Lightning

Systeembord

Laatste paginaupdate: 26 maart 2012.
Laatste softwareupdate: 26 oktober 2007.

Let op: bij de Compex eindexamens wordt niet van het hieronder genoemde pakket gebruikgemaakt! In plaats daarvan heeft men gekozen voor het elders beschikbare commerciële softwarepakket ISSN Systematic.

Beschrijving

Het systeembord wordt op de bovenbouw van HAVO en VWO opleidingen bij het vak natuurkunde gebruikt om te leren werken met elektronische schakelingen en onderdelen daarvan. Soms worden er op school practica mee uitgevoerd of moet er zelfs een praktische opdracht worden uitgevoerd rond een systeembord. Tevens worden er in een groot deel van alle natuurkunde eindexamens vragen gesteld waarbij kennis over de werking van een systeembord vereist is of waarbij zulke kennis heel handig is. Het is dus zeer zinvol om te oefenen met dit simulatieprogramma, wat vrijwel hetzelfde functioneert als een echt systeembord. Er bestaan soortgelijke programma's, maar sommige zijn gemaakt voor DOS of zijn omslachtig in het gebruik. Dit programma werkt eenvoudigweg met slepen en neerzetten en het resultaat wordt direct weergegeven. Bovendien is de status van elke in- en uitgang direct af te lezen, zonder deze eerst met een LED te hoeven verbinden. Het programma is geheel gratis en vrij te kopiëren, in tegenstelling tot sommige dure andere programma's.

Het gebruik

De meeste onderdelen van het systeembord werken precies zoals de onderdelen van een echt systeembord. Toch zijn er een aantal verschillen.

Drukknoppen
Met behulp van de linkermuisknop kan een drukknop kortstondig worden ingedrukt. Na het loslaten van de linkermuisknop wordt de drukknop ook weer losgelaten. Om een drukknop vast te zetten kan de rechtermuisknop worden gebruikt. Na een klik met de rechtermuisknop blijft de drukknop net zolang ingedrukt totdat er weer met de linkermuisknop op wordt geklikt. Op deze manier kunnen er meerdere drukknoppen tegelijkertijd worden ingedrukt.

Sensors
Beide sensors zijn niet aan te sluiten op echte externe sensoren. In plaats daarvan reageren ze op de afstand van de muiscursor vanaf de rechterbovenhoek van de sensoren.

Relais
Op een echt systeembord kan het relais aangesloten worden op een echt extern apparaat. In de simulatie van het systeembord kunnen de relaisbussen op onderdelen van het systeembord worden aangesloten, om toch het werkingsprincipe te demonstreren. Let op dat dit op een echt systeembord niet toegestaan is!

Computeraansluiting
De computeraansluiting is geheel niet aanwezig. Het zou een goed idee zijn om via de computeraansluiting het mogelijk te maken het computerprogramma aan te sluiten op een echt systeembord, via de computeraansluiting van het echte systeembord. Ik ben echter niet op de hoogte van de werking van de vereiste UIB-kaart van het bedrijf CMA en heb geen exemplaar om het te kunnen testen, dus heb ik dit niet geïmplementeerd. Een goede mogelijkheid voor de toekomst, lijkt een hardwarekoppeling met Arduino- en/of Raspberry Pi-ontwikkelborden.

Splitters
In plaats van de computeraansluiting staan wel twee splitters op het bord. Deze zijn nodig om een signaal naar twee of meerdere onderdelen te vervoeren. Het is namelijk niet mogelijk om per in- of uitgang meer dan één verbinding te maken.

Geluidsensor
Als je gebruik wilt maken van de geluid sensor is een geluidskaart benodigd, anders is het uitgangssignaal altijd 0 volt. Zorg er dan voor dat de opnamevolumeregeling juist is ingesteld, bijvoorbeeld op de microfoon.

Zoemer
Uitvoer van de zoemer gebeurt via de PC speaker. Bij gebruik van Windows 95, 98 of Me zal de toon constant klinken, bij Windows NT, 2000 of XP klinkt de toon om technische redenen wat ratelend.

