b Geluid waarnemen, meten en omzetten in elektrische spanning

Uitwerkingen opgaven hoofdstuk 1

1.1

Automaten

Opgave 1

In een robot is de elektrische bedrading te vergelijken met de zenuwen. Het zenuwstelsel kun je dan vergelijken met de printplaten. Een robot kan met het geheugen op zijn printplaten slechts een aantal vaste programmaregels uitvoeren waar (nog) niet van afgeweken kan worden door zelf genomen beslissingen.

Opgave 2

a De grootheid druk wordt omgezet in een spanningssignaal. Als je niet hard genoeg drukt, houd je een laag signaal en zal het voetgangerslicht niet reageren. Druk je wel hard genoeg, dan ontstaat een hoog signaal. b De drie verwerkers zijn: • een verwerker die na een kort signaal van de drukknop de klok inschakelt; • een verwerker die bepaalt hoe lang de klok moet lopen; • een verwerker die het signaal afgeeft waardoor de kleur van het licht verspringt en waardoor het tempo van het tikkend geluid verandert. c De uitvoerelementen zijn: een zoemer of luidspreker en een LED of lamp.

Opgave 3

a Signaal S1 is geluidsintensiteit; S2 is elektrische spanning. Zie figuur 1.1.

Figuur 1.1

b Geluid waarnemen, meten en omzetten in elektrische spanning. Opgave 4

a De elektrische spanning is een analoge grootheid. De grootte van de spanning kan elke waarde aannemen tussen twee uiterste waarden. b De frequentie is hier een digitaal signaal. De frequentie heeft namelijk een vaste waarde. c De lichtsterkte is een analoge grootheid. De lichtsterkte hangt samen met het vermogen dat de lamp opneemt. Het vermogen hangt weer samen met de spanning. Omdat de spanning een analoog signaal is, is de lichtsterkte dat ook. Opmerking De lichtsterkte is hier niet evenredig met de spanning, omdat door de traagheid in bijvoorbeeld het opwarmen en afkoelen van de gloeidraad de verandering in de lichtsterkte afgezwakt wordt.

Opgave 5

a De massa is een digitale grootheid. De waarde van de massa verandert niet. Als de massa wel zou veranderen, bijvoorbeeld door verdampen van een aantal

UITWERKINGEN OPGAVEN VWO 5 HOOFDSTUK 1

1 van 18

moleculen, dan verandert de massa met sprongetjes. Dus zijn niet alle waarden mogelijk binnen een bepaald bereik. b Het volume is een analoge grootheid. Als de temperatuur stijgt, wordt het volume groter door uitzetten van het materiaal. Binnen een bepaald bereik zijn dus alle waarden mogelijk. c De zwaartekracht is een analoge grootheid. De zwaartekracht kun je berekenen met Fzw = m · g. De massa verandert niet, maar de waarde van de valversnelling wel. De zwaartekrachtversnelling g hangt af van de plaats op aarde. De verandering van g is geleidelijk: alle waarden binnen een bepaald bereik zijn mogelijk. Dus de waarde van de valversnelling is analoog en daarmee ook de zwaartekracht.

1.2

Sensoren

Opgave 6

a De grafiek is eenvoudig te tekenen en goed af te lezen. Je kunt gemakkelijk interpoleren en extrapoleren. Daardoor is het ook gemakkelijk om onbekende waarden te bepalen. b De gevoeligheid bepaal je met behulp van de steilheid van de raaklijn aan de grafiek. In figuur 1.16 in het kernboek valt de raaklijn aan de grafiek samen met de grafieklijn zelf. 5, 0 − 2, 0 De gevoeligheid bij 20 °C is dus gelijk aan = 0,12V/ °C. 35, 0 − 10, 0 c In het algemeen moet het meetinstrument de te meten waarde zo min mogelijk beïnvloeden. Stel nu dat de temperatuur van een sensor lager is dan de temperatuur van de vloeistof. De vloeistof zal dan afkoelen als de koude sensor in de vloeistof wordt gedaan. Als de sensor klein is in vergelijking met de hoeveelheid vloeistof zal de temperatuurverandering van de vloeistof verwaarloosbaar zijn. Dus bij het meten van de temperatuur van een druppel water moet je een kleine sensor gebruiken. Bij het meten van de temperatuur van het zwembadwater kun je zowel een grote als een kleine sensor gebruiken.

