VRIJ TECHNISCH INSTITUUTIepersesteenweg 90 8630 VEURNETel. 058 31 15 09 Fax 058 31 54 52e-mail: info@vtiveurne.beinternet:...
2Woord voorafMet drie leerlingen uit zes Industriële Wetenschappen hebben we de uitdagingaangenomen om dit schooljaar acti...
3
4InhoudsopgaveWoord vooraf ________________________________________ 2Inhoudsopgave _______________________________________...
52.2  Lespakket LEGO Mindstorms NXT ________________________ 61 2.2.1  LEGO NXT motoren___________________________________...
66  Meten zonnepaneel LEGO _________________________ 82 6.1  Inleiding____________________________________________ 82 6.2 ...
7Nawoord __________________________________________ 115Bijlagen _________________________________________________ 117 Bijl...
8BLOK 1 LespakkettenEen eerste onderdeel van onze GIP bestaat uit lespakketten met behulp vanLEGO. Met behulp van onze les...
9Fig1.1 ECB: afleestechniekBij het kiezen van de vermogens waarbij we een meting gaan uitvoeren gingonze voorkeur uit naar...
10Fig1.4 ECB: achterwiel in verlengde NXT -Fig1.5 ECB: achterwiel niet in verlengde NXTTenslotte wordt de snelheid ook bep...
11vermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]vermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]40 1 12,5 12,500 40 1 7 7,00040 2 ...
12vermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]vermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]80 1 25 25,000 80 1 19 19,00080 2 ...
131.1.1.4 BesluitenOmdat bij een vermogen van 10 % de NXT robot haast niet vooruitgaat, hebbenwe beslist om deze meting ni...
14       : f x NXT 0,394969 . x 1,270717778Hieruit volgt dat het verband tussen de in te stellen vermogens van de NXT ende...
151.1.2 Snelheid uitlezen op de NXTDoel Berekeningen met de NXT uitvoeren.Opgave Weergeven van de snelheid in cm/s op het ...
16- Verbind nu in het menu van de ‘variabele’-blok ‘waarde’ met de van de‘reken’-blok. Als je nu op de ‘reken’-blok gaat s...
171.1.3 Inleidende proef1.1.3.1 Begrip eenparige cirkelvormige beweging (ECB)Definitie Een beweging gebeurt eenparig cirke...
18Programma We laten de motor 3 omwentelingen draaien met een vermogenvan 75 %. Daarna stopt de motor. De tijd wordt afgel...
19Fig1.7 ECB: opstelling voor proef Fig1.8 ECB: opstelling na proefMeet de afgelegde weg die elke massa na het proefje hee...
20Bepaal nu zelf de snelheid van elke massa. /Wiel 1De massa 1 legt 0,58 m af in 2,6 s, dus v,,0,223 m/s .Wiel 2De massa 2...
21We kunnen de snelheid waarmee de last opgehaald wordt ookuitdrukken in de doorlopen hoek in radialen per tijdseenheid. D...
221.1.4 Proef leerlingenDoel We willen de NXT-robot één cirkelbaan laten rijden. We willen voorafzelf kiezen hoe groot de ...
23Oplossinga) Bereken de afgelegde weg van het punt a bij het doorlopen van eenvolledige cirkelomtrek.| 2 50 . 2 . 314,16B...
241.2 Lespakket wrijving1.2.1 InleidingWrijving is een natuurkundig begrip dat de weerstandskracht aanduidt, dieontstaat a...
25statische wrijvingsfactor kinematische wrijvingsfactorcontactvlakken droog gesmeerd droog gesmeerdStaal op staal 0,80 - ...
26OpstellingJe plaatst het blokje net niet voor de ultrasone sensor. Van zodra het blokjebegint te schuiven merkt de ultra...
27Formules- de wrijvingskracht ._ _De wrijvingsfactor kun je berekenen met . Je kunt ook dewrijvingsfactor tussen bepaalde...
28Meting 1: met twee “balast”-blokken, balk plat gelegdvermogen: 40massa: 110 gramWe voeren de proef 10 keer uit:1emaal: 3...
29Vul de onderstaande tabel aan en bereken de wrijvingskracht. f tan αnormaal wit papier°110 28,6 0,34 1,079 0,947 0,947 0...
30Meting 2: zonder “balast”-blokkenvermogen: 35massa: 0,022 kgWe voeren de proef 10 keer uit:1emaal: 30° 6emaal: 29° |2ema...
31Proef 3In deze proef gebruiken we nu eens wit papier en dan weer schuurpapier alsondergrond. We laten achtereenvolgens e...
32Is er een lineair verband tussen de massa en de wrijvingskracht?We tekenen de punten in een grafiek en verbinden ze met ...
331.2.3 Proef wrijving in de 18deeeuwTijdens onze driedaagse studiereis naar Londen gingen we naar hetScience Museum. Daar...
341.3 Lespakket zonne-energie1.3.1 Inleiding1.3.1.1 Werking zonnepaneelEen zonnepaneel is een paneel dat je richt naar de ...
35Fig1.17 Zonne-energie: zonnecelMet losse zonnecellen valt weinig aan te vangen doordat de opgewekte spanningte laag is. ...
361.3.2.2 ProefBenodigdheden- LEGO doos (9684 versie 46)- lamp 60 W (mat)- lamp 100 W (helder)OpdrachtMet dit proefje toon...
371.3.3 Proef met LEGODoelIn deze proef hebben we geen omvormer nodig omdat de LEGO motoren werkenop gelijkspanning.Het is...
38Fig1.20b Zonne-energie: opstelling proef met LEGOHet zonnepaneel wekt bij het beschijnen door de lamp energie op en laat...
39lichtbron 6 cm van zonnecel60 W (helder) 60 W (mat glas) 100 W (mat glas)35 35 354,10 4,62 3,90/ 8,54 7,58 8,97lichtbron...
40Besluit- Naarmate de lamp meer vermogen bezit, is de snelheid groter .- Naarmate je de lamp verder van het zonnepaneel a...
411.4 Ontwerpen in beeld brengen met LDraw1.4.1 InleidingEen eerste programma waarmee we probeerden onze ontwerpen te teke...
42Als laatste stap moeten we opslaan, dit doe je door op file en save as te klikkenen daar een bestandsnaam op te geven en...
432 Lespakketten ICT2.1 Lespakket LabVIEW2.1.1 LabVIEW, van Mac tot LEGO2.1.1.1 InleidingLabVIEW, Laboratory Virtual Instr...
44In 1986 werd LabVIEW ontwikkeld en ter beschikking gesteld van Macgebruikers. Windows gebruikers moesten nog een jaartje...
452.1.2 Starten met LabVIEW en de LEGO NXT2.1.2.1 LabVIEW startenIn dit lespakket maken we gebruik van de studentenversie ...
46In het frontpaneel (Fig2.6) wordt het programma bestuurd. Dit wordt vooralgebruikt wanneer er tussen de NXT en het progr...
472.1.2.3 NXT Functies en ‘Tool palette’De functies/besturingen waarmee een programma is opgebouwd vind je door inhet sche...
482.1.2.4 FlowchartsEen flowchart is een schematische voorstelling van een programma. Voor je eenprogramma maakt moet je w...
492.1.3 Enkele eerste programma’s2.1.3.1 Opdracht 1Opdracht Laat de robot gedurende 2 seconden rechtdoor rijden.FlowchartP...
502.1.3.2 Opdracht 2Opdracht Laat de robot voortdurend rechtdoor rijden. Wanneer je in dehanden klapt, stopt de robot gedu...
51wijst dat je kiest voor ‘stop if true’ als voorwaarde en je de voorwaarde via‘create constant’ op ‘false’ plaatst. Wanne...
522.1.3.3 Opdracht 3Opdracht Wanneer je het programma start rijdt de robot onbeperkt rechtdoor.Als hij een obstakel ziet s...
53Daarna moet de robot wachten tot hij een geluid luider dan 85 % hoort. Ditverkrijg je op dezelfde werkwijze als bij de u...
542.1.3.4 Enkele tipsBij moeilijkere programma’s komen al snel fouten voor bij het instellen van deverschillende blokken. ...
552.1.4 LabVIEW en de lichtvolger2.1.4.1 De lichtsterkte meten met behulp van een lichtsensorVoor je kan beginnen met het ...
56Op het frontpaneel lees je de lichtintensiteit die schijnt op de sensor af.Controleer dit zeker eens als je de construct...
57Als lichtbron gebruik je een gewone lamp, liefst een bureaulamp zodat je dezelamp gemakkelijk kan verplaatsen.FlowchartO...
58ProgrammaAan de hand van de flowchart kun je al vlug zien dat we twee keuzes waar/valsnodig hebben. Dit kan je in LabVIE...
59Nu moeten we de vier gevallen programmeren.Kijk hiervoor even terug naar de flowchart. In het geval beide voorwaardenvol...
60De gewenste richting waarin het zonnepaneel moet draaien is de ene keertegenwijzerzin en de andere keer wijzerzin. Dit s...
612.2 Lespakket LEGO Mindstorms NXT2.2.1 LEGO NXT motoren2.2.1.1 Waar gebruik je een motor?Dat we in het dagelijks leven h...
622.2.1.3 Hoe gebruik je het ‘weergave’-scherm?Zet de NXT aan door op de oranje knop te drukken.Het hoofdmenu verschijnt. ...
63OplossingNoteer hieronder welke programmastappen je doorloopt om de opdracht uit tevoeren.Welk blok voeg je in? Welke zi...
642.2.2.2 Hoe gebruik je de druksensor van LEGO?De druksensor van LEGO is een heel eenvoudige sensor die enkel kan nagaan ...
652.2.2.3 OpdrachtBenodigdheden- NXT basismodel zonder sensoren- de druksensor die je vooraan op je NXT moet monteren- zwa...
66OplossingNoteer hieronder welke programmastappen je doorloopt om de opdracht uit tevoeren.Welk blok voeg je in? Welke zi...
672.2.3 LEGO NXT ultrasone sensor2.2.3.1 Wat is een ultrasone sensor en waarvoor gebruik jehem?Een ultrasone sensor is een...
68Fig2.29a ‘wachten op’ blok Fig2.29b ‘omschakel’ blok2.2.3.3 OpdrachtBenodigdheden- plakband om de zone af te bakenen- LE...
69OplossingNoteer hieronder welke programmastappen je doorloopt om de opdracht uit tevoeren.Welk blok voeg je in? Welke zi...
70BLOK 2 LEGO League3 LEGO League3.1 InleidingDe LEGO League is een internationale wedstrijd waarbij het de bedoeling is o...
71Fig3.1 LEGO League: werking proefFig3.2 LEGO League: opstelling proef in bak3.2.2 Proef 2: Rijden zonder glijdenTijdens ...
72Fig3.3 LEGO League: werking proefFig3.4 LEGO League: opstelling proef in bak3.2.3 Proef 3: Omverduwen van verborgen blok...
73Fig3.5 LEGO League: werking proefFig3.6 LEGO League: opstelling proef in bak3.3 Opstelling proeven in bakFig3.7 LEGO Lea...
74BLOK 3 Zonnevolgsysteem4 Milieu en zonne-energie4.1 InleidingNu de gevolgen van vervuiling en -uitstoot goed zichtbaar g...
75Dat er bij zonne-energie nog vrijkomt, komt door de productie van deinstallaties zoals zonnepanelen en zonneboilers. Daa...
76Tegen de zomer van 2009 zal het zonnepark klaar zijn. Door dit park wordtjaarlijks een uitstoot van 1.150 ton CO2 vermed...
775 Soorten zonnevolgersZonnepanelen hebben de beste werking als ze perfect naar de zon zijn gericht.De positie van de zon...
785.1 Wel of niet de zon volgen?Het voornaamste voordeel van een zonnevolgsysteem is dat de zonnepanelen dezon volgen en h...
79Fig5.2 Zonnevolger: polair systeem met beweging volgens één as5.2.1.2 Systeem met horizontale asBij dit systeem draaien ...
805.2.2 Beweging rond twee assen5.2.2.1 InleidingEen systeem met 1 beweegbare as kan uitgebreid worden naar een systeem me...
815.3 Soorten aandrijvingen van de panelenDe manier om te bepalen wanneer een systeem zich moet aanpassen en richtennaar d...
