Mini pat stroombane met beheerlogika

Hierdie hoofstuk is die laaste hoofstuk vir die kwartaal. Jy gaan eers die stroombane wat jy in hoofstuk 7, aan die begin van hierdie kwartaal gemaak het, hersien. Jy gaan dan dit wat jy geleer het gebruik om ’n alarmstelsel vir ’n winkelier te maak.

Jy sal slegs individuele werk in hierdie Mini-PAT doen.

Tech2_gr8_ch11_fig1.tif — Figuur 1: Hoe word die stelsels in hierdie diagram beheer?

Week 1

Stroombaandiagramme en ohm se wet

Hierdie afdeling hersien die stroombane waaroor jy in hoofstuk 7, aan die begin van hierdie kwartaal, geleer het. Jy het toe geleer dat hoe meer selle jy in serie koppel, hoe helderder sal die gloeilamp skyn.

Hersien die effek van meer selle in serie gekoppel (45 minute)

Jy gaan die volgende benodig:

’n sel houer wat groot genoeg is vir drie selle,
twee of drie kaaimansklem-geleierdrade, en
’n gloeilamp wat vir 3,8 V of bietjie meer gegradeer is.

Kyk na die drie stroombane hieronder::

Tech2_gr8_ch11_fig2.tif — Figuur 2: Elke sel voeg 1,5 V tot die battery.

1. Watter stroomspanning sal die battery in stroombaan 3 gee?

2. Voorspel hoe helder die gloeilampe sal skyn in stroombaan 1 en 3. Teken hakkies om die gloeilampe in die diagram om jou voorspelling aan te dui. (⊗) beteken flou, ((⊗)) beteken medium skerp en (((⊗))) beteken baie skerp.

3. Bou nou elkeen van hierdie stroombane en toets jou voorspellings. Skyn die gloeilamp in elke stroombaan so sterk as wat jy voorspel het dit sou skyn?

Die verhouding tussen stroomspanning en stroom

Indien die stroom deur die gloeilamp swak is, skyn die gloeilamp flou. Wanneer die stroom sterk is, skyn die gloeilamp helder.

4. Skryf ’n sin wat handel oor die verhouding tussen stroomspanning en die stroom. Jy kan jou sin saamstel deur gebruik te maak van die volgende frases:

“oor die gloeilamp”,
“deur die gloeilamp”,
“die stroomspanning is”,
“hoe sterker is die stroom”, en
“hoe groter”.

5. Jy kan die verhouding tussen die stroomspanning en stroom op ’n ander manier ook beskryf. Voltooi die volgende sin:

Indien jy die ............ oor die gloeilamp verhoog, verhoog jy ook die ............ die gloeilamp.

Die sin hierbo is ’n opsomming van Ohm se Wet.

Hersien stroombane met resistors in serie en in parallel (45 minute)

Jy benodig die volgende vir hierdie aktiwiteit:

’n battery van drie selle,
drie gloeilampe wat teen 3,8 volt gegradeer is, en
ses kaaimansklem-geleierdrade.

1. Die diagramme in figuur 3 wys die stroombane wat jy gaan bou. Voordat jy hulle bou, moet jy eers jou voorspellings van hoe helder die gloeilampe sal skyn op die diagram invul deur van hakkies, soos vroeër, gebruik te maak. Koppel dan die komponente en toets jou voorspellings.

Tech2_gr8_ch11_fig3.tif — Figuur 3: Gloeilampe in serie gekoppel

2. Kyk na figuur 4 en teken jou voorspelling van hoe helder die gloeilampe in parallel gaan skyn op die diagram. Koppel die komponente en toets jou voorspellings.

Tech2_gr8_ch11_fig4.tif — Figuur 4: Gloeilampe in parallel gekoppel

Hoe ’n deur-beheerde drukskakelaar werk (30 minute)

’n Yskas het ’n gloeilamp aan die binnekant wat aanskakel wanneer jy die deur oopmaak.

1. Sal die lig afskakel wanneer jy die yskas deur toemaak? Waarom?

2. Figuur 5 wys ’n foto van ’n yskas met sy deur oop. Vind die skakelaar wat die lig beheer in hierdie foto en trek dan ’n kring daarom.

