PROVINCIAAL TECHNISCH INSTITUUTEEKLO
Roze 131
9900 Eeklo
GEÏNTEGREERDE PROEF
Schooljaar 2013 - 2014
Automatiseren racebaan
Niels Bassleer Jens Cools
6EEb
Kuipstraat 19
9940 Ertvelde
PROVINCIAAL TECHNISCH INSTITUUTEEKLO
Roze 131
9900 Eeklo
GEÏNTEGREERDE PROEF
Schooljaar 2013 - 2014
Automatiseren racebaan
Niels Bassleer Jens Cools
6EEb
Kuipstraat 19
9940 Ertvelde
Woord vooraf
Een eindwerk of Geïntegreerde Proef is bedoeld om leerlingen zelfstandig mits een beetje
hulp een eindwerk te laten maken. In de riching Elektriciteit- Elektronica mochten mijn GIPpartner, Jens Cools, en ik ons eigen project uitkiezen. Dit document bevat ook opdrachten
voor de rest van de opdrachten buiten mijn eindwerk die we kregen voor andere vakken. Mijn
eindwerk werd gemaakt in de afdeling Elektriciteit- Elektronica om automatisatie toe te
passen op eerdere constructies . Wij verkozen ervoor een reeds bestaande racebaan deels
te automatiseren door de buitenste baan automatisch door een Arduino te besturen. Een
Arduino is een soort computer. De binnenste baan wordt nog steeds handmatig bestuurd.
De kunst is om te proberen de automatische wagen te passeren. Mijn Geïntegreerde Proef
vind ik belangrijk omdat men in de toekomst misschien wel wagens automatisch zou kunnen
laten rijden. Ook is het leuk als kind om te racen tegen de computer, iets wat niet gebruikt
wordt bij de hedendaagse racebanen.
In deze alinea dank ik iedereen die mij heeft geholpen mijn eindwerk tijdig af te werken. Ik
dank mijn GIP- en stagebegeleider mr. Schrooten voor de goede begeleiding. Ook mijn
stage- en GIP- coördinator mr. Van den Eeden verdient mijn dank voor de materialen die we
konden gebruiken. Mr. Van der Paelt wil ik bedanken voor de goede begeleiding als mijn
GIP- begeleider. Ook mr. Gervoyse ben ik dankbaarvoor het schrijven van ons programma
en het helpen beredeneren van schakeling en de bijhorende schema’s. Mr. Mestchen
verdient tevens ook mijn dankbaarheid voor de lessen die mij hielp om mijn eindwerk te
realiseren. Ik ben ook mijn school dankbaar, het PTI Eeklo, voor de mogelijkheid om dit
eindwerk te realiseren.
Niels Bassleer
Inhoudsopgave
Woord vooraf ......................................................................................................................................... 4
Inhoudsopgave...................................................................................................................................... 5
1
Inleiding .......................................................................................................................................... 8
2
Beschrijving project ...................................................................................................................... 9
3
2.1
Doel ......................................................................................................................................... 9
2.2
Werking .................................................................................................................................. 9
2.3
Blokschema ........................................................................................................................... 9
Racebaan ..................................................................................................................................... 10
3.1
4
Digitaal of analoog .............................................................................................................. 10
Gelijkstroommotor....................................................................................................................... 11
4.1
3-coil DC-motor ................................................................................................................... 11
4.1.1
Samenstelling .............................................................................................................. 11
....................................................................................................................................................... 11
4.1.2
5
Werking ........................................................................................................................ 11
4.2
T/n karakteristiek................................................................................................................. 15
4.3
Regelaar ............................................................................................................................... 16
Stuur elektronica ......................................................................................................................... 17
5.1
Mogelijke soorten sensoren .............................................................................................. 17
5.1.1
Capacitieve sensoren................................................................................................. 17
5.1.2
Hall sensor ................................................................................................................... 18
5.1.3
Infrarood sensor .......................................................................................................... 19
5.1.4
Piëzo kristal ................................................................................................................. 20
5.1.5
zelfbouw inductieve sensor ....................................................................................... 21
5.2
Snelheidscontrole ............................................................................................................... 25
5.2.1
0V op A ......................................................................................................................... 26
5.2.2
5V op A ......................................................................................................................... 26
5.2.3
Gevolg: T1 geleidt....................................................................................................... 27
5.2.4
Gevolg: transistorT4 geleidt ...................................................................................... 28
5.2.5
Bij snelheid B ............................................................................................................... 29
5.3
Omzetter 0,6V naar 5V signaal ........................................................................................ 30
5.3.1
Geen contact met de sensor ..................................................................................... 30
5.3.2
5.4
6
7
Componenten ...................................................................................................................... 32
5.4.1
Transistoren (BC547&BC557&BD645) ................................................................... 32
5.4.2
Diode............................................................................................................................. 33
5.4.3
Weerstand .................................................................................................................... 33
5.4.4
Mosfet (BS170) ........................................................................................................... 34
5.4.5
Condensator ................................................................................................................ 34
5.4.6
Zenderdiode................................................................................................................. 35
Arduino ......................................................................................................................................... 37
6.1
Arduino Mega ...................................................................................................................... 37
6.2
Software ............................................................................................................................... 38
Schakelkast ................................................................................................................................. 39
7.1
Hardware .............................................................................................................................. 39
7.1.1
LOGO ........................................................................................................................... 39
7.1.2
Logo voeding ............................................................................................................... 40
7.1.3
Differentieelschakelaar .............................................................................................. 40
7.1.4
Hoofdschakelaar ......................................................................................................... 41
7.1.5
Automaat ...................................................................................................................... 42
7.1.6
Drukknop ...................................................................................................................... 43
7.2
Software ............................................................................................................................... 43
7.2.1
Programma LOGO 1 .................................................................................................. 43
7.2.2
Programma LOGO 2 .................................................................................................. 44
7.3
8
Wel contact met de sensor ........................................................................................ 31
Startlichten ........................................................................................................................... 44
7.3.1
Principe......................................................................................................................... 44
7.3.2
Schema ........................................................................................................................ 45
7.3.3
Leds .............................................................................................................................. 45
Algemene vakken ....................................................................................................................... 49
8.1
Nederlands........................................................................................................................... 49
8.1.1
Aanvraag stageplaats ................................................................................................ 49
8.1.2
Aanvraag informatie ................................................................................................... 49
8.1.3
Sollicitatiebrief ............................................................................................................. 49
8.1.4
cv ................................................................................................................................... 49
8.2
Français................................................................................................................................ 55
8.2.1
Demande de documentation ..................................................................................... 55
8.2.2
Bus de terrain: texte ................................................................................................... 57
8.2.3
Bus de terrain: vocabulaire technique ..................................................................... 64
English .................................................................................................................................. 65
8.3
8.3.1
Original text + source ................................................................................................. 65
8.3.2
Glossary ....................................................................................................................... 70
8.3.3
10 questions and answers ......................................................................................... 72
8.3.4
Outline .......................................................................................................................... 73
8.3.5
Summary ...................................................................................................................... 75
Besluit ........................................................................................................................................... 77
9
10
Bibliografie ............................................................................................................................... 78
11
Figurenlijst................................................................................................................................ 79
12
Bijlagen ..................................................................................................................................... 81
12.1
Bijlage 1: Logboek .............................................................................................................. 81
12.2
Bijlage 2: Planning .............................................................................................................. 85
12.3
Bijlage 3: Datasheet BC547 .............................................................................................. 86
