9 Technische automatisering

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 26 9 Technische automatisering 9. Inleiding Voorkennis Automaten a A Verwarmingsthermostaat: Taak: in/uitschakelen verwarming Je moet de thermostaat zelf instellen op de gewenste temperatuur. De verwarmingsthermostaat gaat na in hoeverre de heersende kamertemperatuur in overeenstemming is met de gewenste waarde: is de kamertemperatuur lager dan gewenst, dan schakelt de thermostaat de verwarming in. B Wcstortbak Taak: Een hoeveelheid water in de stortbak opslaan, zodat deze direct voor een spoelbeurt gereed is. De automaat is over het algemeen door de fabriek ingesteld door middel van een vlotterinstelling. Nadat er op de spoelknop is geduwd en de voorraad water is weggespoeld, wordt de stortbak opnieuw gevuld tot een bepaalde waarde. Zo gauw deze waarde bereikt wordt, wordt de kraan weer automatisch afgesloten. b Thuis: magnetron, afstandsbediening tv, programmering video, enz. chool: schoolbel, snoepautomaat, schuifdeuren, enz. Verkeer: verkeerslichten, mistsignalering, snelheidscontrole, enz. Winkel: bel, diefstalcontrole, streepjescode, enz. Fabriek: flessenvuller, robot bij autofabriek, diktecontrole plaatmateriaal, enz. c Maak zelf een keuze en overleg hierover met een klasgenoot. 2 Technische automatisering a Bespreek de antwoorden met je klasgenoten. b Bespreek de antwoorden met je klasgenoten. 3 Elektrische schakelingen A Temperatuur: NTC hoe hoger de temperatuur is des te lager is de weerstand. B Lichtsterkte: LD hoe groter de lichtsterkte is des te lager is de weerstand. C Geluidssterkte: microfoon hoe groter de geluidssterkte is des te groter is de spanning die de microfoon afgeeft. 9.2 Automaten Kennisvragen 6 A Invoerblok: temperatuursensor B Invoerblok: lichtsensor C Invoerblok: geluidssensor Uitvoerblok: verwarmingselement Uitvoerblok: lamp Uitvoerblok: motor van de garagedeur 7 A Invoerblok: bewegingssensor. Uitvoerblok: motor van de schuifdeuren. Verwerkingblok: schakeling die er voor zorgt dat de deurmotor geactiveerd wordt zodra er beweging wordt waargenomen (zie figuur A). B Invoerblok: lichtsensor. Uitvoerblok: motor van het zonnescherm. Verwerkingblok: schakeling die het toenemen van de hoeveelheid zonlicht omzet in het laten dichtgaan van een zonnescherm (zie figuur B). C Invoerblok: lichtsensor. Uitvoerblok: lamp. Verwerkingblok: schakeling die ervoor zorgt dat een lamp aangaat als de hoeveelheid buitenlicht afneemt (zie figuur C). Vervolg op volgende bladzijde. figuur A figuur B figuur C bewegingssensor motor van deuren lichtsensor motor van zonnescherm lichtsensor lamp

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 27 Vervolg opgave 7. D Invoerblok: (water)hoogtesensor. Uitvoerblok: pomp. Verwerkingblok: schakeling die een pomp aanzet als het waterniveau te hoog is of die een overloopschuif opentrekt zodat het water weer tot de gewenste hoogte kan zakken. (Zie figuur D). figuur D hoogtesensor pomp of overloopschuif 8 Figuren van boven naar onder: A Continu, omdat alle mogelijke waarden in het gegeven bereik mogelijk zijn. B Binair, omdat slechts twee waarden mogelijk zijn, namelijk hoog en laag. C Continu, omdat tussen de twee uiterste grenzen alle waarden mogelijk zijn. D Binair, omdat slechts enkele waarden mogelijk zijn. Oefenopgaven Voetgangerslicht a Invoerblok: drukschakelaar. Uitvoerblok: lampen en geluidsbron. Verwerkingblok: als er op de drukschakelaar is gedrukt, moet de schakeling er voor zorgen dat na enige tijd het licht van rood op groen springt. Bovendien moet het geluidssignaal van karakter veranderen. Na verloop van een ingestelde tijd moet de groene lamp een paar keer knipperen om vervolgens weer uit te gaan, terwijl de rode lamp op hetzelfde moment weer aangaat. De schakeling moet ook een tijdklok hebben om op de juiste manier met de gewenste tijdsinstellingen te kunnen omgaan. b Bespreek de antwoorden met je klasgenoten. 