Opgave 7

a Zie figuur 1.2.

Figuur 1.2


2 van 18

De gevoeligheid kun je bepalen met behulp van de steilheid van de raaklijn aan de grafiek. De steilheid neemt toe. Dus neemt de gevoeligheid toe. b Zie figuur 1.2. In figuur 1.2 is bij 95 dB de raaklijn aan de ijkkromme getekend. De steilheid van de raaklijn aan de ijkkromme is: ΔU 5, 4 − 0, 0 = = 0, 20 V/dB ΔL 105, 0 − 77,5 Opgave 8

Opgave 9

Een passend meetbereik voor de huiskamertemperatuur is –10 °C tot 50 °C. Dat geldt alleen voor de sensoren 1 en 2. De gevoeligste sensor is de sensor met de grootste steilheid. Dus hij moet sensor 2 kiezen. a Zie figuur 1.3.

Figuur 1.3

b Tussen de gele en de rode aansluitdraad van de temperatuursensor, dus over R1, staat de spanning van 5,0 V. Als de temperatuur stijgt, neemt de weerstandswaarde van een NTC af. Omdat de spanning gelijk blijft, neemt de stroomsterkte dus toe. c Adal verbindt nu de zwarte aansluiting van de sensor met de stroommeter en hij verbindt de gele aansluiting van de sensor met de rode stekkerbus. Zie figuur 1.4. Vervolgens moet hij de gehele sensor weer verwarmen. Als R2 temperatuur-onafhankelijk is, zal nu de stroomsterkte door de stroommeter niet veranderen.

Figuur 1.4

Opgave 10

1 2 3 4 5

A t RNTC Itotaal UAB UNTC

B (°C) (Ω) (mA) (V) (V)

C 4,0 1000 4,55 0,455 4,55


3 van 18

a C3=1000*5,0/(100+C2), want 5, 0 5, 0 5, 0 I totaal = = (A) = 1000 × (mA) Rtotaal 100 + RNTC 100 + RNTC b C4=100*C3/1000, want UAB = 100 × Itotaal (weerstand in Ω; stroomsterkte in A) c C5=C2*C3/1000 of C5=5,0–C4, want UNTC = RNTC · Itotaal = 5,0 – UAB d Het gebruik van UAB is beter, omdat dan bij toename van de temperatuur ook de spanning die de sensor afgeeft, groter wordt.

1.3

Invoer- en uitvoerelementen

Opgave 11

a De drukschakelaar en de pulsgenerator geven een digitaal signaal af. b De variabele spanning kan een sensor nabootsen.

Opgave 12

a Zie figuur 1.5.

Figuur 1.5

De rode stekkerbus van het systeembord is verbonden met de 5,0 V van de spanningsbron van het systeembord. De zwarte stekkerbus is verbonden met de aarde van het systeembord. Als de drukschakelaar gesloten wordt, moet de rode LED gaan branden. De LED staat in de doorlaatrichting als de linkerzijde verbonden is met de pluspool en de rechterzijde met de minpool, dus moet een gesloten drukschakelaar verbonden zijn met de 5,0 V van de spanningsbron. De rechterzijde van de LED is geaard. Bij een geopende drukschakelaar geeft de voltmeter 0,0 V aan; bij een gesloten drukschakelaar geeft de voltmeter 5,0 V aan. b Zie figuur 1.5. Opgave 13

a Zie figuur 1.6. Voor het getal 5 branden de LED’s A, B, C, F en G. b Zie figuur 1.7. Met A, C, D, F en G krijg je het getal 3.


