VANTEK Discovery set. N. B. De OPITEC bouwpakketten zijn gericht op het onderwijs. N991240#1

Transcriptie

1 VANTEK Discovery set N. B. De OPITEC bouwpakketten zijn gericht op het onderwijs. 1

2 Inhoudsopgave Binair rekenen Pulse en Countermodule blz. 3 Informatieverwerking Input en outputmodules blz. 8 Schakelingen blz. 10 Decisionsmodule blz. 11 Voor de docent Spanningsbron blz. 15 Binaire getallen Waarheidstabellen poorten blz. 16 Schema aansluiting relais blz. 17 2

3 Digitaal Digitale elektronica vind je in verschillende apparaten. Denk daarbij bijvoorbeeld aan de televisie, de video en de computer. Deze apparaten werken door het zenden of ontvangen van korte stroompjes. Zo n kort stroompje noemen we een Pulse. Het moment dat er geen stroompje is geven we aan met een nul, het moment dat er wel een stroompje is geven we aan met een één. Het werken met deze twee getallen heet binair rekenen. De computer kan met die twee getallen bijvoorbeeld heel snel rekenen. Om te kijken hoe dat werkt, gebruik je de Pulse/Count Module en de Counter Module. + - figuur 1 OPDRACHT 1 Sluit de voeding aan op de Pulse/Count module en sluit daarop ook de Counter Module aan. Zie figuur 1. Sluit een snoertje van de aansluiting op de Pulse/Count Module waar Pulse bij staat naar de aansluiting op de Counter Module waar Count bij staat. Je ziet nu de lampjes op de Counter Module aan en uit gaan en in de Display de getallen 0 t/m 9 verschijnen. Draai op de Pulse/Count Module aan de draaiknop. Je ziet dat het tellen sneller gaat als je de knop naar de F draait. (F=fast=snel) Als je de knop naar de S draait gaat het tellen langzamer. (S=slow=langzaam) De Pulse module laat niet constant stroom door, maar met tussenpozen. De lengte van de tussenpozen kunnen we regelen met de draaiknop. Als het rode lampje bij Pulse brandt laat hij stroom door, als het lampje uit is niet. Druk op het knopje bij het woord Reset. Je ziet in de display de getallen 0 t/m 9 opnieuw verschijnen. OPDRACHT 2 Haal het snoertje uit de aansluiting waar Pulse bij staat. Steek het in de aansluiting waar Count bij staat. Het snoertje loopt dus van Count op de Pulse/Count Module naar Count op de Counter module. Op de Pulse/Count module zie je ook een drukknop. Daarnaast staat Count (=tellen). Iedere keer dat je op de drukknop drukt laat hij een stroompje door. Je ziet dat in de display. Het getal verandert. De druknop doet dus hetzelfde als de Pulse module. Alleen gaat het bij de Pulse module vanzelf. Haal het snoertje weer uit de aansluiting op de Puls/Count Module waar Count bij staat, en steek het weer in de aansluiting waar Pulse bij staat

4 OPDRACHT 3 Zet de draaiknop op de Pulse/Count module zo, dat de teller heel langzaam telt. Je gaat kijken naar de vier lampjes in de Binary Counter op het moment dat er een getal in de display staat. Als het lampje brandt vul je in de tabel hieronder een 1 in. Als het lampje uit is, vul je een 0 in. Getal lampje A lampje B lampje C lampje D lampje B lampje D lampje A lampje C figuur OPDRACHT 4 Vul in: Bij het getal...branden de rechtse drie lampjes niet, alleen het meest linkse lampje van de Binary Counter. Als je de enen en nullen uit de tabel achter elkaar opschrijft, onstaat achter het getal 8 het getal Doe dit ook bij de andere getallen an 1 t/m 9 1 =... 2 =... 3 =... 4 =... 5 =... 6 =... 7 =... 8 = =... Schrijf de binaire cijfers van 1 t/m 9 eens achter elkaar op. Vul hieronder in wat je opvalt Eén bit (binairy digit) heeft dus twee mogelijkheden, een 1 of een 0. Met vier bits op de Counter Module kunnen we 16 verschillende getallen maken, 2 x 2 x 2 x 2 = 16. De waarde die de bits hebben staat op de Counter Module boven de lampjes. De meest rechtse heeft dus waarde 1, die ernaast waarde 2, die daarnaast waarde 4 en de meest linkse waarde 8. Met deze kennis kunnen we heel snel een binair cijfer vertalen in een cijfer volgens het 10-tallig stelsel. 4

