- Scholieren.com

Techniek
Systemen
Hoofdstuk 5
Nanette Panhuizen
TA2C
1
Techniek
Hoofdstuk 5 Les 1
Wat is een systeem?
In een autofabriek
In een autofabriek zie je de laatste tijd veel vaker robots het werk doen dan mensen,
dit is handig want sommige dingen zijn te gevaarlijk of te precies voor de mens. In
zo’n fabriek zijn er dus echt stukken waar mensen niet mogen komen, ja tuurlijk als
de robots uit staat en als je daar dan iets moet regelen. Maar in het meeste geval is
het daar een gebied zonder mensen.
Voordelen
Precies te werk gaan
Gevaarlijke dingen doen
Werkt sneller
Alles gaat precies hetzelfde
Nadelen
Moeilijk te stoppen
Minder banen
Ziet het verschil tussen een persoon en
een stuk ijzer bijvoorbeeld niet.
Het is moeilijker te vervangen
Je kunt zien dat er ook zeker nadelen aan robots gebruiken in een fabriek zijn. Zo is
er op 2 juni 2015 een ongeluk gebeurd in een autofabriek. Hierbij heeft een robot een
stuk ijzer met een man verward, de robotarm heeft de man opgepakt en tegen een
ijzerplaat gedrukt. De man heeft dit niet overleeft, dus er zijn voor en nadelen aan het
hebben van robots in een fabriek. Er zijn wel is vaker dingen misgegaan in een
fabriek met robots, dit voorval vond plaats in Duitsland.
Bron:http://www.telegraaf.nl/digitaal/24224600/__Robot_doodt_man_in_autofabriek_
_.html
Een puntenslijper
Een puntenslijper lijkt heel simpel in elkaar te zitten, maar als je goed gaat kijken zie
je 7 onderdelen. Die onderdelen zijn eerst apart gemaakt en later bij elkaar gevoegd.
Zodat het kan doen waar een puntenslijper voor gemaakt is, een punt te slijpen. Dit
noem je een systeem. Een systeem betekend dus: een geheel van samenwerkende
onderdelen. Bij een systeem denk je meestal meteen aan een groot ingewikkeld
systeem, maar dat hoeft dus zeker niet!
Fabriek
Een fabriek is ervoor om uiteindelijk een eindproduct te maken, bijvoorbeeld een auto
in een autofabriek. Deze auto moet opgebouwd worden van verschillende stukken
die gemaakt worden op verschillende plekken in de fabriek, deze plekken noem je
afdelingen; die afdelingen kun je ‘onderdelen’ noemen. Ze moeten goed samen
werken om uiteindelijk het eindproduct goed te kunnen laten functioneren. Dit is net
als de puntenslijper een systeem, alleen is deze wel groot en ingewikkeld. Want
uiteindelijk bestaat de fabriek uit een geheel van onderdelen, die zo zijn
samengesteld, dat er grote aantallen auto’s gemaakt worden.
2
Volkswagen Kever
Als je een Volkswagen Kever zal tekenen vanbinnen zal je zien dat dit dus ook een
systeem is. Alleen is dit systeem opgebouwd uit meerdere kleine systemen,
bijvoorbeeld een remsysteem, een navigatiesysteem en een versnellingsbak.
Deze systemen werken samen om te zorgen dat de auto gaat werken, dit is dus een
systeem van systemen gemaakt.
Routenavigatiesysteem
Een navigatiesysteem beschikt over een:
- Plaatsbepalingssysteem;
- Digitale kaart;
- Computerprogramma dat de route berekent;
- Invoersysteem zoals een toetsenbord, knooppen of aanraakscherm;
- Scherm om de resultaten te zien;
- Luidspreker, waardoor je de aanwijzingen kunt horen.
Feitje:
- In 1991 bedachten Peter-Frans Pauwels en Pieter Geelen de tomtom. Ze
hadden beide op de Universiteit Amsterdam gezeten.
- Het bedrijf heette eerst: palmtop.