2 Wasdroger a Invoerblok: temperatuursensor en klok. Uitvoerblok: motor van de trommel, het verwarmingselement en ventilator. Verwerkingblok: de schakeling moet drukschakelaar temperatuursensor klok nagaan of er voldaan wordt aan de temperatuurvoorwaarde (niet te hoog) en de tijdvoorwaarde (klok geeft hoog signaal). Wordt aan beide voorwaarden voldaan, dan moet de schakeling ervoor zorgen dat de trommelmotor draait, het verwarmingselement aan is en de ventilator draait. b Bijvoorbeeld: Invoerblok: signaal of de wasdroger aan staat. Uitvoerblok: deurblokkeerder Verwerkingblok: de schakeling moet er voor zorgen dat de deur niet geopend kan worden zolang de wasdroger aanstaat. Ga met je klasgenoten na of er nog andere oplossingen mogelijk zijn. 3 Mens als automaat a Invoerblok: de zintuigen ogen, oren, huid (tast en temperatuur), tong(smaak), neus (geur), evenwichtszintuig (stand lichaam). zintuigen Uitvoerblok: spieren Verwerkingblok: hersenen b Met zenuwen die een (elektrisch) signaal naar de hersenen sturen. De hersenen sturen (na verwerking) op hun beurt weer signalen naar de spieren. c Het vangen van een bal; het reageren van het oog op een grote hoeveelheid licht; het reageren van het lichaam als de temperatuur te hoog wordt (transpireren). rood licht groen licht geluidsbron trommelmotor verwarmingselement ventilator hersenen spieren

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 28 4 Verwarmingsthermostaat a De verwarmingsthermostaat in een cvinstallatie moet er voor zorgen dat de cv aangaat als de temperatuur in de kamer lager is dan de gewenste waarde. Zodra de gewenste temperatuur bereikt is moet de cv weer uit worden gezet. b De kwikschakelaar zorgt voor een gesloten stroomkring waardoor een elektromagneet wordt geactiveerd die de gasklep open houdt. Als de temperatuur stijgt, buigt het bimetaal waardoor de kwikschakelaar kantelt. Bij de ingestelde temperatuur moet dan juist de kwikdruppel wegrollen, zodat de stroomkring verbroken wordt en de gasklep dicht gaat. c Invoerblok: temperatuursensor in de vorm van een bimetaal. Uitvoerblok: elektromagneet. Verwerkingblok: kwikdruppel met bijbehorende schakeling. Bij de gewenste temperatuur moet de kwikdruppel net wegrollen en de stroomkring verbreken. 5 Waakvlambeveiliging a Het laten ontbranden van het gas op het moment dat het gas uit de gasbrander stroomt. b Dan is het gevaar dat er gas naar de brander stroomt, zonder dat dit gas direct wordt ontstoken. Er treedt dan het gevaar van een gasexplosie op. c Controleren of de waakvlam brandt. d Als de waakvlam brandt, zorgt het thermokoppel voor een stroom die de elektromagneet laat werken. Hierdoor wordt de gasklep open gehouden waardoor het gas naar de waakvlam kan en waardoor eventueel ook gas naar de brander kan als de betreffende gasklep wordt opengezet. Als de waakvlam uitgaat, werkt de elektromagneet niet meer en duwt het veertje de gasklep dicht. e Invoerblok: thermokoppel. Uitvoerblok: elektromagneet. Verwerkingblok: in feite is de combinatie??? thermokoppel van thermokoppel en vlam ook een soort van verwerkingsblok. Als de temperatuur van de vlam niet hoog genoeg is, zal het thermokoppel te weinig spanning leveren om de elektromagneet voldoende te laten werken. 