Algemeen
Een voordeel van deze simulatie tegenover het echte systeembord is dat componenten te verplaatsen zijn en er oneindig veel kunnen worden toegevoegd. Het is overigens slechts mogelijk om maar één geluid sensor en één zoemer per opstelling te hebben. Let er wel op dat als er in een opdracht staat dat er slechts één systeembord gebruikt mag worden, er geen componenten mogen worden toegevoegd behalve splitters.

Om een verbinding te maken wordt er met de muis gesleept vanaf een uitgang (bevindt zich altijd aan de rechterkant van een onderdeel) naar een ingang (bevindt zich altijd aan de linkerkant van een onderdeel). De verbinding zal dan met een rode kleur weergegeven worden. Een verbinding later weer verwijderen kan door met de rechtermuisknop te klikken op een aansluitbus. Een component kan later later verwijderd worden door te rechtsklikken op een component, zodat een contextmenu verschijnt waarin voor "Verwijderen" gekozen kan worden.

Als je schakelt tussen het systeembordprogramma en andere programma's, kan het gebeuren dat de rode verbindingen niet meer volledig worden weergegeven. Na te klikken op Vernieuwen verschijnen alle verbindingen weer.

Opstellingen kunnen worden opgeslagen en later weer kunnen worden ingeladen. Dit inladen kan ook op de computer van iemand anders gebeuren, waarop dit programma ook draait. Een aantal voorbeeldopstellingen zijn bijgeleverd. Je kunt ook met een volledig leeg scherm beginnen en alleen de componenten toevoegen die je daadwerkelijk gaat gebruiken, in plaats van met een standaardsysteembord te beginnen.

Verder valt op te merken dat, net als bij een echt systeembord, de meeste componenten een spanning van minimaal 1,4 volt als hoog beschouwen. Een transistor daarentegen beschouwt een spanning van minimaal 0,7 volt als hoog en een relais beschouwt elke spanning hoger dan 0 volt als hoog.

Download Systeembord V1.51
(26 oktober 2007, 358 kB, zelfuitpakkend naar tijdelijke map)

Download Systeembord V1.51
(26 oktober 2007, 271 kB, zip bestand)

Download Systeembord V1.50
(6 juli 2007, 270 kB, zip bestand)

Download Systeembord V1.42
(20 juni 2007, 260 kB, zip bestand)

Download Systeembord V1.41
(13 maart 2005, 219 kB, zip bestand)

Download Systeembord V1.2
(5 november 2003, 203 kB, zip bestand)

Tip: Lightning

Als je dit programma leuk vindt, kun je ook eens kijken naar het programma Lightning. Dit programma verwerkt signalen volgens dezelfde principes als Systeembord, maar is veel flexibeler. Het is wel belangrijk je te realiseren dat in het programma Lightning geen spanningen van 0 tot 5 volt doorgegeven worden, maar complete audiospectrums. De ingangen van de modules bepalen hoe zo'n audiospectrum geïnterpreteerd wordt:

• spectrum (1024 waardes tussen 0 en 512)
• level (1 waarde tussen 0 en 512)
• status (0 of 512)
• puls (0 gevolgd door 512)

Signalen kunnen via ingangsmodules ingevoerd worden via bijvoorbeeld de geluidskaart. Als de signalen uiteindelijk na verwerking worden toegevoerd aan uitgangsmodules, kunnen deze echte hardware aansturen. Spelenderwijs kun je met Lightning principes leren die ook in echte logische schakelingen worden toegepast.

Veel gestelde vragen

Waarom kan ik het bestand niet opstarten?

Je ziet dat het bestand dat je gedownload hebt een ".zip" extensie heeft, maar je weet misschien niet met welk programma je dit moet openen. Zip bestanden zijn ingepakte bestanden die minder ruimte innemen en gemakkelijk te downloaden zijn. Voordat de inhoud ervan te gebruiken is moeten ze uitgepakt worden. Dit kan met een programma als WinZip.

De gemakkelijkste oplossing is om het zelfuitpakkend bestand te downloaden (".exe" extensie). Kies bij het downloaden "Openen". Het programma zal nu automatisch uitgepakt en opgestart worden. Na gebruik worden de programmabestanden automatisch gewist.

Hoe maak ik een (rode) verbinding?