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Experimenteren met LEGO en zonne-energie
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Experimenteren met LEGO en zonne-energie

1,833 views
1,662 views

Published on

GIP 6IW, 2008-2009 VTI Veurne

Maarten Lermytte
Marijn Theunynck
Klaas Deriemaeker

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,833
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
53
Actions
Shares
0
Downloads
7
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Experimenteren met LEGO en zonne-energie

  1. 1. VRIJ TECHNISCH INSTITUUTIepersesteenweg 90 8630 VEURNETel. 058 31 15 09 Fax 058 31 54 52e-mail: info@vtiveurne.beinternet: http://www.vtiveurne.beGeïntegreerde proef 2008-20096deindustriële wetenschappenEindwerk vanMarijn TheunynckMaarten Lermytteklaas Deriemaeker
  2. 2. 2Woord voorafMet drie leerlingen uit zes Industriële Wetenschappen hebben we de uitdagingaangenomen om dit schooljaar actief met LEGO te werken rond verschillendelesonderwerpen. Dit hebben we gedaan in samenwerking met onze Zweedse enGriekse Comeniuspartners.Het is onze eerste intentie om interactieve lespakketten op te bouwen. Dezezorgen ervoor dat de lessen mechanica, elektriciteit en ICT door de leerlingen alsaangenaam worden ervaren zonder de essentie van de lessen uit het oog teverliezen. Deze lespakketten worden door de leerlingen actief beleefd waardoorhet rendement van de lessen hoog zal liggen. De onderwerpen wordenuitgewerkt rond een LEGO NXT module. Dit is een programmeerbare LEGOmodule waaruit gemakkelijk experimenten kunnen worden opgebouwd.Naast dit eerste onderdeel wordt ook een LEGO League uitgewerkt. Dit is eenwedstrijd waarbij een LEGO NXT gebruikt wordt om verschillende opdrachten toteen goed einde te brengen. Deze opdrachten hebben betrekking op detechnische lesonderwerpen van het eerste onderdeel.Als derde en laatste onderdeel wordt een zonnevolger op zijn technische opbouwgeanalyseerd. Hierbij zal ook een LEGO model uitgewerkt worden. Dit alles wordtgebaseerd op een reeks metingen. Deze zijn onderandere bedoeld om deopbrengst van een LEGO zonnepaneeltje bij verschillende toestanden enbewegingen te vergelijken of om de werking van een LEGO NXT lichtsensor bij ditsysteem te onderzoeken.Klaas Deriemaeker, Maarten Lermytte, Marijn Theunynck
  3. 3. 3
  4. 4. 4InhoudsopgaveWoord vooraf ________________________________________ 2Inhoudsopgave _______________________________________ 4BLOK 1   Lespakketten _________________________________ 81  Lespakketten technische vakken ____________________ 8 1.1  Lespakket Eenparige cirkelvormige beweging________________ 8 1.1.1  Vermogen – snelheid van de NXT ______________________________ 8 1.1.2  Snelheid uitlezen op de NXT__________________________________ 15 1.1.3  Inleidende proef ___________________________________________ 17 1.1.4  Proef leerlingen____________________________________________ 22 1.2  Lespakket wrijving____________________________________ 24 1.2.1  Inleiding _________________________________________________ 24 1.2.2  Proef leerlingen____________________________________________ 25 1.2.3  Proef wrijving in de 18deeeuw ________________________________ 33 1.3  Lespakket zonne-energie_______________________________ 34 1.3.1  Inleiding _________________________________________________ 34 1.3.2  Inleidende proef (leerkracht) _________________________________ 35 1.3.3  Proef met LEGO ___________________________________________ 37 1.4  Ontwerpen in beeld brengen met LDraw___________________ 41 1.4.1  Inleiding _________________________________________________ 41 1.4.2  Werken met LDraw_________________________________________ 41 1.4.3  Enkele tips _______________________________________________ 422  Lespakketten ICT _______________________________ 43 2.1  Lespakket LabVIEW ___________________________________ 43 2.1.1  LabVIEW, van Mac tot LEGO__________________________________ 43 2.1.2  Starten met LabVIEW en de LEGO NXT _________________________ 45 2.1.3  Enkele eerste programma’s __________________________________ 49 2.1.4  LabVIEW en de lichtvolger ___________________________________ 55
  5. 5. 52.2  Lespakket LEGO Mindstorms NXT ________________________ 61 2.2.1  LEGO NXT motoren_________________________________________ 61 2.2.2  LEGO NXT druksensor ______________________________________ 63 2.2.3  LEGO NXT ultrasone sensor __________________________________ 67BLOK 2  LEGO League ________________________________ 703  LEGO League___________________________________ 70 3.1  Inleiding____________________________________________ 70 3.2  Proeven ____________________________________________ 70 3.2.1  Proef 1: Richten van een zonnepaneel __________________________ 70 3.2.2  Proef 2: Rijden zonder glijden ________________________________ 71 3.2.3  Proef 3: Omverduwen van verborgen blokken____________________ 72 3.3  Opstelling proeven in bak ______________________________ 73BLOK 3  Zonnevolgsysteem ___________________________ 744  Milieu en zonne-energie __________________________ 74 4.1  Inleiding____________________________________________ 74 4.2  Uitstoot van CO2 _____________________________________ 74 4.3  Groene stroom_______________________________________ 75 4.4  Zonnepark Veurne ____________________________________ 755  Soorten zonnevolgers ____________________________ 77 5.1  Wel of niet de zon volgen? _____________________________ 78 5.2  Soorten beweging van de panelen _______________________ 78 5.2.1  Beweging rond één as ______________________________________ 78 5.2.2  Beweging rond twee assen___________________________________ 80 5.2.3  Besluit___________________________________________________ 80 5.3  Soorten aandrijvingen van de panelen ____________________ 81 5.3.1  Actieve aandrijving _________________________________________ 81 5.3.2  Passieve aandrijving ________________________________________ 81 5.3.3  Tijdgebonden aandrijving ____________________________________ 81 5.3.4  Besluit___________________________________________________ 81
  6. 6. 66  Meten zonnepaneel LEGO _________________________ 82 6.1  Inleiding____________________________________________ 82 6.2  Meting 1____________________________________________ 82 6.2.1  Doel ____________________________________________________ 82 6.2.2  Voorbereiding proef ________________________________________ 82 6.2.3  Meetresultaten ____________________________________________ 84 6.2.4  Besluiten_________________________________________________ 84 6.3  Meting 2____________________________________________ 85 6.3.1  Doel ____________________________________________________ 85 6.3.2  Voorbereiding proef ________________________________________ 85 6.3.3  Meetresultaten ____________________________________________ 87 6.3.4  Besluiten_________________________________________________ 88 6.4  Besluiten voor de opbouw van ons LEGO model _____________ 897  Lichtsensor testen met de zon _____________________ 908  Stand zonnepaneel ______________________________ 92 8.1  Inleiding____________________________________________ 92 8.2  Azimut zon doorheen het jaar ___________________________ 93 8.3  Hoogte zon doorheen het jaar___________________________ 95 8.4  Gegevens 1 mei______________________________________ 989  Stand van aarde en zon _________________________ 100 9.1  Inleiding___________________________________________ 100 9.2  Beweging van de aarde doorheen de seizoenen ____________ 100 9.3  Bereken de zonshoogte op het middaguur ________________ 105 9.4  Berekenen van de daglengte op 1 mei ___________________ 10710  LEGO zonnevolger______________________________ 109 10.1  Constructie van de zonnevolger ________________________ 109 10.2  Programmeren van zonnevolger ________________________ 110 10.2.1  Startpositie bepalen van de zonnevolger _____________________ 110 10.2.2  Programma zonnevolger __________________________________ 112
  7. 7. 7Nawoord __________________________________________ 115Bijlagen _________________________________________________ 117 Bijlage 1: Logboek Marijn Theunynck __________________________ 117 Bijlage 2: Logboek Maarten Lermytte__________________________ 123 Bijlage 3: Logboek Klaas Deriemaeker _________________________ 129 Bijlage 4: Werk Nederlands _________________________________ 135 Bijlage 5: Werk Engels _____________________________________ 140 Bijlage 6: Werk Frans ______________________________________ 176 Bijlage 8: E-mails _________________________________________ 180 Bijlage 9: PowerPoint Voorstellingen __________________________ 183 Bijlage 10: Aanvraag lesvervangende activiteiten ________________ 188 Bijlage 11: Bezoek basisscholen _____________________________ 190 Bijlage 12: WetenschapEXPOscience 2009 ______________________ 192 Bijlage 13: Inschrijving Focus Aarde___________________________ 194Bibliografie ________________________________________ 195 
  8. 8. 8BLOK 1 LespakkettenEen eerste onderdeel van onze GIP bestaat uit lespakketten met behulp vanLEGO. Met behulp van onze lespakketten willen we wat lessen uit de tweedegraad aangenamer maken door leerlingen zelf kleine experimenten te latenuitvoeren met de LEGO Mindstorms NXT. Dit is een programmeerbare steen vanLEGO. Deze steen kan op verschillende manieren geprogrammeerd worden. Inonze lespakketten gebruiken we twee programmeersystemen: het programmavan LEGO zelf en LabVIEW. We hebben gewerkt met invulcursussen. Hierondervind je de ingevulde versies. Het ingevulde deel staat in blauw.1 Lespakketten technische vakken1.1 Lespakket Eenparige cirkelvormige beweging1.1.1 Vermogen – snelheid van de NXT1.1.1.1 InleidingIn deze meting gaan we op zoek naar een duidelijk verband tussen devermogens die je kunt instellen op de LEGO Mindstorms NXT en de snelheid vanhet standaardwagentje uit het bouwpakket van de LEGO Mindstorms NXT edu.1.1.1.2 MeetopstellingHet vermogen op de NXT wordt uigedrukt in een percentage van 0 tot 100procent. We weten dat de snelheid van het wagentje afhankelijk is van tweeparameters, de afgelegde weg en de tijd die nodig is om de weg af te leggen.Bij de NXT kunnen we naast het vermogen van een motor, ook de tijdsduur diede motor werkzaam moet zijn, instellen. Dit kunnen we op vier manieren: ingraden, in toeren, in seconden en onbegrensd. Wij kiezen seconden omdat dezeeen van de parameters zijn die we nodig hebben. Bij de meting kiezen wetijdsintervallen van 1s, 2s, 3s, 4s, 5s, 10s en 15s.We laten de NXT-robot gedurende enkele seconden rijden en meten dan deafgelegde weg, onze tweede parameter, op. Om dit zo correct mogelijk te doenlaten we de robot altijd vanaf een vast punt beginnen -bij het nulpunt op demeter- en laten we de NXT langs de meter rijden. Waar de robot stopt lezen wede afgelegde weg af. Om nauwkeurig die aflezing te kunnen uitvoeren moetenwe een vaste en betrouwbare manier hebben om de afgelegde weg op de meteraf te lezen. Hiervoor gebruiken we een kubusvormig blok. We drukken het bloktegen de ondergrond en dan schuiven we het tot tegen het wieltje. De maniervan aflezen zie je in onderstaande figuren.
  9. 9. 9Fig1.1 ECB: afleestechniekBij het kiezen van de vermogens waarbij we een meting gaan uitvoeren gingonze voorkeur uit naar vermogens van 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %,70 %, 80 %, 90 % en 100 %.Natuurlijk beïnvloedt de massa van de robot de snelheid. Bij de proeven in delessen mechanica zullen weinig tot geen sensoren gebruikt worden. Maar bij hetgebruik van de robot in de LEGO League zou dit misschien wel het geval kunnenzijn, daarom wogen we de twee robots. De basisopstelling weegt 530gram en deuitgebreide NXT opstelling weegt 803gram.Fig1.2 ECB: massa basis NXT Fig1.3 ECB: massa uitgebreide NXTOok de ondergrond beïnvloedt de snelheid. Hoe meer weerstand de ondergrondbiedt, hoe meer energie verloren gaat en dus hoe lager de snelheid. Wegebruikten als ondergrond een vinyl vloer. Vinyl heeft een lagere weerstand daneen tegelvloer of houten vloer omdat deze oneffenheden vertoont.Ook de stand van het achterwieltje kan een invloed geven op de uiteindelijkeafgelegde weg. Als het wieltje niet naar achteren is gericht dan gaat er vermogenverloren om het wieltje recht te trekken. Dit wordt verduidelijkt in volgendefoto’s.
  10. 10. 10Fig1.4 ECB: achterwiel in verlengde NXT -Fig1.5 ECB: achterwiel niet in verlengde NXTTenslotte wordt de snelheid ook bepaald door de batterij van de NXT. Wij voerende proef uit met een volle batterij.1.1.1.3 Meetresultatenvermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]vermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]20 1 6 6,000 20 1 2 2,00020 2 12,5 6,250 20 2 7,5 3,75020 3 19 6,333 20 3 13 4,33320 4 26 6,500 20 4 19 4,75020 5 34,5 6,900 20 5 24,5 4,90020 10 63 6,300 20 10 52 5,20020 15 98 6,533 20 15 81 5,4006,558 5,0636,402 4,33330 1 9 9,000 30 1 4 4,00030 2 19 9,500 30 2 14 7,00030 3 30 10,000 30 3 24 8,00030 4 41 10,250 30 4 34,5 8,62530 5 52 10,400 30 5 43,5 8,70030 10 104 10,400 30 10 88 8,80030 15 158 10,533 30 15 133 8,86710,396 8,74810,012 7,713NXT basis (motoren) NXT uitgebreid (motoren + sensoren)gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :
  11. 11. 11vermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]vermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]40 1 12,5 12,500 40 1 7 7,00040 2 27 13,500 40 2 21 10,50040 3 41 13,667 40 3 35 11,66740 4 57 14,250 40 4 48 12,00040 5 72 14,400 40 5 60 12,00040 10 147 14,700 40 10 127 12,70040 15 222 14,800 40 15 193 12,86714,538 12,39213,974 11,24850 1 15,5 15,500 50 1 10 10,00050 2 34 17,000 50 2 27 13,50050 3 51,5 17,167 50 3 44 14,66750 4 73 18,250 50 4 62 15,50050 5 92 18,400 50 5 79 15,80050 10 185 18,500 50 10 165 16,50050 15 283 18,867 50 15 250 16,66718,504 16,11717,669 14,66260 1 19 19,000 60 1 13 13,00060 2 41 20,500 60 2 35 17,50060 3 63 21,000 60 3 56,5 18,83360 4 89 22,250 60 4 76,5 19,12560 5 113 22,600 60 5 99 19,80060 10 229 22,900 60 10 201 20,10060 15 346 23,067 60 15 306 20,40022,704 19,85621,617 18,39470 1 22 22,000 70 1 16,5 16,50070 2 48 24,000 70 2 41 20,50070 3 73 24,333 70 3 67 22,33370 4 105 26,250 70 4 91 22,75070 5 132 26,400 70 5 117 23,40070 10 268 26,800 70 10 236 23,60070 15 404 26,933 70 15 355 23,66726,596 23,35425,245 21,821gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :NXT basis (motoren) NXT uitgebreid (motoren + sensoren)gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :
  12. 12. 12vermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]vermogen[%]tijd[s]afstand[cm]snelheid[cm/s]80 1 25 25,000 80 1 19 19,00080 2 55 27,500 80 2 49 24,50080 3 85 28,333 80 3 77 25,66780 4 120 30,000 80 4 105 26,25080 5 151 30,200 80 5 134 26,80080 10 305 30,500 80 10 277 27,70080 15 460 30,667 80 15 420 28,00030,342 27,18828,886 25,41790 1 27 27,000 90 1 22 22,00090 2 61 30,500 90 2 54 27,00090 3 97 32,333 90 3 86 28,66790 4 135 33,750 90 4 117 29,25090 5 170 34,000 90 5 150 30,00090 10 344 34,400 90 10 313 31,30090 15 516 34,400 90 15 477 31,80034,138 30,58832,340 28,574100 1 30 30,000 100 1 25 25,000100 2 67 33,500 100 2 61 30,500100 3 105 35,000 100 3 97 32,333100 4 150 37,500 100 4 131 32,750100 5 188 37,600 100 5 167 33,400100 10 384 38,400 100 10 345 34,500100 15 582 38,800 100 15 525 35,00038,075 33,91335,829 31,926NXT basis (motoren) NXT uitgebreid (motoren + sensoren)gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :gemiddeldesnelheid :De gemiddelde snelheid in het lichtgrijs, is de gemiddelde snelheid van allegemeten waarden. De gemiddelde snelheid in het donkergrijs is het gemiddeldevan de waarden in datzelfde donkergrijs. Bij deze metingen is de invloed van destartsnelheid kleiner.