9.3 In en uitvoerblok Kennisvragen temperatuursensor elektromagneet elektromagneet 7 a De sensor is lineair tussen 4,0 en 2,0 m/s omdat in dat bereik het diagram een rechte lijn te zien geeft. 4,0,0 b Gevoelighe id = = 0,375 Vs/m [= V/(m/s) ] Afgerond: Gevoeligheid = 0,38 Vs/m 2 4 4,5 2,0 8 a Gevoeligheid: = 0,0833 V/ C Afgerond: Gevoeligheid = 8,3 0 2 V/ C 40 0 Meetbereik: tussen 0 C en 40 C b Grafiek loop twee keer zo steil, want de gevoeligheid is nu 0,6 V/ C. Het bereik loopt van 0 C tot ca. 28 C. N.B. dit laatste punt is op twee verschillende manieren te bepalen: e manier: Teken de nieuwe karakteristiek en lees af bij = 5,0 V 2e manier: Het sensorsignaal moet toenemen van 2,0 V tot 5,0 V: Δ = 3,0 V; met G = 0,66 V/ C vind je ΔT = 8 C. De maximale temperatuur is dan 0 8 = 28 C 5 4 2 e sensor e sensor 3 2 0 0 5 0 5 20 25 30 35 40 T ( o C)

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 29 9 Het ijkdiagam is lineair want je ziet een schuine rechte lijn. 4,7,0 De gevoeligheid is te bepalen door 2 punten op de lijn te nemen: gevoeligheid: = 0,00529 V/lux 700 0 Afgerond: Gevoeligheid = 5,3 0 3 V/lux 20 Gegeven: bij T = 2 C = 2,60 V; Gevoeligheid = 0 mv/ C = 0,00 V/ C. Het ijkdiagram is lineair dus als je twee punten in het,tdiagram vastlegt, kun je het ijkdiagram al tekenen: bij T = 0 C = 2,60 2 0,00 = 2,58 V; bij T = 5 C = 2,60 3 0,00 = 2,63 V. Verder: zie figuur hiernaast. 2 a Zie de figuur hiernaast. b Bereik: van 5 db tot 5 db. 3,20,20 c Gevoelighe id = = 0,050 V/dB 80 40 Afgerond: Gevoeligheid = 5,0 0 2 V/dB 22 De gevoeligheid van de microfoon is bij 85 db kleiner dan bij 95 db omdat het ijkdiagram een lijn te zien geeft die steeds steiler loopt. Bij grotere geluidssterkte is er een grotere verandering van het sensorsignaal per db toename. Oefenopgaven 32 Poststukken F z.max = m g = 20,0 9,8 = 96,2 N sensor C valt duidelijk af. Het meetbereik is onvoldoende. ensor B met het bereik van 0 200 N voldoet het beste. In het betreffende meetgebied van 0 200 N heeft deze sensor ook de grootste gevoeligheid namelijk 0,020 V/N. 33 Kamerthermostaat De kamertemperatuur zal nooit boven de 50 C komen, maar wel onder de 25 C. Dus sensor C en D vallen af. De keuze tussen sensor A en B is ook duidelijk: sensor B heeft de grootste gevoeligheid. Dus deze is het meest geschikt voor de kamerthermostaat. Conclusie: ensor B het meest geschikt. 2,64 2,62 2,60 2,58 2,56 5 4 3 2 0 0 0 0 2 3 4 T ( o C) 0 20 40 60 80 00 20 L (db) 5 40 34 Broeikas a Zie de figuur hiernaast. 5 3,5 0,5 b Gevoelighe id = = 0,0500 V/% 00 40 Afgerond: Gevoeligheid = 5,0 0 2 V/% c Zie de gestippelde lijn in diagram. s 4 3 bij vraag c 2 0 0 40 50 60 70 80 90 luchtvochtigheid (%) 00