5 Neem bijvoorbeeld het binaire etal 101. Het lampje met waarde 1 brandt, het lampje met waarde 2 is uit en het lampje met waarde 4 brandt. Je leest dus van rechts naar links! = 5. Nog een voorbeeld: Het lampje met waarde 1 brandt, het lampje met waarde 2 ook. Het lampje met waarde 4 is uit en het lampje met waarde 8 brandt = 11. OPDRACHT 5 Maak zelf op deze manier de volgende sommen. Schrijf de waarde volgens het 10-tallig stelsel achter het binaire getal. 11 = = = = = =... Omgekeerd kunnen we ook heel snel een cijfer uit het 10-tallig stelsel, binair opschrijven. Je werkt dan als volgt: Neem het getal 11. Hierin past als grootste waarde het getal 8, dat is het meest linkse lampje = 3. Als grootste waarde past 2 in 3. Dat is dus het op één na meest rechtse lampje. 3-2 = 1. Dat is precies de waarde van het meest rechtse lampje. De lampjes die branden geven we weer met een 1. De lampjes die uit zijn (alleen de 4) geven we aan met een 0. Er staat dus Het getal 11 in het tientalligstelsel schrijven we binair als Nog een voorbeeld: 13 is opgebouwd uit 8 (rest 5), 4 (rest 1), en 1 (rest 0), dus Het getal 13 uit het tientalligstelsel schrijven we binair als OPDRACHT 6 Maak de volgende sommen. 15 =... 9 =... 3 = =... 6 = =... Een nul of een één noemen we een bit. (= binary digit) Acht bits achter elkaar noemen we een byte. Bijvoorbeeld:

6 Met een achtcijferige byte kun je 256 verschillende getallen maken. (2 8 ) De computer rekent met deze bytes. De meest moderene computers werken op dit moment met getallen die bestaan uit 64 bits. Bijvoorbeeld: De computer kan daarmee heel snel rekenen. De snelheid waarmee de computer rekent, de zogenaamde kloksnelheid, wordt uitgedrukt in hertz. Eén hertz betekent één berekening per seconde. Een megahertz wil zeggen één miljoen berekeningen per seconde. Moderne computers werken met snelheden tussen de 160 en 200 Megahertz. (Mhz) 160 Megahertz is... berekeningen per seconde. 200 Megahertz is... berekeningen per seconde. De computer is dommer dan de mens, omdat de computer niet volgens het 10-tallig stelsel kan rekenen. Maar de computer kan wel veel sneller rekenen dan de mens. Informatieverwerking Bij informatieverwerking hebben we te maken met drie onderdelen: - De signaalinvoer - De verwerking - De signaaluitvoer Er zij meerdere mogelijkheden voor signaalinvoer op de INPUT MODULE. (Input = invoer) - De schuifschakelaar (Slide Switch). In stand 1 laat hij stroom door, in stand 0 niet. - De drukknop (Push Switch). Als de drukknop ingedrukt is laat hij stroom door, anders niet. Op de tweede INPUT MODULE vinden we drie aansluitmogelijkheden voor sensoren. - De lichtsensor (Light Sensor). Als er voldoende licht op de sensor valt, laat hij stroom door, anders niet. - De temperatuursensor (Temperature Sensor). Boven een bepaalde temperatuur laat hij stroom door, onder die temperatuur niet. - De bewegingsensor (InfraRed Sensor) Als de sensor beweging ziet, laat hij stroom door. - De druksensor (Push Sensor) Als de sensor wordt ingedrukt, laat hij stroom door. De mogelijkheden voor signaaluitvoer op de OUT- PUT MODULE zijn: - De zoemer. Als de zoemer stroom krijgt, maakt hij geluid. - Het relais. Als het relais een signaal (stroompje) krijgt, schakelt het een andere, grotere stroomkring in werking. Het relais is dus een elektrische schakelaar, die vaak wordt gebruikt om motoren die veel stroom gebruiken, in te schakelen. - De lamp. (LED) Als de lamp stroom krijgt, gaat hij branden. Zoemer, motor en lamp noemen we actuatoren. 6

7 OPDRACHT 1 Sluit de voeding aan op de INPUT MODULE met schuifschakelaar en drukknop. Sluit daarop ook de OUTPUT MODULE aan. Verbind de schuifschakelaar met een snoertje met de LED. Vul in: Het lampje brandt als de schakelaar... staat. (de 1-stand) Het lampje brandt niet als de schakelaar... staat. (de 0-stand) + - Verbind nu de drukknop met de LED. Als je de drukkop indrukt, gaat het lampje... (de 1-stand) Als je de drukknop loslaat, gaat het lampje... (de 0-stand) OPDRACHT 2 Sluit een draadje aan vanaf de schuifschakelaar naar de zoemer. Vul in de waarheidstabel hieronder een 1 in als de zoemer gaat, en een 0 in als hij het niet doet. Sluit daarna de zoemer aan op de drukknop. Vul weer de waarheidstabel in. Schakelaar Zoemer Drukknop OPDRACHT 3 Sluit in plaats van de INPUT MODULE met drukknop en schuifschakelaar de andere INPUT MODULE aan. (die voor de sensoren) Lichtsensor Lampje Temperatuursensor Tip bij temperatuursensor: Probeer licht- en temperatuursensor uit en vul de waarheidstabel in. Zet de draaiknop bij de sensor zo, dat de zoemer net geen geluid geeft. Verwarm de sensor met je handen of met warm water. 7