3. Huiswerk: Wanneer jy ’n yskas by die huis oopmaak, druk hierdie knoppie en kyk of die lig afskakel.

Tech2_gr8_ch11_fig5_Answer_TG.tif — Figuur 5: Vind die skakelaar vir die yskas lig.

Baie drukskakelaars skakel ’n stroombaan aan wanneer dit ingedruk word, en skakel dan weer die stroombaan af wanneer dit nie gedruk word nie.
Die skakelaar van ’n yskas lig werk andersom om: Dit skakel die stroombaan af wanneer dit ingedruk word, en skakel die stroombaan aan wanneer dit nie gedruk word nie

Figuur 6 wys hoe hierdie tipe skakelaar werk. Die skakelaar breek die stroombaan vir solank as wat die deur toe is.

4. Wat gebeur wanneer die deur weg van die plastiekknoppie beweeg? Hoe voltooi die skakelaar die stroombaan?

Tech2_gr8_ch11_fig6.tif — Figuur 6: Bo-aansig van die dele aan die binnekant van ’n deur-beheerde drukskakelaar: Die grysgedeeltes is nie-geleidend en die geelgedeeltes is geleiers.

Week 2

Logika hekke en waarheidstabelle

Ontwerpopdrag en spesifikasies

Skakelaars met en- tipe beheer (15 minute)

Die stroombaan in figuur 7 het EN-tipe beheer. Kom ons kyk nou waar so ’n tipe stroombaan gebruik sal word. Figuur 8 wys ’n elektriese papier-snymasjien wat gebruik word om baie bladsye tegelykertyd tyd te sny. ’n Elektriese motor draai die ratte wat die lem van die masjien afdruk om die papier te sny.

Tech2_gr8_ch11_fig7.tif — Figuur 7: Figuur 7: ’n Stroombaan met EN-tipe beheer

n Werker wat met hierdie masjien werk, kan baie maklik sy of haar vingers raaksny, daarom het die masjien ’n veiligheidsstelsel.

Die werker moet albei hande gebruik om twee skakelaars op dieselfde tyd te druk sodat die lem kan afbeweeg. Indien net een skakelaar gedruk word, sal die lem nie beweeg nie. Die masjien sal dus nie werk tensy die werker albei hande gebruik om die skakelaars te druk nie.

Tech2_gr8_ch11_fig8.tif — Figuur 8: ’n Elektriese papier-snymasjien

Hierdie masjien se stroombaan het ’n EN-tipe beheer. Skakelaar 1 EN skakelaar 2 moet geslote wees (deur hulle in te druk) voordat die motor sal werk.

Skakelaars met of-tipe beheer (15 minute)

Die stroombaan in figuur 9 het OF-tipe beheer. Hierdie tipe beheer word gebruik om die lig aan die binnekant van ’n motor aan te skakel wanneer jy een van die voordeure oopmaak. Dit is baie nuttig wanneer jy in die aand in jou motor wil klim.

Tech2_gr8_ch11_fig9.tif — Figuur 9: Hierdie stroombaan het OF-tipe beheer.

Die lig skakel aan wanneer die bestuurder die deur oopmaak, en skakel af wanneer die deur toegemaak word. Maar wanneer ’n passasier by die ander voordeur inklim, gaan die lig weer aan, selfs al is die bestuurder se deur toe.

Die motor het dus ’n stroombaan wat die lig aanskakel wanneer óf die bestuurder se deur oop is óf die passasier se deur oop is. Hierdie stroombaan het ’n OF-tipe beheer.

Tech2_gr8_ch11_fig10.tif — Figuur 10: Die binneligte skakel aan wanneer jy enige van die voordeure oopmaak.

’n Motor se kajuitligte gebruik OF-tipe beheer omdat die gloeilamp aanskakel wanneer die skakelaar van óf die bestuurder se deur óf die skakelaar van die passasier se deur geslote (aan) is. Die gloeilamp skakel ook aan wanneer albei skakelaars geslote (aan) is.

1. Kyk na die stroombaan in figuur 9. Albei skakelaars is oop (af). Hoe kan jy die gloeilamp aanskakel? Dink aan drie dinge wat jy met die skakelaars kan doen.

Die deur-beheerde skakelaar vir die lig binne die motor is dieselfde tipe skakelaar as wat gebruik word vir ’n yskas lig (sien figuur 5 en 6).

