BESLISSEN MET POORTEN EN STURINGEN - Start Your future · 2014. 9. 5. · Een overzicht van de...

LESBRIEF VOOR LEERKRACHTEN P. 1

EEN INITIATIEF VAN toekomstopwielen.be

Beslissen met poorten en sturingen

2e NUMMER: DECEMBER 2007 GARAGASTEN

AchtergrondDankzij dit theoretische hoofdstukje kan u zich de inhoud

van het onderwerp eigen maken en kan u inschatten over

welke kennis de leerlingen moeten beschikken om de op-

drachten aan te kunnen.

eindtermenEen overzicht van de eindtermen technologische opvoeding

die met de opdrachten in deze lesbrief behandeld worden.

opdrAchtenDe eigenlijke opdrachten zijn doorspekt met tips en didac-

tische wenken om de opdracht nog beter in te kleden en te

kaderen. De opdrachten variëren in moeilijkheid voor het

1ste en het 2de jaar, maar altijd gaat het om:

het opstellen van een schema of overzicht −

het opsporen van een fout of storing −

het uitvoeren van een proef of opstelling. −

evAluAtie Dit laatste hoofdstuk bevat de resultaten of oplossingen

van de opdrachten en suggesties voor een nabespreking.

lesblAdenDe invulbladen voor de leerlingen worden u apart aan-

geboden. U kan ze makkelijk zelf in de gewenste oplage

afdrukken.

Log met uw persoonlijke paswoord in op de leerkrach-

tenpagina van de Garagastensite. Op www.garagasten.be/

leerkrachten kan u zowel de lesbrief als de lesbladen in pdf-

formaat downloaden.

BESLISSEN MET POORTEN EN STURINGENWoord vooraf

TECHNIEK IS EEN PRACHTIG HUIS MET VELE

KAMERS. ALS LEERKRACHT TECHNOLOGISCHE

OPVOEDING BENT U UITSTEKEND GEPLAATST

OM jONGEREN MET EEN TECHNISCHE KNOBBEL

TE BEGELEIDEN OP HUN ONTDEKKINGSTOCHT

DOOR DAT HUIS. MAAR OMDAT Uw TIjD

BEPERKT IS, LOOPT DAT NIET ALTIjD VAN EEN

LEIEN DAKjE. DAAROM ONTVANGT U NU VAN

TOEKOMSTOPwIELEN.BE DE tweede lesbrief

voor leerkrAchten, HET IDEALE hulpmiddel

OM TECHNIEK EN AUTO’S OP EEN LEUKE MANIER

IN Uw LESSEN AAN BOD TE BRENGEN.

Vier lesbrieven, vier verschillende onderwerpen die per-

fect inspelen op de eindtermen van het leerplan. Maar de

indeling van de lesbrieven verandert niet. Elke editie heeft

vijf vaste hoofdstukken:

DE LESBRIEFONDERwERPEN:

Nummer 1: technisch communiceren (reeds verschenen)

Nummer 2: beslissen met poorten en sturingen

(nu beschikbaar)

Nummer 3: elektrische kringloop (februari 2008)

Nummer 4: overbrengingen (mei 2008)





De automatische deur van een supermarkt, een spot die

aanspringt zodra iemand in de buurt komt, de verwarming

die afslaat zogauw een bepaalde temperatuur bereikt is...

allemaal courante voorbeelden van schakelingen met poor-

ten en sturingen. In alledrie de gevallen wordt informatie

elektrisch verwerkt, met een openschuivende deur, een

brandend licht of een afkoelende verwarming als resultaat.

Invoer → verwerking → uitvoer, dat is het vaste stramien

bij beslissen met poorten en sturingen.

het beslissingspAneel: invoer, verwerking, uitvoer

Met een beslissingspaneeltje kunnen de leerlingen zelf

eenvoudige schakelingen bouwen. Ook dat paneeltje

werkt volgens het principe invoer, verwerking en uitvoer.