Doe bijvoorbeeld het volgende:

• Druk de linkermuisknop in boven een geel vakje en houd deze ingedrukt;
• Sleep de muis naar een grijs vakje;
• Laat de linkermuisknop los;
• Nu verschijnt een nieuwe rode verbinding.

Veel soorten verbindingen zijn mogelijk, maar volgende verbindingen zijn zeker niet mogelijk:

• Slepen van gele vakjes naar gele vakjes;
• Slepen van grijze vakjes naar grijze vakjes.

Beide sensors werken niet. Wat doe ik fout?

De twee sensors hebben allebei identieke functionaliteit. Ze reageren afhankelijk van de afstand van de muiscursor tot de linkerbovenhoek van het sensorgedeelte. De sensors zullen constant reageren, hiertoe hoeft niet een bepaalde toetsencombinatie te worden ingehouden of iets dergelijks. Wil je een sensor testen, verbind deze dan met de Analoog-Digitaal convertor.

Hoe kan ik een gedeelte van het systeembord verwijderen?

Dit kan nu door met de rechtermuisknop te klikken op een component, zodat er een context menu verschijnt. Er kan dan gekozen worden voor "Verwijderen" zodat de betreffende component verdwijnt. Het verwijderen van enkel een losse verbinding tussen twee modules is mogelijk door te rechtsklikken op een aansluitbus.

Kunnen er kleinere uitvoeringen van de onderdelen gemaakt worden, zodat ik meer kwijt kan op mijn systeembord? En kunnen er nieuwe soorten onderdelen worden toegevoegd?

In experimentele zin is dit alles al mogelijk (alleen voor gevorderde gebruikers!), met Systeembord V1.51. Volg de volgende stappen:

• Download het Lightningarchief.
• Kopieer uit dit archief de bestanden "vcl70.bpl", "vclsmp70.bpl", "vclx70.bpl" en "indy70.bpl" naar je Systeembordmap.
• Uit de map "module" van het archief kun je modules kiezen die beginnen met "in" of "out" en kopiëren naar je Systeembordmap, bijv.:
  • in_button.dll of in_multibutton.dll voor een compacte momentschakelaar.
  • in_switch.dll voor een compacte aan-/uitschakelaar.
  • out_display.dll voor een numeriek display.
  • out_meter.dll voor een analoge meter.
  • out_softlight.dll of out_multisoftlight.dll voor RGB-leds.
  • in_color.dll voor een kleurenkiezer met analoge spanningsuitgangen.
  • in_avsbeat.dll om via "bdetect.exe" uit het archief pulsen te geven analoog aan het muziekritme van je geluidsbron, of een spanning analoog aan de Beats Per Minute (BPM) van je geluidsbron.
  • Let op: sommige niet-genoemde modules zullen simpelweg niet werken of het programma crashen! Eventuele instellingenvensters zullen niet beschikbaar zijn.
• Na het herstarten van Systeembord verschijnt een nieuw menu "Lightning".

Ik wil het programma graag binnen mijn onderwijsinstelling gebruiken. Moet ik hiervoor een licentie afsluiten?

U bent vrij om het systeembord programma op onbeperkt veel computers te installeren. Het afsluiten van licenties is niet nodig. Behalve eventuele arbeidskosten voor het installeren of kopiëren van het programma en kosten voor het medium waarop het programma overgedragen wordt, mag er voor het kunnen beschikken over het programma geen geld worden gevraagd. Scholen kunnen desgewenst het programma met hun eigen logo voorzien door het bestand "sysbord.bmp" te vervangen met een eigen afbeelding.

Ik heb een idee voor het systeembord programma en wil graag dat dit wordt toegevoegd. Gaat dat lukken?

Over het algemeen heb ik het erg druk met andere projecten naast het systeembord programma. Eens in de zoveel tijd kom ik weer terug op het systeembordprogramma waarna er meestal een aantal veranderingen in een keer worden doorgevoerd. Van veel van jullie heb ik mailtjes met complimenten en suggesties ontvangen, waarvoor mijn dank. Je kan er zeker van zijn dat ik elk mailtje lees. Vanwege de drukke bezigheden komt het er helaas niet altijd van om zo een mailtje te beantwoorden of de reactietijd loopt soms op van enkele maanden tot een half jaar. In elk geval zullen steeds alle suggesties in overweging genomen worden wanneer er weer werkzaamheden aan het programma plaatsvinden.