8 DE POORTEN Je kent waarschijnlijk al de serie- en parallelschakeling en de verschillen daartussen. Er bestaan natuurlijk ook schakelingen die ingewikkelder zijn. Je gaat straks werken met drie schakelingen. Deze worden gebruikt bij elektrische apparaten. We kennen de NIET-poort (NOT), de EN-poort (AND) en de OF-poort (OR). Op de volgende bladzijde zie je de schema s van die schakelingen. Je begrijpt dan beter wat er bij de poorten gebeurt. De NIET-poort Schakelaar S staat open. De stroom loopt van de plus van de spanningsbron door het lampje en de weerstand naar de min van de spanningsbron. De lamp brandt. Als de schakelaar ingedrukt wordt kan de stroom via een kortere weg (via de weerstand R) naar dem min. Het lampje krijgt geen stroom meer en gaat uit. De EN-poort Er zijn twee schakelaars in serie. Pas als de eerste schakelaar en de tweede gelijktijdig ingedrukt worden, kan de stroom door de stroomkring en gaat het lampje branden. De OF-poort Er zijn twee schakelaars. Als de ene of de andere schakelaar wordt ingedrukt kan de stroom door de stroomkring en gaat het lampje branden. We nemen de DECISIONS MODULE We zien de NOT, AND en OR poort. Poorten zijn schakelingen die onder bepaalde voorwaarden stroom doorlaten. De middelste poort is de EN-poort. De EN-poort laat stroom door als aan twee voorwaarden is voldaan. Als er maar aan één voorwaarde is voldaan, laat hij geen stroom door. Een het dag is (=licht), én het wordt te warm, dan gaat de zoemer. 8

9 OPDRACHT 10 Sluit de DECISIONS MODULE aan tussen de INPUT MODULE en de OUTPUT MODULE. Maak een schakeling waarbij de zoemer gaat als het licht is én de temperatuur te hoog oploopt. Laat de schakeling aan de leraar zien. + - In de waarheidstabel ziet dit verhaaltje er als volgt uit: Vul de tabel in! Lichtsensor Temperatuursensor Zoemer De onderste poort is de OF-poort. De OF-poort geeft een signaal door, als aan de ene of aan de andere voorwaarde is voldaan. Ook als aan beide voorwaarden is voldaan geeft de OF-poort het signaal door. Een voorbeeld van zo n schakeling kan zijn: In een kelder ligt voedsel dat bij lage temperatuur in het donker bewaard moet worden. In de kelder worden een lichtsensor én een temperatuursensor ingebouwd. Dit alarm wordt aangesloten op een zoemer via de OF-poort. OPDRACHT 11 Maak deze schakeling en laat hem aan de leraar zien. Vul daarna de waarheidstabel hieronder in! Lichtsensor Temperatuursensor Zoemer

10 De bovenste poort is de NIET-poort. + - OPDRACHT 12 Verwissel de INPUT MODULE voor die met drukknop en schuifschakelaar. Sluit de schuifschakelaar via de NIET-poort aan op de zoemer. Zet de schakelaar in de aan-stand en daarna in de uit-stand. Wat valt je op?... Schrijf dat maar eens op in de waarheidstabel hiernaast! (vul dus 1 of 0 in). Schakelaar Zoemer Probeer de NIET- poort op dezelfde manier uit met de lichtsensor en de zoemer. Je merkt het al. De NIET-poort draait de werking van de sensor om. Lichtsensor Zoemer OPDRACHT 13 Laat een lampje branden als het donker wordt. Gebruik hierbij de NIET-poort Laat de schakeling aan de leraar zien. OPDRACHT 14 Het knopje van de ijskast is ingedrukt als de deur dicht is. Het lampje moet dan uit zijn. Als de deur opengaat moet het lampje gaan branden. Maak de schakeling en maak zelf de waarheidstabel. Laat de schakeling aan de leraar zien. Drukknop Lampje

11 OPDRACHT 15 Onder de deurmat van een winkel zit een drukknop. Als je op de deurmat stapt, gaat de zoemer. Na sluitingstijd moet het systeem uitgezet kunnen worden. Maak de schakeling. Vul de waarheidstabel in. Laat de schakeling aan de leraar zien. Drukknop Schakelaar Zoemer OPDRACHT 16 Als je overdag op de drukknop drukt, gaat de bel. s Avonds als het donker is niet. Vul ook de waarheidstabel in. Laat de schakeling aan de leraar zien. Tip: Gebruik beide INPUT MODULES en de EN-poort

12 Voor de docent Spanningsbron Als spanningsbron bij de modules zijn er twee mogelijkheden: - Een 6 Volt blokbatterij - Een gestabiliseerde 5 Volt gelijkstroomspanningsbron. Beginsituatie. Om de schakelingen op bladzijde 10 te kunnen begrijpen is het aan te raden de leerlingen eerst kennis te laten maken met serie- en parallelschakelingen. Binaire getallen 1= 1 11 = = = = = = = = = = = 11 8 = = = 1010 Waarheidstabellen van de poorten. NIET-poort EN-poort OF-poort Input Output Input 1 Input 2 Output Input 1 Input 2 Output Schema voor het aansluiten van een motor op het relais. + - Voorbeeld: Relais met motor te bedienen via de drukknop (Push switch) 12