  13. 13. 131.1.1.4 BesluitenOmdat bij een vermogen van 10 % de NXT robot haast niet vooruitgaat, hebbenwe beslist om deze meting niet in de tabel op te nemen. We kiezen er dan ookvoor in de proeven geen vermogen van 10 % te gebruiken.Bij vermogens vanaf 20 % zijn de gemeten waarden kwaliteitsvoller. Maar er isnog steeds een duidelijke invloed van de aanloopsnelheid. Bij het bepalen van degemiddelde snelheid werd enkel rekening gehouden met vermogens vanaf 4seconden. Dit gemiddelde staat in donkergrijs.Bij vermogens vanaf 70 % heeft de LEGO robot de neiging om bij langere tijdensterk af te wijken. Daarom verkiezen we tijdens de proeven vermogens tussen20 % en 70 % te nemen.De meetresultaten zijn redelijk klein, daarom leek het ons logisch om demaataanduidingen van meter per seconde te veranderen naar centimeterper seconde. In overleg met de leerkrachten mechanica hebben webeslist om de metingen uit te drukken in cm/s. Aangezien dit getallen zonderdecimalen zijn, worden de berekeningen makkelijker.1.1.1.5 Verband vermogen NXT – snelheid in cm/sWe beschikken over een gemiddelde snelheid bij enkele vermogens. We zoekeneen verband tussen de gemiddelde snelheid en de vermogens. Om dit te doenzetten we de waarden die we bekomen voor de vermogens op de x-as en degemiddelde snelheid bij dat vermogen op de y-as uit. Als we dit van allevermogens doen merken we dat er een lineair verband is tussen beiden. Om nude best passende rechte te vinden wordt gebruik gemaakt van lineaire regressie.Werkvolgorde: gebruik grafisch rekentoestel- invoeren gegevens x-as + opslaan gegevens in lijst L1- invoeren gegevens y-as + opslaan gegevens in lijst L2- statistisch plot inschakelen     2ND STAT PLOT Plot 1 AAN - alle functies uit geheugen wissen- lineaire regressie opvragen van lijst L1 en lijst L2 en laten opslaan infunctie Y1    STAT REKEN 4. LinReg ax B LinReg ax b L , L , Y  - aflezen functie + afronden functie- gegevens en grafiek met bekomen rechte
  14. 14. 14       : f x NXT 0,394969 . x 1,270717778Hieruit volgt dat het verband tussen de in te stellen vermogens van de NXT ende snelheid in centimeter per seconde bij een LEGO NXT robot in basisopstellingbij benadering weergegeven kan worden door volgende formule.f x NXT 0,395 . x 1,271Het verband tussen het vermogen van de NXT en de snelheid in centimeter perseconde bij de LEGO NXT robot met al zijn sensoren in basisopstellinggemonteerd kan bij benadering weergegeven worden door volgende formule.f x NXT 0,360 . x 2,080
  15. 15. 151.1.2 Snelheid uitlezen op de NXTDoel Berekeningen met de NXT uitvoeren.Opgave Weergeven van de snelheid in cm/s op het scherm van de NXT.Inleiding Experimenteel is bepaald dat het verband tussen het NXT vermogenbij basis opstelling en cm/s kan omschreven worden door volgendeformule. 0,39 . PNXT 1,270,395 . 1,271 %/De NXT software is niet is staat om met decimalen te rekenen, degetallen worden steeds afgerond waardoor je op het einde van jeberekening met een benaderende waarde zit. We vermenigvuldigende volledige vergelijking met 1000. Het eindresultaat delen we dandoor 1000.395 . P NXT′ 1271 ′ %′ /Voor het programmeren van deze oefening werk je in de volledigewerkomgeving van de NXT software die je links onderaan de lijstvindt. Dit is de middelste icoon. Je vindt alle blokken uit dealgemene werkomgeving onder de eerste icoon in de lijst‘Algemeen’. Om te kunnen rekenen heb je rekenblokken nodig. Dezevind je onder de vijfde icoon.Programma- Sleep een ‘verplaatsen’-blok in je programma. Kies een snelheid.- Sleep een eerste ‘variabele’-blok in je programma. Kies in ‘lijst’ voorgetal. Bij actie klik je schrijven aan en bij waarde vul je nogmaals je snelheidin. Hier ga je een variabele opslaan die je later kunt opvragen. Doe dit nu ookdoor nog een ‘variabele’-blok in je programma te slepen, maar nu zet je i.p.v.schrijven, lezen. Je leest nu de geschreven waarde.- Sleep nu ook een eerste ‘reken’-blok in je programma.Elke blok heeft een menu. Deze menu’s vind je door linksonder de pijl teklikken van de ‘verplaatsen’-blok. Van elke blok bevindt het menu zich opdeze plaats. Door op de iconen in de lijst te gaan staan met de aanwijzervan je muis zie je welke gegevens daar te vinden zijn. Wanneerverbindingen zijn gemaakt en je wilt het menu inklappen blijven alleen deverbonden tekens zichtbaar.
  16. 16. 16- Verbind nu in het menu van de ‘variabele’-blok ‘waarde’ met de van de‘reken’-blok. Als je nu op de ‘reken’-blok gaat staan zie je dat je de bewerkingkunt kiezen en de waarde van . De uitkomst van de bewerking vind jeonderaan in het menu en wordt aangegeven door een ‘#’ teken. Voer nu allenodige bewerkingen uit om de omzetting mogelijk te maken. Vergeet niet ophet einde nog door 1000 te delen.- Waarden kunnen niet op het NXT scherm weergegeven worden. Hiervoorhebben we de ‘getal in tekst’-blok nodig die je waarde in tekst omzet. Jeverbindt je waarde met ‘#’ en je kunt dan ‘T’ verbinden met de ‘T’ van jescherm blok. waarde zal wel op het scherm verschijnen, maar dit gedurendeeen fractie van een seconde. Daarom zet je na het programma nog een‘wacht’-blok. Hier kies je bij controle voor tijd en kies je een tijd, bijvoorbeeld10s. Hierdoor zal je de waarde op het scherm kunnen aflezen.Metingvermogen [%] experimentele snelheid [cm/s] afgelezen snelheid [cm/s]20 6,558 625 8,977 830 10,396 1035 12,467 1240 14,538 1445 16,521 1650 18,504 1855 20,604 2060 22,704 2265 24,650 2470 26,596 26Uit de meting werden de experimentele waarden voor 20 %, 30 %, 40 %, 50 %,60 % en 70 % gehaald. De waarden tussenin zijn het gemiddelde.Duid nu aan welke waarden bruikbaar zijn. Waarom zijn deze waarden beterbruikbaar dan de andere waarden?Deze waarden wijken minder dan 0,5 cm/s af van de werkelijke snelheid. |In december zou er een nieuwe versie uitkomen van het NXT programma. Ditprogramma zou kunnen rekenen met decimalen. Bijgevolg zou de benaderinggeen probleem meer opleveren.
  17. 17. 171.1.3 Inleidende proef1.1.3.1 Begrip eenparige cirkelvormige beweging (ECB)Definitie Een beweging gebeurt eenparig cirkelvormig als de beweging indezelfde zin gebeurt, op een cirkelbaan waarbij in gelijke tijdengelijke booglengten worden afgelegd.Ken jij enkele voorbeelden van ECB?- ||- |- |1.1.3.2 ExperimentDoel In deze proef moet je het verband tussen de hoeksnelheid en deomtreksnelheid aantonen.Opstelling De proef om het verband tussen hoeksnelheid en omtreksnelheid tebepalen voer je uit met onderstaande opstelling. Het bouwplan datnodig is voor deze proef krijg je van de leerkracht. De gebruiktegewichtjes wegen ongeveer 55 gram. Het touw is ongeveer 1 m langen wordt in de spaken van de schijven bevestigd (zie zwarte pijltjesop de grote foto).Fig1.6 ECB: opstelling inleidende proef1
  18. 18. 18Programma We laten de motor 3 omwentelingen draaien met een vermogenvan 75 %. Daarna stopt de motor. De tijd wordt afgelezen op hetscherm van de NXT.Welk blok voeg je in? Welke zijn de instellingen die je toepast?timertimer: 1actie: resetmotorduur: 3 omwentelingenvermogen: 75 %motor: Atimertimer: 1actie: lezengetal in tekstbeeldschermactie: tekstwachtcontrole: tijdtot: 5 secondenDeel 1 In deze proef is de diameter van de wieltjes van belang. Het grotewitte wiel noemen we wiel 1, het kleine grijze wiel is wiel 2.0,0635 0,0295Deel 2 Voer het programma uit. De as maakt 3 omwentelingen. Op heteinde van het proefje wordt de tijd die nodig was om deomwentelingen uit te voeren weergegeven op het scherm van deNXT.Om de afgelegde weg te meten meet je voor het uitvoeren van deproef de afstand van de massa’s tot je tafel. Na de proef meet jeopnieuw de afstand van de verschillende massa’s tot de tafel. Hetverschil van deze metingen geeft de afgelegde weg van die massa.Dit wordt verduidelijkt op de volgende afbeeldingen.
  19. 19. 19Fig1.7 ECB: opstelling voor proef Fig1.8 ECB: opstelling na proefMeet de afgelegde weg die elke massa na het proefje heeftafgelegd. Vul ook telkens de tijd in die werd weergegeven. Wanneerde proef is uitgevoerd, en je alles hebt opgemeten, trek je demassa’s voorzichtig terug naar beneden om de proef opnieuw uit tevoeren.Meting Tijd1steuitvoering 26342deuitvoering 25983deuitvoering 2617gemiddelde: 2,6Meting Afgelegde weg wiel 1 Afgelegde weg wiel 21steuitvoering 0,60 0,272deuitvoering 0,57 0,273deuitvoering 0,56 0,28gemiddelde: 0,58 0,27
  20. 20. 20Bepaal nu zelf de snelheid van elke massa. /Wiel 1De massa 1 legt 0,58 m af in 2,6 s, dus v,,0,223 m/s .Wiel 2De massa 2 legt 0,27 m af in 2,6 s, dus v,,0,104 m/s .Bepaal nu ook zelf het toerental van elk wieltje. /tWiel 1Schijf 1 draait 3 toeren in 2,6 s, dus n,1,15 s .Wiel 2Schijf 2 draait 3 toeren in 2,6 s, dus n,1,15 s .Besluit Bij elke meting is het motorvermogen constant. We stellen dus vastdat:- als we de diameter van de wieltjes veranderen, het toerentalconstant blijft .- hoe groter de diameter van de wieltjes is, hoe groter desnelheid is waarmee de massa’s opgehaald worden.De snelheid waarmee de massa omhoog wordt getrokkenis gelijk aan de omtreksnelheid van een punt op dat wieltje.Tijdens het experiment konden we vaststellen dat de snelheidwaarmee de massa omhoog wordt getrokken dezelfde is als desnelheid van elk punt op de omtrek van dat wieltje.De omtreksnelheid van een punt tijdens een ECB is de afstand diehet punt aflegt per tijdseenheid of anders gezegd: de omtrek van decirkel maal het toerental .. . /
  21. 21. 21We kunnen de snelheid waarmee de last opgehaald wordt ookuitdrukken in de doorlopen hoek in radialen per tijdseenheid. Ditnoemen we de hoeksnelheid en heeft als symbool en wordtuitgedrukt in rad/s.We weten dat een volledige cirkel 360 ° of 2 rad meet.Als een punt op een cirkel een toerental heeft van 1 toer perseconde 1 , dan is 2 / . Als 2 , dan wordt4 / . Hierdoor bekomt men de onderstaande formule.2 . /Bepaal nu de hoeksnelheid van elk wiel. 2 .Wiel 1Schijf 1 heeft een n van 1,15 s , dus ω 2 . 1,15 rad . s 7,23 rad/s.Wiel 2Schijf 2 heeft een n van 1,15 s , dus ω 2 . 1,15 rad . s 7,23 rad/s.Verband Zoek nu het verband tussen de omtreksnelheid en de hoeksnelheidvan de last.Vul de onderstaande tabel aan.DeVerhouding / komt overeen met de straal van de schijf.We bekomen dus een nieuwe formule . Het verband kunnenwe ook beschrijven met de onderstaande formule.. //_straal omtreksnelheid hoeksnelheid verhouding /Schijf 1 0,0318 0,223 7,23 0,0308Schijf 2 0,0148 0,104 7,23 0,0144
  22. 22. 221.1.4 Proef leerlingenDoel We willen de NXT-robot één cirkelbaan laten rijden. We willen voorafzelf kiezen hoe groot de cirkel zal zijn en hoe lang de robot daarovermoet doen. Het is de bedoeling dat we de snelheid van elk wieltjebepalen. We willen de snelheid instellen en uittesten. Daarom zullenwe de bekomen snelheid van de wieltjes daarna omvormen naar eenNXT-vermogen. De berekeningen worden gemaakt in cm.Gegevens t = 15 sR = 50 cmVoorstelling
  23. 23. 23Oplossinga) Bereken de afgelegde weg van het punt a bij het doorlopen van eenvolledige cirkelomtrek.| 2 50 . 2 . 314,16Bereken de omtreksnelheid van dit punt a.| n s| d 2 . R 2 . 50 cm 100 cm| v π . d . n π . 100 . cm . s 20,94 cm/sBereken de hoeksnelheid van de NXT-robot.ωR,,/0,419 rad/sNu kun je makkelijk de snelheid van het wiel in de punten b en c bepalen.| . 0,419 . 50 6,6 / . 18,2 /. 0,419 . 50 6,6 / . 23,7 /b) We weten uit metingen dat het verband tussen de snelheid en het NXT-vermogen kan uitgedrukt worden met de formule 0,39 . PNXT 1,27met de snelheid in cm/s en het vermogen van de NXT in %.,,,,, ,,49,9 50%,,, ,,64,0 64%c) Probeer dit nu uit. Teken met krijt een cirkel op de grond en duid zijnstartpositie aan. Zo zie je of de robot een cirkel beschrijft en of de robotaan zijn beginpositie stopt.Het kan gebeuren dat de robot net iets meer dan 1 cirkel doorloopt; dit isafhankelijk van de wrijving die de robot ondervindt.
  24. 24. 241.2 Lespakket wrijving1.2.1 InleidingWrijving is een natuurkundig begrip dat de weerstandskracht aanduidt, dieontstaat als twee oppervlakken langs elkaar schuiven terwijl ze tegen elkaar aangedrukt worden.We hebben 3 verschillende soorten wrijving, geef bij elk een voorbeeld:- rollende wrijving: |- glijdende wrijving: |- luchtweerstand: |Wrijving kan leiden tot vormverandering en warmteproductie .De wrijvingskracht leidt zoals elke kracht tot een “versnelling”. Omdat dewrijvingskracht altijd in tegengestelde zin werkt als de beweging, leidt wrijvingaltijd tot “negatieve versnelling” , ofwel vertraging. Een bewegend voorwerp datalléén wrijving en verder geen andere krachten ondervindt, gaat dus steedslangzamer bewegen tot het stil staat.In de volgende leerlingenproeven hebben we het over de glijdende wrijving. Wewillen de onderstaande wetten testen op hun juistheid.De wrijvingswetten- 1ewet:De weerstand die je ondervindt bij het verschuiven van een voorwerp isonafhankelijk van de grootte van de contactvlakken.- 2ewet:De wrijvingsweerstand is recht evenredig met de normaalkracht:hoe zwaarder het te verplaatsen voorwerp, hoe groter de wrijvingskracht.- 3dewet:De wrijvingsweerstand is afhankelijk van de afwerking en aard van decontactvlakken. Een stoel verschuift gemakkelijk op een gladde vloer,moeilijk op een ruwe betonvloer.