Versiehistorie

Versie 1.51

In versie 1.50 is een fout ontstaan, die er voor zorgde dat opgeslagen bestanden niet altijd goed geopend konden worden. Deze fout is opgelost. Bestanden die niet meer goed met oudere versies van het systeembord geopend kunnen worden, kunnen met deze versie alsnog geopend worden. Nadat het bestand opnieuw opgeslagen is, is het bestand weer bruikbaar met elke versie van Systeembord.

Versie 1.50

Het toevoegen, verplaatsen en verwijderen van componenten is nu veel gemakkelijker, omdat nu overal op de component geklikt kan worden, er hoeft niet geklikt te worden op een leeg gedeelte van de component. Componenten kunnen nu over elkaar heen worden gesleept. Er zijn nu twee standaardborden aanwezig: het oude en het nieuwe systeembord. Het is nu mogelijk om de relaisaansluitbussen echt aan te sluiten aan andere onderdelen van het systeembord (dank aan Richtsje Lindeboom voor de suggestie). Tot slot is het mogelijk om het systeembord logo te vervangen door een eigen logo.

Versie 1.42

In oudere versies was het nodig om van een uitgang naar een ingang te slepen om een nieuwe verbinding aan te sluiten. Nu is het ook mogelijk om andersom, van een ingang naar een uitgang te slepen om een verbinding te realiseren.

Versie 1.41

In versie 1.4 is een fout ontstaan die ervoor zorgde dat bepaalde ".brd"-bestanden niet geopend konden worden en het programma crashte. Dit is in deze versie opgelost. Verder was het mogelijk dat versie 1.4 niet goed functioneerde op systemen waarop als decimaalscheidingsteken een punt was ingesteld, wat ook is opgelost. Ook is er een helpbestand toegevoegd met de inhoud van deze webpagina, zodat de informatie ook te bekijken is zonder internetverbinding.

Versie 1.4

Het verwijderen van modules is eindelijk mogelijk. Dit kan nu door met de rechtermuisknop te klikken op een leeg gedeelte van een module (bijvoorbeeld dichtbij de rand van een module), zodat er een context menu verschijnt. Er kan dan gekozen worden voor "Verwijderen" zodat de betreffende module verdwijnt.

De module met daarop het "Systeembord" logo, welke aanwezig is na het aanmaken van een standaardbord in de rechteronderhoek, kan nu uit- of aangezet worden. Op deze manier is het mogelijk om na het aanmaken van een standaardbord toch nog de ruimte waar het logo stond te benutten. Het aan- en uitzetten van het logo kan via de optie "Systeembord logo weergeven" in het "Opties" menu.

De aanduiding "dV" (decivolt) is nu vervangen door "V" bij de variabele spanningsbron en de comparator, omdat dit voor leerlingen verwarrend bleek te zijn (dank aan Menno de Boer van het Regio College voor de tip). In de invoervakjes worden nu kommagetallen weergegeven en de getallen kunnen ook als kommagetallen worden ingevoerd.

In eerdere versies bleef een LED branden als deze was aangezet, maar vervolgens de stroomtoevoer werd losgekoppeld (dank aan Marco Cox voor het melden van dit probleem). Dit probleem is in deze versie opgelost zodat een LED altijd uitgaat nadat deze is losgekoppeld.

Bovendien is er een fout opgelost met de geheugencel (dank aan Peter de Jong van scholengemeenschap Rölingcollege te Groningen voor het melden van dit probleem). In eerdere versies bleef de uitgang van de geheugencel laag als beide ingangen daarvan hoog werden gemaakt. In deze versie gedraagt het Systeembord programma zich als een echt systeembord wat dat betreft en zal in zo een geval de uitgang van de geheugencel hoog maken.

Het programma "sysbord.exe" accepteert nu een parameter met de naam van een systeembord bestand, bijvoorbeeld "thermostaat.brd", zodat dit automatisch geopend kan worden na het starten van het programma (dank aan Johan Bronsveld van scholengemeenschap Eerste Christelijk Lyceum te Haarlem voor het aan het licht brengen van het ontbreken van deze mogelijkheid).