12.4
Bijlage 4: Datasheet BC557 .............................................................................................. 87
12.5
Bijlage 5: Datasheet BD645 .............................................................................................. 88
12.6
Bijlage 6: Datasheet Led 24V ........................................................................................... 89
12.7
Bijlage 7: Datasheet LOGO! 12/24 RC............................................................................ 90
12.8
Bijlage 8: Datasheet LOGO!Power .................................................................................. 91
12.9
Bijlage 9: Eplan project ...................................................................................................... 92
12.10
Bijlage 10: Arduino programma .................................................................................... 93
6 TSO-EE-b
Inleiding
1 Inleiding
Deze Geïntegreerde Proef gaat over het automatiseren van een Carrera racebaan met een
Arduino. Een Arduino is een microprocessor of kleine computer die u met een programma
kan instellen. Met deze Arduino wordt de buitenste baan van de racebaan bestuurd. De
binnenste baan werkt nog volledig manueel. Het is nu de kunst om in de manuele baan de
auto te bedienen zodat dat men de auto die automatisch rijdt, kan passeren. Ook gebruiken
we een LOGO van Siemens, ook een soort computer, om startlichten te realiseren voor de
racebaan. Deze startlichten werken zoals in de echte races: Er zijn vier leds. Eerst brandt er
niets. Wanneer de drukknop wordt ingeduwd gaat de eerste led aan. Hierna brandt de
tweede led mee, enz. Wanneer de leds alle vier branden, gaan ze uit en start de race.
Deze Geïntegreerde Proef is perfect vergelijkbaar met een automatische loopband
(transportband) in een bottelarij van bijvoorbeeld een brouwerij. De gespoelde flesjes komen
net voor de vulinstallatie op een band van maximaal één rij breed. Dit is een bottle-neck.
Een bottle-neck is een vernauwing in de keten van bijvoorbeeld 4 rijen naar 1 rij. Dit
betekent dat een loopband dient te versnellen. De flesjes dienen immers sneller door een
etiketteermachine te lopen. Ook in ons project versnelt de wagen door over een
zelfgebouwde sensor te rijden. Ook in de toekomst zullen de auto’s automatisch kunnen
rijden met een ingestelde snelheid, gedetecteerd door een sensor in de baan. De sensor kan
nu ook dienen als men bijvoorbeeld net voor een rood licht rijdt, de snelheid wordt
automatisch gereduceerd.
In deze GIP- bundel vindt u een korte beschrijving van het project waarin ik het doel, het
blokschema en de werking bespreek. Ook zal u in dit document de uitleg vinden over de
racebaan. Hierin leg ik het verschil uit tussen digitale en analoge racebanen en welke het
best bij onze GIP past. Bij deze racebaan spreek ik ook over de verschillende in - en
uitgangen die we gebruiken. Hieronder vindt u bij de ingangen de mogelijke sensoren die we
konden gebruiken en de uiteindelijke zelfbouw van de sensoren op de racebaan. In de
schakeling van de racebaan wordt er een snelheidscontrole en omzetter gebruikt. Deze leg
ik uit met behulp van figuren en schema’s. Bij de uitgangen bespreek ik de led voor de
startlichten.
In het volgende onderdeel bespreek ik de werking van de gelijkstroommotor. Hierbij leg ik de
werking uit met behulp van figuren. De Arduino wordt hierna besproken. Hierin leg ik uit wat
een Arduino is en welk type we gebruiken.
Voor onze startlichten gebruiken we een LOGO. Deze LOGO wordt gevoed met een
schakelkast. U vindt in dit verslag de verschillende onderdelen die we gebruikt hebben in de
schakelkast de uiteindelijke lay-out van de schakelkast. Hierna leggen we uit hoe ons
programma voor de LOGO werkt en hoe we het programma gecontroleerd hebben.
Op het einde vindt u mijn opdrachten voor de algemene vakken en bijlagen.
Niels Bassleer
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Beschrijving project
9
2 Beschrijving project
2.1 Doel
De racewagen programmeren zodat hij een snelle ronde kan rijden op de racebaan.
Wanneer er echter een andere persoon de tweede wagen manueel bestuurt moet de
racewagen, die geprogrammeerd is, proberen te passeren en de rondetijd te verbeteren. Dit
zou moeten af zijn op de “Opendeurdag” zodat we dit kunnen tentoonstellen en gebruiken.
2.2 Werking
Voeding
5V
Omvormer
leds
snelheidscontrole
24V DC
LOGO
Reset
rood
[8]
Arduino
Scherm
Sensore
n [10]
(Rondeteller)
Figuur 1: Blokschema van ons eindewerk
2.3 Blokschema
We gebruiken Arduino om de racewagen aan te sturen mits regeltechniek om de racewagen
af te remmen. De meeste racebanen werken met 1 transformator. Dit wil dus zeggen dat de
racewagens aan elkaar verbonden zijn. Wanneer er bv een racewagen vertraagt verhoogt de
weerstand en zal de wagen dus vertragen omdat hij minder stroom trekt. Het probleem bij 1
transformator is dus dat wanneer de eerste wagen vertraagt de andere meer stroom trekt en
dus zal deze versnellen en zo misschien uit de bocht vliegen. Daarom willen wij 2
transformatoren gebruiken om dit probleem te verhelpen.We gebruiken bij voorkeur
CARRERA als racebaan. Dit is het goedkoopst en meest betrouwbaar.Ninco en
Scaletrixzijngesofististikeerder en veel duurder.Om de realiteit zoveel mogelijk na te bootsen
gebruiken we net zoals in de autosport 4 rode leds om de start na te bootsen. De eerste led
gaat aan, dan de 2, de 3 en de 4. Hierna gaan ze alle vier tegelijk uit.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Racebaan
10
3 Racebaan
3.1 Digitaal of analoog
In de modelsportwereld is deze vraag heel gewoon en sinds enkele jaren in de (miniatuur)
autoracewereld ook. De analoge racebaan bestaat uit tweesporige baanstukken die samen
(of elk apart) via een transformator en de snelheidsregelaar van gelijkstroom worden
voorzien.
Bij een digitale baan geldt dit eigenlijk ook met dit verschil dat deze baan met een digitale
hoogfrequente wisselspanning wordt gevoed. Als er nu in de auto's een kleine decoder wordt
gebouwd is het mogelijk een auto een eigen identiteit te geven en hierdoor apart aan te
sturen, zonder dat dit de andere auto's beïnvloedt.
Met deze techniek kunnen er meerdere auto's op dezelfde baan, in hetzelfde spoor achter
elkaar rijden. Er is geen verschil tussen analoge of digitale baanstukken, deze zijn volledig
gelijk. Om de digitale auto's van de ene naar de andere baan (of zoals u wilt van het ene
naar het andere spoor) te laten rijden heb je wel speciale baanwissels nodig.
Maar met een digitale baan kunnen we niet realiseren wat we hier niet zo met kunnen
“spelen”. We zouden de andere wagen ook moeten volgen zodanig dat de Arduino weet
waar de andere auto zich bevind. Daarom gebruiken we een analoge baan. Deze is ook veel
ouder en dus beter programmeerbaar
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Gelijkstroommotor
11
4 Gelijkstroommotor
4.1 3-coil DC-motor
4.1.1
Samenstelling
In de wagens van onze racebaan zit er een gelijkstroommotor. Omdat het speelgoed is moet
de motor niet zo veel belast worden. De motor bestaat uit een rotor (het beweegbaar
gedeelte) en een stator (het vaststaand gedeelte).De stator bestaat uit twee permanente
magneten. De rotor bestaat uit 3 spoelen die 120° ten opzichte van elkaar zijn verschoven.
Elke spoel is verbonden met een collectorlamel. Op de collector zitten 2 borstels waar we via
de racebaan gelijkspanning op aansluiten.
Figuur 2: Samenstelling motor
4.1.2
Werking
Door de permanente magneten, zullen er magnetische veldlijnen lopen van de noordpool
naar de zuidpool buiten de magneet,zoals u kunt zien op figuur 3, en binnen de magneet van
zuid naar noord.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Gelijkstroommotor
12
Figuur 3: Veldlijnen
Het anker bevat 3 spoelen die elk om een pool gewikkeld zijn. Door een stroom te sturen
door deze spoelzullen er magnetische veldlijnen ontstaan. Deze magnetische veldlijnen kan
u beredeneren met de rechterhand (of kurkentrekkerregel): vingertoppen in de richting van
de stroom, duim wijst de richting van de veldlijnen aan (van zuid naar noord binnen de
magneet). De licht groene pijlen op figuur 4 stellen de veldlijnen voor. Op figuur 4 staat spoel
2.
Z
Figuur 4: bepalen van de veldlijnen
Ook in de overige spoelen ontstaan er veldlijnen. Door spoel 1 vloeit er ook een stroom en
ontstaan er ook veldlijnen. De veldlijnen lopen van noord naar zuid buiten de magneet. Zo
zien we dat de spoel 1 aan de buitenkant een zuidpool heeft aangemaakt. Spoel 3 maakt
eveneens een zuidpool aan. Spoel 2 wordt aan de bovenkant een noordpool.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Gelijkstroommotor
13
1
2
3
Figuur 5: Fase 1: Spoel 2 bekrachtigd
Op figuur 5 zien we dat de eerste spoel, die aan de buitenkant een zuidpool heeft, wordt
aangetrokken aan de noord van de permanente magneet van de stator. De derde spoel is
een zuid en stoot zich af van de zuid van de permanente magneet van de stator. De tweede
spoel is een noord en trekt zich aan aan de zuidpool van de permante magneet van de
stator. Gevolg is dat de rotor verdraaid in wijzerzin.
1
3
2
Figuur 6: Fase 2: Spoel 1 kortgesloten
Op figuur 6 ziet u dat de borstel net in het midden van de collectorlamellen van spoel 1 en 3
staat.Hierdoor wordt spoel 1 kortgesloten.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Gelijkstroommotor
14
1
3
2
Figuur 7: Fase 3: Polariteitwissel DC motor
Een fractie van een seconde later dan figuur 6 kan er terug een stroom vloeien door spoel 1
zoals u kunt zien op figuur 7. Maar deze stroom vloeit nu in de andere richting. Gevolg is dat
de veldlijnen door spoel 1 ook veranderen en we een noordpool bekomen aan de bovenkant
van spoel 1. Nu stoot deze noordpool zich af van de permanente magneet van de stator. De
noordpool van spoel 2 trekt zich nu aan aan de zuidpool van de permante magneet van de
stator.Spoel 3, die een zuidpool aan de bovenkant heeft, trekt zich tegelijkertijd aan aan de
noordpool van de stator.
De rotor blijft dus draaien door het feit dat er telkens een spoel verandert van polariteit.
Hieronder ziet u nog eens het volledig schema:
Figuur 8: Samenvatting werking DC motor met 3 spoelen
Hieronder vindt u een praktische gelijkstroommotor met drie spoelen:
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Gelijkstroommotor
15
Figuur 8: DC motor met 3 spoelen
Figuur 9: DC motor uit slot car
4.2 T/n karakteristiek
Deze grafiek is een grafische weergave van de verandering van het geleverde koppel door
de motor als functie van de snelheid. In figuur 10. De motor zal zich stabiliseren bij een
snelheid waarbij het motorkoppelgelijk is aan de tegenkoppeling van de mechanische
belasting.
Figuur 10: T/n karakteristiek
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Gelijkstroommotor
16
Op figuur 11 ziet u dat de snelheid van de motor zich zal stabiliseren in het werkpunt waarbij
het motorkoppel gelijk is aan de tegenkoppeling van de mechanische belasting.
Figuur 11: Werkpunt DC motor
4.3 Regelaar
Op de borstels van de auto staat de spanning van de transformator van de racebaan met
daarvoor een regelbare weerstand.Deze weerstand is draadgewonden gemonteerd
waarover een contactpunt heen en weer wordt geschoven. Dit contactpunt is gemonteerd op
een scharnierend systeem die u moet induwen. Via het contactpunt wordt de stroom geleidt
naar de racebaan en de motor. Door met het contactpunt heen en weer te bewegen
verandert u de waarde van de weerstand. Hoe dieper u de knop induwt hoe lager de
weerstand, hoe hoger de spanning en hoe harder de auto rijdt omdat er dus meer stroom
door de borstels zal vloeien.
Wanneer u nu u vinger loslaat van het contactpunt komt de auto en dus de motor tot
stilstand. Dit komt omdat er nog een extra contactpunt is met een veer. Deze veer zorgt
ervoor dat het contactpunt zich snel terugtrekt in ruststand. Alle stromen die dit moment door
de motor gaan worden nu rechtstreeks afgeleid naar de negatieve pool van de stroombron.
Hierdoor komt de auto vlugger tot stilstand.
M
U
Figuur 12: Werking regelaar slot car
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
17
5 Stuur elektronica
5.1 Mogelijke soorten sensoren
5.1.1
Capacitieve sensoren
Capacitieve sensoren kunnen zowel metalen als niet geleidende materialen detecteren. Het
principe is als volgt: Het actieve vlak wordt gevormd door de elektroden van een
condensator. In rusttoestand is de lucht het diëlektricum, maar wanneer er metaal of
materiaal in de actieve zone van de sensor terecht komt verandert de capaciteit van de
condensator en zal de transistor in- of uitschakelen.
Figuur 13: Capacitieve sensor opbouw
Een capacitieve sensor maakt gebruik van een RC – oscillator of hoogfrequentie oscillator.
Deze genereert een elektrisch veld aan de actieve kop van de sensor doormiddel van een
condensator.
Nadert een voorwerp dan verandert de capaciteit die tot een verandering van de versterking
in het oscillatorcircuit leidt. De signaalevaluator merkt dit op.
Zodra de versterking een schakeldrempel overschrijdt wordt een schakeling gegenereerd:
schakelversterker.
De capaciteit kan worden beschreven met de volgende formule:
Met:





: Elektrische veldconstante in Farad per meter of F/m
: Relatieve diëlektrische constante
: Oppervlakte in m²
: Onderlinge afstand in m
: Capaciteit in Farad of F
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
18
Figuur 14: Capacitieve sensor
Ze hebben een groot detectiegebied maar zijn wel duur in aankoop.
5.1.2
Hall sensor
Een hall sensor werkt op het principe van het Hall- effect.
Wanneer een stroom geleidende strip geplaatst wordt in een magnetisch veld dan ontstaat er
een potentiaalverschil over de breedte van de strip. Dit effect staat bekend als het Hall-effect.
Figuur 11 geeft een principeschets.
Figuur 15: Hall- effect
De positieve lading q die volgens de aangegeven richting beweegt, ondervindt ten gevolge
ladingen aan de bovenzijde van destrip en de onderzijde wordt negatief geladen. Deze
ladingen wekken een elektrisch veld EH opdat nu een tegengestelde kracht FE uitoefent op
de bewegende ladingdragers.
Omdat het Hall-element slechts een zwakke spanning oplevert is het noodzakelijk extra
elektronica te gebruiken om het uitgangssignaal praktisch bruikbaar temaken. Hiertoe is een
versterker trap en een regelbare voeding vereist, zoals figuur 12aangeeft.
Figuur 16: opbouw hall- sensor
Het nadeel van een hall sensor is dat hij gevoed moet worden met een batterij om te kunnen
werken.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
5.1.3
Stuurelektronica
19
Infrarood sensor
De NPN output detector schakelt wanneer er een ondoorzichtig voorwerp voorbij de
infrarood straal. De buffer logic zorgt er voor dat we een logische hoog krijgen wanneer er
niets passeert en een logische laag wanneer er een voorwerp passeert voorbij de infrarode
straal. De interne stroombegrenzing weerstand in de emittermodule elimineert de noodzaak
van een externe interfaceschakeling. De detector bevat een infrarood filter die het effect van
het zichtbare licht vermindert.
Figuur 17: Infrarood sensoren
RED
(anode)
RED
(Vcc)
R1=68Ω
R2=68KΩ
R3=2KΩ
WHITE
(OUT)
BLK
(GND)
BLK
(cathode)
Figuur 18: Schema Infrarood sensor
Gebruik:
We zouden deze infrarood sensor over de racebaan kunnen plaatsen en dan kunnen we
telkens detecteren wanneer er een raceautootje passeert.
Supply voltage - 178-5724: 2 → 7 Vdc
- 178-5730:
30 V / 5 → 12 Vdc
VOL Voltage:
0.4 V max. (V DC=5 V; I OL=10 mA)
VOH Voltage:
4.5 V min. (V DC=5 V; I OH =0 mA)
I CL current:
10 mA (VDC=5 V; V OL=0.4 V)
Upload time:
r ev=5 μs typ. (V DC=5 V; R L=1 kΩ)
Download time:
t f=200 μs typ. (V DC=5 V; R L=1 kΩ)
Fixing:
usingan M3 screw
Enclosuredimensions (mm): 12.7 x 12.7 x 12.7
Operating temperature:
0°C to +50°C
Figuur 19: Specificaties infrarood sensor
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
5.1.4
Stuurelektronica
20
Piëzo kristal
Werking:
Dit is een kristal van kwarts of een ander materiaal dat een hoge spanning opwekt wanneer
het onder druk komt te staan.
Figuur 20: Principe piëzo kristal
Gebruik:
We zouden het piëzo kristal op de racebaan kunnen kleven zodat er een spanning opgewekt
wordt als de auto er over rijd
Figuur 21: Piezo element
specifications Piezo Element whit leads
Operating Voltage (square wave)
Resonant Frequency
Resonant Impedance
Capacitance
Lead Wire
Operating Temperature
Storage Temperature
Lead Length
Dimensions:
D±0.1
d±0.3
t±0.02
T±0.1
1-30Vp-p
2900±500Hz
≥200Ω
25000 ± 30%pF
UL1571 AWG30
-20 ~ +60 °C
-30 ~ +70 °C
90mm
35mm
25mm
0.30mm
0.53mm
Figuur 22: specifications Piëzo Element whit leads
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
5.1.5
Stuurelektronica
21
zelfbouw inductieve sensor
We maken gebruik van een wisselend magnetisch veld sensor die hieronder getekend staat:
+5V
C2
600µA
C3
R1 =47KΩ
UR5=
492mV
N
R5=220Ω
T3
BC557
Z
6µA
T2
2BC547
Emitter spanning
R2=8K2Ω
600µA
T1
BC547
C1
220µF
R6=470Ω
R3=1KΩ
R4=1KΩ
0V
Figuur 23: Schema zelfbouw spoel
Tijdstip 1:
Dit tijdstip is ongeveer gelijk aan 1 seconde.
5V
U1=
5V
R1 =47KΩ
N
100µA
Z
0µA
T2
2BC547
R2=8K2Ω
U2=
0V
C1
220µF
T1
BC547
R3=1KΩ
R4=1KΩ
Figuur 24: Tijdstip 1
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
22
Omdat de spanning over UC1 nog niet hoog genoeg is om T2 in geleiding te brengen is de
stroom door de basis van T2 nul.
Tijdstip 2:
Dit tijdstip is ongeveer gelijk aan 2 seconden.
5V
U1=
4.5V
R1 =47KΩ
N
95.7µA Z
0µA
T2
2BC547
R2=8K2Ω
U2=
0.5V
C1
220µF
T1
BC547
R3=1KΩ
R4=1KΩ
0V
Figuur 25: Tijdstip 2
De stroom door de emitter van T2 is gelijk aan
stroom vloeit.
Ie dus gelijk aan:
=400µA.
omdat er door de basis van T1 geen
5V
U1=
4V
R1 =47KΩ
N
85µA
Z
4µA
0.6V
0µA R2=8K2Ω
81µA
U2=
1V
C1
220µF
T1
BC547
R3=1KΩ
0.4V
T2
2BC547
Ie=Ur4/R4
R4=1KΩ
Figuur 26: Tijdstip 2 vervolg
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
23
Stel dat T2 de stroom 100 keer versterkt dan kunnen we zeggen dat de stroom door de basis
van T2 (IbT2) gelijk is aan:
=4µA.
Tijdstip 3:
Op dit tijdstip is UC1=1,2V.
5V
U1=
3.8V
R1 =47KΩ
N
80.8µA Z
6µA
T2
2BC547
0.6V
0µA R2=8K2Ω
81µA
U2=
1.2V
C1
220µF
600µA
R3=1KΩ
T1
BC547
0.6V
R4=1KΩ
Figuur 27: Tijdstip 3
Wanneer UC1 nu nog een beetje stijgt dan treed T1 in geleiding en begint hij alle stroom die
normaal bedoeld was voor de condensator C1 weg te nemen.
Het gevolg is dat UC1 niet meer kan stijgen.
+5V
C2
3.8V
C3
R1 =47KΩ
R5=220Ω
N
Z
T3
BC557
6µA
80µA
T2
2BC547
R2=8K2Ω
1.2V
C1
220µF
T1
BC547
R6=470Ω
R3=1KΩ
0.6V
R4=1KΩ
0V
Figuur 28: Tijdstip 3 vervolg
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
24
T1 zorgt ervoor dat UC1 een bepaalde waarde aanneemt zodat UR4 ongeveer 600mV wordt.
Hierdoor wordt de stroom door T2 in rust ongeveer gelijk aan 600µA.
Er vloeit in rust dus 600µA door R5, T2 en R4.
UR5 bedraagt hierdoor dan 492mV. Deze spanning is niet genoeg om T3 in geleiding te
sturen. UR6 wordt hierdoor 0V.
Wanneer een magneet nu voorbij de spoel passeert werkt deze een extra spanning op van
ongeveer 0,2V.
Bijgevolg wordt de emitterstroom door T2 (IeT2) 800µA in plaats van 600µA.
Over R5 ontstaat er nu een spanning die hoog genoeg is om nu een basisstroom door T3 te
laten vloeien waardoor T3 in geleiding treed. T3 geeft nu een spanningspuls af die over R6
staat. Als we nu sensoren parallel met elkaar plaatsen op collector van T3 dan komt die
spanningspuls over de sensoren en detecteert de sensor wanneer de wagen moet remmen.
Maar dit principe kunnen we echter niet gebruiken omdat de geleiders waar het raceautootje
op bevestigd is van metaal is. Wanneer er een metalen voorwerp dicht bij de spoel komt van
de inductieve sensor dan verandert de impedantie van de spoel.
Daarom gebruiken we een koperen plaatje die we aan de contacten van de racebaan
verbinden. Wanneer de raceauto over het plaatje rijdt zal er een kort pulsje gegeneerd
worden en doormiddel van een versterker kan deze puls de Arduino aansturen.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
Elektriciteit- elektronica
T1
BC547
R4
3K3
B
R10
4K7
T2
BC547
ZD2
T5
BC557
R510K
R6
3K3
0V of 5V
A
R12
4K7
R11
10K
T3
BC547
T6
BC557
R14
470
R13
470
0.6V
T8
BD645
0.6V
R15
10K
Remweerstand
(enekele ohms)
T7
BD645
S
D
R17
10K
BS170
G
R16
2K7
Arduino (rem)
B
R3
10K
ZD1
T4
BC557
R9
10K
A
R1
10K
R2
3K3
C
R8
4K7
R7
10K
0V
Motor
uit
+15V
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
25
5.2 Snelheidscontrole
C
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
5.2.1
Stuurelektronica
26
0V op A
0V
A
Als we 0V aansluiten op A zal er geen stroom vloeien door
de spanningsdeler van R1 en R2 met als gevolg dat
transistor T1 geen basis stroom (Ib) krijgt en niet in
geleiding kan treden.
R2
3K3
Ib
T1
BC547
R1
10K
Figuur 29: 0V op A
5.2.2
5V op A
5V
A
Als we nu 5V aansluiten op A zal er een stroom vloeien door
de spanningsdeler R1 en R2. Nu dat er stroom vloeit door R1
namelijk IR1=375µA met UR1=3.76V en stroom dor
weerstand R2 namelijk IR2= 375µA met UR2=1.24V.
Ib=375µA wat genoeg is om transistor T1 in geleiding te
brengen.
R2
3K3
Ib
T1
BC547
R1
10K
Figuur 30: 5V op A
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
5.2.3
Stuurelektronica
27
Gevolg: T1 geleidt
+15V
R7
10K
Ie-b
T4
BC557
Nu transistor T1 een basis stroom Ib heeft en
kan geleiden. Kan er ook een stroom vloeien Ieb van de +15V naar de transistor T4 (van
emitter naar basis) en dan door naar de massa.
Met als gevolg dat T4 ook in geleiding staat.
R8
4K7
5V
A
R2
3K3
Ib
T1
BC547
R1
10K
0V
Figuur 31: T1 geleidt
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
5.2.4
Stuurelektronica
28
Gevolg: transistorT4 geleidt
+15V
R7
10K
T4
BC557
R8
4K7
T7
BD645
0.6V
0.6V
Motor uit
5V
A
R13
470
R2
3K3
R14
470
BC547
R1
10K
0V
Figuur 32: transistor T4 geleidt
nu dat transistor T4 geleidt kan er een stroom vloeien naar de darlington transistor BD6.
Vb.: A krijgt 5 V volt dus transistor T1 en T4 geleiden. Aan de collector van T4 hebben we nu
een spanning van 14.8V (0.2V verlies omdat de transistor in saturatie staat). We verliezen
1.2V over de darlingtontransistor dus hebben we aan motor uit nog maar 13.6 V.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
5.2.5
Stuurelektronica
29
Bij snelheid B
+15V
R7
10K
3.3V
T4
BC557
R8
4K7
0.2V
Izd1
3V3
T7
BD645
0.6V
0.6V
Izd1
Motor uit
5V
B
R13
470
R2
3K3
R14
470
10.3V
BC547
R1
10K
0V
Figuur 33: Bij snelheid B
Bij B staat er nu aan de collector van de transistor T4 een zenerdiode (Izd1 van 3V3). Dit
betekent dat we aan de collector van transistor T4 geen 14.8V meer hebben maar 11.5V en
aan motor uit 10.3V meer over hebben.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
30
5.3 Omzetter 0,6V naar 5V signaal
Geen contact met de sensor
=-0.3V
-7V
R2
33ohm
R3
680ohm
0.3V
R1
330ohm
R5
4K7
R4
10K
T1
T2
R6
4.8V
820 ohm
R7
820 ohm
0V
C1
220nµF
0V
+5V
5.3.1
Bron
voor
motor
M
0.6V
0.9V
Figuur 34: omzetter 0,6V naar 5V (geen contact sensor)
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
31
Er gebeurt nu niets, er vloeit geen stroom door de diode dus zal er ook geen spanning staan
over de diode. T1 kan niet geleiden want hij krijgt maar 0.3V aan zijn basis.
Wel contact met de sensor
=-0.3V
-7V
R2
33ohm
R3
680ohm
0.3V
R1
330ohm
R5
4K7
R4
10K
T1
T2
R6
4.8V
820 ohm
R7
820 ohm
0V
C1
220nµF
0V
+5V
5.3.2
Bron
voor
motor
M
0.6V
0.9V
Figuur 35: Contact met sensor
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
32
Er vloeien nu even een klein stroompje door de diode dat groot genoeg is om de diode te
doen geleiden waar door we een spanningspiek van 0.6V volt krijgen. Door de
spanningsdeler van de weerstand R2 en de weerstand R3 die aan de -7V hangen krijgen we
een spanning van -0.3V aan de midden aftakking. Door deze spanning van -0.3V is er
spanningsverschil van 0.9V wat genoeg is om de transistor T1 te laten geleiden. Door dat T1
geleidt kan transistor T2 ook geleiden en kan er een stroom vloeien van de emitter naar de
basis van T2 en van de collector naar de basis van T1. Door dat T2 in saturatie staat hebben
we over T2 0.2V verlies en staat er maar 4.8V meer over de weerstand R6. Nu zal de
condensator opladen tot 4.8V. En na de spaningspiek weer ontladen via de weerstand R7 die
in serie staat met de condensator.
5.4 Componenten
5.4.1
Transistoren (BC547&BC557&BD645)
We hebben twee verschillende groepen transistoren een NPN-transistor en PNP-transistor.
Figuur 36: NPN en PNP transistoren
De transistor is een stroom gestuurd element en bestaat uit 3 delen de emitter, dit is het deel
van de transistor dat de elektronen weg zendt. De collector, dit is het deel van de transistor
dat elektronen opvangt/verzamelt. En de basis dit is de sturende klem. De twee diodes
hebben telkens een gemeenschappelijke anode of kathode. Bij NPN hebben ze een
gemeenschappelijke kathode en bij een PNP transistor is de anode van de diode
gemeenschappelijk. Een enkelvoudige diode kan enkel maar de stroom in 1 richting
doorlaten en in de andere richting blokkeren. Maar een dubbele diode kan meer. Als u de
stroomsterkte in 1 diode wijzigt dat de stroomsterkte in de andere diode nog meer varieert,
zonder dat je de spanning over de 2 diodes verandert. U kan dus een kleine stroom
verandering omzetten in een grote., dit is versterken.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
5.4.2
Stuurelektronica
33
Diode
Een diode is een elektronisch halfgeleider element dat de elektrische stroom in de ene
richting geleid maar in de andere richting blokkeert. De richting waarin de diode geleid is de
doorlaatrichting (van anode naar de kathode) en de richting waarin de diode blokkeert noemt
men de sperrichting (van kathode naar anode).
De diode gaat ook pas beginnen geleiden vanaf dat er een bepaalde spanning over de diode
staat. Als deze spanningswaarde is bereikt zal de diode zich gedragen als een laagohmige
weerstand en dan kan er stroom vloeien. Een gebruikelijke halfgeleiderdiode die op silicium
is gebaseerd, zal de spanning over een geleidende diode ongeveer 0,6 à 0,7 volt bedragen.
Deze waarde is anders voor andere typen diodes. Bij zogenaamde Schottkydiodes en
bij germaniumdiodes kan deze doorlaatspanning ongeveer 0,2 volt zijn. Bij leds, die niet op
silicium maar op gallium als halfgeleider zijn gebaseerd, kan deze spanning 1,4 tot 3,6 volt
bedragen. De kleur van het uitgestraalde licht is afhankelijk van het gebruikte
halfgeleidermateriaal.
Figuur 37: karakteristiek diode
5.4.3
Weerstand
Elektriciteit is een stroom van elektronen. De elektriciteit mag niet direct van de minpool van
de pluspool stromen, dan krijg je kortsluiting. Daarom moet er een weerstand in een
stroomkring zitten. Een weerstand is een onderdeel van de stroomkring dat ervoor zorgt dat
de elektrische stroom niet te snel van de minpool naar de pluspool kan stromen. Een
weerstand zorgt ervoor dat er geen kortsluiting komt, door de elektronen af te remmen.
Een kleine weerstand laat veel elektronen tegelijk door de stroomkring stromen. Een grote
weerstand laat weinig elektronen tegelijk door de stroomkring stromen. Een batterij zal bij
een kleine weerstand sneller leeg zijn dan bij een grote weerstand.
Hoeveel ohm een weerstand heeft, kun je vaak zien aan de gekleurde ringen die op de
weerstand geschilderd zijn. De eerste twee gekleurde ringen staan beide voor een getal. De
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
34
derde ring staat voor een aantal nullen. De vierde ring is goud of zilver. Een zilveren ring
betekent dat de weerstand redelijk precies klopt. Een gouden ring betekent dat de weerstand
heel precies klopt.
De betekenis van de kleuren staat in onderstaande tabel met kleurcodes voor weerstanden.
zwart = 0
groen = 5
bruin = 1
blauw = 6
rood = 2
paars = 7
oranje= 3
grijs = 8
geel = 4
wit = 9
Figuur 38: kleurcode weerstand
Bijvoorbeeld: op een weerstand zie je de ringen rood Het aantal ohm van deze weerstand is
dus: 27.000 ohm. Dit getal komt redelijk overeen met de waarde – paars – oranje – zilver. In
de tabel zie je dat rood 2 is, paars is 7 en oranje is 3. van de weerstand.
5.4.4
Mosfet (BS170)
5.4.5
Condensator
Figuur 39: Principe van een condensator
1. parallelle platen
2. diëlektricum
3. stroomdraden
Een condensator is een elektrische component die elektrische lading en elektrische energie
opslaat. Hij is opgebouwd uit twee geleiders met een relatief grote oppervlakte, die zich dicht
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
35
bij elkaar bevinden en gescheiden zijn door een niet-geleidend materiaal of vacuüm, het
diëlektricum. Wanneer de ene geleider positief geladen wordt ten opzichte van de andere,
verplaatsen de moleculen in het diëlektricum zich een beetje naar de positief geladen
geleider.
Het berekenen van de capaciteit van een condensator bestaande uit 2 evenwijdig opgetelde
platen:
Met:

: Elektrische veldconstante in Farad per meter of F/m

: Relatieve diëlektrische constante

: Oppervlakte in m²

: Onderlinge afstand in m

: Capaciteit in Farad of F
Hier kunnen we uit afleiden dat de capaciteit verdubbelt wanneer we twee gelijke
condensatoren parallel plaatsen en halveert wanneer we ze in serie plaatsen.
Het verband tussen de spanning over een condensator en de opgeslagen energie:
(Joule)
Het verband tussen de momentele stroom van/naar een condensator en de spannings
verandering:
(ampére)
De spanningsdaling zal bij een bepaalde stroom des te trager verlopen indien de capaciteit
groot is.
5.4.6
Zenderdiode
Figuur 40: Een zenerdiode
Bij de bouw van een zenerdiode streeft men naar een erg lage maar precies gekende
doorslagspanning. De sperlaag van een dergelijke diode is zodanig dun dat de elektrische
veldsterkte reeds bij het aanleggen van een lage sperspanning van slechts enkele volts hoog
oploot. Een hoge elektrische veldsterkte veroorzaakt, vanaf dat er een bepaalde waarde is
bereikt, het zenereffect ( de vrije ladingsdragers krijgen bij deze spanning voldoende hoge
snelheid om door botsing steeds nieuwe vrije ladingsdragers te vormen). Dit lawine effect
veroorzaakt een toenemende stroom. Wanneer die stroom niet beperkt wordt met een
weerstand dan zal de zenerdiode de ontwikkelde energiehoeveelheid per seconde (=aantal
watt) niet vlug genoeg kunnen afstaan aan de omgeving en zal de temperatuur zodanig
oplopen dat de zenerdiode stuk gaat.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Stuurelektronica
36
Figuur 41: Karakteristiek van een zenerdiode, met de zenerspanning
Voorbij de zenerspanning verloopt de inverse karakteristiek van een zenerdiode vrij steil. Dit
betekent, dat bij toenemende inverse stroom de spanning over het element weinig zal
veranderen. Op deze eigenschap zijn de toepassingen van deze diode gebaseerd.
Het is duidelijk, dat de dynamische weerstand van de diode in dit gebied van de curve ok
zeer laag is. Kenmerkend is ppk de maximaal toe gelaten inverse stroom: deze is steeds uit
de dissipatie(verlies van nurrige energie door warmte) van de diode af te leiden, maar wordt
door de fabrikant meestal duidelijk opgegeven, zoals ook de maximale stroomsterkte in
voorwaartse zin. in voorwaartse zin gedraagt de zenerdiode zich uiteraard als een gewone
Si-diode. De grootte van de zenerspanning verschilt volgens het type, de maximum
dissipatie eveneens (vanaf 150mW tot meer dan 50W). evenals de tolerantie op de
zenerspanning. Alle zenerdiodes vertonen een typische temperatuursinvloed. Deze invloed
is minimaal voor zenerdiodes met een zenerspanning rond de 6V.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Arduino
37
6 Arduino
6.1 Arduino Mega
Arduino is een opensource- computerplatform dat is opgebouwd rond de ATmega168microcontroller. Dit wil zeggen dat u hun software gratis kunt downloaden op hun site. Ook
kan je programma’s delen via een forum. De ATmega168-microcontroller is hieronder
afgebeeld.
Figuur 42: ATmega168-microcontroller
Wij gebruiken de Arduino Mega. Deze heeft meer analogo -en digitale ingangen. Dit hebben
we nodig omdat elk koperen plaatje op de Arduino aan te sluiten. De Arduino Uno, de meest
gebruikte heeft maar 5 digitale ingangen. We hebben er namelijk 10 nodig. De Arduino Mega
heeft 36 digitale ingangen zoals u kunt zien op de afbeelding hieronder.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Arduino
38
Figuur 43: Arduino Mega
6.2 Software
Na de opendeurdag werd onze schakeling deels afgebroken. Enkel de stuurelektronica
konden we gebruiken. Daarom moesten we een kleine ovalen racebaan bouwen. Nu kunnen
we toch onze GIP praktisch tonen.
Onze programma vindt u in bijlage.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Schakelkast
39
7 Schakelkast
Hieronder ziet u de volledige schakelkast voor onze startlichten.
Figuur 44: Schakelkast LOGO
In de volgende punten bespreken we de componenten die we hierin gebruikt hebben.
7.1 Hardware
7.1.1
LOGO
Om onze startlichten te laten werken gebruiken we een Siemens LOGO. Wij gebruiken een
LOGO van het type 12/24 RC. Dit omdat onze leds werken op 24V.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Schakelkast
40
Figuur 45: LOGO 12/24 RC
De sturing van de LOGO vindt u in bijlage.
7.1.2
Logo voeding
Omdat de LOGO 12/24 RC werkt met een gelijkspanning van 24V moet er een aparte
voeding voor de LOGO aanwezig zijn. Deze voeding zet de wisselspanning van het net,
230V, om naar een gelijkspanning van 24V. Bij Siemens heet dit de LOGO!Power.
Figuur 46: LOGO!Power
7.1.3
Differentieelschakelaar
Een differentieelschakelaar of verliesstroomschakelaar bestaat uit een ringkerntransformator
met in de primaire 2 spoelen gewikkeld. Deze spoelen zijn evenveel gewikkeld. Door de
eerste spoel vloeit er een stroom die door de lijndraad vloeit. Door de tweede spoel vloeit er
een stroom die ook vloeit door de nulgeleider. Deze twee stromen zouden gelijk moeten zijn
aan elkaar. Als deze gelijk zijn is het resulterend magnetisch veld 0. Er gebeurt nu niets.
Wanneer er nu iemand contact maakt met de schakeling zodat er stroom via zijn lichaam
vloeit zal de ene stroom groter zijn dan de andere. Gevolg is dat het resulterend magnetisch
veld groter is dan 1. Nu wordt de derde spoel, dus de secundaire wikkeling, bekrachtigd.
Deze spoel zorgt ervoor dat er een relais of elektromagneet wordt aangetrokken. De relais
zal nu een contact uitschakelen. Hierdoor valt de verliesstroomschakelaar uit. Ook is er een
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Schakelkast
41
testknop. Als u op deze testknop duwt dan wordt er een weerstand doorverbonden naar de
aarding. Dit is om de lekstroom, die optreedt als er iemand aan de schakeling hangt, na te
simuleren.
Figuur 47: Werking verliesstroomschakelaar
Figuur 48: Verliesstroomschakelaar
7.1.4
Hoofdschakelaar
De hoofdschakelaar is een schakelaar waardoor het hele net dat erachter ligt, kan worden inen uitgeschakeld. Wanneer er een defect optreedt dan moet men de schakeling direct
afsluiten van het net. De schakelaar bestaat uit ON en.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Schakelkast
42
Figuur 49: Hoofdschakelaar
7.1.5
Automaat
Een automaat beschermt de bedrading van elektrische installatiestegen schade door te
hoge elektrische stromen.
De overstroombeveiliging van een installatieautomaat bestaat uittwee elementen die achter
elkaar geschakeld zijn in serie: een magnetische beveiliging in de vorm van een spoel en
een thermische beveiliging met bimetaal. De spoel werkt zodra de overstroom plotseling zeer
grote waarden gaat aannemen door bijvoorbeeld kortsluiting. Zodra er een kortsluitstroom
gaat vloeien zal het spoeltje door het daarin opgewekte magnetisme een palletje tegen het
uitschakelmechanisme schieten waardoor de automaat zal uitschakelen. Dit gebeurt zeer
snel.
Bij langdurige te grote stroom treedt opwarming op van het bimetaal. Dit plooit door en
bedient nu een palletje tegen het uitschakelmechanisme waardoor de automaat zal
uitschakelen. Deze thermische uitschakeling is traag, dit komt omdat het enige tijd duurt
alvorens het bimetaal zo warm wordt dat het gaat kromtrekken. Hierdoor ontstaat een
vertraging in de uitschakeling.
Figuur 50: Werking automaat
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Schakelkast
43
Figuur 51: Automaat
7.1.6
Drukknop
Om onze startlichten aan te zetten gebruiken we een NO (normaal open)- drukknop. Het
type van de gebruikte drukknop is net zoals in figuur 41. Om een NO- open contact te
hebben sluiten we de klemmen 13 en 14 van de drukknop aan.
Figuur 52: drukknopcontacten
7.2 Software
7.2.1
Programma LOGO 1
Figuur 53: Programma LOGO 1
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
7.2.2
Schakelkast
44
Programma LOGO 2
Figuur 54: Programma LOGO 2
7.3 Startlichten
7.3.1
Principe
Onze startlichten zijn gebaseerd op de F1 startprocedure:
We zetten de procedure in gang door op de startknop I1 te duwen.
De eerste led licht op nu op. Na twee seconden (deze kan u aanpassen)licht de tweede lamp
ook op.
Die twee seconden tussen de eerste en tweede led bekomen we door vertraagd in te
schakelen met de LOGO. De volgende leds lichten net zoals hiervoor op, dus ook twee
seconden later. Wanneer de vier leds branden duurt het nog eens twee seconden vooraleer
de leds alle vier tegelijk uitgaan. Om dit systeem te bekomen gebruiken we een EN poort. Dit
betekent dat de auto’s mogen vertrekken. Om de leds alle vier tegelijk uit te laten gaan
maken we gebruik van vertraagd uitschakelen. I2 is een sensor die de valse starten
controleert: wanneer een auto te vroeg gestart is zal de sensor inschakelen en branden alle
vier de leds direct. Dit wijst op een valse start. We moeten echter op resetknop I3 drukken
om het systeem te herstarten. Hierbij plaatsen we een houdrelais(RS). De meldtekst wordt
enkel gebruikt bij de valse start.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Schakelkast
45
Figuur 55: Startlichten
Tijdens het overzetten van PC naar LOGO kregen we telkens de foutmelding dat er teveel
ingangen gebruikt werden. Dit had te maken met het type LOGO. We gebruiken een LOGO
0AB02 12/24 RC. Deze bleek maar geprogrammeerd te zijn voor 3 ingangen bij de logische
poorten. We konden daardoor het type 0BA02 niet aanduiden en de overgang mislukte
daardoor. We losten het probleem op door de ingangen I2 in I3 weg te laten vallen zodat er
maar 3 ingangen op de EN- poort aangesloten waren. Hierna konden we de leds testen en
deze werkten naar behoren net als het programma 2 in de LOGO.
7.3.2
Schema
Het schema van de startlichten vindt u in bijlage.
7.3.3
Leds
Een LED of light-emitting diode is een halfgeleidercomponent die licht geeft als er een
stroom in doorlaatrichting doorheen loopt. We gebruiken 8 rode leds voor onze startlichten.
Een Led heeft een kathode en anode. De anode is de klem waar de elektronen op toe
komen en de kathode waar de elektronen uitkomen. Dit noemen we ook doorlaatrichting. De
standaardstroom door een led is 20mA.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Schakelkast
46
Figuur 56: Led
De kleur van het opgewekte licht is afhankelijk van de aard van de materialen waaruit de led
is opgebouwd. Daarom varieert de stroom die door de led kan vloeien van 10 tot 30mA.
Hierdoor is de spanning anders bij de verschillende leds.
Figuur 57: Ledkarakteristiek
U kan de voorschakelweerstand van de led berekenen door:
Bij de rode leds is de werkspanning van de led 1,6V, zoals u kan zien op de ledkarakteristiek
hierboven. Stel dat de voedingsspanning 5V is en u weet dat de stroom door de led 20mA is
dan kan je nu de voorschakelweerstand berekenen:
=170Ω. De
weerstandswaarde van de E-12 reeks hieronder die er het dichtst bij ligt wordt nu gebruikt
om de led te beveiligen tegen te hoge stromen.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Schakelkast
47
Figuur 58: E12 reeks
Figuur 59: Voorschakelweerstand
Wij gebruiken een led van 24V. De datasheet vindt u in bijlage.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
Integratie algemene vakken
6 TSO-EE-b
Algemene vakken - Nederlands
49
8 Algemene vakken
8.1 Nederlands
8.1.1
Aanvraag stageplaats
8.1.2
Aanvraag informatie
8.1.3
Sollicitatiebrief
8.1.4
cv
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
Niels Bassleer
8 oktober 2013
Kuipstraat 19
9940 EVERGEM
Tel. 09 344 31 17
e-mail: [email protected]
Oleon NV
Assenedestraat 2
9940 ERTVELDE
Aanvraag stage
Geachte heer/mevrouw
Het doel van deze brief is om bij uw bedrijf mijn stageplaats te kunnen verkrijgen.
De stageperiode loopt vanaf 24 maart 2014 tot en met 4 april 2014.
Ik bestudeer de studierichting EE (Elektriciteit-Elektronica), waar ik inmiddels in het zesde
jaar zit.
Dit houdt vooral de theoretische opleidingen in.
Later zou ik graag programmeur worden. Ik weet wel nog niet waarin ik me zou
specialiseren.
De reden om bij jullie stage te volgen is omdat ik graag eens zou weten hoe het er bij jullie
aan toe gaat. Ook draag ik graag een steentje bij om dit bedrijf te evolueren. Het spreekt mij
ook aan om in de petrochemiesector te werken.
Mijn positieve punten zijn vooral dat ik meestal rustig blijf en goed georganiseerd ben.
Mijn stagebegeleider is Patrick Schrooten. U kan hem bereiken via
[email protected].
Ik zou graag meer weten voor december of ik bij jullie aan de slag kan.
Vriendelijke groeten
Niels Bassleer
Van: [email protected]
Aan: [email protected]
Onderwerp: informatie veranderingen wachttijd
Geachte heer Regelbrugge
Het doel van deze mail is om bij u informatie aan te vragen in verband met de veranderingen
in de wachttijd voor onze afstudeermarkt.
De reden voor deze informatie te verkrijgen is omdat er beslist is de wachttijd langer te
maken zodat pas afgestudeerden later een wachtuitkering krijgen als ze geen werk vinden.
Deze informatie zou ik graag uitdelen op onze afstudeermarkt die plaats vindt op dinsdag 11
maart.
De informatie is vooral bedoeld voor de leerlingen van het tso en bso die ervoor opteren niet
verder te studeren. Graag zou ik 120 brochures ontvangen die we dan kunnen meegeven
met de leerlingen
op de afstudeermarkt.
Ten laatste op 28 februari zou ik deze brochures willen ontvangen om zo tijdig onze
informatie op te stellen in een PowerPoint. Zou dit mogelijk zijn?
Ook ben ik zelf bereid om de brochures op te halen mocht u ze niet kunnen brengen.
Alvast bedankt.
Met vriendelijke groeten
Niels Bassleer
Niels Bassleer
ERTVELDE 27 januari 2014Kuipstraat 19
9940 ERTVELDE
t.a.v. Katrien Vanhaelst
Samsonite
9700 OUDENAARDE
Sollicitatie Onderhoudselektricien
Geachte mevrouw Vanhaelst
Graag stel ik me kandidaat voor onderhoudselektricien bij uw bedrijf.
Deze vacature vond ik bij Jobat vorige week.
Ik studeer Elektriciteit- Elektronica aan het PTI Eeklo waar ik in Juni zal afstuderen en
vervolgens bachelor elektriciteit- elektronica aan het KAHO te Gent zal studeren
Deze job interesseert me omdat ik graag de onderhoud zou doen.
Bovendien help ik graag om defecten op te sporen.
Ik heb in mijn studierichting voldoende basis om een PLC programma te schrijven en aan te
passen.
Ook heb ik voldoende kennis om een robot(arm) te programmeren.
Samsonite lijkt mij een goed bedrijf omdat er voldoende werkafwisseling is.
Bovendien is de werkplaats modern en goed uitgerust.
Voor deze job ben ik een geschikt persoon omdat ik elektrische schema’s kan opstellen
Ook ben ik zeer gedreven om iets af te werken en hecht ik veel belang aan orde en netheid.
Ik ben altijd stipt( tenzij geldige reden) en werk graag in groepsverband.
Ik ben zeker bereid om interne en externe opleidingen te doen.
Mijn cv is bijgevoegd in bijlage.
Graag wel ik mijn motivatie toelichten in een sollicitatiegesprek.
Met vriendelijke groeten
Niels Bassleer
Bijlage: cv
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Nederlands
53
CURRICULUM VITAE
PERSOONLIJKE GEGEVENS
Naam:
Voornaam:
Adres:
Gsm- nummer:
E-mailadres:
Geboorteplaats:
Geboortedatum
Nationaliteit
Burgerlijke staat:
Rijbewijs:
BASSLEER
Niels
Kuipstraat 19 – 9940 ERTVELDE
0495 50 52 64
[email protected]
GENT
14.03.1996
Belg
Ongehuwd
B
OPLEIDINGEN
2009-2014
2008-2009
2007-2008
tso Elektriciteit- Elektronica
tso Mechanica- Elektriciteit
tso Algemene richting
PTI Eeklo
PTI Eeklo
PTI Eeklo
WERKERVARING
2012-heden
Vakantie en weekendwerk
bij Algemene Elektriciteitswerken Hendrik Bassleer
Taken: Kabels leggen, depannages
BIJKOMENDE OPLEIDINGEN/DIPLOMA’S/ATTESTEN
2014
2013
KNX ETS4 Diploma
VCA- attest
KAHO Gent
PTI Eeklo
COMPUTERKENNIS
 Grondigekennis Officepakket (Word, Excel, Powerpoint, Access en Outlook)
 Basiskennis Eplan
 Basiskennis KNX
TALENKENNIS
Taal
Nederlands
Frans
Engels
Begrijpen
Moedertaal
Matig
Zeer goed
Spreken
Moedertaal
Goed
Zeer goed
Lezen
Moedertaal
Goed
Zeer goed
Schrijven
Moedertaal
Goed
Goed
PERSOONLIJKE EIGENSCHAPPEN
 Sociaalvaardig
 Gemotiveerd
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Nederlands
54
 Hoog doorzettingsvermogen
VARIA
 Hobby’s:
 Zwemmen
 Lopen
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Frans
55
8.2 Français
8.2.1
Demande de documentation
V. lettre en annexe
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
Niels Bassleer
Kuipstraat 19
BE-9940 ERTVELDE
BELGIQUE
+32 4 955 05 52 64
[email protected]
2013-11-6
Siemens
150 rue de la République
FR-92320CHATILLON
FRANCE
Demande de documentation
Madame
Monsieur
Vous serait-il possible de me faire parvenir de la documentation sur le logiciel SIEMENS
LOGO ?
Je suis élève de terminale en section électricité- électronique dans un lycée flamand à Eeklo,
en Belgique. En ce moment, je prépare un travail de fin d’études sur l’automatisation des
circuits pour voitures jouets, et notamment sur l’automatisation des feux de départ au moyen
du logiciel LOGO.
Votre documentation à ce sujet me serait donc très utile.
Je vous remercie d’avance de la suite favorable que vous pourriez donner à ma demande.
Veuillez agréer, madame, monsieur, mes sincères salutations.
Niels Bassleer
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
8.2.2
Algemene Vakken - Frans
57
Bus de terrain: texte
Bus de terrain
colonne vertébrale du système d’installation
Le marché des bus de terrain a subi un développement remarquable. L’offre
existante dans ce domaine est d’ailleurs devenue nettement plus claire depuis
l’acceptation de la norme Cenelec NE 50170 et NE 50254 concernant les systèmes
globaux de communication.
Les bus de terrain offrent l’avantage de réduire les coûts liés au câblage. Par la même
occasion, ils établissent le lien entre le monde du contrôle et celui de l’informatique. Le
bus utilisé doit être en mesure de traiter le flux d’informations entre ces deux mondes,
sans pour cela perturber le flux des données sensibles à des limitations critiques dans le
temps.
Objectifs
Fieldbus est un système de communication de données qui doit permettre d’effectuer des
mesures et des contrôles au niveau des processus entre différents appareillages de
terrain, différents appareillages de régulation, différents appareillages de type PLC et des
systèmes orientés sur le PC. Le nom de Fieldbus ne peut être utilisé que lorsqu’il soutient
le standard ISA/IEC. L’objectif du système Fieldbus est de déterminer une forme plus
standardisée de communications digitales pour la technique de régulation des processus
et pour l’automatisation de la fabrication. On s’attend généralement à ce que le Fieldbus
amènera une plus grande intelligence dans les appareillages de terrains, et
particulièrement dans les appareils de mesure primaires et les soupapes de contrôle.
Pour pouvoir profiter des avantages liés aux bus, il suffit que l’utilisateur décrive les
exigences de son application en fonction des trois catégories suivantes de données:
-les données cycliques : des données répétitives en temps réel ;
-les données conditionnelles : les informations occasionnelles comme les signaux
d’alarme ;
-les messages : des informations communiquées occasionnellement et caractérisées par
un volume considérable de données comme, par exemple, le téléchargement à distance
d’un nouveau procédé.
Le premier élément essentiel d’un bus de terrain est le protocole de communication. Le
protocole doit garantir que les informations cycliques critiques dans le temps ne soient
pas perturbées par le flux de messages et d’événements moins prioritaires. Le second
élément important d’un bus de terrain est son guide d’interopérabilité, dans lequel
l’utilisateur peut faire un choix parmi les produits de différentes origines. Ce guide offre
une structure globale avec possibilité de choix entre des profils généraux à complexité
croissante :
- profil 1: Plug and Play ;
- profil 2: pour des dispositifs simples à données cycliques et conditionnelles ;
- profil 3: pour les dispositifs complexes à variables tant cycliques que conditionnelles,
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Frans
58
comme des messages.
Le guide offre également un «compagnon» standard, à savoir une norme
accompagnatrice pour chaque type de produit issu d’un domaine d’application donné. Les
besoins de l’utilisateur et naturellement le pouvoir de persuasion du fabricant
détermineront la technologie de bus qui sera la plus appropriée pour atteindre cet objectif.
L’armoire de distribution électrique
Après que les modules d’entrée et de sortie pour les capteurs et les activateurs aient
disparus de l’armoire de distribution et soient déplacés sur le terrain, il est temps
maintenant de s’occuper de la partie restante qui se trouve encore dans l’armoire de
distribution. Un récent développement de cette poursuite de la décentralisation est illustré
par la construction orientée vers la fonction de la station d’InterbusInline. A l’aide de ce
système d’installation, l’installateur peut optimaliser la construction de son armoire de
distribution. S’il procède dans les règles de l’art, l’armoire de distribution centrale
deviendra même superflue.
A ce jour, l’armoire de distribution électrique a subi deux révolutions. A la fin des
années’70, le PLC a remplacé les contacteurs et les relais. Au début des années’90,
l’armoire de distribution centrale a été confrontée au phénomène du bus de terrain, qui a
réparti les capteurs et les activateurs de façon décentralisée. La troisième révolution, celle
qui évincera finalement l’armoire de distribution, se trouve à notre porte : un système de
bus qui reprendra toutes les fonctions centralisées dans l’armoire de distribution - qu’elles
soient décentralisées ou intégrales.
L’armoire de distribution intègre les fonctions de distribution, de commande, de protection
et de sauvegarde. Le facteur important est la flexibilité proposée à l’utilisateur. A ce jour,
cette flexibilité est caractérisée par le boîtier abritant tous les appareillages de distribution
à basse tension et toutes les commandes. D’importants efforts ont été concédés pour
standardiser ces composantes. On n’y a réussi que partiellement. En effet, chaque
armoire de distribution se présente différemment. Les armoires de distribution sont
toujours caractérisées par un enchevêtrement de fils et de câbles en fonction du type ou
de la marque des composantes. Le besoin d’un standard innovant au niveau du système
est évident. Assurer la liaison entre les systèmes constitue la mission principale pour
chaque système de bus, et cette tâche ne se termine pas devant la porte de l’armoire de
distribution. L’armoire de distribution centrale perd de plus en plus en termes de
signification. La décentralisation des fonctions électriques sur le terrain constitue une
condition absolue pour les machines et installations efficaces et économiques. Une
position clé de cette évolution réside dans le domaine de la transmission des données sur
le terrain. Cette fonction est assurée par le système de bus grâce à la simplicité des
fonctions Plug & Play et à ses possibilités transparentes d’intégration qui vont des simples
capteurs à 1 bit aux commandes complexes des robots.
Aujourd’hui, les différentes fonctions d’un démarreur de moteur, par exemple, sont
toujours constituées de composantes séparées. Pour bien harmoniser les fonctions de
distribution, de protection, de commande et de sécurité, il faut impérativement prévoir des
câblages externes entre les composantes séparées dans l’armoire de distribution. Bien
que la standardisation des composantes ait débouché sur une meilleure
interchangeabilité au cours des dernières années, elle ne se traduit pas encore par une
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Frans
59
meilleure capacité des systèmes. Pour réduire l’importance des câblages dans les
armoires de distribution, il faut trouver de nouveaux concepts pratiques. Le fabricant
allemand Phoenix Contact a développé un tel concept. Ce concept, le système
InterbusInline, est basé sur une construction de la station orientée vers les fonctions.
Dans ce concept, le bus de terrain est considéré comme un système complet
d’installation dans lequel n’apparaît plus l’armoire de distribution. Selon le fabricant, cette
approche permet une économie de 25 pour cent en termes de réduction d’espace, de 40
pour cent au niveau des coûts et de 70 pour cent en termes de frais de stockage des
composantes.
Système universel d’installation
Un système automatisé d’installation complet doit comprendre les quatre fonctions de
base suivantes :
-commande et régulation,
-distribution et protection,
-traitement et transport des signaux,
-contrôle des situations dangereuses.
Dans l’état actuel de la technique, il est possible de traiter des signaux de façon
décentralisée ce qui provoque un glissement du niveau classique PLC I/O de l’armoire
centrale de distribution vers le terrain. Une part importante de la commande des
activateurs, du contrôle des moteurs et de la protection via des circuits d’arrêts d’urgence
se déroule toutefois encore dans l’armoire centrale de distribution. Il n’est donc pas
encore question d’un système universel d’automatisation. De plus, le câblage de
l’alimentation et des circuits de sécurité s’effectue toujours en forme d’étoile en direction
de l’armoire centrale de distribution, ne permettant ainsi au bus de terrain qu’une
utilisation très partielle de ses possibilités. Pour cette raison, l’objectif des techniciens de
Phoenix était la création d’un système universel d’installation qui utilise le bus de terrain
comme moyen de décentralisation et qui contient également les quatre fonctions de base.
InterbusInline
L’aspiration d’intégrer des composantes de terrain et des composantes d’armoire de
distribution IP 65 dans un système total de communication, de transport d’énergie et de
technique de sécurité a débouché sur la création du système InterbusInline, un système
modulaire de bus de terrain disposant de fonctions standards comme les entrées et
sorties digitales, les compteurs, les commutateurs de puissance, les systèmes de
distribution à basse tension, les commutateurs de moteurs, les fonctions de sécurité et les
bornes de commande. Le système est «finement modulaire» ce qui signifie que le nombre
de pines I/O digitales et analogiques peut être adapté avec précision aux besoins dictés
par la situation. Chaque module Inline est basé sur Interbus ce qui permet à l’installateur
de ne pas avoir à relier les modules entre eux. En cliquant les modules sur un rail de
montage, on réalise la connexion du bus, l’alimentation, le circuit de sécurité, les groupes
de potentiel et les fusibles sans avoir à câbler l’armoire de distribution. De plus, on a
intégré des câblages d’arrêt d’urgence dans le système pour des relais Inline spéciaux de
sécurité.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Frans
60
Outil logiciel
L’utilisation conséquente d’un seul système de bus confère à un système
d’automatisation une structure de bus uniforme du capteur à la commande. Ce procédé
offre de nombreux avantages à l’utilisateur en termes de réduction des coûts. Parmi ces
avantages, on compte e.a. une configuration et une projection simple et générale lors de
l’entretien et de la mise en service ainsi qu’un système efficace de diagnostic. Pour ce
faire, Interbus nécessite l’outil logiciel CMD (Configuration Monitoring Diagnostic). Ce
logiciel offre à l’utilisateur la possibilité de configurer le réseau, de surveiller le processus
et de poser des diagnostics en cas de défaillances. Au cas où une erreur se produirait au
niveau du réseau, le programme de diagnostic aidera l’utilisateur à détecter rapidement
cette erreur, limitant ainsi au minimum les durées d’interruption. Grâce à la
décentralisation du traitement des signaux, à la distribution de l’approvisionnement en
énergie et à l’intégration d’un système de sécurité, le concept d’un système complet
d’installation est devenu un peu plus une réalité.
H.L
http://www.mainpress.com/nederlands/dossier_maintenance/Veldbus.htm
Veldbus
ruggengraat van het installatiesysteem
De markt van de veldbussen heeft een opmerkelijke ontwikkeling ondergaan. Het
aanbod in dit domein is trouwens veel duidelijker geworden sinds de aanvaarding
van de Cenelec EN 50170 en EN 50254 norm aangaande de globale
communicatiesystemen.
De veld- of terreinbussen bieden het voordeel de kableringskosten te drukken. Tevens
leggen zij de link tussen de wereld van de controle en deze van de informatica. De
aangewende bus moet in staat zijn de informatiestroom tussen deze twee werelden te
verwerken, zonder daarbij de flux aan gegevens die onderhevig zijn aan kritische
tijdsbeperkingen te storen.
Doelstellingen
Fieldbus is een datacommunicatiesysteem dat procesmetingen en procescontrole moet
toelaten tussen verschillende veldapparaten, verschillende regelapparaten, verschillende
PLC apparaten en PC georiënteerde systemen. De naam Fieldbus kan enkel worden
gebruikt wanneer het de ISA/IEC standaard ondersteund.De doelstelling van Fieldbus is
een meer gestandaardiseerde vorm van digitale communicatie vastleggen voor de
procesregeltechniek en voor de fabrieksautomatisatie. De algemene verwachting is dat
met Fieldbus meer intelligentie terecht zal komen in de veldapparaten, waaronder zeker in
de primaire meetapparaten en de regelklep.Om te kunnen profiteren van de voordelen
van de bussen volstaat het dat de gebruiker de vereisten van zijn toepassing beschrijft in
functie van volgende drie gegevens categorieën:
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Frans
61
-cyclische gegevens: real time repetitieve gegevens;
-voorwaardelijke gegevens: occasioneel optredende informatie zoals alarmsignalen;
-berichten: occasioneel meegedeelde informatie gekenmerkt door een aanzienlijk volume
aan gegevens, bijvoorbeeld het van op afstand afladen van een nieuw procédé.
Het eerste essentieel element van een terreinbus is het communicatieprotocol. Het
protocol moet garanderen dat de cyclische, tijdskritische informatie niet gestoord wordt
door de flux aan berichten en voorvallen met lagere prioriteit.Het tweede belangrijk