Bron: https://nl.wikipedia.org/wiki/TomTom
Met mensen ‘samenwerken’
Bij elk systeem spelen mensen een belangrijke rol, want de mens moet het systeem
wel kunnen gebruiken. Anders is het systeem nutteloos. Denk maar aan een tandem
die het gewicht niet kan dragen of een auto die te ingewikkeld is waardoor wij
mensen hem niet kunnen starten. Wat heb je dan aan zo’n systeem, een eis aan een
systeem is dus dat het moet kunnen ‘samenwerken’ met de mens.
3
Techniek
Hoofdstuk 5 Les 2
Energie en energiebronnen
Solar One
In Californië is de ‘Solar One’, dit is een plek waar veel energie wordt geproduceerd.
Er staan daar 1800 draaibare spiegels die de zonnestralen naar de collector boven in
de toren weerkaatsen, deze toren staat in het midden van de cirkel spiegels staat. De
warmte die de zonnestralen afgeven wordt in de toren opgevangen, deze worden
gebruikt om stoom van te maken. Deze stoom gaat naar een turbine die hij aan het
draaien zet. In die turbine zit een hele grote dynamo, deze gaat draaien en zorgt dan
voor stroom.
Figure 1 De
'Solar One'
in Californië
Een zonnecentrale is een systeem dat zonnestralen/warmte om zet in energie, dat is
er speciaal voor gemaakt.
Een systeem dat iets in energie omzet hoeft er niet altijd voor gemaakt te zijn, want
iets omzetten naar energie is namelijk een van de kenmerken van een systeem.
Warmte
Behoefte aan warmte hebben wij als mensen al heel lang, maar de manier waarop
we dit produceren is veranderd loop der tijd.
Vroeger
Vroeger produceerde men warmte door vuur, kampvuren bijvoorbeeld. Deze werden
gemaakt door met een tak heel snel over hooi/stro te draaien, door deze wrijving
ontstonden vonkjes. Op het moment dat deze vonkjes op het hooi/stro sprongen,
ging het hooi/stro in vlammen. Deze groeide uit tot echt vuur en vuur zorgt voor
warmte. Vuur was niet alleen goed voor warmte, maar ook voor het bereiden van
eten of om eten op te warmen.
Nu
Als het koud is steekt met nu de haart op of zet (nog moderner) gewoon de
verwarming aan. Dit gebeurde vroeger ook, maar toen was het open vuur en nu is
het in een kachel of in een verwarming. Maar een kachel kan natuurlijk ook op kolen
werken, maar in de meeste huizen in Nederland gebruikt met de cv (centrale
verwarming). Je verbrand hierbij aardgas in een ketel en via leidingen, radiatoren of
vloerverwarming word het warm in je huis.
4
Licht
Ook heeft men al lang behoefte aan licht, dit merk je pas echt goed als het licht
uitvalt. En ja, natuurlijk heb je dan nog kaarsen en lampen op accu. Maar dat is toch
echt anders, want ik wens je succes om deze spullen te vinden als het donker is
omdat geen lamp het meer doet. Elektrisch licht is van zelf sprekend geworden, maar
hoe ging dat vroeger dan? Hoe creëerde men vroeger dan licht, want we hebben dat
altijd al nodig gehad? Nou toen gebruikte ze daarvoor, kaarsen of olielampen. Nu
gebruiken we gloei-, spaar- of Ledlampen. Dit zijn allemaal systemen om ons te
voorzien van licht.
We hebben licht nodig om iets goed te kunnen zien, het is dus praktisch. Maar licht
kan je ook gebruiken voor recreatie, lezen bijvoorbeeld. Als het donker wordt is het
wel handig dat je dan nog iets kan zien.
Wist je dat?
De uitvinding van de gloeilamp niet door 1 persoon is gedaan? Maar dit is in de loop
der tijd gebeurd. Het heeft zich stukje bij stukje ontwikkeld. Thomas Edison is hiervan
de bekendste waarvan kan gezegd worden dat hij de gloeilamp geperfectioneerd en
vooral gecommercialiseerd heeft. De reeds bestaande koolstofbooglamp was
ondanks het helderwitte licht niet praktisch genoeg. In 1801 experimenteerde
Humphry Davy al met een gloeiende platinadraad, die echter onmiddellijk
verbrandde. Naast Edison worden ook de Rus Alexander Lodygin
(uit 1872) en de Engelsman Jaseph Swan (uit 1878) genoemd als de
uitvinder van de gloeilamp.
