⚡ De Wet van Ohm: Het Fundament van Elektronica

Als u met elektriciteit werkt – of dat nu met basiscircuits, PLC’s of ventielen is – is er één wet die u absoluut moet begrijpen: de Wet van Ohm. Deze wet, vernoemd naar de Duitse natuurkundige Georg Simon Ohm, beschrijft de fundamentele relatie tussen stroom, spanning en weerstand in een elektrisch circuit.

Zonder deze wet zouden we niet weten welke draad we moeten kiezen, welke zekering we moeten gebruiken, of hoeveel vermogen een component zal verbruiken. Het is de basis van elke elektrische berekening.

---

1. De Drie Musketiers: Spanning, Stroom en Weerstand

De Wet van Ohm verbindt drie hoofdconcepten, die we vaak uitleggen met de wateranalogie:

A. Spanning (Voltage – V of U)

Dit is de druk die de elektronen door het circuit duwt. Spanning wordt gemeten in Volt (V).

• Analoog: Hoe hard het water tegen de pijp drukt (de druk van de pomp).

B. Stroom (Ampèrage – I)

Dit is de hoeveelheid elektronen die op een bepaald moment door het circuit stroomt (de flow). Stroom wordt gemeten in Ampère (A).

• Analoog: De hoeveelheid water die per seconde door de pijp stroomt.

C. Weerstand (Resistance – R)

Dit is de oppositie tegen de stroom van elektronen. Elk component in een circuit (een lamp, een motor) heeft weerstand. Weerstand wordt gemeten in Ohm (Ω).

• Analoog: Een vernauwing of obstakel in de pijp die de waterstroom vertraagt.

Shutterstock

2. De Formules van de Wet van Ohm

De Wet van Ohm stelt dat de stroom (I) recht evenredig is met de spanning (V) en omgekeerd evenredig met de weerstand (R).

De basisformule is:

$$\text{Spanning }(V)=\text{Stroom }(I)\cdot \text{ Weerstand }(R)$$

$$V=I\cdot R$$

Hieruit kunnen alle andere relaties worden afgeleid. De Ohm-driehoek is een handig hulpmiddel om de formules te onthouden:

Wat u wilt Berekenen	Formule	Toelichting
Spanning (V)	$V=I\cdot R$	Stroom maal Weerstand
Stroom (I)	$I=\frac{V}{R}$	Spanning gedeeld door Weerstand
Weerstand (R)	$R=\frac{V}{I}$	Spanning gedeeld door Stroom

Shutterstock

3. Praktische Toepassing in Circuits

Het begrijpen van deze formules stelt ons in staat om circuits te ontwerpen en te beveiligen. In een eenvoudig circuit (zoals de stroomkring van een PLC-uitgang naar een relais):

Shutterstock

• Voorbeeld: Stel u een magneetventiel (solenoïde) voor met een weerstand van 48Ω aangesloten op een PLC-uitgang van 24V:

  • Berekening van Stroom ($I$):

    $$I=\frac{V}{R}=\frac{24V}{48\Omega }=0.5A$$

De PLC-uitgang moet 0.5A aankunnen. Als u dit niet berekent, riskeert u overbelasting of een onjuist functioneren van het circuit.

Met deze wet kunnen technici ook meten en controleren. Een multimeter wordt gebruikt om deze drie waarden te meten in live circuits.

💨 Pneumatica: De Kracht van Perslucht in de Industrie

Waar elektriciteit en PLC’s de logische beslissingen nemen, is pneumatica de technologie die machines en processen fysiek in beweging brengt. Pneumatica is de studie en toepassing van gecomprimeerde lucht (perslucht) om mechanische arbeid te verrichten. Het is een extreem veelzijdige, schone en snelle krachtbron die in bijna elke fabrieksvloer onmisbaar is.

Dit artikel legt de basis van pneumatische systemen uit en belicht waarom ze cruciaal zijn in de moderne automatisering.

---

1. De Basis: Van Omgeving naar Kracht

Een pneumatisch systeem begint bij het omzetten van normale omgevingslucht in bruikbare, gecomprimeerde energie.

