Kennismakingsproject IT s alive

Transcriptie

1 1

2 DE EENVOUDIGE STROOMKRING IT s alive stelt de elektronica eenvoudig voor in kleine componenten. Jullie gaan dit in de volgende lessen ontdekken. Als we aan de elektronica van vandaag denken, moeten we ook denken aan elektriciteit. We herhalen even de basisregels van de elektrische stroomkring. Teken in de kolom Elektrisch symbool de componenten die je tekent in een eenvoudige elektrische stroomkring. Elektrisch symbool IT-symbool Stroombron Lamp Led Geleider Schakelaar 2

3 Signalen sturen. De schakeling: een drukknop stuurt signalen naar een lamp. Als je op de drukknop drukt, stuurt deze een 1-signaal naar de lamp. De lamp zal het 1-signaal ontvangen en branden. Als je niet op de drukknop drukt, geeft deze een 0-signaal. De lamp zal het 0-signaal ontvangen en niet branden. Nu je de verschillende elektrische componenten herhaald hebt, kan je de eenvoudige stroomkring tekenen. Teken het stroombaanschema van de elektrische stroomkring. Elektrische stroomkring. 3

4 Hoe doe je dit nu met de componenten van IT? 1. Neem de verschillende componenten: voeding, lamp, schakelaar en geleiders. 2. Bekijk deze componenten zeer goed. 3. Schets eerst de schakeling. 4. Maak de schakeling na. 5. Laat de schakeling controleren door de leerkracht. 6. Test de schakeling door ze aan te sluiten aan de adapter. 7. Teken de stroomkring met de componenten van IT over. Gebruik de bronkaarten om informatie en de tekening van de componenten op te zoeken. Schets = met losse hand. Tekening = met lat. 4

5 1. Vervang de lamp door een led. 2. Maak de schakeling. Werkt de led?. 3. Draai de led om zodat de en de + met de andere kant verbonden is. Werkt de led?. 4. Teken het stroombaanschema met de IT-componenten, waarbij de led brandt. Tekening = met lat. OPGELET! Een led is niet hetzelfde als een lamp. Een lamp mag je gelijk op welke manier aansluiten in de stroomkring, maar een led niet! Een led heeft een positieve pool (+), genaamd anode, en een negatieve pool (-), genaamd kathode. Herinner je de batterij? Die heeft ook een + en een -. Zo heeft ook de led een + en een -. We moeten bij de led dus opletten dat we deze op de juiste manier aansluiten: de + van de led moet verbonden zijn met de + van de voeding, de plaats waar de elektronen ingaan. De van de led moet verbonden zijn met de van de voeding, de plaats waar de elektronen uit komen. 5

6 DE LED-LAMP (ONDERZOEKSOPDRACHT) Ledjes veroveren meer en meer de markt. Ze kunnen niet enkel gloeilampen vervangen, maar ze zijn in verschillende toepassingen bruikbaar. Hier onder zijn enkele sites opgesomd waar je informatie kan vinden. Je kan ook trefwoorden ingeven op google. Los met je gevonden informatie de vragen op. nl.wikipedia.org/wiki/diode nl.wikipedia.org/wiki/led trefwoord: led 1. Wat betekent LED? Geef de volledige naam Geef minstens 5 voordelen van led-lampjes

7 3. Een led is een diode. Leg zo duidelijk mogelijk uit hoe dit werkt. Je kan de afbeeldingen gebruiken om dingen aan te duiden. Vul in potlood in! De led is gepolariseerd, dit wil zeggen dat de led een + en een heeft. Hoe wordt dit nog genoemd? Welke beentje is wat? Vul in potlood in! Zoek foto s van verschillende toepassingen van de led, ze kunnen ook onzichtbaar zijn. Zoek op internet of in magazines. Druk de foto s af of knip ze uit en kleef ze in het kader. 7

