Meet-, regel-, stuursystemen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

Systemen

Systemen

Tot dusver beschreven we de wereld met formules.

Nu gaan we dat doen met concepten en tekeningen.

Systemen

Wat is een systeem?

Een systeem is een verzameling apparaten of onder-delen die samen werken om een taak uit te voeren.

Systemen

Een systeem is een verzameling apparaten of onder-delen die samen werken om een taak uit te voeren.

Voorbeeld: toetsenbord. Je drukt op de toetsen en er verschijnt tekst op het scherm.

Werking van systemen

Voorbeeld: toetsenbord. Je drukt op de toetsen en er verschijnt tekst op het scherm.

We kunnen wat er gebeurt in 3 stappen opschrijven:

1. Je drukt op de toetsen
2. Het toetsenbord (of je telefoon/computer) verwerkt dit
3. Er verschijnt tekst op het scherm
   

Werking van systemen

We kunnen deze 3 stappen gemakkelijk schematisch weergeven in een blokdiagram:

1. De toetsen worden ingedrukt

2. Het toetsenbord verwerkt dit

3. Er verschijnt tekst op het scherm

Werking van systemen

We kunnen deze 3 stappen generaliseren voor alle systemen:

1. Het systeem ontvangt invoer

2. Het systeem verwerkt de invoer

3. Het systeem geeft een uitvoer

Werking van systemen

Mensen kun je ook beschouwen als een systeem.

Invoer

Verwerking

Uitvoer

Werking van systemen

Bedenk een voorbeeld waarin je jezelf als systeem beschrijft en teken het blokdiagram dat hierbij hoort.

Invoer

Ik zeg: "Hé Adam, niet op je telefoon spelen!"

Verwerking

Adam verwerkt wat ik gezegd heb

Uitvoer

Adam legt zijn telefoon weg

Werking van systemen

Bij een systeem wordt de invoer meestal gedaan door een sensor. Volgende week meer daarover.

Invoer

Een sensor is een apparaat dat een bepaalde fysische grootheid omzet in een elektrisch signaal.

Bedenk een voorbeeld van een sensor.

Waarom is het handig dat de grootheden omgezet worden naar een elektrisch signaal?

Werking van systemen

Bij een systeem wordt bij de verwerking iets gedaan met het invoersignaal. Bijvoorbeeld omzetten of vergelijken met een ingestelde

waarde.

Verwerking

Werking van systemen

De uitvoer is wat het systeem doorgeeft aan het volgende systeem (dat kunnen wij dus ook zijn).

Uitvoer

Voorbeelden zijn licht- en geluids-signalen, het resultaat van een berekening, ...

Systemen kunnen dus gekoppeld worden.

Verschillende soorten systemen

We onderscheiden 3 soorten systemen:

• Meetsystemen
• Stuursystemen
• Regelsystemen

Verschillende soorten systemen

Een meetsysteem geeft alleen een waarde aan.

Bijvoorbeeld: een digitale thermometer.

Invoer

Temperatuur registreren en omzetten naar spanning

Verwerking

Spanning digitaliseren

Uitvoer

Waarde weergeven op het display

Verschillende soorten systemen

Een meetsysteem geeft alleen een waarde aan.

Bedenk zelf een voorbeeld en teken het blokdiagram.

Invoer

Temperatuur registreren en omzetten naar spanning

Verwerking

Spanning digitaliseren

Uitvoer

Waarde weergeven op het display

Verschillende soorten systemen

Een stuursysteem geeft een signaal door.

Bijvoorbeeld: een brandstofmeter.

Invoer

#brandstof registreren en omzetten naar spanning

Verwerking

Spanning digitaliseren, waarde vergelijken

Uitvoer

Waarschu-wingslampje wel/niet laten branden

Verschillende soorten systemen

Een stuursysteem geeft een signaal door.

Bedenk zelf een voorbeeld en teken het blokdiagram.

Invoer

#brandstof registreren en omzetten naar spanning

Verwerking

Spanning digitaliseren, waarde vergelijken

Uitvoer

Waarschu-wingslampje wel/niet laten branden

Verschillende soorten systemen

Een regelsysteem kan zelf automatisch actie nemen.

Bijvoorbeeld: oven voorverwarmen.

Invoer

Temperatuur registreren en omzetten naar spanning

Verwerking

Spanning digitaliseren, waarde vergelijken

Uitvoer

Verwarmings-element aan/uitzetten

Verschillende soorten systemen

Een regelsysteem kan zelf automatisch actie nemen.

Regelsystemen bevatten terugkoppeling.

Invoer

Temperatuur registreren en omzetten naar spanning

Verwerking

Spanning digitaliseren, waarde vergelijken

Uitvoer

Verwarmings-element aan/uitzetten

Verschillende soorten systemen

Een regelsysteem kan zelf automatisch actie nemen.

Bedenk zelf een voorbeeld en teken het blokdiagram.

Invoer

Temperatuur registreren en omzetten naar spanning

Verwerking

Spanning digitaliseren, waarde vergelijken

Uitvoer

Verwarmings-element aan/uitzetten

Digitaal VS analoog

Een analoog signaal kan alle waardes binnen het bereik aannemen.

Een digitaal signaal loopt in stapjes op en kan dus niet alle waardes aannemen.

Digitaal VS analoog

Een belangrijk voordeel van een digitaal signaal, is dat het veel minder gevoelig is voor ruis en storingen.

wordt gezien als

Zelf aan de slag

Opgaven 1 t/m 4