3 Invoer- en uitvoerelementen

In een auto zit een lichtsensor. Rijd je een tunnel in, dan gaan de koplampen automatisch aan. Een sensor werkt

met een maximale spanning van 5 V. De koplampen werken op een spanning van 12 V. Hoe kun je met een lage spanning van de sensor een apparaat aansturen dat werkt op een hogere spanning?

Figuur 23

Invoerelementen

▶ practicum Invoer- en uitvoerelementen Op het systeembord zie je onder ‘INVOER’ een aantal invoerelementen. Zie figuur 24. De gele aansluitbus van een invoerelement levert het signaal dat gestuurd kan worden naar elementen onder ‘VERWERKING’ en/of ‘UITVOER’.

Sensor Bij automaten gebruik je vaak een sensor als invoerelement. Op het systeembord zie je onder ‘INVOER’ aansluitingen voor twee sensoren. Op de rode aansluitbus staat 5 V en op de zwarte 0 V.

Geluidssensor De geluidssensor op het systeembord is een microfoon. Je ziet alleen een gele stekkerbus om het afgegeven sensorsignaal te gebruiken. Als het volume van het geluid toeneemt, neemt de signaalgrootte op de uitgang van de sensor ook toe.

Drukschakelaar Op het systeembord zitten twee drukschakelaars. Een drukschakelaar geeft een binair signaal af. Houd je de drukschakelaar ingedrukt, dan is de uitgang hoog, binair 1. Laat je hem los, dan is de uitgang laag, binair 0.

Figuur 24

Variabele spanning De variabele spanning is een instelbare spanningsbron van 0 V tot 5 V. Een sensor geeft een signaal af tussen 0 V en 5 V. Met de variabele spanning kun je dus het signaal van een sensor simuleren.

Pulsgenerator Een pulsgenerator geeft een regelmatig afwisselend hoog en laag signaal af. De frequentie van de pulsgenerator op het systeembord kun je tussen 1 Hz en 10 Hz instellen. In figuur 25 zie je een (U,t)-diagram van een pulsgenerator.

puls

0

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

Figuur 25

De combinatie van één hoog signaal met één laag signaal noem je een puls. De puls in figuur 25 duurt 0,20 s. De pulsgenerator geeft dus elke seconde vijf pulsen af. Dat wil zeggen: de frequentie van de pulsgenerator is 5,0 Hz.

Opmerking De AD-omzetter komt in paragraaf 6 aan bod.

Uitvoerelementen

Onder ‘UITVOER’ kom je op het systeembord drie verschillende uitvoerelementen tegen. Zie figuur 26. De apparaten in het uitvoerblok worden ook wel actuatoren genoemd. Een actuator verricht een actie naar aanleiding van een meting. In een alarmsysteem kan een sirene en/of een knipperlicht de actuator zijn. In een verwarmingssysteem is uiteindelijk de verwarmingsketel de actuator. Soms is een uitvoerelement uitsluitend een meter waarmee het resultaat van een meting is af te lezen. Het is ook mogelijk dat allerlei gegevens op een monitor te zien is, zoals bij een monitor op de intensive care afdeling van een ziekenhuis. Zie figuur 27. Figuur 27

Figuur 26

De led De led geeft licht als op de ingang een hoog signaal staat.

De zoemer De zoemer is een klein luidsprekertje. Zet je een hoog signaal op de ingang van de zoemer, dan geeft de zoemer een geluidssignaal.

Het relais Een relais is een elektrisch bediende schakelaar. Hiermee kun je een externe stroomkring openen en sluiten. In figuur 28 bestaat de externe stroomkring uit een spanningsbron van 230 V aangesloten op A en C en een buitenlamp aangesloten op B en D. Op het systeembord zijn C en D al met elkaar verbonden.

a b

Figuur 28

Het signaal op de ingang van het relais stuurt de schakelaar tussen A en B aan. Als het signaal laag is, is de schakelaar open. Zie figuur 28a. Is het signaal hoog, dan is de schakelaar gesloten en brandt de buitenlamp. Zie figuur 28b. Bij Systematic zijn B en D met elkaar verbonden en staat tussen C en D een lamp. Zie figuur 29.

Als je in een tekening een relais wilt aangeven, teken je alleen het schemasymbool van het relais met een verwijzing naar het apparaat dat door het relais wordt bediend. Zie figuur 30. A C

B

Figuur 29

D

Figuur 30

13 De antenne van je telefoon is zowel een invoerelement als een actuator. a Leg dit uit. b Noem nog twee andere actuatoren in je telefoon.

14 In deze paragraaf zijn vier invoerelementen besproken: de geluidssensor, de drukschakelaar, de variabele spanning en de pulsgenerator. a Welke van deze vier invoerelementen geven een binair signaal af? b Welk invoerelement kan het effect van een sensor nabootsen?

15 In figuur 31 is een gedeelte van een systeembord afgebeeld. Met de drukschakelaar kun je de led aan- en uitdoen. Je ziet echter niet waarom door het indrukken van de drukschakelaar een gesloten stroomkring met de led ontstaat.

In figuur 32 zijn vier schakelschema’s van figuur 31 getekend waarmee de drukschakelaar en de led zijn aangesloten op de spanningsbron. Je ziet ook de spanningsbron die in het systeembord aanwezig is. a Bij welk(e) schakeling(en) brandt de led als de schakelaar niet is ingedrukt? Licht je antwoord toe. b Bij welk(e) schakeling(en) brandt de led als de schakelaar is ingedrukt? c Leg uit welke schakeling in het systeembord zit.

Figuur 31

a C D

b

Figuur 32a en b

A B C D

A B

A B A B

Figuur 32c en d

16 Een pulsgenerator geeft pulsen af met een frequentie van 8,0 Hz. a Bereken hoeveel tijd er is verlopen als er 20 pulsen zijn afgegeven.

Op deze pulsgenerator is een zoemer aangesloten. b Hoe lang is de stilte tussen twee geluidssignalen?

17 Met het relais op het systeembord kun je een spanning van meer dan 5 V in- en uitschakelen. a Leg uit waarom je de led op het systeembord niet via een relais hoeft in en uit te schakelen.

Naomi wil met behulp van het relais een lampje aan- en uitschakelen.

Zij gebruikt de twee onderdelen van het systeembord, de lamp en een spanningsbron. Zie figuur 33. b Teken in figuur 33 de verbindingsdraden die Naomi moet aanbrengen.

▶ tekenblad

Figuur 33

18 Een reedcontact bestaat uit twee metalen plaatjes die zich in een glazenbuisje bevinden. Zie figuur 34. Als je een magneet dichtbij het glazen buisje houdt, maken de stukjes metaal contact met elkaar. a Uit welk metaal kunnen de contacten in het reedcontact bestaan?

Een reedcontact kun je gebruiken als schakelaar om een zoemer te laten klinken.

In figuur 34 zie je een aantal onderdelen van dit systeem. De verbindingsdraden ontbreken nog. b Maak de schakeling in figuur 34 af.

Figuur 34