Hoofdstuk 6 - Automatische schakelingen

Paragraaf 1:
De meeste automaten zijn gemaakt om te beveiligen en te regelen.
Een geautomatiseerd apparaat voert de volgende stappen uit:
1. Waarnemen: is er beweging, is er verandering in licht, is er geluid aanwezig, verandert de temperatuur, enz.).
2. Denken: de waarneming omzetten in een handeling.
3. Handelen: de juiste schakelingen in- of uitschakelen.

Zintuigen van een apparaat worden sensoren genoemd. Bij waarneming van bijvoorbeeld licht, druk, geluid of temperatuur zenden ze een elektrisch signaal uit naar de microprocessor.
Door deze microprocessor (een kleine computer) wordt het denkwerk gedaan. Een apparaat 'denkt' volgens een vast programma. Dit programma kun je in een stroomschema weergeven. Hij vergelijkt de signalen van de verschillende sensoren.
Tenslotte zorgen de schakelaars voor de handeling. De schakelaars worden bediend door de microprocessor.

Terugkoppelen = het vergelijken van een waarde en de waarde die je al had vastgesteld, en hierop weer reageren d.m.v. een handeling.

Met een cruise control-systeem in een auto is het mogelijk om automatisch snelheid en versnelling te regelen. Dit gebeurt ook d.m.v. terugkoppeling.

Paragraaf 2:
Thermostaat = een apparaat die de temperatuur in een ruimte automatisch regelt.

De uitzetting van een staaf in mm hangt af van:
・ beginlengte → groot = grotere uitzetting.
・ temperatuurstijging → groot = sterkere uitzetting.
・ De soort stof waarvan de staaf is gemaakt.

De ene stof zet sterker uit dan de andere. De uitzettingscoëfficiënt geeft aan, hoeveel millimeter een staaf van 1 m van een stof uitzet als de temperatuur 1°C stijgt.
Je berekent deze uitzetting dus met deze formule:

temperatuurstijging (in °C) x beginlengte (in m) x uitzettingscoëfficiënt (in mm/m.°C) = uitzetting (in mm)

Een bimetaal bestaat uit twee metalen strips die stevig aan elkaar vastgemaakt zijn. Als je zo'n bimetaal verwarmt, zetten beide strips uit. Omdat de strips van verschillende metalen gemaakt zijn, zet de ene strip sterker uit dan de andere. Daardoor trekt het bimetaal krom. Om te weten in welke richting het bimetaal kromtrekt, moet je nagaan welk metaal het sterkste uitzet.

Paragraaf 3:
Je kunt een elektromagneet maken door een stuk geïsoleerd koperdraad in een spiraal op te rollen tot een spoel. Als je stroom door zo'n spoel laat lopen, wordt de spoel een magneet.
Een elektromagneet heeft een noordpool en een zuidpool, net als een gewone magneet. Aan welk uiteinde je de noordpool hebt, hangt af van de stroomrichting door de spoel.
Met de rechterhandregel kun je bepalen, waar de noordpool zich bevindt:
– Maak een vuist van je rechterhand. Laat je vingers aangeven, hoe de stroom door de spoel beweegt.
– De noordpool van de elektromagneet bevindt zich dan aan de kant van je duim.

Vaak wordt in de spoel een weekijzeren kernaangebracht, waardoor de magnetische kracht veel groter wordt.
Hoe krachtig een elektromagneet is, hangt dus af van:
• de stroomsterkte door de spoel;
・ het aantal windingen van de spoel;
・ het materiaal van de kern.

Één van de schakelingen die je in automatische schakelingen tegenkomt, is het relais. In een relais zit een elektromagneet die ervoor zorgt dat er stroomkringen gesloten en geopend kunnen worden. Als er stroom door de spoel loopt en de spoel dus een elektromagneet wordt trekt hij het anker aan. Daardoor worden twee contacten tegen elkaar aan gedrukt. De schakelaar staat dan in de aan-stand: het lampje gaat branden. In een relais heb je dus twee stroomkringen:
・ De stroomkring van de elektromagneet
・ De stroomkring die je met het relais wilt openen of sluiten.

Elk relais heeft een maakcontact of een breekcontact.

Tegenwoordig worden in veel schakelingen stromen in- en uitgeschakeld door een transistor in plaats van een relais.

De transistor heeft drie voordelen ten opzichte van een relais:
・ Kleiner;
・ Goedkoper;
・ Gebruikt minder elektrische energie.

De transistor heeft drie aansluitpunten:
1. De emitter (E)
2. De collector (C)
3. De basis (B)

Paragraaf 4:
Geleiders zijn stoffen die stroom goed geleiden. Isolatoren zijn stoffen die de stroom nauwelijks geleiden. Daarnaast zijn er ook nog halfgeleiders. Deze stoffen geleiden een elektrische stroom veel slechter dan een geleider maar veel beter dan een isolator. Sommige halfgeleiders worden gebruikt om speciale weerstanden van te maken: de NTC en de LDR. De NTC (Negatieve Temperatuur Coëfficiënt) is gevoelig voor veranderingen in temperatuur: hij gaat veel beter geleiden als zijn temperatuur stijgt. De LDR (Light Dependant Resistance) is gevoelig voor veranderingen in het licht dat op de weerstand valt: hij gaat veel beter geleiden als er licht op valt.

Paragraaf 5:
In een geiser brandt meestal alleen een waakvlam. Als deze waakvlam uitgaat, kan er een zeer explosief gas ontstaan. Om die reden heeft elke geiser een waakvlambeveiliging. Die sluit de gastoevoer naar de branders automatisch af zodra de waakvlam uitgaat. In zo'n waakvlambeveiliging wordt een thermo-element als sensor gebruikt. Zo'n zelfde soort beveiliging, maar dan door elektrische energie gevoed, heet een thermo-elektrische beveiliging.