Hoofdstuk 1 Signaalverwerking

Natuurkunde klas 5
Barlaeusgymnasium
Hoofdstuk 1
Signaalverwerking
Een signaal is een natuurkunde grootheid, die in een automaat wordt verwerkt.
Er zijn twee soorten signalen:
1. continu
2. discreet (bijvoorbeeld tweewaardig).
Er zijn twee manieren waarop een signaalwaarde kan worden getoond:
1. analoog
2. digitaal.
Vaak, ook in het boek, worden continue signalen analoog en discrete signalen digitaal genoemd. Denk ook aan: AD-omztter.
De werking van een automaat is schematisch weer te geven in een blokschema:
VERWERKING
INVOER
S1
S2
UITVOER
S3
S4
terugkoppeling
Er zijn drie verschillende types automaten:
1. meetsysteem
2. stuursysteem
3. regelsysteem; bij een regelsysteem is er (negatieve) terugkoppeling.
INVOER: Het signaal S1 wordt waargenomen (zintuig / sensor) en omgezet in S2.
Invoerelementen:
Sensor, drukschakelaar, variabele spanning, pulsgenerator.
Een sensor ‘vertaalt’ een natuurkunde grootheid (meestal) in een elektrische
spanning. Een sensor moet daartoe worden geijkt. Eigenschappen van een sensor:
1. gevoeligheid
2. lineariteit
3. bereik
4. nauwkeurigheid.
VERWERKER: Het signaal S2 wordt verwerkt tot S3.
Vaak wordt S2 daarbij vergeleken met een (on)gewenste signaalwaarde.
Een continu signaal moet ´altijd´ eerst discreet worden gemaakt!
Verwerkers continu signaal discreet signaal:
Comparator, AD-omzetter.
Verwerkers discreet signaal (signalen) discreet signaal:
Logische poorten; de werking is beschrijven in een waarheidstabel
Invertor, OF-poort, EN-poort, NOF-poort, NEN-poort, XOF-poort
Geheugencel, pulsenteller
1
Natuurkunde klas 5
Barlaeusgymnasium
UITVOER: Het signaal S3 wordt verwerkt tot S4.
S4 is de ‘actie’ die het geautomatiseerde systeem al of niet uitvoert.
Uitvoerelementen (actuatoren):
LED, lamp, zoemer, relais.
Het ontwerpen van geautomatiseerde systemen:
1. systeembord op de computer:
http://www.sools.nl/?menu=tomsoft&page=sysbord
2. systematic op de computer:
http://www.vhlweb.nl/site/pics/Vakken_natuurkunde_Bestanden/systematic.zip
Zes oefenopdrachten zijn te vinden op:
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=583635 en
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=601700
Zeventien oefenopdrachten (+ oplossingen) zijn te vinden op:
http://www.burddie.nl/school.htm
In (elektronische) automatiseringstechniek wordt veel gebruik gemaakt van
tweewaardige (discrete) signalen: ‘bits’. Het verwerken van zulke signalen is te
vergelijken met binair rekenen.
omzetten van een binair getal naar een decimaal getal
omzetten van een decimaal getal naar een binair getal
optellen van binaire getallen
vermenigvuldigen van binaire getallen.
Een byte is het kleinste adreseerbare gedeelte van een computergedeelte. Omdat bij
de meeste computers een byte bestaat uit 8 bits, wordt in de digitale techniek ook
vaak gewerkt met het hexadecimale stelsel (met grondtal 16).
Zie: http://wetenschap.infonu.nl/techniek/31796-binair-en-hexadecimaal-rekenen.html
Nuttige opgaven:
§ 1.2
§ 1.3
§ 1.4
§ 1.5
§ 1.6
§ 1.7
6, 8, 10
14
18, 19, 20
24, 27
28, 30, 32
34, 35, 36
2