element van een terreinbus is zijn interoperabiliteitsgids, waarin de gebruiker een keuze
kan maken tussen de producten van verscheidene oorsprong. Deze gids biedt een
globale structuur met de keuzemogelijkheid tussen algemene profielen met toenemende
complexiteit:
- profiel 1: Plug and Play;
- profiel 2: voor eenvoudige dispositieven met cyclische en voorwaardelijke gegevens;
- profiel 3: voor complexe dispositieven met zowel cyclische en voorwaardelijke
veranderlijken, als berichten.
De gids biedt tevens een standaard "metgezel", ’t is te zeggen een begeleidende norm
voor elk producttype uit een gegeven toepassingsgebied.De noden van de gebruiker en
uiteraard de overtuigingskracht van de fabrikant zullen uitwijzen welke bustechnologie het
beste geschikt is om deze doestelling te bereiken.
De elektrische schakelkast
Nadat de in- en uitgangsmodules voor sensoren en actuatoren uit de schakelkast zijn
verdwenen en naar het veld zijn verplaatst, is het nu de beurt aan het resterende gedeelte
dat zich nog in de schakelkast bevindt. Een recente ontwikkeling van deze verdere
decentralisatie is de functiegeoriënteerde stationsopbouw van InterbusInline. Aan de hand
van dit installatiesysteem kan de installateur de schakelkastopbouw optimaliseren. En als
hij dat goed doet is de centrale schakelkast zelfs overbodig.
De elektrische schakelkast heeft tot op heden twee revoluties doorstaan.Op het eind van
de jaren ’70 verving de PLC de contactoren en relais. Bij het begin van de jaren ’90 werd
de centrale schakelkast geconfronteerd met het fenomeen veldbus, dat de sensoren en
actoren decentraal verspreidde. De derde revolutie, die uiteindelijk de schakelkast zal
opruimen, staat voor de deur: een bussysteem dat elke functie die in de schakelkast
gecentraliseerd wordt, overneemt – decentraal en integraal.
De schakelkast integreert schakel-, besturings-, beschermings- en beveiligingsfuncties.
Belangrijk is de flexibiliteit die aan de gebruiker geboden wordt. Deze wordt tot op heden
gekenmerkt door de behuizing die alle laagspanningsschakelapparatuur en besturingen
herbergt. Veel werd gedaan om deze componenten te standaardiseren. Daarin is men
slechts ten dele geslaagd. Elke schakelkast is immers anders. Schakelkasten worden nog
steeds gekenmerkt door een wirwar van draden en kabels afhankelijk van het type of
merk van componenten. Er is een duidelijke behoefte aan een innovatieve standaard op
systeemniveau. Systemen verbinden is de belangrijkste opdracht van elk bussysteem, en
deze opgave eindigt niet voor de schakelkastdeur. De centrale schakelkast verliest meer
en meer aan betekenis. Decentralisatie van elektrische functies in het veld is een absolute
voorwaarde voor efficiënte en economische machines en installaties. Een sleutelpositie in
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Frans
62
deze evolutie ligt bij de gegevensoverdracht in het veld. Deze functie wordt waargenomen
door het bussysteem met zijn Plug&Play-eenvoud en zijn transparante integreerbaarheid,
gaande van eenvoudige 1-bit-sensoren tot complexe robotsturingen.
Vandaag de dag worden de verschillende functies voor bijvoorbeeld een motorstarter nog
steeds uit afzonderlijke componenten gebouwd. Om de schakel-, bescherm-, stuur, en
veiligheidsfunctie goed op elkaar af te stemmen is uitwendige bedrading vereist tussen de
losse componenten in de schakelkast. De standaardisatie van de componenten heeft in
de laatste jaren weliswaar tot een betere uitwisselbaarheid geleid maar heeft nog steeds
niet geresulteerd in een betere systeemcapaciteit. Om de bedrading in schakelkasten te
verminderen zijn praktische en nieuwe concepten nodig. De Duitse firma Phoenix Contact
heeft nu zo’n concept ontwikkeld. Dit concept, het InterbusInline systeem, is gebaseerd
op een functie georiënteerde stationsopbouw. De veldbus wordt hierbij gezien als een
compleet installatiesysteem waarin de centrale schakelkast niet meer voorkomt. Met
volgens de fabrikant als resultaat 25 procent ruimtebesparing, 40 procent
kostenbesparing en 70 procent minder opslagkosten van componenten.
Universeel installatiesysteem
Een compleet geautomatiseerd installatiesysteem dient te bestaan uit de volgende vier
basisfuncties:
-besturen en regelen,
-schakelen en afschermen,
-signalen verwerken en transporteren,
-controleren van gevaarlijke situaties.
Met de huidige stand der techniek is het mogelijk signalen decentraal te verwerken
waardoor het klassieke PLC I/O-niveau is verschoven van de centrale schakelkast naar
het veld. Maar een groot deel van de besturing van actuatoren, de controle van motoren
en de beveiliging via noodstopcircuits vindt nog steeds plaats in de centrale schakelkast.
Er is dus nog geen sprake van een universeel automatiseringssysteem. Daarnaast
verloopt de bedrading van voeding en veiligheidscircuits nog steeds stervormig richting de
centrale schakelkast, waardoor de veldbus slechts een klein deel van zijn mogelijkheden
benut. Het doel van de Phoenix-techneuten was daarom het creëren van een universeel
installatiesysteem dat de veldbus gebruikt als decentralisatiemiddel en dat tevens de vier
basisfuncties bevat.
InterbusInline
Het streven om IP 65 veldcomponenten en schakelkastcomponenten te integreren in een
totaal systeem voor communicatie, energietransport en veiligheidstechniek heeft
geresulteerd in het InterbusInline systeem, een modulair veldbussysteem met
standaardfuncties zoals digitale in- en uitgangen, tellers, vermogensschakelaars,
laagspanningsschakelsystemen, motorschakelaars, veiligheidsfuncties en
besturingsklemmen. Het systeem is "fijn-modulair" wat wil zeggen dat het aantal digitale
en analoge I/O-klemmen precies is af te stemmen op de behoefte van de situatie. Elke
Inline module is gebaseerd op Interbus waardoor de installateur de modules niet
onderling hoeft te verbinden. Door de modules op een montagerail te klikken, worden
busaansluiting, voeding, veiligheidscircuit, potentiaalgroepen en zekeringen tot stand
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Frans
63
gebracht zodat het bekabelen van de schakelkast niet meer nodig is. Verder is er
noodstopbedrading in het systeem geïntegreerd voor speciale Inline veiligheidsrelais.
Softwaretool
Het consequente gebruik van één bussysteem verschaft een automatiseringssysteem een
uniforme busstructuur van sensor tot besturing. Voor de gebruiker biedt dit vele
kostenverlagende voordelen. Daarbij behoort o.a. een eenvoudige en algemene
configurering en projectering bij service en ingebruikstelling en een effectief
diagnosesysteem. Voor Interbus is daarvoor de softwaretool CMD (Configuration
Monitoring Diagnostic) nodig. Deze software biedt de gebruiker de mogelijkheid het
netwerk te configureren, te monitoren en bij storingen diagnoses te stellen. Mocht er een
fout optreden in het netwerk, dan helpt het diagnose programma de gebruiker deze fout
snel te vinden waardoor de stilstandtijd tot een minimum beperkt blijft. Met de
decentralisatie van de signaalverwerking, de distributie van de energievoorziening en de
integratie van een veiligheidssysteem, is het concept van een compleet installatiesysteem
weeral iets dichter bij de werkelijkheid gekomen. Belangrijk hierin is de rol van de veldbus
die als verbindingselement tussen de individuele velden de ruggengraat van het
installatiesysteem vormt.
H.L
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
8.2.3
Algemene Vakken - Frans
64
Bus de terrain: vocabulaire technique
Français
Néerlandais
activateur
actuator
alimentation
voeding
armoire de distribution électrique
elektrische schakelkast
arrêt d’urgence
noodstopbedrading
boîtier
behuizing
borne de commande
besturingsklem
bus de terrain
veldbus
capteur
sensor
communication de données
datacommunicatie
commutateur de moteur
motorschakelaar
commutateur de puissance
vermogenschakelaar
composante d’armoire
schakelkastcomponent
composante de terrain
veldcomponent
contrôle au niveau des processus
procescontrole
défaillace
storing
démarreur de moteur
motorstarter
durée d’interruption
uitvaltijd
entretien
service
erreur
fout
fil
draad
fusible
zekering
liaison
verbinding
mesure
meting
module d’ entrée et de sortie
in- en uitgangsmodule
outil logiciel
softwaretool
réseau
netwerk
sauvegarde
beveiliging
soupape de contrôle
regelklep
système de distribution à basse tension
laagspanningsschakelsysteem
tension
spanning
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Engels
65
8.3 English
8.3.1
Original text + source
The technology of inductive sensing has been around for decades. It’s utilized extensively in
industrial automation as a means for counting gear teeth or accurately measuring distance to
a metal surface without contact. Historically, this technique has required complex circuitry,
making it costly for applications outside of industrial controls or portable metal detectors.
With new integrated solutions now available, though, inductive techniques can be applied to
a far wider range of applications.
Introduction
Walter Pepperl and Ludwig Fuchs first employed inductive sensing in 1958 in Mannheim,
Germany. They wanted to find a technology to replace mechanical contacts that would wear
out in hostile environments or were simply dangerous in explosive atmospheres due to
arching.
The basic principle of inductive sensing remains the same as Pepper & Fuchs’ original
design. It is based on an inductor-capacitor (LC) tank circuit pumped by an oscillator where
the inductor is made from a sensing coil. As a conductive metal object is brought near the
coil, eddy currents form in the object as a function of the distance, the material, and the size
of the object.
The eddy currents form an opposing magnetic field that has the effect of reducing the
oscillation amplitude. This has the apparent effect of changing the equivalent parallel
resonance impedance (RP) of the tank circuit:
RP = L/RSC
L is the coil inductance in henrys, RS is the coil series resistance in ohms, and C is the
parallel capacitance in farads. This change in the apparent parallel resistance is measured in
these systems to determine distance to the target. It can be measured in several ways.
One method is to place a demodulator following the tank and digitizing the resultant dc value.
As RP changes, the amplitude of the tank diminishes. However, this scheme limits the
system’s dynamic range and is only useful for switching applications (metal object detected
or not).
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Engels
66
1. Closed-loop proximity detection can be used to accurately measure distance or
size.
A superior method is to follow the demodulator with a closed-loop control system to maintain
the LC tank’s oscillation amplitude. As a metal object moves closer to the sense coil, the
opposing magnetic field requires more drive current into the tank, which can be accurately
measured. This technique provides a wider dynamic range in measuring RPand improves the
overall performance (Fig. 1).
Applications
There are many applications for inductive sensing. For example, mechanical buttons can be
replaced in machine controls by simply placing a conductive metal slug at the top of each
button so it is pressed the distance between the top of the button and the coil degreases.
Since the circuitry knows the position of the button, it could even detect how hard (via
change in position versus time) the button was pushed. This could be useful for
equipment stop switches where an operator may simply want to stop (in the normal
shutdown time) a machine or execute a panic stop (which locks the machine immediately).
This arrangement could detect both states.
Additionally, in harsh environments where dirt or corrosion would degrade a normal
mechanical contact, this inductive proximity button would not be affected. It also can be used
for intrusion detection in equipment racks or chassis. By placing the sensor near the door or
access panel, the system could measure if it has been opened for security detection or shut
down high-power equipment that potentially could be dangerous, all without the wear and
corrosion problems of mechanical contacts.
There are far more applications beyond proximity detection for inductive-sensing
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Engels
67
technology. It can be used to measure rotation for applications such as anti-lock brakes,
knobs, or flow-sensing turbines. This can be done by using a round tapered conductive metal
target. As it turns over the sense coil, the amount of exposed area changes, allowing a
measurement of the angle. By using a ramp-shaped metal target, linear position can be
measured for applications such as closed-loop focus control in lenses or seat position in
automobiles.
Another use of the same circuitry is to measure coil inductance. If the coil has a variable
inductance such as a spring, it can become the sensor (without the use of a target
conductive material). For instance, a spring can be used as a simple displacement sensor
that already may be present in the system. An application example might be using the
springs in a passenger car seat to measure the approximate weight of an occupant—
required for determining if an airbag should be deployed in a collision.
This technique of using a spring as a sensor has many additional applications. If the circuitry
is sensitive enough, slight changes in the deformation of the spring can be detected. This
can be useful in applications such as elder care monitoring to measure respiration rate as a
person sleeps. By instrumenting the bed springs, both respiration rate and occupancy can be
monitored.
Higher Levels Of Integration
To make all of these applications cost effective, higher levels of system integration are
required. New completely integrated inductance-to-digital converters have been introduced,
such as the Texas Instruments LDC1000, which have extremely high accuracy and can be
used for all of these applications and many more (Fig. 2).
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Engels
68
2.
Texas Instruments’ highly integrated inductance-to-digital converter includes closedloop amplitude control for accurate measurements of distance or object size.
By including the tank oscillator, closed-loop detector, counters, registers, and interface
subsystems into a single package, engineers can now use inductive sensing in applications
where it was previously too costly. Integration also enables additional applications that have
not yet been conceived due to the lower cost and small size. (The TI solution is 4 by 5 mm.)
Applications for highly integrated solutions include game controllers (buttons and joy sticks),
flow meters, printers, and musical instruments, as well as numerous automotive uses for seat
belt detection, throttle and brake position, door sensors, closed loop seat position controls,
and many others.
Inductive sensing technology has been around for more than 50 years and is found in