8 EEN AUTOMATISCH LEVEN In een eenvoudige stroomkring bedienen we zelf de schakelaar. Een schakeling kunnen we ook automatiseren. Om dit te kunnen doen, gaan we de schakelaar vervangen door een transistor. TRANSISTOR WAT? Even wat meer uitleg over deze transistor. Ga naar Typ transistor in het vakje zoeken. Hiernaast zie je een afbeelding van het filmpje. Titel filmpje: De transistor. Een schakelaar voor de moderne tijd. 1. Lees de tekst door. Let goed op welke woorden er ontbreken. 2. Bekijk het filmpje (meerdere) keren en vul de ontbrekende woorden in. Het is zonder twijfel het belangrijkste element in de hedendaagse elektronica. De! En eigenlijk is het niets meer dan een... Je kan het best vergelijken met een waterleidingssysteem. Als de stad water zou moeten krijgen van 1 grote leiding, dan zou er 1 heel grote kraan moeten op zitten. Als je nu gebruik maakt van waterkracht: je neemt een... dat zo de grote kraan kan bedienen. De transistor doet precies hetzelfde: je stuurt er een waarmee je een. Een deel van de stroom door die leiding kan op zijn beurt weer een andere stroom regelen, enzovoort. Zo ontstaat er een ingewikkeld netwerk van leidingen. 8

9 De meeste transistoren zitten in., zoals. Aan de basis van zulke digitale systemen liggen twee functies:.. en... De.. zorgt voor het.. en de.. zorgt voor het... Dit is een chip. Eigenlijk is het niks meer dan een.met daarop. Zo ontstaat een piepklein gecompliceerd systeem dat heel ingewikkelde berekeningen uit kan voeren. De transistor is sinds zijn uitvinding, een halve eeuw geleden, steeds kleiner geworden. Eigenlijk is het dus zo dat elektronische apparaten, van telefoons tot computers, allemaal kunnen werken dankzij een klein schakelaartje dat met minieme stroompjes kan worden bediend, de transistor. BOUWEN De transistor is dus een schakelaar. 1. Bouw de schakeling hier onder na, zonder de oranje lijn. Brandt de led?. 2. Bouw de schakeling hier onder na, met de oranje lijn. Brandt de led?. Wat krijgt de sturing van de transistor nu? 1-signaal / 0-signaal. 9

10 Samenvatting De transistor is het belangrijkste elektronische onderdeel van de elektronica. Het zit in alle elektronische apparaten. De transistor bevindt zich op een chip in het apparaat. Deze chip is gemaakt uit silicium waar transistoren op zitten. Op één chip zitten er maar liefst 340 miljoen transistoren. Deze sturen allemaal het elektronisch apparaat. Transistors hebben drie pootjes. Elke pootje heeft een eigen functie en een eigen naam. B is de basis. C is de collector. E is de emitter. De collector moet aan de plus en de emitter moet aan de min van een voedingsbron bevestigd worden. Om stroom door de transistor te laten stromen, moet de basis een 1-signaal krijgen. De basis verbindt dan de collector met de emitter. Basis Emitter Collector Transistoren kunnen een verschillende vorm hebben. 10

11 GE-VOEL-IG De basis van de transistor moet dus gestuurd worden door een 1 of 0-signaal. Maar door wat kan dit gestuurd worden? Transistoren zitten op chips in alle elektronische apparaten. Ook in een Senseo-toestel. Als je het toestel aanlegt, begint er een lichtje te knipperen. Wanneer de machine klaar is om koffie te maken, stopt het lichtje met knipperen. De machine weet dit doordat er een sensor is die de machine stuurt. Als de sensor voelt dat het water warm heeft en dus klaar om koffie te maken, dan stopt het lichtje met knipperen. De transistor werkt dus niet alleen, maar wordt gestuurd door sensoren. SENSOREN De transistor moet gestuurd worden. De transistor moet stroom krijgen van een sensor. Deze sensoren sturen dan een 1 of 0-signaal door de basis van de transistor. Door dat sturen gaat het elektronisch apparaat automatisch werken. Een voorbeeld. Tijdens een optreden van je favoriete artiest moet er ook rekening worden gehouden met de buurtbewoners. Het is niet wenselijk dat ze de hele nacht wakker liggen door de muziek. Er moet een systeem gemaakt worden waarbij er een waarschuwingslampje (led) gaat branden wanneer de muziek te luid staat. Kernnotitie: Als de muziek te luid gaat, dan brandt het ledje. We gebruiken daarvoor de geluidsensor. 11

12 1. Bouw de schakeling na en test of de opdracht werkt. 2. Werkt deze niet, controleer de verbindingen en zoek de fout. OPGELET! De sensor moet apart stroom krijgen. De sensor wordt dus ook verbonden met de voeding (zie rode lijnen). emitter collector De transistor moet een positief inkomend signaal krijgen van de sensor om zo de stroomkring te kunnen sluiten. Sturing (stu) De schakeling werkt, het waarschuwingslampje gaat branden wanneer er te veel lawaai is. Een schakeling kunnen we opsplitsen in twee delen: de stuurkring en de verbruikerskring. De stuurkring stuurt een signaal naar de verbruikerskring. 12

