Ontwerpopdrachten

Je kunt kiezen uit de volgende 20 ontwerpopdrachten met een oplopende moeilijkheidsgraad:

1. Hotelschakeling
Soms wordt in huis het licht aan en uit gedaan met twee schakelaars: één onderaan en één bovenaan de trap. Zo’n schakeling wordt een hotelschakeling genoemd. Bij een halve hotelschakeling wordt de lamp ingeschakeld met de ene schakelaar en uitgeschakeld met de andere schakelaar.
Ontwerp dit systeem (een halve hotelschakeling). Gebruik twee drukschakelaars, een LED en één verwerker.

2. Transportband
Op een transportband worden pakjes aangevoerd. De pakjes worden in een doos verpakt. Er is een noodstopknop om te voorkomen dat alle pakjes van de band vallen als er iets mis gaat. De band moet blijven lopen, tenzij de noodstopknop even ingedrukt wordt.
Ontwerp dit systeem. Gebruik een LED als lopende band. Gebruik verder twee verwerkers.

3. Inbraakalarm 1
Als een inbreker even een lichtbundel onderbreekt, gaat een alarmbel af. Het alarm kan door de huiseigenaar worden uitgezet door het indrukken van een knop.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als lichtsensor en de zoemer als alarmbel. Gebruik verder een comparator, een invertor en een geheugencel.

4. Alarminstallatie
Een antiekhandelaar wil bij zijn voordeur een alarminstallatie installeren. Hij wil dat dit alarm met twee verschillende drukknoppen in- en uitgeschakeld kan worden. Het alarm moet een geluidssignaal afgeven als iemand binnen een straal van 2 m van de voordeur komt. Het alarm mag niet afgaan als zijn poes de voordeur nadert.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als infraroodsensor die bij ‘poes’ een signaal van 0,5 V afgeeft, en bij ‘mens’ een signaal van meer dan 1,5 V.

5. Winkelbel
Als een klant een winkel binnenkomt, gaat automatisch de winkelbel even rinkelen.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als lichtsensor, en de zoemer als winkelbel. Gebruik de teller als secondenklok die na een tijdsduur van 2 s de zoemer uitschakelt. Zorg ervoor dat dan de teller stopt en weer op nul wordt gezet.

6. Rookmelder 1
Een rookmelder moet bij teveel rook een alarm laten afgaan. De rookmelder moet ook met een drukknop getest kunnen worden.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als rooksensor die bij ‘teveel rook’ een signaal van 4,0 V afgeeft.

7. Rookmelder 2
De rookmelder van opdracht 6 geeft vaak vals alarm, bijvoorbeeld als er sigarettenrook in de rookmelder geblazen wordt. Dit probleem kan worden opgelost door het alarm pas te laten afgaan als er enige tijd lang rook is geconstateerd.
Ontwerp dit systeem. Zorg ervoor dat het alarm pas afgaat als er 4 s lang rook is geconstateerd.

8. Schoolbel
De schoolbel rinkelt steeds 6 s nadat er aan het eind van een lesuur even op een knop gedrukt is.
Ontwerp dit systeem. Zorg ervoor dat de klok weer op nul wordt gezet, nadat de bel 6 s gerinkeld heeft.

9. Reactietijdmeter
Een reactietijdmeter is een soort stopwatch die wordt gestart met een drukknop. Iemand anders bedient een tweede drukknop, waarmee de stopwatch wordt stil gezet. Op de stopwatch is dan zijn of haar reactietijd af te lezen. Door het gelijktijdig indrukken van beide knoppen wordt de stopwatch weer op nul gezet.
Ontwerp dit systeem. Zorg ervoor dat het display de reactietijd weergeeft in tienden van een seconde.

10. Zwembad
Aan het water in een zwembad wordt onder andere de volgende eis gesteld: er mogen (per uur) in 1 m³ water maximaal 7 vuildeeltjes zitten (haarbandjes, pleisters, boombladeren enzovoort). Om dit te controleren is een buis in het water geplaatst. Door deze buis stroomt 1 m³ water per uur. Met een lichtsensor is het aantal vuildeeltjes te tellen. Als er meer dan 7 vuildeeltjes geteld zijn, moet een controlelampje gaan branden.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als lichtsensor die bij afwezigheid van een vuildeeltje een signaal van 2,5 V afgeeft.

