1

TechniekSystemen

Hoofdstuk 5Nanette Panhuizen

TA2C

2

Techniek Hoofdstuk 5 Les 1Wat is een systeem?

In een autofabriekIn 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 NadelenPrecies te werk gaan Moeilijk te stoppenGevaarlijke dingen doen Minder banenWerkt sneller Ziet het verschil tussen een persoon en

een stuk ijzer bijvoorbeeld niet.Alles gaat precies hetzelfde 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 puntenslijperEen 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!

FabriekEen 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.

3

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.

RoutenavigatiesysteemEen 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.

4

Figure 1 De 'Solar One' in Californië

Techniek Hoofdstuk 5 Les 2Energie en energiebronnen

Solar OneIn 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.

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.

VroegerVroeger 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.

NuAls 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.

5

LichtOok 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

BewegingNaast 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.

BewegingsenergieNa 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 energieThermische 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).

6

Chemische energieChemische energie zit in allerlei brandstoffen zoals, olie, gas en benzine. Maar ook in een boterham met kaas, dat is brandstof voor je lichaam.

StralingsenergieZonlicht verwarmt een zonnecollector, dat zonlicht is ook een soort energie. Je noemt het stralingsenergie.

Elektrische energieSteeds 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.

EnergiebronnenIets 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.

7

Techniek Hoofdstuk 5 Les 3Energie omzetten en opslaan

Werking systemenEen 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-stralingsenergieDe 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-bewegingsenergieDe 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 opslaanEen 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 opslaanWindmolens 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.

8

KernenergieDe 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?

Energie erin Systeem Energie eruitElektrische energieChemische energieBewegingsenergieStralingsenergieThermische energie

Apparaten, machines, mensen, planten en dieren

Elektrische energieChemische energieBewegingsenergieStralingsenergieThermische energie

TechniekHoofdstuk 5 Les 4Informatie

Informatie op een perron

Ja VS Nee

9

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 Boodschap Informatievorm

Techniek Mensen

Welke mensen willen bij de spoorwegen iets duidelijk maken?

Wat willen ze duidelijk maken?

In welke vorm doen ze dat?

Welke techniek gebruiken ze daarbij?

Bij welke mensen komt de boodschap terecht?

- Stationschef - Dienstregeling

- Tekst - Drukwerk - Reizigers

- Dienstregelaar - Vertraging - Geluid - Luidsprekers - Reizigers- Kaartverkoper - Prijskaartje - Tekens en

symbolen- Beeldscherm - Reizigers

- Conducteur - Controleren - Geluid - Afleesapparaat

- Reizigers

- Restauranthouder

- Prijs frisdrank - Beweging - Drukwerk - Bezoekers

Melodie en informatieIn 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 SpeelklokAls je meer wil weten over draaiorgels kan je bij het Museum Speelklok in Utrecht terecht. Ik zelf ben hierook geweest, het is erg interessant en er is veelduidelijke informatie te krijgen over speelklokken en draaiorgels. In dit museum is er ook veel te ontdekkenen te doen, zo is er een speurtocht die je kennis laatmaken met hun museum. Het is dus leuk voor jongen oud.

Bron: https://www.museumspeelklok.nl/plan-je-bezoek/het-museum/

Een systeem heeft behalve energie ook informatie nodig.

Pling-plongEen 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.Techniek

10

Hoofdstuk 5 Les 5Productie

Samenwerken voor de productieIn 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.

ProducerenEen 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

MaterieDe materialen die nodig zijn om een product te maken.

Handelingen nodig om het product te maken.

Met de hand (alleen met spierkracht)Met machines (die energie omzetten)Met robots (automatisch)

MaterieDe productenHet afval

EnergieDe energie nodig het product te maken,

EnergieDe energie (warmte) die vrijkomt bij het maken van het product

InformatieControle van het product en/of het proces.

InformatieGegevens over het product en hoe het te maken.

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 aantallenDe producten zijn allemaal precies hetzelfde.Het produceren kan uren achter elkaar doorgaan; het wordt niet moe.

TechniekHoofdstuk 5 Les 6

11

Hoe werkt een systeem?

Oud koffiezetapparaatEen 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.

HandelingenBij 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-automaatZoals 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-OUTPUTInputAlles wat je in het apparaat stopt (materie, energie en informatie) noem je INPUT.ProcesAl de handelingen samen in een technisch systeem noem je PROCESOutputAlles wat uit het apparaat komt (materie, energie en informatie) noem je OUTPUT.Input Proces outputMaterie Koffiemaalsel Water Filter

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 bSchisma het begin van?Kaliefen waar vind je dat?

Materie Koffie Koffiedrab Gebruikte filter

Energie Elektrische energie

uit het stopcontact

Energie Warmte van het

apparaat en de koffie

Informatie Hoeveel water Hoeveel

koffiemaalsel Aan/uit

Informatie Zien aan water en

koffie Ophouden

pruttelen

TechniekHoofdstuk 5 Les 7Systemen en deelsystemen

12

World Wide WebIn 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.

DeelsysteemBij 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-OUTPUTComputersysteem

INPUT PROCES OUTPUT

Materie Alleen als je er

materie in stopt die je bewerkt (zoals bij een printer of een cd-brander)

Van het proces zie je niet veel, hoogstens hoor je wat zoemen en af en toe bromt er iets.

Gegevens worden digitaal (elektronisch) bewerkt.

Materie Bedrukt papier –

lege inktpatroon – gebrande cd…

Energie Elektrische energie

uit het stopcontact

Energie Warmte Beweging (vaste

schijf, ventilator, printeronderdelen.)

Informatie Aan/uit Allerlei gegevens via

muis, toetsenbord, etc.

Informatie De bewerkte

gegevens die je via beeldscherm of geprint papier kunt zien of via luidsprekers kunt horen.

VerbindingenDeelsystemen 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.

TechniekHoofdstuk 5 Les 8Terugkoppeling

Regulateur

13

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 stortbakStortbak werking

Watercloset

Techniek Hoofdstuk 5 Les 9Automaten

14