4 van 18

Figuur 1.6

Opgave 14

Opgave 15

Figuur 1.7

1 = 0,125 s 8, 0 → de tijd die is verlopen als er 20 pulsen zijn geteld = 20 × 0,125 = 2,5 s

De pulsgenerator staat op 8,0 Hz → de tijdsduur per puls =

a De uitvoerelementen van het systeembord (LED’s en zoemer) vragen een gering vermogen, dat gemakkelijk door het systeembord zelf geleverd kan worden. Er is geen andere bron nodig. b De schakelaar in het relais is nu wel gesloten, maar de LED is nog steeds niet opgenomen in een volledige stroomkring met een spanningsbron. c Zij moet een verbindingsdraad aanbrengen tussen de hoge stekkerbus linksonder en de rode stekkerbus bij ‘sensor’. Zie figuur 1.8. Een andere mogelijkheid is natuurlijk: hoge stekkerbus linksonder verbinden met de stekkerbus bij de drukschakelaar of met de ingang van het relais.

Figuur 1.8

Opgave 16

a De metalen delen bestaan uit materiaal dat door een magneet aangetrokken wordt. Bijvoorbeeld ijzer. b Zie figuur 1.9.


5 van 18

Figuur 1.9

1.4

Verwerkers

Zie figuur 1.10a en b.

Opgave 17

Figuur 1.10a

Figuur 1.10b

Zie tabellen 1.1 en 1.2. NEN-poort EN-poort ingang ingang x y 0 0 1 0 0 1 1 1 Tabel 1.1

Opgave 18

uitgang p 0 0 0 1

NEN-poort uitgang z 1 1 1 0

NOF-poort OF-poort ingang ingang x y 0 0 1 0 0 1 1 1

uitgang q 0 1 1 1

NOF-poort uitgang z 1 0 0 0

Tabel 1.2

a S1 is een analoog signaal: de lichtsterkte kan alle waarden hebben binnen een bepaald bereik. S2 is een analoog signaal: binnen een bepaald bereik hoort bij elke lichtsterkte een spanning van de sensor. Zie ook figuur 1.46 in het kernboek. S3 is een digitaal signaal: het signaal is hoog of laag. S4 is een digitaal signaal. S5 is een analoog signaal. Als de bureaulamp brandt, is hij aangesloten op de netspanning. De lichtsterkte is dan een analoge grootheid. Zie opgave 4. b Als het donker genoeg is, is de spanning die de sensor afgeeft kleiner dan 1,6 V. De uitgang van de comparator is dan laag. Om de LED te laten branden, is een hoog signaal nodig. Dus moet er een invertor tussen de comparator en de LED geplaatst worden. c De comparator moet bij een hogere verlichtingssterkte schakelen. Dus moet de referentiespanning op een hogere waarde ingesteld worden. d Er is een relais nodig. Een bureaulamp moet aangesloten worden op 230 V. Je hebt dus een externe stroomkring nodig. Die kring kun je inschakelen met een relais.


6 van 18

Opgave 19

a Zie figuur 1.11.

Figuur 1.11

De gevoeligheid is gelijk aan de steilheid van de lijn in het lineaire gebied. ΔU uit 4, 0 − 1, 0 De gevoeligheid is gelijk aan = = 0,30 V/ms = 0,30 Vs/m. 15, 0 − 5, 0 Δv b Zie figuur 1.12.