Waarheidstabelle (30 minute)

’n Rekenaar gee verskillende uitsette afhangende van die verskillende insette. Om dit te kan doen, maak dit gebruik van verskeie EN-tipe en OF-tipe stroombane wat binne ’n baie gekompliseerde stroombaan gevind kan word. Die EN- en OF-dele van die gekompliseerde stroombane word “logika hekke” genoem.

Rekenaarontwerpers en –programmeerders het metodes nodig wat hulle kan gebruik om al die verskillende “toestande” waarin die stelsel kan wees, neer te skryf. ’n Toestand is een moontlike kombinasie van waardes vir al die insette. “Waarheidstabelle” help hulle om al die moontlike toestande neer te skryf. Rekenaars het miljoene moontlike toestande. Maar om die metode van waarheidstabelle te kan verstaan, hoef jy slegs die waarheidstabelle van stelsels met minder toestande te verstaan.

Kyk weer na figuur 6 wat die elektriese papier-snymasjien illustreer. Die operateur moet albei skakelaars druk om die snylem te laat beweeg. Die stroombaan wat die motor beheer, gebruik EN-tipe beheer.

Hieronder is ’n waarheidstabel vir hierdie stroombaan. Die insette is die twee skakelaars. Elke ry van die tabel wys een moontlike kombinasie van die insette en ooreenstemmende uitsette. Elke ry wys dus een moontlike toestand.

skakelaar 1	skakelaar 2	Beweeg die lem?
af	af	nee
af	aan	nee
aan	af	nee
aan	aan	ja

’n Waarheidstabel word soms geskryf deur van nommers in plaas van “aan” en “af”, gebruik te maak:

Vir die insette (skakelaars), beteken ’n “1” “aan” en ’n “0” beteken “af”.
Vir die uitsette, beteken ’n “1” “ja, dit gee ’n uitset”, en ’n “0” beteken “geen uitset”.

1. Voltooi die waarheidstabel vir die papier-snymasjien se stroombaan.

skakelaar 1	skakelaar 2	uitset (Beweeg die lem?)
0	0	0
0	1
1
1

2. Maak nou ’n waarheidstabel vir die lig binne die motor. Wanneer enige een van die voordeure oop is, is die lig aan. Hierdie waarheidstabel is vir OF-beheer.

toestand	bestuurder deur skakelaar	passasier deur skakelaar	uitset Skakel die lig aan?
slegs bestuurder deur oop	1	0
slegs passasier deur oop
beide bestuurder en passasier deur oop
geen deur oop

’n Waarheidstabel wys al die moontlike toestande waarin ’n stroom kan wees, afhangende van die verskillende kombinasies van die insette.

Dit is ’n lys van die insette en die uitset of uitsette vir elke moontlike toestand.

Kombineer en-beheer en of-beheer (15 minute)

Baie busse het drukskakelaars wat mense druk om die bestuurder te laat weet dat hulle by die volgende bushalte wil afklim. Die stroombaandiagram kan dalk lyk soos in figuur 11. In hierdie stroombaandiagram is daar twee skakelaars vir die passasiers. Enige een van hierdie skakelaars kan die klokkie langs die bestuurder lui.

Tech2_gr8_ch11_fig11_NoAnswer_LB.tif — Figuur 11: ’n Stroombaan vir passasiers om die bestuurder te laat weet dat hulle van die bus af wil klim.

1. Skryf SW1 en SW2 langs die twee skakelaars vir die passasiers.

Wanneer skoolkinders egter op uitstappies gaan, druk hulle soms die klokkie vir die pret. Dit irriteer die bestuurder en hy het dus ’n “meesterskakelaar” om die klokkie af te skakel.

2. Watter skakelaar gee aan die busbestuurder beheer oor die hele stroombaan? Skryf SW_meester langs daardie skakelaar neer.

Die passasiers het OF-beheer omdat skakelaar SW1 of skakelaar SW2 die klokkie kan laat lui. Die bestuurder het egter ’n EN-beheer.

Die klokkie kan alleenlik lui wanneer die SW _meesteren een van die SW1 of SW2 skakelaars aan is.