A. De Compressor

Het hart van het systeem is de compressor. Deze zuigt lucht aan uit de omgeving en comprimeert deze tot een hoge druk (vaak tussen 6 en 10 bar). Deze energie wordt opgeslagen in een luchtreservoir.

Shutterstock

B. Luchtbehandeling

Perslucht is nooit perfect. Het bevat vocht, olie en vuildeeltjes die apparatuur kunnen beschadigen. Daarom is een goede luchtbehandelingseenheid (FRL) cruciaal:

1. Filter: Verwijdert vuil en vocht.

2. Regulator: Zorgt ervoor dat de druk stabiel en correct is voor de toepassing.

3. Lubricator (Optioneel): Voegt een kleine hoeveelheid olie toe om bewegende delen te smeren.

Shutterstock

2. Essentiële Componenten van Pneumatica

Nadat de lucht is gecomprimeerd en behandeld, wordt deze door het systeem geleid om werk te verrichten.

A. Ventieleiland

Het Ventieleiland (Valve Terminal) is de zenuwcentrale van het pneumatische systeem. In plaats van tientallen aparte ventielen te bedraden en aan te sluiten, bundelt het ventieleiland alle kleppen, elektrische aansluitingen en de PLC-communicatie (vaak via een industriële bus) in één compacte eenheid.

• Voordelen: Dit vereenvoudigt de bedrading, vermindert de installatietijd en maakt het storingzoeken veel eenvoudiger.

B. Cilinders (Actuatoren)

De cilinder is het ‘werkpaard’ van het systeem. Het bestaat uit een behuizing en een beweegbare zuiger met een stang.

• Functie: Perslucht wordt aan één zijde van de zuiger geïnjecteerd, waardoor deze onder druk verschuift en de stang de gewenste lineaire beweging (een duw- of trekbeweging) uitvoert.

• Typen: De meest voorkomende is de dubbelwerkende cilinder, die zowel perslucht gebruikt om uit te schuiven als om in te trekken. De eindposities van de cilinder worden vaak door magneetschakelaars gedetecteerd en als signaal teruggekoppeld naar de PLC.

Shutterstock

3. De Werking in een Circuit (Schakelschema)

Om de cilinder te laten bewegen, moet het systeem logica bevatten. In pneumatische schema's wordt deze logica weergegeven met gestandaardiseerde symbolen. Een veelgebruikte klep is de 5/2-wegventiel die de luchtstroom naar de cilinder regelt:

• Stap 1: Het ventiel stuurt perslucht naar de ene zijde van de zuiger (cilinder schuift uit).

• Stap 2: Het ventiel schakelt en stuurt perslucht naar de andere zijde (cilinder trekt in).

4. Voordelen en Integratie met PLC's

Pneumatica is extreem populair in de industrie vanwege zijn unieke voordelen:

• Snelheid: Pneumatische actuatoren zijn zeer snel.

• Veiligheid: Lucht is niet-ontvlambaar en levert geen schokgevaar op.

In een geautomatiseerde installatie is de pneumatica direct gekoppeld aan de PLC via het ventieleiland: De PLC stuurt een elektrisch signaal, het ventieleiland schakelt, en de cilinder voert de fysieke taak uit.

⚙️ De PLC: Het Brein van Industriële Automatisering

Na het begrijpen van de basisprincipes van elektrische schakelingen (serie en parallel) en de levensbelangrijke rol van aarding, duiken we in het hart van elke moderne fabriek: de Programmeerbare Logische Controller (PLC).

Vroeger werden complexe machines bestuurd door kasten vol met honderden, soms duizenden, mechanische relais. Als er iets veranderd moest worden, betekende dat dagenlang sleutelen en herbedraden. De PLC heeft dit landschap compleet veranderd. Een PLC is in feite een robuuste, industriële computer die machines en processen bestuurt.

Klaar om te ontdekken hoe deze compacte eenheden complete fabrieken aansturen?