  25. 25. 25statische wrijvingsfactor kinematische wrijvingsfactorcontactvlakken droog gesmeerd droog gesmeerdStaal op staal 0,80 - 0,15 0,23 - 0,11 0,57 - 0,03 0,20 - 0,03Staal opgietijzer0,35 - 0,20 0,20 - 0,10 0,27 - 0,13 0,13 - 0,03Hout op hout 0,60 - 0,20 0,16 0,40 - 0,20 0,08Rubber opasfalt0,90 - 0,60 0,45 0,50 0,40Staal op hout 0,50 - 0,20 0,65 0,50 0,22 - 0,081.2.2 Proef leerlingenDoel Bij deze proef leg je een blokje op een helling. Vergroot de hellingshoekmet behulp van een NXT-motor (zie foto volgende pagina). Bij deze proefheb je een motor nodig die er voor zorgt dat de helling langzaam omhooggaat door middel van een tandwiel en tandlat. Met behulp van eenultrasone sensor ga je na wanneer het blokje naar beneden begint teglijden. Het gebeurt wel eens dat de ultrasone sensor het blokje nietopmerkt. Deze meting moet je dan natuurlijk wel hernemen.Fig1.9 Wrijving: glijdende wrijvingBenodigdheden- LEGO NXT doos- LEGO education doos (9648)- schuurpapier- normaal wit papier- massa’s
  26. 26. 26OpstellingJe plaatst het blokje net niet voor de ultrasone sensor. Van zodra het blokjebegint te schuiven merkt de ultrasone sensor dit op en stopt de motor. Nu kun jede hoek van de helling meten. Op deze manier kun je de drie wetten testen.Ontwerp een constructie zoals op de foto’s.Fig1.10 Wrijving: opstellingProgrammeer de NXT als volgt:
  27. 27. 27Formules- de wrijvingskracht ._ _De wrijvingsfactor kun je berekenen met . Je kunt ook dewrijvingsfactor tussen bepaalde materialen vinden in je tabellenboek pagina 31.- de zwaartekracht ._ _ /- De normaalkrachtDe component van de zwaartekracht volgens de y-richting kun je berekenenmet .Proef 1Construeer een zwarte blok in de vorm van een balk. Zwarte blokken wordenheel goed waargenomen door de ultrasone sensor. In deze balk verwerk je twee“balast”-blokken (zware blokken). Een dergelijk zware blok weegt 55 g.Leg de balk de ene keer op een groot zijvlak, een andere keer op een kleinzijvlak, zodat het contactoppervlak wijzigt. Zorg er wel voor dat je de balk bij alleproeven op dezelfde plaats legt. Ze mag ook niet recht voor de NXT-ultrasonesensor liggen omdat de helling anders niet omhoog zal gaan.Voer iedere proef 10 keer uit, meet telkens de hoek en bepaal het gemiddelde.We meten de hoek zoals op de onderstaande figuur.Fig1.11 Wrijving: “balast”-blok Fig1.12 Wrijving: methode om hoek te meten
  28. 28. 28Meting 1: met twee “balast”-blokken, balk plat gelegdvermogen: 40massa: 110 gramWe voeren de proef 10 keer uit:1emaal: 31° 6emaal: 29° |2emaal: 30° 7emaal: 28° |3emaal: 28° 8emaal: 27° |4emaal: 30° 9emaal: 29° |5emaal: 30° 10emaal: 28° |gemiddelde hoekwaarde: 28,9° |Meting 2: met twee “balast”-blokken, balk rechtopvermogen: 35massa: 110 gram.We voeren de proef 10 keer uit:1emaal: 30° 6emaal: 30° |2emaal: 27° 7emaal: 27° |3emaal: 26° 8emaal: 28° |4emaal: 29° 9emaal: 27° |5emaal: 32° 10emaal: 32° |gemiddelde hoekwaarde : 28,6° |BesluitDe weerstand die je ondervindt bij het verschuiven van een voorwerp isonafhankelijk van de grootte van de contactvlakken. (Wet 1)
  29. 29. 29Vul de onderstaande tabel aan en bereken de wrijvingskracht. f tan αnormaal wit papier°110 28,6 0,34 1,079 0,947 0,947 0,322Proef 2Construeer opnieuw een zwarte blok in de vorm van een balk. Voor deze proefgebruiken we in meting 1, vier “balast”-blokken en voor meting 2 gebruiken weer geen.Voer de proef opnieuw 10 keer uit, meet telkens de hoek en bepaal hetgemiddelde.Meting 1: met vier “balast”-blokkenvermogen: 45massa: 220 gramWe voeren de proef 10 keer uit:1emaal: 28° 6emaal: 32° |2emaal: 30° 7emaal: 28° |3emaal: 28° 8emaal: 27° |4emaal: 31° 9emaal: 32° |5emaal: 29° 10emaal: 28° |gemiddelde hoekwaarde: 29,3° |
  30. 30. 30Meting 2: zonder “balast”-blokkenvermogen: 35massa: 0,022 kgWe voeren de proef 10 keer uit:1emaal: 30° 6emaal: 29° |2emaal: 34° 7emaal: 33° |3emaal: 28° 8emaal: 32° |4emaal: 29° 9emaal: 29° |5emaal: 28° 10emaal: 31° |gemiddelde hoekwaarde: 30,3° |BesluitVergelijk deze hoekwaarden.- Meting 1: We bekomen een gemiddelde hoekwaarde van 29,3° bij hetblok met vier “balast”-blokken.- Meting 2: We bekomen een gemiddelde hoekwaarde van 30,3° bij hetblok zonder “balast”-blokken.Vul de onderstaande tabel aan en bereken de wrijvingskrachten in beidegevallen.normaal wit papier°220 29,3 0,56 2,158 1,882 1,882 1,05622 30,3 0,58 0,216 0,186 0,186 0,109Hoe zwaarder het te verplaatsen voorwerp, hoe groter de wrijvingskracht.(Wet 2) Let op, de hoek verandert theoretisch niet bij gebruik van eenzwaarder voorwerp. In bovenstaande proef is er een verwaarloosbaarverschil.
  31. 31. 31Proef 3In deze proef gebruiken we nu eens wit papier en dan weer schuurpapier alsondergrond. We laten achtereenvolgens een balk met 1, 2, 3 en 4“balast”-blokken naar beneden glijden, meten telkens de hoek en berekenen debijhorende wrijvingskracht.normaal wit papier°55 33° 0,65 0,540 0,453 0,453 0,294110 35° 0,70 1,079 0,884 0,884 0,619165 34° 0,67 1,619 1,342 1,342 0,905220 33° 0,65 2,158 1,810 1,810 1,175schuurpapier°55 42° 0,90 0,540 0,401 0,401 0,361110 43° 0,93 1,079 0,789 0,789 0,736165 43° 0,93 1,619 1,184 1,184 1,104220 42° 0,90 2,158 1,604 1,604 1,444BesluitBij schuurpapier meet je een grotere hoek dan bij wit papier. (wet3)Hoe zwaarder het te verplaatsen lichaam, hoe grotere dewrijvingskracht. (wet 2)
  32. 32. 32Is er een lineair verband tussen de massa en de wrijvingskracht?We tekenen de punten in een grafiek en verbinden ze met elkaar.Met het rekentoestel voeren we een lineaire regressie uit op de gevondenmeetwaarden.- schuurpapier: 0,006894 0,1262- normaal wit papier: 0,00362 0,240800,511,522,50 100 200 300 400wrijvingskracht[newton]massa [gram]normaal wit papierschuurpapier
  33. 33. 331.2.3 Proef wrijving in de 18deeeuwTijdens onze driedaagse studiereis naar Londen gingen we naar hetScience Museum. Daar kregen we de opdracht op zoek te gaan naar eenonderwerp dat verband houdt met ons eindwerk. Na een leerrijke excursiedoorheen het museum belandden we in de afdeling ‘Science in the 18th century’.We vonden er tot onze verbijstering een gelijkaardige proef aan deze van onslespakket van wrijving.De proef werd uitgevonden door George Adams in opdracht van Koning GeorgeIII in februari 1761. Het was de bedoeling om te onderzoeken bij welke massaen bij welke helling een huifkar naar beneden zou beginnen rollen. De opstellingvan de proef toont grote gelijkenissen met onze proef van wrijving. Er wordt ookmet een aanpasbare helling gewerkt maar hier wordt deze toegepast door middelvan een schroef. De hoek wordt hier ook gemeten, opnieuw net zoals in hetlespakket.Fig1.13 Opstelling proef met gradenboog Fig1.14 SchroefsysteemEr wordt in het lespakket een vergelijking gemaakt met verschillende onder-gronden. Ook in de proef van George Adams wordt hiermee rekening gehouden.Concreet werd er een hobbelige grond gebruikt die een kasseien weg moestvoorstellen. Het wagentje dat gebruikt werd voor de proef kon geladen wordenmet verschillende massa’s. Er werd ook onderzoek gedaan naar de invloed vanhet contact tussen de wieltjes van het wagentje en de ondergrond. Er werdenverschillende wielen op het karretje geplaatst met een verschillende breedte omde invloed te kunnen vergelijken.Fig1.15 Wielen om op de huifkar te monteren met verschillende breedtes
  34. 34. 341.3 Lespakket zonne-energie1.3.1 Inleiding1.3.1.1 Werking zonnepaneelEen zonnepaneel is een paneel dat je richt naar de zon en dat dankzij delichtinval elektriciteit opwekt. Een zonnepaneel bestaat uit fotovoltaïsche cellen.Foto betekent licht en met voltaïsch verwijzen we naar spanning. Fotovoltaïschecellen wekken dus spanning op uit licht.Fig1.16 Zonne-energie: zonnepaneel LEGOWaar zag jij al eens toepassingen van zonnepanelen? Noem er twee.- ||- ||In 1958 werd voor het eerst fotovoltaïsche zonne-energie toegepast in dekunstmatige satelliet Vanguard I. Deze satelliet werd rond de aarde gebracht omgegevens te verzamelen over de vorm van de aarde.Een zonnecel bestaat uit een dun plaatje halfgeleidend silicium dat enkel bijzonnestraling elektriciteit geleidt. Dit silicium wordt gewonnen uit zand, inovervloed voorradig op onze planeet. Chemische bewerkingen creëren in hetsilicium een positieve onder- en negatieve bovenlaag. Hierdoor ontstaat eenspanningsverschil vergelijkbaar (±0,7 V) met de plus- en minpool van eenbatterij.
  35. 35. 35Fig1.17 Zonne-energie: zonnecelMet losse zonnecellen valt weinig aan te vangen doordat de opgewekte spanningte laag is. Daarom schakelen we in de praktijk de zonnecellen in serie en/ofparallel. In serie kunnen we dan de spanningen (volt) optellen, in parallel tellenwe de opgewekte stroom (ampère) op. Hierdoor creëren we een voltaïschsysteem of met andere woorden een zonnepaneel.Om de door een zonnepaneel opgewekte spanning te gebruiken bijhuishoudtoestellen hebben we wisselspanning nodig (AC), terwijl de spanningopgewekt door een zonnepaneel gelijkspanning (DC) is. Dus gebruiken we eenomvormer om de gelijkspanning om te vormen naar een wisselspanning.1.3.2 Inleidende proef (leerkracht)1.3.2.1 DoelHet is de bedoeling om kort maar bondig de werking van een zonnepaneel uit teleggen. Daarna wordt de werking vlug gedemonstreerd aan de hand van eenkleine constructie. Dan is het de beurt aan de leerlingen om zelf een proefje uitte voeren.Fig1.18 Zonne-energie: voorbeeldproefje
  36. 36. 361.3.2.2 ProefBenodigdheden- LEGO doos (9684 versie 46)- lamp 60 W (mat)- lamp 100 W (helder)OpdrachtMet dit proefje toon je aan dat de lichtsterkte een invloed heeft op het vermogendat het zonnepaneel levert. Gebruik daarvoor de volgende opstelling.Fig1.19 Zonne-energie: opstelling inleidende proefZoals je merkt, maak je gebruik van een tandwieloverbrenging die versnellendwerkt. Zo zie je beter dat de wijzer (het grijze roterende deel) vlugger of tragergaat draaien.Beweeg de lamp van hoog naar laag. Doe dit met de verschillende lampen.||||
  37. 37. 371.3.3 Proef met LEGODoelIn deze proef hebben we geen omvormer nodig omdat de LEGO motoren werkenop gelijkspanning.Het is de bedoeling dat je aan de hand van het proefje duidelijk de werking vaneen zonnepaneel waarneemt. Met de meetresultaten kun je ontdekken welkefactoren er belangrijk zijn om het zonnepaneel optimaal te benutten of andersgezegd een maximaal rendement te behalen.Benodigdheden- LEGO doos (9684 versie 46)- Lamp 60 W (helder)- lamp 60 W (mat)- lamp 100 W (mat)- lintmeter- chronometerOmschrijving proefBouw een constructie zoals hieronder afgebeeld. Hierbij wordt een motoraangedreven door een zonnepaneel. Het zonnepaneel wordt beschenen doorkunstmatig licht afkomstig van een lamp die boven het zonnepaneel wordtgeplaatst. De afstand tussen de lamp en het zonnepaneel verandert gedurendede metingen. Gebruik verschillende soorten lampen: 60 W en 100 W, matte endoorzichtige. Dit laat je toe om tamelijk vlot conclusies te trekken.Fig1.20a Zonne-energie: opstelling proef met LEGO
  38. 38. 38Fig1.20b Zonne-energie: opstelling proef met LEGOHet zonnepaneel wekt bij het beschijnen door de lamp energie op en laat demotor draaien. Neem de tijd op die nodig is om een voorwerp over een bepaaldeafstand te verplaatsen.Neem hiervoor een herkenbaar punt bovenaan en onderaan en meet de afstand.De afstand bedraagt 35 cmMeet vervolgens de tijd die nodig is om een object naar boven te hijsen overdeze afstand. Hieruit kun je gemakkelijk de snelheid berekenen met de volgendeformule.met /__Herhaal deze meting bij elke soort lamp, dus bij verschillende lichtsterkten.Plaats de lamp telkens op dezelfde afstand van het zonnepaneel en rechterboven.Herhaal daarna dezelfde meting maar met de lamp op een andere afstand vanhet zonnepaneel.Resultatenlichtbron 5 cm van zonnecel60 W (helder) 60 W (mat glas) 100 W (mat glas)35 35 353,85 4,56 3,62/ 9,09 7,68 9,67
  39. 39. 39lichtbron 6 cm van zonnecel60 W (helder) 60 W (mat glas) 100 W (mat glas)35 35 354,10 4,62 3,90/ 8,54 7,58 8,97lichtbron 7 cm van zonnecel60 W (helder) 60 W (mat glas) 100 W (mat glas)35 35 354,65 8,50 4,06/ 7,53 4,12 8,62lichtbron 8 cm van zonnecel60 W (helder) 60 W (mat glas) 100 W (mat glas)35 35 355,20 13,0 4,20/ 6,73 2,69 8,33lichtbron 9 cm van zonnecel60 W (helder) 60 W (mat glas) 100 W (mat glas)35ONVOLDOENDELICHTSTERKTE356,95 4,43/ 5,04 7,90lichtbron 10 cm van zonnecel60 W (helder) 60 W (mat glas) 100 W (mat glas)ONVOLDOENDELICHTSTERKTEONVOLDOENDELICHTSTERKTE354,83/ 7,25Bij lampen van 60 W kun je geen meting meer uitvoeren vanaf een afstand van10 cm omdat de lichtsterkte te laag is. Bij een matte lamp van 60 W werkt demotor al niet meer vanaf een afstand van 9 cm.
