Hoofdstuk 3

3.2 Blokschema’s

meetwaarden zijn de invoergegevens voor het proces (reeks van handelingen)
automatisch verlopende processen kun je weergeven met een blokschema:

INVOER --> VERWERKING --> UITVOER

het invoerblok zorgt voor het invoeren van gegevens uit de omgevingin het systeem
Daarvoor is iets nodig die een grootheid uit de omgeving kan waarnemen
Het onderdeel dat de waarde van een grootheid om kan zetten in een bepaalde waarde van een spanning = een sensor

het verwerkingsblok verwerkt de gegevens uit het invoerblok

verwerkers vergelijken og controleren informatie en geven signalen door aan andere verwerkers of het uitvoerblok

het uitvoerblok bestaat uit onderdelen die een handeling kunnen uitvoeren
hierin zitten componenten die het signaal uit het verwerkingsblok omzetten in een handeling, dit heet een actuator

als dit proces loopt, heet het een systeem
in een systeem zijn aanwezig:
- een of meer sensoren
- een of meer verwerkers
- een of meer actuatoren

gegeven (data): waarde die sensor/meetinstrument aangeeft
informatie: de betekenis aan een gegeven

3.3 Sensoren

sensor zet waarde van een fysische grootheid om in een elektrische spanning
in sensor: een weerstand gevoelig voor fysische grootheid bv:
- lichtsterkte: LDR weerstand (hoe meer licht, hoe meer spanning er door kan)
- temperatuur: NTC weerstand

veel sensoren zetten grootheid op hun eigen manier om in spanning, de sensorspanning
dit in een diagram heet de sensorkarakteristiek de lijn hierin heet de ijkkromme


sensoreigenschappen:
bereik gebied waarin de waarde van de te meten grootheid moet liggen
lineairiteit als ijkkromme rechte lijn is, kan ook gedeeltelijk lineair zijn, kan ook meerdere lineaire gedeeltes hebben

nauwkeurigheid de afwijking die de gemeten waarde kan hebben tov de werkelijke waarde van de fysische grootheid

gevoeligheid het hellingsgetal, hoeveel de spanningsverandering is als de fysische grootheid precies 1 eenheid veranderd
bv als hoek 100 garden verandert, verandert de spanning 3.6 V
de gevoeligheid is dan 3.6 / 100

3.4 Schakelen

verwerkers: comparator en invertor en een relais als actuator

COMPARATOR:
3 aansluitpunten: een ingang, uitgang en een aansluiting voor de referentiespanning, deze is met een draaiknop in te stellen
de comparator vergelijkt de spanning op de ingang met met de ref.spanning, de uitgang geeft aan of de ingangsspanning hoger of lager is dan de ref.spanning
deze uitgangsspanning kent slechts twee waarden:
hoog: ongeveer 5 V in binair getallensysteem "1"

laag: ongeveer 0 V in binair getallensysteem "0"
we noemen dit tweewaardig of binair

uitgang geeft 1 als ingangsspanning > dan ref.spanning (groter dan)
0 als ingansspanning < dan ref.spanning (kleiner dan)

sensor moet altijd eerst met een comparator worden verbonden!!!

continu signaal: signaal van sensor kan elke willekeurige waarde hebben tussen 0 en de max waarde van sensorsignaal

discreet signaal: maar 2 waarden, hoog (ong. 5 V) en laag (ong. 0 V), 1 en 0

een comparator verandert een continu signaal op de ingang
in een discreet signaal op de uitgang

INVERTOR:
zet een laag signaal om in een hoog (1 in 0) en omgekeerd
keert signalen om, waar een lampje aangaat bij een 1 gaat hij dan aan bij een 0

RELAIS:
elektromagnetische schakelaar
bij hoge spanning trekt magneet een ijzeren plaatje aan, stroomkring sluit en apparaat werkt
bij lage spanning is de stroomkring onderbroken; er loopt geen stroom

een relais wordt gebruikt om met een signaalspanning vanuit het automatische systeem een uitwendige stroomkring in of uit te schakelen