3. Voltooi die waarheidstabel hieronder vir die bus se klokkie stroombaan.

SW_meester	SW1	SW2	Uitset van die klokkie
1	0	0
1	1	0
1	0	1
1	1	1
0	0	0
0	1	0
0	0	1
0	1	1

Skryf ’n ontwerpopdrag en spesifikasies (15 minute)

Die scenario:

Mnr Abdullahi het ’n winkel oopgemaak. Die klante is gelukkig met sy lae pryse. Hy verkoop voedsel en klere teen ’n goedkoop prys omdat hy saam met die ander winkeliers in die area werk. Hulle staan saam wanneer hulle met die groot verskaffers van klere en voedsel onderhandel vir laer pryse.

Partymaal is Mnr Abdullahi alleen in die winkel. Wanneer hy werk moet doen in die kantoor wat aan die agterkant van die winkel is, maak hy die twee winkeldeure toe, maar sluit hulle nie. Al manier hoe hy dan sal weet of iemand in die winkel is, is wanneer hy hulle sien of wanneer hulle na hom roep.

Kan jy ’n alarmstelsel ontwerp wat hom sal laat weet wanneer ’n deur oopmaak? Mnr Abdullahi het soms ’n assistent in die winkel en het dan nie nodig om ’n alarm op die deur te hê nie. Hy benodig dus ’n skakelaar om die alarmstelsel aan- en af te skakel.

1. Skryf jou ontwerpopdrag hier neer. Die ontwerpopdrag is ’n kort stelling wat die behoefte en die tipe oplossing wat die behoefte sal vervul, beskryf.

Ontwerpopdrag:

Ek gaan die volgende ontwerp en maak:

2. Skryf nou die spesifikasies vir die oplossing. Spesifikasies bevat inligting omtrent die stelsel wat jy gaan maak. Onthou dat die stelsel:

’n geluid moet maak wanneer enige een van die deure oopgemaak word, en
moet ’n skakelaar hê wat die hele stelsel kan afskakel.

Spesifikasies:

Ondersoek: komponente wat jy kan gebruik (15 minute)

1. Watter tipe toestelle kan jy gebruik sodat die alarm ’n harde geluid maak?

2. Watter tipe battery kan jy gebruik? Onthou dat ’n 9 V battery motors sal uitbrand wat gegradeer is vir 1,5 V. Biepers en gonsers het ook hulle eie stroomspanning-graderings en jy moet uitvind wat dit is

3. Hoe kan jy ’n skakelaar maak wat die stroombaan sal sluit wanneer die deur oopgemaak word? Vind ’n skakelaar in hierdie of ’n ander hoofstuk wat die werk sal kan doen.

Ontwerp: teken ’n stroombaandiagram (15 minute)

1. Moet die alarm EN-beheer of OF-beheer gebruik? Verduidelik.

2. Ontwerpers kyk gereeld na stroombane wat reeds ontwerp is, sodat hulle kan sien of enige van daardie stroombane die werk sal kan doen. Kyk weer na figure 7, 9 en 11. Watter een van hierdie stroombane sal werk?

3. Teken weer daardie stroombaan in die spasie wat hieronder gegee word. Gee name aan die verskillende skakelaars en dui hulle met byskrifte op jou stroombaandiagram aan.

Figuur 12: Die stroombaandiagram vir jou ontwerp van die alarmstelsel

4. Wys meer inligting op jou stroombaandiagram in figuur 12: Teken strepieslyne rondom die dele van die stroombaan wat aan die voorkant van die winkel is, en ander strepieslyne rondom die dele wat in die kantoor is.

Wenk: Kyk weer na figuur 11 om te sien hoe strepieslyne gebruik is om die dele van die stroombaan in die busbestuurder se kompartement aan te dui.

Week 3

Ontwerp, maak en kommunikeer

Teken die uitleg van jou alarmstelsel in die winkel (15 minute)

Figuur 13 wys ’n eenvoudige skets van die winkel.

Tech2_gr8_ch11_fig13.tif — Figuur 13: Jou ontwerp van die plasing en bedrading van die alarmstelsel

Teken bo-oor figuur 13 om te wys waar jy al die skakelaars en ander stroombaankomponente sal plaas. Wys ook die verbindingsdrade vir die stroombaan. Skryf byskrifte by vir die stroombaankomponente. Die stroombaankomponente moet gekoppel wees soos wat dit gewys word in die stroombaandiagram wat jy as figuur 12 geteken het.