Het linkerdeel van het paneel bevat de invoerorganen:

een schuifschakelaar, een lichtsensor, een temperatuur-

sensor en een drukknop. Als het paneel op een batterij

of adapter is aangesloten, kan de stroomkring met die

invoerorganen geopend of gesloten worden. De sensoren

reageren op licht of warmte, de schakelaar en de druk-

knop worden handmatig bediend. Centraal op het paneel

staan drie beslissingsorganen, drie poorten die aange-

duid worden met EN, OF en NIET. De EN- en de OF-poort

hebben twee stekkerbussen als ingang, de NIET-poort

één. Elke poort heeft één stekkerbus als uitgang. Rechts

staan een zoemer, een relais en een lamp, dat zijn de

uitvoerorganen. De relaisschakelaar opent of sluit een

tweede stroomkring en is dus een manier om een elek-

trisch apparaat, zoals een ventilator, aan te sturen.

1 ACHTERGROND BESLISSEN MET POORTEN EN STURINGEN

beslissen met poorten

Door de invoerorganen via elektriciteitskabeltjes met de

uitvoerorganen te verbinden, bouwen de leerlingen een

eenvoudige schakeling. Als ze de drukknop en de lamp

verbinden, gaat de lamp branden zogauw de knop is in-

gedrukt (gesloten stroomkring). Door de invoerorganen

met een poort te verbinden en die poort dan weer met

een uitvoerorgaan te verbinden, ontstaan ingewikkelder

schakelingen waarbij de lamp, de zoemer of het relais

pas werken als aan verschillende voorwaarden is vol-

daan.

De EN-poort laat enkel stroom door als z’n twee ingan-

gen een signaal ontvangen. Als de poortingangen met de

lichtsensor en de schuifschakelaar verbonden zijn en de

poortuitgang met de zoemer, dan beslist de poort dat de

zoemer pas stroom krijgt als de sensor EN de schake-

laar stroom doorlaten.

De OF-poort laat stroom door zogauw ze minstens één

keer stroom krijgt. Een toepassing hiervan is de centrale

verwarming. Die slaat af als de thermostaat vaststelt dat

een bepaalde temperatuur bereikt is OF als ze handma-

tig wordt uitgezet.

De NIET-poort draait het ontvangen signaal om. Ont-

vangt ze stroom dan geeft ze geen stroom door en om-

gekeerd. Sluit je de drukknop en de zoemer op de NIET-

poort aan, dan weerklinkt er gezoem zolang je de knop

NIET indrukt.

1ste jaar





combinAties vAn poorten

Beslissingen kunnen ook genomen worden door twee of

meer poorten die in een vaste volgorde geschakeld zijn.

Op het paneel zijn zes combinaties mogelijk door twee

poorten te verbinden.

en gevolgd door niet:

beslissing EN-poort wordt omgedraaid

of gevolgd door niet:

beslissing OF-poort wordt omgedraaid

niet voor en of of:

een van de ingangen van de EN- of OF-poort

wordt omgedraaid

en voor of:

OF-poort geeft stroom door als ze een signaal krijgt

van de EN-poort of van een invoerorgaan

of voor en:

EN-poort geeft stroom door als ze een signaal krijgt

van de OF-poort en van een invoerorgaan

blokschemA

Om de technische communicatie over schakelingen te

vergemakkelijken, geven we de verbindingen verkort

weer in een blokschema. De invoerorganen, de poorten

en de uitvoerorganen worden aangeduid met een vaste

letter (die zijn terug te vinden op de didactische fiche bij

deze lesbrief). Verbindingen worden aangeduid met →.

De leerlingen van het tweede jaar zetten een stap verder

in hun studie van de middelen waarmee gegevens

elektronisch verwerkt worden tot informatie. Zij

maken kennis met een nieuw beslissingsinstrument:

het tellerpaneel. Ook dit paneel bestaat, net als het

beslissingpaneel, uit drie delen.

het tellerpAneel: invoer, verwerking, uitvoer

Links op het paneel staan drie invoerorganen, die

alledrie voor impulsen (stroomstoten) zorgen. De

impulsgenerator geeft afwisselend stroom en geen

stroom. De frequentie van deze impulsen kan verhoogd

of verlaagd worden met de draaiknop. De resettoets is

een drukknop die een impuls geeft als je ze indrukt, net

als de teltoets.

De centrale telmodule bevat drie onderdelen. De binaire

teller heeft vier telleruitgangen, aangeduid met 8, 4, 2 en

1. De resetingang maakt het mogelijk om de functie van

de resettoets door een ander invoerorgaan (bv van het

beslissingspaneel) te laten overnemen. De telleringang

laat dan weer toe dat een invoerorgaan de taak van de

teltoets overneemt.