13 Overzicht De geluidsensor. Vul op de stippellijn in waarvoor de verschillende verbindingsmogelijkheden dienen. OEFENING BAART KUNST Dit zijn de verschillende sensoren aanwezig in IT. 1. Test ze eerst even uit als je niet weet waarvoor ze dienen of hoe ze werken. 2. Schrijf als overzicht er bij wat er op de sensor staat, waarvoor je ze kan gebruiken. De geluidsensor. De temperatuursensor. De lichtsensor. De lichtsluis

14 Afspraken bij het maken van de oefeningen: 1. Lees de opdracht goed en ontleed de opdracht. 2. Schrijf de opdracht in kernnotitie (als, dan ). 3. Schets de oefening in potlood met de componenten. Vergeet de verbruiker en het symbool van de sensor niet te tekenen! 4. Bouw de schakeling na. 5. Controleer of de schakeling voldoet aan de opdracht. 6. Werkt de schakeling niet, zoek de fouten en los je probleem op. 7. Teken de juiste schakeling na met de componenten. Gebruik voldoende kleur en wees duidelijk! Maak gebruik van de fiche met de verschillende componenten. Maak gebruik van de bronkaarten. Uitgewerkt voorbeeld Tijdens het optreden van je favoriete artiest moet er ook rekening worden gehouden met de buurtbewoners. Het is niet wenselijk dat ze de hele nacht wakker liggen door de muziek. Er moet een systeem gemaakt worden waarbij er een waarschuwingslampje (led) gaat wanneer branden de muziek te luid staat. Geluidsensor led Kernnotitie: Als de muziek te luid gaat, dan brandt het ledje. 14

15 1. Je kent het systeem wel van een babyfoon. Als de baby weent hoor je dit en gaan er soms ook lichtjes branden. Aangezien de ouders graag naar een film kijken s avonds, willen ze dat enkel de lichtjes branden als de baby weent. Bouw deze schakeling na: als de baby weent, brandt er een lichtje (led). Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 15

16 2. Je opa kweekt tomaten in een serre. Deze tomaten moeten wel warm hebben, maar ook niet te warm. Bouw een schakeling waarbij er een signaal gaat als het te warm wordt in de serre. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 16

17 3. In de zomer slaapt iedereen graag in een koele kamer. Om deze kamer koel te kunnen houden, moet er een afkoelingssysteem kunnen zijn. Maak een schakeling waarbij er een ventilator begint te draaien als het te warm wordt. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 17

18 4. Iedereen voelt zich graag veilig in zijn huis. Een mogelijke inbreker zou dit veilig gevoel kunnen schaden. Daarom installeer je papa een beveiligingssysteem langs het huis. Wanneer er lawaai langs het huis wordt gedetecteerd, gaat er een alarm af. Maak deze schakeling voor je papa. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 18

19 5. De boer moet de kippen altijd gaan eten geven wanneer de zon op komt. Hij wil dat dit altijd op hetzelfde moment gebeurt. Daarom installeert hij een systeem waarbij er een wekker af gaat wanneer het licht wordt. Maak deze schakeling voor de boer. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 19

20 6. In een winkel willen de verkoopsters een perfecte welkom creëren. Daarom hadden ze gedacht om een bordje met welkom aan de ingang te plaatsen. Dit bordje mag enkel maar oplichten wanneer er een klant binnenkomt. Maak deze schakeling voor de verkoopsters. Het bordje kan je voorstellen door de led. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 20

21 POORTJE OPEN, POORTJE DICHT OMDRAAIEN VAN EEN SENSOR Als een lichtsensor licht op vangt, dan stuurt deze een 1-signaal. Na het zwemmen ruik je helemaal naar chloor. Dit is niet aangenaam om de rest van de dag met deze geur rond te lopen. Na het zwemmen ga je dus onder de douche. De douches in een zwembad starten automatisch als je er voor gaat staan. Met je lichaam maak je het donker voor het oog en zo starten de douches. Dit wil zeggen dat de lichtsensor geen licht op vangt, dan stuurt deze een 0-signaal. Maar toch werken de douches We gebruiken hiervoor de niet-poort. Deze draait de inkomende signalen om. Maak opdracht 6 opnieuw, maar nu met de niet-poort en de lichtsensor. In een winkel willen de verkoopsters een perfecte welkom creëren. Daarom hadden ze gedacht om een bordje met welkom aan de ingang te plaatsen. Dit bordje mag enkel maar oplichten wanneer er een klant binnenkomt. Maak deze schakeling voor de verkoopsters. Het bordje kan je voorstellen door de led. 1. Bouw de schakeling na en test of de opdracht werkt. 2. Werkt deze niet, controleer de verbindingen en zoek de fout. 21

