ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1986-29 issue january

4 e jaargang nr. januari 1986 ISSN 0167-7349

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers

Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-74200, Telex 56617 Attentie: vanaf 04402-89444

10 januari tel.

Korrespondentie-adres: Postbus 121, 6190 AC Beek (L) Kantoortijden: 8.30-12.00 en 12.30-16.00 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13, Beek (L)

Redaktie: J.F. van Rooij (eindred.), P.H.M. Baggen, H.G.C. Lemmens, I. Gombos (ass.) Ontwerpafd./laboratorium: J. Barendrecht, G.H.K. Dam, K. Diedrich, A.P.A. Sevriens, J.P.M. Steeman Redaktiesekretariaat: M.J,M. Lacroix G.W.P. Wijnen

Voor het opbouwen van Elex-schakelingen hebben wij speciale printen ontworpen. We hebben niet gekozen voor een aparte print voor elke schakeling, maar voor een standaardprint. Deze standaardprint is zodanig van koperbanen en gaatjes voorzien dat ze zowel voor een eigen ontwerp als voor een uit Elex gebruikt kan worden. De gaatjes zijn volgens het genormaliseerde raster 2,54 mm (1/10 inch) geboord, zodat alle elektronica-onderdelen (weerstanden, kondensatoren, IC's, enz.) passen. Door ervoor te zorgen dat je een paar Elexprinten in voorraad hebt, kun je meteen aan de slag als je een bepaalde schakeling wil bouwen. Er hoeven geen speciale, dure printen besteld te worden en je hoeft ook niet aan de gang met bakken etszuur om zelf een print te vervaardigen.

Elex-printen zijn verkrijgbaar in drie f o r m a t e n : Elex verschijnt rond de eerste van elke maand. Onder dezelfde naam wordt Elex ook in het Duits uitgegeven.

Vormgeving: C. Sinke

formaat 1 (1/4 x euroformaat),

Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters

40 m m x 100 m m ƒ 5,-/Bfrs.

1 Abonnementen: Y.S.J. Lamerichs

Auteursrecht: De auteursrechtelijke bescherming van Elex strekt zich mede uit tot de illustraties met inbegrip van de printed circuits, evenals tot de ontwerpen daarvoor. In verband met artikel 30 Rijksoktrooiwet mogen de in Elex opgenomen schakelingen slechts voor partikuliere of wetenschappelijke doeleinden vervaardigd worden en niet in of voor een bedrijf. Het toepassen van schakelingen geschiedt buiten de verantwoordelijkheid van de uitgeefster. De uitgeefster is niet verplicht ongevraagd ingezonden bijdragen, die zij niet voor publikatie aanvaardt, terug te zenden. Indien de uitgeefster een ingezonden bijdrage voor publikatie aanvaardt, is zij gerechtigd deze op haar kosten te (doen) bewerken; de uitgeefster is tevens gerechtigd een bijdrage te (doen) vertalen en voor haar andere uitgaven en aktiviteiten te gebruiken tegen de daarvoor bij de uitgeefster gebruikelijke vergoeding.

jaarabonnement Nederland België buitenland f 45,Bfrs. 930 f 61,50 Studie-abonnement f 3 6 , - (Bfrs. 744) Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige losse nummerprijs geldt). Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer.

Marketing: D.K. Grimm Commerciële zaken: H.J. Ulenberg

Nadrukrecht: Voor Duitsland: Elektor Verlag GmbH, 5133 Gangelt. © Uitgeversmaatschappij Elektuur BV.-1986 Printed in the Netherlands Druk: NDB, Zoeterwoude 1-02

Hoofd adv. -exploitatie E.A. Hengelmolen Advertenties: W.H.J. Peeters, W.H.M. Debets Advertentietarieven, nationaal en internatipnaal, op aanvraag. Prijslijst nr. 3 is van toepassing.

99

formaat 2

|HÏ lij! ;|i|i ,

lilii

(1/2 x euroformaat),

il iifi

80 m m f

x 100 m m

9,50/Bfrs. 187

(1/1 x euroformaat), 160 m m x 100 m m f 18,-/Bfrs.

355

Voor de "kursus DIGI-taal' is een experimenteerprint verkrijgbaar: digi-trainer, bestelnr. 83601 f 32,70/Bfrs. 644 Verzend- en administratiekosten / 3,50/Bfrs. 69 per bestelling. Elex-printen zijn in de meeste elektronicazaken verkrijgbaar. Ze zijn ook rechtstreeks bij Elektuur B.V. te bestellen d.m.v. de bestelkaart elders in dit blad, of tegen vooruitbetaling op giro 124.11.00 t.n.v. Elektuur B.V, Beek (L) (België: PCR 000-017-70.26.01) o.v.v. de desbetreffende print.

^r

januari 1986

DEZE MAAND

inhoud zelfbouwprojekten elex in een nieuw jasje Elex ziet er vanaf nu wat anders uit. Dat was u vast al opgevallen. Zowel aan het omslag, het formaat als de layout is flink gesleuteld. Ook is voor de naam "elex" een ander lettertype gekozen. Het is natuurlijk even wennen, maar wij hopen dat u — net als wij — vindt dat het er aardiger uitziet dan eerst. Dan hebben we al dat werk tenminste niet voor niets gedaan!

bij het omslag:

De verzameling meetinstrumenten die hier te zien is, zal niet elke hobbyist ter beschikking staan. Er zijn er echter een paar die zo goed als onmisbaar zijn en daar hoort een funktiegenerator in elk geval bij.

polyfoon mini-orgel Een miniatuur muziekinstrumentje met toch heel volwassen eigenschappen. Ideaal voor hen die een voorzichtige eerste schrede willen zetten op het pad der muziekelektronica.

inbraakalarm

i

Met wat elektronica is op vrij eenvoudige wijze een installatie te maken die een effektieve beveiliging van alle ramen en deuren mogelijk maakt. Met een luide alarmtoon worden aspirantinbrekers op de vlucht gejaagd.

funktiegenerator

31

Een funktiegenerator is een apparaat dat wisselspanningen produceert met verschillende golfvorm: sinus-, driehoek- en blokgolven. Handig bij het doorfluiten en repareren van apparaten en het doormeten van filters.

:/

l

12 polyfoon mini-orgel 16 thermostaat-indikator 18 natuurlijke modeltreinverlichting 23 laad/voedingsapparaat 31 inbraakalarm 33 funktiegenerator 35 luxe lichtorgel 2 38 subwoofer II 40 kortegolf ontvanger deel 3

informatie, praktische tips 8 15 27 29 37 45 46 47 50

fototronica '86 meetpuntomschakelaar jaaroverzicht komponenten nieuwe produkten nieuwe produkten superstroommeter 'n tip demokratische ohmmeter

grondbeginselen 11 hoe zit dat? 21 diskrete flip flop 48 kursus ontwerpen deel 15

8 fototronica '86 Al onze lezers die wel eens fotograferen, nodigen wij uit om deel te nemen aan deze fotowedstrijd met als motto: "elektronica en fotografie". elex -

1-03

Wk' %

ebbnx

fototronica '86

Folliot, Brussel, België

In ons zusterblad Elektuur hebben we met min of meer regelmatige tussenpozen een of andere prijsvraag of wedstrijd georganiseerd. Aangezien de laatste nu echter al een hele tijd achter ons ligt, vonden wij het zo langzamerhand weer hoog tijd worden voor een dergelijk evenement. En daarbij willen we ook u als Elex-lezer de mogelijkheid bieden om een aard i g prijsje in d e wacht te slepen. Waarom gaat het deze keer? De naam zegt het al: "fototronica" staat voor "elektronica en fotografie". Een fotowedstrijd dus — en wel een voor fotograferende elektronica-knutselaars of knutselende amateurfotografen.

O. Peeters, B o o m , België

1-08 — elex

We roepen dus al onze lezers op die wel eens wat a a n fotografie doen, om ter afwisseling eens een keer het thema "elektronica" tot onderwerp te nemen. Hoe u dit thema uitwerkt is üw zaak, zolang de foto's maar met elektronica te maken hebben. De op deze pagina's (helaas in zwart-wit) afgedrukte foto's geven een idee van de mogelijkheden. Een g e m e n g d e jury van elektronici en fotografen zal zo objektief en deskundig mogelijk trachten uit te zoeken welke inzendingen voor prijzen en publikatie in aanmerking komen. Die prijzen zijn overigens niet mis, dus het is best de moeite waard om mee te doen. Alle inzenders dienen zich te houden aan de volgende wedstrijdregels: • Het onderwerp van de foto of dia moet betrekking hebben op elektronica, in de ruimste zin van het woord. • Er kunnen alleen kleurenfoto's en dia's worden ingestuurd; negatieven moeten op verzoek aan ons beschikbaar worden gesteld. • Per deelnemer mag slechts één foto öf dia ingezonden worden.

H.-J. Brede, Darmstadt, W. Duitsland

Achterop de foto of op het diaraampje (bijv. met sticker) dienen duidelijk de naam en het adres van de inzender vermeld te staan. Het ingezonden materiaal dient oorspronkelijk en vrij van auteursrechten van derden te zijn. Eventuele gevolgen die voortvloeien uit een overtreding van auteursrechten zijn voor rekening van de inzender. Winnende foto's of dia's worden het eigendom van Uitg. Elektuur B.V. Foto's of dia's die niet in de prijzen gevallen zijn, worden aan de inzenders geretourneerd indien zij een geadresseerde en voldoende gefrankeerde envelop bijgesloten hebben. Uitg. Elektuur B.V. kan niet aansprakelijk gesteld worden voor verlies of beschadiging van ingezonden materiaal. Uitg. Elektuur B.V. heeft het recht de met een prijs bekroonde foto's of dia's te publiceren, zonder verdere vergoeding. Zo mogelijk zal daarbij de naam van de maker vermeld worden. De beslissing van de jury is definitief. Korrespondentie hierover is helaas niet mogelijk, i Medewerkers van Uitg. Elektuur B.V. en hun familieleden zijn van deelname uitgesloten.

O. Peeters, B o o m , België

Prijzen Fotowedstrijden zijn leuk natuurlijk, maar ze worden nog leuker als er een paar aardige prijzen te verdienen vallen. En die zijn er in overvloed! De totale prijzenpot ziet er als volgt uit:

Hoofdprijs: twee-kanaals oscilloskoop PM 3206 met twee meetprobes PM 8922 (t.w.v. ƒ 1761,20, aangeboden door Philips Nederland) Deze robuuste twee-kanaals oscilloskoop heeft een gevoeligheid van 5 mV over een trekwentiegebied van 0 tot 15 MHz, beschikt onder meer over een ingang voor Zmodulatie, X/Y-weergave, twee identieke ingangen en automatische triggering. De PM 3206 is bij uitstek geschikt voor de elektronica-hobbyist. Meegeleverd

worden een Nederlandse bedieningshandleiding en twee meetprobes PM 8922 (omschakelbaar 1:1/1:10).

plus lang weekend Elektuur/ZuidLimburg t.w.v. ca. ƒ 800,—, aangeboden door Uitgeversmij. Elektuur B.V. Een geheel verzorgd weekendarrangement voor twee personen, dat vrijdags aanvangt met een bezoek a a n Uitgeversmij. Elektuur BV. en het in ontvangst nemen van de oscilloskoop en de bijbehorende probe-set. Na de lunch wordt u naar Maastricht gebracht, alwaar u op basis van volpensioen verblijft in het vermaarde 5-sterren-hotel "Maastricht". Gewapend met kamera kunt u tijdens dit weekend kennis maken met deze Zuidlimburgse hoofdstad, met haar historische ambiance, gezellige winkelstraatjes, monumenten en musea, (op te nemen in mei of juni '86,

reisvergoeding (v.v.) vanaf elk spoorwegstation in Nederland of België).

2-de prijs: twee-kanaals oscilloskoop PM 3206 met twee meetprobes PM 8922 (t.w.v. ƒ 1761,20, aangeboden door Philips Nederland) (voor o m s c h r i j v i n g zie hoofdprijs)

3-de prijs: digitale multimeter PM 2618X/01 (t.w.v. ƒ 946,05, aangeboden door Philips Nederland)

Deze multimeter heeft de volgende meetbereiken en testfunkties: 100 pV. . .1000V en 10 ^iA. . .20A (DC en AC), 100 milli-Ohm. . .100 mega-Ohm, Pt-100-temperatuurmeting en diodetest. Het 4+-LCdisplay vermeldt niet alleen de meetwaarden, maar waarschuwt ook bij overbelasting. Een analoge bar-graph funktioneert als roterende indikator, waardoor het verloop van de meting gevolgd kan worden. Het instrument heeft een nauwkeurigheid van 0,1% en RMSmetingen zijn mogelijk tot 40 kHz. Ook relatieve en dB-metingen behoren tot d e mogelijkheden.

4-de prijs: programmeerbare calculator TI-66 (t.w.v. ƒ 269,—, aangeboden door Texas Instruments Holland B.V.) elex -

1-09

De TI-66 kombineert het vermogen van een geavanceerde wetenschappelijke rekenmachine met de programmeerbaarheid van een computer. Enkele eigenschappen en mogelijkheden zijn: rekenkundige en wetenschappelijke funkties, statistische funkties met twee variabelen, interne nauwkeurigheid van 13 cijfers, semialfanummerieke LC-uitlezing in 10 cijfers, 512 programmastappen of 64 geheugens.

5-de prijs: waardebon van ƒ 250,— (aangeboden door DIL Elektronica B.V., te besteden in deze elektronica-zaak) 6-de prijs: programmeerbare calculator TI-56 (t.w.v. ƒ 179,—, aangeboden door Texas Instruments Holland B.V.)

De inzendtermijn sluit op 15 februari a.s. We hopen de uitslag in het april-nummer bekend te kunnen maken. U kunt uw foto's of dia's sturen naar: "Fototronica '86" Uitg. Elektuur BV. Postbus 75 6190 AB Beek (L)

• Digi-taal • Elektronica voor het hobbv-lab

13-de en 14-de prijs: jaarabonnement maandblad Foto & Doka (t.w.v. ƒ 76,50, aangeboden door Foto en Doka) 15-de t/m 19-de prijs: credit-card-calculator TI 1784/85 (t.w.v. ƒ 49,50, aangeboden door Texas Instruments Holland B.V.)

T1CARD ..—

Deze wetenschappelijke rekenmachine heeft naast 122 funkties de mogelijkheid om tot maximaal 56 stappen geprogrammeerd te worden (of 8 geheugens).

7-de t/m 12-de prijs: Elektronica-boekenpakket (t.w.v. ƒ 99,—, aangeboden door Uitgeversmij. Elektuur B.V.) Deze pakketten bevatten de volgende boektitels: • Elektronica voor de amateurfotograaf • 302-schakelingen

1-10 -

elex

7

8

4

5

9 é

* x

%

h®

HOE ZIT DAT? Deze maand zullen we eens een speciale halfgeleider onder de loep nemen, namelijk de zenerdiode. Wat een diode is, weten we allang. In de ene richting geleidt de diode, terwijl deze in de tegenovergestelde richting spert. In sperrichtmg kan men dus een bepaalde spanning over de diode aanleggen. Juist op dit punt bestaat er een kenmerkend verschil tussen de "gewone" diode en de zenerdiode. Boven een bepaalde sperspanning gaat een zenerdiode opeens weer geleiden! Vermoedelijk heeft de heer Zener destijds vreemd opgekeken toen dit verschijnsel voor het eerst opdook. In ieder geval is het effekt naar hem genoemd. De doorslagspanning waarbij het zener-effekt optreedt, heet de zenerspanning. Deze waarde wordt tijdens het fabrikageproces vastgelegd in standaardwaarden, bijvoorbeeld 12 V. Wist u trouwens dat er bij een "gewone" diode ook sprake is van een soort zener-effekt? De doorslag treedt echter pas op bij relatief hoge spanningen (zo'n 100 V) en de diode gaat prompt stuk! De spanning over een zenerdiode blijft tamelijk konstant bij een variërende stroom. We kunnen hiervan dankbaar gebruik maken wanneer we een spanning willen stabiliseren. De basisschakeling ziet er als volgt uit:

Dat hoeven we bij een weerstanddeler met te proberen! Het symbool voor een zenerdiode lijkt een beetje op dat van de gewone diode. Kenmerkend is, dat we een zenerdiode altijd tegenkomen in spernchting, dus de kathode aan de plus en de anode aan de mm. In feite staat een zenerdiode dus altijd "op de kop". De stroom door een zenerdiode mag met te groot zijn in verband met de dissipatiegrens, maar aan de andere kant moet men ook weer geen te krappe stroom door de diode laten lopen. Dan stabiliseert zo'n diode namelijk niet al te best!

I2V

85902 X_Z

o15V * L

+•

o o

-o

±

o

859o2*_1

De ingangsspanning moet te allen tijde groter zijn dan de zenerspanning. In dit voorbeeld hebben we gekozen voor een ingangsspanning van 15 V en een zenerspanning van 12 V. Over de weerstand staat dan het spanningsverschü en er loopt dus een stroom door deze weerstand èn door de zenerdiode. Je zou ook een uitgangsspanning van 12 V kunnen krijgen door middel van een simpele weerstanddeler. Alleen is de stabilisatie natuurlijk nulkomma-nul! Als de ingangsspanning daalt, daalt de uitgangsspanning even hard. Bij de zenerdiode-schakeling wordt de spanmngsval over de voorschakelweerstand kleiner, dus ook de stroom door de diode. Zoals eerder gezegd, trekt zich de zenerspanning hiervan nogal weinig aan. Ook kan de belasting aan de uitgang (binnen zekere grenzen) veranderen zonder dat de uitgangsspanning daalt. elex -

1-11

êii

tyfoon mini-orgel

Mini-orgels (of zijn het kleine synthesizers?) die polyfoon bespeeld kunnen worden, zijn tegenwoordig in vele soorten en voor betrekkelijk weinig geld verkrijgbaar. Zelfbouwen is echter nog goedkoper. En het plezier dat men beleeft aan het in elkaar knutselen en experimenteren met zo'n apparaatje is niet eens in geld uit te drukken! Soms is het bijna niet te geloven wat de inventieve Japanse technici in die kleine, langwerpige kunststofkastjes weten onder te brengen: op fraaie (en soms minder fraaie) wijze worden komplete strijkorkesten nagebootst, en bovendien horen we klanken die met wat fantasie doen denken a a n 1-12 -

elex

Hawaï-gitaren, kontrabassen, cello's, piano's, fluiten en ander organiseerbaar geluid dat de moeite van het nabootsen waard is. Het geheel wordt vanzelfsprekend voorzien van een automatische akkoord-begeleiding, en over het elektronisch slagwerk hoeven we al helemaal niets meer te

zeggen (behalve dan dat men er nu eindelijk in is geslaagd ook het alom geliefde " h a n d c l a p p i n g " geluid verbluffend realistisch te imiteren). Zelfs mensen met één vinger kunnen op zo'n ding nog muziek maken. Als we in aanmerking nemen hoeveel vernuft en gemak er te koop is voor

nog geen duizend gulden, kan men zich terecht afvragen of de zelfbouw van een elektronisch toetsinstrument nog zin heeft. Wie bijvoorbeeld met een dergelijk a p p a r a a t het klankpalet van zijn amateurband wil verrijken, of als eenmansorkest familiefeestjes gaat opluisteren, kan maar beter direkt

ïfc^L 15V

C ^

IC1

•—H^o-i—P^n—j^-tro

-4#>oU—nsön—^Vo10M

25 V

^<2) N1 . . . N4 = 2/3 IC1 = 40106

eens g a a n rondkijken in een winkel voor muziekinstrumenten. Maar wie van zijn zelfbouw-instrument geen wonderen verwacht, plezier beleeft aan kreatieve bezigheden, en niet veel geld wil uitgeven, zal wellicht eerst op een goedkoop zelfbouworgel willen oefenen voordat hij een kapitaal uitgeeft a a n de allernieuwste polyfone synthesizer. Wie weet, krijgt men dankzij ons mini-orgel juist de smaak te pakken. Reeds velen hebben zo de weg gevonden naar een zinvolle vrijetijdsbesteding die niet alleen voortdurend de eigen kennis verrijkt, maar bij gelegenheid ook de toehoorders onderhoudende momenten biedt.

Zonder klavier geen orgel Hoewel het klavier niet in het schema staat, behoort

het toch tot de belangrijkste onderdelen van ons mini-orgel. Want wat is tenslotte een orgel zonder toetsen? Het vinden van een geschikt klavier is niet altijd makkelijk en bep a a l d goedkoop zijn ze ook niet. Men moet minimaal rekenen op honderd gulden (zoniet meer), en daarbij de kosten optellen van de toetskontakten, want deze worden meestal afzonderlijk geleverd. Dat men zelf de kontakten moet monteren, houdt overigens niet in dat ook de toetsen per stuk verkocht worden: bijna altijd levert de fabrikant zijn klavieren netjes voorgemonteerd op een draagchassis. Verder dient men te bedenken dat op een toetsinstrument nauwelijks te spelen is als d e toonomvang niet minimaal drie oktaven bedraagt. En omdat zich op ons kleine standaardprintje (wegens ruimtegebrek) slechts vier

oscillatoren bevinden, is het noodzakelijk minstens negen exemplaren van de getoonde schakeling te vervaardigen. Wie echter ondanks deze ontnuchterende feiten nog steeds zin heeft in het bouwen van ons mini-orgel, kan in het volgende lezen hoe men de elektronen een liedje kan leren fluiten.

Figuur 1. Het basisschema. Voor een volledig orgel heeft men echter niet voldoende aan de hier getekende onderdelen. Om de montage op onze kleinste standaardprint enigszins overzichtelijk te houden, hebben wij van de zes inverters die zich in het IC bevinden, er slechts vier gebruikt. De opamp-mengtrap hoeft slechts een maal te worden gebouwd. Figuur 2. Wie Elex regelmatig leest zal wel weten dat onze ontwerpers de inverterfunktie meestal realiseren met behulp van het IC-type 4093; de ingangen van deze viervoudige NAND-Schmitttrigger worden dan doorverbonden. De inverters die zich in het type 40106 bevinden kunnen echter dezelfde funktie vervullen en bovendien krijgt men door dit IC te kiezen niet vier maar zes inverters ter beschikking.

Het schema Voor liefhebbers van ingenieuze elektronische pietjes heeft het schema van figuur \ weinig te bieden. Maar dat hoeft ook niet; de elektronische orgels van enkele generaties geleden waren in sommige opzichten met nog primitievere middelen opgebouwd. We beginnen met de inverters N1. . . N4. Deze bouwstenen zijn afkomstig uit de digitale elektronica. Ze worden toegepast als een logisch nivo moet elex -

1-13

Figuur 3. Wie niet al te veeleisend is, kan zelf een klavier maken. In dit ontwerp maken we gebruik van het feit dat printmateriaal verende eigenschappen heeft. Een stuk printmateriaal (van pertinax of epoxyglas) wordt kamvormig ingezaagd, zodat het patroon van een toetsenbord ontstaat. De koperlaag laat men intakt omdat deze dienst doet als verzamelrail. In de houten grondplaat brengt men onder elke toets een punaise aan, welke (via een aangesoldeerde draad) verbonden is met de oscillator die bij de desbetreffende toets hoort. Een dun latje zorgt voor de nodige afstand tussen de kontakten; deze moet echter zo klein mogelijk zijn.

aansluit draden

printmateriaal lt'/l<"lilU X |

worden omgekeerd: een logische " 1 " a a n de ing a n g geeft een logische "0" a a n d e uitgang, en andersom. Het inverter-IC dat we in dit orgel hebben toegepast, het type 40106, bevat zes inverters. Omdat d e ruimte o p de standaardprint beperkt is, konden slechts vier van de zes inverters benut worden, maar voor lezers die hun eigen prints ontwerpen en etsen zal het een kleine moeite zijn ook d e overige twee inverters in d e schakeling o p te nemen. De basisschakeling is telkens hetzelfde (zie figuur 1), hoewel d e dimensionering per oktaaf iets gewijzigd moet worden (zie bijschrift figuur 4). De inverters wekken een rechthoekspanning op, waarvan de frekwentie met d e potentiometers FM. . .Px zorgvuld i g moet worden afgeregeld. De schakelaars S1...S4 (en volgende) stellen de toetskontakten voor. Als een van d e toetsen wordt ingedrukt, belandt het signaal van d e bijbehorende toon o p d e ingang van een mengtrap; deze is opgebouwd rond een o p a m p van het type 741. De mengtrap behoort tot d e standaardschakelingen: het is een inverterende 1-14 — elex

optel-versterker. De verste rkingsfaktor voor elk van de ingangssignalen volgt uit: R11 gedeeld door R5 (R6, R7. . .). Het zal duidelijk zijn dat in ons geval deze versterkingsfaktor steeds 1 bedraagt. We hebben deze schakeling dan ook niet toegepast om d e oscillatorsignalen te versterken, maar om ze zonder onderlinge beïnvloed i n g te kunnen mengen. Het g e m e n g d e signaal dat aan d e uitgang van IC2 beschikbaar is, kan via C6 direkt aan een LFversterker worden toegevoerd.

Toontje lager Het zal onze lezers niet ontg a a n zijn dat het "orgel" van figuur 1 een omvang heeft van slechts vier tonen. Hoewel een musicus die deze tonen listig weet te kiezen, in staat is vrijwel elke song uit d e hitparade probleemloos te begeleiden, zal d e ware toetsenman o p den duur behoefte krijgen a a n (hoe kan het ook anders) meer toetsen. Maar zoals reeds gezegd, kan a a n deze wens uitsluitend voldaan worden als we van d e schakeling die in figuur 1 gegeven is meerdere exemplaren bouwen. De

aansluitingen van alle volgende toetskontakten (die we aanduiden met S5, S6, enzovoort) worden d a n verbonden met het knooppunt X (pen 2, IC2). O p alle uitbreidingsprints kan de mengtrap dus worden weggelaten. Houd er rekening mee dat als d e gewenste toonomvang een oktaaf is, de schakeling niet 12 maar 13 oscillatoren moet bevatten. De C hebben we twee maal nod i g omdat een toonladder niet alleen een begin maar ook een eind moet hebben. Voor d e uitvoering met een oktaaf zijn dus een basisprint en drie uitbreidingsprintjes nodig. Om d e toonomvang uit te breiden tot meerdere oktaven kunnen we twee wegen bewandelen: o p dezelfde wijze doorbouwen met net zoveel prints als men nodig heeft, of — zoals bij professionele orgels — de tonen van het hoogste oktaaf delen met behulp van delerketens. Immers, als we een bep a a l d e frekwentie delen door twee, verkrijgen we. a a n d e uitgang van d e frekwentiedeler een toon die een oktaaf lager ligt. De eerste methode heeft het voordeel dat de faserelatie tussen d e tonen niet star is. De frekwentie-

^

koperztjde

verhouding tussen twee tonen die een oktaaf uit elkaar liggen zal d a n niet exakt 2:1 bedragen, maar (door kleine onstabiliteiten) iets van deze verhouding afwijken. Hierdoor ontstaat een zwevingseffekt dat a a n d e klank een levendig en natuurlijk karakter geeft, een eigenschap die bij vele goedkope orgels ver te zoeken is. Deze methode heeft echter tot gevolg dat elke toon (zoals bij een piano) afzonderlijk gestemd moet worden; een karweitje dat niet zo moeilijk lijkt.. .totdat men het zelf geprobeerd heeft. Als er onder d e lezers voor dit onderwerp voldoende belangstelling bestaat zal d e redaktie met genoegen nog wat hulpschakelingen en nuttige tips publiceren. Bovendien kunnen we ons voorstellen d a t d e nabouwers behoefte hebben aan klankvormende elektronica waarmee men aan d e rechthoeksignalen een wat muzikaler karakter kan geven.

De afregeling: niet voor blikken oren Het is niet te vermijden: bij de afregeling van het orgel moet men voor elke

Onderdelenlijst R 1 . . . R 4 = 22 kQ* R 5 . . . R 8 = 100 kQ* R 9 . . . R 1 1 = 100 kQ P I . . . P4 = 50-kQ-instelpotentiometer* C 1 . . . C 4 = 100 nF* C5...C7 = 10(JF/25 V IC1 = 40106 IC2 = 741 Diversen: S 1 . . . Sn = toetskontakten * De met * gemerkte onderdelen zijn voor elke toon (oscillator) een maal nodig. Kosten: zonder klavier, netvoeding, kast en montagemateriaal kost de basisversie (een oktaaf) ongeveer f 40,00.

Figuur 4. Helaas was er op de kleinste standaardprint geen ruimte voor meer dan vier oscillatoren, maar deze funktioneren dan ook uitstekend. Telkens wanneer men overgaat naar een hoger oktaaf, dient men de waarden van C1. . . C4 te halveren, en wanneer men een oktaaf lager gaat, moet men deze waarden verdubbelen. Zo bereikt men dat de juiste toonhoogte gemakkelijk kan worden ingesteld.

83 O

@-oJy o ó q cu )öó<

LH

ox

J

toon een afzonderlijke potentiometer instellen. Bij een piano is dit probleem overigens nog groter, want bij dat instrument moeten per toets zelfs meerdere snaren gestemd worden. Wie niet over het gehoor van een pianostemmer beschikt, kan de tonen van het orgel het beste vergelijken met die van een ander instrument dat al g o e d gestemd is. In geval van nood kan het bovendien nuttig zijn een stemfluitje voor gitaren of iets dergelijks bij de hand te hebben. Laat het orgel voordat men begint te stemmen eerst enkele minuten "warmdraaien". Daarna moet men zorgvuld i g stemmen, liefst meerdere malen achter elkaar. Sterke temperatuurwisselingen kunnen een nadelige invloed hebben op de stemming. Ook de schommelingen in de netspanning die optreden wanneer ergens in huis een elektrische grootverbruiker wordt ingeschakeld, kunnen hoorbare afwijkingen veroorzaken. Zorg dus altijd voor een g o e d gestabiliseerde voeding, bijvoorbeeld de Elexstandaard-netvoeding. Batterijvoeding moet in elk geval worden afgeraden: naarmate de batterijspanning daalt, raakt het instrument steeds meer ontstemd.

meetpuntomschakelaar Wie verschillende punten in een schakeling "doormeten" wil, kent het probleem wel: altijd weer de meetkabels omzetten en er daarbij op letten, dat niet per ongeluk kortsluiting ontstaat. Met deze meetpuntomschakelaar kan men het "meetwerk" aanzienlijk vergemakkelijken. Hiervoor heeft men, afgezien van de schakelaar die men eventueel samen met d e aansluitbussen in een kastje kan inbouwen, d u b b e l zo veel kabeltjes nodig als er meetpunten zijn. Worden alle punten tegen massa gemeten, heeft men een massaleiding nod i g en is het aantal benod i g d e kabels gelijk a a n het aantal meetpunten. Vanwege d e isolatie genieten kastjes van kunststof de voorkeur. In figuur 1 is het schema van onze meetpuntomschakelaar weergegeven. In de hier getekende vorm is hij geschikt voor 6 ingangen met een schakelaar met tweemaal 12 standen. De plus-

ingangen worden door het eerste moederkontakt omgeschakeld en d e miningangen door het tweede. Als alle punten ten opzichte van massa gemeten worden, heeft men d e min-ingangen natuurlijk niet nodig. De massa van d e te testen schakeling wordt d a n immers rechtstreeks met d e massaaansluiting van het meetinstrument verbonden. Overigens moet men tweemaal schakelen voordat het volgende meetsignaal a a n d e uitgang verschijnt. Daardoor is men ervan verzekerd, dat er bij het omschakelen niet per ongeluk twee meetpunten kortgesloten worden. Er zijn weliswaar schakelaars verkrijgbaar die eerst onderbreken voordat ze d e volgende verbinding maken, maar wij houden het liever bij het motto: "Voorzichtigheid is de moeder van d e porseleinkast!" Wil men dus maar drie ingangen schakelen, heeft men een draaischakelaar met tweemaal zes standen nodig.

Wie het orgel bouwt o p prints van eigen ontwerp kan ten behoeve van de juiste afregeling meerslagen-instelpotentiometers monteren, maar dit verhoogt natuurlijk wel de kosten. En nu we het toch over d e kosten hebben: men kan zich terecht afvragen of het wel zin heeft voor deze simpele orgelschakeling een "professioneel" (en dus niet goedkoop) klavier a a n te schaffen. Zelf een "echt" klavier maken is natuurlijk niet zo eenvoudig, maar wie niet al te veeleisend is, kan met hout, printmateriaal en wat punaises wel iets fabriceren dat min of meer voldoet. Wellicht geeft figuur 3 aanleiding tot verdere vondsten op dit gebied. elex

1-15

thermostaat-indikator Aan de thermostaat van een centrale verwarmingsinstallatie kun je niet zien of de brander in de ketel is ingeschakeld of niet. Met een heel klein beetje elektronica kan dat euvel worden verholpen. Een karweitje van niks dat soms een flinke energiebesparing oplevert! Er zijn momenten genoeg dat de CV-thermostaat best wat lager kan worden ingesteld, zoals kort voor het naar bed g a a n bijvoorbeeld. Alleen moet je er wel even aan denken. Een indikator, die met behulp van een LED signaleert wanneer de ketel "aan" staat, kan daarbij helpen en is bovendien vrij gemakkelijk te maken. Wij hebben er zelts twee oplossingen voor bedacht.

De eerste werkt met een minimum aan onderdelen, de tweede is wat luxueuzer uitgevoerd. In beide gevallen is het principe hetzelfde. Als we in figuur 1 het indikatorblok even wegdenken, zien we de meest gangbare schakeling van een verwarmingsinstallatie. Overigens zijn er tegenwoordig ook verwarmingsketels met verhoogd rendement: 90% in plaats

van de gebruikelijke 70%. De thermostaat daarvan is opgenomen in een vrij ingewikkelde elektronische schakeling; onze indikatoren zijn in de regel daarbij niet te gebruiken. Maar nu terug naar figuur 1. De (huis)kamerthermostaat en de ketelthermostaat zijn in serie geschakeld. Alleen als beide kontakten gesloten zijn, slaat de brander aan. Eventueel kan er in deze stroomkring ook nog

Figuur 1. Zo zit het elektrische gedeelte van de sturing van een centrale verwarmingsketel in elkaar. Figuur 2. De eenvoudigste indikator bevat slechts drie dioden en een LED. Dat moet een gewone rode LED zijn met een doorsnede van 3 mm. Figuur 3. In deze schakeling kan iedere LED gebruikt worden. Een klein nadeel is de hogere spanningsval over de schakeling.

0

ir

1

"

I rood 3 mm

. D3 = 1N4001 84609X-2

Dt CEO

4

^ „ BD135 „ „ c IIIN4001 BD137 BD139

verwarmingsketel

1-16 — elex

r

-|_jr

84609X-1

een buitenthermostaat zijn opgenomen, maar voor de indikator maakt dat niets uit. Wat wel belangrijk is: als alle thermostaatkontakten gesloten zijn (en de ketel dus "aan" is) loopt er door de tweeaderige kabel van de kamerthermostaat een wisselstroom. Een van de twee aders van deze kabel (het maakt niet uit welke) moet worden onderbroken, zodat de indikator in serie komt te staan met de thermostaatkontakten. In geen geval m a g de indikator parallel worden geschakeld aan de thermostaat, omdat hij dan de kontakten zou overbruggen. De verwarming zou dan vrijwel konstant blijven branden.

Indikatorschakelingen De belangrijkste komponent in beide schakelingen is een Licht-Emitterende-Diode, meestal kortweg "LED" genoemd. Als er over een LED in doorlaatrichting een spanning wordt g e l e g d die groter is d a n de drempelspanning, d a n wordt er licht uitgestraald. Deze spanning over de LED m a g niet te hoog worden, omdat er anders te veel stroom g a a t lopen. Daardoor gaat de LED kapot. Bovendien m a g d e spanning in sperrichting niet groter worden dan ongeveer 3 volt. In de eerste schakeling (figuur 2) wordt de LED beschermd door drie dioden. In sperrichting loopt de stroom door D l De spanning over D1 kan nooit groter worden dan diens drempelspanning: ongeveer 0,7 volt. Dat is dan tevens de maximale spanning, waaraan de LED in sperrichting wordt

blootgesteld. Van die kant is dus geen gevaar meer te duchten. D2 en D3 zijn in serie geschakeld, zodat d e spanning over die twee dioden 2 x 0,7 V = 1,4 V bedraagt. Dat is iets meer dan de drempelspanning van de LED, zodat die g a a t oplichten. Ook deze spanning kan niet hoger worden. In deze schakeling moet een gewone rode LED worden gebruikt; gekleurde LED's en high-etficiency typen hebben hogere of lagere drempelspanningen, waardoor ze niet oplichten of kapot g a a n . De lichtsterkte van deze indikator is relatief gering. De tweede indikatorschakeling (figuur 3) heeft dit nadeel niet. Hierin kunnen allerlei soorten LED's worden gebruikt. D2 vervult hier dezelfde funktie als D1 in de vorige schakeling. In de andere richting gaat T1 geleiden, zodra d e drempelspanning van D1 overschreden wordt. Er loopt dan immers een basisstroom. T1 neemt op die manier een gedeelte van de stroom van D1 over en beschermt zo de LED tegen doorbranden. Een volautomatische regeling dus. Het enige nadeel van deze schakeling is, dat de spanningsvol over de indikator vrij groot is tijdens de positieve fasen van de wisselspanning: 2,2 tot 3 volt, afhankelijk van het gebruikte type LED. In de andere indikatorschakeling is dat ongeveer 1,4 volt. In verreweg de meeste gevallen vormt die wat geringere spanning geen enkel probleem. Als dat wel het geval is, zal de schakeling van figuur 2 waarschijnlijk wel werken. Beide schakelingen kunnen worden opgebouwd

op een klein strookje Elexprint (figuur 4). Die print kan dan in een klein kastje^ worden gemonteerd, _ dat naast d e thermostaat aan de muur worden bevestigd. Handige knutselaars zullen waarschijnlijk ook wel kans zien de schakeling weg te werken in de behuizing van de thermostaat. De onderdelen worden d a n rechtstreeks met elkaar verbonden, zonder gebruik te maken van een printplaat. Denk er daarbij wel om, dat de bewegende delen van de thermostaat niet klem gezet mogen worden.

Waarschuwing Bij oudere installaties kan het voorkomen, dat de leiding naar de thermostaat netspanning voert. Lees in dat geval de regels voor het o m g a a n met netspanning ("elextra", p a g . 5) nog eens g o e d door, voordat u a a n het karwei begint!

Onderdelenlijst voor figuur 4a D1,D2,D3 = 1N4001 D4 = rode LED, 3 mm Onderdelenlijst voor figuur 4b D1 = LED (ieder willekeurig type) D2 = 1N4001 T1 = BD 135 of BD 137 of BD139 R1 = 33 S , V« W

Figuur 4. Beide indikatoren passen op een klein strookje E/ex-print. Figuur 4a is de eenvoudige versie, 4b is de luxe uitvoering. Figuur 5. De proefmodellen die wij zelf bouwden. Ze hebben alle tests glansrijk doorstaan.

elex -

1-17

Met behulp van deze schakeling wordt de verlichting van modeltreinen een stuk realistischer. De lampjes worden namelijk losgekoppeld van de rijspanning, zodat zelfs stilstaande treinen keurig verlicht blijven, zoals dat natuurlijk ook hoort.

natuurlijke modeltrein-verlichting De trein boort zich door de nacht. De verlichte wagons zien er vanuit de verte uit als een konvooi gloeiwormen. Een op onveilig staand sein dwingt de machinist de trein tot stilstand te brengen. Maar wat nu? Zodra de trein tot stilstand is gekomen, gaat de binnenverlichting uit. Van toilet tot restauratiewagen, de hele zaak is in duisternis gehuld. Als de Nederlandse Spoorwegen dit in hun treinen zouden toelaten, dan zou het wel eens gauw met de toenemende populariteit van het spoor g e d a a n kunnen zijn, maar menig modelspoorwegemplacementhouder accepteert dit schouderophalend. Zo werkt het systeem nu eenmaal: als de rijspanning wegvalt omdat de lokomotief moet stoppen, gaat ook de binnenverlichting uit. De verlichting op de rest van de baan, verlichting op straten, perrons en in huizen, blijft wèl natuurgetrouw doorwerken. Die trein valt daarom met zijn uitvallende verlichting des te meer uit de toon. En er is nog een ongewenst detail. Omdat de voeding van de lampjes in de trein dezelfde is als de rijspanning van de lokomotief, is de felheid waarmee de lampjes branden ook afhankelijk van de snelheid van de trein. Zo kunnen 1-18 -

elex

de passagiers op snelle rechte stukken hun krant rustig lezen, langzamere "gevaarlijke" bochten lenen zich voor konversatie met medereizigers in gezellig schemerlicht, en bij elke halteplaats kunnen lucifers gezocht worden om bij te lichten en eventueel een rokertje op te steken. Nee, dat lijkt natuurlijk nergens op. Wat we moeten hebben, is een schakeling die ervoor zorgt dat de treinverlichting altijd blijft branden, onafhankelijk van de rijspanning.

Een akku voor /constant licht De eerste blik in de oplossing van dit probleem brengt ons bij het blokschema van figuur 1 Gedurende het rijden zorgt blok A ervoor dat de treinverlichting haar voeding

krijgt. Gelijktijdig wordt in blok B een b e p a a l d e energiereserve aangelegd. Komt nu de trein tot stilstand, d a n valt d e rijspanning weg en zou, als we blok B niet hadden, de verlichting uitgaan. De nikkel-cadmiumakku in blok B zal er echter voor zorgen dat de verlichting gewoon door blijft werken. Een extra elektronische schakeling zorgt er bovendien voor dat na een bep a a l d e tijd, in te stellen tussen enkele sekonden en enkele minuten, de treinverlichting alsnog uitgaat. Staat de trein langere tijd stil, bijvoorbeeld omdat de dienst voor die d a g erop zit, dan wordt voorkomen dat de akku helemaal leeggetrokken wordt. De diode zorgt ervoor dat blok B niet terug kan werken o p blok A. Nog een bijzonderheid van de schakeling: dankzij de bruggelijkrichter is d e

schakeling geschikt voor zowel gelijk- als wisselstroombanen. Zo kunnen ook de Marklin-fans, en dat zijn er nogal wat, deze schakeling in hun treinen inbouwen. Dat is d a n tevens het verschil tussen dit systeem en vele zog e n a a m d e hoogfrekwenttreinverlichtingssystemen. Die laatste zijn meestal niet geschikt voor wisselspanning. In de uiteindelijke schakeling (figuur 2) zijn de blokken met enige moeite terug te vinden. Blok A wordt gevormd door C1, D3, C3 en IC1, in wezen de middenmoot van het schema. Al het overige, behalve D1 en de bruggelijkrichter, hoort bij blok B. De bruggelijkrichter, bestaande uit D5. . .D8, zorgt ervoor dat onder alle bedrijfskondities de voedingsspanning de juiste polariteit heeft. Voor gelijkstroombanen houdt dat

Figuur 1. De schakeling bestaat uit twee funktionele blokken. Blok A zorgt voor de stroomvoorziening van de treinverlichting tijdens het rijden van de trein. Bij stilstand neemt blok B die stroomvoorziening over. De diode voorkomt terugwerking van blok B op blok A.

Figuur 2. Het schema. De bruggelijkrichter zorgt ervoor dat, bij gelijkstroombanen, de schakeling onafhankelijk werkt van de polariteit van de rijspanning (rijrichting). Dankzij die gelijkrichter is toepassing bij wisselspanningsbanen ook mogelijk. Zodra de rijspanning wegvalt neemt de nicad-akku de voeding van de lampjes over.

onafhankelijkheid van de rijrichting in, en voor wisselstroombanen dat toepassing ook daar mogelijk is. Zolang de rijspanning aanwezig is, zorgt IC1 ervoor dat de lampjes gevoed worden. IC1 is een 5-V-spanningsregelaar waarvan de "massaaansluiting" niet rechtstreeks maar via een zenerdiode met de nul van de schakeling is verbonden. De uitgangsspanning van IC1 zal daarom niet slechts 5 V bedragen, maar 5 V vermeerderd met de zenerspanning van D3 (4,7 V). De totale uitgangsspanning is dus 9,7 V. De lampjes in d e trein, meestal 14 V of 16 V, zullen bij deze spanning niet met maximale helderheid branden, maar dat komt juist de natuurgetrouwheid ten goede en tevens d e levensduur van de lampjes. De spanningsregelaar zorgt ervoor dat ook bij hogere rijspanningen de lampspanning konstant blijft. Zolang de rijspanning hoger is dan de akkuspanning zal er via D4 en R3 een laadstroom lopen naar de nikkel-cadmiumakku. Zo wordt d e akku tijdens het rijden altijd bijgeladen. De laadstroom wordt b e p a a l d door de hoogte van d e rijspanning, de akkuspan-

ning en de grootte van R3 en zal, bij d e aangegeven waarden, gemiddeld zo'n 10 mA bedragen. Wat gebeurt er nu bij het overschakelen van d e rijspanning op de akkuspanning? Zolang de rijspanning aanwezig is, zal via D2 kondensator C2 tot net even onder de rijspanning worden opgeladen. Die kondensatorspanning komt op de basis van T1, en daarom zal het groepje transistoren T1, T2 en T3 g a a n geleiden. Omdat de uitgangsspanning van IC1 echter hoger is d a n de akkuspanning, zal de akku niet belast worden. IC1 neemt de lampstroom voor zijn rekening. Maken we nu de rijspanning kleiner, dan zal ook de uitgangsspanning van IC1 dalen. Wordt die uitgangsspanning lager dan de akkuspanning, en dat is heel snel het geval, d a n neemt de akku via T2 de lampstroom over. Zo zullen d e lampjes, ook al gaat de trein langzamer rijden, nagenoeg met konstante helderheid branden. Stopt de trein, d a n blijft de akku de stroomvoorziening voor zijn rekening nemen. D1 moet ervoor zorgen dat er geen stroom terug in IC1 kan lopen dat erdoor beschadigd zou kunnen raken. Er gebeuren nog twee din-

gen bij het wegvallen van d e rijspanning. De akku wordt (uiteraard) niet langer meer bijgeladen en ook C2 wordt niet meer o p spanning gehouden. Zolang de spanning over C2 nog voldoende is om T1 en T3 in geleiding te houden, zullen de lampen blijven branden. Via R4 en via de basis van T1 zal C2 zich langzaam ontladen. Op een gegeven moment wordt de kondensatorspanning kleiner d a n 1,2 V en zullen T1 en T3 g a a n sperren. Hierdoor zal ook transistor T2 sperren en dus gaat de treinverlichting uit. Met de in het schema aangegeven waarden voor C2 en R4 duurt dit ongeveer 4 minuten. Wie deze tijd wil bekorten, kan voor onder andere C2 entof R4 een kleinere waarde kiezen. Wie langer licht wenst, neemt grotere waarden. Tot zover de theorie, we g a a n nu naar het praktische deel.

Montage en test van de print De schakeling moet liefst zo kompakt mogelijk gebouwd worden. Ze m a g niet teveel ruimte innemen want het geheel moet in een spoorwegwagon ondergebracht worden. Voordat het printje van de

nodige onderdelen wordt voorzien, moet het pasklaar gemaakt worden. We g a a n uit van een standaardprint van 100 x 40 mm, maar om deze passend te krijgen in een HO-wagon wordt hij langs de stippellijn overlangs doorgezaagd (figuur 3). Voor een nette afwerking loont het om de zaagsnede met een vijl of schuurpapier te bewerken. Als zaag werkt overigens een figuurzaagbeugel met daarin een metaalzaagje gespannen het prettigst. Kontroleer bij de gezaagde print of a a n de koperzijde langs de zaagsnede geen banen sluiting maken door kleine koperspaantjes. Vervolgens slaan we a a n het solderen. Zoals gebruikelijk wordt begonnen met de draadbruggen, gevolgd door de weerstanden. Afwijkend van d e gebruikelijke soldeervolgorde is dan de beurt a a n de dioden, omdat het anders misschien wat lastig is D3 tussen C1 en C3 te solderen. Daarna d e kondensatoren, transistoren en tot slot de spanningsregelaar IC1. Bij de montage moet uiteraard de nodige acht worden geslagen o p d e polariteit van D1. . .D8 en C1 en C2. De juiste positionering van de transistoren blijkt uit de printplattegrond. Dat geldt ook elex -

1-19

Onderdelenlijst R1 R2 R3 R4 C1 C2 C3

= = = = = = =

22 kQ 2,2 kQ 470 Q 270 kQ 470 nF/40 V 22 yF/40 V 100 nF

D1,D2,D4.. .D8 = 1N4001 D3 = 4,7 V/400 m W zenerdiode T 1 J 3 = BC547B T2 = BC 161 IC1 = 7805 en verder: standaardprint formaat 1 NiCd-akku, 9 V batterijclip voor 9-V-akku lampje(s), 9. . .16 V, max. 200 mA 6 soldeerpennen 1,2 mm $

F/guur 3. De printplattegrond. Om inbouw in een smalle spoorwagon mogelijk te maken is het geheel smal gehouden. Langs de stippellijn kan de print afgezaagd worden. figuur 4. Een voorbeeld hoe het geheel in een trein ondergebracht kan worden. IC1 hoeft niet extra gekoeld te worden. Excuses overigens voor het afgeroste uiterlijk Man onze proef wagonnetjes, maar deze werkpaarden van de Elex- en Elektuurredaktie hebben al heel wat in-, omen verbouwaktiviteiten moeten doorstaan.

voor IC1, de dikke zwarte lijn stelt het metalen koelvlak van het IC voor. Tot zover zal alles wel duidelijk zijn. Wat nog ontbreekt zijn zes soldeerpennen, twee voor het aansluiten van de rijspanning, twee voor de lampjes en twee waar de akku mee verbonden wordt. Voor we een elektrische test o p de schakeling loslaten, inspekteren we de print nog eens goed. Staat alles o p de juiste plaats, klopt van de diverse onderdelen de polariteit en kloppen de weerstandswaarden? Ook de onderzijde van de print wordt grondig onderzocht. Door de kompakte opbouw, met name in het midden van de print, is een ongewenste sluiting bij het solderen gemakkelijk gemaakt. Voorzover er onduidelijkheid over de opbouw zou kunnen bestaan, helpt figuur 4 een handje om die weg te nemen. Voor de eerste elektrische test kan een 9-V-batterij gebruikt worden. Hiermee wordt een rijspanning van 9 V nagebootst. De akku wordt later pas aangesloten. Verbind de kontakten van de batterij met de soldeerpennen voor de rijspanning (zie het witte pijltje in figuur 3). De polariteit doet niet ter zake, de bruggelijkrichter draagt

1-20 -

elex

daar zorg voor. Is alles in orde, dan hoort het lampje te g a a n branden.

Inbouw In detail is hierover niet zo heel veel te vertellen omdat een en ander zal afhangen van het type wagon of treinstel. Duidelijk zal zijn dat zowel de print als de akku ergens een plaatsje moet vinden. Het geheel past wel in een enkele intercitywagon, maar de akku zou door zijn afmetingen een aantal raampjes kunnen afdekken. Ook is het mogelijk de diverse delen over meerdere wagens te verdelen, met bijvoorbeeld de akku in de slaapwagen. Dat daar niet achter alle ramen licht is, is niet meer dan natuurlijk. Het nadeel van dit systeem is dat er bedrading van de ene wagon naar de andere moet lopen, en daardoor zal het rangeren bemoeilijkt worden. Het "binnenhalen" van de rijspanning in de desbetreffende wagons gaat op de gebruikelijke wijze. Bij tweerail-(gelijkstroom)systemen wordt de spanning via sleepkontakten van de wielen afgenomen. De meeste fabrikanten leveren voor hun wagons setjes met dergelijke stroomafnemers. Enkele wagontypes

hebben trouwens een pantograaf om de rijspanning van de bovenleiding te betrekken. Marklin- en Trix-fanaten zullen met een extra sleepkontakt de spanning van de middenrail moeten oppikken. Wie het verlichtingssysteem verdeelt over de hele trein, kan ook de rijspanning rechtstreeks vanaf de lokomotief of motorwagen betrekken. De totale stroom die de schakeling zonder problemen kan leveren, bedraagt 200 mA. Bij het aansluiten van een aantal lampjes parallel moet ervoor gezorgd worden dat deze stroom niet overschreden wordt. Op sommige lampjes staat wel een stroom vermeld, maar men dient te bedenken dat deze stroom alleen bij de opgegeven spanning zal lopen. Omdat bij deze schakeling de lampjes meestal op enige onderspanning werken, zal het werkelijke stroomverbruik lager liggen dan je zou verwachten. Nameten met een universeelmeter is de enige manier om achter het werkelijke stroomverbruik te komen. Overigens is het natuurlijk ook mogelijk meerdere lampjes, van bijvoorbeeld 4,5 V of 3 V, in serie te schakelen en eventueel enkele van die takken parallel te zetten.

diskrete f lipfhn§ D. Folger

Wat is dat nu weer: een "diskrete flipflop"? Zijn flipflops doorgaans dan indiskreet? Ja en nee. Waar het hier om gaat is een simpel stukje niet-geïntegreerde elektronica. Nu nog niets bijzonders, maar over pakweg tien jaar misschien antiek! Het woord "diskreet" betekent in de elektronica: opgebouwd uit verschillende onderdelen. Dus ongeveer het tegengestelde van een IC. Diskreet opgebouwde schakelingen kunnen wel eens goedkoper uitvallen dan IC's, vooral als ze erg eenvoud i g zijn. Bovendien is het werken ermee leuker en leerzamer: je ziet wat je doet en je hebt meer mogelijkheden om eventueel iets te wijzigingen. Een van de schakelingen die ook nu nog in diskrete vorm rendabel zijn, is de flipflop. In de digitale techniek worden die dingen in geïntegreerde vorm massaal gebruikt, zodat een nadere kennismaking ermee beslist interessant is. De schematekening van zo'n flipflop ziet er door de symmetrische opbouw van de schakeling fraai uit (figuur 1). Om na te g a a n hoe een flipflop werkt, moeten we op willekeurig punt in de schakeling een b e p a a l d signaalnivo veronderstellen en d a n g a a n kijken welke gevolgen dat heeft. Laten we uitgaan van een logische 0 a a n de basis van T l Dat is een spanning van om en nabij de 0 volt. Zoals iedere gevorderde Elex-lezer weet, betekent dat voor een NPN-transistor, dat hij spert. Daardoor ligt de spanning aan zijn koliektor in de buurt van de voedingsspanning. Digitaal bezien I heet dat een logische 1.

Deze 1 komt via R2 op de basis van T2 terecht. Er loopt daardoor een basisstroom, zodat T2 geleidt. Als gevolg daarvan is de spanning a a n de koliektor van T2 laag, ofwel logisch 0. Deze logische 0 plant zich via R3 voort naar d e basis van T1, en dan zijn we weer terug op ons uitgangspunt: de basis van T1 was namelijk logisch 0. Hier is dus sprake van een stabiele toestand: zonder ingreep van buiten af verandert er niets. Omdat T2 geleidt, brandt d e rode LED. Nu is een schakeling die helemaal niets doet o p den duur weinig boeiend. We g a a n dus eens kijken of we daar verandering in kunnen brengen. Daartoe drukken we even op de druktoets S2. De basis van T2, die logisch 1 was, wordt daardoor even

kortgesloten met massa en wordt dus logisch 0. T2 stopt onmiddellijk met geleiden, waardoor de rode LED uitgaat. Aan de koliektor van T2 vinden we dan een logische 1. Via R3 bereikt die logische 1 de basis van T l Door T1 gaat een basisstroom lopen, T1 komt in geleiding en zijn koliektor wordt logisch 0. De groene LED g a a t branden. De basis van T2 wordt dus ook logisch 0, hoewel we inmiddels de druktoets al hebben losgelaten. En wederom is een stabiele toestand bereikt. De zaak kan nu natuurlijk weer worden teruggedraaid door de punten A en B even met elkaar te verbinden, maar dat zal de aandachtige lezer inmiddels zelf ook wel hebben begrepen. Een flipflop kan dus worden

4V5 BC 550 B

BC 550 B I n

S2

4-—1"—ï

C1

C3

4—1 ±~

beschouwd als een systeem dat bestaat uit twee schakelaars, waarvan er steeds maar één "aan" staat. Even kortsluiten van een van de twee basissen laat beide schakelaars omklappen. Zo'n flipflop wordt een R-Sflipflop genoemd. De R is een afkorting van "Reset" (terugzetten); S betekent "Set" (zetten ofwel inschakelen).

Wat heb je er aan? Op het eerste gezicht is een schakeling die twee LED's beurtelings kan laten oplichten niet iets waar de wereld op heeft zitten wachten. Waarom worden flipflops dan zoveel gebruikt? Het antwoord is even simpel als onthullend: omdat er informatie in opgeslagen kan worden. Een flipflop kan d e kleinste informatie-eenheid (1 bit) verwerken. In de elektronica komen veel gevallen voor waarbij onthouden moet worden of o p het een of andere tijdstip op de een of andere aansluiting al dan niet een kortstondige impuls aanwezig is geweest. Een praktisch voorbeeld: als u wilt weten of er tijdens uw afwezigheid iemand a a n d e voordeur heeft gebeld, dan kan die informatie worden opgeslagen in een flipflop, die omklapt zodra iemand op de belknop drukt. Volgens preelex -

1-21

cies hetzelfde principe werkt het geheugen van een computer. Een geheugenplaats daarin kan 8 bits informatie bevatten, waarmee 256 aan/uit-kombinaties mogelijk zijn. Statische RAM-chips bevatten ook inderdaad per geheugenplaats 8 flipflops. Hiermee is meteen het nut van IC's aangetoond: voor een diskreet opgebouwd geheugen van 64 K zouden 524 288 flipflops in elkaar moeten worden gesoldeerd. Nu we ontdekt hebben dat onze flipflop een heel klein "broertje" is van de computer kunnen we ook eens proberen of we er niet een spelletje mee kunnen spelen. Dat blijkt inderdaad zeer g o e d mogelijk.

Aanraken

verboden

Het spel (figuur 2) bestaat uit een plank, waarop een stevige koperen draad is gemonteerd die een aantal bochten vertoont. Eén kant van de draad is verbonden met punt A van de flipflop (figuur 1). Aan punt B is een soepele draad bevestigd met daaraan een koperen ring, die om de g e b o g e n koperdraad heen ligt. De speler moet proberen de ring van het ene eind van de koperdraad naar het andere eind te bewegen, zonder de draad te raken. Als de speler begint, wordt de resetknop ingedrukt. De groene LED brandt dan. Zodra de ring de ko-

perdraad raakt (de punten A en B zijn d a n met elkaar verbonden) klapt de flipflop om. De rode LED gaat branden en de zoemer begint te keer te gaan. De uitgangstoestand kan weer worden hersteld door nogmaals o p de resetknop (S2) te drukken. Het grote voordeel van dit elektronische model boven de meer gangbare uitvoering zoals die wel op fancy-fairs wordt aangetroffen, is dat een aanraking ondubbelzinnig wordt geregistreerd. Vals spelen is niet meer mogelijk. Houd wel de resetknop uit de buurt van de speler! Het spel kan moeilijker gemaakt worden door een ring te nemen met een kleinere doorsnede of door het aanbrengen van uitgekookte driedimensionale bochtjes in de koperdraad.

Figuur 1. Opvallend in een flipflop-schakeling is de symmetrie, die hier enigszins wordt verstoord door de zoemer aan de koliektor van T2 en de merkwaardige toestand aan de basis van Tl. Waar dat allemaal goed voor is, leest u in de tekst. Figuur 2. Een van de vele toepassingsmogelijkheden van de flipflop-schakeling: een behendigheidsspel. Vals spelen is uitgesloten. De flipflop registreert een aanraking en slaat vervolgens alarm. Dat alarm gaat door totdat op de reset-toets wordt gedrukt.

I

51 = schakelaar, enkelpolig aan/uit 52 = druktoetsschakelaar Bz = gelijkstroomzoemer,

5 volt 1 Elex-print, formaat 1 Bouwkosten zonder behuizing, voeding, montagemateriaal en spelbenodigdheden (figuur 2) ca. f 1 8 , -

1-22 -

elex

9°~v:

Onderdelenlijst R1,R4 = 100 Q R2,R3 = 10 kQ R5 = 1 kQ C1 = 270 nF C2 = 100 nF C3 = 100 (iF/10 V T1.T2 = BC550B 0 1 = LED groen D2 = LED rood

I

^

Q>ó5 i AO

r,± „Pi

• ^ " ï J -

AO-<S; f HO :

Bilt I

laad/ §

§

Alweer een netvoeding? Inderdaad. Maar dit is wel een bijzondere. In de eerste plaats is deze veel "zwaarder" dan de meeste standaard-ontwerpen. En in de tweede plaats is de schakeling zó opgezet dat ze tevens als (auto)akkulader kan worden gebruikt. Twee vliegen in één klap dus. Voordat we iets vertellen over de gebruiksmogelijkheden, lichten we even toe welk vermogen deze voeding kan leveren: aan de uitgang kan 36 of 43,2 watt worden afgenomen. Maar als het over een voeding gaat, zeggen deze gegevens natuurlijk niet genoeg. Welnu, de uitgangsstroom bedraagt 3 ampère en de uitgangs-

spanning is omschakelbaar tussen 12 V en 14,4 V Met zoveel energie kan natuurlijk heel wat ged a a n worden. Een spanning van 14,4 V bij een stroom van 3 ampère is bijvoorbeeld voldoende om de uitgeputte akku van een gemiddelde personenauto in de loop van een nacht weer redelijk o p peil te brengen. In dat

geval moeten we natuurlijk wel eerst weten dat het nodig is de akku bij te laden, want als we ons pas 's morgens met die vraag g a a n bezighouden, is het al te laat. Dit probleem kan echter gemakkelijk worden opgelost met behulp van de Elexakkubewaker (zie Elex nr.1, sept. 1983, pp. 40-41). Een akkulader dus? Jaze-

ker. Maar deze schakeling kan n,og meer; want met een druk op de knop krijgen we a a n de uitgang een gestabiliseerde spanning van 12 V ter beschikking, waarmee apparaten die veel vermogen vragen, zoals CB-zenders, PAversterkers en dergelijke, gevoed kunnen worden. Bovendien is de uitgang van deze laad-voeding re-

1 T 1 : B D 135/139 T2: 2N305S

IN 4001 12 V/14,4 V 3A

—©

"®

Figuur 1. Het schema van het laad-voedingsapparaat. Een bouwsteen die we in Elex nog niet eerder hebben toegepast, is de geïntegreerde spanningsregelaar 723, een IC dat overigens al jaren bestaat en zeer bekend is. Figuur 2. Het blokschema van de schakeling die zich in de 723 bevindt. elex -

1-23

Figuur 3. De spanningsregelaar met zijn omringende /componenten. Deze basisschakeling vormt het hart van onze laad-voeding. Figuur 4. Dit is het principeschema van een opamp die geschakeld is als spanningsstabilisator.

delijk kortsluitvast: een kortsluiting van enkele minuten (niet langer!) kan de eindtransistor zonder schade verdragen. De mogelijkheid dat men met deze schakeling ook autoakku's kan laden, is eigenlijk bedoeld als toegift. We geven daarom de instrukties voor het laden pas aan het einde van dit artikel en bekijken eerst het schema.

Het schema Ook in dit schema (figuur 1) vinden we weer de basisschakeling die in bijna elke netvoeding te vinden is: netschakelaar, zekering, trafo, bruggelijkrichter en de bufferelko C3. Deze is zo bekend dat we de werking ervan niet opnieuw zullen uitleggen. C1 en C2 zijn ontstoringskondensatoren. Het hart van de laadvoeding is een geïntegreerde spanningsregelaar van het type 723. Figuur 2 geeft het blokschema van de schakeling die zich in dit IC bevindt, deze bestaat uit een referentie-spanningsbron (symbolisch voorgesteld door een zenerdiode), een o p a m p en twee transistoren. Omdat alle belangrijke aansluitingen van deze bouwelementen naar buiten zijn gevoerd, kunnen rond dit IC de meest uiteenlopende netvoedingen worden 1-24 -

elex

opgebouwd. De versie die in figuur 3 getekend is, past het best bij de doeleinden die wij voor ogen hebben. De referentiespanning wordt via R1/C4 toegevoerd a a n de nietinverterende ingang van de opamp. R1 dient als temperatuurkompenserend element voor R5/R6, en C4 werkt als ruisfilter. Met behulp van de spanningsdeler R5/R6 wordt een deel van de uitgangsspanning naar de inverterende ingang gevoerd: tegenkoppeling heet dat. Om te begrijpen hoe de spanning geregeld wordt, moet men zich de schakeling even indenken alsof de uitgang van de o p a m p rechtstreeks verbonden is met de uitgang van d e schakeling (zie fig u u r ^ . Deze vereenvoudiging doet a a n het principe van de regeling niets af, want de uitgangsspanning van de totale schakeling is (zoals we nog zullen zien) rechtstreeks afhankelijk van de spanning a a n de uitgang van de opamp. De o p a m p is een verschilversterker; dat houdt in dat een klein spanningsverschil tussen de ingangen een grote uitgangsspanning tot gevolg heeft. Maar als in deze schakeling de uitgangsspanning stijgt, zal ook de spanning stijgen die via de spanningsdeler naar de inverterende ingang wordt gevoerd. Het spanningsver-

schil tussen de beide ingangen van de o p a m p wordt hierdoor kleiner, zodat het stijgen van de uitgangsspanning zal worden tegengewerkt. Als het verschil tussen de ingangsspanningen bijna tot nul gereduceerd is, zal de uitgangsspanning een stabiele instelling bereiken. (Een meer uitvoerige behandeling van dit regelprincipe is te vinden in het artikel "Lineaire Ohmmeter", Elex nr.2, okt. 1983, pp.377-39.) Hoe groot de uitgangsspanning is, hangt af van twee faktoren: de waarde van de referentiespanning en de verhouding tussen de beide takken van de uitgangsspanningsdeler. Een o p a m p kan natuurlijk geen uitgangsstroom van 3 ampère leveren; als we dat van hem vragen zullen de rookwolkjes niet lang op zich laten wachten. Daarom moet de schakeling nog wat worden uitgebreid, zoals te zien is in figuur 5. Met de uitgangsspanning van de o p a m p wordt een darlington-schakeling gestuurd (uitvoerig beschreven in het artikel "De Turbotransistor", Elex nr.5, jan. 1984, p.30). Door deze toegevoegde trap kan de schakeling een veel grotere uitgangsstroom leveren. De spanningsdeler voor de tegenkoppeling bevindt zich nu natuurlijk a a n d e uitgang van d e darlington-trap, want ten-

slotte willen we de uitgangsspanning van de gehele netvoeding stabiliseren en niet alleen maar die van de opamp. Wie nu nog even naar figuur 3 kijkt, zal zien dat we al bijna klaar zijn. Maar eerst moet er nog een kleine uitbreiding bij komen: als de belasting meer stroom vraagt dan de schakeling kan leveren, moet de uitgangsstroom begrensd worden. Daarom voegen we de weerstand R4 toe (zie figuur 3). Naarmate de uitgangsstroom groter wordt, zal ook de spanningsvol over R4 groter worden. Tot ongeveer 0,65 V heeft dat nauwelijks een meetbaar effekt, maar bij hogere waarden gaat de interne transistor TL beslist geleiden. De basisstroom voor TD wordt dan via TL "omgeleid", zodat de uitgangsstroom van de totale schakeling begrensd wordt. Natuurlijk daalt d a n ook de uitgangsspanning, want aan de Wet van Ohm is nu eenmaal niet te ontkomen. Weliswaar zal de o p a m p nog wel even proberen deze daling tegen te gaan, maar omdat TL rechtstreeks met de uitgang van de o p a m p verbonden is, heeft dit geen effekt. De kondensatoren C5 en C6 (figuur 1) dienen voor de frekwentiekompensatie. De dioden D1 en D2 beschermen d e voeding: ze verhinderen dat bij het uit-

5

© o— Ur«f

O

o

J

[L 84601X5

H

Uuit

1

IJ

J

M

Figuur 5. De darlington-trap aan de uitgang van de opamp vergroot de uitgangsstroom van de schakeling, maar het principe van de spanningsregeling blijft hetzelfde. Figuur 6. De onderdelenopstelling van het regelgedeelte op de standaardprint. Figuur 7. Deze foto van het proef model laat zien hoe een stabiele mechanische konstruktie wordt bereikt. Figuur 8. Drie verschillende uitvoeringen van de vermogenstransistor T2. Let op de aansluit volgorde.

Onderdelenlijst Figuur 9 C8.C9 = 47 nF C7 = 100 nF LI = 100 JJH/4 A

Onderdelenlijst Figuur 1

8 TIP 3055

R1 = 2,7 kQ R2 = 1 kQ R3 = 100 Q R4 = 0,22 Q/5 W R5 = 4.7 kQ R6 = 6.8 kQ R7 = 15 kQ C1.C2 = 47 nF C3 = 4700 nF/40 V C4 = 2,2 M F/16 V C5 = 470 pF C6 = 100 nF D1,D2 = 1N4001 T1 = BD135/BD139 T2 = 2N3055 IC1 = 723

Diversen: 51 52 Tri B1 Z1

= = = = =

dubbelpolige schakelaar enkelpolige schakelaar sek. 15 V / 5 A B40C5000/3500 1 A snel

PH3055 FT 3055

schakelen van de netvoeding T2 beschadigd wordt door spanningspieken met omgekeerde polariteit. Over de onderwerpen "frekwentiekompensatie" en "uitschakelpieken" zou nog veel te vertellen zijn, genoeg voor minstens twee andere artikelen, maar met de eigenlijke werking van deze schakeling hebben ze niets te maken. Laat echter niemand denken dat men C5, C6, D1 en D2 gewoon kan weglaten. Als we de schakelaar S2 sluiten, wordt weerstand R7 parallel geschakeld aan R6. De totale weerstand wordt daardoor kleiner (ca. 4,7 kQ) zodat ook de waarde van de tegenkoppelspanning daalt. Het gevolg is dat de uitgangsspanning groter wordt. Als S2 open is, zal de uitgangsspanning 12 V zijn, >maar na het sluiten van S2 oplopen tot 14,4 V.

De bouw

2N3055

Figuur 6 toont hoe de onderdelen gemonteerd worden op een standaardprint van formaat 1. Met uitzondering van T2 past het hele regelgedeelte op de print. T1 wordt voorzien van een klein koellichaam (bijvoorbeeld van het type SK34). Maar nu wordt het iets moeilijker. Bij een netvoeding die 3 ampère kan leveren, is een stabiele konstruktie noodzakelijk. Koop in de vakhandel een stevige metalen kast, of maak er een van aluminiumplaat naar het model

van figuur 7. in de kast brengt men een grondplaat aan waarop de trafo, de bruggelijkrichter en de bufferelko (bekermodel met metalen huls) worden gemonteerd. De kondensatoren C1 en C2 moeten zo dicht mogelijk bij B1 worden aangebracht; het beste soldeert men ze rechtstreeks op de aansluitingen van de brugcel. Op het achterpaneel bevindt zich transistor T2; deze wordt op een koellichaam gemonteerd dat voldoende groot moet zijn: SK30 of SK34 (elk 75 mm), of SK02 en SK29 (elk 125 mm). Het koellic h a a m m a g geen kontakt maken met de kast; monteer het dus met bouten, moeren en onderlegringen van nylon. De koelribben moeten vertikaal staan, zodat de warme lucht ongehinderd kan opstijgen! Ook de transistor moet geïsoleerd worden (zie: "Transistoren monteren", Elex nr.8, april 1984, pp. 38-41); breng a a n weerszijden van het isolatieplaatje een laagje koelpasta aan. Vraag bij de handelaar naar een isolatiesetje dat bij de transistorbehuizing past, want de 3055 wordt verkocht in verschillende behuizingen. De TO-3 uitvoerig komt het meeste voor; deze heeft het typenummer 2N3055. De andere uitvoeringen (FT3055, PH3055, TIP3055) voldoen ook prima, maar let altijd op de juiste aansluitvolgorde (zie figuur 8)! In de frontplaat worden gaten geboord voor de dubbelpolige netschakee.lex — 1-

Figuur 9. Bij HF-toepassingen moeten vanwege de frekwentiekompensatie nog wat onderdelen worden toegevoegd.

HHh

IC1 0C 723

B1

"' M B

• • i"B M

V,ef

-ÉT

i W

L1

12 V/14,4 V 3A

B40 C5000 100n

2M2

16V

-© laar, de zekeringhouder, en S2. Als men S2 o p de print monteert, kan het regelgedeelte vertikaal tegen de achterzijde van de trontplaat worden bevestigd. In dat geval dient men er op te letten dat het gat voor S2 op de juiste plaats wordt geboord; laat de schakelaar vervolgens door het gat vallen en zet hem vast. Bij ons proefmodel hebben we de regelprint echter liggend gemonteerd; S2 wordt dan met behulp van twee stukjes d r a a d verbonden met de aansluitingen op de print. Zorg er voor dat de print zich niet te dicht bij de trafo bevindt, of bij andere delen die de netspanning voeren. Voor de verbindingen die grote stromen voeren (de dikke lijnen in het schema) moet men dik draad gebruiken. Neem flexibel snoer met een doorsnede van ten minste 0,75 mm 2 , of liever nog 1 mm 2 . Het verdient aanbeveling draden met verschillende elektrische funkties verschillende kleuren te geven (zie schema). De geel-groene a a r d d r a a d van het netsnoer wordt verbonden met het metaal van de kast, bijvoorbeeld met behulp van een soldeerlip en een M4-boutje. Belangrijk: de massaverbinding van het ge1-26 — elex

lijkstroom deel m a g geen kontakt maken met de kast! Gebruik dus isolerende aansluitbussen voor beide uitgangen.

Uitbreidingen Wie de netvoeding zo universeel mogelijk wil maken, kan de volgende uitbreidingen aanbrengen: 1. Voor HF-toepassingen (bijvoorbeeld CB) zijn de volgende filtermaatregelen noodzakelijk (zie figuren 9a en 9b): C1 en C2 worden aangevuld met C8 en C9 (elk 47 nF); soldeer ook deze op of bij de brugcel. C7 (100 nF) wordt zo dicht mogelijk bij C3 aangebracht. De genoemde kondensatoren moeten foliekondensatoren zijn. Tussen de uitgang en de belasting wordt nog een spoel geplaatst met een zelfinduktie van 100 ^H en een belastbaarheid van 4A. 2. Bij toepassing als akkulader is het zinvol dat men een kontrolelampje monteert dat aangeeft dat het a p p a r a a t is ingeschakeld. Neem een 220-Vkontrolelampje en schakel het parallel a a n de primaire wikkeling van de trafo (dus achter de zekering; het lampje geeft d a n tevens aan of de zekering

nog in orde is). Bij deze toepassing is het bovendien handig als we het stroomverbruik kunnen aflezen (zie: Laden). In het artikel "Vergroot Meetbereik" (Elex nr.7, maart 1984, p.50) vindt men op dit gebied een aantal tips die vooral nuttig zijn als men niet beschikt over een multimeter die stromen tot 3 ampère kan aangeven.

Laden Bij het laden van een autoakku verbindt men de pluspool van het laadapparaat met de pluspool van de akku, en de minpool van de lader met de minpool van de akku. Gebruik voor de verbindingen stabiele akkuklemmen (van het soort dat men krijgt bij akkuladers die kant en klaar verkocht worden) en forse kabels met een doorsnede van ten minste 1,5 mm 2 , of liever nog 2,5 mm 2 ; zo wordt voorkomen dat over de kabels te veel spanningsvol optreedt. Tijdens het laden moet de schakelaar S2 gesloten zijn; de uitgangsspanning is dan 14,4 V Tussen de akku en de lader bestaat nu een spanningsverschil. Als de akkuspanning g e d a a l d is tot 11,5 V, is de akku in het

nadeel met een verschil van 2,9 V, zodat de lader een stroom door de akku kan laten lopen. Deze stroom loopt in de akku van + naar —, wat tegengesteld is a a n de stroomrichting die bestaat als de akku stroom moet leveren. De akku wordt nu dus geladen. Niet vergeten: de schroefkappen op het bovendeksel van de akku moeten tijdens het laden geopend zijn, zodat het gas dat zich hierbij ontwikkelt, kan ontsnappen (brandbaar: niet roken, geen open vuur!). Bovendien moet de akku, indien nodig, voor het laden worden bijgevuld met gedestilleerd water. Door het laden zal de akkuspanning weer stijgen, tijdens dit proces neemt de laadstroom af. Dit is gemakkelijk waar te nemen als men de ampèremeter om het uur afleest. Wie zijn akku 's nachts laadt, hoeft hier echter niet zijn b e d voor uit. U kunt er op rekenen dat een normale autoakku van 36 Ah na 8 uur laden weer voldoende geladen is om te worden gebruikt.

zelfbouwprojekten Audio, video afstandsbediening voor ELR-25 voorversterker gitaarversterker hifi-huisomroep hybride stereo-eindversterker ELP-25 kunsthoofd MD/mikrofoonversterker meetzender voor VHF en FM mini-equalizer mini-hifi-box noise-gate PDM-versterker perkussie PLAY radio-aktief recorder-omschakelaar roek-interface spraakfilter spraakfilter stereo-VU-meter subwoofer voorversterker ELR-25

6-24 6-26 4-^4 3-22 1-29 5-15 4-34 5-33 7-18 3-36 9-26 1-22 9-11 2-10 5-42 12-37 10-60 11-13 3-30 8-14 4-14

Auto, (brom)fiets akkubewaker gordel-alarm richtingaanwijzer voor de fiets veiligheidsknipperlicht

8-34 8-21 7-36 1-41

11-30 12-30 5-21 12-60 2-42 4-38 4-20 12-47 11 -36

Diversen antennef ilter automatische rogerpiep automatische zaklantaarn automatisch garagelicht balansmeter voor luchtionen brandalarm camping-omvormer CMOS onlogisch gebruikt differentiaalthermostaat voor zonnekollektoren diode-sensortoets dodemansschakeling elektronische zekering elektronisch lokaas Elex-afstandsbediening FET-tijdschakelaar geheugen-opfrisser gloeiplug-gloeier hondefluitje huistelefoon intoetspiep voor de ZX-81 klapschakelaar kogelspel

3-28 11-20 12-40 8-44 6-34 11 -34 4-30 9-20 2-20 3-50 12-44 2-34 9-24 9-38 5-42 5-28 1-26 10-43 8-38 8-36 9-41 6-40 2-29 5-30 10-16 8-30 9-32 10-10 6-19 11-14 11 -42 7-22

Meten & thuislab

Licht- en geluidseffekten flipperkast heavy-metal-machine LED-roulette luxe-lichtorgel 1 muzikale deurbel optische deurbel science fiction light 555-sirene zandkanarie

kop of munt kortegolfontvanger, deel 1 kortegolfontvanger, deel 2 krekel lawaai-alarm leugendetektor lichttelefoon loodakku-lader naderingssensor nieuwe NiCd-lader noodverlichting platenspelerlamp portefeuille-alarm pulsdekoder voor modelbesturingen recorder-omschakelaar reset-toets voor huiscomputers schemerschakelaar sluitelfluiter snuffelpaal SOS-pieper spanningsverdubbelaar voor auto-akku's startbox voor modelbouwers supersimpele cassette-interface tentalarm ultrasoonzender vakantieklok veldtelefoon vleermuisontvanger 220-V-schakeleenheid windmolen wisselstandmelder zonnebrandalarm

11 -39 1-16 2-18 8-26 10-14 11-18 7-10 1-33 6-36 2-14 3-10 10-20 9-22 6-14 6-12 9-14 10-46 10-25 7-32 5-44 12-26 5-18

aansluitingzoeker voor transistoren B-meter dubbele voeding elko-tester experimenteervoeding FET-tester FET-tijdschakelaar kapaciteitsmeetbrug komponententester leidingtester meetzender voor VHF en FM stroomtrafo tester voor CB-kristallen universele teller

informatie,

praktische

7-14 4-42 2-26 9-16 8-24 2-12 6-12 5-36 1-14 4-41 4-34 1-32 11-33 12-22

tips

Informatief aardlekschakelaar autoversterker boventonen, hoorbaar en zichtbaar cassette- en bandrecorders chips de komplementaire eindtrap de A-opnemer een thermostaatkoppel nader bekeken elektronische muziek familie FET ferro of chroom LED's voor 220 V

4-28 1-48 1-20 4-11 10-27/1 3-15 9-29 11-16 12-11 2-24 9~ 18 6-43

elex -

1-27

mini-smoorspoel tegen hoogfrewentinstralingen NiCd-akku's over LED's en voorschakelweerstanden pacemaker ruis trafowikkelingen in serie en parallel vier maal vier vonkenmachine zonnegenerator

1-20 3-39 5-26 11 -24 3-14 3-18 5-12 10-22 7-29

Praktisch ampèremeter voor netstroom de Elex-audio-bouwstenen de VMOSFET BS 170 elektriseerapparaat goedkope frontplaten het repareren van cassetterecorders luidsprekerschakelaar voor de auto meer-luidsprekersystemen polariteitsbeveiliging soldeerpistool uit de rommeldoos versterker-variaties zonnecel uit de rommeldoos

11 -28 4-26 2-32 9-35 6-22

Experimenten de truc met de fasedraaiing FET-basisschakelingen

4-47 2-36

Kursussen 5-16 3-21 2-39 10-52 3-27 4-24 8-47 5-48 8-50 8-48 3-46 4-33

grondbeginselen

Algemeen antennes buffer-elko's de autodynamo de trillingen van monsieur Fourier FET - Field Effekt Transistor geluidssterkte en geluidsdruk het elektrisch systeem van de auto hoe werkt de telefoon hoe werkt een LF-versterker lichtdioden licht uit gas luidsprekerfilters magnetisch hysterese middenfrekwentie opampkunde passieve-mixer Peltier-elementen polariteitsbeveiliging ruststroominstelling spanning en serieschakeling

stereo via de FM stroom door een leiding wat(t) rekenwerk wetenswaardigheden over CMOS-NAND-poorten zekeringen

11-48 6-20 8-41 1-44 2-16 6-31 8-12 7-26 3-34 4-48 5-40 7-40 9-34 12-20

hoe zit dat bandopnamen 9-10 hoe zit dat bliksem en donder 7-09 hoe zit dat bromfietsdynamo's 8-12 hoe zit dat bromstoring uit een eenvoudig netvoedinkje 6-10 10-09 hoe zit dat: eindversterkertrapjes 12-10 hoe zit dat: elektrische energie 2-09 hoe zit dat: FET's en hun werking 3-09 hoe zit dat: ruis 11-10 hoe zit dat: stereo-ontvangst 5-11 hoe zit dat: TL-buizen 1-13 hoe zit dat: versterkers en vervorming 4-10 hoe zit dat: volt-ampère en watt kursus ontwerpen, deel 3 1-46 gelijkrichters kursus ontwerpen, deel 4 2-44 de potentiometer en de transistor kursus ontwerpen, deel 5 3-48 de transistor als versterker kursus ontwerpen, deel 6 4-50 enkele basisschakelingen met transistoren kursus ontwerpen, deel 7 5-46 konstante spanningen en stromen kursus ontwerpen, deel 8 6-44 ons eerste audio-eindtrapje kursus ontwerpen, deel 9 7-46 het versterken van wisselspanningen kursus ontwerpen, deel 10 8-51 de RC- en de Miller-integrator kursus ontwerpen, deel 11 9-44 hoe werkt een monoflop? kursus ontwerpen, deel 12 10-58 de e-macht: het kenmerk van een RC-kombinatie kursus ontwerpen, deel 13 11-45 het frekwentie-afhankelijk gedrag van een RC-kombinatie kursus ontwerpen, deel 14 12-50 over oscillatoren

Tussen haakjes mikrofoon-voorversterker

'84, blz 11-36)

4-40

jaarwissemg

en een voorspoedig 198ó

N.R In verband met de feestdagen zijn onze kantoren van 23 december t/m 1 januari gesloten! 1-28 — elex

ï
Hoeveel o h m en hoeveel farad?

Meetwaarden

worden met R aangegeven. Door middel van gekleurde ringen is de waarde erop gedrukt. De kleurkode is als volgt:

Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels:

Soms zijn in het schema of in de tekst meetwaarden aangegeven. Die meetwaarden dient men als richtwaarden op te vatten: de feitelijk gemeten spanningen en stromen mogen maximaal 10% van de richtwaarden afwijken. De metingen zijn verricht met een veel voorkomend type universeelmeter met een inwendige weerstand van 20 kQ/V.

1

11

1 V

1

kleur

Ie' cijfer

zwart

p n

fïl

V

2e cijfer 0

n m k M G

\

\ tolerantie in%

nullen

l

1

0

± 1%

rood

2

2

00

±2%

oranje

3

3

ooo

geel

4

4

00(10

groen

5

5

00000

blauw

6

6

000000

-

bruin

violet

7

7

grijs

8

8

wit

y

9

goud

-

zilver zonder

±0,5%

xO.1

-

±5%

xO.01

± 10%

-

± 20%

Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 Q 10% geel-violet-oranje-zilver: 47.000 Q - 47 kQ 10% (in Elex-schema's: 47 k) bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 Q = 1,5 MQ 5 % (in Elex-schema's: 1M5) In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%). Tenzij anders aangegeven worden %-watt-weerstanden gebruikt. Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

-

(pico) (nano) (micro) (milli) (kilo) (Megal (Giga)

= =

10 12 10" 9 10" 6 10" 3 103 10fi 109

= -

een miljoenste van een niljoenste een miljardste een miljoenste een duizendste duizend miljoen

=

miljard

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 4 M 7 = 4,7 M F - 0 000 0047 F

oftewel potmeters worden met P aangegeven. Het zijn speciale weerstanden met een verstelbaar sleepkontakt. Met dat sleepkontakt wordt een deel van de spanning die over de hele potmeter-weerstand staat, afgetakt. Met een schroevedraaier instelbare, zogenaamde instelpots, kosten ongeveer twee kwartjes; echte potmeters (met een as) zijn te koop vanaf ongeveer f 1,50.

0

ingang

I

uitgang

•L

massa chassis aan nul

Kondensatoren zijn kleine ladingreservoirs. Ze worden met C aangeduid. Aangezien ze wel wisselspanning maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanning. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (Ft gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 /JF, dus tussen ( F en F). De waarde is 1.000.000.000.000 1.000.000 op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 * 1,5 nF; ^03 = 0,03MF = 30 nF; 100 p (of n100 of n1) = 100 pF. De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 2 0 % hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is opgebouwd: f 0,40 tot f 1,50.

lichtnet aarde

draad (geleider)

verbindingen

kruising zonder verbinding

-2"

(eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen 1/*F en 10.000^F). Ze zijn echter wel gepolariseerd d.w.z. ze hebben een plus- en een minaansluiting, die niet verwisseld mogen worden. Bij tantaal-elko's (een heel klein type elko) is de plus altijd de langste van de twee aansluitdraden. De werkspanning van elektrolytische kondensatoren (eiko's) is in het schema en in de onderdelenlijst opgegeven. De prijs van eiko's hangt samen met de waarde en de spanning. Eentje van 10/JF/35 V kost zo rond f 0,40.

-n-

afgeschermde kabel

schakelaar (open)

-X

Hh Elektrolytische kondensatoren

Potentio meters

Diverse tekensymbolen

drukknop (open)


aansluiting (vast)

-?

aansluiting (losneembaar) meetpunt

& •

h

i-e

gelijkspanningsbron (batterij, akku) lichtgevoelige weerstand

temperatuurgevoelige weerstand

koptelefoon

luidspreker

spoel

Variabele kondensatoren instelpotmeter

Evenals bij weerstanden bestaan ook bij kondensatoren speciale instelbare uitvoeringen. Met een schroevedraaier instelbare "trimmers" kosten ca. f 1 , — ; variabele kondensatoren met een as zijn te koop vanaf ongeveer f 2,50.

-t-

spoel met kern

transformator

relais (kontakt in ruststand)

potentiometer (potmeter) draaispoel instrument gloeilamp neonlampje

stereopotmeter

variabele kondensator

zekering

elex -

1-29

, » Ik

' i t I*

't\

I

KOMRONENTEN Dioden aangeduid met D, zijn de eenvoudigste halfgeleiders en kunnen het beste worden vergeleken met elektronische éénrichtings-wegen of fietsventielen. Ze geleiden de stroom slechts in één richting. Draai je ze o m , dan sperren ze. In doorlaatrichting valt er over de aansluitingen van een siliciumdiode een spanning van ca. 0,6 V (drempelspanning). De aansluitingen heten kathode (streepje in symbool) en anode. De kathode is meestal op het huisje van de diode aangegeven door middel van een gekleurde ring, een punt of een inkeping. Zijn de aansluitingen onbekend, dan kan de diode m.b.v. een lampje en een batterij worden getest. Het lampje brandt alleen als de diode is aangesloten in de getekende richting.

Geïntegreerde schakelingen

zijn net als dioden en LED's halfgeleiders. Ze hebben drie aansluitingen: basis, emitter en koliektor. Er zijn NPN- en PN P-transistors. Bij NPN-transistors ligt de emitter altijd aan een negatievere spanning dan de koliektor, bij PN P-typen is dat precies andersom.

meestal afgekort tot "IC's", bestaan tegenwoordig in zoveel varianten, dat er nauwelijks iets in het algemeen over te zeggen valt. De meeste IC's zijn ondergebracht in een DIL-behuizing (dual-in-line): de bekende zwarte "kevertjes" met twee rijen pootjes. Vaak staan die pootjes trouwens iets te ver uit elkaar en moeten ze (voorzichtig!) wat worden bijgebogen, wil het IC in het voetje passen. Om vergissingen te voorkomen is pen 1 op het IC altijd gemerkt met een punt of een inkeping o.Ld.

kollsktor NPN

01'-*, NPN-transistor

PNP-transistor

^

De belangrijkste technische gegevens van een diode zijn de sperspanning en de maximale stroom in doorlaatrichting. In Elex worden hoofdzakelijk twee typen gebruikt: 1N4148 (sperspanning 75 V, doorlaatstroom 75 mA), prijs ca. / 0,15. 1N4001 (sperspanning 50 V, doorlaatstroom 1 A), prijs ca. f 0,25.

Zenerdiode is een diode die in sperrichting boven een bepaalde spanning (de zenerspanning) niet meer spert. Deze diode slaat dus door zonder daarbij defekt te raken. De spanning die over de diode staat, blijft vrij konstant. Ze zijn verkrijgbaar voor verschillende spanningen (en vermogens). Prijs: vanaf f 0,25.

LED's (light emitting diodes) zijn in een doorzichtige behuizing ondergebrachte dioden, die oplichten als er stroom door loopt. De spanning over deze dioden bedraagt geen 0,6 V, maar ligt afhankelijk van het type tussen 1,6 V en 2,4 V. De benodigde stroom bedraagt 15 a 25 m A . De kathode (streepje in symbool) herkent men aan het korte pootje. De goedkoopste LED's kosten zo ongeveer een kwartje.

°v*

In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC 557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen. In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC 547 en BC 557 ook andere typen gebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen: NPN: BC 548, BC 549, BC 107 (108, 109), BC 237 (238, 239) PNP: BC 558, BC 559, BC 177 (178, 179), BC 251 (252, 253). De prijs van al deze typen ligt rond f 0,40.

Speciale transistoren zijn bijvoorbeeld de fototransitor en de FET. De fototransistor kan opgevat worden als een fotodiode met versterker. De FET is een transistor die met een spanning (dus geen stroom) in geleiding gebracht kan worden. Zo als er bij een transistor NPN- en PNP-typen zijn, zo kennen we bij FET's N- en P-kanaal-typen.

4 (8 Kapaciteitsdiode is een diode die, in sperrichting aangesloten, zich i als een kondensator gedraagt. De kapaciteit van de kondensator is afhankelijk van de spanning over de diode: een spanningsafhankelijke kondensator dus. Prijs: vanaf ca. f 1, —.

Symbolen In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DIN, NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens "Et", " > 1", " 1 " of " = 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar èn blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Elex

NEN

operationele versterker (opamp)

[ *

•èt M N-kanaal J-FET

inverter

I

T

)—

•

A N D - p o o r t (EN-poort)

J

I

J O - N A N D - p o o r t (NEN-poort)

U —

P-kanaal J-FET

Andere aktieve k o m p o n e n t e n

1 >i

zijn o.a. de thyristor, de diac en de triac. De thyristor is een diode die met een stuurstroom (gatestroom) in geleiding gebracht kan worden. De triac werkt als een thyristor, maar dan voor wisselstroom. De diac spert in beide richtingen maar komt boven een bepaalde spanning volledig in geleiding.

J » i \ o - N O R - p o o r t (NOF-poortll

y—

OR-poort (OF-poort)

~~|J - i N - E X O R - p o o r t (EX-OF-poort)

thyristor

Uv

\ r

\y^

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

^K^ elex

Indien een voorgeschreven type halfgeleider niet voorhanden is kan heel vaak gebruik worden gemaakt van een gelijkwaardig (ekwivalent) type. Geïntegreerde schakelingen (IC's) zijn vaak door verschillende fabrikanten van een in details afwijkend type-nummer voorzien. In schema's en onderdelenlijsten wordt uitsluitend het gemeenschappelijke hoofdgedeelte van het type-nummer weergegeven. Een voorbeeld. De operationele versterker, type 741, komt in de volgende "gedaanten" voor: M A 741, LM 741, MC 741, RM 741, SN 72741, enzovoorts. Elex-omschrijving: 741. Het verdient aanbeveling om IC's in IC-voeten te plaatsen (ze kunnen dan, indien nodig, makkelijk vervangen worden).

—I I^^O—

Fotodiode is eigenlijk een omgekeerde LED; in plaats van licht te geven ontvangt deze diode licht en levert een lichtafhankelijke stroom. Prijs: vanaf ca. f 2,50.

1-30

©I

Een kleine stroom die van basis naar emitter loopt, veroorzaakt een (veel) grotere stroom tussen koliektor en emitter. Daarom zeggen we dat de transistor de basisstroom "versterkt" (stroomversterking). Transistors zijn vandaag de dag de belangrijkste basiselementen in versterkerschakelingen.

(-©-0—

•

Transistors

•+

BJ

|AI

-Tl .r\j__ —H \*S

EXNOR-poort (EX-NOF-poort)

I —

—1

I

=

|o—

I

-1Ij. I

De moderne elektronika heeft het dieven en spionnen niet gemakkelijker gemaakt. In oude Amerikaanse gangsterfilms zie je ze nog wel eens met succes onder de lichtbundel van een foto-elektrische cel doorkruipen; maar tegenwoordig maken ultrasoon geluid, infrarood licht en andere geraffineerde technieken het voor onbevoegden vrijwel onmogelijk om onopgemerkt door te dringen in een bank, warenhuis of militaire installatie.

inbraakalarm Sinds enkele jaren zijn vereenvoudigde versies van dergelijke alarminstallaties ook verkrijgbaar voor de beveiliging van woonhuizen. In vergelijking met de professionele uitvoeringen zijn deze weliswaar goedkoop, maar toch wordt de behoefte aan veiligheid vaak te duur betaald. Meestal kan men voor de beveiliging van een gebouw volstaan met vrij eenvoudige middelen, vooral omdat gewone inbrekers als regel niet in de gelegenheid zijn zich een weg dwars door de muren te boren. Ze trachten als vanouds door ramen en deuren naar binnen te komen. Om lawaai te vermij-

Figuur 1. Ook een eenvoudige alarminstallatie (zoals deze) moet aan bepaalde minimumeisen voldoen. Zo moet de ontwerper er onder andere voor zorgen dat de alarmtoon permanent blijft klinken, ook wanneer het kontakt dat het alarm inschakelt weer in zijn oorspronkelijke stand wordt teruggezet. Hiervoor gebruiken we natuurlijk een flipflop. Deze is opgebouwd rond de poorten N1 en N2.

den worden daarbij liefst geen ruiten ingegooid. Weliswaar is het mogelijk met speciaal gereedschap en wat handigheid geruisloos een ruit te verwijderen, maar omdat het kraken van een slot voor de dief vaak routinewerk is, zal hij meestal afzien van glazeniersarbeid. Om elektronisch te registreren of een raam (of een deur) open of dicht is, heeft men niet veel techniek nodig. Voor een dergelijke beveiliging kan, zoals we in Elex al vaker hebben verteld, een doodgewone schakelaar of kontakt uitstekend als sensor dienst doen. Als zich een situatie voordoet

die reden tot alarm geeft, zal het kontakt (door openen of sluiten) een sirene inschakelen. In de eenvoudigste uitvoering zou een dergelijke installatie dus kunnen bestaan uit een kontakt, een sirene en een stroombron. Maar de ware elektronicus is daarmee natuurlijk niet tevreden, al was het alleen maar vanwege het verhoogde bedieningsgemak dat met behulp van een IC en wat passieve komponenten bereikt kan worden. En bovendien mogen we niet vergeten dat een kontakt-alarm van de meest eenvoudige soort een ernstig nadeel kent: als de dief het raam

2 I

N3

-v

3

opent, klinkt direkt de sirene. Een duistere figuur die helder van geest is, zal het raam onmiddellijk weer sluiten als hij het alarm hoort. Hierdoor wordt d e sirene uitgeschakeld en als de dief geluk heeft zal niemand het korte signaal hebben opgemerkt, zodat hij zich rustig uit de voeten kan maken. Aan elke alarminstallatie, ook de eenvoudigste, moeten we dus de eis stellen dat het onmogelijk moet zijn het ingeschakelde alarm direkt tot zwijgen te brengen. De alarmtoon moet blijven klinken, hetzij gedurende een b e p a a l d e tijd, hetzij totdat een bevoegd persoon met be-

N4

2 x BC S57B

T

AL 1 £

io„ r ] 16V

V

N1 . . . N4 = IC1 = 4093

TCH3>

elex -

1-31

Figuur 2. Als men over enige handigheid beschikt, is de montage van de alarmkontakten niet moeilijk, zeker niet als de ramen en de deuren van hout zijn. Reedkontakten zijn voor dit doel zeer geschikt, maar men kan ook zelf schakelaars maken, bijvoorbeeld door enige kontakten uit een afgedankt relais te slopen. Let er bij de montage op dat het kontakt al onderbroken moet worden zodra de deur of het raam maar in de geringste mate wordt geopend. Figuur 3. De schakeling bestaat slechts uit één IC en wat omringende komponenten, zodat alles met gemak op een standaardprint van formaat 1 past.

Onderdelenlijst R1,R2 = 10 kQ R3.R5 = 47 kQ R4 = 220 kQ R6 = 22 kQ R7 = 10 Q P1 = 1 MQ, instetpotentiometer C1,C2,C3 = I O / J F / 1 6 V C4 = 470 nF T 1 J 2 = BC557B IC1 = 4093 5 1 = raam/deur-kontakt 52 = druktoets (maakkontakt) 53 = enkelpolige schakelaar 8z = zoemer (5 V gelijkspanning) La1 = lampje 6 V / 5 0 mA 1 Elex-standaardprint formaat 1 Kosten: ca. f20,— (zonder voeding, montagemateriaal en kast)

1-32 -

elex

hulp van een verborgen schakelaar a a n het geloei een einde maakt. Even terzijde: vakantiehuisbezitters die op goede voet staan met hun buren doen er verstandig aan met die buren een afspraak te maken wat betreft het uitschakelen. Voor de enthousiaste hobby-elektronicus is een alarminstallatie die a a n deze eisen voldoet gemakkelijk te realiseren. Vele lezers zullen de schakeling (of minstens een deel daarvan) herkennen: de ingangstrap wordt gevormd door een flipflop. Deze schakeling wordt bij voorkeur toegepast wanneer langs elektronische weg een schakelaar moet worden "omgezet". Een korte impuls aan de ingang (die ontstaat door het openen of sluiten van een raamkontakt) heeft tot gevolg dat een b e p a a l d e stroomkring permanent wordt ingeschakeld. Op de werking van d e flipflop zullen we nu niet nader ing a a n ; dat onderwerp hebben we immers in andere artikelen al uitvoerig behandeld. Op d e print bevinden zich de volgende deelschakelingen: d e flipflop, een monoflop, een oscillator en d e alarmgever. De schakelaar S1 (zie figuur 1) is het eigenlijke alarmkontakt; in de rusttoestand is deze schakelaar gesloten, maar zodra een raam of een deur wordt geopend, zal het kontakt onderbroken worden. In dat geval komt pen 8 aan de voedingsnul te liggen, zodat de flipflop geset wordt; de uitgang van N2 wordt nu logisch "0". Als S3 gesloten is, zal de uitgang van N3 logisch " 1 " blijven, totdat het alarm met S2 (de reset van de flipflop) wordt uitgeschakeld. Als de uitg a n g van N3 logisch " 1 " is, zal ook de langzame LF-oscillator rond N4 in werking zijn; deze schakelt de (zelfstandig klinkende) zoemer Bz zeer snel in en uit. Deze vorm van alarmering, die we kunnen omschrijven als een "akoestisch knippericht", blijkt in de praktijk veel

opvallender te zijn dan een konstante toon. Om voldoende stroom voor de zoemer te krijgen, wordt hij geschakeld met behulp van twee transistoren, die samen een darlingtontrap vormen. Wie niet alleen akoestisch maar ook optisch gealarmeerd wil worden, kan nog een gloeilampje (6 V/50 mA) toevoegen. Is S3 g e o p e n d , dan zal de kombinatie R4/C3 samen met N3 als monoflop werken. Het alarm klinkt dan gedurende een zekere tijd waarvan de duur wordt b e p a a l d door R4 en C3. Manipuleren met S1 heeft geen invloed op de alarmduur. Bij een alarminstallatie waarvan de alarmtoon na enige tijd vanzelf wordt uitgeschakeld, is het hand i g als we naderhand nog kunnen vaststellen of er alarm is geweest. C2 voorziet in deze mogelijkheid. Als er tijdens onze afwezigheid alarm is geweest, zal opnieuw een alarmtoon klinken wanneer we bij thuiskomst de resetschakelaar S2 indrukken. De duur van deze toon wordt b e p a a l d door de kombinatie R3/C2. Overigens moet S3, zoals reeds gezegd, bij deze vorm van gebruik geo p e n d zijn. Door deze eigenschap kunnen we d e installatie ook inzetten voor andere doelen, bijvoorbeeld als een "bezoekersgeheugen" dat ons vertelt of er tijdens onze afwezigheid iemand heeft aangebeld. Omdat (vooral bij gebruik met een konstante alarmtoon) het stroomverbruik van de schakeling min of meer hoog is, verdient het de voorkeur een lichtnetvoeding toe te passen; deze moet minimaal 100 mA kunnen leveren. Als de voedingsspanning hoger is d a n 6 V moet de waarde van R7 evenredig verhoogd worden, en ook moet men in dat geval het lampje voorzien van een voorschakelweerstand. De snelheid waarmee de schakeling piept en knippert kan met P1 naar believen worden ingesteld.

funktiegenerator sinus, driehoek en blokgolf met maar één IC

Waarom heet funktiegenerator eigenlijk funktiegenerator? Omdat hij moet funktioneren? Omdat er **V muziek uit komt — een 'funky' generator dus? Omdat we er kapotte apparaten mee aan het funktioneren krijgen? Of wat dan wel?

Onder een funktiegenerator wordt een a p p a r a a t verstaan dat wisselspanningen met een ot meer verschillende golfvormen produceert. Bij zo'n wisselspanning kunnen we de spanning als een funktie van de tijd beschouwen. In een grafiek ziet dat er dan zo uit als in figuur 1. We kunnen dit alles ook wiskundig benaderen. Misschien herinnert U zich nog (vagelijk) de wiskundelessen op school, en dan vooral die gedeelten waar 't ingewikkeld werd. Bij een sinusgolf gaat 't nog wel, de funktie hiervan is: f (t) = sin t Over driehoek- en blokgolf heeft de wiskundeleraar het waarschijnlijk helemaal niet gehad. Deze funkties zien er als volgt uit: f (t)

f mod k I —

voor driehoekgolven en onder andere f (t) = sgn | sin t |

voor blokgolven. Maar genoeg over wiskunde! Het wordt ons langzamerhand ook te ingewikkeld. Dit uitstapje naar het rijk van de 'hogere' wiskunde was tenslotte alleen maar bedoeld om duidelijk te maken, waarom een funktiegenerator zo heet als hij heet. Het goede antwoord zou dus geweest zijn: omdat hij funkties moet opwekken (genereren)! Onze funktiegenerator bestaat uit slechts één enkel IC, waar alles al in zit wat we voor sinus, driehoek en blokgolf nodig hebben. Aan het IC XR2206 hoeven alleen nog maar een potmeter voor d e fijnregeling van de frekwentie, drie kondensatoren voor de instelling van de frekwentiebereiken, en een keuzeschakelaar voor de diverse golfvormen worden aangesloten — dat is alles. Eenmaal gereed, bestrijkt de funktiegenerator met zijn frekwentiepotmeter een frekwentie-interval van 1 op 20. We kunnen met de bereikschakelaar zodoende kiezen tussen 10. . .200 Hz,

100. . .2000 Hz en 1 kHz. . . .20 kHz. Daarmee hebben we het gehele audiog e b i e d te pakken. Omdat de zaak zo simpel ligt, komen we met het schema van figuur 3 maar gelijk ter zake: de frekwentie die de XR2206 levert verandert recht evenredig met de stroom die vanuit pen 7 van het IC naar massa loopt. Op pen 7 staat een spanning van 3 V. Bij een kleine weerstand van P1 zal er dus een grote stroom lopen, wat een hoge frekwentie tot gevolg heeft. Omgekeerd veroorzaakt een grote weerstandswaarde van P1 een kleine stroom en zodoende een lage frekwentie. De frekwentie van de XR2206 hangt natuurlijk ook nog af van de frekwentiebepalende kondensator tussen pen 5 en pen 6. Met de driestandenschakelaar S1 kunnen we de eerder genoemde drie frekwentiebereiken kiezen. De sinus- of driehoekgolven staan dan o p pen 2 ter beschikking. Als S2 open is, krijgen we een driehoek, en als S2 geslo-

1a

1b

Figuur 1a. Wisse/spanningen zijn, wiskundig beschouwd, funkties van de tijd. Figuur 1b. Zo zien de funkties er in het echt uit: foto's van het beeldscherm van een oscilloskoop. elex -

1-33

12V 15 . . . 20 ir

Onderdelenlijst R1 = 2,2 kQ R2,R3 = 33 kS R4 = 220 Q R5 = 10 kQ P1 = 50-kQ-potmeter lineair P2 = 1-kQ-potmeter logarithmisch C1 = 22 nF C2 = 220 nF C3 - 2,2 i^F/25 V C4 = 1 ^F/16 V C5 = 2,2 nF C6 = 220 M F / 1 6 V C7 = 10 M F / 1 6 V IC1 = XR 2206

f UI

©

SYNC. OUTP.

MULT. OUT

Si : 1 - 10 Hz-200 Hz 2 = 100 Hz- 2 kHz 3= 1 kHz-20 kHz

IC1 XR-2206

AMINP.

®

WAVEFORM

flh^i

AOJUST

220 16 V

*»

©-©•

d-b 1

diversen: 51 = driestandendraaischakelaar met 1 moederkontakt 52 = enkelpolige schakelaar 2 knoppen voor PI en P2 banaanstekerbussen: 2 x zwart (massa) 1 x rood (sinus/driehoek) 1 x geel (blokgolf) 1 standaardprint formaat 1 12-V-netvoeding* kastje geschatte bouwkosten: ca. f 25,— (zonder netvoeding en kastje) *zie tekst

HM I16V

i

1

T?„5

t® F/guur 2. De schakeling is zo klein, dat ze gemakkelijk op een standaardprint formaat 1 past. Figuur 3. Naast het IC XR2206 is er maar een handjevol externe onderdelen nodig. Figuur 4. De schakeling van de aanbevolen standaardvoeding.

7812 TRI 12 V/100 mA

'S

©

A

SI

ten is een sinus. Pen 11 van het IC levert de blokgolven. De rest van de onderdelen bestaat slechts uit R2/R3, die de gelijkspanningsinstelling van het IC verzorgen, en C4, die noodzakelijk is voor een stabiele werking. Met P2 kunnen we de uitgangsamplitude van sinus en driehoek traploos instellen. De maximale amplitudes bedragen voor de driehoek 2,7 Vtt* en voor de sinus 1 Vtt*. De blokgolfuitgang levert een signaal met een konstante amplitude van 12 Vtt* bij een uitgangsimpedantie van 10 kQ (deze wordt bep a a l d door R5). Met de blokgolfuitgang kunnen we bijvoorbeeld een oscilloskoop synchroniseren. Daartoe wordt de te onderzoeken schakeling door de funktiegenerator van een sinus of driehoek voorzien, terwijl de blok-

12V

IC2 7812

© 1000U 25V

B1= B40C1000

# ^3-Z^EI^EEt.

i

golfuitgang op de 'extern trigger' -bus van de skoop wordt aangesloten. Over de bouw van de generator valt niet veel te vertellen. We moeten er alleen op letten dat de verbindingen tussen de print en de potmeters en schakelaars zo kort mogelijk blijven. De voeding van de schakeling verdient meer aandacht. We moeten beslist een g o e d gestabiliseerde 12-Vvoeding gebruiken, bijvoorbeeld eentje met een geïntegreerde driebenige spanningsregelaar. Prima geschikt is bijvoorbeeld de "standaard-voeding" uit Elex juni 1984. Nu rijst tenslotte natuurlijk de vraag, wat we met zo'n funktiegenerator zoal kunnen doen. Een belangrijke toepassing volgt uit het derde antwoord op de vraag, waarom een funktiegenerator zo heet. We

•o-®

kunnen er apparaten mee a a n het funktioneren krijgen — eenvoudig gezegd schakelingen met behulp van de toonsignalen doormeten (doorfluiten') en repareren. De funktiegenerator is ook nuttig bij het bepalen van midden-, grens- en andere frekwenties van filters voor het LFof a u d i o g e b i e d .

*Vtt staat voor het s p a n n i n g s v e r s c h i l tussen d e m a x i m a l e en de minimale w a a r d e (top) v a n het sign a a l : Vtop-top.

luxe-lichtorgel deel 2 het scheidingsfilter In aansluiting op het eenkanaals-lichtorgel waarvan de werking en de bouw in het decembernummer werden beschreven, volgt nu het beloofde scheidingsfilter. Daarmee is het apparaat kompleet en kan het zijn dekoratieve taak naar behoren vervullen.

De gevoeligheid van het scheidingsfilter dat we gemaakt hebben is zo groot dat een lichtorgel waarin het wordt toegepast niet per se via de luidsprekeruitgang van de versterker hoeft te worden gestuurd. De volledige uitsturing wordt al bereikt met een audiosignaal van 200 mV, wat een rechtstreekse aansluiting mogelijk maakt op een voorversterker-uitgang of op de tape-uitgang van een geïntegreerde versterker. Zoals blijkt uit figuur 1 is het filter opgebouwd rond een enkele aktieve bouwsteen. IC1 is een kleine LF-versterker die met de aangegeven komponentenwaarden meer dan honderdmaal versterkt. Het versterkte LF-signaal verlaat het IC via pen 5 en wordt vervolgens opgesplitst in drie frekwentiebanden. Deze staan ter beschikking op de uitgangen L (laag); M (midden), en H (hoog). Hoewel de splitsing tot stand komt met behulp van zeer eenvoudige RC-kombinaties, worden de drie frekwentiebanden uitstekend van elkaar gescheiden. De kombinatie R2/C5 vormt een laagdoorlaatfilter met een kantelfrekwentie van 500 Hz. R3 en C7 vormen een laagdoorlaatfilter waarvan de kantelfrekwentie (ca. 5 kHz) net boven het middengebied ligt; de begrenzing aan de onderzijde van het middengebied (bij ca. 1 kHz) wordt b e p a a l d door C8 in kombinatie met de ingangsimpedantie van het aangesloten lichtorgelkanaal. De kombinatie van C9 en de ingangsimpedantie van het lichtorgelkanaal dat op de uitgang H is aangesloten, zorgt er voor dat via deze signaalweg uitsluitend frekwenties kunnen passeren die hoger zijn d a n 5 kHz. Figuur 2 geeft de werking van dit filter grafisch weer. Het "gat" tussen de kantelpunten van 500 Hz en 1 kHz is het gevolg van een bewuste keuze; door deze maatregel wordt de visuele werking van de lichteffekten verbeterd. Het elex -

1-35

C6

es—

.

amplitude

4M7

470 n ^ ^ 16 V

M C7J 'V 47n_

S

22n

500

Ik

flHz) 85789X2

komplete filter past met gemak op een standaardprint van formaat 1 Een driekanaals-versie van dit lichtorgel wordt als volgt samengesteld. Om te beginnen bouwt men het scheidingsfilter. Wie de drie afzonderlijke lichtorgelkanalen (zoals beschre-

ven in het decembernummer) al klaar heeft liggen, kan zich nu direkt g a a n bezig houden met het leggen van de juiste verbindingen en met de afregeling. Maar wie d e bouw tot nu toe heeft uitgesteld, kan een kompakter resultaat bereiken door de drie

stuurschakelingen voor de lichtorgelkanalen samen op een standaardprint van formaat 1 te monteren (zie de figuren 3 en 4). De deelschakelingen worden gebouwd, aangesloten en afgeregeld (met de instelpotentiometers P1. . . P3) volgens de aanwijzingen

Onderdelenlijst scheidingsfilter R1 = 10 Q R 2 . . . R 4 = 1 kS C1 = 1 yF/16 V C2,C3 = 10fiF/16 V C4.C7 = 47 nF

C5 = 470 nF C6 = 4,7 nF/16 V* C8 = 22 nF C9 = 4,7 nF IC1 = LM386N-4

Diversen: 3 eenkanaals-lichtorgels zoals beschreven in het decembernummer (desgewenste stuurtrappen op gezamelijke print volgens de figuren 3 en 4), drie eiko's 1 J J F / 1 6 V en drie potentiometers lin. van 10 kS (zie figuur 6). 1 gestabiliseerde netvoeding 12 V/200 mA 1 Elex-standaardprint formaat 1 (voor het scheidingsfilter) 1 kunststof kastje 3 passende inbouwkontaktdozen 1 netschakelaar 6 A 1 netkabel met steker Kosten: ca. / 20,00 (filter zonder "diversen")

D1 . . . D 3 = 1N4148 T1,T3,T5 = BC557B T2.T4.T6 = BC 547 B La1 . . . La3 = 12 V/50 mA

1-36 — elex

*Als het filter rechtstreeks verbonden wordt met de lichtorgelprint moet een bipolaire elko worden toegepast.

t


I v

CE IR3

KS

T 1

'

:ï©-—'

u #

Figuur 1. Het scheidingsfilter is eenvoudig van opzet maar het vervult zijn taak uitstekend. Figuur 2. Deze grafische voorstelling geeft weer welke frekwentiebanden er aan de uitgang van het filter beschikbaar zijn. Figuur 3. Dit is een drievoudige uitvoering van de triacstuurschakeling die in het decembernummer beschreven werd. Wie de drie lichtorgelkanalen nog niet afzonderlijk heeft opgebouwd, kan een nog kompakter resultaat bereiken door deze drievoudige stuurtrap op een enkele standaardprint van formaat 1 te monteren. Figuur 4. Als men zich houdt aan deze onderdelenopstelling passen de drie stuurtrappen samen op een standaardprint van formaat 1.

Figuur 5. De onderdelenopstelling van het scheidingsfilter. Anders dan in figuur 4 het geval is, hoeft deze print niet geheel te worden volgebouwd.

die in het decembernummer gegeven zijn. De voedingsspanning (12 V) voor de filterprint en de stuurprint(en) moet g o e d gestabiliseerd zijn. De schakeling kan worden getest door de uitgangen van het scheidingsfilter rechtstreeks te verbinden met d e ingangen van d e lichtorgelkanalen. Als we nu a a n de ingang van het filter een muzieksignaal toevoeren, de triacs van stroom voorzien, en met P1 (zie tiguren 1 en 5) d e gevoeligheid van het filter d e juiste instelling geven, moet het licht van de lampen g a a n "orgelen". Als tot zover alles werkt, kunnen de deelschakelingen samen in een kastje worden ondergebracht. Het meest doelmatig is een goedkope kunststofkast met een schuin bedieningspaneel. Aan d e achterzijde van deze kast moet ruimte zijn voor drie inbouw-kontaktdozen, want voor de aansluitingen van de lampen mogen vanzelfsprekend geen kroonsteentjes of andere gevaarlijke verbindingsmaterialen worden toegepast.

Figuur 6. De ingangsnivo's van de stuurtrappen (zie figuur 3) kunnen afzonderlijk worden geregeld door achter elke filteruitgang een potentiometer en een elko te schakelen.

Na de eindmontage moet opnieuw worden gekontroleerd of de verbindingen tussen de verschillende printen nog steeds juist zijn: bij schakelingen die netspanning voeren, is

Onderdelenlijst 3-voudige s t u u r t r a p (figuur 3) R1,R2,R4,R5,R7,R8 = 10 kS R3.R6.R9 = 22 kS P 1 . . . P 3 = 50-kQ-inste!potentiometer C1 = 10*iF/16 V C 2 . . . C 4 = 1 (jF/16 V D 1 . . . D 3 = 1N4148 T1,T3,T5 = BC557B T2,T4,T6 = BC547B L a 1 . . . L a 3 = lampjes 12 V /

50 mA

o——0

f* oo-||-odo-|f-o

•-ft 0 -

Diversen: 1 Elex-standaardprint formaat 1 3 potentiometers 10 kQ lin. en 3 kondensatoren 1 (iF/16 V (zie figuur 6) 3 vermogensprinten met triacs zoals beschreven in het decembernummer

JCE

zorgvuldigheid een absolute noodzaak. Tot slot nog iets over d e regeling van de ingangsnivo's. Met behulp van drie potentiometers (die geschakeld worden volgens het schema van figuur 6) kan de gevoeligheid van elk kanaal afzonderlijk worden ingesteld; dat is handig omdat de sterkteverhouding tussen hoog, midden en l a a g niet bij alle muziek hetzelfde is. De regelaars worden aangebracht tussen d e uitgangen van de scheidingsfilter en de ingangen van d e afzonderlijke lichtorgelkanalen.

MAIJKl-INFC Bison Doe Kado vernieuwd

Doos

Goed nieuws voor handige knutselaars! Bison heeft haar bekende Doe-KadoDoos (11 verschillende lijmsoorten in een geschenkdoos) aanzienlijk vernieuwd. Maar in de 8 jaar dat deze doos bestaat is er dan ook heel wat veranderd in de materialen die verlijmd moeten worden. Wat te denken van al die harde kunststoffen en huishoudplastics waar iedere knutselaar

mee te maken krijgt, zoals ABS, Acrylglas (perspex) en PVC. Daarnaast mogen ook aan de verwerking de eisen van deze tijd gesteld worden: sneller, beter en gemakkelijker. De nieuwe lijmen in de Doe-Kado-Doos spelen hierop in. Bovendien zit in elke doos een praktische "lijmwijzer" waarop u precies kunt aflezen voor welke klus u welke lijm moet gebruiken.

tv*'

'%- •

Perfecta Chemie BV, Postbus 160, 4460 AD Goes elex — 1-37

::s-M-ii

Voor degenen die moeilijkheden hadden bij het verkrijgen van de Audax-basluidspreker voor de subwoofer uit het augustusnummer van vorig jaar, is er nu een alternatief — de subwoofer II. Die wordt met een zelfs iets zwaardere "woofer" gebouwd, het type WS 32 AW-NG van Visaton. Voor de luidsprëkerkast zelf, zijn de maten gelijk gebleven, zodat ook "ombouwers" een kans krijgen. 1-38 — elex

nn ns2G3

N E U T B I K J\CS

©

D U G D C°D

Measuting Object

SuJ>-3
fata. field tesponie

f tin,

•«.Ho, 2 5 " /

tux, 2S-oy-'8§ L ' I

-ff

Type 3351

Figuur 1. De frekwentiekarakteristiek van de subwoofer II laat ongeveer hetzelfde verloop zien als die van de in augustus '85 gepubliceerde oorspronkelijke versie. Figuur 2. De nieuwe kast verschilt in zo verre van de oude, dat ze nu een basreflexopening heeft.

Het resultaat van onze inspanningen is in figuur 1 te zien. Subwoofer II is in vergelijking met de oorspronkelijke subwoofer iets luider (rendement 96 dB). De belastbaarheid is ongeveer 150 W. De bouwtekening voor de kast vindt u in figuur 2. In tegenstelling tot de subwoofer I hebben we hier te doen met een zogen a a m d e basreflexkast. Basreflexkasten worden gebruikt als men een goed e basweergave wil bereiken met een relatief kleine kast. Daarom maakt men d a n in de kast een opening die praktisch als een tweede, passieve luidspreker fungeert. Dit werkt echter alleen als de kast met

opening dezelfde resonantiefrekwentie heeft als de luidspreker. Men moet dus nauwkeurig rekenen om de zaak te laten kloppen en klinken. Voor ons houdt dit in dat de kast zo groot moet blijven als voor de kleinere Audax-luidspreker, dus ongeveer 60 I. De basreflexopening voor d e grotere Visaton-luidspreker is er o p berekend, dat bij dit volume de resonantiefrekwentie 43 Hz is (bij een gesloten kast van deze inhoud zou dat 57 Hz worden). Omdat het "elektrisch gedeelte" van de subwoofer niet veranderd werd (nominale impedantie = 8 ohm), kan men dezelfde

elektronica gebruiken. Degenen die de oude kast willen "verbouwen" moeten met het volgende rekening houden: Het frontpaneel wordt uit de kast g e h a a l d en van d e boven- en onderkant van het paneel zaagt u 1,5 cm af. De twee balkjes waar het frontpaneel aan bevestigd is (C), worden 5,2 cm ingekort. Het onderste balkje wordt gewoon verwijderd. In plaats daarvan worden twee balkjes van 38 cm lengte (B) in de kast gelijmd. Tussen de balkjes B en C wordt vervolgens plankje A gelijmd. Let er echter wel op dat de kopse kant van plankje A gelijk ligt met de balkjes C, omdat

de frontplaat die o p balkjes B bevestigd wordt, luchtdicht moet afsluiten. Voordat nu de frontplaat gemonteerd wordt, moet eerst de uitsparing voor d e luidspreker vergroot worden tot 27,5 cm en moeten er nieuwe bevestigingsgaatjes geboord worden. Vervolgens wordt de frontplaat zó gemonteerd, dat de reflexopening vrij blijft. Eventueel moet men nog twee nieuwe bevestigingspunten voor de gril aanbrengen — en de subwoofer II is klaar.

elex — 1-39

.:........:...

...

.""""""""

*

: — :

—

—

—

—

•

—

:

—

—

~

:

•—:

;

—

i

—

>

—

•

—

—

•

•

•

kortegolfontvanger i

i IIWIJiiiifillffillWiiia

deel 3

hê

In deze derde en laatste aflevering beschrijven we, zoals afgesproken, de preselektor. Daarnaast komen ook de LF-versterker en de voeding nog even aan de beurt, terwijl een duidelijk bedradingsschema ervoor zorgt dat iedereen de verschillende onderdelen tot een goed werkende ontvanger kan samenbouwen. We beginnen met de preselektor (figuur 1). Deze schakeling, die wordt aangebracht tussen de antennebus en de ingang van de mengtrap, heeft twee funkties. De eerste is het versterken van d e antennespanning. Dat kan

zwakke zenders "over de drempel" helpen. Ten tweede bevat de preselektor een afstembare trillingskring om de gewenste zender uit te selekteren. Frekwenties boven en onder de ingestelde frekwentie worden door deze

parallelkring (L1/C1) aanmerkelijk verzwakt. Dat houdt wel in, dat er bij het afstemmen twee knoppen moeten worden bediend: de afstemming van de oscillator en die van de preselektor. Omdat de bandbreedte van de preselek-

tor veel groter is dan die van d e MF-versterker, levert die dubbele afstemming in de praktijk weinig problemen op: met de oscillator wordt de gewenste zender opgezocht, waarna met de preselektor ingesteld wordt op optimale

9...12 V

.^GHD-**-©

L I * 30 windingen CuL 0,6 mm ó op ringkern T50-6, aftakking na twee windingen vanaf massa

1-40 — elex

Figuur 1. De schakeling van de preselektor. De F ET versterkt het signaal en vermindert tevens de belasting van de kring L1/C1. Met de potmeter PI kan het signaal zonodig verzwakt worden; deze potmeter wordt op de frontplaat gemonteerd.

ontvangst. Door de aanwezigheid van een preselektor krijgt de mengtrap het een stuk gemakkelijker. Alle inkomende signalen worden immers door de mengrap gemengd met de oscillatorfrekwentie. DaarPij ontstaan a a n de uitgang twee nieuwe frekwenties: het somsignaal en het verschilsignaal. Omdat de antenne duizenden zenderfrekwenties opvangt en doorgeeft, resulteert dat zonder preselektor in een chaotisch mengsel van frekwenties aan de uitg a n g van de mengtrap. Dat kan aanleiding geven tot allerlei storingen. De preselektor filtert het grootste deel van die ongewenste antennefrekwenties uit, waardoor dus veel narigheid wordt voorkomen. Op het eerste gezicht lijkt de potmeter P1 tussen antenne en afstemkring overbodig. Waarom zou je signalen verzwakken als je ze naderhand weer gaat versterken? Toch heeft die potmeter wel degelijk zin, juist bij het afstemmen op zwakkere zenders. Zwakke zenders worden namelijk vaak gestoord door sterkere zenders op de naastliggende frekwenties. Gevolg: een hoog ruisniveau of fluittonen. Met Pehulp van P1 kan die sterkere zender dan worden verzwakt, waardoor in de mengtrap minder stoorsignalen worden geproduceerd. Natuurlijk wordt het signaal van de gewenste zender ook minder sterk, maar dat kan weer worden opgevangen met de LFvolumeregelaar. Het eindresultaat is toch een iets betere ontvangst. MOSFET-schakelingen zoals in figuur 1 zijn door hun hoge ingangsweerstand uitstekend geschikt als HFvoorversterker omdat ze de afstemkring vrijwel niet belasten. Dat verbetert de kringkwaliteit en dus ook de selektiviteit. Om diezelfde reden is ook P1 dicht bij massa verbonden met de trillingskring; anders zou bij toenemende verzwakking de selektiviteit snel verslechteren. Nu werkt de spoel als een

transformator, die de antennespanning omhoogtransformeert. Het is allemaal een kwestie van aanpassing: de relatief laagohmige antennepotmeterschakeling wordt gekoppeld aan de hoogohmige FET-ingang. De FET levert een 1,5- tot 3-voudige versterking. Er moet dus gewaakt worden tegen ongewild terugkoppelen van het uitgangssignaal van de versterker naar de ingang, anders kan de schakeling g a a n oscilleren. Wie zich houdt aan de printopbouw van figuur 5, zal wat dat betreft geen moeilijkheden ondervinden.

Montage van de preselektor Twee punten verdienen bij de montage van de print bijzondere aandacht: ten eerste de aansluitingen van de FET (in figuur 1 zijn die voor verschillende typen duidelijk aangegeven) en ten tweede de spoel L1. Voor de 30 windingen is ca. 60 cm gelakt koperdraad nodig met een diameter van 0,6 mm. De aftakking kan het best vóór het wikkelen aan de draad worden gesoldeerd. De windingen moeten strak en gelijkmatig ver-

deeld op de ringkern worden aangebracht. Het kan geen kwaad, na het wikkelen de windingen met wat sneldrogende lijm vast te zetten. Met diezelfde lijm kan de spoel ook op de print worden bevestigd. Gebruik daarvoor in geen geval een metalen boutje of beugeltje, omdat daardoor de eigenschappen van de spoel ongunstig worden beïnvloed. Hetzelfde geldt trouwens voor de oscillatorspoel. Voor C1 kan een miniatuur draaikondensator met folieisolatie worden gebruikt. Nadat alle komponenten op de print zijn gemonteerd, kan de schakeling worden getest. De grootte van de drainstroom kan worden berekend uit de spanningsvol over R3; bij 15 mA bedraagt die ca. 0,7 volt. Vanwege de spoel bedraagt de gatespanning (G1) nul volt. De sourcespanning moet eveneens nul volt zijn. Als dat allemaal klopt, zal de schakeling hoogstwaarschijnlijk wel funktioneren. Met een eindje draad als provisorische antenne en een afgeschermd kabeltje naar de mengtrap kan de preselektor worden uitgeprobeerd. De ontvangstresultaten, vooral van zwakkere zenders, moeten nu duidelijk beter zijn d a n zonder preselektor.

LF-versterker en netvoeding De laagfrekwentversterker (figuur 2) bestaat uit een o p a m p en een transistoreindtrap. Het uitgangsvermogen is voldoende voor een koptelefoon of voor een kleine luidspreker. Deze versterker is al eerder beschreven in Elex; daarom g a a n we er nu niet verder op in. De schakeling is niet kritisch. Ook de voeding is een "oud" ontwerp. De twee kondensatoren van 47 nF zijn toegevoegd om netstoringen uit te filteren. De voedingsspanning voor de eindversterker hoeft niet gestabiliseerd te zijn en wordt daarom rechtstreeks van de afvlakkondensator C1 afgenomen. Wie nog ergens een stekervoeding (12 volt wisselspanning) heeft liggen, kan de trafo en de gelijkrichter achterwege laten. IC1 moet dan een 7808 worden; de uitgangsspanning daarvan is nog net hoog genoeg voor de ontvanger. Natuurlijk zijn ook andere voedingen (9-12 volt) en andere LF-versterkers bruikbaar.

Inbouw De plaatsing van de diverse printplaatjes ten opelex — 1-41

zichte van elkaar beïnvloedt in hoge mate de prestaties van de ontvanger. De opstelling van figuur 4 is door ons uitgeprobeerd en werkte prima. De preselektor- en de oscillatorprint moeten zo dicht mogelijk bij de desbetreffende afstemkondensatoren gemonteerd worden. De verbindingen met die kondensatoren moeten met stevig verzilverd koperdraad worden gemaakt. Bij de ontvanger o p d e foto zijn we afgeweken van de opstelling van figuur 4. Wegens ruimtegebrek moesten we de oscillatorprint tussen d e preselektor en de mengtrap monteren. Door ervaring wijzer geworden, raden wij u zoiets ten sterkste af. Kies in twijfelgevallen dus

de behuizing liever te groot d a n te klein, ledere print moet een eigen massaverbinding hebben met de metalen behuizing. Wij hebben daarvoor de bevestigingsboutjes van de printplaatjes gebruikt. Omdat g o e d e massaverbindingen essentieel zijn, moeten ze met een ohmmeter (op het laagste bereik) zorgvuldig worden gekontroleerd. Als de ontvanger in een plastic kast wordt ingebouwd, moeten d e prints o p een aluminium plaat worden bevestigd. Anders d a n in de audiotechniek moet van alle afgeschermde kabels die een hoogfrekwent signaal voeren, a a n beide kanten de afscherming met massa worden verbonden. Dat

si.

4...18V

-^^V<>-0

Figuur 3. Een oude bekende: de standaardvoeding met trafo, bruggelijkrichter en stabilisator-IC. De ontstoorkondensatoren C4 en CS worden rechtstreeks op de aansluitingen van de trafo gesoldeerd.

van MFversterker/ demodulator aansluiting

voor hoofdtelefoon

nkJ •^-®

D1...D3-1N4148

0-Q

B1 = B40 C 1000

naar LFversterker 10V

^LJL^

1-42 -

elex

Figuur 2. Het audio-signaal wordt door een opamp versterkt. De twee transistors zorgen voor nog wat meer uitgangsvermogen, zodat er ook een luidspreker kan worden aangesloten.

chassisdeel voor netsteker (met zekering)

verzilverd koperdraad

Onderdelenlijst preselektor R1.R2 = 56 kQ R3 = 47 Q R4 = 120 ö P1 = 4,7 kQ tin. C1 = draaikondensator

500 pF C2 = 47 nF (keramisch) C'3 = 100 nF (keramisch) T1 = BF961, BF981 L1 = 30 windingen CuL 0,6 mm 4» op ringkern T50-6 (Amidon) 1 Elex-print, formaat 1 (of de resterende helft van de oscillatorprint) Geschatte bouwkosten zonder draaikondensator: M 5 , —

• f «pil .

onoooBi -

-i

geldt dus niet voor de leidingen van en naar de LFpotmeter. Volgens voorschrift moeten metalen behuizingen worden verbonden met de aarde (groen-gele draad) van het lichtnet. Het gevolg daarvan kan zijn, dat het stoorniveau wat hoger wordt. In dat geval moeten de transformator en alle andere onderdelen die netspanning voeren, worden gemonteerd in een plastic kastje. Dat kastje kan apart worden opgesteld of worden ingebouwd in de behuizing. Die hoeft dan niet geaard te zijn. In ons proefmodel hebben wij aansluitingen gemaakt voor een hoofdtelefoon en voor een externe luidspreker. De luidspreker kan uiteraard ook worden ing e b o u w d in de behuizing. Het is d a n handig voor de telefoonaansluiting een kontraplug te kiezen met een schakelkontakt (telefoonklink), dat de leiding naar d e luidspreker onderbreekt als er een telefoonplug wordt ingestoken. In het frontpaneel kan een lampje of een LED (in serie met een weerstand van 1-44 — elex

Onderdelenlijst voeding

390 Q) worden aangebracht als aan/uit-indikator. Het meetinstrument, een goedkoop Japans type, hebben wij in ons proefmodel met behulp van dubbelzijdig kleefb a n d achter de frontplaat aangebracht. Veel draaikondensatoren hebben van zichzelf al een ingebouwde vertraging, de platen draaien langzamer d a n d e afstemas. Ondanks dat is de afstemming erg kritisch, omdat in het kortegolfgebied de zenders erg dicht o p elkaar zitten. Een extra vertragingsmechanisme is dus a a n te bevelen. Een totale overbrengingsverhouding van 36:1 werkt bijvoorbeeld heel prettig. De konstruktie van deze overbrenging en van de afstemschaal laten wij a a n uw eigen fantasie entof ontwerptalent over.

Inbouw en afregeling Voordat de printen in de kast worden ingebouwd, wordt d e hele schakeling nogmaals getest. Zo nodig zijn de soldeerpunten d a n

C1 = 1000 fxF/25 V C2 = 10 nF/16 V C3 = 100 nF C4,C5 = 47 nF B1 = B40C1000 IC1 = 7810 (zie tekst) Tr1 = 12 V/0,4 A 1 Elex-print, formaat 1 1 zekering 160 mA traag met houder 1 tweepolige netschakelaar 1 koellichaam voor IC1 eventueel 1 LED en 1 weerstand 390 Q voor indikatielampje

Figuur 4. Zo worden de diverse prints onderling bedraad. De afschermingen van de HFleidingen worden aan beide kanten met massa verbonden. Alle verbindingen naar massa en naar de draaikondensatoren en de HF-potmeter moeten worden gemaakt van dik, verzilverd koperdraad. Ze moeten zo kort mogelijk worden gehouden. Figuur 5. De bouwtekening van de preselektor. Het spoelt/e kan met wat lijm op de print worden aangebracht.

Onderdelenlijst LFversterker R1.R3 = 47 kQ R2,R4 = 220 kQ R5 = 1 kQ R6,R7 = 10 Q R8 = 2,2 kQ P1 = 47 kQ log C1 = 100 nF C2 = 1 0 n F / 1 6 V C3 = 470 pF C4

=

100 H F / 2 5 V

C5 = 120 pF C6 = 4,7 jiF/16 V C7 = 220f/F/16 V D1,D2,D3 = 1N4148 T1 = BD139 T2 = BD140 IC1 = CA3130 (in DILbehuizing) met voetje LS = luidspreker 8 Q/1 W 1 Elex-print, formaat 1 1 hoofdtelefoonaansluiting

Figuur 6. De bouwtekening van de LF-versterker. Let op de inzetrichting van de twee transistors: de kant van het metalen montagevlak is met een dikke streep aangegeven. Figuur 7. De voeding. De LFversterker krijgt zijn voedingsspanning direkt uit de afvlakelko. Op de tekening staan twee eiko's Cl aangegeven; één exemplaar van 1000 fiF is voldoende.

gemakkelijk bereikbaar. De aardleiding wordt aangesloten op de waterleiding en als antenne wordt weer een paar meter draad gebruikt. Afstemming op een b e p a a l d e zender gebeurt met beide draaikondensatoren. De ontvangstfrekwentie wordt b e p a a l d door d e oscillator. Daarna kan met de preselektor op maximale geluidssterkte of maximale uitslag van de veldsterktemeter worden afgeregeld. Als de zaak niet werkt, moeten allereerst de massa-verbindingen worden gekontroleerd: met een draad aan de aardaansluiting worden alle massapunten van de verschillende prints afgetast. De afregeling van de veldsterktemeter is erg eenvoudig. Eerst wordt de antennebus kortgesloten met aarde, zodat er geen ontvangst mogelijk is. Dan wordt met instelpotmeter P1 de meter op nul gezet. Daarna wordt de kortsluiting weer o n g e d a a n gemaakt en wordt afgestemd op een zo sterk mogelijke zender. Met instelpotmeter P2 wordt de meternaald vervolgens naar bijna het einde van d e meterschaal gedirigeerd.

Waterdichte radio/cassetterecorder Wanneer u — ongewild öf vrijwillig — te water mocht geraken, dan zal dit apparaatje onverdroten verder blijven spelen: de SoundWave, een radiacassetterecorder die naast de gewone "features" (AM/FM stereo) een handig extraatje bezit. Het a p p a r a a t is namelijk stof- en waterdicht! Deze eigenschap is vooral prettig tijdens uitstapjes, vakanties enzovoort. U kunt de SoundWave rustig in het water laten vallen, vervolgens op een luchtbed ernaast g a a n liggen en, via de eveneens waterdichte kop-

Het ijken van de afstemschaal is wat meer werk. Wie de hand kan leggen op een frekwentiemeter, heeft het gemakkelijk. De gemeten oscillatorfrekwentie min d e middenfrekwentie (455 kHz) geeft voor ieder ijkpunt exakt de juiste waarde. De trimkondensator o p d e oscillatorprint moet zo worden afgeregeld, dat een gebied van ca. 3 . . . 15 MHz kan worden bestreken. Dat zijn alle omroep- en amateurbanden van 90 tot 25 meter. Zonder frekwentieteller wordt het ijken van de schaal een wat moeizamer karwei. De ontvanger moet dan worden vergeleken met een andere kortegolfradio, liefst natuurlijk een exemplaar waarvan de schaalverdeling klopt! Een nauwkeurige, maar wel tijdrovende methode is het opzoeken van omroepzenders, waarvan de frekwentie bekend is. Dat levert een aantal ijkpunten op, aan de hand waarvan na enig rekenwerk de juiste schaalverdeling kan worden gekonstrueerd.

Tot

slot

Wanneer we alle artikelen

telefoon, van uw lievelingsmuziek genieten. Om het lastige verwisselen of omkeren van cassettes te voorkomen (in of op het water!), is het recordergedeelte uitgevoerd met

nog eens overzien, dan mogen we gerust konkluderen dat er een kompleet geheel is uitgerold. Of toch niet? Velen zullen zich afvragen waarom er geen SSB-uitbreiding* is toegevoegd. Kwa opzet lijkt een SSB-ontvanger wel op een AM-ontvanger maar toch zijn er essentiële verschillen die het niet mogelijk maken om met behulp van een uitbreidingsschakeling SSB te kunnen ontvangen. De opzet van de ontvanger is in principe alleen voor AM bedoeld. MF-trap, demodulator en AGC zitten alle in één IC zodat een aftakpunt voor een SSB-demodulator (produktdetektor) niet "even" kan worden toegevoegd. Verder zijn er strenge eisen gesteld a a n de stabiliteit van de afstemoscillator als men SSB wil ontvangen. De hier ge* SSB (Single Side Band) is een modulatievorm die ten opzichte van A M een kleinere bandbreedte in neemt in het frekwentiespektrum. Deze vorm wordt gebruikt door radio-amateurs en kommerciële diensten. