Icon up Overzicht

Automatische handdroger (HAVO12, 2008-2, opg. 5)

Onderwerp: Elektrische stroom, Signaalverwerking

Examenopgave HAVO, natuurkunde 12 , 2008 tijdvak 2, opgave 5: automatische handdroger

Van deze opgave bestaan twee versies, een natuurkunde 1 versie en een natuurkunde 12 versie. De versie die je nu voor je hebt is de natuurkunde 12 versie. In grote lijnen komen de twee versies met elkaar overeen maar volledig identiek zijn ze niet.

In toiletten van openbare gebouwen hangen vaak automatische handdrogers. Zie figuur 1. Wanneer je je handen onder zo’n apparaat houdt, blaast het warme lucht langs je handen. In het apparaat zit een verwarmingselement, een ventilator en een infraroodsensor.

figuur 1

Een bepaald type automatische handdroger verwarmt 55 liter lucht per seconde. De massa van 1,0 m3 van deze lucht is 1,2 kg.

Opgaven

a) Toon aan dat de lucht die per seconde verwarmd wordt een massa heeft van 0,066 kg.

Bij een kamertemperatuur van 20 °C moet de uitstromende lucht een temperatuur hebben van 50 °C. Om dat te realiseren, kan de fabrikant kiezen uit verwarmingselementen met de volgende vermogens: 1000 W, 1500 W, 2000 W en 2500 W.

b) Welk verwarmingselement is het meest geschikt? Licht je antwoord toe met een berekening.

De handdroger start automatisch wanneer iemand zijn handen onder het apparaat houdt. Dit wordt geregistreerd door een infraroodsensor. Figuur 2 is de ijkgrafiek van deze sensor.

figuur 2

Als deze persoon zijn handen onder de handdroger weghaalt, slaat het apparaat automatisch af. In figuur 3 is een begin gemaakt met een deel van deze automatische schakeling. Het signaal bij A is hoog zolang als de handen zich op een afstand van meer dan 15 cm en minder dan 30 cm van het apparaat bevinden.

figuur 3

c) Maak de schakeling in figuur 3 compleet. Geef ook aan hoe groot de referentiespanning is van elke comparator.

In werkelijkheid blijft de handdroger nog 2 s aan nadat de handen zijn weggehaald. Daarvoor moet men de schakeling van figuur 3 uitbreiden. Zie figuur 4.

figuur 4

In de grijze rechthoek bevindt zich de schakeling die bij de vorige vraag is ontworpen. (Voor het vervolg van deze vraag is het niet van belang of je in de grijze rechthoek de juiste verwerkers hebt aangebracht.) In figuur 5 staat een tabel.

figuur 5

d) Voer de volgende opdrachten uit:
-ˆ’ Zet in de tabel een 0 of een 1 bij de punten B, C, en D voor de situatie dat de persoon net zijn handen voor de droger heeft weggehaald. In de tabel is bij de punten A en E al de juiste waarde ingevuld.
-ˆ’ Leg uit dat 2 s later de handdroger automatisch afslaat.

Uitwerkingen

Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.