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 30 9.4 Verwerkingsblok Kennisvragen 36 A Comparator B ENpoort C ENpoort D Invertor 37 ref = 2,4 V 38 a Zie de figuur hiernaast. b Elke volgende uitgang heeft een frequentie die 2 zo klein is als de voorafgaande omdat de tijdsduur 2 zo groot wordt. Bijvoorbeeld: f 3 = f 2 2 puls 2 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 6 t (s) t (s) t (s) 3 t (s) 4 t (s) 39 Zie de figuur hiernaast. lichtsensor 2 3 ref = 0,7 V 40 De pulsgenerator geeft nu 2 pulsen per sec. Elke halve seconde verspringt het display. Het getal op het display stelt het aantal halve seconden voor. 4 a De pulsgenerator moet elke minuut één puls geven: f = Hz = 0,07 Hz. 60 b Uitgang 4, want na 4 pulsen zal deze uitgang van laag veranderen in hoog. 42 0 = 2 3 2 2 0 2 2 0 = 8 4 0 = 3 0 0 = 2 7 0 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 0 2 2 0 = 28 32 6 8 4 0 = 89 43 De code met de hoogste waarde is 255 (zie ook opg. 54!) Oefenopgaven 53 Zie de figuur hiernaast. Om na te gaan of deze schakeling klopt, kun je een waarheidstabel van de schakeling maken (zie schema hieronder). 2 3 4 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 & 4 3 5 &

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 3 54 Decimaal binair 4 = 2 3 2 2 2 0 2 0 0 7 = 2 7 0 2 6 2 5 0 2 4 2 3 0 2 2 2 2 0 0 0 0 255 = 2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 2 0 55 XOFpoort a Zie de tabel hiernaast. b Een OFpoort geeft ook een als en 2 beide (d.w.z. hoog) zijn. c 2 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 3 0 0 0 0 0 0 56 Winkelbel Bij het onderbreken van de lichtbundel wordt het sensorsignaal tijdelijk lager dan het referentiesignaal ref van de comparator. De uitgang wordt daardoor even laag, terwijl de invertor er tijdelijk weer een hoog signaal van maakt. Door dit hoge signaal wordt de geheugencel 'geset'. De uitgang van de geheugencel blijft hoog totdat er ook een hoog signaal op de reset wordt aangeboden. 57 Teller a Op het moment dat de 5e puls wordt aangeboden wordt zowel de uitgang '' als '4' hoog. De ENpoort krijgt dus 2 hoge signalen aangeboden en geeft op zijn uitgang als gevolg daarvan ook een hoog signaal. Door dit hoge signaal wordt de teller gereset via. b luit de uitgang 2 direkt aan op de reset van de teller. Zie verder figuur hiernaast. 9.5 Automatisering Kennisvragen 59 a Meetsysteem: tuursysteem: ijktabel Hz hoog drempelwaarde(n) tel pulsen 8 4 A / U 2 sensor(s) s a scherm sensor(s) s a actuator(s) b Overeenkomsten: elk systeem bestaat uit een invoer, verwerkings en uitvoerblok. Elk invoerblok bevat één of meer sensors. egelsysteem: sensor(s) drempelwaarde(n) c Verschillen tussen stuur en meetsysteem: terugkoppeling Bij stuursysteem wordt in verwerkingsblok met drempelwaarden gewerkt; bij meetsysteem met ijkgegevens (ijktabel). Bij stuursysteem bevat het uitvoer blok een actuator en bij een meetsysteem een (beeld)scherm Verschillen tussen stuur en regelsysteem: Bij stuursysteem wordt in verwerkingsblok met drempelwaarden gewerkt; bij regelsysteem wordt ook met drempelwaarden gewerkt maar deze hebben meer de betekenis van gewenste waarden waaraan het systeem moet proberen te voldoen, Bij een stuursysteem is er geen sprake van terugkoppeling; bij een regelsysteem wel d.w.z. de gebruikte actuator beïnvloedt de grootheid die de sensor van het invoerblok waarneemt. 60 A Digitaal B Analoog C Digitaal D Digitaal E Analoog F Digitaal. N.B. Mogelijk ook analoog indien dit gebeurt aan de hand van ronddraaiende wieltjes met maatstrepen en getallen op de buitenkant. s a actuator(s)