Figuur 1.12

De EN-poort geeft alleen een hoog uitgangssignaal B als de ingangssignalen C en E hoog zijn. Comparator 1 geeft een hoog uitgangssignaal C bij windsnelheden groter dan 3,0 m/s. Comparator 2 geeft een hoog uitgangssignaal D bij windsnelheden groter dan 15,0 m/s. De invertor zorgt ervoor dat het ingangssignaal van EN-poort E alleen hoog is bij windsnelheden lager dan 15 m/s. De beide ingangssignalen C en E van de EN-poort zijn dan hoog bij windsnelheden tussen 3,0 m/s en 15 m/s. c Comparator 1. Aflezen in figuur 1.11 bij 3,0 m/s → Uref,1 = 0,45 V Comparator 2. Aflezen in figuur 1.11 bij 15 m/s → Uref,2 = 4,0 V


7 van 18

Opgave 20

a Zie figuur 1.13.

Figuur 1.13

De gevoeligheid is gelijk aan de steilheid van de ijkgrafiek. Deze is gelijk aan ΔU 4, 0 − 1, 0 = = 0, 011 V/lux. ΔE 275 − 0 b Zie figuur 1.13. De referentiespanning moet op 1,8 V ingesteld worden. c Zie figuur 1.14.

Figuur 1.14

1.5

Binaire getallen; AD-omzetter

Opgave 21

a Het aantal combinaties met vier bits is 24 = 16. b Het binaire getal 0000 is een van de zestien combinaties. Of: het decimale getal 0 is een van de zestien getallen die van een binaire code worden voorzien. c Met zeven bits zijn er 27 = 128 combinaties mogelijk. Dus het hoogste decimale getal dat je kunt maken is 27 – 1 = 127. Het binaire getal is dan 1111111.

Opgave 22

a Getal 1: 1010 = 1 · 23 + 0 · 22 + 1 · 21 + 0 · 20 = 8 + 2 = 10 Getal 2: 11001 = 1 · 24 + 1 · 23 + 0 · 22 + 0 · 21 + 1 · 20 = 16 + 8 + 1 = 25 Getal 3: 100101 = 1 · 25 + 0 · 24 + 0 · 23 + 1 · 22 + 0 · 21 + 1 · 20 = 32 + 4 + 1 = 37 Getal 4: 00101110 = 0 · 27 + 0 · 26 + 1 · 25 + 0 · 24 + 1 · 23 + 1 · 22 + 1 · 21 + 0 · 20 = 32 + 8 + 4 + 2 = 46 b Het laatste cijfer in een binair getal is 0 · 20 = 0 of 1 · 20 = 1. De andere cijfers in het binaire getal leveren altijd een even bijdrage, omdat het machten van 2 zijn (0, 2, 4, 8, 16 enz.). Als de laatste bit een 0 is, dan is het geval dus even. Als de laatste bit een 1 is, is het getal een even getal + 1 en dus oneven. UITWERKINGEN OPGAVEN VWO 5 HOOFDSTUK 1

8 van 18

Opgave 23

Opgave 24

a 13 = 8 + 4 + 1 = 23 + 22 + 20 = 1 · 23 + 1 · 22 + 0 · 21 + 1 · 20 Dus het binaire getal is 1101. b 56 = 32 + 16 + 8 = 1 · 25 + 1 · 24 + 1 · 23 + 0 · 22 + 0 · 21 + 0 · 20 Dus het binaire getal is 11 1000. c 427 = 256 + 128 + 32 + 8 + 2 + 1 = 1 · 28 + 1 · 27 + 0 · 26 + 1 · 25 + 0 · 24 + 1 · 23 + 0 · 22 + 1 · 21 + 1 · 20 Dus het binaire getal is 1 1010 1011. Zie figuur 1.15.

Figuur 1.15

De uitgang (A) van de EN-poort is hoog, als de beide ingangen van de EN-poort (B en C) hoog zijn. De uitgang (C) van de invertor is hoog, als de ingang (D) van de invertor laag is. → A is hoog, als B hoog is en D laag. De binaire getallen 01** voldoen aan deze voorwaarde. Dat zijn de binaire getallen 0100 tot en met 0111 (decimaal 4 t/m 7). Zie ook tabel 1.12 in het kernboek. De 4-bits AD-omzetter kan maximaal 5,0 V omzetten. 5, 0 = 0,3125 V. De stapgrootte van deze AD-omzetter is 16 De temperatuursensor moet dus een spanningswaarde afgeven van minimaal (Ulaag =) 4 × 0,3125 = 1,25 V en maximaal (Uhoog =) 8 × 0,3125 = 2,50 V.

