Logische schakelingen of beslissen met poorten

Lesbrief 3
Logische schakelingen
of beslissen met poorten
Theorie
even denken
Intro
Een lamp die gaat branden zodra het donker wordt. Of ruitenwissers die vanzelf beginnen te
werken wanneer het regent. Voorbeelden van schakelingen met poorten.
Bij dit soort schakelingen wordt alle informatie elektrisch verwerkt volgens een vaste volgorde:
invoer Ú verwerking Ú uitvoer
Het verwerken van gegevens gebeurt automatisch. De basis van alle verwerking is het ‘beslissen’.
Duw je op het toetsenbord van je computer op de letter Z, dan stuur je een signaal en weet de
computer wat hij moet doen. Er is een beslissing genomen.
1
Logische schakelingen of beslissen met poorten
theorie
even denken
Beslissingsbord
Op het beslissingsbord kan je spelen met het wel of niet doorlaten van signalen of
stroom. Het bestaat uit 3 onderdelen:
•
•
•
invoerblok
verwerkingsblok
uitvoerblok
Hoe die omzetting gebeurt, zie je in het midden van het bord. Drie poorten beslissen of een signaal doorgaat of
niet: de AND-, OR- en NOT-poort.
2
Logische schakelingen of beslissen met poorten
I n voe r or gane n
Je kan met een sensor of schakelaar (knop) de stroomkring openen of sluiten. Sensoren reageren
bijvoorbeeld op licht of warmte.
Druk- en schuifknoppen zet je
zelf af en aan.
D e p o o rt e n van
v e rwe rking :
AND , OR, NOT
De poorten zullen de gegevens of signalen die ze van
de invoerorganen ontvangen
volgens een logische redenering verwerken. In termen van ‘ALS…, EN…, OF…,
DAN…’. De stroom komt aan
bij één van de 3 verschillende
poorten. Zij beslissen of de
stroom doorgaat naar het
uitvoerorgaan of niet. Poorten zijn dus doorgangen voor
signalen. Poorten hebben 1 of
meer ingangen maar slechts
1 uitgang.
theorie
even denken
Uit vo e ro rgane n
De verwerkte signalen worden
op hun beurt naar de uitvoerorganen (of verbruikers)
gestuurd. Een zoemer, een
relaisschakelaar en een lamp
zorgen voor de uitvoer. Zij beginnen (al dan niet) te werken
wanneer de poorten hun verwerking hebben gedaan.
Kijk naar de drukknop en de
lamp. Druk je op de knop, dan
brandt de lamp. Dus ofwel
vloeit de stroom, ofwel niet.
Computer
Zo gaat het ook in een computer. Die verwerkt
namelijk elektrische signalen en dat kunnen
er maar 2 zijn: geen spanning (0) of wel
spanning (1). De computer zet lange reeksen
met nullen en enen om in beelden, letters en
tekens.
3
Logische schakelingen of beslissen met poorten
theorie
even denken
AND-poort
De AND-poort (‘en’) heeft 2 ingangen en moet via
beide ingangen spanning krijgen om spanning
door te geven. De EN-poort werkt enkel als ze van
2 elementen op het invoerbord een signaal krijgt.
Anders gezegd: de EN-poort verwerkt 2 invoersignalen tot 1 uitvoersignaal.
Voor bee l d
Je CD begint te spelen als je de powerknop van je
installatie AND/EN de play-knop hebt ingedrukt.
OR-poort
Ook de OR-poort (‘of’) heeft 2 ingangen. Deze poort
laat al spanning door zodra ze via 1 ingang spanning
krijgt. De OF-poort gaat dus werken wanneer er langs
minstens 1 van de 2 ingangen een signaal binnenkomt.
Vo o rbe e ld
De verwarming kan aanslaan als de thermostaat merkt
dat het te koud wordt OR/OF als je ze zelf met de knop
aanzet.
NOT-poort
De NOT-poort draait het signaal om dat ze ontvangt.
Krijgt ze spanning, dan geeft ze geen spanning door en
omgekeerd. De NIET-poort gaat namelijk geen signaal
doorgeven maar omwisselen.
Voor bee l d
Als een chauffeur uitstapt terwijl zijn
lichten nog branden, klinkt een
waarschuwingssignaal. Een drukknop in het portier is via een
NOT-poort aan een AND-poort
geschakeld en een lichtsensor
in de koplampen is met de
andere AND-ingang verbonden. De drukknop geeft pas
een signaal als hij NIET is ingedrukt. Dus klinkt het piepgeluidje als de deur opengaat EN
de lichten branden.
4
Logische schakelingen of beslissen met poorten
praktijk
vooral zelf doen
Praktijk
vooral zelf doen
Zeg nu zelf
Juist of fout? De schuifschakelaar gebruik je om een toestel blijvend aan of uit te zetten.
o Juist
o Fout
Welke blokken zijn er op het beslissingsbord?
Wat betekenen ‘1’ en ‘0’ bij een elektrisch signaal?
Geef een voorbeeld van een OR-poort.
Welke poort wijkt af van de 2 andere? Waarom?
5
Logische schakelingen of beslissen met poorten
praktijk
vooral zelf doen
Teken zelf
Bedenk een (bestaand) toestel/systeem met een drukknop en duid invoer, verwerking en uitvoer aan.
6
Logische schakelingen of beslissen met poorten
praktijk
vooral zelf doen
Ontwerp een schakeling voor een alarmsysteem van een auto.
7
Logische schakelingen of beslissen met poorten
praktijk
vooral zelf doen
Online
Me e r p r o e v en en z e l f d o en?
Surf naar de website van Technopolis.
■■
http://www.technopolis.be/nl/index.php?n=4&e=48&s=202&exp=82
Hier kan je experimenteren met poorten. Doen!
8