5.5 Nog meer verwerkers

TELLER:
telt aantal keren dat een signaal van 0 naar 1 gaat
stand is af te lezen op een digitaal display of in binaire code

GEHEUGENELEMENT:
geeft een 1 op de uitgang zo gauw op de ingang een 1 komt
het uitgangssignaal blijft 1 , ook wanneer het inganssignaal weer 0 is
met de reset knop zet je uitgang weer op 0

een 1 signaal op de reset van een teller of geheugenelement maakt de uitgangen van deze twee weer 0

EN-POORT:
twee ingangen: geeft alleen een 1 uitgangssignaal als als beide ingangssignalen 1 zijn
in andere gevallen is de uitgang 0

OF-POORT:
twee ingangen: geeft alleen een 1 uitgangssignaal als minstens één van de beide ingangssignalen 1 is, of allebeide zijn 1
Alleen bij twee 0 ingangssignalen is er een 0 uitgangssignaal

PULSGENERTOR:
geeft in bepaalde frequentie spanningspulsen af

bij 1 Hz elke seconde 1 puls

3.6 Analoog-digitaalomzetting

digitaal: in cijfers (bv cijfers op een scorebord of streepjescode)
analoog: elke waarde is mogelijk (bv een wijzer van de klok of spanningsmeter)

AD-OMZETTER:
analoog-digitaalomzetter, zet een continu signaal om in een discreet, dus in 1 en 0
signaal wordt gedigitaliseerd naar een binaire code
stapgrootte = bij welke stap in spanning er een verandering in de binaire code optreed
bv: alle analoge waarden tussen 0,625 V en 1,250 V worden bij de AD omzetter omgezet in de binaire code 0 0 1
de stapgrootte van deze 3-bitsomzetter is dan 0,625 V

bits = aantal uitgangen van de omzetter
3 bits kan 2^3 = 8 waarden weergeven
4 bits kan 2^4 = 16 waarden weergeven
hoe meer bits, hoe nauwkeuriger

stapgrootte = de maximale spanning / aantal mogelijkheden (= 2^aantal bits)
comparator is of 1 of 0, dus een 1 bitsomzetter


voorbeeld: een 16 bitsomzetter, je wil het getal 22 “maken”
16 8 4 2 1
dan zal de binaire code zo zijn:
1 0 1 1 0

3.7 Meet-, stuur- en regelsystemen

MEETSYSTEEM:
verzameld gegevens over een fysische grootheid (warmte, licht) , verwerkt ze en voert ze uit in een voor ons bruikbare vorm: op een scherm, in een diagram of tabel enz.
voorbeeld: een digitale thermometer

INVOER temperatuursensor
VERWERKING aanpassing van sensorspanning
UITVOER cijfers op een display

STUURSYSTEEM:
bestaat uit een sensor die de waarde van een fysische grootheid meet, een of meer verwerkers en een actuator die eventueel actie uitvoert
voorbeeld: geiser

INVOER IR-sensor
VERWERKING vergelijkt sensorspanning met ingestelde waarde
UITVOER wel of niet afsluiten van de gastoevoer

REGELSYSTEEM:
Zorgt ervoor dat een bepaalde grootheid zo dicht mogelijk bij een gewenste waarde blijft, heeft zelf invloed op de te meten waarde, bv een thermostaat, dit heet de terugkoppeling

voorbeeld: thermostaat

INVOER temperatuursensor
VERWERKING vergelijkt sensorspanning met ingestelde waarde
UITVOER ketel slaat aan of niet

3.8 Ontwerpen van systemen

Oplossen van automatiseringsproblemen in fasen:
1 de probleemanalyse
2 het ontwerpen van oplossingen
3 het bouwen van het systeem (de implementatie)
4 het toetsen van het gebouwde systeem aan de gestelde eisen (de evaluatie)