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 32 6 tuursysteem: er is alleen een actie die volgt op het overschrijden van een drempelwaarde. 62 tuursysteem: er is alleen een actie die volgt op het overschrijden van een drempelwaarde, namelijk teveel gewicht in de lift. Zolang de mensen in de lift geen initiatief nemen om eruit te stappen gebeurt er niets. Pas als het gewicht onder de ingestelde drempelwaarde zakt, gaan de liftdeuren dicht. 63 Tankpistool: stuursysteem. De sensor op het uiteinde neemt waar of de tank voldoende gevuld is. Zodra aan deze waarde voldaan wordt, wordt de benzinekraan afgesloten. Wasautomaat: stuursysteem. Het programma van de wasmachine werkt een voorgeprogrammeerde volgorde van handelingen af Digitale weegschaal: meetsysteem. Met behulp van het sensorsignaal en de ijkgegevens zorgt het verwerkingsblok ervoor dat de gemeten waarden op het display worden weergegeven. Oefenopgaven 85 tormalarm Volgens het diagram van figuur 7 is het sensorsignaal s = 4,0 V bij een snelheid v = 2 m/s. De referentiespanning ref moet dus worden ingesteld op 4,0 V. Verder zie de figuur hiernaast. s windsnelheidssensor ref = 4,0 V a 86 Aquariumtemperatuur Volgens het diagram van figuur 8 is s = 2,40 V bij 5 C en s = 3,25 V bij 25 C. Verder zie de figuur hiernaast. 87 ookmelder De drempelwaarde wordt bepaald door de ingestelde referentiespanning ref van de comparator. Het alarmsysteem is uit te schakelen door middel van een drukschakelaar. rooksensor ref = 2,40 V ref = 3,25 V ref =... V M 88 Windturbine a Het ijkdiagram laat zien dat de grafieklijn lineair verloopt tussen de snelheden v = 5,0 m/s en v = 5 m/s. 5,3 0,9 Gevoelighe id = = 0,440 Vs/m [= V/(m/s) ] Afgerond: Gevoeligheid = 0,44 Vs/m 5 5,0 b Orientatie Taak: Een stuursysteem, dat de windturbine stillegt als de windsnelheid kleiner is dan 3,0 m/s en groter is dan 5,0 m/s. Het bijbehorende blokschema zou er als volgt uit kunnen zien: Drempelwaarden: bij v = 3,0 m/s s = 0,30 V en bij v = 5,0 m/s s = 5,30 V. Planning In het verwerkingsblok zitten in ieder geval de 2 comparatoren waarmee de drempelwaarden zijn vast te leggen. Deelsystemen Gebruiken we comparator voor de lage snelheid, dan moet er een invertor achter worden geschakeld omdat bij een snelheid lager dan 3,0 m/s (en dus s < 0,30 V) de comparator een laag signaal geeft, terwijl de OFpoort een hoog signaal aangeboden moet krijgen. De comparator 2 wordt gebruikt voor de hoge snelheid. Deze krijgt een hoog signaal op de uitgang als de snelheid boven de 5,0 m/s (en dus s > 5,30 V) komt. Vervolg op volgende bladzijde. stuursysteem drempelwaarden uit ijkdiagram windsnelheidssensor A B actuator B die turbine uit en in kan schakelen

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 33 Vervolg van opgave 88. Er is sprake van een 'OFsituatie' namelijk de windsnelheid lager dan 3,0 m/s óf hoger dan 5,0 m/s. Dat betekent het gebruik van een OFpoort. Achter de OFpoort moet nog een invertor geplaatst worden omdat de windturbine volgens de opgave stilstaat als het uitgangssignaal in B laag is. comparator Uitvoering We 'bouwen' de schakeling volgens de figuur hiernaast: Controle Ga na eens na of de schakeling geheel volgens wens reageert. windsnelheidssensor A ref = 0,3 V comparator 2 ref = 5,3 V 89 Lichtautomaat a De lichtsensor geeft een continu (of analoog) signaal af, terwijl de verwerkers met tweewaardige (of binaire) signalen werken: er is een comparator nodig die van een continu signaal een tweewaardig signaal maakt. Als het donker wordt, geeft de lichtsensor een lager signaal af. De comparator geeft dan juist een laag signaal af, terwijl een hoog signaal nodig is. De invertor