Figuur 1.16

In figuur 1.16 lees je de temperatuur af: 7 °C ≤ t ≤ 21 °C. Opgave 25

a Bij een 5-bits AD-omzetter bereken je de resolutie door te delen door 25 = 32. Bij een 4-bits AD-omzetter deel je door 24 = 16. De stapjes bij een 5-bits AD-omzetter zijn daarom twee keer zo klein als de stapjes bij een 4-bits omzetter. Dus de resolutie van een 5-bits AD-omzetter is twee keer zo groot als de resolutie van een 4-bits AD-omzetter. UITWERKINGEN OPGAVEN VWO 5 HOOFDSTUK 1

9 van 18

b De 5-bits AD-omzetter heeft een resolutie van 0,30 V. 2, 6 = 8, 67 → het stapnummer = 8 0,30 macht van twee decimaal getal binair getal

24 16 0

23 8 1

22 4 0

21 2 0

20 1 0

Het binaire getal is dus 01000. Opgave 26

a Een 6-bits AD-omzetter met een ingangssignaal dat ligt tussen 0,00 V en 5, 00 5 5,00 V heeft een resolutie van 6 = = 0, 078125 V. 2 64 2,15 = 27,5 → het stapnummer = 27 0, 078125 macht van twee decimaal getal binair getal

25 32 0

24 16 1

23 8 1

22 4 0

21 2 1

20 1 1

23 8 0

22 4 1

21 2 0

20 1 1

Het binaire getal is dus 011011. b macht van twee decimaal getal binair getal

25 32 1

24 16 0

Het binaire getal is dus 10 0101. Het decimale getal: 32 + 4 + 1 = 37. Het aantal stappen is dus 37. Deze 5-bits AD-omzetter heeft een resolutie van 0,0781 V. De minimale waarde Umin = 37 × 0,0781 = 2,89 V De maximale waarde Umax = 38 × 0,0781 = 2,97 V → 2,89 V ≤ U < 2,97 V Opgave 27

a Zie figuur 1.17.

Figuur 1.17


10 van 18

De minimale waarde Umin = 0,0 V De maximale waarde Umax = 5,0 V Een 4-bits AD-omzetter met een ingangssignaal dat ligt tussen 0,0 V en 5,0 V 5, 0 5, 0 heeft een resolutie van 4 = = 0,3125 V. 2 16 Aflezen in figuur 1.17: de sensorspanning bij 0 °C: U0 °C = 1,35 V. 1,35 = 4,32 → het stapnummer = 4 0,3125 macht van twee decimaal getal binair getal