De uitvoer bestaat uit een digitale display die cijfers en

enkele letters kan weergeven. Bij het aansluiten van het

paneel staat die display op nul.


2de jaar






werking vAn het tellerpAneel

Bij elke impuls die aan de binaire teller wordt doorge-

geven, verhoogt het cijfer op de display met 1. Nu kan

je op verschillende manier voor impulsen zorgen. Op

de teltoets drukken, is de meest voor de hand liggende

manier. Een druk op de toets sluit de stroomkring en

geeft een impuls aan de teller. De impulsgenerator doet

hetzelfde, maar hij opent en sluit de stroomkring ge-

heel automatisch en met een bepaalde regelmaat. Als

je die regelmaat zo afstelt dat er om de seconde een

stroomstoot vertrekt, heb je een secondeteller gebouwd.

je moet de generator dan wel aansluiten op de tellerin-

gang. Op die ingang kan je overigens ook andere invoer-

organen aansluiten, bijvoorbeeld de lichtsensor van het

beslissingspaneel. Bij elke verandering van donker naar

licht, verhoogt de tellerinhoud dan met 1. Die inhoud

wordt met oplichtende ledjes weergegeven op de binaire

teller. Als de inhoud 11 is, branden de leds van de tel-

leringangen 8, 2 en 1. Tellerinhoud 6 wordt weergegeven

met een oplichtende led bij de ingangen 4 en 2.

Om de binaire teller en de display weer op nul te krijgen,

volstaat een druk op de resettoets. Als je een invoeror-

gaan aansluit op de resetingang springen teller en dis-

play op nul zogauw dat invoerorgaan een impuls geeft.

creAtief met het tellerpAneel

Dankzij de vier uitgangen van de binaire teller kan je

ervoor zorgen dat een vooraf bepaalde tellerstand gesig-

naleerd wordt via de uitvoerorganen van het beslissings-

paneel. Als je uitgang 8 aansluit op de lamp, dan gaat de

lamp branden zogauw het display op 8 springt.

Complexere getallen signaleren kan ook. Maar daar

heb je de poorten van het beslissingspaneel voor nodig.

Verbind uitgang 4 en uitgang 1 met de ingangen van de

EN-poort en verbind de uitgang van die poort met de

zoemer, en je hoort een zoemend geluid zodra de display

een 5 vertoont. En natuurlijk kunnen niet alleen teller-

uitgangen op poorten aangesloten worden. Ook met de

impulsgenerator en de sensoren en schakelaars van het

beslissingspaneel kan dat. Als je de impulsgenerator en

de drukknop via de OF-poort met de lamp verbindt, krijg

je een knipperlicht als de knop niet is ingedrukt en een

continu brandend licht als de knop wel is ingedrukt. De

mogelijkheden zijn hier legio.

Een van die mogelijkheden is een poortuitgang verbinden

met de telleringang. Dat is een prima manier om handmatig

te kunnen starten en stoppen met tellen. Als je de drukknop

en de impulsgenerator via de OF-poort met de telleringang

verbindt, dan stopt de teller zolang je de knop ingedrukt

houdt.

Ten slotte kan ook automatisch resetten van praktisch nut

zijn in een technische toepassing. Automatisch resetten op

de cijfers 1, 2, 4 en 8 kan heel eenvoudig door de betrokken

telleruitgang met de resetingang te verbinden. Voor andere

getallen is een combinatie met poorten vereist.

blokschemA

Om de technische communicatie over schakelingen op het

tellerpaneel te vergemakkelijken, geven we de verbindingen

verkort weer in een blokschema. De invoerorganen en

telleruitgangen worden aangeduid met een vaste letter (die

zijn terug te vinden op de didactische fiche bij deze lesbrief).

Verbindingen worden aangeduid met →.





1 kennismAken met techniek en erover reflecteren

De leerlingen

illustreren het belang van technische tekeningen en −

andere technische gegevensoverdragers.

maken kennis met de activiteiten van technische −

beroepsbeoefenaars, zowel mannen als vrouwen.