Shutterstock

---

1. Wat is een PLC? (Definitie en Functie)

Een PLC (Programmeerbare Logische Controller) is een microprocessor-gebaseerd systeem dat speciaal is ontworpen om te functioneren in ruwe industriële omgevingen (stof, trillingen, extreme temperaturen).

De kerntaak van de PLC is het uitvoeren van logische beslissingen op basis van invoer van buitenaf, en vervolgens acties (uitvoer) te activeren.

Vroeger (Relais)	Nu (PLC)
Grote kasten, complex te bedraden	Compacte behuizing, eenvoudige bedrading
Veranderingen vereisen fysiek herbedraden	Veranderingen gebeuren via software (programmeren)
Langzaam, gevoelig voor slijtage	Supersnel, extreem betrouwbaar en duurzaam

2. De Anatomie van de PLC

Elke PLC, ongeacht het merk (Siemens, Allen-Bradley, Schneider, enz.), bestaat uit drie hoofdcomponenten die continu samenwerken:

A. De CPU (Central Processing Unit)

Dit is het brein van de PLC. De CPU leest het geschreven programma (de logica) en voert dit razendsnel uit. Het is de motor die alle beslissingen neemt.

B. Ingangen (Inputs – I/O)

Ingangen zijn de ‘ogen en oren’ van de PLC. Ze verzamelen informatie van buitenaf, zoals:

• Sensoren: Is het product aanwezig? (Lichtsluis)

• Drukknoppen: Heeft de operator op de START-knop gedrukt?

• Eindschakelaars: Heeft de transportband het einde bereikt?

C. Uitgangen (Outputs – O/O)

Uitgangen zijn de ‘spieren’ van de PLC. Ze voeren de acties uit die de CPU beslist, door spanning naar de machine te sturen:

• Actuatoren: Schakel de motor AAN.

• Verlichting: Schakel het storingslampje AAN.

• Kleppen: Open de waterklep.

3. Het Werkprincipe: De Scan-Cyclus

De PLC neemt geen pauze. Hij werkt continu door een proces dat de scan-cyclus wordt genoemd. Dit proces herhaalt zich duizenden keren per seconde:

1. Lees de Ingangen: De PLC controleert snel de status van alle ingangen. (Is de START-knop ingedrukt? – Ja/Nee).

2. Voer het Programma Uit: De PLC verwerkt de logica in zijn geheugen. (ALS de START-knop is ingedrukt EN de noodstop is NIET ingedrukt, DAN activeer de motor.)

3. Schrijf de Uitgangen: De PLC stelt de uitgangen in volgens de berekende logica. (Zet de motor NU aan.)

De snelheid van deze cyclus bepaalt hoe snel en nauwkeurig de machine reageert.

4. Van Relais naar PLC-Code (Het Start-Stop-voorbeeld)

Denk terug aan de mechanische Start-Stop-schakeling die we eerder bespraken. In de PLC wordt die logica niet bedraad, maar geprogrammeerd met behulp van software.

• Fysieke componenten (Startknop, Stopknop) worden aangesloten op de PLC-ingangen.

• Actuatoren (Motor) worden aangesloten op de PLC-uitgangen.

• De logica van de zelfhouding (het vasthouden van de motor, zelfs als de knop wordt losgelaten) wordt nu eenvoudig in code geschreven, meestal in een taal genaamd Ladder Diagram (LADDER).

Deze flexibiliteit stelt technici in staat om complexe wijzigingen door te voeren in minuten in plaats van uren of dagen. Dit is de reden waarom PLC's de motor zijn achter de efficiëntie van moderne productie.

---

💡 Aarding: Uw Onzichtbare Redder Tegen Elektriciteit

Heb je je ooit afgevraagd waar die vreemde groen-gele draad in al je stopcontacten voor dient? Dat is de aardingsdraad, en het is misschien wel de belangrijkste draad in je hele huis. Aarding is je onmisbare veiligheidssysteem tegen elektrische schokken.

Dit artikel legt op een eenvoudige manier uit waarom aarding zo cruciaal is en hoe het jou beschermt.

