- De leerlingen kunnen de basisbegrippen van elektriciteit (lading, stroom, spanning, weerstand, vermogen, arbeid, frequentie) definiëren en toepassen.
- De leerlingen kunnen de werking en functie van een computervoeding (PSU) toelichten.
- De leerlingen kunnen de belangrijkste connectoren van een computervoeding benoemen en hun toepassing aangeven.
- De leerlingen kunnen het belang van efficiëntie, aarding en koeling bij voedingen verklaren.
- De leerlingen kunnen de functie en het belang van de batterij in computers en draagbare apparaten uitleggen.
- De leerlingen kunnen de werking van oplaadbare batterijen en het proces van draadloos opladen beschrijven.
- De leerlingen kunnen 5 maatregelen opsommen om de autonomie van een laptopbatterij te verhogen.
- Zie boek pag. 40-48 (Hoofdstuk 2, sectie 2.6 - 2.7)
2.6 De voeding - begrippen en eigenschappen van elektriciteit
Let op: Fout in het boek... De basis van elektrische lading is niet de magnetische oriëntatie van deeltjes, maar het feit dat protonen een positieve lading hebben, elektronen een negatieve lading en neutronen geen lading. Magnetische oriëntatie is een ander fysisch verschijnsel en staat los van elektrische lading.
- Elektrische lading: Ontstaat door de positieve lading van protonen en negatieve lading van elektronen. Gelijke ladingen stoten af, ongelijke trekken aan. De eenheid is coulomb (C). Elektrostatische ontlading (ESD) kan risico vormen bij PC-montage.
- Elektrische stroom: Beweging van elektrische ladingen door een geleider; meer elektronen betekent sterkere stroom; eenheid is ampère (A).
- Elektrische spanning: Energie die nodig is om elektronen tussen twee punten te verplaatsen, uitgedrukt in volt (V). Bepaalt het gevaar van elektriciteit. Het stopcontact levert 230 V.
- Elektrische weerstand: Materiaal belemmert de stroom. Wordt uitgedrukt in ohm (Ω).Supergeleiders hebben geen weerstand.
- Elektrisch vermogen: Product van stroomsterkte en spanning. Geeft aan hoeveel energie een apparaat nodig heeft. De eenheid is watt (W).
- Elektrische arbeid: Omgezette energie naar andere vormen zoals licht en warmte, de eenheid is joule (J) of kilowattuur (kWh). Het elektriciteitsverbruik wordt uitgedrukt in kWh.
- Stroomfrequentie: Geeft aan hoe vaak de richting van de stroom verandert per seconde; wisselstroom uit het net heeft een frequentie van 50 hertz (Hz); gelijkstroom uit batterijen verandert niet van richting.
Scan deze qr-code om de video te bekijken
Wil je hier meer over weten?
- Kijk eens op volgende site: Elektriciteitsbegrippen
De multimeter
- Om spanningen te meten gebruik je een voltmeter.
- Een multimeter kan naast spanning ook stroomsterkte en weerstand meten.
- Stel de multimeter altijd correct in op gelijkspanning (DC) of wisselspanning (AC).
- Gelijkspanning herken je aan het symbool V⎓ of de afkorting DC.
- Wisselspanning herken je aan het symbool V~ of de afkorting AC.
Scan deze qr-code om de video te bekijken
Opdracht
Opdracht
Gebruik de multimeter om een batterij uit te meten.
2.6 De voeding
Wat doet een voeding?
- De meeste elektrische apparaten werken met gelijkspanning, maar stroomdistributie gebeurt met wisselspanning (230 V in Europa) vanwege transportverliezen.
- Een voeding zet de hoge wisselspanning uit het stopcontact om in lagere gelijkspanning, geschikt voor computeronderdelen.
- Spanningen worden gemeten met een voltmeter; een multimeter kan ook stroomsterkte en weerstand meten. Let op de juiste instelling: DC (gelijkspanning) of AC (wisselspanning).
- Elektrische apparaten moeten geaard zijn om foutstromen veilig af te voeren en brandgevaar te voorkomen. Foutstromen: beschadigde kabel die contact maakt met chassis, blikseminslag, ...