23 8 0

22 4 1

21 2 0

20 1 0

Het binaire getal is dus 0100. b Eerste manier Het stapnummer is 4. Deze 4-bits AD-omzetter heeft een resolutie van 0,3125 V. De minimale waarde Umin = 4 × 0,3125 = 1,25 V De maximale waarde Umax = 5 × 0,3125 = 1,5625 V Bij 0,0 V hoort een temperatuur van –15 °C; bij 5,0 V hoort een temperatuur van +40 °C 5, 0 = 0,0909 V/°C → de gevoeligheid van de sensor = 55 Bij 0 °C hoort een spanning van 1,35 V 1, 25 − 1,35 → de temperatuur die bij 1,25 V hoort = = –1,1 °C 0, 0909 1,5625 − 1,35 → de temperatuur die bij 1,5625 V hoort = = +2,3 °C 0, 0909 → –1,1 °C ≤ t < +2,3 °C Tweede manier Aflezen in figuur 1.17. Bij 0,0 V hoort een temperatuur van –15 °C; bij 5,0 V hoort een temperatuur van 40 °C → dat wordt dus een temperatuurverschil van 55 °C. Een 4-bits AD-omzetter kan maximaal 16 stapjes hebben → per stapje is dat 55 = 3,3475 °C. 16 Bij code 0010 hoort stapje 4; dit stapje loopt van 4 tot 5; de temperatuurstijging ligt dan tussen 4 × 3,3475 = 13,75 °C en 5 × 3,3475 = 17,19 °C; het snijpunt met de X-as ligt bij –15,0 °C → de temperatuur ligt tussen –1,3 °C (13,75 °C – 15,0 °C) en 2,2 °C (17,19 °C – 15,0 °C) → –1,3 °C ≤ t < +2,2 °C maximale spanning c Voor de resolutie geldt: resolutie = aantal stappen maximale spanning Voor de gevoeligheid geldt: gevoeligheid = temperatuurgebied


11 van 18

Dus is: maximale spanning resolutie AD-omzetter temperatuurgebied aantalstappen = = maximale spanning gevoeligheid van de sensor aantalstappen temperatuurgebied Dit is dus gelijk aan de grootte van het temperatuurgebied dat hoort bij een binair getal. d Het temperatuurgebied moet kleiner zijn dan 0,1 °C. Zie figuur 1.17. Bij 0,0 V hoort een temperatuur van –15 °C; bij 5,0 V hoort een temperatuur van +40 °C. Het temperatuurverschil is 55°C → het minimaal aantal stappen dat je nodig hebt bij een temperatuurgebied van 55 0,1°C: nmin = = 550 0,1

→ 2 x = 550 log 2 x = log 550 → x ⋅ log 2 = log 550 log 550 →x= = 9,1033 log 2 Het minimale aantal bits dat je nodig hebt is 10.

1.6 Opgave 28

Geheugencel en pulsenteller

a Zie figuur 1.18.

Figuur 1.18

Als op A een hoog signaal staat, is de bovenste ingang van de OF-poort hoog. In dat geval is de uitgang van de OF-poort (in C) altijd hoog. b Zie figuur 1.18. Het lage signaal van B wordt na de invertor hoog in D. Op de EN-poort staan dan twee hoge signalen (van A en F), dus de uitgang van de EN-poort in F is hoog. Er is dus weer minstens één ingangssignaal van de OF-poort hoog, dus C blijft hoog.


12 van 18

c Zie figuur 1.19.

Figuur 1.19

Opgave 29

a De pulsgenerator is ingesteld op 2,0 Hz → de pulsgenerator geeft twee pulsen per seconde → één puls duurt dus 0,50 s. Tijdens het knipperen is de LED even lang aan als uit → tijdens één puls is de LED dus 0,25 s aan en 0,25 s uit. b Zie figuur 1.20.

Figuur 1.20

Als je drukschakelaar 1 even indrukt, wordt het ingangssignaal (A) van de geheugencel even hoog → het uitgangssignaal van de geheugencel (C) wordt hoog en blijft hoog → het ingangssignaal van de EN-poort (C) is hoog en blijft hoog. Het ingangssignaal (D) van de EN-poort wordt door het uitgangssignaal van de pulsgenerator afwisselend hoog/laag → het uitgangssignaal van de ENpoort (E) is hoog als het ingangssignaal (D) hoog is en laag als het ingangssignaal (D) laag is → de LED knippert. Door even op drukschakelaar 2 te drukken, activeer je de reset van de geheugencel (B) en maak je het uitgangssignaal van de geheugencel laag → het ingangssignaal (C) van de EN-poort wordt laag → het uitgangssignaal van de EN-poort (E) wordt laag, dus de LED gaat uit. UITWERKINGEN OPGAVEN VWO 5 HOOFDSTUK 1