2 plAnmAtig werken en Attitudes AAnnemen

De leerlingen

evalueren eigen werk in elke fase van het −

technologisch proces.

raadplegen een handleiding, plan of schema. −

leren systematisch te werk gaan bij het uitvoeren van −

een technische opdracht.

leren het belang erkennen van de technische beroepen −

en van technische vaardigheden in de huidige

samenleving, zowel voor mannen als voor vrouwen.

3 enkele technische begrippen verwerven

De leerlingen

duiden de onderdelen aan van een technisch systeem −

met behulp van een eenvoudig schema (stuklijst en/of

symbolen).

herkennen in concrete situaties de meest gebruikte −

technische tekensymbolen en genormaliseerde

afspraken.

beschrijven het werkingsprincipe van een toestel met −

eenvoudige automatische regeling.

herkennen de basisbegrippen “invoer”, “verwerking” −

en “uitvoer” bij gegevensverwerkende systemen.

illustreren met een voorbeeld de werking en de functie −

van verwerkings- of beslissingseenheden (logische

poorten) en demonstreren dat op een didactische

eenheid.

(tweede jaar) demonstreren het principe van een −

telfunctie op een didactische eenheid.

4 enkele technische bAsisvAArdigheden beheersen

De leerlingen

gebruiken voor een eenvoudig praktisch werkstuk het −

gepaste gereedschap.

brengen een eenvoudige tekening over op materiaal. −

schetsen een eenvoudig technisch voorwerp. −

maken eenvoudige elektrische verbindingen aan de −

hand van een schema.

passen probleemoplossende technieken toe. −

verduidelijken een eigen idee met een schets. −

De leerlingen

kunnen symbolen lezen die rechtstreeks in verband −

staan met het gekozen verkenningsgebied.

kunnen eenvoudige tekeningen lezen. −

kunnen bij de opgelegde oefeningen juist, veilig en −

volgens gepaste regels omgaan met gereedschappen,

toestellen of apparaten. Zij kennen ook de juiste

benaming, enkele mogelijkheden en beperkingen

ervan.

kunnen onder begeleiding een opdracht voltooien en −

de kwaliteit controleren en evalueren.

kunnen fouten of gebreken die ze gemaakt hebben −

herkennen, opzoeken en zo mogelijk herstellen.

monteren (demonteren) of construeren of voegen de −

verschillende delen samen, herkennen de samenhang,

benoemen de delen en voeren het geheel precies uit.

a-stroom

B-stroom

2 EINDTERMEN





1.1 hoe brAndt de lAmp?

1.2 Zoek de fout: wAArom werkt deZe schAkeling niet?

AAnpAk Auto’s zitten boordevol schakelingen, van heel

eenvoudige tot behoorlijk complexe. De opdrachten

hieronder zijn daarom heel realistische toepassingen

van het schakelpaneel in de autosector. Om het helemaal

echt te maken, werken we met blokschema’s waarin

nogal wat geijkte technische symbolen terugkomen. Om

ervoor te zorgen dat er geen misverstanden ontstaan

over die symbolen, werden ze allemaal samengebracht

op een handige fiche die apart beschikbaar is. Die

fiche houden de leerlingen altijd bij de hand zodat ze

voortdurend kunnen nagaan of ze de juiste symbolen

gebruiken. Mocht u in uw lessen een andere conventie

volgen voor het aanduiden van invoerorganen,

uitvoerorganen en poorten, dan kan u uw leerlingen die

symbolen op hun fiche laten aanpassen.

De eerste opdracht is een eenvoudige toepassing van

het principe invoer – bewerking – uitvoer:

Als je de koffer van een auto opent, gaat automatisch

een lichtje branden. Als je de koffer weer sluit, dooft

ook het lichtje.

Hoe ziet het blokschema eruit voor deze schakeling?

En het paneelschema?

OPMERKING:

Om te voorkomen dat leerlingen al te creatieve

oplossingen in hun schema’s uitwerken, is

het goed om vooraf in klasverband na te gaan

welke invoer- en uitvoerorganen nodig zijn om

de opdracht tot een goed einde te brengen. Als

iedereen het erover eens is dat een drukknop en

een lamp absoluut vereist zijn, kan het individuele

denkwerk over de concrete toepassing beginnen.