- De efficiëntie van een voeding geeft aan hoeveel energie effectief wordt gebruikt; deze ligt meestal tussen 60% en 90% en stijgt bij hogere belasting.
- Het vermogen van de voeding moet afgestemd zijn op het totale verbruik van alle componenten, met extra marge voor uitbreidingen.
De desktopvoeding
- Computeronderdelen vragen verschillende spanningen: processor (3,3 V), moederbord (5 V), harde schijf (12 V).
- Voedingen kunnen een netspanningsselector hebben voor verschillende regio’s; een verkeerde instelling kan schade veroorzaken.
- Een ventilator voert de warmte af die vrijkomt bij het omzetten van stroom; goede luchtcirculatie is belangrijk.
- Er zijn verschillende connectoren: Berg (diskettestations), Molex (IDE-schijven), SATA (moderne schijven), CPU (4/8-polig), PCI-express (6/8-polig), mainboard (24-polig).
- Modulaire voedingen laten toe enkel de nodige kabels aan te sluiten, wat de luchtdoorstroming verbetert.
| Connector | Toepassing | Foto |
|---|---|---|
 |
||
 |
||
| SATA power connector | Moderne SSD/HDD schijfstations |  |
| CPU power connector | Voeding van de processor via het moederbord |  |
| PCI-express power connector | Stroomvoorziening voor PCI-Express uitbreidingskaarten |  |
| Mainboard power connector | Voeding van het moederbord (24-polig) |  |
| 12VHPWR / 12V-2x6 connector | High-end grafische kaarten |  |
Moderne connectoren: 12V-2x6
- 12VHPWR en 12V-2x6 connectoren: Voor high-end grafische kaarten is de klassieke 8-polige PCIe-connector vervangen door een compacte 16-polige kabel (12 stroompinnen + 4 sideband sensorpinnen) die tot 600 W kan leveren. De herziene 12V-2x6-connector lost eerdere hitte- en smeltproblemen op door verzonken pinnen die voorkomen dat er stroom loopt wanneer de kabel niet volledig is ingeplugd.
- Verdwijnen van legacy-connectoren: Molex- en Berg-aansluitingen zijn vrijwel volledig verdwenen op moderne voedingen ten gunste van SATA-stroom en modulaire 12V-microconnectoren; ook SATA-stroom wordt steeds vaker vervangen door directe M.2-slotvoeding op het moederbord.
Energie-efficiëntie & Certificeringen: 80 PLUS
- Evolutie in efficiëntie: Moderne voedingen behalen efficiënties van ruim 90% tot 96% onder typische belasting, waardoor minder energie verloren gaat als warmte.
- 80 PLUS: Blijft een bekende norm met gradaties van Bronze en Gold tot Titanium, waarbij de focus vooral ligt op efficiëntie bij 20%, 50% en 100% belasting.
- Zero-RPM / Hybride ventilatormodus: Veel hedendaagse voedingen schakelen hun ventilator pas in wanneer een bepaalde temperatuur- of vermogensdrempel (vaak rond 30-40% belasting) wordt bereikt, waardoor de pc bij basistaken volledig geruisloos werkt.
Opdracht
Opdracht
Open een desktop computer en lees de maximale spanning, de maximale stroomsterkte en de geschikte stroomfrequenties af.
De laptopvoeding
- Laptopvoedingen zijn extern en (vroeger) niet universeel uitwisselbaar; gebruik altijd de originele voeding of een door de fabrikant aanbevolen type.
- Een defecte laptopvoeding kan getest worden met een voltmeter; de gemeten spanning moet overeenkomen met de opgegeven waarde.
Laptopvoedingen: Universele USB-C Laadnormen
- Universele USB-C voedingen zijn steeds vaker standaard voor laptops en andere apparaten. Dankzij de USB Power Delivery (USB PD)-standaard kunnen ze verschillende spanningen en vermogens leveren (tot 240W), waardoor één voeding geschikt is voor meerdere apparaten.
- USB PD onderhandelt automatisch tussen apparaat en voeding over de juiste spanning (5V, 9V, 15V, 20V, 24V, 48V) en stroomsterkte, zodat veilig en snel laden mogelijk is.
- Universele USB-C voedingen maken het eenvoudiger om apparaten te vervangen of op te laden, maar het is belangrijk dat zowel voeding als apparaat USB PD ondersteunen voor optimale compatibiliteit en veiligheid.