22 Wat gebeurt er? Vul de waarheidstabel in. Dit is een tabel waarbij je alle mogelijke toestanden van een elektronisch component kan opschrijven. Gebruik hiervoor 0 en 1. NIET-POORT Lichtsensor Ingang Uitgang Led We merken op dat we hetzelfde resultaat bekomen als bij het gebruik van de lichtsluis. De lichtsluis is dus een combinatie van de lichtsensor en de niet-poort. Overzicht De niet-poort. Vul op de stippellijn in waarvoor de verschillende verbindingsmogelijkheden dienen. De niet-poort verandert een 1-signaal in een.. De niet-poort verandert een 0-signaal in een.. OPGELET! De niet-poort moet apart stroom krijgen. De niet-poort wordt dus apart nog eens verbonden met de voeding (zie rode lijnen). 22

23 OEFENINGEN OP DE NIET-POORT 1. Als het in je kamer donker is, ben je niet echt bang. Maar toch heb je graag dat er een klein nachtlampje brandt. Je wil dat het automatisch aan gaat als het donker wordt in je kamer. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 23

24 2. Jonge plantjes in een serre verdragen geen nachtvorst. Ontwerp een schakeling voor een serre die s nachts de verwarming (motor) aanzet als het te koud wordt. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 24

25 SAM-EN SIGNALEREN De babyfoon moet niet altijd werken, hij moet enkel werken wanneer de baby in zijn bedje ligt. We moeten dus de babyfoon kunnen aan en af zetten. We voegen daarvoor een schakelaar toe aan onze schakeling. 1. Bouw de schakeling na en test of de opdracht werkt. 2. Werkt deze niet, controleer de verbindingen en zoek de fout. Wat gebeurt er? Vul de waarheidstabel in. Dit is een tabel waarbij je alle mogelijke toestanden van een elektronisch component kan opschrijven. Gebruik hiervoor 0 en 1. EN-POORT Geluidsensor Schakelaar Ingang 1 Ingang 2 Uitgang Led 25

26 Overzicht De en-poort. Vul op de stippellijn in waarvoor de verschillende verbindingsmogelijkheden dienen. De en-poort heeft twee ingangen. Er moet aan twee voorwaarden tegelijkertijd voldaan worden voordat de verbruiker kan werken. OPGELET! De en-poort moet apart stroom krijgen. De en-poort wordt dus apart nog eens verbonden met de voeding (zie rode lijnen). 26

27 OEFENINGEN OP DE EN-POORT 1. Ontwerp een schakeling voor een ventilator die automatisch begint te draaien als het te warm wordt, maar die je ook zelf aan en af kunt zetten wanneer het geluid of de toch je hindert. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 27

28 2. Ontwerp een schakeling voor een deurbel die s nachts niet werkt. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 28

29 OF-WEL In de zomer hebben we allemaal graag een koele kamer. De ventilator werkt enkel als het te warm is, maar soms heb je s nachts graag een continue wind over je lichaam. Ofwel laat je de ventilator werken volgens de temperatuur in de kamer, ofwel leg je het zelf continu aan. We voegen terug een schakelaar toe aan de schakeling. 1. Bouw de schakeling na en test of de opdracht werkt. 2. Werkt deze niet, controleer de verbindingen en zoek de fout. Wat gebeurt er? Vul de waarheidstabel in. Dit is een tabel waarbij je alle mogelijke toestanden van een elektronisch component kan opschrijven. Gebruik hiervoor 0 en 1. OF-POORT Temperatuur sensor Schakelaar Ingang 1 Ingang 2 Uitgang Led 29

30 Overzicht De of-poort. Vul op de stippellijn in waarvoor de verschillende verbindingsmogelijkheden dienen. De of-poort heeft twee ingangen. De verbruiker zal werken als er minstens één voorwaarde voldaan wordt. OPGELET! De of-poort moet apart stroom krijgen. De of-poort wordt dus apart nog eens verbonden met de voeding (zie rode lijnen). 30

31 OEFENINGEN OP DE OF-POORT 1. Ontwerp een schakeling voor een diepvriezer. De koeling moet werken zodra de temperatuur in de diepvriezer te hoog wordt of als je zelf het toestel instelt op snelvriezen. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 31