In de tweede opdracht gaan de leerlingen op zoek

naar de fout. Een paneelschema is gegeven, maar als

de leerlingen de schakeling uitvoeren, hapert er wat.

waarom? Dit is de setting:

De temperatuur kan hoog oplopen in een autogarage.

Daarom moeten de leerlingen ervoor zorgen dat de

airco aanslaat zogauw het te warm wordt en zolang er

licht in de werkplaats brandt. Tegelijk zorgen ze ervoor

dat de airco altijd handmatig kan worden afgezet.

Laat de leerlingen de fouten aanduiden op het sche-

ma. Daarna tekenen ze de juiste schakeling op het

blokschema en het paneel.

3 OPDRACHTEN

1ste jaar





3 OPDRACHTEN

1.3 bouw Zelf een schAkeling

2.1 knipperlicht in Actie.

In de derde opdracht moeten de leerlingen zelf aan de

slag om een schakeling te bouwen. Meteen kunnen ze

testen of hun denkwerk klopt. Dit is de opdracht:

Het gebeurt wel ’s dat een chauffeur ’s ochtends z’n wagen

parkeert en helemaal vergeet om z’n koplampen uit te zet-

ten. Als die lampen de hele dag blijven branden, komt de

chauffeur ’s avonds voor een heel onaangename verrassing

te staan: de koplampen hebben alle energie uit de accu

verbruikt. Gevolg: de accu kan niet genoeg stroom meer

leveren om de auto te starten. Om dat probleem te voorko-

men, geven moderne auto’s een geluidssignaal als de por-

tieren van de auto geopend worden terwijl de koplampen

nog branden.

Laat uw leerlingen het blokschema van deze schakeling

tekenen. Daarna kan u kiezen. Hebben alle leerlingen

een schakelpaneel bij de hand, dan bouwen ze de scha-

keling van hun blokschema na. Geen schakelpanelen

voorradig? Dan laat u uw leerlingen het blokschema ver-

talen naar het paneelschema.

OPMERKING:

Ook hier is het goed om vooraf in klasverband na te

gaan welke invoer- en uitvoerorganen nodig zijn om

de opdracht tot een goed einde te brengen. Als ieder-

een het eens is over de componenten van de schake-

ling, kunnen de leerlingen ieder voor zich over de

concrete toepassing beginnen nadenken.

De eerste opdracht is een mooie toepassing van de

impulsgenerator. Die wordt gecombineerd met een

van de invoerorganen die de leerlingen nog kennen

van het vorige schooljaar. Dit is de opdracht:

Als de motor van een auto te heet wordt, is de kans

groot dat hij schade oploopt. Zorg er daarom voor dat

er in het dashboard een lichtje gaat knipperen als de

temperatuur in de motor te hoog wordt.

Hoe ziet het blokschema eruit voor deze schake-

ling? En het paneelschema?

OPMERKING:

Om te voorkomen dat leerlingen al te creatieve op-

lossingen in hun schema’s uitwerken, is het goed om

vooraf in klasverband na te gaan welke invoer- en

uitvoerorganen nodig zijn om de opdracht tot een

goed einde te brengen. Als iedereen het erover eens

is dat de impulsgenerator met de temperatuursen-

sor gecombineerd moet worden, kan het individuele

denkwerk over de concrete toepassing beginnen.

2de jaar

AAnpAk Auto’s zitten boordevol schakelingen, van heel

eenvoudige tot behoorlijk complexe. De opdrachten

hieronder zijn daarom heel realistische toepassingen

van het schakelpaneel in de autosector. Om het helemaal

echt te maken, werken we met blokschema’s waarin

nogal wat geijkte technische symbolen terugkomen. Om

ervoor te zorgen dat er geen misverstanden ontstaan

over die symbolen, werden ze allemaal samengebracht

op een handige fiche die apart beschikbaar is. Die

fiche houden de leerlingen altijd bij de hand zodat ze

voortdurend kunnen nagaan of ze de juiste symbolen

gebruiken. Mocht u in uw lessen een andere conventie

volgen voor het aanduiden van invoerorganen,

uitvoerorganen en poorten, dan kan u uw leerlingen die

symbolen op hun fiche laten aanpassen.