11. Luchtsluis
Bij sommige ziekenhuizen bevindt zich bij de ingang van bepaalde afdelingen een luchtsluis. Je loopt dan door twee deuren. Als je de eerste deur opent, passeer je een lichtsensor. Daardoor gaat de tweede deur met een elektromagneet even op slot. Je moet dus even wachten voordat je de tweede deur kunt openen.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als lichtsensor. Gebruik een LED als elektromagneet. Zorg ervoor dat de tweede deur 8 s lang op slot blijft zitten.

12. Föhn
Een föhn heeft een drukknop voor het inschakelen, en een andere drukknop voor het uitschakelen van het apparaat. Als de föhn is ingeschakeld moet een signaallampje branden. De föhn moet beveiligd zijn tegen oververhitting: de temperatuur van de warme lucht mag niet hoger worden dan 45 °C.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als temperatuursensor die bij een temperatuur van 45 °C een signaal van 3,0 V afgeeft. Gebruik de zoemer als föhn.

13. Lift
In een lift kies je met een drukknop de juiste verdieping. Na 4 s gaan de liftdeuren dicht, tenzij er iemand tussen de deuren beklemd dreigt te raken. Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als lichtsensor. Gebruik een LED als signaallampje voor ‘deuren dicht’.

14. Broodrooster
In een broodrooster is het brood net goed na 8 s roosteren. Het brood moet bij het begin van die tijdsduur van 8 s dan wel al een bepaalde temperatuur hebben.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als temperatuursensor die een signaal van 4,0 V afgeeft als de juiste broodtemperatuur is bereikt. Gebruik een LED als verwarmingselement in het broodrooster.

15. Lichtautomaat
Tijdens de vakantie kunnen inbrekers worden afgeschrikt door de indruk te wekken dat er iemand thuis is. Dan moet in huis een lamp aan gaan als het buiten donker is geworden. Na enige tijd moet die lamp weer uit gaan. Dit aan/uit-ritme van de lamp moet zich elke volgende dag herhalen.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als lichtsensor die in het donker een signaal van 1,5 V afgeeft. Gebruik een LED als lamp.

16. Inbraakalarm 2
Een inbraakalarm kan op geluid reageren. Bij het waarnemen van een inbreker moet een lamp gaan knipperen. De lamp moet steeds 4 s uit en 4 s aan zijn.
Ontwerp dit systeem. Gebruik de variabele spanningsbron als geluidsensor die een signaal van 3,5 V afgeeft als de inbreker aanwezig is. Gebruik een LED als lamp.

17. Voetgangerslicht
Het voetgangerslicht bij een oversteekplaats staat normaal gesproken op rood. Met een drukknop kan een voetganger het licht op groen zetten. Na het indrukken van de knop gebeurt er 4 s niets. Dan gaat het rode licht uit en het groene licht aan. Het groene licht blijft 4 s branden. Daarna wordt de startsituatie (rood licht) hersteld, tot er weer op de knop gedrukt wordt.
Ontwerp dit systeem. Gebruik twee LEDs als groen en rood licht.

18. Vuurtoren 1
Bij een vuurtoren brandt de lamp constant. Het aan/uit-ritme ontstaat door de lamp wel of niet af te schermen. Maar zo’n aan/uit-ritme kan ook ontstaan door het in- en uitschakelen van de lamp.
Ontwerp dit systeem. Gebruik een LED als vuurtorenlamp die steeds 2 s aan en 6 s uit is.

19. Vuurtoren 2
De vuurtoren van opdracht 18 geeft ook overdag licht. Dat is niet nodig: de vuurtoren moet alleen bij invallende schemer en ‘s nachts in werking zijn.
Ontwerp dit systeem. Neem aan dat de lichtsensor overdag een signaal van meer dan 3,0 V afgeeft.

20. Geheugencel
De geheugencel is opgebouwd uit drie poorten: een invertor, een EN-poort en een OF-poort.
Ontwerp dit systeem (de geheugencel). Sluit op de set- en de reset-ingang van het systeem een drukschakelaar aan. Bekijk het signaal op de uitgang van het systeem met een LED.