Besturen met electronica

Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
Fischer Technik: E-Tec
Technologische Opvoeding
1e Graad A
1
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
Wegwijs/Inleiding:












Lees individueel dit hoofdstuk aandachtig
De “DOE-opdrachten” , zowel op de PC als de bouwopdrachten ,voer je uit
per 2
Vul de gevraagde antwoorden in op de daarvoor voorziene plaats en geef ze de
gevraagde opmaak
Sla regelmatig je oefening op !!!!!!
Voer de gevraagde “DOE-opdrachten” zorgvuldig uit, verdeel de taken
Laat de bouwoefeningen eerst door de leerkracht controleren vooraleer zelf
te testen
Op het einde van dit hoofdstuk moet je een korte vragenlijst met evaluatieblad
invullen
Vraag de juiste bouwdoos aan je leerkracht. De doos die je toegewezen
wordt is volgens alfabet. De eerste 2 leerlingen van het alfabet krijgen doos nr
1. Let wel, deze doos blijf je behouden tot en met het laatste hoofdstuk, dus
blijf je hier verantwoordelijk voor.
Vraag ook een PC aan je leerkracht. Hier hanteren we hetzelfde principe als de
bouwdoos. De eerste 2 leerlingen van het alfabet krijgen PC 1
Elke nieuwe bouwdoos wissel je van partner
Het uitprinten van het hoofdstuk doe je pas nadat dit volledig is afgewerkt en
na toestemming van de leerkracht
Deze afspraken herhalen zich voor alle volgende hoofdstukken.
Legenda symbolen in de opdracht:
 Let op: Veiligheidstips
 Zoek op: Zoekopdracht via internet
 Vul in: Vul verder aan
 Download: Open de opdracht en sla op in je
eigen map op het netwerk
Bouw: Opbouwen van de oefening
Voer uit op PC: Opdracht uitvoeren via de computer
Testen: Je mag de opstelling uittesten
Technologische Opvoeding
1e Graad A
2
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
E-Tec: H8: Besturen met elektronica
Vul onderstaande tabel in:
Leerlingen: …………………….
…………………….
Klas:……………………………
Bouwdoos nr.: ……………..
PC nr.: ……………………..
Voer uit op PC :

Sla dit document op in: Z:\je eigen map\fischer technik\E-Tec als Z:\je eigen
map\fischer technik\E-Tec \H8.doc
Het thema van de elektronica is zeer boeiend, maar tegelijk ook een uiterst omvangrijke
materie. Het zou ons hier te ver leiden om alle principes te behandelen die noodzakelijk zijn
om het thema elektronica en elektronische schakelingen volledig te begrijpen.
Daarom besparen we ons dat thema en houden we ons
meteen bezig met de microprocessorbesturing, die we
ook in deze bouwdoos (“profi E-Tec”) gebruiken.
Uit welke elektronische componenten en hoe de juiste
elektronische werking van de microprocessor is laten we
achterwege omdat dit leerstof is voor de hogere jaren in de
afdeling elektriciteit-elektronica.
Wel gaan we de globale werking van de processor bekijken en zien wat zulk een processor
allemaal inhoudt.
8.1 De microprocessorbesturing
Het fundamenteel werkingsprincipe van een microprocessor is als volgt: een microprocessor
is een kleine computer die in staat is elektronische gegevens en commando’s te verwerken.
Zo een microprocessorsysteem is ook het
meest essentiële onderdeel van elke
computer en bestaat in wezen uit volgende
componenten:
1) De microprocessor zelf:
Dit is het belangrijkste onderdeel. Hij
verwerkt de gegevens die als commando’s
in een programma zijn vastgelegd.
Technologische Opvoeding
1e Graad A
3
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
2) Het programmageheugen:
Dit geheugen bevat het programma dat moet worden afgewerkt.
3) Het gegevensgeheugen:
Hier worden tijdens het programmaverloop tussen– en eindresultaten opgeslagen.
4) In- en outputunits:
Deze units staan in voor de verbinding naar buiten. (bijvoorbeeld via toetsenbord,
monitoren,…)
5) Het bussysteem:
Het bussysteem zorgt voor de informatie-uitwisseling tussen de verschillende componenten.
De werking van elke computer is op dit principe gebaseerd.
8.2 De E-Tec-module
De bouwdoos “E-Tec” bevat een kleine computer, de zogenaamde “E-Tec-module”.
Natuurlijk is de daarin gebruikte microprocessor lang
niet zo krachtig als die van een computer, maar hij
volstaat absoluut om de eenvoudige
besturingsopdrachten voor de in de bouwdoos bevatte
modellen uit te voeren.
In tegenstelling tot een computer kunnen we de E-tec-module niet zelf programmeren. In
deze module zijn wel al verschillende programma’s vast opgeslagen. Deze programma’s
kunnen al naargelang welk model moet bestuurd worden, via kleine schuifschakelaars te
selecteren, opgeroepen en uitgevoerd worden.
Laten we deze E-Tec-module eens van dichterbij bekijken:
8.3 De aansluitingen van de E-Tec-module
1) De voeding:
 Let op:

De E-Tec-module werkt alleen als hij
op een 9V DC voedingsbron is
aangesloten.
 Bij de aansluiting moet je op de
“juiste polariteit” letten (rood = +).
Wordt de module correct van stroom
voorzien, dan brandt de groen LED (bij het inschakelen knippert deze even)
Technologische Opvoeding
1e Graad A
4
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
2) De ingangen I1, I2 en I3:
Op deze ingangen kunnen de
fischertechnik-sensoren worden
aangesloten. Deze sensoren geven
informatie van het opgebouwde model
aan de E-Tec-module.
Als sensoren staan ons de reeds bekende
schakelaars, een magneetsensor en een
fototransistor ter beschikking.
Deze beide laatst vernoemde sensoren, zullen we straks wat nader bestuderen.
 Let op:
Technische gegevens over de ingangen:
 maximum input van 9 V DC
 schakeldrempel is 4 V DC ( vanaf deze grensspanning wordt bijvoorbeeld een knop
als “actief” of “1” gedetecteerd. Onder deze spanning als “niet-actief” of “0”.)
3) De uitgang motor:
Op deze beide aansluitcontacten, ook
gekenmerkt met O1 ( O van Output) en
O2, kan men een motor, een lamp of een
zoemer aansluiten. Hoe de uitgang
geschakeld wordt (lamp aan/uit, motor
links/rechts/uit) hangt af van het
programma dat geselecteerd wordt en
van de toestand van de ingangen.
(bijvoorbeeld: knop ingedrukt of niet)
 Let op:
Technische gegevens over de uitgang:
 maximum schakelen van 9 V DC
 Kan een permanente stroomsterkte schakelen van 250 mA, kortstondig ook 500 mA en
is kortsluitvast. ( Dit wil zeggen dat de klemmen een kortsluiting doorstaan) Toch is
het best om kortsluitingen te vermijden.
4) Schuifschakelaars 1 – 4:
De stand van deze 4 schakelaars, we noemen ze ook
“DIP-switchen”, bepaalt uiteindelijk de functie van de ETec-module. Hiermee selecteert men het gewenste
programma (vandaar “Select” onder de schakelaars)
Technologische Opvoeding
1e Graad A
5
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
 Let op:
Let er dus altijd op dat de DIP-switchen zich in de stand bevinden die voor het betreffend
model nodig is.
In de bouwhandleidingen vind je voor elk model de correcte schakelstand. Elke schakelaar
heeft slechts 2 standen: “ON” (omhoog) en “OFF” (omlaag)
Nu willen we eindelijk eens uitproberen hoe deze E-Tec-module werkt.
8.4 Het basisprogramma
Zet eerst alle 4 de DIP-switchen op “OFF” en sluit de module vervolgens aan op de 9V DC
energiebron.
Belangrijk:
De E-Tec-module controleert alleen bij het inschakelen van de voeding welk programma hij
moet uitvoeren. Stel dus altijd eerst het gewenste programma in en sluit pas dan de adapter of
batterij aan.
Staat DIP4 op “OFF”, dan is het zogenaamde basisprogramma actief. Dit is een echt
universeel programma waarmee tamelijk veel modellen kunnen worden bestuurd.
Bouw:
Probeer dit programma uit door op de uitgang “motor” van de interface de in de bouwdoos
aanwezige motor aan te sluiten. Sluit vervolgens op de 3 ingangen I1, I2 en I3 telkens een
schakelaar aan (op de contacten 1 en 3, dit zijn de NO-contacten).
Opmerking: Bij deze oefening speelt de polariteit van de aansluitingen aan de E-Tec-module
(interface) geen rol, noch bij de ingangen, noch bij de uitgang.
 Vul in/Testen:
Vul je bemerkingen in bij volgende experimenten:
Uit te voeren handeling
Druk kort op schakelaar I1
Druk kort op schakelaar I2
Druk kort op schakelaar I3
Resultaat
Weetje: telkens een schakelaar wordt ingedrukt, gaat de groene LED op de interface even uit
en dan weer aan. Zo kan je zien of de schakelaars reageren.
Samengevat kunnen we de werking van het basisprogramma als volgt beschrijven:
Technologische Opvoeding
1e Graad A
6
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
In dit basisprogramma (DIP4 = OFF) hebben de schuifschakelaars 1 t.e.m. 3 een bijzondere
functie.
We hebben in een vorig hoofdstuk al geleerd dat een
schakelaar NO (Normaal Open) en NG (Normaal Gesloten)
kan aangesloten worden. Dit hing af van welke contacten er
van de schakelaar aangesloten worden.
Via de E-Tec-module kunnen we deze schakelaar
elektronisch omschakelen van NO naar NG en omgekeerd.
Testen/ Vul in:
1. Gebruik het zonet opgebouwde experiment en zet de schuifschakelaar DIP1 in de stand
”ON”. Dit doe je best met de kleine meegeleverde schroevendraaier.
Wat constateer je?
……………………………………………..
Schakel de motor met I3 uit.
2. Druk op schakelaar I1 en laat weer los.
Wat constateer je?
……………………………………………….
Hoe werkt nu de schakelaar? (NO of NG?)
………………………..
3. Hetzelfde kan je ook met de knoppen I2 en I3 uitproberen.
Voer uit op PC :