maakt van dit lage signaal een hoog signaal. b Met de combinatie pulsgenerator en teller kan een klok gemaakt worden die na de gewenste tijd een signaal afgeeft waarmee de lamp uitgezet kan worden. c De lamp werkt (meestal) op 230 V. D.w.z. een spanning die het verwerkingsblok niet kan leveren. Daarom wordt een relais gebruikt dat de lamp in een eigen stroomkring kan inschakelen. d De pulsgenerator geeft 0,020 pulsen per seconde d.w.z. 2 pulsen in 00 s ofwel puls in 50 s. B 4400 e In 4,0 uur zitten 4,0 3600 = 4400 s. In deze tijd worden er = 288 pulsen gegeven. 50 f Een klok met 8 uitgangen kan maximaal 2 8 = 256 verschillende waarden aannemen, d.w.z. van 0 t/m 255. Het berekende aantal van 288 is groter dan 255. Conclusie: er is een teller met 9 uitgangen nodig (daarmee heb je 29 = 52 mogelijke combinaties. (Deze kan van 0 t/m 5 tellen). g Zie de figuur hiernaast. Toelichting: Je hebt een invertor én een ENpoort bij de eerste aanvulling nodig. Als het donker is (F hoog) en de tijd niet verstreken is (T laag, dus uitgang invertor hoog) moet de lamp branden. De ENpoort zorgt dat G hoog is als aan deze beide voorwaarden is voldaan. h Zie de figuur hiernaast. Toelichting: Als de lamp uitgaat, is G laag. Met dit signaal kan de teller worden uitgezet: verbind G met A/U. Het resetten van de teller gebeurt Hz als het signaal bij van laag naar hoog gaat. Als je alleen F met mag verbinden, A / U dan moet er een extra invertor tussen worden geplaatst. Bij het licht worden gaat namelijk de comparator van laag naar hoog en dus de invertor met uitgang F van hoog naar laag. Door dit signaal nogmaals via een invertor te voeren is het geschikt om de teller te resetten. eerste aanvulling A N.B. Handiger is om gewoon ref rechtstreeks de uitgang van de comparator te verbinden met. De teller wordt dan gereset als het licht wordt (zie de figuur hiernaast). A ref A ref Hz Hz P P P teller A / U teller teller F T F T F T eerste aanvulling eerste aanvulling & & & G G G ~ ~ ~ A / U

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 34 90 Auto s tellen a Zie diagrammen hiernaast. Toelichting: de comparator gaat van laag naar hoog op het moment dat het sensorsignaal s de ingestelde referentiespanning ref bereikt. b Het referentiesignaal moet op een hogere waarde ingesteld worden. Omdat een auto zwaarder is dan een fietser, zal het signaal dat de druksensor afgeeft hoger zijn. Ligt ref boven fietser maar onder auto dan zal de comparator alleen een hoog signaal afgeven als de auto over de druksensor rijdt. s ref tijd c ref druksensor 0 Toelichting : Als een auto over de druksensor rijdt, geeft de comparator twee keer een hoog signaal af (twee wielen!), terwijl één auto geteld moet worden. Door de uitgang '2' van teller A te verbinden met 'tel pulsen' van teller B wordt er telkens één puls aan teller B toegevoerd nadat teller A 2 pulsen ontvangen heeft. d Digitale code: 0 0 2 7 2 6 0 2 5 2 4 2 3 2 2 2 0 2 = 28 64 6 8 4 2 = 222 e Teller C wordt met één verhoogd als teller B op 00 staat (want 64 32 4 = 00). Teller C geeft dus aan het aantal keer honderd auto's dat er gepasseerd is. Omdat teller B op nul staat, zijn er dus 222 00 = 22200 auto's gepasseerd. Het wordt dus tijd dat de ringweg aangelegd wordt! 