Bron: https://nl.wikipedia.org/wiki/Gloeilamp
Beweging
Naast licht en warmte hebben wij ook behoefte aan beweging en dan niet zoals
sporten maar in de zin van bijvoorbeeld een tractor. Deze komt in beweging zodat je
die kan gebruiken, maar we gebruiken beweging voor om het ons makkelijker te
maken of iets te laten doen die voor ons onmogelijk is. Vaak gaat dit ook nog eens
sneller, neem een tractor bijvoorbeeld. Dat is sneller en handiger, de beweging wordt
geproduceerd door een motor.
Bewegingsenergie
Na een orkaan kan je goed zien wat de kracht en de gevolgen ervan zijn. De wind
(bewegende lucht) beweegt met snelheden van meer dan 100 km per uur,
bewegende lucht bezit energie en bij een orkaan zelfs veel te veel. Hierdoor gaat van
alles stuk, die energie laat van alles namelijk bewegen.
Thermische energie
Thermische energie is een duur woord voor warmte-energie. ‘Thermos’ komt uit het
Grieks en betekent warm. In IJsland kan je bijvoorbeeld het hele jaar door genieten
van een heet open lucht zwembad, deze warmte wordt ook gebruikt om de huizen te
verwarmen. Bij thermische energie is er altijd een massa waar de energie in zit
(bijvoorbeeld nu het water).
5
Chemische energie
Chemische energie zit in allerlei brandstoffen zoals, olie, gas en benzine. Maar ook in
een boterham met kaas, dat is brandstof voor je lichaam.
Stralingsenergie
Zonlicht verwarmt een zonnecollector, dat zonlicht is ook een soort energie. Je noemt
het stralingsenergie.
Elektrische energie
Steeds vaker worden elektrische auto’s verkocht, deze auto’s rijden niet op benzine
maar op energie. Dit soort energie noem je; elektrische energie. Bij deze auto tank je
niet maar je legt hem gewoon even een paar uur aan de oplader en je kan zo weer
verder rijden. Ook gaat deze uiteindelijk natuurlijk weer leeg en zal je dus opnieuw
moeten “opladen”, het lijkt dus eigenlijk een beetje op je telefoon. Die gaat na gebruik
ook weer een keertje leeg en ook die kan je dan gewoon weer opladen om het
opnieuw te gebruiken.
Energiebronnen
Iets wat energie bezit noem je een energiebron. Alles wat beweegt heeft
bewegingsenergie, de zon is de energiebron van de aarde. Door de zon is de aarde
een soort energieopslag. Olie, gas en steenkool zijn energiebronnen die chemische
energie bezitten. Bij verbranden komt die energie vrij. Energiebronnen waaruit
energie vrijkomt bij het verbranden, noem je brandstof. Neem bijvoorbeeld een pijl en
boog, als je hem spant staat er energie op de boog, als je loslaat gaat die energie
eraf. Dit is dus een energie die maar tijdelijk is, de ene energie is dus van lange duur
en de andere van korte duur.
6
Techniek
Hoofdstuk 5 Les 3
Energie omzetten en opslaan
Werking systemen
Een systeem gaat altijd hetzelfde, namelijk:
1. Je stopt energie in, bijvoorbeeld chemische of elektrische energie;
2. Het systeem zet dat om in warmte en vaak ook in licht en/of beweging.
Elektrische energie-stralingsenergie
De elektrische gloeilamp is in 1879 uitgevonden door Edison. Een draadje word
verwarmd door elektrische gloeilamp, dat word namelijk erg warm en gaat dan licht
geven. Een spaar- of Ledlamp geeft veel minder warmte af en in verhouding meer
licht dan een gloeilamp.
Chemische energie-bewegingsenergie
De verbrandingsmotor is uitgevonden door Rudolf Diesel in
het jaar 1897. Dit is een motor die brandstof verbrandt, door
de bewegingen die de verbrandingsmotor maakt komt er
energie vrij.
