Hoofdstuk 3  ·  Technische systemen (82,5%)

Informatieverwerkend systeem

1

Wat is een informatieverwerkend systeem?

Een informatieverwerkend systeem verwerkt informatie van buitenaf (invoer) en geeft een reactie (uitvoer). Het gebruikt sensoren om invoer op te vangen en actuatoren om de uitvoer te realiseren.

⚙
Begrip Informatieverwerkend systeem

Een systeem dat gegevens uit de omgeving opneemt (invoer), verwerkt via een besturing en een resultaat terugstuurt naar de omgeving (uitvoer). Het verbindt sensoren met actuatoren via een verwerkingseenheid.

Het IPO-model

Het IPO-model beschrijft elk informatieverwerkend systeem in drie stappen: Input → Process → Output.

Input

Gegevens die het systeem binnenkomen via sensoren of invoerorganen

→

Process

Het systeem verwerkt de invoer via logische poorten of een processor

→

Output

Het resultaat via actuatoren of uitvoerorganen

Voorbeeld: automatische deur

IPO-analyse — Automatische deur

Fase Wat gebeurt er?
Input Bewegingssensor detecteert een persoon die de deur nadert
Process Logische besturing beslist: er is beweging → deur moet opengaan
Output Motor ontvangt signaal en opent de deur
💡 Denkvraag

Denk aan een koffiemachine. Wat is de input, wat is het process, en wat is de output? Bespreek met een klasgenoot en pas het IPO-model toe.

2

Sensoren en actuatoren

Bij het ontwerpen van een informatieverwerkend systeem kies je de juiste invoerorganen (sensoren) en uitvoerorganen (actuatoren). Je bepaalt ook waar ze het best geplaatst worden en welke functie elk heeft bij de automatisatie.

Sensoren (invoerorganen)

Sensoren meten of detecteren iets uit de omgeving en sturen een signaal door naar de verwerkingseenheid.

Sensor Detecteert
Lichtsensor Licht of duisternis in de omgeving
Bewegingssensor Beweging in de nabije omgeving
Druksensor Druk of kracht die wordt uitgeoefend
Microfoon Geluid of geluidsniveau
Temperatuursensor Temperatuur van de omgeving of een object

Actuatoren (uitvoerorganen)

Actuatoren voeren een actie uit op basis van het signaal dat ze ontvangen van de verwerkingseenheid.

Actuator Actie
Luidspreker Geeft geluid af
Lamp / LED Geeft licht
Zoemer Geeft een geluidssignaal (piep of alarm)
Motor Veroorzaakt beweging (bijv. deur, ventilator)
Alarm Geeft een waarschuwingssignaal
Ontwerpstap

Bij het ontwerpen van een informatieverwerkend systeem bepaal je: (1) welke sensoren en actuatoren nodig zijn, (2) waar ze het best geplaatst worden op een tekening of schema, en (3) welke functie elke sensor heeft bij de automatisatie.

💡 Denkvraag

Een school wil het licht in de gangen automatisch laten branden als er iemand langsloopt én als het donker is. Welke sensoren zijn er nodig? Welke actuator gebruik je? Schets het IPO-model voor dit systeem.

3

Logica in besturing

Een informatieverwerkend systeem neemt beslissingen op basis van logische poorten. Deze verwerken binaire signalen: een signaal is ofwel 0 (uit / laag / nee) ofwel 1 (aan / hoog / ja). Er zijn drie basispoorten die je moet kennen.

■
Begrip Waarheidstabel

Een tabel die alle mogelijke combinaties van invoerwaarden (0 of 1) toont samen met de bijhorende uitvoerwaarde. Zo kan je het gedrag van een logische poort volledig beschrijven.

EN-poort (AND-poort)

EN-poort — beide ingangen moeten 1 zijn

De uitvoer is 1 enkel als BEIDE ingangen gelijk zijn aan 1. Als ook maar één ingang 0 is, is de uitvoer 0.

Ingang A Ingang B Uitvoer
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Voorbeeld uit het dagelijkse leven Een heggenschaar met twee handvaten: de machine werkt alleen als de gebruiker beide schakelaars tegelijk ingedrukt houdt. Dit is een veiligheidsmaatregel: als slechts één hand op het handvat zit, staat het mes stil.

OF-poort (OR-poort)

OF-poort — minstens één ingang moet 1 zijn

De uitvoer is 1 als MINSTENS ÉÉN ingang gelijk is aan 1. Alleen als alle ingangen 0 zijn, is de uitvoer ook 0.

Ingang A Ingang B Uitvoer
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Voorbeeld uit het dagelijkse leven Een alarmsysteem van een huis: het alarm gaat af als sensor A (voordeur) OF sensor B (raam) geactiveerd wordt. Het maakt niet uit welke sensor reageert — één is voldoende om het alarm te triggeren.

NIET-poort (NOT-poort)

NIET-poort — de uitvoer is de omgekeerde van de ingang

De uitvoer is altijd het omgekeerde van de ingang: 1 wordt 0, en 0 wordt 1. De NIET-poort heeft slechts één ingang.

Ingang A Uitvoer
0 1
1 0
Voorbeeld uit het dagelijkse leven Een automatisch nachtlampje dat aangaat als het donker is. De lichtsensor geeft 1 als er licht is — maar via een NIET-poort wordt dat omgekeerd: het lamp gaat aan (uitvoer = 1) als er géén licht is (ingang = 0 = NIET licht).

