Systeembord

Beschrijving

Dit nieuwste systeembord heeft zowel BT ingangen om CMA sensoren direct aan te sluiten, alsook 4mm aansluitingen om oudere sensoren of zelf gebouwde sensoren op het systeembord aan te sluiten.

Het Systeembord heeft drie secties (blokken):

1. Het invoerblok is het onderdeel dat gegevens verzamelt uit de omgeving en deze gegevens geschikt maakt voor verwerking, bijvoorbeeld het signaal van een sensor in een meet- en regelsysteem of van de regelbare spanning
2. Het verwerkingsblok bevat bouwstenen die het signaal verwerken (logische poorten, comparator, etc.)
3. Het uitvoerblok zet de signalen om naar een bruikbaar formaat voor de gebruiker (meetsysteem) of naar een signaal voor actie (regelsysteem)

Technische specificaties van het Systeembord staan uitgebreid beschreven in de Systeembord handleiding, zie downloads.

Download daar ook het systeembord tekenvel.

Het invoerblok is het subsysteem dat gegevens uit de omgeving (S0) opneemt en deze verwerkt tot signaal S1 dat geschikt is voor verwerking. Het invoerblok bestaat uit een geluidsensor, twee drukschakelaars, een variabele spanning, een
pulsgenerator en een AD-omzetter. Ook zijn er twee aansluitmogelijkheden voor losse sensoren.
Het verwerkingsblok is het subsysteem dat het binnenkomend signaal (S1) verwerkt tot signaal S2 met een specifiek doel voor ogen (bijvoorbeeld het vergelijken van twee signalen). Dit blok bevat twee comparatoren voor de verwerking van analoge signalen. En voor de verwerking van digitale signalen zijn er twee EN-poorten, een OF-poort, twee invertors, een geheugencel en een pulsenteller.
Het uitvoerblok is het subsysteem dat het signaal S2 omzet in een nuttig signaal voor de gebruiker (S3) of dat een actie uitvoert gebaseerd op het binnenkomende signaal S2. Het bevat vier LED’s (lampjes), een zoemer en een relais. Met het relais zijn diverse elektrische apparaten aan te sturen.

Het invoer blok
Sensoren zetten fysische grootheden (zoals temperatuur, geluid, licht) om in een elektrisch signaal. Het invoerblok bevat
naast een geluidsensor en twee drukschakelaars een tweetal ingangen voor externe sensoren.
De geluidsensor levert een gelijkspanning tussen 0 en 5V. De drukschakelaars geven 5V zolang de schakelaar is ingedrukt.
De ingangen zijn afgestemd op het gebruik van CMA-sensoren (zowel met rood/geel/zwarte 4mm pluggen als met een BTplug)

Regelbare signaalbronnen
Het Systeembord beschikt over een variabele gelijkspanningsbron en een pulsgenerator. De variabele spanningsbron
genereert een analoog signaal tussen 0 .. 5V en wordt vaak gebruikt voor het testen van (deel)systemen. Naast de
regelknop is een aardbus aangebracht voor meting van de signaalgrootte met behulp van een voltmeter. De
pulsgenerator levert 5V-blokpulsen met een instelbare frequentie tussen 1 en 10 Hz. De pulsgenerator wordt meestal gebruikt in combinatie met de teller om tijdsafhankelijke reacties mogelijk te maken (bijv.: na vier seconden moet er een alarm aan gaan).

AD omzetter
Om leerlingen inzicht te geven in de rol van AD omzetting en het verlies aan informatie dat daarbij optreedt, is een 4-bits AD-omzetter op het Systeembord aanwezig. Leerlingen ervaren daarmee zelf dat de resolutie van de AD-omzetter wordt
beperkt door het aantal mogelijke signaalcodes (bits).
Een 5V analoog signaal wordt omgezet naar slechts 16 digitale niveaus

Het verwerking blok
Sommige sensoren in het invoerblok geven een signaal af tussen 0 en 5V, terwijl anderen een binair signaal genereren dat ofwel hoog is (5V) of laag (0 V). Voorbeelden van sensoren die continu-variërende (analoge) signalen afgeven zijn temperatuur- en lichtsensoren. De Reed-sensor of de drukknop genereren binaire signalen. De verwerkingsfuncties van het Systeembord (poorten, geheugen, invertor en teller) werken alleen met binaire signalen. Daarom is een component
vereist die een analoog signaal kan omzetten naar een binair signaal.
Dit gebeurt met de comparator. Een comparator vergelijkt de analoge spanning aan de plus-ingang met de
referentiespaning aan de min-ingang. Met een potmeter is de referentiespanning in te stellen tussen 0 en 5 V. De uitgang van de comparator is hoog als de spanning op de plus-ingang hoger is dan de referentiespanning.
De comparator heeft twee functies:
1. Converteren van analoge signalen naar binaire signalen
2. Bepalen bij welk spanningsniveau de sprong van laag naar hoog plaatsvindt.
De EN- en de OF-poort hebben elk twee ingangen en één uitgang. De uitgang van de EN-poort is alleen hoog als de beide ingangen hoog zijn.
De uitgang van de OF-poort is hoog als tenminste één van beide ingangen hoog is. In alle andere gevallen zijn de
uitgangen van deze poorten laag. De Invertor inverteert een digitaal signaal: een laag signaal op de ingang wordt een hoog signaal op de uitgang en omgekeerd. Met behulp van deze poorten kunnen logische bewerkingen op digitale signalen worden uitgevoerd.

Het uitvoer blok
Met de verwerkte signalen kunnen de LEDs, een zoemer of een op het relais aangesloten apparaat (actuator) worden
aangestuurd. Via het relais kan maximaal een vermogen van 75W (30V/ 2,5A) worden geschakeld; het schakelpunt ligt bij
circa 1,4 V.
Zoals al werd beschreven worden de LEDs ook gebruikt om het binair tellen of het principe van AD-omzetting te visualiseren. Bij het bouwen van systemen en het opsporen van fouten kunnen de LEDs worden gebruikt voor het testen van
signaalwaarden.