9.7 Afsluiting Oefenopgaven 5 V 93 tartpistool Oriëntatie Gevraagd: chakeling voor een startsysteem. Gegeven: Lichtsensor geeft s =,0 V indien de lichtbundel niet onderbroken is. Een eventuele korte onderbreking van de lichtbundel moet met een geheugencel worden vastgelegd, waardoor een lamp en een zoemer in werking worden gezet. Planning Deelsysteem : door de lichtsensor met een comparator te verbinden, kan de drempelwaarde waarop de lichtonderbreking het startsysteem activeert, worden ingesteld bijv. op ref = 0,50 V. Het comparatorsignaal moet vervolgens met een invertor worden verbonden, zodat het onderbreken van het lichtsignaal tot een kort hoog signaal leidt waardoor de geheugencel kan worden geset. Deelsysteem 2: het alarm (lamp en zoemer) mag pas in werking komen als het systeem geactiveerd is d.w.z. zolang er nog niet duidelijk aan een start gewerkt wordt moet het systeem niet aan staan. Met een drukschakelaar kun je een geheugencel activeren () waardoor het systeem op stand by wordt gezet. Deelsysteem koppelen: het alarm mag pas afgaan als het systeem op standby staat én iemand te vroeg start. Dit betekent dat deelsysteem en deelsyteem 2 via een ENpoort aan elkaar gekoppeld moeten worden. Aan de uitgang van de ENpoort wordt dan de lamp en zoemer gekoppeld. Met een startschot moet het systeem uitgeschakeld worden omdat dan de atletiekwedstrijd is begonnen. Dit wordt nog weergegeven met een drukschakelaar, die het startschot af laat gaan én waardoor tevens beide geheugencellen gereset worden. Uitvoering Deelsysteem : M lichtsensor Vervolg op volgende bladzijde. tel pulsen A / U 8 4 2 5 V ref = 0,5 V tel pulsen A / U 28 64 32 6 8 4 2 comp tijd

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 35 Vervolg van opgave 93. Deelsysteem 2: standby schakelaar M De deelsystemen gekoppeld: lichtsensor ref = 0,5 V M Controle Ter controle ga je nog eens na of het systeem aan alle eisen voldoet en of er geen onnodige componenten gebruikt zijn. standby schakelaar startschot schakelaar M naar startpistool & 94 Voetgangerslicht Orientatie Gevraagd: Ga na in welke periode het rode licht brandt en in welke periode groen licht bij de gegeven schakeling. Planning Beginsituatie We nemen aan dat om te beginnen zowel geheugencel als 2 gereset zijn. In dat geval staat de teller uit én op 0 aangezien de resetingang hoog is door de invertor. Als ook de tweede geheugencel een laag uitgangssignaal heeft, dan brandt het rode lampje toch door de werking van de invertor. Het groene lampje is uit. ituatie vanaf t = 0 door druk op Vanaf t = 0 s zal de teller de aangeboden pulsen tellen. Bij de derde puls zijn de uitgangen en 2 van de teller beide hoog en zullen daarom ook de uitgang van de ENpoort hoog maken. Op datzelfde moment wordt geheugencel 2 geset en is de uitgang ervan ook hoog. De rode lamp gaat uit en de groene lamp gaat aan. ituatie vanaf de 8 e puls na de druk op Vanaf de 8 e puls worden beide geheugencellen door het hoge signaal op uitgang 8 van de teller gereset. De teller stopt met tellen, de groene lamp gaat uit en de rode lamp gaat weer aan. Het wachten is nu tot de volgende voetganger op de knop drukt. Uitvoering We geven bovenstaande weer in een kopie van figuur 57: druk op puls 0 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 Controle Controleer nog eens of de juiste pulsmomenten gekozen zijn. t (s) rood groen