3 OPDRACHTEN


In de tweede opdracht gaan de leerlingen op zoek naar

een fout in het gegeven paneelschema. Dit is de opdracht:

Als de koplampen van een stilstaande auto de hele dag

blijven branden, verbruiken ze alle energie uit de accu. Met

als gevolg dat die accu onvoldoende stroom kan leveren om

de auto te starten. Om dat probleem te voorkomen, geven

moderne auto’s een geluidssignaal als de portieren van de

auto geopend worden terwijl de koplampen nog branden. Dat

signaal hoeft niet meteen te klinken, maar pas als het portier

vier seconden lang geopend is. Op die manier krijgt de chauf-

feur nog de kans om z’n verstrooidheid zelf recht te zetten.

In het schema zitten enkele foute verbindingen, waar-

door de schakeling niet naar behoren werkt. Laat uw

leerlingen die fouten op het schema aanduiden. Daarna

tekenen ze de juiste schakeling op het blokschema en op

het paneel.

TIP:

vertel uw leerlingen dat er mensen zijn wier be-

roep het is om dit soort problemen op te lossen.

De diagnosetechnicus is een kei in elektronica en

gewapend met elektrische schema’s en een com-

puter gaat hij of zij op zoek naar de oorzaak van

een storing in een auto.

Bij de derde opdracht moeten de leerlingen bewijzen

dat ze zelf een complexe schakeling kunnen bouwen.

De oefening leent zich prima voor groepswerk. Verdeel

de klas daarom in groepen van drie en zorg ervoor dat

elk groepje kan beschikken over een zaklamp, een ten-

nisbal, schakelpanelen en verbindingskabeltjes. Dit is de

opdracht:

In een fabriekshal schuiven afgewerkte auto’s op een trans-

portband voorbij een teller. Zorg ervoor dat er bij elke vijfde

auto die voorbijschuift een geluidssignaal weerklinkt. De

teller moet dan weer op nul springen.

Laat elk groepje beraadslagen over de mogelijke oplos-

sing en laat hen hun voorstel uittekenen in het bloksche-

ma (en desgewenst ook in het paneelschema). Daarna

kunnen ze de schakeling echt bouwen en nagaan of hun

denkwerk klopt.

TIP:

Op zoek naar een eenvoudige opstap naar de oe-

feningen voor het tweede jaar? Laat uw leerlingen

dan eerst de opdrachten van het eerste jaar aan-

pakken.

2.3 Auto’s tellen





De opdrachtenreeksen hebben de leerlingen inzichten

verschaft in elektronische informatieverwerking. Vraag

hen ter evaluatie om met eigen woorden uit te leggen

welke vaste stappen elektronische informatieverwerking

1.1 hoe brAndt de lAmp?


4 EVALUATIE EN OPLOSSINGEN

altijd volgt (invoer, verwerking, uitvoer). Kunnen ze dat

ook met voorbeelden uit hun eigen leefwereld staven

(computer, gsm, cd-speler)?

evaluatie

oplossingen

1.3 bouw Zelf een schAkeling






2.1 knipperlicht in Actie







2.3 Auto’s tellen

toekomstopwielen.be heeft een hart voor jongeren met technische talenten en zet heel wat acties op touw om hen wegwijs te maken in het technisch onderwijs en de autosector. Maar u als leerkracht laten we evenmin in de kou staan. Ontdek ons educatief pakket voor de tentoonstelling ‘Techniek op wielen’ in Autoworld in Brussel. Meer info vindt u op www.toekomstopwielen.be.

En natuurlijk is er vanaf dit schooljaar de GaragastenEncyclopedie. Vier keer per jaar verschijnt er een leuk naslagwerkje over een specifiek auto-onderwerp. Laat uw leerlingen zich gratis op deze encyclopedie abonneren via www.garagasten.be.

GARAGASTEN DIDACTISCHE FICHE



S schuifknop

L lichtsensor

T temperatuursensor

D drukknop

Z zoemer

R relais

La lamp

I impulsgenerator

Te telknop

Res resetknop

Te1 telleruitgang 1

Te2 telleruitgang 2

Te4 telleruitgang 4

Te8 telleruitgang 8

BESLISSEN MET POORTEN EN STURINGEN - Start Your future · 2014. 9. 5. · Een overzicht van de...

Documents

Transcript of BESLISSEN MET POORTEN EN STURINGEN - Start Your future · 2014. 9. 5. · Een overzicht van de...