Maak ’n karton model van die winkel (15 minute)

Maak ’n karton model van die winkel. Sny twee deure in die kartonboks. Die model moet nie ’n dak hê nie sodat jy die binnekant van die winkel kan sien. Maak die model so eenvoudig as moontlik; jy gaan andersins nie genoeg tyd oorhê om die alarmstelsel klaar te bou nie.

Ontwerp ’n deur-beheerde drukskakelaar (15 minute)

Figure 14 tot 16 wys voorbeelde van hoe drukskakelaars wat af is wanneer hulle gedruk word, gemaak kan word.

Tech2_gr8_ch11_fig14.tif — Figuur 14: ’n Drukskakelaar onder ’n mat

Tech2_gr8_ch11_fig15.tif — Figuur 15: ’n Bewegende kontak-skakelaar

Tech2_gr8_ch11_fig16.tif — Figuur 16: ’n Magnetiese skakelaar

Gebruik ’n idee of idees van hierdie voorbeelde om jou eie deur-beheerde drukskakelaar, wat aan is wanneer die deur oop is en af is wanneer die deur toe is, te ontwerp. Maak ’n skets van jou ontwerp op die volgende bladsy. Voeg byskrifte by om die verskillende dele van jou skakelaarontwerp te verduidelik.

Maak die skakelaars vir jou alarmstelsel (30 minute)

Maak twee van die deur-beheerde drukskakelaars wat jy ontwerp het. Onthou dat hulle op die deure van jou karton model van die winkel moet pas.

Moet nie ’n meesterskakelaar maak nie aangesien jy nie genoeg tyd daarvoor gaan hê nie. Jy kan twee kaaimansklem-geleierdrade gebruik om die meesterskakelaar “aan te skakel”, en hulle dan weer ontkoppel om die stroombaan te breek en die meesterskakelaar “af te skakel”.

Koppel jou stroombaan aan die model van die winkel (30 minute)

Koppel nou al die stroombaankomponente en die geleidingsdrade aan die modelwinkel. Jou ontwerp van die plasing en bedrading van die alarmstelsel in figuur 13 sal jou help om die stroombaankomponente korrek te koppel.

Plak die drade teen die mure van die kartonboks met kleefband sodat jou model netjies is.

Koppel al die stroombaankomponente.

In ’n regte gebou is die alarmdrade teen die muur geplak of in die dak geplaas. Die deurskakelaars is aan die binnekante van die deur. Indien hulle aan die buitekant geplaas sou word, kan ’n inbreker die alarm ontkoppel.

Evalueer: toets jou alarmstelsel (15 minute)

Wanneer jy jou projek evalueer, moet jy jouself die volgende afvra: “Het ek Mnr Abdullahi se probleem opgelos?” Die volgende vrae sal jou help om te toets of die alarm aan al die spesifikasies voldoen. Doen die volgende toetse:

1. Maak die alarm ’n geluid wanneer jy net deur 1 oopmaak?

2. Maak die alarm ’n geluid wanneer jy net deur 2 oopmaak?

3. Maak die alarm ’n geluid wanneer jy albei deure oopmaak?

4. Kan Mnr Abdullahi die stelsel afskakel en albei deure oop los?

5. Voltooi die waarheidstabel vir die stelsel.

meesterskakelaar	skakelaar 1	skakelaar 2	uitset
1
1
1
1
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1

Huiswerk: maak ’n advertensie vir jou alarmstelsel

Mnr Abdullahi hou so baie van jou stelsel dat hy aanbied om dit aan die ander winkeliers te adverteer. Hy dink dat iemand jou sal betaal om ’n soortgelyke alarmstelsel vir hulle te bou en te installeer.

Hy vra jou om ’n plakkaat te maak wat die winkel, deure, en sommige dele van die alarmstelsel wys. Hy vra ook dat jy ’n paar sinne skryf om aan mense te vertel wat die stelsel doen.

Maak ’n plakkaat op die volgende bladsy om jou alarmstelsel te adverteer. Maar maak eers rofwerk-sketse van jou idees op hierdie bladsy.