Versie 1.2

Er is een fout opgelost die ervoor zorgde dat het programma en eventueel ook de computer crashte wanneer er een 0 werd ingevoerd in de pulsgenerator (dank aan Gerben van der Velde voor het melden van dit probleem). Nu zal de pulsgenerator alleen maar stoppen met het genereren van pulsen bij het kiezen van een waarde van 0.

Bovendien zijn de knoppen voorzien van een nieuw uiterlijk. De werking is nu zodanig aangepast dat met de rechtermuisknop een knop vergrendeld kan worden, met de linkermuisknop kan deze weer ontgrendeld worden (dank aan dhr. Berkx van ssg Scheldemond te Vlissingen voor deze suggestie). De werking van de linkermuisknop is verder hetzelfde gebleven.

Versie 1.1

Er is een Opties menu toegevoegd, met daarin de optie om de pulsenteller te laten doortellen t/m het hexadecimale getal F (dank aan dhr. Berkx van ssg Scheldemond te Vlissingen voor deze suggestie). Deze zal standaard aanstaan in nieuwe projecten, in bestaande projecten zal de optie standaard uitgeschakeld zijn. De stand van deze optie zal per project apart opgeslagen worden. Verder zijn nog enkele voorbeeldopstellingen toegevoegd.

Ingezonden ideeën

• Afdrukfunctie (10-01-2005 Sander Fase).
• Bewegingssensor gekoppeld aan webcamopname (04-09-2005 Jaap Slootbeek).
• Componenten een naam en beschrijving kunnen geven (09-12-2003 Wicher Hulzebosch).
• Componenten kopiëren en plakken binnen het programma zelf (Norbert van Veen).
• Componenten kopiëren en plakken als afbeelding, bijvoorbeeld naar Microsoft Word (Norbert van Veen).
• Contextmenu voor het toevoegen van componenten bij rechtsklikken op een leeg vlak (05-02-2003 Johan Bronsveld).
• Draden in verschillende kleuren, bijv. via het contextmenu (05-02-2003 Johan Bronsveld; 28-01-2004 Jeroen van Lieshout).
• Knikken in draden kunnen maken (05-02-2003 Johan Bronsveld).
• Leds in verschillende kleuren (28-01-2004 Jeroen van Lieshout).
• Linux compatibele versie gecompileerd met Borland Kylix (27-06-2004 Jan de Ruijter).
• Meerdere draden uit een uitgang laten komen, zonder een splitter te gebruiken (11-02-2003 Johan Bronsveld, Huib (H.) Huijnen, 18-01-2005 Henry Solle, 28-01-2004 Jeroen van Lieshout).
• Miniatuurafbeelding van componenten zodat er meer plaats overblijft (04-02-2003, Renout van Rijn).
• Mogelijkheid tot het maken van een pakket dat de uitwerking bevat samen met een uitleg/verklaring/logboek, vervolgens de mogelijkheid voor de docent om in een andere kleur commentaar toe te voegen (18-11-2005 Frits Hidden, docent natuurkunde Amstelveen)
• Sensoren realistischer maken door deze te vervangen door een draai- of schuifknop, wat voor leerlingen minder verwarrend is dan een sensor die afhankelijk is van de muiscoördinaten (19-05-2003 Nobert van Veen; 24-03-2006 Menno de Boer, TOA natuurkunde RegioCollege te Zaandam).
• Sensoren realistischer maken door het implementeren van een temperatuursensor/verwarmingselementcombinatie ter vervanging van de Sensor en het Relais.
• Toolbar met icoontjes voor de verschillende modules (zelf).
• Zoemer laten visualiseren wanneer er geluid klinkt.
• Zoemer ook laten werken via geluidskaart.
• Zoomfunctie (09-12-2003 Wicher Hulzebosch).
• Er zijn nog andere ideëen binnengekomen die nog niet in dit overzicht zijn verwerkt.

Dankbetuiging

Alle docenten en studenten die commentaar hebben gegeven op het programma

John Mertus
Audio invoer Delphi component

Borland
Delphi 4

Verwijzingen

Systeembord cursus

Systeembord bijles

Overzicht van systeembordsoftware