Fysische Informatica met Systemat versie 24 aug. 03 Inleiding De laatste twee paragrafen van hoofdstuk 8 hebben betrekking op het onderwerp fysische informatica. In deze paragrafen worden een groot aantal proefjes beschreven die je kunt uitvoeren met het systeembord van CMA (zie Scoop natuurkunde 1; vwo blz. 215 of havo 179). Op onze school hebben wij deze systeemborden niet, maar wel een computerprogramma, waarmee je dit soort schakelingen kunt simuleren. Het simulatieprogramma heeft als voordeel dat er nooit iets kapot kan gaan en verder dat je een onbeperkt aantal poorten tot je beschikking hebt. Op verzoek kun je een kopie van dit programma krijgen zodat je, als je een computer hebt, hiermee ook nog thuis kunt oefenen. In het eerste deel van dit stuk wordt zeer beknopte uitleg gegeven van de werking van het computerprogramma. Daarna volgen de proefjes 2 t/m 10. Deze zijn enigszins herschreven voor het gebruik met het programma SYSTEMAT. Aan het eind van dit stuk staan een aantal opgaven het is de bedoeling je deze opgaven oplost en de antwoorden test met behulp van SYSTE- MAT. De antwoorden van een aantal opgaven moet worden ingeleverd. SYSTEMAT Met het computerprogramma SYSTEMAT kun je op een eenvoudige wijze de werking van schakelingen simuleren. De werking van het programma is vrij simpel en zal hierna in het kort worden besproken. Na het opstarten van het programma zie je aan de bovenkant van het scherm 4 menu's: EINDE, BESTANDEN, SYSTEEMBORD, START/EINDE METING. Rechts op het scherm staan alle componenten die je in dit programma kunt gebruiken te beginnen met AD-omzetter, Comparator, enz. (alfabetische volgorde). Onder aan het scherm vind je een communicatievenster. Als het goed is staat hier in het begin een welkomstwoord. De rest van het scherm kan worden gebruikt om schakelingen te maken en uit te testen. Menu's EINDE Als je klaar bent dan kun je het programma verlaten door hier op te klikken. BESTANDEN Met behulp van dit menu kun je schakelingen opslaan en inlezen van schijf. Het schrijven en lezen van bestanden lukt niet op het schoolnetwerk!!! SYSTEEMBORD Dit menu moet worden gebruikt om schakelingen op te bouwen, te veranderen of te wissen. Deze optie heeft zelf nog weer een aantal subcommando's: Reset bord: Zet ingestelde pulsgeneratoren e.d. op 0, Bouw bord op: Dezelfde functie als het klikken op het hoofdmenu SYSTEEMBORD. Inverteer bord: Heeft met het printen van schakelingen te maken. Wis bord: Wis alle componenten die op het scherm staan (Klik hierop om een leeg scherm te krijgen). Wis bedrading: Wis alle draden tussen de verschillende componenten. Wis sondes: Wis alle eerder geplaatste sondes (niet belangrijk). START/EINDE METING: Met deze optie kun je het simuleren van de gemaakte schakeling starten en beëindigen. Hieronder wordt in het kort beschreven hoe je proef 1 (zie blz. 2) van dit practicum moet uitvoeren. Uitvoering proef 1 - Nadat je het programma hebt opgestart, maak je het bord leeg met Wis bord uit het menu SYS- TEEMBORD. Vervolgens ga je de schakeling namaken. Als eerste moet je de verschillende componenten gaan plaatsen. - Klik rechts op het scherm op de drukschakelaar. Linksboven aan het scherm komt een drukschakelaar te staan. Je kunt deze verplaatsen door de muiscursor op de drukschakelaar te zetten, en met ingedrukte linker muisknop de drukschakelaar over het scherm te slepen. - Herhaal de boven beschreven opdracht voor de toggle en de twee LEDs. Alle componenten zijn nu geplaatst en kunnen door middel van draden met elkaar worden verbonden. - Kies uit de rechter tabel de optie "draad" (rechtsonder) en vervolgens klik je op de groene punt (= uitgang) van de drukschakelaar en op de blauwe punt (= ingang) van de LED. Je kunt een knik in een draad maken door bij het leggen van de draad onderweg ergens te klikken. Leg ook een draad van de toggle naar de andere LED (als je twee of meer draden moet leggen hoef je niet steeds opnieuw op de optie draad te klikken). -1-