Combinatie van poorten

Je kunt logische poorten combineren om complexere besturingen te maken. Zo kan je meerdere sensoren verbinden via een combinatie van EN-, OF- en NIET-poorten voordat de uitvoer naar een actuator gaat.

Voorbeeld — Automatisch buitenlicht

Een lamp gaat aan als het donker IS (NIET L) EN er beweging IS (M). De logica combineert een NIET-poort met een EN-poort:

  • L = 1 betekent: er is licht → NIET L = 0 → het is licht, lamp blijft uit
  • L = 0 betekent: het is donker → NIET L = 1 → conditie voor donker is vervuld
  • M = 1 betekent: er is beweging
  • Lamp = (NIET L) EN M → lamp = 1 enkel als het donker ÉN er beweging is
💡 Denkvraag

Denk aan een koelkast met een lampje. Het lampje gaat aan als de deur open is. Welke poort gebruik je? Wat is de ingang en wat is de uitvoer? Stel de waarheidstabel op.

✦

Technologie is niet iets wat gewoon ‘werkt’ — het is het resultaat van logisch nadenken over invoer, verwerking en uitvoer.

✦
Techniek 1A  ·  Eerste Graad A-stroom
4

AI in informatieverwerkende systemen

Tot nu toe namen we systemen die volgens vaste, logische regels werken: als het donker is én er beweging is, dan gaat de lamp aan. Maar sommige systemen kunnen zelf leren uit voorbeelden in plaats van enkel vaste regels te volgen. Dat noemen we artificiële intelligentie (AI).

Artificiële intelligentie (AI) Technologie waarbij een systeem leert uit veel voorbeelden en daardoor zelf beslissingen kan nemen of dingen kan herkennen, zonder dat een mens elke regel vooraf moet vastleggen. AI zit in de verwerkingseenheid van een informatieverwerkend systeem: tussen de sensor (waarneming) en de actuator (actie).

AI kan dus de plaats innemen van de gewone “logica in de besturing” uit de vorige paragraaf, maar dan voor taken die met simpele EN/OF/NIET-poorten te ingewikkeld zouden zijn — bijvoorbeeld een gezicht of een gesproken zin herkennen.

Toepassing Wat doet de AI? Zinvol?
Spraakassistent Herkent gesproken woorden en antwoordt Ja — vaste regels volstaan hier niet
Robotstofzuiger Leert de plattegrond en ontwijkt obstakels Ja — elke kamer is anders
Lichtschakelaar in de gang Lamp aan bij beweging Nee — een eenvoudige sensor + poort volstaat
Kritisch nadenken

AI is niet altijd de beste keuze. Voor een eenvoudige taak (zoals een lamp aanzetten bij beweging) is een gewone sensor met een logische poort goedkoper, betrouwbaarder en zuiniger. Vraag je dus telkens af: kan dit ook met een eenvoudige besturing? Pas als het antwoord nee is, is AI hier zinvol.

💡 Denkvraag

Een slimme deurbel met camera herkent wie er aan de deur staat. Waar zit hier de sensor, de verwerking en de actuator? Op welke plaats speelt AI een rol — en zou een gewone bel ook volstaan?

Oefeningen

Oefening 1

Het IPO-model toegepast

Teken of beschrijf het IPO-model voor een thermostaat die de verwarming aanstuurt.

  1. Welke sensor wordt gebruikt als invoer? Wat meet die sensor?
  2. Wat beslist de verwerking (process)? Wanneer gaat de verwarming aan, wanneer uit?
  3. Welke actuator wordt gebruikt als uitvoer?

Tip: denk na over wanneer de verwarming moet starten en wanneer ze moet stoppen.

Oefening 2

Logische poorten in het dagelijkse leven

Geef voor elk van de drie logische poorten een voorbeeld uit het dagelijkse leven. Leg telkens uit waarom die poort van toepassing is.

  1. EN-poort: ...
  2. OF-poort: ...
  3. NIET-poort: ...

Oefening 3

Alarmsysteem — waarheidstabel

Een beveiligingssysteem heeft twee sensoren: S1 (deur) en S2 (raam). Het alarm gaat af als S1 OF S2 geactiveerd is.

  1. Welke logische poort gebruik je voor dit systeem?
  2. Stel de volledige waarheidstabel op met alle combinaties van S1 en S2.
  3. Bij welke combinatie(s) gaat het alarm af?

Oefening 4

Machine met twee schakelaars

Een machine mag alleen werken als schakelaar A EN schakelaar B tegelijk ingedrukt zijn.

  1. Welke logische poort gebruik je? Waarom?
  2. Teken de volledige waarheidstabel voor A en B.
  3. Waarom is dit een veiligheidsmaatregel? Geef een praktisch voorbeeld van zo’n machine.

Oefening 5

Gecombineerde logica — buitenlamp

Je hebt een systeem met een lichtsensor (L) en een bewegingssensor (M). Een lamp gaat aan als het donker IS (NIET L) EN er beweging IS (M).

  1. Welke twee logische poorten worden gecombineerd?
  2. Beschrijf in woorden de volledige logica van het systeem.
  3. Stel de waarheidstabel op voor L en M en bereken telkens de uitvoer van de lamp.

Tip: bereken eerst NIET L voor elke combinatie, en gebruik dat resultaat daarna in de EN-poort.

Samenvatting