  40. 40. 40Besluit- Naarmate de lamp meer vermogen bezit, is de snelheid groter .- Naarmate je de lamp verder van het zonnepaneel afhoudt,is de snelheid kleiner .- Kun je omschrijven wat dit inhoudt voor het gebruik van echte zonnepanelen?Bij het gebruik van echte zonnepanelen is de lichtintensiteit van de zon van grootbelang: hoe hoger de lichtintensiteit van de invallende zonnestralen op hetzonnepaneel, hoe meer stroom/spanning je kunt opwekken. _In de winter bevinden we ons verder van de zon en zullen we dus minder rendementvan de panelen hebben. Op een zonnige dag schijnt de zon het felst rond de middag enzal het rendement het grootst zijn. _Verloop snelheden0,002,004,006,008,0010,0012,000 2 4 6 8 10 12snelheid[cm/s]afstand lamp tot zonnepaneel [cm]60W60W (mat)100W (mat)
  41. 41. 411.4 Ontwerpen in beeld brengen met LDraw1.4.1 InleidingEen eerste programma waarmee we probeerden onze ontwerpen te tekenen wasLEGO Digital Designer. Dit programma werd echter als te eenvoudig bevondendoor ons. Het soort LEGO-blokken dat je erin terugvindt is veel te klein. Om ietsdeftigs te kunnen construeren met LEGO Mindstorms NXT. Daarom stapten weover naar LDraw.1.4.2 Werken met LDrawLDraw vind je via de volgende link.http://www.ldraw.org/GetStarted-Win.htmlLDraw bevat de installatie van MLCad en LDview. Met MLCad maak je LEGOontwerpen en met LDview bekijk je de ontwerpen in 3D weergave. MLCad is eenheel gebruiksvriendelijk programma. Het werkt op basis van drag & drop.Om een ontwerp te maken klik je eerst het volgende symbool aan want in MLCadheb je hoofdzakelijk twee onderdelen, een eerste onderdeel is de “ontwerpstand” en een tweede onderdeel is de “plan stand” met volgend symbool, waar jede bouwstappen kan nakijken.Fig1.21 MLCad: Ontwerp stand Fig1.22 MLCad: Plan stand1.4.2.1 Hoe start je een ontwerp?Je doet dit door op de ontwerpstand te klikken. Daarna voer je een blok in uit dekeuzelijst. Tijdens de bouw van het ontwerp kan je ook bouwstappen aanduiden,dit is nodig om later het bouwplan te kunnen bekijken. Deze stappen duid je aandoor op de laatst geplaatste blok te klikken en daarna op edit, waarna je op addklikt en vervolgens step.De kleuren van de LEGO blokken kan je ook veranderen, net zoals de positie inrichting van x, y en z. Een blok kan je ook op verschillende tussenafstandenverplaatsen. Om een blok heel nauwkeurig te verplaatsen selecteer je volgendpictogram.Fig1.23 MLCad: Fijn kader
  42. 42. 42Als laatste stap moeten we opslaan, dit doe je door op file en save as te klikkenen daar een bestandsnaam op te geven en op te slaan. Nu kan je ook nog eenstukkenlijst of een afbeelding van je constructie opslaan, dit doe je ook door opfile te klikken waarna je de gewenste keuze aanklikt.1.4.2.2 Hoe bekijk je de bouwstappen?Je opent het bestand dat je gemaakt hebt. Nu selecteer je het symbool van planstand. Klik in de stukkenlijst op het eerste blok dat je hebt geplaatst. Nu zie jenormaal maar 1 blok staan op je scherm, de volgende bouwstap bekijk je doormiddel van gebruik te maken van volgende werkbalk.Fig1.24 MLCad: navigatiebalkDit is het gebruik van MLCad in een notendop, natuurlijk zijn er nog veel meeropties, maar deze zou je zelf kunnen ontdekken naarmate je het programmabeter begint te kennen.1.4.3 Enkele tips- Inzoomen op je constructie doe je door middel van het gewenste aanzichtte selecteren en de scroll van je muis heen en weer te bewegen.- De constructie verplaats je door op de scroll te klikken en ondertussen demuis te bewegen.- Om enkel maar de opstelling te bekijken in 3D nadat deze af is gebruik jebeter het programma LDView dat ook verwerkt zit in de installatie vanLDraw.- Een uitgebreider document over de werking van dit programma vind je opde volgende website. http://www.hpfsc.de/mlcd_tut/tut_dut.html
  43. 43. 432 Lespakketten ICT2.1 Lespakket LabVIEW2.1.1 LabVIEW, van Mac tot LEGO2.1.1.1 InleidingLabVIEW, Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench, is eengrafische programmeeromgeving. Dit programma wordt gebruikt bij metingen alseen schakel tussen de meetinstrumenten en de computer. Deze software vindtzijn toepassing in besturingstechnieken, in simulaties en in het bestuderen vanparameters die onmiddellijk digitaal kunnen worden geanalyseerd. Een mooivoorbeeld is een elektrische centrale waar meetresultaten van over de gehelecentrale direct bestudeerd kunnen worden om mogelijke gebreken waar tenemen.2.1.1.2 GeschiedenisIn 1976 startten drie ingenieurs - Dr. James Truchard, Jeff Kodosky en BillNowlin – met de ontwikkeling van een programma om meetwaarden digitaalsneller te kunnen verwerken en te automatiseren. Dit kleinschalig project,National Instrument genoemd, werd ontwikkeld voor Macintosh, de naam van decomputers van computerproducent Apple. Die bezaten de enige systemen die inde jaren ‘70 beschikten over een grafische interface.Slecht één jaar later, in 1977, werden hun eerste GPIB producten aangekondigddie het mogelijk maakten om meetinstrumenten met een microcomputer teverbinden. GPIB is een door de IEEE gestandaardiseerde 8-bits parallelle bus dievoor de verbinding tussen computer en meettoestel instaat. Kelly Air Force Basein San Antonio was de eerste klant van het nog jonge bedrijf. In 1980produceerde NI 300_000 GPIB producten en streek daarmee een winst van$ 60_000 op. In 1985 kreeg het bedrijf de IBM Quality Award voor de bestecomputer gebaseerde GPIB interface.Fig2.1 LabVIEW: GPIB poort van National Instruments
  44. 44. 44In 1986 werd LabVIEW ontwikkeld en ter beschikking gesteld van Macgebruikers. Windows gebruikers moesten nog een jaartje wachten voor ook zijgebruik konden maken van deze grafische programmeer omgeving. De Windowsversie werd LabWindows gedoopt en was compatibel met MS DOS. Vanaf danging het ondertussen miljoenenbedrijf wereldwijd NI afdelingen openen.Vier jaar na de release van LabVIEW werd versie 2.0 van LabVIEW enLabWindows op de markt gebracht. Deze versie garandeerde een betereprestatie. In 1993 werd de nieuwe software, LabVIEW 3.0, ook beschikbaar voorWindows- en UNIX’s- gebruikers.In 1996 werd LabVIEW 4.0 beschikbaar gesteld. Deze versie van het programmawerd uitgerust met de NI BridgeVIEW software zodat het mogelijk werd LabVIEWte gebruiken voor industriële automatisering. LabVIEW 5.0 deed zijn intreden in1998 en werd uigerust met ActiveX bus, multithreading ook multitasking watmeerdere processen tegelijk kan uitvoeren en een distributed computing tool dieeen taak over verschillende computers kan verdelen.NI kondigde LabVIEW 6.1 aan in 2002 en ontwikkelde daarmee een programmadat de meest innoverende grafische aspecten van zijn tijd combineerde metvernieuwende besturingstechnieken.Met de komst van LabVIEW 7.0 in 2003 werd het programma interface ergvereenvoudigd en werden de toepassingen uitgebreid. Informatie uitwisselen meteen PDA, gaande van FPGA’s tot de Palm OS, behoorde ook tot het uitbreidenvan de software. Een jaar later werd LabVIEW 7.1 beschikbaar gesteld. Designificante update van deze versie maakte de verbinding met 32 bit processormogelijk.In 2006 kwam de vernieuwde LEGO Mindstorms op de markt, de LEGOMindstorms NXT genaamd. Dit is bestuurbare LEGO die zelfstandig acties kanuitvoeren. Deze acties worden vanaf de Mindstorms edu NXT softwaregeprogrammeerd. Dit programma is gebaseerd op LabVIEW 7.1 omdat dezesoftware kan werken met 32 bit systemen. Er werd ook een LabVIEW Toolkitvoor de LEGO MINDSTORMS NXT uitgebracht. Met deze toolkit kan nu ook metLabVIEW de LEGO NXT geprogrammeerd worden.Fig2.2 LabVIEW7.1 met de LEGO Mindstorms NXTIn datzelfde jaar 2006 werd versie 8.0 openbaar gemaakt. Met deze versie zijntoepassingen als DSP en ingebedde besturingssystemen beschikbaar. Deafkorting DSP staat voor ‘Digital signal processing’ en is een microprocessor diezijn gebruik bij het bewerken van continue digitale signalen vindt. Ingebeddebesturingssystemen zijn systemen die één of meerde concrete taken voor eenspecifiek apparaat vervullen. In verdere update zullen draadloze verbindingenmet Wi-Fi en compatibiliteit met multikernprocessors aan bod komen. Dezelaatste is een verwerkingseenheid die bestaat uit meerdere onderdelen dieonafhankelijk van elkaar taken kunnen uitvoeren.
  45. 45. 452.1.2 Starten met LabVIEW en de LEGO NXT2.1.2.1 LabVIEW startenIn dit lespakket maken we gebruik van de studentenversie van LabVIEW 7.1.Om LabVIEW op te starten klik je simpelweg op de snelkoppeling van hetprogramma. We zien het opstartscherm bij eerste gebruik (fig2.3) van hetprogramma verschijnen. Hier klik je op ‘continue’. Je kan het opstarten van ditscherm ook uitschakelen door linksonder het vakje aan te vinken. Dan ga jedirect naar het opstartscherm (fig2.3) van LabVIEW. Hier kun je kiezen of je eennieuw document wil openen, wil verder werken aan een bestaand document, deconfiguraties van het programma wil aanpassen of de helpfunctie wil raadplegen.Fig2.3 LabVIEW: opstartscherm bij eerste gebruik Fig2.4 LabVIEW: opstartschermDruk op ‘New…’ om een nieuw document te openen. Wanneer je op deze knopdrukt gaat een nieuw scherm open. Hier zie je de verschillende types bestandenom mee te werken. Klik de bovenste mogelijkheid ‘blank VI’ aan. Je kan ookdirect een ‘blank VI’ openen door in het opstartscherm (fig2.4) naast ‘New…’ ophet pijltje te drukken en op ‘blank VI’ te drukken. Je ziet nu twee schermenopengaan, een ‘Block Diagram’-kader en een ‘Front Panel’-kader.In het blokdiagram (Fig2.5) wordt het programma opgebouwd. Hier komen alleblokken en alle verbindingen die je ook in de elektronica vindt. Hier vind je ookalle inputs, outputs tot zelfs de logische functies.
  46. 46. 46In het frontpaneel (Fig2.6) wordt het programma bestuurd. Dit wordt vooralgebruikt wanneer er tussen de NXT en het programma gegevens uitgewisseldworden. Zo kunnen gegevens van de NXT in Labview in een tabel of grafiekworden gezet. Hierdoor kan de NXT optimaal benut worden.Fig2.5 LabVIEW: block diagram Fig2.6 LabVIEW: front panel2.1.2.2 Installeren NXT toolkitOm de Lego NXT te kunnen programmeren vanaf LabVIEW moet de Lego NXTToolkit van de National Instruments website, ni.com, gedownload worden. Opdeze website klik je bij zoeken ‘LabVIEW Toolkit for LEGO NXT’ in. Je opent‘LabVIEW Toolkit for LEGO® Mindstorms® NXT’. Download daar de juiste versie,naargelang het computerbesturingssysteem en de versie van LabVIEW waarmeeje werkt. Unzip het bestand en voer vervolgens het exe-bestand uit. Daarnamoet je de computer opnieuw opstarten.Om de toolkit te installeren moet je vervolgens LabVIEW openen. In hetblokdiagram ga je naar ‘Tools»Advanced»Mass Compile’. Hier zoek jelabVIEWvi.libaddonsNXTToolkit en klik je op ‘select Curr Dir’. Wanneer je ditgedaan hebt opent er een ander scherm waar je op ‘Mass Compile’ klikt om hetcompileren te starten. Dit duurt een tiental minuten. Nu is het programma klaarom de Lego NXT te programmeren. (De werking van de Toolkit is momenteel(september 2008) niet gegarandeerd met Windows Vista).