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 36 95 Garagedeur Orientatie Gevraagd: Planning Een systeemontwerp voor automatische garagedeur dat moet voldoen aan de volgende eisen: na 3x toeteren gaat deur open; deurmotor schakelt via een relais en een drukschakelaar om te stoppen en tegelijk het systeem te resetten. N.B. Het systeem wordt hier uitgewerkt m.b.v. het programma ystematic IN. Deelsysteem : voor het produceren van het geluid van een auto kun je een zoemer gebruiken met een drukschakelaar. Door de zoemer op een voldoende kleine afstand voor een geluidssensor te zetten, kun je er voor zorgen dat de geluidssensor bijvoorbeeld,5 V aan sensorspanning afgeeft als de zoemer aanstaat. De geluidssensor wordt vervolgens op een comparator aangesloten die wordt ingesteld op een referentiespanning van,5 V. Dus als de auto voldoende dicht is genaderd en het geluid van de toeter zodanig hard is dat de geluidssensor een spanning van,5 V afgeeft, zorgt de comparator voor een hoog uitgangssignaal. Deelsysteem 2: m.b.v. een teller is het driemaal toeteren te verwerken: de uitgang en 2 wordt dan op een ENpoort aangesloten. Bij driemaal toeteren kan deze ENpoort een geheugencel activeren. Deelsysteem 3: voor het stoppen wordt een drukschakelaar gebruikt die de geheugencel kan resetten om het openen van de garagedeur te stoppen én tevens kan deze de teller resetten zodat deze weer op 0 wordt gezet. Deelsysteem koppelen: het koppen van de deelsystemen vraagt geen bijzondere aanpassing. Uitvoering Deelsysteem : Deelsysteem 2: De deelsystemen gekoppeld: Controle Het systeem werkt volgens de gestelde eisen.

Newton havo deel Uitwerkingen Hoofdstuk 9 Technische automatisering 37 96 ichtingaanwijzer Orientatie Gevraagd: Aanvullen van de gegeven schakeling zodat A het knipperlicht voor links of rechtsaf aan gaat door op de bijbehorende drukschakelaar te drukken; B als een knipperlicht 4 seconde aan is, gaat deze automatisch uit en wordt de schakeling gereset; C als één van de knipperlichten aan is en je zet vervolgens de andere aan, dan moet de eerste automatisch uitgaan en de andere moet weer 4 seconde knipperen; D met een derde drukschakelaar moeten de knipperlichten handmatig uitgezet kunnen worden. In de gegeven schakeling zorgt de drukschakelaar voor linksaf er voor dat een geheugencel geactiveerd wordt. Via een ENpoort worden er vervolgens 2 pulsen per seconde aan de lamp aangeboden (knipperlicht) én ook aan de teller. Aan voorwaarde A wordt dus reeds voldaan. Planning en Uitvoering figuur a: deelsysteem Deelsysteem : om aan voorwaarde B te voldoen, kun je de aansluiting 8 gebruiken omdat deze na 4 seconde een hoog signaal geeft. Hiermee kan zowel de teller als de geheugencel gereset worden (zie figuur a hiernaast). Deelsysteem 2: om aan voorwaarde C figuur b: deelsysteem 2 te kunnen voldoen, moet je gebruik maken van een tweetal OFpoorten zodat een druk op de schakelaar het ene knipperlicht aanzet én het andere knipperlicht uitzet én de bijbehorende teller reset. Er is per knipperlicht dus een OFpoort nodig om de geheugencel te resetten en een OFpoort voor het resetten van de teller. Hierbij worden voorwaarde B en C gecombineerd (zie figuur b hiernaast). figuur c: deelsysteem 3 Deelsysteem 3: een derde schakelaar kan door middel van 2 extra OFpoorten ervoor zorgen dat met één druk het hele systeem wordt gereset. Deelsysteem koppelen: door middel van het gebruik van de OFpoorten wordt aan de voorwaarden B, C en D voldaan. Wel moet ervoor gezorgd worden dat het systeem zowel voor het linker als voor het rechter knipperlicht werkt. Controle Het systeem werkt volgens de gestelde eisen.