industrial control and manufacturing applications. It can sense distance to a conductive metal
target, rotational angle, and linear position as well as measure the compression of a spring.
With the introduction of highly integrated inductance-to-digital converters, many new
applications will be possible due to lowered implementation cost and size. Inductive sensing
then can move into consumer products and white goods, improving mechanical performance
and supporting completely new applications.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Engels
69
conclusion
Inductive sensing technology has been around for more than 50 years and is found in
industrial control and manufacturing applications. It can sense distance to a conductive metal
target, rotational angle, and linear position as well as measure the compression of a spring.
With the introduction of highly integrated inductance-to-digital converters, many new
applications will be possible due to lowered implementation cost and size. Inductive sensing
then can move into consumer products and white goods, improving mechanical performance
and supporting completely new applications.
Source: http://electronicdesign.com/analog/redefining-inductive-sensing
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
8.3.2
Algemene Vakken - Engels
70
Glossary
Word
Translation
Context
Definition
Accuracy
Nauwkeurigheid
The Texas Instruments have
extremely high accuracy.
the fact of being exact or correct
Circuitry
Schakelsysteem
Inductive sensing has
required complex circuitry.
Coil
Spoel
The oscillator inductor is
made of a sensing coil.
the circuits that
an electrical or electronic
device contains, considered as a
single system
a twisted length of wire through
which an electric current travels
Collision
Botsing
They determine if an airbag
should be deployed in a
collision.
an accident that happens when
two vehicles hit each other
with force
Conductive
Geleidend
It can sense distance to a
conductive metal target,
rotational angle, and linear
position as well as measure
the compression of a spring.
describes a substance that allows
heat or electricity to go
through it
Demodulator
One method is to place a
demodulator following the
tank and digitizing the
resultant dc value.
Device for recovering an analog
signal from a digital
Diminish
Modem, apparaat
om
computergegevens
uit te wisselen via
de telefoonlijn door
ze om te zetten
naar een analoog
geluidssignaal
Verminderen
to reduce or be reduced
in size or importance
dirt
Vuil, stof
As RP changes, the
amplitude of the tank
diminishes.
There is a lot of dirt over
here.
eddy currents
Wervelstromen
a movement electricity in
a particular direction that
moves fast in a circle
execute
Uitvoeren
The eddy currents form an
opposing magnetic field that
has the effect of reducing the
oscillation amplitude.
Execute a panic stop in case
of emergency!
Harsh
Hardvochtig
Harsh environments
would degrade a normal
mechanical contact.
unpleasant, unkind, cruel, or
more severe than is necessary
Elektriciteit- elektronica
dust, soil, or any substance that
makes a surface not clean
to perform
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Engels
Hostile
Vijandig
Intrusion
Inbraak
Lenses
71
They wanted to find a
technology to replace
mechanical contacts that
would wear out in hostile
environments.
It can be used for intrusion
detection.
unfriendly and
not liking or agreeing with
something
Lenzen
Linear position can be
measured for applications
such as closed-loop focus
control in lenses.
Measure
Afmeten
Occupancy
Bezetten
The change in the apparent
parallel resistance is
measured in these systems to
determine distance to the
target.
By instrumenting the bed
springs, both respiration rate
and occupancy can be
monitored.
curved pieces of glass, plastic, or
other transparent material, used
in cameras, glasses,
and scientific equipment, that
makes objects seem closer,
larger, smaller, etc.
careful and controlled, or not fast
Opposing
Tegenwerkend
The eddy currents form an
opposing magnetic field that
has the effect of reducing the
oscillation amplitude.
competing or fighting against
each other
Slug
Ruw metaal
Mechanical buttons can be
replaced in machine controls
by simply placing a
conductive metal slug at the
top of each button.
any heavy piece of crude metal.
Spring
Veer
If the coil has a variable
inductance such as a spring,
it can become the sensor.
Utilize
Benutten
Inductive sensing
is utilized extensively in
industrial automation.
a coil, wire or other similar device
which can be compressed or
squeezed down but always
returns to its original shape when
released
to use something in
an effective way
Elektriciteit- elektronica
an occasion when someone goes
into a place or situation where
they are
notwanted or expected to be
The number of things that are
being used, in reaction to the
side number available
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
8.3.3
Algemene Vakken - Engels
72
10 questions and answers
1. Which two people employed inductive sensing for the first time?
Walter Pepperl and Ludwig Fuchs were the first two men that employed inductive
sensing.
2. Explain the basic principle of inductive sensing.
The principle of inductive sensing is based on an inductor-capacitor tank circuit pumped
by an oscillator where the inductor is made from a sensing coil. As a conductive metal
object is brought near the coil, eddy currents form in the object as a function of the
distance, the material, and the size of the object.
3. Give the formula for the apparent effect of changing the equivalent parallel
resonance impedance (RP) of the tank circuit and explain.
RP = L/RSC
L is the coil inductance in henrys, RS is the coil series resistance in ohms, and C is the
parallel capacitance in farads.
4. Give one method to measure this effect.
One method is to place a demodulator following the tank and digitizing the resultant dc
value. As RP changes, the amplitude of the tank diminishes. However, this scheme limits
the system’s dynamic range and is only useful for switching applications (metal object
detected or not).
5. Why is the method to follow the demodulator with a closed-loop control system to
maintain the LC tank’s oscillation amplitude called a superior method?
As a metal object moves closer to the sense coil, the opposing magnetic field requires
more drive current into the tank, which can be accurately measured.
6. Where can inductive sensing be used?
It can be used for intrusion detection in equipment racks or chassis. By placing the
sensor near the door or access panel, the system could measure if it has been opened
for security detection or shut down high-power equipment that potentially could be
dangerous.
7. The technique of using a spring as a sensor has many additional applications.
Which ones?
If the circuitry is sensitive enough, slight changes in the deformation of the spring can be
detected. This can be useful in applications such as elder care monitoring to measure
respiration rate as a person sleeps. By instrumenting the bed springs, both respiration
rate and occupancy can be monitored.
8. Why do we use higher levels of system integration?
To make all of these applications cost effective, higher levels of system integration are
required.
9. How many years has inductive sensing been around?
Inductive sensing technology has been around for more than 50 years.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Engels
73
10. What can inductive sensing do?
It can sense distance to a conductive metal target, rotational angle, and linear position as
well as measure the compression of a spring.
8.3.4
Outline
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Engels
introduction
74
coil
Rp=L/RsC
basic
principle
applications
Inductive
sensing
conductive
metal slug
inductive
proxomity
sensing
inductor
capacitor
circuit
oscillator
mechanical
buttons
replaced
integrated
inductanceto-digital
convertors
measure
rotation
Texas
Instruments
LDC1000
supporting
new
applications
car
monitoring
closed-loop
amplitude
control
extremely
high
accuracy
improving
mechanical
performance
Elektriciteit- elektronica
changing
Rp
intrusion
detection
measure coil
inductance
higher levels
of integration
opposing
magnetic
field
eddy
currents
Schooljaar 2013-2014
integrated
solutions
automotive
uses
6 TSO-EE-b
8.3.5
Algemene Vakken - Engels
75
Summary
Inductive sensing
The basic principle is based on an inductor-capacitor circuit which is pumped by an oscillator
where the inductor is made from a sensing coil.
As a conductive metal object is brought near the coil, eddy currents will form in the object.
This eddy currents form a opposing magnetic field. As a result it changes the equivalent
parallel resonance impedance( Rp) of the circuit.
RP = L/RSC
L is the coil inductance in henrys, RS is the coil series resistance in ohms, and C is the
parallel capacitance in farads.
This change in the apparent parallel resistance is measured in these systems to determine
distance to the target.
Applications
By simple placing a conductive metal slug at the top of each button mechanical buttons can
be replaced in machine controls.
This inductive proximity sensing can be used for intrusion detection.
There are far more applications for this sensing:
It can be used to measure rotation for applications such as anti-lock brakes, knobs, or flowsensing turbines.
Another use of the same circuitry is to measure coil inductance.
If the coil has a variable inductance such as a spring, it can become the sensor.
This technique of using a spring as a sensor has many additional applications. If the circuitry
is sensitive enough, slight changes in the deformation of the spring can be detected. This
can be useful in applications such as elder care monitoring.
Higher levels of integration
New completely integrated inductance-to-digital converters have been introduced, such as
the Texas Instruments LDC1000, which have extremely high accuracy and can be used for
all of these applications and many more.
Texas Instruments’ highly integrated inductance-to-digital converter includes closed-loop
amplitude control for accurate measurements of distance or object size.
Applications for highly integrated solutions include game controllers (buttons and joy sticks),
flow meters, printers, and musical instruments, as well as numerous automotive uses for seat
belt detection, throttle and brake position, door sensors, closed loop seat position controls,
and many others.
With the introduction of highly integrated inductance-to-digital converters, many new
applications will be possible. Inductive sensing then can move into consumer products and
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Algemene Vakken - Engels
76
white goods, improving mechanical performance and supporting completely new
applications.
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Besluit
77
9 Besluit
De hoofdopdracht van deze Geïntegreerde Proef was om de buitenste baan van de
racebaan automatisch te laten werken met een Arduino. Oorspronkelijk werd de auto
afgeremd voor de bochten met behulp van een zelfgemaakte sensor. We hadden hier echter
te weinig tijd voor. Daarom maakten we sensoren net na de bocht, op een recht stuk.
Hierdoor konden we de Arduino instellen zodat wanneer de auto over de sensor rijdt de
Arduino een boost geeft aan de auto en deze sneller rijdt. Ook bij de startlichten
ondervonden we een moeilijkheid. De LOGO die we gebruikten was niet compatibel met ons
programma. Dit komt omdat dit type LOGO maar drie ingangen voor een logische poort
aankon. Daarom hebben we het programma aangepast zodanig dat we maar drie ingangen
gebruikten.
Op de opendeurdag werd onze racebaan vertoond in het labo van elektriciteit. Veel mensen
vonden dit een leuk project. Het is dan ook niet een verrassing dat ik dit positief ervaart heb.
Ook het maken van het programma voor de startlichten vond ik leuk en interessant. We
leerden de LOGO beter kennen en begrepen onze fouten in het programma.
Rond dit onderwerp leerden we hoe we een Arduino programmeerden. Ook de werking van
transistoren werd ons voldoende uitgelegd zodat we het nut van de snelheidscontrole en
omvormer begrepen. De gelijkstroommotor die in de raceautootjes zit begrijpen we nu ook
beter.
Ik vind dat onze GIP wel leerrijk is. Het is niet zo zeer bedoeld om in de industrie te
gebruiken maar daarom is het geen slecht GIP- project. Deze GIP kan later gebruikt worden
met automatische auto’s.
Een GIP maken vind ik zeer goed. Je leert veel bij en je begrijpt bijna alles beter. Op het
einde wordt je project voorgesteld aan een jury. Hierbij leer je jezelf ook beheersen in
moeilijke momenten. Je werkt ook samen in groep. Ik werkte samen met Jens Cools. We
werkten goed samen als een team. Als Jens iets niet wist, hielp ik hem of omgekeerd. Je
leert ook om je werk te plannen. Voor dit project gestart werd dacht ik dat we bestaande
sensoren zouden gebruiken. Toen we de sensoren zelf bouwden, verraste me dit toch.
Het enige minpunt aan dit project was dat we toch wel wat tijd te kort hadden. De oorzaak
was dat we pas laat over dit GIP project beslisten. Daarom stel ik voor om het project het
jaar ervoor al vast te leggen zodat dat men direct kan beginnen vanaf de eerste
schooldagen.
Niels Bassleer 16 mei 2014
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Figuurlijst
78
10 Bibliografie
Diode
http://nl.wikipedia.org/wiki/diode, 28 April 2014
Hoe werken weerstanden?, Jp-idee
http://electronica.infonu.nl/diversen/50607-hoe-werken-weerstanden.html, 28 Januari 2014
Verliesstroomschakelaar
http://nl.wikipedia.org/wiki/verliesstroomschakelaar, 27 April 2014
Transistor
http://nl.wikipedia.org/wiki/transistor, 25 April 2014
Arduino cc, Arduino
http://www.arduino.cc/ , 5 Januari 2014
Reference, Arduino
http://arduino.cc/en/Reference/HomePage , 15 December 2014
Logo, Siemens
https://www.swe.siemens.com/belux/web/nl/industrie/industrie/installatiematariaal/logo, 10
December 2014
Carrera-toy
http://www.carrera-toys.com/en/, 14 Januari 2014
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/20085/POINN/BD645.html,22 Mei 2014
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BC556_557.pdf, 22 Mei 2014
http://www.fairchildsemi.com/ds/BC/BC547.pdf, 22 Mei 2014
Condensator
http://nl.wikipedia.org/wiki/Condensator, 12 Mei 2014
http://users.khbo.be/peuteman/elektr2dekan1sem/deeldoc3.pdf, 12 Mei 2014
Transistor
http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_2.html, 12 Mei 2014
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Figuurlijst
79
11 Figurenlijst
Figuur 1: Blokschema van ons eindewerk ............................................................................. 9
Figuur 2: Samenstelling motor ..............................................................................................11
Figuur 3: Veldlijnen ...............................................................................................................12