Denk aan het opslaan van dit document in: Z:\je eigen map\fischer technik\E-Tec als
Z:\je eigen map\fischer technik\E-Tec \H8.doc
Indien we als schakelelement enkel de schakelaar (met 3 contacten) zouden gebruiken, zou
het elektronisch omschakelen van NO naar NG en omgekeerd overbodig zijn, want dit kan
ook door de aansluitpunten te versteken. Gebruiken we
nu echter een ander schakelelement zoals de
“magneetsensor”( ook reedcontact genoemd), ziet
het er iets anders uit. We gaan dit ook weer aantonen
aan de hand van enkele experimenten.
8.4.1 De magneetsensor (reedcontact)
Het reedcontact is een magnetische schakelaar die
gesloten wordt zodra een magneet in de buurt komt.
Deze magneetschakelaar heeft slechts 2 aansluitingen
en is eigenlijk een eenvoudige aan-uitschakelaar.
Technologische Opvoeding
1e Graad A
7
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
Er zijn ook magneetsensoren met 3 aansluitdraden, maar die gaan we niet verder behandelen.
Testen/ Vul in:


Zet alle DIP-switches weer op OFF en sluit de magneetsensor aan op I1.
Houd de magneetbouwsteen die je in de bouwdoos vindt in de buurt
van de sensor. (motor zou moeten beginnen te draaien)
 Stop de motor via I3.
 Zet DIP1 op ON (de motor draait)
 Breng de motor weer tot stilstand. Hoe doe je dit?
……………………………….
 Houd de magneet in de buurt van de sensor (ca 1 cm afstand) en verwijder hem dan
weer. Wat is het resultaat?
……………………………………………
Met de kennis die we nu opgedaan hebben, willen we nu het eerste model bouwen en via de
E-Tec-module besturen. Dit eerste model wordt een “alarminstallatie”.
Voer uit op PC :

