bank, stift, Buig de overige 80 cm tot een zenuwspiraal. Hou rekening met de opstaande kanten aan de uiteinden. Ook hier kan je buigen rond een staaf of buis, of met een tang. Plooi op de uiteinden van de zenuwspiraal twee voetjes: een hoekje van 90 graden en een oogje waar een schroefje in past. Monteer de zenuwspiraal in het midden van je plankje. Zet een ijzeren ringetje tussen de schroefkop en het voetje zodat alles stevig vast zit. Wikkel een eindje plakband rond de opstaande staven zodat je bij het begin of einde geen contact meer maakt. Plaats je kroonsteentje links of rechts op het plankje. Verbind een kant met de zenuwspiraal. (10 cm elektriciteitsdraad). Soldeer het overige stuk elektriciteitsdraad onderaan het handvat en verbind het met het kroonsteentje. 10. Verbind je behendigheidsspel met de blauwe paneeltjes of je elektriciteitscentrale. 11. Proficiat voor je werk. Als je het oogje van het handvat over de hele spiraal kan bewegen zonder te raken, verdien je een tweede proficiat. Of heb je de opdracht wat te gemakkelijk uitgevoerd... Vervolg: TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

25 3.1.3 Schroefogenspel Materiaal: een houten plankje (ong. 20 mm dik), 25 cm lasdraad van 2 mm, 5 schroefogen, 1 meter elektriciteitsdraad, 2-delig kroonsteentje schroefje. Gereedschap: boormachine met boortje van 3 mm, schroevendraaier, Stappenplan: 1. Zaag een plankje haaks af tot ong. 20 cm. 2. Teken in het midden een lijn als op de tekening. Kruis de boorpunten aan. 3. Boor ong. 1 cm in het plaatje Knip 4 stukjes elektriciteitsdraad af van 50 mm. Strip de uiteinden 10 mm en draai de draadjes in mekaar. Steek de uiteinden van de draadjes in de boorgaten. Draai de schroefogen er ook in zodat alles met mekaar verbonden raakt.. 6. Plaats je kroonsteentje links of rechts op het plankje. 7. Verbind de hele constructie met een zijde van het kroonsteentje. 8. Soldeer het overige stuk elektriciteitsdraad onderaan de lans (lasdraad van 25 cm) en verbind het met het kroonsteentje. 9. Verbind je behendigheidsspel met de blauwe paneeltjes of je elektriciteitscentrale. 10. Mooi gewerkt? Als je de lans zonder aanraken door de schroefogen kan steken, verdien ge nog een proficiat. Te moeilijk? Druk of draai even aan de schroefogen zodat ze nauwkeuriger op een rij staan. Vervolg: 3.2 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 25

26 3.2 Schema s Schakelschema blauwe paneeltjes Teken hieronder de verbindingen die je op de paneeltjes aanbrengt om: de foute contacten te tellen, het zoemertje blijvend te laten zoemen na 10 foute contacten. de lamp blijvend te laten branden als 12 tijdseenheden voorbij zijn. met een keer te drukken op D te herstarten TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

27 En het blokschema: Aansluiting op elektriciteitscentrale Het schema: (Gebruik symbolen!) 4 Test: Toon je schema s, ingevuld tot hier. Demonstreer je behendigheidsspel voor de klas. TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 27

28 Je kan je behendigheidsspel ook op je elektriciteitscentrale aansluiten en thuis gebruiken. Teken hieronder de juiste aansluiting. 5 Evaluatie: 5.1 Productevaluatie Vink aan in hoeverre je opdracht geslaagd vindt. Wat vind je van je behendigheidsspel? Werkt prima en is bruikbaar, Werkt, maar weet niet wat ermee aan te vangen Werkt maar ligt al (bijna) in de prullenbak Werkt niet Is het goed afgewerkt? Schitterend Mooi Maar zus en zo Absoluut niet goed 28 TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven

29 In hoe verre is je demonstratie met de blauwe paneeltjes gelukt? Door iedereen gewaardeerd Gewoon goed Maar zus en zo Absoluut niet goed Wat was GOED NIET GOED Kan je wat verbeteren? 5.2 Procesevaluatie Vond je dit een leuke opdracht?.. Begrijp je hoe sommige sturingen bij je thuis werken? Welke?.. Heb je nog wat anders bijgeleerd met dit project?.. dec bin hex A b C d E F Later studeren of werken met elektronica en informatica? TECHNIEK 1 e jaar: project S een Heilige-Drievuldigheidscollege, Leuven 29