Figuur 4: bepalen van de veldlijnen .....................................................................................12
Figuur 5: Fase 1: Spoel 2 bekrachtigd ..................................................................................13
Figuur 6: Fase 2: Spoel 1 kortgesloten .................................................................................13
Figuur 7: Fase 3: Polariteitwissel DC motor ..........................................................................14
Figuur 8: DC motor met 3 spoelen ........................................................................................15
Figuur 9: DC motor uit slot car ..............................................................................................15
Figuur 10: T/n karakteristiek .................................................................................................15
Figuur 11: Werkpunt DC motor .............................................................................................16
Figuur 12: Werking regelaar slot car .....................................................................................16
Figuur 13: Capacitieve sensor opbouw.................................................................................17
Figuur 14: Capacitieve sensor ..............................................................................................18
Figuur 15: Hall- effect ...........................................................................................................18
Figuur 16: opbouw hall- sensor ............................................................................................18
Figuur 17: Infrarood sensoren ..............................................................................................19
Figuur 18: Schema Infrarood sensor ....................................................................................19
Figuur 19: Specificaties infrarood sensor ..............................................................................19
Figuur 20: Principe piëzo kristal ............................................................................................20
Figuur 21: Piezo element......................................................................................................20
Figuur 22: specifications Piëzo Element whit leads ..............................................................20
Figuur 23: Schema zelfbouw spoel .......................................................................................21
Figuur 24: Tijdstip 1 ..............................................................................................................21
Figuur 25: Tijdstip 2 ..............................................................................................................22
Figuur 26: Tijdstip 2 vervolg..................................................................................................22
Figuur 27: Tijdstip 3 ..............................................................................................................23
Figuur 28: Tijdstip 3 vervolg..................................................................................................23
Figuur 29: 0V op A ...............................................................................................................26
Figuur 30: 5V op A ...............................................................................................................26
Figuur 31: T1 geleidt ............................................................................................................27
Figuur 32: transistor T4 geleidt .............................................................................................28
Figuur 33: Bij snelheid B.......................................................................................................29
Figuur 34: omzetter 0,6V naar 5V (geen contact sensor)......................................................30
Figuur 35: Contact met sensor .............................................................................................31
Figuur 36: NPN en PNP transistoren ....................................................................................32
Figuur 37: karakteristiek diode..............................................................................................33
Figuur 38: kleurcode weerstand ...........................................................................................34
Figuur 39: Principe van een condensator .............................................................................34
Figuur 40: Een zenerdiode ...................................................................................................35
Figuur 41: Karakteristiek van een zenerdiode, met de zenerspanning ..................................36
Figuur 42: ATmega168-microcontroller ................................................................................37
Figuur 43: Arduino Mega ......................................................................................................38
Figuur 44: Schakelkast LOGO ..............................................................................................39
Figuur 45: LOGO 12/24 RC ..................................................................................................40
Figuur 46: LOGO!Power .......................................................................................................40
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Figuurlijst
80
Figuur 47: Werking verliesstroomschakelaar ........................................................................41
Figuur 48: Verliesstroomschakelaar .....................................................................................41
Figuur 49: Hoofdschakelaar..................................................................................................42
Figuur 50: Werking automaat ...............................................................................................42
Figuur 51: Automaat .............................................................................................................43
Figuur 52: drukknopcontacten ..............................................................................................43
Figuur 53: Programma LOGO 1 ...........................................................................................43
Figuur 54: Programma LOGO 2 ...........................................................................................44
Figuur 55: Startlichten ..........................................................................................................45
Figuur 56: Led ......................................................................................................................46
Figuur 57: Ledkarakteristiek .................................................................................................46
Figuur 58: E12 reeks ............................................................................................................47
Figuur 59: Voorschakelweerstand ........................................................................................47
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
81
12 Bijlagen
12.1 Bijlage 1: Logboek
Datum
3/09/13
Vak
Algemeen
Beschrijving
Vastleggen GIP
16/09/13
Godsdienst
23/09/13
Godsdienst
Opzoekwerk pc “don’tworrybe”
happy vastleggen
GIP Opzoekwerk pc
24/09/13
ICT
26/09/13
PC technieken
Inhoudsopgave ,planning en
opdracht website GIP
Afgeven structuur GIP
30/09/13
Godsdienst
Opzoekwerk pc
4/10/13
Algemeen
Racebaan vastleggen en bestellen
8/10/13
Nederlands
GIP boekje ontvangen
8/10/13
Nederlands
GIP: stage aanvragen
10/10/13
Algemeen
GIP Document
14/10/13
Godsdienst
Opzoekwerk pc
19/10/13
Algemeen
20/10/13
Algemeen
21/10/13
Godsdienst
Schrijven van LOGO programma
startlichten
Verbeteren van LOGO programma
startlichten
Opzoekwerk pc
25/10/13
Frans
I.E. L’ergonomie (GIP)
4/11/13
Godsdienst
Opzoekwerk pc
5/11/13
Engels
GIP deel 1(tekst, letter)
5/11/13
Algemeen
GIP structuur deel 1 afgeven
7/11/13
Frans
D2: Lettre (GIP)
9/11/13
Algemeen
GIP document aanvullen
10/11/13
ICT
Website maken
18/11/13
Godsdienst
Opzoekwerk pc
23/11/13
ICT
Verbeteren website
Elektriciteit- elektronica
Paraaf
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
82
23/11/13
Algemeen
GIP document aanvullen
25/11/13
Godsdienst
Opzoekwerk pc afgeven deel 1
26/11/13
Algemeen
Racebaan binnen
27/11/13
ICT
Website deel 1 afgeven
2/12/13
Nederlands
GIP: aanvraag info + sollicitaitbrief
16/12/13
Frans
Examen: GIP L’ergonomie
22/12/13
Algemeen
GIP document aanvullen
27/12/10
ICT
Website aanvullen
28/12/13
Algemeen
GIP document aanvullen
3/01/14
Algemeen
Zoeken, oplossen detectie
6/01/14
Godsdienst
Opzoekwerk pc verbeteren
6/01/14
Digitale Elektronica
GIP bespreking
7/01/14
GIP document aanvullen tijdens les
9/01/14
Technisch tekenen
en schema analyse
Algemeen
10/01/14
Algemeen
11/01/14
Algemeen
Controle van LOGO programma
startlichten
GIP document aanvullen
12/01/14
Algemeen
Indienen GIP structuur deel 2
13/01/14
Godsdienst
Opzoekwerk pc verbeteren
15/01/14
Algemeen
GIP document aanvullen
17/01/14
Stage elektriciteit
18/01/14
Algemeen
GIP startlichten : LOGO aansluiten
schakelkast
GIP document aanvullen
20/01/14
Godsdienst
Opzoekwerk pc
21/01/14
GIP document aanvullen tijdens les
24/01/14
Technisch tekenen
en schema analyse
Frans
24/01/14
Stage elektriciteit
25/01/14
Algemeen
Elektriciteit- elektronica
Detectie oplossen en vastleggen
D3: bus de terrain: vocabulaire
technique
GIP startlichten : LOGO aansluiten
schakelkast
GIP document aanvullen
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
83
27/01/14
Godsdienst
Opzoekwerk pc verbeteren
31/01/14
Stage elektriciteit
1/02/14
Algemeen
GIP startlichten : LOGO aansluiten
schakelkast
GIP document aanvullen
3/02/14
Digitale Elektronica
GIP: Solderen snelheidscontrole
6/02/14
Engels
FP: Outline + Summary
10/02/14
Godsdienst
Opzoekwerk pc
14/02/14
Stage elektriciteit
19/02/14
Algemeen
GIP startlichten : LOGO aansluiten
schakelkast
GIP document aanvullen
21/02/14
Stage elektriciteit
Bespreking stage
22/02/14
Algemeen
GIP document aanvullen
24/02/14
Godsdienst
Opzoekwerk pc
24/02/14
Digitale Elektronica
GIP: Solderen zelfbouw sensoren
25/02/14
ICT
Website bijvullen
25/02/14
GIP document aanvullen tijdens les
26/02/14
Technisch tekenen
en schema analyse
Algemeen
27/02/14
PC technieken
28/02/14
29/02/14
Theoretische
Elektriciteit
Algemeen
GIP: Afwerken solderen zelfbouw
inductieve sensoren
GIP document aanvullen
30/02/14 – 9/03/14
Algemeen
GIP document aanvullen
10/03/14
GIP: Schakelkast LOGO afwerken
10/03/14
Toegepaste
elektriciteit
Digitale Elektronica
10/03/14
Godsdienst
Opzoekwerk pc
11/03/14
Engels
FP: Questionsandanswers
11/03/14
Theoretische
Elektriciteit
Technisch tekenen
en schema analyse
GIP: Aanduiden op racebaan waar
sensoren moeten komen
GIP bespreking
Theoretische
Elektriciteit
GIP: Maken van sensoren voor
racebaan
11/03/14
12/03/14
Elektriciteit- elektronica
GIP document aanvullen
GIP document aanvullen
GIP document aanvullen tijdens les
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
84
12/03/14
Algemeen
GIP document aanvullen
14/03/14
Frans
I.E. Bus de terrain (GIP)
14/03/14
Stage elektriciteit
GIP: Afwerken startlichten
17/03/14
Digitale Elektronica
GIP document aanvullen tijdens les
17/03/14
Godsdienst
Opzoekwerk pc
19/03/14
GIP: Afwerken sensoren
20/03/14
Theoretische
Elektriciteit
PC technieken
20/03/14
Digitale Elektronica
GIP document aanvullen tijdens les
21/03/14
22/03/14
Theoretische
Elektriciteit
Stage elektriciteit
GIP: Solderen van massa op de
racebaan
GIP: Afwerken startlichten + Stage
bespreking
24/03/14 – 4/04/14
Stage
Stage
23/04/14
Theoretische
Elektriciteit
24/04/14
PC technieken
GIP: Plaatsen van sensoren +
aanpassen programma racebaan +
controle racebaan
GIP document aanvullen tijdens les
24/04/14
Digitale Elektronica
GIP document aanvullen tijdens les
25/04/14
GIP: Startlichten testen
5/05/14
Toegepaste
elektriciteit
Toegepaste
elektriciteit TT
Engels
6/05/14
Nederlands
Woordvooraf
7/05/14
Algemeen
GIP document aanvullen
8/05/14
Digitale Elektronica
GIP document aanvullen tijdens les
10/05/14
Algemeen
GIP document aanvullen
12/05/14
Godsdienst
Opzoekwerk pc
13/05/14
Nederlands
Schrijven: Besluit
15/05/14
Digitale elektronica
Schrijven Arduino programma
19/05/14
Toegepaste
elektriciteit
PC technieken
Afwerken schakelkast
28/04/14
22/05/14
Elektriciteit- elektronica
GIP document aanvullen tijdens les
GIP document aanvullen tijdens les
FP: Oultine + Summary 2nd version
Aanpassen en contoleren Arduino
programma
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
85
23/05/14
Stage elektriciteit
Afwerken GIP document
26/05/14
27/05/14
Toegepaste
elektriciteit
ICT
Bespreking GIP organisatie en
planning
Arduino programma aanpassen
2/06/14
Algemeen
GIP document afgeven
12.2 Bijlage 2: Planning
Datum
Indienen /afgewerkt
05/11/2013
Inhoudsopgave, planning, logboek, website structuur +lay-out startpagina,
keuze van racebaan en sensoren, IO lijst, analoge ingang om de wagen af te
remmen, versterker, prijscalculatie, materiaallijst, datasheets.
Inhoudsopgave, planning( wijzigingen vermelden), logboek(aangevuld), GIP
dossier, website volledig met uitzondering van stage, racebaan af +schema’s
sensoren, programmeren van Arduino en LCD scherm, Digitale ingangen en
Analoge uitgangen bestuderen.
Inhoudsopgave, planning( wijzigingen vermelden), logboek(aangevuld), GIP
dossier(aangevuld), website volledig met uitzondering van stage(verbeterde
versie), software volledig af(Arduino, LCD scherm)+ controle.
Inhoudsopgave, planning( wijzigingen vermelden), logboek(aangevuld),
website volledig, GIP dossier(volledig af!).
07/01/2014
11/03/2014
22/04/2014
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
86
12.3 Bijlage 3: Datasheet BC547
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
87
12.4 Bijlage 4: Datasheet BC557
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
88
12.5 Bijlage 5: Datasheet BD645
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
89
12.6 Bijlage 6: Datasheet Led 24V
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
90
12.7 Bijlage 7: Datasheet LOGO! 12/24 RC
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
91
12.8 Bijlage 8: Datasheet LOGO!Power
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
92
12.9 Bijlage 9: Eplan project
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014
6 TSO-EE-b
Bijlagen
93
12.10 Bijlage 10: Arduino programma
Elektriciteit- elektronica
Schooljaar 2013-2014

140916 Ontwerper - CONTA-CLIP

Voor de BPV begeleider,

vto 2014 – antwoorden voorronde

klik hier voor onze vacatures

Zorgprogramma Longtransplantatie UZ Leuven Prof. dr G. Verleden

Verslag MR-vergadering 25 juni 2014 Aanwezig: Martine Bakker

Hoofdstuk 9 D

Opgave 2 (G-)Krachtmetingen in een attractiepark

Ouderbrief cito-normering overgang op niveau I tm V bijlage bij

Fiche