13 van 18

Opgave 30

a Per 360° heb je 54 gleufjes. Tussen de (middens van de) gleufjes zit telkens 360 = 6,67°. een hoek van 54 b De omtrek van het wiel bij het midden van de gleufjes = 2 · π · r = 2 × π × 2,5 = 15,7 cm. De uitgang van deze fotodiode is verbonden met een binaire 6-bits teller. De teller staat op 110011. binair getal macht van twee decimaal getal

1 25 32

1 24 16

0 23 8

0 22 4

1 21 2

1 20 1

110011 = 1 × 25 + 1 × 24 + 0 × 23 + 0 × 22 + 1 × 21 + 1 × 20 = 32 + 16 + 2 + 1 = 51 hoekverdraaiing = 51 × 6,67 = 340° 340 × 15,7 = 15 cm verplaatsing s = 360 Opgave 31

Figuur 1.21a

a De aan/uit-ingang krijgt pas een hoog signaal op t = 10 s. Zie figuur 1.21a.

Figuur 1.21b

Vanaf het tijdstip t = 5 s tot het tijdstip t = 15 s wordt de teller continu gereset, dus staat hij op 0. Zie figuur 1.21b. Vanaf het tijdstip t = 15 s tot het tijdstip t = 25 s kan de teller tellen. Hij telt dus 10 seconden tussen t = 0 s en t = 30 s. De pulsgenerator staat op 2,0 Hz → iedere seconde geeft de pulsgenerator twee pulsen af → in 10 seconden zijn dit twintig pulsen. b De teller begint te tellen op t = 15 s en telt tot t = 25 s → op t = 20 s heeft de teller 5 seconden geteld. De pulsgenerator geeft per seconde twee pulsen af → de teller staat op 10 (decimaal) 10 = 8 + 2 = 23 + 2 = 1 × 23 + 0 × 22 + 1 × 21 + 0 × 20 → binair 1010 → de LED’s l en n lichten op.


14 van 18

Opgave 32

Zie figuur 1.22.

Figuur 1.22

1.7 Opgave 33

Meet-, stuur- en regelsystemen

a Er wordt alleen alarm gegeven; de vochtigheidsgraad wordt niet gecorrigeerd. Het is dus een stuursysteem. b Alleen de waarde van de luchtvochtigheid wordt afgelezen; er wordt niets mee gedaan. Het is dus een meetsysteem. c Een te hoge of een te lage waarde van de vochtigheid wordt gecorrigeerd; dit is een correctie. Er vindt dus een terugkoppeling plaats: een regelsysteem. d Zie figuur 1.23.

Figuur 1.23

Opgave 34

a Het is een regelsysteem. Het opwarmen van het water in de wasmachine gebeurt tot een bepaalde vastgestelde waarde. Koelt het water af, dan vindt een correctie plaats. b Zie figuur 1.24.

Figuur 1.24


15 van 18

Opgave 35

Zie figuur 1.25.

Figuur 1.25

Stel: kandidaat A drukt als eerste op zijn drukschakelaar SA. De bovenste ingang (A) van de EN-poort wordt dan hoog. De onderste ingang (B) van de EN-poort is hoog zolang er van de kandidaten B en C een laag signaal komt. (Ingang (D) is laag, dus ingang (B) is hoog.) De uitgang (C) van de EN-poort en de set van de geheugencel is dan hoog → de geheugencel wordt geactiveerd en levert een blijvend hoog signaal aan LED A. Deze LED blijft branden tot de quizmaster de geheugencel met drukschakelaar SQ reset. Het uitgangssignaal (E) van de geheugencel moet naar de systeemborden van de kandidaten B en C om de signalen van B en C te blokkeren. Als een van de andere twee kandidaten, B of C, eerder dan kandidaat A op zijn drukknop gedrukt had, dan was de uitgang (D) van de OF-poort hoog geworden en het onderste signaal (B) van de EN-poort vanwege de invertor laag. De uitgang van de EN-poort kan dan niet hoog worden → LED A kan dan niet gaan branden. Opgave 36

a Zie figuur 1.26.