Nadat de draden zijn gelegd kan de schakeling worden gesimuleerd. - Klik op START/EINDE METING - Je kunt nu de drukschakelaar bedienen door met de muiscursor op het lichtblauwe punt te klikken. De LED die met de drukschakelaar is verbonden begint dan direct licht te geven. - Doe hetzelfde met de toggle. Wat is het verschil tussen een drukschakelaar en een toggle? Tips Tot slot van deze korte inleiding nog een paar opmerkingen en handige tips. - Je kunt een component verwijderen door met de muiscursor op deze component te gaan staan en vervolgens de toets F10 in te drukken. - Verder moet je weten dat je een draad kunt wissen door hem nog een keer te leggen (eventueel zonder "hoekjes"). - De licht(geluid)-sensor geeft een signaal af als je de muiscursor in de buurt van de sensor zet en tegelijkertijd de toets "Ctrl" ("Alt") indrukt. De spanning die de sensor afgeeft wordt groter als je hem met de muiscursor dichter benadert. Meestal is het handiger om een variabele spanningsbron als sensor te gebruiken, want deze is veel gemakkelijker in te stellen. - De werking van een aantal componenten (b.v. kleur van de lampjes, toonhoogte van de zoemer) kun je aanpassen door met de muiscursor op de component te gaan staan en de toets F1 in te drukken. - Het programma heeft nog meer mogelijkheden (b.v. sondes) deze zijn echter in eerste instantie niet zo belangrijk. PROEVEN De tekst van de hieronder beschreven proefjes komt voor een groot deel overeen met de proefjes beschreven in SCOOP natuurkunde 1. Proef 1 De toggle Speciaal voor het computerprogramma is een extra component geïntroduceerd. Deze bestaat dus alleen maar binnen dit programma en mag je dus ook nergens anders gebruiken. De toggle werkt als een soort drukschakelaar. Om de werking ervan te onderzoeken kun je de volgende schakeling maken. a Sluit één LED aan op een drukschakelaar en een andere op een zogenaamde toggle. Wat is het verschil tussen een drukschakelaar en een toggle? Deze component is toegevoegd om schakelingen te onderzoeken met meerdere drukschakelaars. Door de toggle is het mogelijk om verschillende drukschakelaars tegelijkertijd in te drukken. Proef 2 De inverter De inverter (of omkeerder ) heet ook wel de NIET-poort. We gebruiken hem om een hoog signaal (systemat) te veranderen in een laag signaal en andersom. Stel de LED simuleert de gastoevoer naar de CV 1 Als de temperatuur hoog is (scoop) (schakelaar dicht), geeft een temperatuursensor een hoog signaal en gaat de LED branden. Dat is natuurlijk niet echt handig: een kachel die gaat branden als de temperatuur oploopt. In zo n geval gebruik je de inverter a Sluit op dezelfde schakelaar een tweede LED aan, maar nu via een inverter. Hierna worden een aantal proefjes beschreven die ook in paragraaf 8.2 van Scoop staan. Waarnodig zijn de schakelingen aangepast zodat je ze met het simulatie programma SYSTEMAT kunt uitvoeren. Een aantal proefjes en onderdelen is weggelaten omdat je deze niet met een simulatieprogramma kunt uitvoeren. Proef 3 De EN-poort Een zonnescherm moet omlaag als de zon schijnt en tegelijk de temperatuur hoog is. Nu moet je twee signalen combineren via een EN-poort. We gebruiken twee toggles S 1 en S 2 die bij indrukken 5 V geven. We spreken af: 5 V van S 1 betekent veel licht en 5 V van S 2 betekent hoge temperatuur a Sluit de twee signalen aan op de ingangen van de EN-poort en verbind de uitgang met de LED (de motor van het zonnescherm). -2-