  47. 47. 472.1.2.3 NXT Functies en ‘Tool palette’De functies/besturingen waarmee een programma is opgebouwd vind je door inhet scherm van het blokdiagram rechts te klikken. Om dit scherm vast te zettendruk je op het icoontje in de titelbalk voor functions/controles (fig2.7). In dezemenu’s vind je alle mogelijke functies en besturingen. Diegene om je NXT teprogrammeren, ‘NXT Toolkit’, vind je bij ‘All Functions’ rechtsonder. Je gebruikthet ‘drag and drop’ systeem om de blokken in het scherm te plaatsen. Gebruikaltijd blokken uit de NXT Toolkit om de NXT te programmeren.Om de functieblokken op het scherm te verplaatsen, te verbinden of aan tewijzen kun je gebruik maken van de specifieke symbolen uit de tools-palet. Dezevind je door naar ‘Window» Show Tools Palette’ te gaan. Standaard is dit paletop automatisch ingesteld. Dit merk je aan de groene knop die opgelicht is. Dit ishet eenvoudigst, dan gebeurt alles vanzelf. Je kunt echter ook op deverschillende aanwijsmogelijkheden drukken om deze specifieke aanwijzers tegebruiken.Fig2.7 LabVIEW:functies – niet vastgezet Fig2.8 LabVIEW: toolpalet - vastgezetIn het frontpaneel zijn er soortgelijke functies die we nu ‘Controls’ of besturingnoemen. Deze ‘Controls’ verkrijg je opnieuw door in het scherm rechts teklikken. Kies hier opnieuw voor ‘All Controls’ en ‘NXT Toolkit’.Fig2.9 LabVIEW: besturingen
  48. 48. 482.1.2.4 FlowchartsEen flowchart is een schematische voorstelling van een programma. Voor je eenprogramma maakt moet je weten hoe je gaat programmeren. Je analyseert deopgave en gaat met die analyse een structuur van het programma maken.Hieronder staan de basiselementen om een flowchart te maken.- start/stop, ovaal - input/output van informatie, gegevensvb. : bestelling die binnenkomt in bedrijf- waarde geven aan een variabele, proces- keuze (JA/NEE), beslissing- begin herhaling, voorbereiding- subprogramma, vooraf ingesteld proces- geeft richting aan, pijl
  49. 49. 492.1.3 Enkele eerste programma’s2.1.3.1 Opdracht 1Opdracht Laat de robot gedurende 2 seconden rechtdoor rijden.FlowchartProgrammaOm de bovenstaande flowchart te volgen moet je op zoek naar functies inhet blokdiagram. Je gaat naar ‘NXT Toolkit’ voor de nodige blokken.Je hebt eerst een input, de NXT-knop nodig. Deze vind je dan ook bij ‘NXTLibrary Input’. Sleep deze in het werkveld.Op analoge manier zoek je een blok die de robot vooruit laat rijden. Dezeblokken bevinden zich bij ‘Output’. De motorblokken zijn opgedeeld zoals bij desoftware van de NXT. De bovenste rij ‘motor’ is specifiek voor één motor, detweede rij ‘sync’ is de bediening voor twee motoren samen. Kies voor ‘sync time’.Door dubbel te klikken op het motorblok zie je de mogelijke instellingen en kunje de tijd instellen op twee seconden.Om deze blokken nu correct te verbinden moet je weten welke contacten je moetgebruiken. Klik op en vervolgens op het blok. Op deze manier zie je debetekenis van alle in- en uitgangen van dit blok. Verbind de blokken correct viade ‘Tools palette’.Het programma is klaar. Om dit op de NXT te krijgen zorg je dat de NXT aanstaat en ga je naar ‘Tools»NXT Module»NXT Terminal’. De werking van deknoppen komt steeds te voorschijn door met de aanwijzer bovenop de knop testaan. Download het programma door op de tweede knop te drukken! Wil je hetprogramma direct starten druk dan op de eerste knop.OplossingFig2.10 LabVIEW opdracht 1: oplossing
  50. 50. 502.1.3.2 Opdracht 2Opdracht Laat de robot voortdurend rechtdoor rijden. Wanneer je in dehanden klapt, stopt de robot gedurende 3 seconden.FlowchartProgrammaVoor dit programma gebruik je een geluidssensor als input. Aan deze sensorverbinden we een keuzemogelijkheid : ofwel is het geluid dat we waarnemenluider dan 85 ofwel stiller. Deze waarde moet je wel controleren. Het kan zijn datje deze waarde groter kan nemen omdat er meer omgevingslawaai aanwezig is.Dit noemen we in de digitale elektronica een logische poort waar we een1(correct) of 0(fout) op de uitgang krijgen.Je vindt de verschillende sensoren terug bij ‘NXT Library»Input’. Logischepoorten zijn te vinden onder ‘Comparison’ en numerieke waarden vind je bij‘Numeric’. Voor dit programma kies je de geluidssensor, het logisch symbool‘kleiner dan’ en een constante waarde.Vervolgens moeten we programmeren wat er moet gebeuren in beide gevallen.Hiervoor maak je een keuze met behulp van ‘Case Structure’. Deze vind je terugbij ‘Stuctures’. Met een ‘case’ kan je naargelang het inkomend signaal bepalenwat er moet gebeuren. Alles wat je programmeert bij “true” zal uitgevoerdworden wanneer de voorwaarde correct is. Bij “ false” wordt alles uitgevoerd watgeprogrammeerd is wanneer de voorwaarde fout is.Het signaal van de logische poort dat je wilt verbinden met de case moet je methet vraagteken verbinden. Voor de programma’s binnen in de case is hetzelfdevan toepassing. Programmeer nu bij ‘False’ dat de robot moet stoppengedurende 3 seconden. Bij ‘True’ programmeer je dat de robot eeuwig door blijftrijden.Als je de robot een herhaling wil laten uitvoeren zal je een herhaling tekenenrond dat deel van het programma dat moet herhaald worden. De herhaling ‘whileloop’ vind je bij ‘Stuctures’. Je kan instellen hoeveel keer de actie zich moetherhalen of je kan de actie oneindig laten herhalen. Je kunt er ook voor kiezenom de actie stop te zetten vanuit het frontpaneel.Wanneer je gewoon rechts klikt op het rode cirkeltje en kiest voor ‘createconstant’, wordt de herhaling voortdurend herhaald omdat het rode icoontje erop
  51. 51. 51wijst dat je kiest voor ‘stop if true’ als voorwaarde en je de voorwaarde via‘create constant’ op ‘false’ plaatst. Wanneer je klikt op het rode cirkeltje kun jedit wijzigen in ‘stop if false’. Er verschijnt dan een groene pijl. Klik je op de true-false-knop, dan kun je de voorwaarde wijzigen van ‘false’ naar ‘true’.Wil je de herhaling kunnen sturen vanuit het frontpaneel, dan plaats je eenschakelaar in het frontpaneel en verbind je deze in het blokdiagram met het rodecirkeltje in de ‘while loop’. Deze drukschakelaar, ook Boolean genoemd, vind jein het frontpaneel bij ‘buttons’. Let wel op dat je het programma, als het af is,met ‘debug’ downloadt op de NXT. Dit is de derde knop. Dit is nodig opdat deNXT gegevens naar LabVIEW zou kunnen doorzenden.Je kunt de herhaling ook na een aantal keer laten stoppen. De – die zichlinksonder de herhaling bevindt - geeft aan in de hoeveelste herhaling je bezigbent. Wil je de herhaling na een aantal keer laten stoppen, dan maak je eenvergelijking met deze . Je voegt een ‘equal’ blok in, deze vind je bij‘comparison’‘equal’. Je verbindt met de x ingang en de waarde die het aantalherhalingen aangeeft met de y ingang. De uitkomst verbind je met het stoptekenvan de herhaling. Pas wel op: wanneer het cijfer 5 is wordt de proef 6 keeruitgevoerd.OplossingFig2.11 LabVIEW opdracht 2: oplossing waarbij de herhaling gestuurd wordt door een knop_Fig2.12 LabVIEW opdracht 2: oplossing waarbij de herhaling na 10 keer stopt
  52. 52. 522.1.3.3 Opdracht 3Opdracht Wanneer je het programma start rijdt de robot onbeperkt rechtdoor.Als hij een obstakel ziet stopt hij, rijdt hij achteruit en draait 180°.De robot begint pas opnieuw te rijden als je in je handen klapt.We willen dat de robot dit oneindig blijft herhalen.Daarnaast willen we de afstand die gemeten wordt door deultrasone sensor aflezen in LabVIEW.FlowchartProgrammaHier maak je opnieuw gebruik van sensoren als input, maar nu wil je ook degemeten waarden van een sensor uitzetten in een grafiek in het frontpaneel. Inhet frontpaneel vind je deze grafieken bij ‘graph’ ‘Waveform Chart’. Wanneer jeeen dergelijk grafiek invoegt komt er ook een blok in het blokdiagram tevoorschijn waar we de grafiek met de gewenste sensor kunnen verbinden. Letwel dat je ook hier de ‘debug’ gebruikt om het programma naar de NXT te laden.De robot moet rijden tot het signaal van de ultrasone sensor kleiner wordt dan20 cm. Dit bekom je door na de motorblok een ‘wachten op’ te maken. Je neemtde ultrasone sensorblok. Je verbindt de afstand van dit blok met de ongelijkheidkleiner dan. De afstand moet kleiner zijn dan 20 cm vooraleer de robot actie magondernemen. Hiervoor voer je een numerieke constante in en je zet deze waardeop 20. Rond de vergelijking en de sensor teken je een herhaling. Je verbindt deuitkomst van de vergelijking met het stopteken van de herhaling. De herhalingstopt als de ultrasone sensor een waarde van 20 cm detecteert. Daarna wordt derest van het programma doorlopen.Als de robot iets ziet binnen de 20 cm dan moet de robot stoppen en 180°draaien. Je plaatst dus na de herhaling een ‘sync stop’ blok om de robot testoppen. Deze verbind je met de uitkomst van de vergelijking van de ultrasonesensor. Om de robot 180° te laten draaien verbind je de ‘stearing’-uitgang vaneen ‘sync distance’ blok met een waarde -50.
  53. 53. 53Daarna moet de robot wachten tot hij een geluid luider dan 85 % hoort. Ditverkrijg je op dezelfde werkwijze als bij de ultrasone sensor. Je gaat nu na of hetvolume dat de geluidssensor hoort groter is dan 85 %. Dan mag de herhalingstoppen.We willen dat de robot dit blijft herhalen totdat je die handmatig uitzet vanuit hetfrontpaneel. Je tekent dus een herhaling rond het volledige programma en maakteen voorwaarde zoals in de vorige oefening.OplossingFig2.13 LabVIEW opdracht 3: oplossing block diagramFig2.14 LabVIEW opdracht 3: oplossing frontpaneel
  54. 54. 542.1.3.4 Enkele tipsBij moeilijkere programma’s komen al snel fouten voor bij het instellen van deverschillende blokken. Om dit te voorkomen kunnen we de in te stellen waardenbuiten het blok zetten. Op deze manier worden de wijzigingen steeds bij allegelijkaardige blokken toegepast.Als je dubbelklikt kom je in een scherm met alle instellingen van het blok. Daarkun je de gewenste variabelen selecteren, knippen en naast het blok plakken. Jemoet daarna wel de juiste variabelen met de juiste ingang van het blokverbinden en met alle andere blokken waar deze variabelen nodig zijn.Voorbeeld: Bij een motor kun je het vermogen kiezen. Je kunt deze variabeleknippen en naast het blok plakken. Deze verbind je dan met de ‘Power’ingang van het blok. Je kunt deze waarde dan met elk ander blokverbinden. Hierdoor gaan alle blokken die je verbonden hebt aaneenzelfde vermogen rijden.Je kunt de waarden die je naast de blokken hebt geplakt ook veranderen vaneen ‘Constant’ naar een ‘Control’. Hierdoor kun je waarden vanuit het frontpaneelbesturen. Dit is ook wat in bovenstaande afbeelding is gebeurd. De variabelenvan bijvoorbeeld het motorblok, de poorten, zijn naast het blok geplaatst enverbonden met het blok. Door rechts te klikken op de constante en te kiezenvoor ‘change to control’ verander je de constante in een schakeloptie in hetfrontpaneel.
  55. 55. 552.1.4 LabVIEW en de lichtvolger2.1.4.1 De lichtsterkte meten met behulp van een lichtsensorVoor je kan beginnen met het maken van het lichtvolgermodelletje om in de klaste gebruiken moet je weten hoe sterk het licht is in de klas.Dit is makkelijk te meten door een héél eenvoudig programma te schrijvenwaarmee je de lichtsterkte kan aflezen.Fig2.15 Lichtvolger: lichtsensor LEGO NXTEerst plaats je een lichtsensor in het blokdiagram en een grafiek (waveformchart) in het frontpaneel. Hierbij sluit je in het blokdiagram de intensiteitsuitgangvan de lichtsensor aan op de ingang van de grafiek.Je wilt met het programma continu de lichtsterkte opmeten, daarom gebruik jeeen herhaallus (while loop). Om de herhaling oneindig te laten doorgaan maak jegebruik van een soort schakelaar. Klik hiervoor rechts op de rode cirkel onderaande lus en kies ‘create constant’. Er verschijnt een waar/vals-knop. Dezeconstante kan dus slechts twee waarden aannemen en is standaard op ‘vals’ingesteld. Het rode cirkeltje stelt de stopvoorwaarde van de herhaling voor.Indien de rode cirkel zichtbaar is, is de voorwaarde van de herhaling “stop iftrue”.Door rechts te klikken op het symbooltje kun je de voorwaarde wijzigen.Doe dit echter niet want op deze manier stopt de herhaling als de schakelaar opstand “waar” staat.Je kunt nu nog de vorm van de schakelaar wijzigen. Hiervoor moet je eerst“change to control” aanklikken met je rechtermuisknop op de schakelaar waarnaje “view as icon” moet aanvinken.Laad het programma naar de NXT door de debugknop in de NXT terminal tegebruiken. Je laat het programma stoppen door op de donkergrijze knop van deNXT te klikken.Fig2.16 Lichtvolger: Block Diagram Fig2.17 Lichtvolger: Front Panel
  56. 56. 56Op het frontpaneel lees je de lichtintensiteit die schijnt op de sensor af.Controleer dit zeker eens als je de constructie van je lichtvolgertje hebt gemaakt.Meet nu de lichtintensiteit op twee verschillende momenten. De eerste keerwanneer de sensor net nog in de schaduw staat van het paneeltje belicht dooreen bureaulamp, de tweede keer wanneer de sensor rechtstreeks belicht wordt.In het licht van de bureaulamp is de lichtintensiteit normaal 100 %.Noteer dit meetresultaat hieronder want deze waarde zal je nodig hebben bij hetprogrammeren van de lichtvolger.Meetresultaat: |2.1.4.2 LichtvolgerPrincipewerkingFig2.18 Lichtvolger: voorstelling principeDe lichtvolger maakt gebruik van de natuurlijke schaduw die voorwerpen gevenwanneer een licht op het voorwerp schijnt. Als sensor 2 in de schaduw ligt ensensor 1 in het licht, dan moet men de as een beetje draaien tot sensor 2 ook inhet licht ligt, dan is de lichtvolger opnieuw ideaal gericht. Natuurlijk geldt dit ookals sensor 1 in de schaduw ligt en sensor 2 in het licht ligt. Dit is hetvereenvoudigd principe van de zonnevolger.Maak met lego een constructie aan de hand van deze eenvoudige voorstelling,schrijf een programma zodat het zonnepanneel de lichtbron volgt en test hetsysteem.Je hebt hiervoor 2 lichtsensoren nodig, dus weet goed uit welke doos je eenlichtsensor extra gebruikt, zodat alles achteraf netjes kan teruggelegd worden!
  57. 57. 57Als lichtbron gebruik je een gewone lamp, liefst een bureaulamp zodat je dezelamp gemakkelijk kan verplaatsen.FlowchartOp de plaats waar het “?” staat is het de bedoeling dat je een waarde ingeeft dieiets hoger ligt dan de lichtsterkte die je mat wanneer de sensor in de schaduwstond. Dit omdat de lichtsterkte sterk afhankelijk is van de sterkte van de lampdie je gebruikt en van de omgeving waarin je werkt.Verduidelijking van de mogelijkheden in de flowchart:- Indien er op sensor 1 niet genoeg licht invalt en op sensor 2 ook niet, danwil dit zeggen dat het te donker is in de klas en dat er dus geen lichtbronaanwezig is in de dichte omtrek van de lichtvolger.- Indien er op sensor 1 niet genoeg licht invalt maar op sensor 2 wel, danmoet de motor kloksgewijs draaien met een hoek die je zelf kiest. In ditvoorbeeld 5° maar dit komt nogal schokkerig over als je de lichtvolger zaltesten in de praktijk.- Indien er op sensor 1 wel genoeg licht invalt maar op sensor 2 niet, danmoet de motor tegen de klok in draaien. Dit ook met een hoek die je zelfkiest.- Indien er op sensor 1 en 2 wel genoeg licht invalt moet er niets gebeuren,dit omdat je lichtvolger dan volledig in het licht staat en dus de perfectepositie inneemt.
  58. 58. 58ProgrammaAan de hand van de flowchart kun je al vlug zien dat we twee keuzes waar/valsnodig hebben. Dit kan je in LabVIEW doen met een “case structure”.Fig2.19 Lichtvolger: inputpoort in blokdiagram Fig2.20 Lichtsensor: view as iconEerst plaats je 2 lichtsensoren. Dubbelklik op een sensor en je komt in hetfrontpaneel. Hier zie je de inputpoort, selecteer ze en kopieer ze naar hetblokdiagram (Fig2.19). Dit is nodig omdat je met 2 sensoren werkt en je andersgeen verschillende poorten van de NXT kunt gebruiken. Als je dit gekopieerdhebt zie je de poortaanduiding. Klik rechts op deze aanduiding en kies ‘change tocontrol’. De poortaanduiding verandert in een icoontje. Klik nogmaals rechts ophet icoontje en controleer of ‘view as icon’ is aangevinkt. Verbind de icoontjesmet de lichtsensoren (Fig2.20).Nu kun je in het frontpaneel de poorten waarop de lichtsensor op de NXT wordtaangesloten wijzigen.Vervolgens plaats je een “groter-dan-symbooltje” in het blockdiagram en verbindje dit met de intensisteitspoort op lichtsensor 1. Nu stel je nog een getal in datop de onderste poort moet komen. Dit getal neem je iets groter dan de gemetenwaarde uit de lichttest wanneer de sensor in de schaduw stond (vb. 10 erbijtellen). Klik hiervoor rechts op het “groter-dan-symbooltje” en kies voor “createconstant”.Nu maak je een “case structure” waarvan je het groene vraagteken aansluit opde uitgang van het “groter-dan-symbooltje” dat verbonden is met sensor 1.In deze “case structure” plaatsen we zowel een nieuw “groter dan symbool”wanneer de eerste keuze ‘waar’ is als wanneer de eerste keuze ‘vals’ is. Dezeverbinden we met de tweede sensor en we stellen dezelfde numerieke waarde inals bij de eerste sensor. In beide gevallen plaatsen we eveneens een nieuwe“case structure” waarvan je het vraagteken verbindt met de uitgang van het“groter-dan-symbooltje” , verbonden met sensor 2.