32 2. De binnenverlichting van een auto licht op als je de deur opent of als je de schakelaar in stand 1 zet. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 32

33 VEEL OEFENING BAART GOEDE KUNST Afspraken bij het maken van de oefeningen: 8. Lees de opdracht goed en ontleed de opdracht. 9. Schrijf de opdracht in kernnotitie (als, dan ). 10. Schets de oefening in potlood met de componenten. Vergeet de verbruiker en het symbool van de sensor niet te tekenen! 11. Bouw de schakeling na. 12. Controleer of de schakeling voldoet aan de opdracht. 13. Werkt de schakeling niet, zoek de fouten en los je probleem op. 14. Teken de juiste schakeling na met de componenten. Gebruik voldoende kleur en wees duidelijk! Maak gebruik van de fiche met de verschillende componenten. Maak gebruik van de bronkaarten. 33

34 GEWONE OEFENINGEN 1. Je hoort niet altijd goed als er iemand aanbelt bij je thuis. Daarom wil je een bel waarbij er naast het geluid ook een lampje gaat branden. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 34

35 2. De poort bij de garage waar auto s hersteld worden, staat altijd open. Ontwerp een schakeling waarbij er een alarm af gaat wanneer er een auto binnen rijdt. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 35

36 3. Ontwerp een schakeling waarbij het licht in de koelkast aan gaat wanneer je de deur opent. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 36

37 4. Ontwerp een schakeling voor een zaklamp. Je kunt de lamp met een schakelaar aan- en uitzetten, maar je kunt er ook morseboodschappen mee versturen met behulp van een druktoets. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 37

38 5. Ontwerp een schakeling om geneesmiddelen koel en donker te bewaren. Zodra de geneesmiddelen in gevaar zijn, moet een zoemtoon je verwittigen. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 38

39 6. Ontwerp een beveiligingssysteem om de bank binnen te gaan. De klant moet zijn bankkaart tussen de gleuf schuiven terwijl hij een knop indrukt om te bevestigen dat er een persoon voor de deur staat. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 39

40 UITDAGINGEN 1. In de zomer is het te warm om met je raam dicht te slapen. Je laat het raam graag wat open staan maar je wordt altijd wakker van lawaai van de buren in de tuin. Om een goede nachtrust te hebben, wil je een raam dat automatisch dicht gaat (motor) als er te veel lawaai is. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 40

41 2. Appels worden na de oogst koel en donker bewaard. Ontwerp een schakeling die alarm slaat als licht of warmte het fruit bedreigen. Bij het binnenkomen van de koele ruimte moet je het alarm kunnen afzetten. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 41

42 3. Bouw een schakeling die het aangenamer maakt om je openluchtzwembad te gebruiken; Wanneer het te koud wordt, moet het water verwarmd worden. s Avonds, bij zonsondergang, gaan er automatisch lampen aan onder water. Tijdens de winter en tijdens onderhoudswerken moet je het hele systeem kunnen uitschakelen. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 42

43 4. Als de temperatuur van de motor van de wagen te hoog oploopt moet deze automatisch worden gekoeld. Deze koeling kan enkel in werking treden als het contact opstaat. Zorg er tevens voor dat de bestuurder van de wagen gewaarschuwd wordt als de temperatuur van de motor te warm wordt. Kernnotitie: SCHETS JUISTE TEKENING 43

44 EIGEN TOEPASSING De cursus IT zit er op! Proficiat IT er! Je kent nu genoeg om zelf een systeem uit te vinden! De opdracht. 1. Zoek een creatieve manier om een bestaand iets te beveiligen, verbeteren, OF vind zelf een systeem uit dat je kan uitvoeren in klas. Denk goed na over de uitvoerbaarheid en de haalbaarheid van je idee. Zoek het niet te ver, begin met iets klein en dat kan je eventueel nog uitbreiden. 2. Schets eerst je idee en denk goed na over de verbindingen. Bij twijfel zoek je in de cursus. Als je het antwoord niet vindt, vraag je hulp aan de leerkracht. 3. Gebruik de verschillende componenten, draden of eigen materiaal om je idee uit te voeren. Zorg ervoor dat je geen materiaal verspilt, denk dus goed na op voorhand wat je kan gebruiken en wat niet! 4. Het resultaat presenteer je aan de klas. Zorg voor een duidelijke uitleg. Overloop de beoordelingsfiche met de aandachtspunten. Vul deze fiche voor je eigen groep in. Veel succes! 44