U sim S 1 S 2 b Voorspel hoe de LED in deze schakeling zal reageren. S 1 Proef 4 De OF-poort De LED moet gaan branden als jij op S 1 of als je buurvrouw op S 2 drukt. Als jullie allebei indrukken moet de LED ook branden. In zo n geval gebruik je de OF-poort. a Maak deze schakeling. b Voorspel hoe de LED hier zal reageren en bouw daarna de schakeling. S 1 S 1 S 2 S 2 S 2 Proef 5 De comparator Bij de proef met de EN-poort gebruikte je een vaste spanning van 5 V als simulatie van: bij zonlicht moet het zonnescherm omlaag. In de praktijk is het ingewikkelder want de lichtsensor geeft, zoals elke sensor, een spanning af tussen de 0 V en 5 V. Voor we daarmee naar een verwerker gaan, moeten we afspreken of we dat signaal hoog of laag noemen. We doen dat met een comparator (of vergelijker ). De comparator heeft twee ingangen. Op de ene sluit je een sensor aan. De andere is verbonden met een regelbare spanning, de referentie spanning, dat is de spanning waarmee je de sensorspanning vergelijkt. De comparator reageert op iedere spanning tussen 0 V en 5 V. Als de sensorspanning hoger dan de referentiespanning is, wordt de uitgang hoog; zoniet dan blijft de uitgang laag. a Verbind de uitgang van de comparator met een LED en stel de referentiespanning in op 3 V. Verbind de ingang met de variabele spanning U sim en ga na of de LED brandt als U sim 3 V. Je kunt de spanning instellen door met ingedrukte linker muisknop op het balkje te schuiven (alleen tijdens de simulatie!). b Stel de variabele spanning speelt voor temperatuursensor en de LED voor kachel. Ontwerp een schakeling die de kachel aanzet zolang de temperatuur de gewenste waarde nog niet bereikt heeft. Proef 6 Het geheugen Een dief loopt even door een infrarode bundel. Je wilt dat daardoor een alarm afgaat en blijft afgaan totdat jij het uitzet. In zo n geval gebruik je een geheugen M (een memory). Deze verwerker heeft twee ingangen: set en reset die beide reageren op een hoog signaal. Als de dief door de bundel IR loopt, verandert een hoge spanning in een lage. We simuleren de lichtsensor met behulp van een variabele spanningsbron. Het geheugen heeft echter een hoog signaal nodig, we moeten dus een inverter gebruiken. a Ga na dat deze schakeling aan alle eisen voldoet. 5 b Ga na dat de set het wint als set en reset beide hoog zijn. Behalve de sensoren en de variabele spanning is er nog een signaalbron: de pulsgenerator. Deze geeft korte, hoge signalen (positieve elektrische pulsen) met een vaste maar wel instelbare frequentie. 3-3-
Je kunt deze pulsen aan een LED toevoeren en ze bij lage frequenties zelf tellen. Bij hoge frequenties lukt dat niet en doet een teller het werk voor je. De teller heeft drie ingangen: - Tel pulsen, hier sluit je de pulsgenerator op aan. - Tellen aan/uit, als je de ingang hoog maakt (of niet gebruikt), wordt er geteld. - Reset, een hoog signaal of de drukknop zet de teller op nul. c Ontwerp een schakeling met twee tellers waarbij de tellers doortellen. Dat wil zeggen dat als de ene teller van 9 naar 0 gaat de andere teller één hoger wordt. Proef 9 De AD-omzetter a Verbind de variabele spanningsbron met de ingang van de AD-omzetter en sluit LEDs aan op de vier digitale uitgangen. Voer de spanning op en lees steeds de spanning af als je bij de LEDs iets ziet veranderen. Neem de tabel over en vul de kolom van de spanning in. Een 1 betekent dat de LED brandt. De teller heeft twee uitgangen: - Een venster waarin een getal verschijnt, meestal van 0 t/m 9. - Een zogenaamde binaire uitgang. Proef 7 Pulsen tellen a Sluit de ingangen tel pulsen, tellen aan/uit en reset van de teller aan op toggles en onderzoek werking van de drie ingangen. Ga na dat de reset het altijd wint: Als je die hoog maakt, blijft de teller op nul staan, wat je ook met de andere ingangen doet. Proef 8 Tellen met LEDs a Maak deze schakeling en ga na hoe de LEDs en het venster reageren (f = 1 Hz). U(V) 8 4 2 1 0,00 0 0 0 0-0 0 0 1 - - - - -........... 1 1 1 1 Tot zover de proefjes die ook in het boek worden beschreven. Hierna volgen nog een aantal opdrachten om het ontwerpen van schakelingen te oefenen. b Vervang de pulsgenerator door een drukschakelaar. Noteer na iedere puls welke LEDs branden en wat er in het venster staat. venster LEDs bij de binaire uitgang 8 4 2 1 0 uit uit uit uit 1 uit uit uit aan 2 - - - -.......... -4-