---

1. Wat is Aarding? De 'Nooduitgang'

Stel je elektriciteit voor als water dat altijd via een gesloten systeem stroomt: de inkomende leiding (de fase) en de terugkerende leiding (de nul).

Aarding is een derde, extra leiding die direct en diep in de grond is begraven.

• Het Doel: De aarding is de nooduitgang. Als er een ‘lek’ in je elektrische systeem ontstaat (bijvoorbeeld een beschadigde draad raakt de metalen buitenkant van je wasmachine), dan zorgt de aarding ervoor dat de gevaarlijke stroom niet via jou, maar via dat veilige pad de grond in kan vluchten.

2. De Groen-Gele Reddingslijn

Wanneer kan zo'n 'lek' of foutstroom ontstaan?

1. Isolatie raakt beschadigd: Een oude kabel slijt door.

2. Apparaat defect: Een onderdeel van je koelkast faalt en er komt spanning op de metalen behuizing te staan.

Als de behuizing onder spanning staat en je raakt het aan zonder aarding, word jij het pad naar de grond. Je krijgt een schok.

Maar als de behuizing met de groen-gele draad is aangesloten op de aarding, is de weerstand (de hindernis) voor de stroom via die draad véél lager dan via jouw lichaam. De stroom kiest altijd de makkelijkste weg: via de aarding de grond in, waardoor jij veilig blijft.

3. De 'Veiligheidsagent': De Differentieelschakelaar

De aarding werkt niet alleen. In je zekeringkast is er een onmisbare partner: de Differentieelschakelaar (of aardlekschakelaar). Dit apparaat is de ‘politieagent’ van je installatie en kijkt constant toe:

• Wat hij doet: Hij vergelijkt de stroom die de installatie ingaat met de stroom die terugkomt.

• Wanneer hij ingrijpt: Als hij merkt dat er zelfs maar een kleine hoeveelheid stroom vermist wordt (omdat het ergens weglekt, via de aarding of een storing), schakelt hij de hele stroom onmiddellijk uit.

Dit gebeurt in milliseconden, waardoor de differentieelschakelaar de dodelijke gevolgen van een schok kan voorkomen. Hij is extreem gevoelig, vooral de varianten die natte ruimtes beveiligen.

4. Hoe de Stroom de Grond Bereikt

De nooduitgang naar de aarde is fysiek gemaakt. Dit gebeurt op twee veelvoorkomende manieren:

• De Aardingslus: Bij nieuwe constructies wordt een blote koperen draad in de funderingen rondom het gebouw geplaatst. Dit zorgt voor een uitstekende, stabiele verbinding met de grond.

• De Aardpen: Bij bestaande installaties wordt vaak een lange, koperen staaf diep in de aarde geslagen om het contact te maken.

Deze fysieke verbinding moet zo goed mogelijk zijn, met een zo laag mogelijke weerstand, om de stroom zo snel en effectief mogelijk af te voeren.

Stroomsterkte

 

Stroomsterkte

De stroomsterkte – uitgedrukt in ampère (A) of milli-ampère (mA) – is de hoeveelheid elektriciteit die per tijdseenheid onder invloed van het potentiaalverschil door een elektrische geleider of leiding gaat.

Deze elektrische stroom kan gelijkstroom zijn die steeds dezelfde richting heeft, zoals bijvoorbeeld een batterij. Bij wisselstroom keert de stroom van de ladingdragers met een vaste frequentie van richting om, bijvoorbeeld de netspanning.

 Rookmelder is verplicht

belschakeling

 Belschakeling

Frequentieregelaar schema

 Frequentieregelaar schema

Elektrische Takel Schema Electric hoist scheme

 Elektrische Takel Schema  Electric hoist scheme

Elektrische Takel Schema Electric hoist scheme

WAT IS EEN KRUISSCHAKELAAR?

 WAT IS EEN KRUISSCHAKELAAR?