- Het is belangrijk om een juiste USB-C kabel te gebruiken bij het opladen van laptops en andere apparaten. Niet alle USB-C kabels ondersteunen hoge vermogens of USB Power Delivery. Kies een kabel die geschikt is voor het gewenste vermogen (bijvoorbeeld 60W, 100W of 240W) en controleer of deze gecertificeerd is voor USB PD. Gebruik bij voorkeur de kabel die bij de voeding of het apparaat geleverd werd.
- GaN-transformatoren (Galliumnitride): Traditionele siliciumgebaseerde laders worden massaal vervangen door GaN-laders. Deze halfgeleidertechnologie genereert aanzienlijk minder warmte en schakelt veel sneller, waardoor laptopladers en fast chargers tot wel 50% compacter en lichter zijn bij hetzelfde of een hoger vermogen.
Test je kennis
Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken
2.7 De batterij
- Op het moederbord zit een kleine knoopcelbatterij die de CMOS-chip van stroom voorziet; deze batterij gaat jarenlang mee door het lage energieverbruik.
- Draagbare apparaten zoals laptops, smartphones en tablets hebben een batterij nodig om zonder netstroom te werken.
- Moderne batterijen zijn meestal van het type Li-Ion (Lithium-ion) en altijd oplaadbaar, wat kosten en milieubelasting vermindert.
- De capaciteit van een batterij wordt uitgedrukt in mAh, maar de werkelijke gebruiksduur hangt af van het apparaat en het gebruik.
- In een batterij zorgen twee verschillende metalen en een elektrolyt voor een chemische reactie die elektrische spanning opwekt.
- Oplaadbare batterijen kunnen het laadproces meerdere keren herhalen, maar slijten door chemische veranderingen in het elektrolyt.
- Lithium is het belangrijkste metaal in moderne batterijen; kobalt wordt gebruikt voor stabiliteit, maar is duur door schaarste.
- Maatregelen om de autonomie van een laptopbatterij te verhogen zijn: schermhelderheid verlagen, energiebeheer instellen, onnodige programma’s en apparaten uitschakelen, draadloze functies uitzetten en de batterij correct bewaren.
- Het verwijderen en vervangen van batterijen is bij sommige apparaten eenvoudig, bij andere moeilijk door vaste inbouw.
- Opladen gebeurt via een oplader of draadloos via magnetische inductie; het Qi-protocol is de standaard voor draadloos opladen.
Test je kennis
Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken
- Elektrische stroom is de verplaatsing van elektrische ladingen door een geleider; de eenheid is ampère (A), elektrische spanning is het energieverschil dat nodig is om ladingen tussen twee punten te verplaatsen; de eenheid is volt (V).
- Elektrische weerstand is de mate waarin een materiaal de stroom tegenhoudt. De eenheid is ohm (Ω).
- Elektrisch vermogen is de hoeveelheid energie die per seconde wordt verbruikt door een apparaat; de eenheid is watt (W).
- Een computervoeding (PSU) zet de hoge wisselstroom uit het stopcontact om in lagere gelijkstroom, geschikt voor de verschillende onderdelen van de computer.
- Connectoren zoals Berg, Molex, SATA, CPU, PCI-express en mainboard power connectoren zorgen voor de juiste stroomtoevoer naar specifieke computeronderdelen.
- Efficiëntie geeft aan hoeveel van de aangevoerde energie daadwerkelijk wordt gebruikt door de computer; een goede aarding voorkomt gevaarlijke situaties en koeling voert overtollige warmte af voor een veilige werking.
- De batterij in computers en draagbare apparaten levert stroom wanneer er geen netstroom beschikbaar is.
- Oplaadbare batterijen werken door een chemisch proces waarbij elektronen tussen twee metalen bewegen; draadloos opladen gebeurt via magnetische inductie waarbij energie wordt overgedragen zonder kabels.
- Vijf maatregelen om de autonomie van een laptopbatterij te verhogen zijn: de helderheid van het scherm verlagen, energiebeheer instellen, onnodige programma’s afsluiten, ongebruikte apparaten verwijderen en draadloze functies uitschakelen.