Opdrachten Bij het maken van de onderstaande opdrachten moet je er rekening mee houden dat: - Een toggle alleen gebruikt mag worden voor simulatie doeleinden (tenzij ander vermeld). - Achter een sensor altijd een comparator moet. - Verschillende uitgangen niet naar één ingang mogen gaan (andersom wel). - De oplossing beter is als je minder poorten gebruikt. - De pulsgenerator op 1 Hz staat tenzij in de opdracht anders vermeld staat. A. Eenvoudig 1. Inbraakalarm 1 Als een inbreker even een lichtbundel onderbreekt, gaat er een alarmbel af. Het alarm kan door de huiseigenaar worden uitgezet door het indrukken van een knop. Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als lichtsensor en de zoemer als alarmbel. 2. Koelkast Er zijn mensen die het nog steeds niet zeker weten, maar het licht in de koelkast gaat echt uit als je de deur dichtdoet. Dit gebeurt door middel van een schakelaar die wordt ingedrukt als je de deur dichtdoet. Ontwerp zo n schakeling. 3. Rookmelder 1 Een rookmelder moet bij te veel rook een alarm laten afgaan. De gehele werking van de rookmelder moet met een testknop getest kunnen worden. De alarm van de rookmelder moet met een tweede drukknop kunnen worden uitgezet. Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als rooksensor, die bij 'te veel rook' een signaal van 4,0 V afgeeft. 4. Dimlicht In de meeste moderne auto s zit een beveiliging die je waarschuwt dat je lichten nog branden op het moment dat je de autodeur open doet. In de deur zit daarvoor een drukschakelaar dit wordt ingedrukt als de deur dicht is. Ontwerp zo n schakeling. De autolichten kun je met een toggle aan en uitzetten. 5. Automatische lamp Een docent natuurkunde wil dat er 's avonds achter zijn huis een lamp gaat branden als er iets beweegt. Hij gebruikt daarvoor onder andere een bewegingssensor en een lichtsensor. Ontwerp een schakeling die aan de eisen voldoet. 6. Snuffelpaal Een snuffelpaal controleert de samenstelling van de lucht. Als de lucht schoon is moet er een groene lamp gaan branden. Als de luchtverontreiniging boven een bepaalde waarde komt (alarmfase 1) moet er een oranje lamp gaan branden als de luchtverontreiniging boven een nog hogere waarde is gestegen gaat er een rode lamp (alarmfase 2) branden. Ontwerp de schakeling (NB. Als er mogen geen lampen tegelijkertijd branden). 7. Aquarium Een bezitter van een zoutwater aquarium wil een schakeling ontwerpen die de temperatuur van het water in de gaten houdt. De temperatuur van het water moet tussen de 23 o C (=2,3 V) en 27 o C (=2,7 V) blijven. Als buiten deze waarden komt moet er een alarm gaan. Ontwerp de bijbehorende schakeling. Gebruik de variabele spanningsbron als temperatuurssensor. 