De kruisschakelaar is een schakelaar met vier aansluitpunten. Deze schakelaar wordt altijd in combinatie gebruikt met minimaal twee wisselschakelaars en vaak toegepast in ruimtes waarbij er drie of meer in- en/of uitgangen zijn. Hierbij kun je bijvoorbeeld denken aan trappenhuizen en ontvangsthallen. De bedoeling is dat de verlichting in de desbetreffende ruimte vanuit alle toegangspunten bedient kan worden. Niet alleen in grote ruimtes wordt de kruisschakeling gebruikt. Het is ook handig in de slaapkamer, één schakelaar bij de deur en twee schakelaars naast het bed.

Hoe werkt een kruisschakeling

Een kruisschakeling bedient één of meerdere lampen vanuit verschillende punten. Omdat er vier contactpunten aanwezig zijn, werkt deze als een poolomschakelaar. De kruisschakelaar verbindt wisselschakelaars door middel van vier schakeldraden met elkaar. 

Elektrische schema Eendraadschema Ventilator tekenen

 Elektrische schema Eendraadschema Ventilator tekenen 

Ventilator: Dit element kan rechtstreeks onder een kring worden gehangen en behoeft geen verdere configuratie.

 

Elektrische schema Eendraadschema Vaatwasmachine tekenen

 Elektrische schema Eendraadschema Vaatwasmachine tekenen 

Vaatwasmachine: Dit element kan rechtstreeks onder een kring worden gehangen en behoeft geen verdere configuratie

Elektrische schema Eendraadschema USB lader tekenen

 Elektrische schema Eendraadschema USB lader tekenen 

Gebruik dit symbool enkel voor een ingebouwde USB lader. Het is mogelijk aan te geven hoeveel USB connecties de lader bevat (tot maximaal 10, al zijn laders met meer dan 2 connecties zeldzaam)

Elektrische schema Eendraadschema Schakelaars tekenen

 Klassieke schakelaars, doorgaans 230V – enkelpolig: E´en of meerdere, doorgaans 230V, schakelaars die de stroom ´e´enkelpolig onderbreken. Het aantal schakelaars kan gekozen worden. Het programma zal automatisch wisselschakelaars en kruisschakelaars toevoegen waar nodig. Indien dit automatisme niet werkt zoals verwacht kunnen de elementen “wissel enkel” en “kruis enkel” worden gebruikt (zie onder) om de schakelaars manueel te plaatsen. – dubbelpolig: E´en of twee, doorgaans 230V, dubbelpolige schakelaars. Indien twee schakelaars gekozen worden zal het programma automatisch het symbool voor wisselschakelaars gebruiken. – dubbelaansteking: Twee enkelpolige schakelaars achter hetzelfde plaatje. Vaak zal dit symbool dubbel voorkomen in het schema, aangezien er doorgaans twee afzonderlijke lichtpunten worden gestuurd. – wissel enkel: Een enkele enkelpolige wisselschakelaar. – wissel dubbel: Een enkele dubbelpolige wisselschakelaar. – kruis enkel: Een enkelpolige kruisschakelaar.

Complexere schakelaars, doorgaans 230V – dimschakelaar: Een dimmer in inbouw of opbouw. – bewegingsschakelaar: Schakelt zodra beweging gedetecteerd wordt. Doorgaans via infrarood. – schemerschakelaar: Schakelt als het donker wordt. Via lichtsensor of op basis van gekende tijden van zons-opgang en zons-ondergang.

Teleruptors en anderen, vaak, maar niet noodzakelijk, gestuurd via laagspanning – teleruptor: Teleruptor of impulsschakelaar – relais: Een relais – dimmer: Dimmer in de zekeringkast, in regel gestuurd via laagspanning. – tijdschakelaar: Schakelt op vaste tijden. Indien de schakelaar werkt op basis van zons-opgang en zons-ondergang kan beter de schemerschakelaar gebruikt worden. – minuterie: Schakelt automatisch weer uit na een ingestelde tijd. – thermostaat: Schakeling op basis van temperatuur. – rolluikschakelaar: Bediening voor rolluiken. Bevat een dubbele knop om het rolluik te openen en sluiten