Figuur 1.26


16 van 18

Als de accuspanning kleiner wordt dan de referentiespanning van de comparator, dan wordt de uitgang van de comparator (A) laag. De ingang van de invertor (B) is dan laag, dus de uitgang van de invertor wordt dan hoog. De bovenste ingang (C) van de EN-poort is dan hoog. De pulsgenerator levert voortdurend wisselende pulsen aan ingang (D) van de EN-poort. Als die pulsen hoog zijn, dan is de uitgang van de EN-poort (E) hoog. Als die pulsen laag zijn, dan is de uitgang van de EN-poort (E) laag. Het lampje knippert dus in dezelfde frequentie als de pulsgenerator. b Zie figuur 1.26. Wanneer de teller op 32 is gekomen, wordt de 32-uitgang van de teller en dus ook de set van de geheugencel hoog. De invertor zorgt er dan voor dat de bovenste ingang van de EN-poort laag wordt, waardoor ook de uitgang van de EN-poort laag wordt. Dan stopt de lift. c Zie figuur 1.26. Als de accu is opgeladen, is de uitgang van de comparator hoog, waardoor de teller en de geheugencel zijn gereset. De uitgang van de geheugencel is laag. De invertor achter de geheugencel zorgt ervoor dat de bovenste ingang van de EN-poort dan hoog is. Wanneer de bedieningsknop wordt ingedrukt en ingedrukt blijft, zijn beide ingangen van de EN-poort hoog en dus ook de uitgang. De lift werkt dan weer normaal. Opgave 37

a invoer drukschakelaar rooksensor of variabele spanning pulsgenerator

verwerking

uitvoer

pulsenteller comparator invertor geheugencel

nummer zin 5 1, 2 7 3

zoemer

4 3, 4, 5, 7

b Zie figuur 1.27.

Figuur 1.27

Als er weinig of geen rook is, dan geeft de rooksensor een laag signaal (ongeveer 2,5 V), en als er veel rook is, dan geeft de rooksensor een hogere spanning af (ongeveer 5 V). (Zie figuur 1.78 in het kernboek.) De comparator heeft als referentiespanning ongeveer 4 V. UITWERKINGEN OPGAVEN VWO 5 HOOFDSTUK 1

17 van 18

Als er weinig of geen rook is, dan heeft de comparator een laag uitgangssignaal. Dit lage signaal wordt door de invertor omgezet in een hoog signaal, en dit hoge signaal zorgt ervoor dat de teller continu gereset wordt. Deze blijft dus op 0 staan. Als er (veel) rook is, dan geeft de rooksensor een spanning af die hoger is dan de referentiespanning van de comparator. Het uitgangssignaal van de comparator wordt dan hoog. Het uitgangssignaal van de invertor wordt laag, en de teller blijft niet meer op 0 staan maar begint te tellen. De teller telt tot 4 en geeft dan een hoog signaal af aan de geheugencel. Deze wordt geactiveerd en geeft een blijvend hoog signaal aan de zoemer. Via de drukschakelaar kan de zoemer uitgezet worden. Als de rook binnen vier seconden verdwenen is en het afgegeven signaal door de rooksensor beneden de ingestelde waarde van de comparator komt, dan wordt het uitgangssignaal van de comparator laag; de invertor maakt er een hoog signaal van, en de teller wordt gereset. c De pulsgenerator moet op 1 Hz staan. Elke seconde wordt er dan een puls gegeven. d Als er geen rook is, is de spanning die de rooksensor afgeeft ongeveer 2,5 V. De referentiespanning moet ruim hoger zijn dan die 2,5 V, bijvoorbeeld 4,6 volt.


18 van 18

b Geluid waarnemen, meten en omzetten in elektrische spanning

Recommend Documents