8. Mistdetector Een mistdetector wordt gebruikt om een matrixbord boven de weg van maximumsnelheden te voorzien. Het bord kunnen wij ons voorstellen als 3 lampen. Als lamp 1 brandt is de maximum snelheid 120 km/h, brandt lamp 2 dan is de maximumsnelheid 80 km/h en als lamp 3 tenslotte brandt is de maximum snelheid 50 km/h. Als de detector een spanning geeft tussen de 4 en 5 V is er geen of nauwelijks mist en mogen de auto's 120 km/h rijden. Tussen de 2 en 4 V is het behoorlijk mistig en mogen de auto's 80 km/h rijden. Tussen de 0 en 2 V is er dichte mist en is de maximumsnelheid 50 km/h. - Ontwerp de bijbehorende schakeling B. Waarheidstabellen 1. EN-poort Door de verschillende poorten op een handige manier met te verbinden kun je alle poorten op bouwen uit andere poorten. Maak met alleen OF-poorten en inverters een EN-poort 2. OF-poort Door de verschillende poorten op een handige manier met te verbinden kun je alle poorten op bouwen uit andere poorten. Maak met alleen EN-poorten en inverters een OF-poort 3. NEN-poort Door de verschillende poorten op een handige manier met te verbinden kun je alle poorten op bouwen uit andere poorten. Maak met alleen OF-poorten en inverters een NEN-poort. -5-
4. NOF-poort Door de verschillende poorten op een handige manier met te verbinden kun je alle poorten op bouwen uit andere poorten. Maak met alleen ENpoorten en inverters een NOF-poort. 5. XOF-poort Door de verschillende poorten op een handige manier met te verbinden kun je alle poorten op bouwen uit andere poorten. Maak met alleen ENpoorten, OF-poorten en inverters een XOF-poort. 6. OF-poort 2 Hoewel we hem liever niet gebruiken is de NENpoort één van de belangrijkste poorten omdat je alle poorten vrij eenvoudig met NEN-poorten kunt maken. Maak met NEN-poorten en inverters een OF-poort. 7. EN-poort 2 Hoewel we hem liever niet gebruiken is de NENpoort één van de belangrijkste poorten omdat je alle poorten vrij eenvoudig met NEN-poorten kunt maken. Maak met NEN-poorten en inverters een EN-poort. 8. NOF-poort Hoewel we hem liever niet gebruiken is de NENpoort één van de belangrijkste poorten omdat je alle poorten vrij eenvoudig met NEN-poorten kunt maken. Maak met NEN-poorten en inverters een NOF-poort. 9. Inverter Hoewel we hem liever niet gebruiken is de NENpoort één van de belangrijkste poorten omdat je alle poorten vrij eenvoudig met NEN-poorten kunt maken. Maak met NEN-poorten een inverter. C. Tellers 1. Winkelbel Als een klant een winkel binnenkomt, gaat bij het passeren van een lichtpoortje direct de winkelbel even rinkelen. Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als lichtsensor, en de zoemer als winkelbel. Gebruik de teller als secondenklok, die na een tijdsduur van ongeveer 2 s de zoemer uitschakelt. Zorg ervoor dat dan ook de teller stopt en weer op nul wordt gezet. 2. Schoolbel De schoolbel rinkelt steeds 3 s nadat er aan het eind van een lesuur even op een knop gedrukt is. Ontwerp dit systeem. Zorg ervoor dat de klok weer op nul wordt gezet nadat de bel 3 s gerinkeld heeft. 3. Schoolbel 2 De schoolbel rinkelt steeds 5 s nadat er aan het eind van een lesuur even op een knop gedrukt is. Ontwerp dit systeem. Zorg ervoor dat de klok weer op nul wordt gezet nadat de bel 5 s gerinkeld heeft. 4. Schoolbel 3 De schoolbel rinkelt steeds 6 s nadat er aan het eind van een lesuur even op een knop gedrukt is. Ontwerp dit systeem. Zorg ervoor dat de klok weer op nul wordt gezet nadat de bel 6 s gerinkeld heeft. 5. Schoolbel 4 De schoolbel rinkelt steeds 7 s nadat er aan het eind van een lesuur even op een knop gedrukt is. Ontwerp dit systeem. Zorg ervoor dat de klok weer op nul wordt gezet nadat de bel 7 s gerinkeld heeft. 6. Sirene Ontwerp een schakeling met 2 zoemers die om en om gedurende 1 s verschillende tonen laten horen. De ene zoemer produceert een toon van 440 Hz (a=440) en de andere een toon van 880 Hz. 7. Vuurtoren Bij een vuurtoren brandt de lamp constant. Het aan/uit-ritme ontstaat door de lamp wel of niet af te schermen. Maar zo'n aan/uit-ritme kan ook ontstaan door het in- en uitschakelen van de lamp. Ontwerp zo n systeem. Gebruik een LED als vuurtorenlamp, die steeds 2 s aan en 6 s uit is. 8. Vuurtoren 2 Bij een vuurtoren brandt de lamp constant. Het aan/uit-ritme ontstaat door de lamp wel of niet af te schermen. Maar zo'n aan/uit-ritme kan ook ontstaan door het in- en uitschakelen van de lamp. Ontwerp zo n systeem. Gebruik een LED als vuurtorenlamp, die steeds 3 s aan en 1 s uit is. 9. Vuurtoren 3 Bij een vuurtoren brandt de lamp constant. Het aan/uit-ritme ontstaat door de lamp wel of niet af te schermen. Maar zo'n aan/uit-ritme kan ook ontstaan door het in- en uitschakelen van de lamp. Ontwerp zo n systeem. Gebruik een LED als vuurtorenlamp, die steeds 4 s aan en 1 s uit is. 10. Vuurtoren 4 Bij een vuurtoren brandt de lamp constant. Het aan/uit-ritme ontstaat door de lamp wel of niet af te schermen. Maar zo'n aan/uit-ritme kan ook ontstaan door het in- en uitschakelen van de lamp. Ontwerp zo n systeem. Gebruik een LED als vuurtorenlamp, die steeds 3 s aan en 2 s uit is. -6-
D. Moeilijk 1. Alarminstallatie Een antiekhandelaar wil bij zijn voordeur een alarminstallatie, onder andere bestaande uit een bewegingssensor en zoemer, installeren. Hij wil dat dit alarm met één drukschakelaar s avonds kan worden ingeschakeld en met een tweede schakelaar uitgezet kan worden. Met de tweede schakelaar kan ook de zoemer worden gereset. Het alarm moet een geluidssignaal afgeven als iemand te dicht bij de voordeur komt. Het alarm mag niet afgaan als zijn poes de voordeur nadert. Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als bewegingssensor, die bij 'poes' een signaal van 0,5 V afgeeft en bij 'mens' een signaal van meer dan 1,5 V 2. Rookmelder 2 De rookmelder van opdracht A.3 geeft vaak een vals alarm, bijvoorbeeld als er sigarettenrook in de rookmelder geblazen wordt. Dit probleem kan worden opgelost door het alarm pas te laten afgaan als er enige tijd rook is geconstateerd. Ontwerp dit systeem. Zorg ervoor dat het alarm pas afgaat als er 4 s lang rook is geconstateerd. 3. Reactietijdmeter Een reactietijdmeter is een soort stopwatch met twee drukknoppen. Met de ene drukknop wordt de tijdmeter gestart. Iemand anders bedient een tweede drukknop, waarmee de tijdmeter wordt stilgezet. Op de tijdmeter is dan zijn of haar reactietijd af te lezen. Door het gelijktijdig indrukken van beide knoppen wordt de stopwatch weer op nul gezet. Ontwerp dit systeem. 4. Luchtsluis Bij sommige laboratoria bevindt zich bij de ingang van bepaalde afdelingen een luchtsluis. Je moet dan door twee deuren. Nadat je de eerste deur bent gepasseerd, loop je door een lichtpoortje. Daardoor gaat de tweede deur met een elektromagneet even op slot. Je moet dus even wachten voordat je de tweede deur kunt openen. Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als lichtsensor, en een LED als elektromagneet. Zorg ervoor dat de tweede deur 8 s lang op slot blijft zitten. 5. Föhn Een föhn heeft een drukknop voor het inschakelen en een andere drukknop voor het uitschakelen van het apparaat. In de föhn zit een ventilator (zoemer) en een verwarmingselement (rode LED (a=4)). De föhn moet beveiligd zijn tegen oververhitting: de temperatuur van de warme lucht mag niet hoger worden dan 45 o C. Als de temperatuur boven deze waarde komt, moet het verwarmingselement worden uitgeschakeld. Als de temperatuur weer onder deze waarde komt moet het element weer aangezet worden. Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als temperatuursensor, die bij een temperatuur van 45 o C een signaal van 3,0 V afgeeft. 6. Voetgangerslicht Het voetgangerslicht bij een oversteekplaats staat normaal gesproken op rood. Met een drukknop kan een voetganger het licht op groen zetten. Na het indrukken van de knop gebeurt er 3 s niets. Dan gaat het rode licht uit, en het groene licht aan. Het groene licht blijft 5 s branden. Daarna wordt de startsituatie (rood licht) hersteld, tot er weer op de knop gedrukt wordt. Ontwerp dit systeem. Gebruik twee LED s als groen (a=2) en rood (a=4) licht. 7. Inbraakalarm 2 Een inbraakalarm dat een afgesloten ruimte moet beveiligen reageert alleen op geluid. Het alarm kan met één knop worden ingeschakeld en met een andere knop worden uitgezet. Bij het waarnemen van een inbreker moet er een lamp gaan knipperen. De lamp moet steeds 2 s uit en 2 s aan. Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als geluidssensor, die een signaal van 3,5 V afgeeft als de inbreker aanwezig is. 8. Automatische lamp 2 De schakeling bij opdracht A.5 heeft een groot nadeel. Als de docent 's avonds thuis komt gaat de lamp inderdaad branden, maar als hij stilstaat voor de achterdeur en de sleutel in het slot wil steken gaat de lamp weer uit. Dit komt natuurlijk doordat hij dan stilstaat. Hij wil een nieuwe schakeling ontwerpen. De lamp moet ongeveer 4 minuten blijven branden nadat 's avonds een beweging wordt opgemerkt. Hij gebruikt daarvoor onder andere een pulsgenerator die elke minuut een puls geeft. Ontwerp de nieuwe schakeling. 9. Quiz Bij een quiz met 2 deelnemers mag de deelnemer die het eerst op zijn knop drukt de vraag beantwoorden. Bij de kandidaat die als eerste op de knop drukt gaat een lamp branden (en blijft branden). Als de langzame deelnemer iets later op zijn knop drukt, gebeurt er niets. De quizmaster kan de lampen resetten. Ontwerp de bijbehorende schakeling. 10. Doorteller De teller in systemat kan maar tot en met 9 tellen, terwijl het toch wel handig zou zijn als je een teller had die tot 100 kan tellen. Ontwerp een schakeling met 3 tellers die netjes doortelt. -7-
11. Aquarium 2 Iemand wil de temperatuur van zijn aquarium automatisch regelen met een verwarmingselement (rode LED). De verwarming moet aangaan als de temperatuur onder de 20 o C (=2,0 V) komt en weer uitgaan als de temperatuur boven de 23 o C (=2,3 V) komt. Het water moet daarna weer afkoelen tot 20 o C voordat de verwarming weer mag aangaan. Ontwerp de bijbehorende schakeling. Gebruik de variabele spanningsbron als temperatuurssensor. 12. Looplicht Ontwerp een schakeling bestaande 4 lampjes die na elkaar gaan branden (vorige gaat weer uit) waarna het geheel weer van voren af aan begint. 13. Vertraagde lamp Bij veel auto s gaat de binnenverlichting automatisch branden als je de deur opendoet. Helaas gaat het licht meestal ook direct weer uit als je de deur dichtdoet. Het gevolg is dan wel dat je als bestuurder in het donker zit te knoeien om de sleutel in het contactslot te krijgen. Ontwerp een schakeling waarbij er 9 s een lamp gaat branden als toggle 1 wordt gesloten (= deur dicht). Het licht moet ook uitgaan als de contactsleutel voordat de 9 s voorbij zijn in het contactslot zit (toggle 2 dicht). 14. codeslot In films zie je vaak dat deuren alleen kunnen worden geopend als op een toetsenbord de juiste code wordt ingetoetst. Ontwerp een schakeling bestaande onder andere uit 3 drukschakelaars (A, B en C), waarbij er een lamp gaat branden als je de schakelaars in de volgorde A, C, B indrukt. Bij elke andere volgorde moet er een alarm (= zoemer) afgaan. Het alarm kan gereset worden door een vierde drukknop. 15. frequentiemeter Ontwerp een schakeling die nadat je op een knop hebt gedrukt de frequentie van een pulsgenerator bepaald en op een display zet. Daar blijft het getal staan totdat je opnieuw op de knop drukt (hint: de frequentie is het aantal pulsen per seconde). 16. Wekker Voor het gemak gaan we er van uit dat een dag maar 10 uur duurt. Ontwerp een schakeling waarbij de wekker op tellerstand 3 (= 3 uur) een alarm geeft, als de wekker door middel van een toggle is aangezet. Het alarm blijft net zo lang gaan tot dat deze met de toggle wordt uitgezet. De pulsgenerator geeft elk uur één puls. -8-