  59. 59. 59Nu moeten we de vier gevallen programmeren.Kijk hiervoor even terug naar de flowchart. In het geval beide voorwaardenvoldaan zijn moet er niets gebeuren met de lichtvolger, dus geen werk.Daarna zet je de tweede “case structure” op vals. In dit geval moet het paneeltegenwijzerzin draaien. (Fig2.21)Fig2.21 Lichtvolger: blokdiagramDit stel je in door een “motor with distance” in de tweede “case structure” teplaatsen. Vervolgens klik je tweemaal op de motor en kopieër je de volgendeonderdelen in het blokdiagram in de tweede “case structure” (Fig2.22)Fig2.22 Lichtvolger: instellingen aanpassen vanuit frontpanelKlik opnieuw rechts op deze gegevens en kies ‘change to control’.Nu verbind je deze onderdelen met de juiste ingangen op je motor. Dezewaarden kan je nu naar wens instellen in het frontpaneel. Kopieer de inhoud vandit geval. Dit zal je straks kunnen gebruiken.Nu stel je het geval in waarbij de eerste voorwaarde op vals en de tweede opwaar is ingesteld. Kijk opnieuw even naar de flowchart. Je merkt dat ook in ditgeval de motoren moeten draaien. Plak daarom het gekopieerde in de tweede“case structure” In het geval beide voorwaarden vals zijn hoef je niets teplaatsen.
  60. 60. 60De gewenste richting waarin het zonnepaneel moet draaien is de ene keertegenwijzerzin en de andere keer wijzerzin. Dit stel je makkelijk in door devoorwaarde van de waar-vals schakelaar van de draaizin te wijzigen Dit doe je inhet frontpaneel. Hier kun je ook nog de draaihoek en het vermogen van demotor aanpassen.Nu plaats je het volledig programma in een herhaallus (while loop). Plaats dezelus op ‘stop if true’ en verbind een waar-vals schakelaar met het rode knopje.Doe dit zoals in het voorbeeld om de lichtsterkte te meten.Enkele tipsHet is aangenamer werken als je het frontpaneel een overzichtelijke structuurgeeft en als je de Engelse namen voor de icoontjes vertaalt naar het Nederlands.Dit maakt het programma véél duidelijker! (Fig2.23)Fig2.23 Lichtvolger: aanpassing taal iconen frontpaneelZorg ook dat de schakelaar aan de while loop juist is ingeschakeld want ditbepaalt of het programma één keer wordt doorlopen of oneindig veel keren. Indit programma moet de lus natuurlijk oneindig keer doorlopen worden wantanders kan het paneel het licht dat op de sensoren schijnt niet volgen. Indien deschakelaar verkeerd is ingeschakeld zal je dit dus vlug merken.Je kan het vermogen en de draaihoek naar believen instellen. Hoe kleiner hetvermogen, hoe minder schokkerig de lichtvolger zal bewegen.
  61. 61. 612.2 Lespakket LEGO Mindstorms NXT2.2.1 LEGO NXT motoren2.2.1.1 Waar gebruik je een motor?Dat we in het dagelijks leven heel wat zaken vinden die een motor nodig hebbenweet ieder van ons.Geef enkele voorbeelden uit het dagelijks leven waar we een motor gebruiken:- auto’s, brommers, mixer, grasmachine, … |- |- |2.2.1.2 Hoe gebruik je een motor van LEGO?Met een motor van LEGO kun je een wagentje laten rijden. Maar we kunnen ookeen motor gebruiken om een bal weg te slaan.Fig2.24 LEGO motorFig2.25 LEGO motor: instellingen ‘verplaatsen’ blok
  62. 62. 622.2.1.3 Hoe gebruik je het ‘weergave’-scherm?Zet de NXT aan door op de oranje knop te drukken.Het hoofdmenu verschijnt. Druk tweemaal op de pijltoets rechts en je krijgt het‘view’-scherm of ‘weergave’-scherm. Druk opnieuw op de oranje knop.Met het ‘weergave’-scherm’ kun je de exacte afstand bepalen die de NXT moetafleggen. Om het aantal omwentelingen te vinden bij een bepaalde afstand scrolje nu met de pijltjestoetsen tot je de knop ‘motor rotations R’ vindt. Drukopnieuw op de oranje knop. Vervolgens moet je ook de poort selecteren waaropde motor op aangesloten is. Als je nu de robot laat rollen zie je op het schermhet aantal omwentelingen dat hij hierbij maakt.2.2.1.4 OpdrachtBenodigdheden- NXT basismodel- Een extra motor die aan de NXT is gemonteerden gebouwd volgens het bouwmodel in hetbijgeleverde boekje- Bal met staandertje volgens bouwmodel in hetbijgeleverde boekje- zwarte tape voor het parcoursOpdrachtLaat het NXT basismodel het parcours volgen zoals hieronder wordt weergegevenvolgen. Op het einde van het parcours ligt er een balletje. Dit balletje moet jemet de extra motor wegslaan.Hierbij mag de NXT-robot niet buiten de zwarte lijnen rijden. Dit kan enkel doorde hoeken goed in te stellen en de plaats van de startpositie altijd identiek tenemen. Daarom kan het interessant zijn om de startplaats te markeren met eenstukje zwarte plakband.Zorg er ook voor dat de NXT robot deze proef zo vlug mogelijk uitvoert.
  63. 63. 63OplossingNoteer hieronder welke programmastappen je doorloopt om de opdracht uit tevoeren.Welk blok voeg je in? Welke zijn de instellingen die je toepast?verplaatsen B en C : aantal omwentelingenverplaatsenB en C : draaien naar rechts met een bepaald aantalgradenverplaatsen B en C : aantal omwentelingenverplaatsenB en C : draaien naar links met een bepaald aantalgradenverplaatsenA : draaien naar links met een bepaald aantalomwentelingen2.2.2 LEGO NXT druksensor2.2.2.1 Wat is een druksensor en waarvoor gebruik je hem?Een druksensor is een sensor die werkt als een schakelaar en reageert bij eendruk op de knop. De sensor geeft een signaal door als deze is ingedrukt of nietingedrukt. Goede druksensoren kunnen zelfs de sterkte van de druk op de sensormeten. Ze meten deze in Pascal uitgedrukt in / .Een druksensor wordt tamelijk veel gebruikt in het dagelijkse leven; alleenhebben we het niet altijd door dat we er één gebruiken.Kun je zelf 2 voorbeelden bedenken waarbij je een druksensor gebruikt?- In digitale weegschalen wordt er een druksensor gebruikt om de |- massa te berekenen die op de weegschaal staat. |- ||- |
  64. 64. 642.2.2.2 Hoe gebruik je de druksensor van LEGO?De druksensor van LEGO is een heel eenvoudige sensor die enkel kan nagaan ofde sensor ingedrukt is of niet.Fig2.26 LEGO druksensorDe druksensor heeft een gaatje in het midden. Daarop kun je een constructiebouwen zodat de sensor de objecten nog beter “voelt”.De druksensor kun je op 2 verschillende manieren gebruiken:- Een eerste manier is via het ‘wachten op’ blok. Hierbij laat je de NXTrobot wachten tot de druksensor een druk op de knop registreert.Hierna zal de robot doorgaan naar de volgende taak. (Fig2.27a)- Een tweede manier is via het ‘omschakel’ blok. Hiermee kun je de NXTrobot een taak geven wanneer er een druk op de knop wordtgeregistreerd en een andere taak als dat niet het geval is. Men noemtdit een waar/vals programmablok. Je kunt de robot bijvoorbeeldvooruit laten rijden als de druksensor niet is ingedrukt en de robotlaten stoppen als hij tegen een object rijdt. (Fig2.27b)Fig2.27a ‘wachten op’ blok Fig2.27b ‘omschakel’ blok
  65. 65. 652.2.2.3 OpdrachtBenodigdheden- NXT basismodel zonder sensoren- de druksensor die je vooraan op je NXT moet monteren- zwarte tape om het parcours te maken- 2 rechtstaande plankjes om als muren te gebruikenOpdrachtHet is de bedoeling dat je nu zelf de NXT-robot programmeert zodat deze hetparcours kan volgen en hierbij gebruik maakt van de druksensor.Laat het basismodel van de NXT rijden tot wanneer hij de muur detecteert metde druksensor. Daarna moet hij naar de andere muur rijden tot hij ook dezedetecteert om vervolgens naar de finish te rijden en te stoppen. Hieronder zie jehet parcours dat de NXT moet afleggen. Het is de bedoeling om dit parcourscorrect en zo snel mogelijk af te leggen. Hierbij mag de NXT-robot niet buiten dezwarte lijnen rijden. Dit kan enkel door de hoeken goed in te stellen en de plaatsvan de startpositie altijd identiek te nemen. Daarom kan het interessant zijn omde startplaats te markeren met een stukje zwarte plakband.
  66. 66. 66OplossingNoteer hieronder welke programmastappen je doorloopt om de opdracht uit tevoeren.Welk blok voeg je in? Welke zijn de instellingen die je toepast?verplaatsenpoort: B en Cduur: onbegrensd‘wachten op’sensor: druksensorpoort: 1verplaatsenpoort: B en Crichting: robot draait naar rechts (met beide motoren)verplaatsenpoort: B en Cduur: onbegrensd‘wachten op’sensor: druksensorpoort: 1verplaatsenpoort: B en Crichting: robot draait naar links (met beide motoren)verplaatsenpoort: B en Cduur: tot finish
  67. 67. 672.2.3 LEGO NXT ultrasone sensor2.2.3.1 Wat is een ultrasone sensor en waarvoor gebruik jehem?Een ultrasone sensor is een sensor die afstanden kan meten. De sensor zendteen signaal uit en krijgt een signaal terug. De tijd tussen het zenden enontvangen bepaalt de werkelijke afstand waarop het object zich bevindt. Dus hoelanger het duurt voor het signaal terugkomt, hoe verder het object van de sensoris verwijderd.Deze sensor wordt onder andere gebruikt in de parkeerhulp voor auto’s. Daarmeet de sensor de afstand die tussen de auto’s zit om te verhinderen dat deauto’s zouden botsen.Noem zelf nog 2 voorbeelden van het gebruik van ultrasone sensoren.- ||- |2.2.3.2 Hoe gebruik je de ultrasone sensor van LEGO?De ultrasone sensor van LEGO heeft een betrouwbaar bereik van 5 tot 220 cm.De getoonde afstand is de afstand vanaf de achterkant van de sensor, als hetware de achterkant van de ‘ogen’ van de sensor.Fig2.28 LEGO ultrasone sensorDe ultrasone sensor kun je op 2 verschillende manieren gebruiken:- Je kunt de ultrasone knop ook gebruiken met het ‘wachten op’-blok. Deactie na dit blok wordt pas uitgevoerd als aan de voorwaarde van ditblok voldaan is. De robot wacht dus op die voorwaarde. Dezevoorwaarde kan bijvoorbeeld zijn ‘de afstand kleiner dan/groter daneen bepaalde waarde’. (Fig2.26a)- Je kunt de ultrasone sensor gebruiken met het ‘omschakel’-blok. Metdit blok kies je tussen twee voorwaarden, groter of kleiner dan eenbepaalde afstand. Net als bij een fototoestel staat het bloempje voordichtbij, de ‘kleiner dan’-optie. De berg staat voor veraf, of de ‘groterdan’-optie. (Fig2.26b)
  68. 68. 68Fig2.29a ‘wachten op’ blok Fig2.29b ‘omschakel’ blok2.2.3.3 OpdrachtBenodigdheden- plakband om de zone af te bakenen- LEGO NXT uitgerust met ultrasone sensor- vrijstaande tafelOpdrachtJe laat de robot langs de rand van de tafel rijden, maar zorgt ervoor dat de robotniet van de tabel valt. De robot moet steeds binnen een zone van 20 cm vanafde tafelrand rijden. Bij de hoeken van de tafel is de rand van de zone lichtafgerond.
  69. 69. 69OplossingNoteer hieronder welke programmastappen je doorloopt om de opdracht uit tevoeren.Welk blok voeg je in? Welke zijn de instellingen die je toepast?HerhalingSchakeloptiesensor: ultrasonepoort: 4vergelijking: kleiner dan 15kleiner danverplaatsenpoort: B en Csturing: licht afwijkend naar Bvermogen: 50duur: onbegrensdgroter danverplaatsenpoort: B en CSTOPPENverplaatsenpoort: Cvermogen: 50duur: 8 gradenverplaatsenpoort: Bvermogen: 50duur: 8 graden
  70. 70. 70BLOK 2 LEGO League3 LEGO League3.1 InleidingDe LEGO League is een internationale wedstrijd waarbij het de bedoeling is ommet behulp van een LEGO Mindstorms robot opdrachten te vervullen. Het is onzebedoeling om ook dergelijke proefjes te maken voor onze partners uit Zweden enGriekenland. Zelf hebben we drie proeven ontworpen die verband houden met deonderwerpen waarrond in hoofdstuk 1 lespakketten zijn gemaakt. We maakteneen proef rond de eenparige cirkelvormige beweging, gecombineerd metzonne-energie, een proef rond wrijving en een proef waar de motoren enultrasone sensor van de LEGO NXT voor worden gebruikt.3.2 Proeven3.2.1 Proef 1: Richten van een zonnepaneelBij de eerste proef moet de LEGO-robot een kwart van een cirkelbaan rijden endaarbij de staaf vooruitduwen. Doordat de robot deze staaf een kwart van eencirkel laat vooruit bewegen zal het zonnepaneel (zie figuur hieronder) meebewegen. De beweging van de staaf naar het zonnepaneel wordt omgezet doormiddel van een tandwiel.Hierdoor zal het zonnepaneel naar een lamp gericht worden. Het zonnepaneel zalenergie opnemen en hiermee een wagentje laten voortbewegen.RICHTEN VAN EEN ZONNEPANEEL 40 puntenUitleg _ staaf verplaatsen +25 puntenterug naar startplaats +15 puntenExtra _ rijden over gras -8 punten
  71. 71. 71Fig3.1 LEGO League: werking proefFig3.2 LEGO League: opstelling proef in bak3.2.2 Proef 2: Rijden zonder glijdenTijdens de tweede proef moet de robot een lijn volgen op een wipplank. Deze(wit-zwarte) lijn zal hij volgen door gebruik te maken van de lichtsensor. In heteerste stuk rijdt de LEGO robot omhoog op de plank, wanneer de robot in hetmidden van de plank staat, zal deze wipplank kantelen en kan hij omlaag rijden.RIJDEN ZONDER GLIJDEN 60 puntenUitleg _ over de brug rijden +25 puntenterug naar startplaats +15 puntengebruik sensoren +20 puntenExtra _ rijden over gras -8 punten
  72. 72. 72Fig3.3 LEGO League: werking proefFig3.4 LEGO League: opstelling proef in bak3.2.3 Proef 3: Omverduwen van verborgen blokkenTijdens de derde proef moet de robot een blokje omver duwen. Eerst rijdt derobot tot voor de “muur”. Hij stopt er dankzij de ultrasone sensor. Daarna moethij met een derde motor het blokje dat op de muur staat omver duwen. Hierbijcreëren we een domino effect dit wil zeggen dat het eerste blokje, dat om valt,de andere blokjes ook omver duwt. Deze constructie zie je op onderstaandefiguur.OMVERDUWEN VAN VERBORGEN BLOKEN 40 puntenUitleg _ omgooien zwarte blokken +20 puntenterug naar startplaats +10 puntengebruik ultrasone sensor +10 puntenExtra _ rijden over gras -8 punten> 2 blokken vallen uit gele -8 punten
  73. 73. 73Fig3.5 LEGO League: werking proefFig3.6 LEGO League: opstelling proef in bak3.3 Opstelling proeven in bakFig3.7 LEGO League: opstelling proeven in bak
  74. 74. 74BLOK 3 Zonnevolgsysteem4 Milieu en zonne-energie4.1 InleidingNu de gevolgen van vervuiling en -uitstoot goed zichtbaar geworden zijn ende stijgende energieprijzen beginnen doorwegen gaan steeds meer mensen overop groene energie (ook wel hernieuwbare energie genoemd). Het voordeel vangroene energie is dat die bijdraagt tot een schoner milieu en dus ook weinigbroeikasgassen uitstoot. Een investering in zonnepanelen wordt terugverdiend naeen bepaalde periode. Mensen die overstappen op groene energie worden doorde overheid gesteund met subsidies. Deze investering is ook fiscaal aftrekbaar.Groene energie kan ondermeer opgewekt worden met zonnepanelen enwindmolens. Zonneboilers zijn een andere toepassing waar zonne-energiegebruikt wordt, maar nu om rechtstreeks warm water te verkrijgen.4.2 Uitstoot van CO2Bij de productie van 1 kWh elektriciteit uit de verbranding van kolen komtminstens 900 gram vrij, bij gasverbranding is dat 400 gram. Bij zonlicht isdat veel lager: 50 gram. Dat is een aanzienlijk verschil, zeker als je bedenkt dateen gemiddeld huishouden in België jaarlijks ongeveer 3400 kWh elektriciteitverbruikt en hierbij een 170 kg vrijkomt.Onderstaande tabel toont de jaarlijkse uitstoot van aan bij een gemiddeldhuishouden.jaarlijkse uitstoot van CO bij een gemiddeld huishoudenverbranding kolen 3062 kggasverbranding 1361 kgzonlicht 170 kgJe ziet duidelijk het verschil tussen uitstoot van zonlicht en verbranding vankolen. Je bespaart minstens 2892 kg -uitstoot als zonlicht gebruikt wordt alsenergiebron. Men kan voor eenzelfde -uitstoot 18 huishoudens voorzien vangroene energie ten opzichte van één huishouden met de verbranding van kolen.