Een dieselmotor verbrandt diesel. Een dieselmotor wordt
gebruikt in auto’s, tractoren en vrachtwagens. Bij gebruiken
van een dieselmotor komt er warmte vrij, met die warmte
wordt niks gedaan. Dit is dus energieverlies.
Chemische energie – thermische energie (warmte)
Een verwarming(s)(ketel) houdt je huis warm. Dit doet de verwarming(s)(ketel) door
de brandstof, aardgas, te verbranden. De chemische energie die daarbij vrij komt
wordt omgezet in warmte. En dan word je huis lekker warm, want warmte heb je
nodig.
Energie opslaan
Een elektrisch apparaat heeft elektriciteit nodig om te kunnen werken, deze
elektriciteit kan worden opgeslagen in de vorm van bijvoorbeeld een accu. Die accu
moet op een gegeven moment ook weer “gevuld” worden, hier heb je een adapter
voor nodig. Deze stop je in het stopcontact, de adapter zal de stoom/elektriciteit naar
het toestel/accu brengen.
Omzetten en opslaan
Windmolens zijn heel handig als het waait, dan zetten ze door een soort hele grote
dynamo de wind om in energie. Maar wat nou als er geen wind is die dag? Dan kan
je gebruik maken van stuwmuur, hier laten ze water doorheen stromen. Langs een
rad, dit rad gaat draaien en wekt energie op. Deze energie (als er teveel van is) word
opgeslagen in een grote “opslagloods” om later te kunnen gebruiken, want anders is
het energie verspilling.
7
Kernenergie
De zon maakt gebruik van kernenergie, die is opgeslagen in atoomkernen. Als deze
hard tegen elkaar aan botsen vormen ze een nieuwe kern en daarbij wordt
kernenergie omgezet in veel stralingsenergie.
Wist je dat?
- Kernenergie de basis is voor alle andere soorten energie?
- Dat als je ze laat botsen en er dus veel stralingsenergie gemaakt wordt, er
zeer gevaarlijke stoffen overblijven? En deze erg schadelijk zijn voor het
milieu?
- Dat wetenschappers niet goed weten wat ze met kernafval moeten?
- Dat het in Nederland weinig wordt gebruikt en in Frankrijk juist heel veel?
- Dat er discussies zijn of kernenergie goed of slecht is?
Ja VS Nee
Energie erin
Elektrische energie
Chemische energie
Bewegingsenergie
Stralingsenergie
Thermische energie
8
Systeem
Energie eruit
Apparaten, machines,
Elektrische energie
mensen, planten en dieren Chemische energie
Bewegingsenergie
Stralingsenergie
Thermische energie
Techniek
Hoofdstuk 5 Les 4
Informatie
Informatie op een perron
Op een perron krijgt een reiziger veel informatie, dit wordt op verschillende manieren
gegeven. Via geluid, via klokken of bijvoorbeeld via een bord/symbool. Door deze
dingen kan je bijvoorbeeld makkelijk de uitgang vinden of op welk perron je moet zijn.
Vormen van informatie
Mensen
Welke mensen willen
bij de spoorwegen
iets duidelijk maken?
Boodschap
Wat willen ze
duidelijk maken?
-
Stationschef
Dienstregelaar
Kaartverkoper
-
-
Conducteur
Restauranthouder -
Informatievorm Techniek
In welke vorm Welke techniek
doen ze dat?
gebruiken ze
daarbij?
Dienstregeling Vertraging
Prijskaartje
Controleren
Prijs frisdrank
-
Tekst
Geluid
Tekens en
symbolen
Geluid
Beweging
Mensen
Bij welke
mensen komt
de
boodschap
terecht?
- Reizigers
- Reizigers
- Reizigers
-
Drukwerk
Luidsprekers
Beeldscherm
-
Afleesapparaat Drukwerk
-
Melodie en informatie
In een draaiorgel zitten onderdelen die samen moeten werken (systeem), dit systeem
kan alleen werken als iemand aan de slinger draait. Anders gebeurt er niks, deze
man/vrouw is dus ook onderdeel van het systeem. Maar je hebt natuurlijk ook een
melodie nodig, dit staat in een soort boek met allemaal gaatjes erin. Deze gaatjes
bevatten de informatie over de melodie, want het “boek” niet in het draaiorgel zit komt
er geen geluid uit.