Denk eraan om je bestand nog eens op te slaan als Z:\je eigen map\fischer technik\ETec \H8.doc
8.5 De alarminstallatie
Bouw/Testen:
Bouw het model van een deur of safe. Wordt de deur geopend, dan moet via een
magneetsensor een zoemer worden geactiveerd die pas weer zwijgt als het alarm via een
afzonderlijke knop wordt uitgeschakeld.
De bouwtekeningen van deze alarminstallatie zijn
terug te vinden in de bouwhandleiding op de
website www.Proweto.be.
Aanwijzingen:
 Programma: basisprogramma (DIP4 =
OFF)
 Magneetsensor aan I1 als opener (DIP1 =
ON)
 Knop om alarm te resetten (contacten 1 en 3) aan I3 (DIP3 = OFF)
 Zoemer aan de motoruitgang (O1 = ROOD)
8.5.1 Speciale programma’s
Technologische Opvoeding
1e Graad A
8
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
Naast het basisprogramma bevat de E-Tec-module nog andere programma’s, die speciaal op
de verschillende bouwmodellen zijn afgestemd.
Om deze speciale programma’s te selecteren, zet je de schuifschakelaar DIP4 op “ON”. Nu
dienen DIP 1-2-3 niet meer om de ingangen van NG naar NO om te schakelen, maar om een
keuze te maken uit in totaal 8 opgeslagen programma’s.
Ons eerste speciaal programma gaan we nu uittesten op de alarminstallatie.
Testen/ Vul in:
Zet de DIP-switchen in de volgende posities:
Belangrijk:
Om het programma te activeren, schakel je de voeding van de E-Tec-module even uit en dan
weer in. Als een speciaal programma geactiveerd is, knippert de LED van de E-Tec-module
telkens een motor wordt aangestuurd.
Controleer wat er gebeurt als … of noteer welke handeling je moet uitvoeren om …:
 Wat gebeurt er als de deur wordt geopend?
...................................................................................
 Hoe weerklinkt het geluid?
………………………………………………………
 Hoe kan je de sirene weer afzetten.
………………………………………………………..
(Anders zou het kunnen gebeuren dat de alarminstallatie wordt uitgeschakeld, terwijl de deur
nog open is. Zo zouden inbrekers het natuurlijk gemakkelijk hebben.)
Je kan ook de duur van de zoemtoon van de alarminstallatie instellen.
Testen/ Vul in:
Als je beide contacten van de ingang I2 overbrugt met een snoer, weerklinkt de zoemtoon in
een andere frequentie. Test dit uit.
 Is deze frequentie trager of sneller?
…………………….
8.6 De handendroger
Bij het bouwen en uittesten van de handendroger, gaan we naast een nieuw speciaal
programma ook een nieuwe sensor uit de bouwdoos testen, namelijk de “fototransistor”.
Hoe werkt zulk een fototransistor?
Technologische Opvoeding
1e Graad A
9
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
De fototransistor is een elektronisch component dat op lichtsterkte reageert. Samen met de
lenslamp, die je ook in de bouwdoos terugvindt, kan je zo een “lichtsluis”
bouwen. Onder een lichtsluis verstaan we een lichtbundel die door de
lenslamp wordt uitgezonden en door de fototransistor wordt opgevangen.
De E-Tec-module kan detecteren of de lichtbundel onderbroken of gesloten
is.
De fototransistor werkt praktisch als een kleine zonnecel. Op de fototransistor valt licht in,
hierdoor wordt er een kleine spanning (stroom) opgewekt die dan via andere, in de E-Tecmodule ingebouwde, elektronische componenten wordt versterkt.
Hierdoor kunnen we deze fototransistor rechtstreeks op de E-Tecmodule aansluiten op I1, 2 of 3.
In de afbeelding hiernaast, zie je het symbool van een 2draadsfototransistor.
 Let op: Bij de aansluiting van de fototransistor op een ingang moet je op de juiste
polariteit letten. Het contact van de rode markering moet met de pluspool van de ingang
verbonden worden. Anders werkt de fototransistor niet.
Bouw/Testen:
Bouw het model van de handendroger.
De bouwtekeningen van deze alarminstallatie zijn
terug te vinden in de bouwhandleiding op de
website www.Proweto.be. Sluit de kabels juist aan.
Stel de DIP-switchen in zoals wordt aangegeven.
Wat constateer je i.v.m. de posities van deze
switchen?
………………………………………………………..
Over wat voor soort programma gaat het dan?
…………………………………………
Testen/ Vul in:
Schrijf hieronder in het kort de werking van het programma neer:
……………………………………………………………..
……………………………………………………………..
(Zo werkt meestal ook een echte handendroger)
Technologische Opvoeding
1e Graad A
10
Provinciaal Instituut Lommel
Fischer Technik
E-Tec
H8: Besturen met elektronica
8.7 De stansmachine
H 8.7 moet nog afgewerkt worden.
Voer uit op PC :

Print je document Z:\je eigen map\fischer technik \E-Tec\H8.doc af en overhandig
het aan je leerkracht.
Je mag nu verder gaan naar een volgend project, vraag dit aan je leerkracht.
Technologische Opvoeding
1e Graad A
11
Provinciaal Instituut Lommel