  75. 75. 75Dat er bij zonne-energie nog vrijkomt, komt door de productie van deinstallaties zoals zonnepanelen en zonneboilers. Daarvoor zijn (nog) fossielebrandstoffen nodig en die tellen natuurlijk mee in de vergelijking met energie uitfossiele bronnen. De die vrijkomt door de bouw van koleninstallaties wordtook meegewogen.De energetische terugverdientijd, de tijd die nodig is om de investering in groeneenergie terug te winnen, bedraagt 12 jaar bij een zonnevolger en 16 jaar bij hetgebruik van vaste zonnepanelen (dus zonder zonnevolger). Natuurlijk speelt hetsoort panelen en het type zonnevolger een rol. Zo heb je bij systemen die enkelrond de horizontale as draaien een meerwaarde tussen 20 en 30 procent. Bijsystemen die zowel rond een horizontale as als rond een verticale as draaien isde meerwaarde tussen 35 en 40 procent.4.3 Groene stroomHet aandeel zonne-energie in groene elektriciteit van energieleveranciers is inBelgië klein. Tussen 0,01 en 0,7 procent van de totale energie is afkomstig uitzonnepanelen op daken van waterleiding- en elektriciteitsbedrijven, op woningenen andere gebouwen.Voordelen van groene energie:- De uitstoot van schadelijke en broeikasgassen vermindert.- De opwarming van de aarde vertraagt.- Er is een flinke vermindering van energie kosten.- Er zijn heel wat subsidies en fiscale voordelen.- Hiermee houden we de wereld iets langer leefbaar voor de volgende generaties- …4.4 Zonnepark VeurneVeurne krijgt binnenkort het grootste zonne-energieproject van de Benelux. Hetzonne-energie project is een installatie van zonnepanelen buiten de stad die voorde energievoorziening van 500 tot 550 gezinnen zal zorgen.Het zonnepark zal 8 tot 9 miljoen euro kosten en zal een piekvermogen van 2MW hebben en een elektriciteitsproductie van 1,75 miljoen KWh per jaar.Daarmee kunnen 500 tot 550 woningen continu, en meer dan 25 jaar lang, vangroene stroom voorzien worden. Dat is 10 procent van de Veurnse huisgezinnen.Het zonnepark van Veurne is een samenwerking tussen het stadsbestuur en hetbedrijf Green Fever (ontwikkelaar van groenenenergieprojecten). Green Fever iseen initiatief van Stijn Lenaerts en Maarten De Guyper, twee jonge Leuvenseingenieurs. Eind dit jaar zullen ze starten met het volbouwen van een stukakkerland van 4 hectare of 6 voetbalvelden met zonnepanelen.
  76. 76. 76Tegen de zomer van 2009 zal het zonnepark klaar zijn. Door dit park wordtjaarlijks een uitstoot van 1.150 ton CO2 vermeden. Dat is even goed als 230hectare bos.Men is van plan om een interactief informatiepaneel te plaatsen en eenuitkijkpunt over de hele installatie. Ook het park zelf zal bezocht kunnen worden.Hier kun je enkele foto’s zien van het toekomstig zonnepark in Veurne.              Fig4.2 Milieu: zonnepark VeurneGroene energie is momenteel erg in bij gemeenten. Veurne is één van de 57gemeenten die 100 % voor groene energie wil gaan, d.w.z. dat deze gemeentenalleen groene energie willen gebruiken. 30 procent kiest voor 100 procentduurzame energie. 22 procent kiest voor 50 procent duurzame energie en 22procent voor 20 procent. De rest gaat voor de wettelijke 6,25 procent.
  77. 77. 775 Soorten zonnevolgersZonnepanelen hebben de beste werking als ze perfect naar de zon zijn gericht.De positie van de zon varieert waardoor zonnepanelen met een vaste constructieniet de hele tijd perfect in de zon staan. Vaste panelen worden het bestgemonteerd onder een hoek van 35° en in zuidelijke richting. Men maakt dezekeuze omdat de zon in België tijdens de topmaanden een hoek gemiddelde hoekvan 55° met de aarde maakt. Deze hoek wordt bepaald door de breedteliggingop de aarde. Voor België is dit 51° noorderbreedte. Hieronder zie je een tabelmet de hoek die de zon en het paneel maakt met de aarde. Dit zijn theoretischewaarden bepaald op een ligging van 51° noorderbreedte.Rond de middag werken zonnepanelen optimaal en wekken dan een maximumenergie op.maandhoekZONhoekPANEELgerichtnaarJAN 19 71 zuidenFEB 28 62 zuidenMAA 39 51 zuidenAPR 51 39 zuidenMEI 59 31 zuidenJUN 62 28 zuidenJUL 59 31 zuidenAUG 51 39 zuidenSEP 39 51 zuidenOCT 27 63 zuidenNOV 19 71 zuidenDEC 16 74 zuidengemiddelde hoekhoek ZON 43° hoek PANEEL 47°Fig5.1 Hoek paneel - hoek zonHet rendement van zonnepalen zou dus beter zijn als ze altijd perfect naar dezon zijn gericht.Het is mogelijk om de zonnepanelen ieder moment perfect naar de zon terichten. Hiervoor gebruikt men een zonnevolger. Als hieraan zonnepanelenworden gemonteerd zullen deze de zon volgen en een hoger rendementopleveren dan bij vaste montage. Er zijn vele types van zonnevolgers. Zevariëren in kost, prestatie en nauwkeurigheid.
  78. 78. 785.1 Wel of niet de zon volgen?Het voornaamste voordeel van een zonnevolgsysteem is dat de zonnepanelen dezon volgen en hiermee een rendement haalt dat 20 tot 40 procent hoger ligt danvast bevestigde panelen.Bij systemen die enkel rond de horizontale as draaien varieert de meerwaardetot vaste montage tussen 20 en 30 procent. Bij systemen die rond zowelhorizontale as als verticale as draaien is de meerwaarde al gauw tussen 35 en 40procent.Naast het voor de hand liggende voordeel heeft dit systeem ook vele nadelen. Deprecisie van de zonnevolger is sterk afhankelijk van de maker en het model endit beïnvloedt het rendement. Ook de meerprijs van deze installatie moet in achtworden genomen. Daarnaast is er ook meer plaats nodig om een systeem metzonnevolger te plaatsen. En tenslotte wordt er energie gebruikt om de panelen tebewegen.5.2 Soorten beweging van de panelenZonnevolgers kunnen ingedeeld worden volgens de beweging die ze maken.Ofwel draaien de panelen rond één as ofwel rond twee assen.5.2.1 Beweging rond één asMet een beweging rond één as krijgen we al gauw een rendementstoename van30 %. Deze beweging volgt de dagbeweging van de zon. Ze starten in het oostenen gaan via het zuiden naar het westen. Net zoals de beweging van de zon dus.5.2.1.1 Polair systeemEen polair systeem is een systeem waarbij de zonnepanelen rond een as draaiendie een hoek maakt met de ondergrond. De as is in de Noord-Zuid richtinggemonteerd. De hoek die de panelen bij een polair systeem maken met deverticale komt overeen met de breedteligging op de wereldbol. In België is dehoek van de panelen met de verticale 51° omdat België op een noorderbreedteligt van 51°. Dit systeem heeft een eerder moeilijke constructie en daardoor eenhoge kostprijs. Hierdoor wordt dit systeem niet veel gebruikt.
  79. 79. 79Fig5.2 Zonnevolger: polair systeem met beweging volgens één as5.2.1.2 Systeem met horizontale asBij dit systeem draaien de panelenom een horizontale as om debeweging van de zon gedurende eendag te volgen. Dit systeem is niet zoeffectief in de winter, maar levert inde zomer een goed rendement. Ditomdat de zon in de winter niet erghoog komt te staan. Deze systemenleveren dan ook minder op ingebieden met hogere breedteliggingomdat daar de zon niet hoog aan dehemel komt te staan. Dezeconstructie is wel interessant doorzijn relatief eenvoudige constructiewaardoor de kostprijs beperkt blijft. Fig5.3 Zonnevolger: horizontale as5.2.1.3 Systeem met verticale asBij dit systeem draaien de panelen om een verticale as. De panelen staan echtervaak onder een hoek gemonteerd om het rendement te verhogen. Deze hoek isdan wel vast. De beweging die de panelen gedurende een dag maken is dusopnieuw van oost naar west via het zuiden. De panelen zijn op een metalen postgemonteerd. Op deze post zit een motor gemonteerd die de paal rond zijn as kandoen draaien. Dit systeem levert geen meerwaarde in het gebied rond deevenaar, maar kan nu wel worden toegepast bij gebieden met hogerebreedteligging.Fig5.4 Zonnevolger: verticale as
  80. 80. 805.2.2 Beweging rond twee assen5.2.2.1 InleidingEen systeem met 1 beweegbare as kan uitgebreid worden naar een systeem mettwee beweegbare assen. De eerste as zorgt nog steeds voor de beweginggedurende een dag. Een tweede as zorgt nu voor de beweging gedurende eenjaar. Daarmee kunnen de panelen in de zomer onder een kleine hoek en in dewinter onder een grotere hoek worden geplaatst. Deze tweede as levert eenextra 6 % rendement op. Hiermee stijgt het rendement van een zonnevolger van30 % naar 36 %. De tweede beweging kan zowel met een gemotoriseerdeaandrijving uitgevoerd worden, maar deze tweede hoek wordt ook vaak manueelaangepast. Dit omdat het extra rendement minimaal is en dit omdat debijkomende kosten wel hoog zijn ten opzichte van de meerwaarde. Een tweedemotor moet natuurlijk ook opnieuw aangedreven worden en dit geeft dus nogeen bijkomend verlies in de rendementstoename.FIG5.5 Zonnevolgsysteem: twee assig systeem5.2.3 BesluitHet lijkt ons het best om een zonnevolgsysteem met één as te nemen en dieenkel een beweging rond zijn verticale as maakt. Een rendementstoename vannog eens 6 % voor een tweede as weegt niet op tegen de kost van deconstructie. Wel kun je de keuze maken om de hoek ten opzichte van deverticale een tweetal keer per jaar manueel aan te passen. Dit doe je dan hetbest bij de aanvang van de lente en de herfst. Wanneer men dit niet voorziet,dan kiest men best voor dezelfde hoek als bij de vaste bevestiging, de keuzeuitgaan voor een hoek van 35° met de horizontale.
  81. 81. 815.3 Soorten aandrijvingen van de panelenDe manier om te bepalen wanneer een systeem zich moet aanpassen en richtennaar de zon kan op drie manieren gebeuren; actief, passief en tijdgebonden.5.3.1 Actieve aandrijvingBij actieve aandrijving worden motoren gebruikt om de panelen de beste positiete geven. De besturing van de motoren gebeurt met behulp van een computer ofmaakt gebruik van lichtsensoren die de positie van de zon kunnen waarnemen.Er kan onderscheid worden gemaakt tussen een voortdurende aandrijving en eenstapsgewijze aandrijving. Bij voortdurende aandrijving worden de panelenvoortdurend aangepast. Bij stapsgewijze aandrijving gebeurt dit bijvoorbeeld omhet uur.5.3.2 Passieve aandrijvingBij passieve aandrijving worden de panelen niet aangedreven door motoren.Deze aandrijving maakt gebruik van een vloeistof die op lage temperatuur kookt.Wanneer de vloeistof gaat koken, verdampt deze en vormt ze een gas boven devloeistof. Door voortdurende verdamping wordt het gas boven de vloeistofsamengedrukt. Het drukverschil dat veroorzaakt wordt door het samengeperstgas zorgt voor een verstoring van het evenwicht in de installatie. Het evenwichtwordt terug hersteld door het systeem te bewegen waardoor de panelen die ophet systeem geïnstalleerd zijn perfect naar de zon worden gericht.5.3.3 Tijdgebonden aandrijvingEen tijdgebonden aandrijving volgt de beweging van de aarde, maar dan integengestelde richting. Hierdoor richt deze aandrijving de panelen steeds naareen ‘vast’ punt. Dit ‘vaste’ punt is de zon. We weten dat in één dag de aarde éénomwenteling maakt. Dit wil zeggen dat de aarde 360° graad in 24 uur of 15° peruur doorloopt. Hieruit weten we dat de panelen tijdens één uur 15° van oostnaar west moeten gedraaid worden. Als de dag voorbij is moeten de panelenterugdraaien, maar nu van west naar oost om de volgende morgen opnieuw delichtstralen van de opkomende zon op te vangen.5.3.4 BesluitEen tijdgebonden aandrijving lijkt ons de beste manier.

×