Museum Speelklok
Als je meer wil weten over draaiorgels kan je bij het
Museum Speelklok in Utrecht terecht. Ik zelf ben hier
ook geweest, het is erg interessant en er is veel
duidelijke informatie te krijgen over speelklokken en
draaiorgels. In dit museum is er ook veel te ontdekken
en te doen, zo is er een speurtocht die je kennis laat
maken met hun museum. Het is dus leuk voor jong
en oud.
Bron: https://www.museumspeelklok.nl/plan-je-bezoek/het-museum/
Een systeem heeft behalve energie ook informatie nodig.
Pling-plong
Een pling-plong is eigenlijk een klein draaiorgeltje, het werkt hetzelfde. En is iemand
nodig die aan het slingertje draait, een papiertje met gaatjes voor de informatie en
dan komt er een melodie uit.
9
Reizigers
Bezoekers
Techniek
Hoofdstuk 5 Les 5
Productie
Samenwerken voor de productie
In fabrieken gaat het vaak om productie, er moet veel van iets gemaakt worden om
er veel geld mee te kunnen verdienen. Om dit zo snel mogelijk te laten verlopen
verdeel je de taken, bijvoorbeeld persoon 1 soldeert een onderdeel op een printplaat.
Daarna gaat het over een lopende band naar persoon 2, die dan ook er weer iets bij
maakt. Zo kan een persoon steeds hetzelfde doen, daardoor gaat de productie veel
sneller dan dat 1 persoon alles doet.
Produceren
Een productie waarbij iedereen steeds hetzelfde doet, dat hoeft niet altijd door
mensen gedaan te worden. Wat dacht je van robots, die hebben ook allemaal hun
eigen taak. Deze manier van werken noem je: produceren.
Productieproces
Input
(productie)proces
output
Materie
De materialen die
nodig zijn om een
product te maken.
Energie
De energie nodig
het product te
maken,
Handelingen nodig om het
product te maken.
Met de hand (alleen
met spierkracht)
Met machines (die
energie omzetten)
Met robots
(automatisch)
Materie
De producten
Het afval
Informatie
Gegevens over het
product en hoe het
te maken.
Energie
De energie (warmte)
die vrijkomt bij het
maken van het
product
Informatie
Controle van het
product en/of het
proces.
Eigenschappen
Met de hand:
Het is geschikt voor kleine aantallen.
De producten zijn niet allemaal hetzelfde.
Het kost veel tijd om producten te maken.
Met een machine:
Het is geschikt voor kleine en grote aantallen.
De producten zijn niet allemaal precies hetzelfde.
Het product gaat sneller dan met de hand.
Met een automaat/robot:
Het is geschikt voor grote aantallen
De producten zijn allemaal precies hetzelfde.
Het produceren kan uren achter elkaar doorgaan; het wordt niet moe.
10
Techniek
Hoofdstuk 5 Les 6
Hoe werkt een systeem?
Oud koffiezetapparaat
Een oud koffiezetapparaat bestaat uit een waterreservoir en een brander.
Hoe maak je koffie met een oud koffiezetapparaat:
- De brander zet chemische energie uit de brandstof ‘spiritus’ (materie) om in
warmte, in het waterreservoir giet je water in.
- Als het water kookt, loopt het via een buisje naar het koffiemaalsel.
- Het hete water zakt door het maalsel en drupt als koffie in het kopje.
- Dit gaat door totdat het water op is, dan is je koffie klaar.
Dit principe is eigenlijk voor elke manier van koffie zetten, met een gloednieuw
apparaat gaat dat precies hetzelfde.
Handelingen
Bij bijvoorbeeld een koffiezetapparaat word het water voor je gekookt en op het
mengsel gegoten. Deze handeling hoef je niet meer zelf te doen en bij een modern
koffiezetapparaat gaat er nog meer van zelf.
Koffie-automaat
Zoals ik al gezegd heb is dat het steeds meer voor je word gedaan, denk maar aan
een koffie-automaat. Dan gaat het automatisch, je hoeft alleen op een knopje te
drukken en dan word het voor je geregeld. Dit kan natuurlijk alleen als alles aanwezig
is wat er nodig is om de koffie te kunnen maken.
INPUT-PROCES-OUTPUT
Input
Alles wat je in het apparaat stopt (materie, energie en informatie) noem je INPUT.
Proces
Al de handelingen samen in een technisch systeem noem je PROCES
Output
Alles wat uit het apparaat komt (materie, energie en informatie) noem je OUTPUT.
Input
Materie
 Koffiemaalsel
 Water
 Filter
Energie
 Elektrische energie
uit het stopcontact
Informatie
 Hoeveel water
 Hoeveel
koffiemaalsel
 Aan/uit
11
Proces
 Water verwarmen tot het
kookt,
 Water in scheutjes opgieten
 Als de watervoorraad op is,
gaat het warmte-elementen.
Koffie warm houden met het
warmhoudplaatje.10 b
Schisma het begin van?
Kaliefen waar vind je dat?
output
Materie
 Koffie
 Koffiedrab
 Gebruikte filter
Energie
 Warmte van het
apparaat en de
koffie
Informatie
 Zien aan water en
koffie
 Ophouden
pruttelen
Techniek
Hoofdstuk 5 Les 7
Systemen en deelsystemen
World Wide Web
In grote gebouwen (scholen en kantoorgebouwen) zijn de computers aan elkaar
gekoppeld. In een computer zit een harde schijf, deze slaat dingen op en regelt de
dingen.
Deelsysteem
Bij een netwerk is een computer een onderdeel van een groter systeem, dit noem je
een deelsysteem. Een deelsysteem is dus eigenlijk een deel van het systeem, in een
computer zijn dit bijvoorbeeld de harde schijf en de ventilator. Als een van die
deelsystemen niet werken dan kan het systeem niet functioneren. Bij de ene gaat dit
sneller dan de ander. Als bijvoorbeeld je CD-Brander het niet meer doet dan, kun je
nog wel met je computer (het systeem) werken. Bij het ene systeem is het dus
belangrijker dat het deelsysteem werkt, dan bij een ander.
INPUT-PROCES-OUTPUT
Computersysteem
INPUT
Materie
 Alleen als je er
materie in stopt die
je bewerkt (zoals bij
een printer of een
cd-brander)
Energie
 Elektrische energie
uit het stopcontact
Informatie
 Aan/uit
 Allerlei gegevens via
muis, toetsenbord,
etc.
PROCES


Van het proces zie je
niet veel, hoogstens
hoor je wat zoemen en
af en toe bromt er iets.
Gegevens worden
digitaal (elektronisch)
bewerkt.
OUTPUT
Materie
 Bedrukt papier –
lege inktpatroon –
gebrande cd…
Energie
 Warmte
 Beweging (vaste
schijf, ventilator,
printeronderdelen.)
Informatie
 De bewerkte
gegevens die je via
beeldscherm of
geprint papier kunt
zien of via
luidsprekers kunt
horen.
Verbindingen
Deelsystemen zijn met elkaar verbonden. Dat kan draadloos zijn – denk maar aan je
mobieltje – maar bij een groot computernetwerk zit nog heel veel vast aan draadjes.
Al die verbindingen vormen ook weer een deelsysteem.
12
Techniek
Hoofdstuk 5 Les 8
Terugkoppeling
Regulateur
James Watt heeft ook de regulateur of toerregelaar bedacht. Die is nodig om de
stoommachine gelijkmatig te laten lopen, een paar kogels draaien in het rond. Hoe
sneller de bollen draaien, hoe meer ze naar buiten gaan. Daardoor wordt de
stoomklep (inlaatklep) een beetje gesloten. De machine loopt dan langzamer. Als de
machine langzamer draait, gaan de bollen weer naar beneden. De klep gaat dan
verder open en dan steeds opnieuw. Daardoor blijft de stoommachine met dezelfde
snelheid werken. De toerenregelaar reageert dus op de beweging die de
stoommachine zelf veroorzaakt. Dat noem je ‘terugkoppeling’, het systeem reageert
dus op een verandering. Die het zelf heeft veroorzaakt.
Watercloset en stortbak
Stortbak werking
Watercloset
13
Techniek
Hoofdstuk 5 Les 9
Automaten
14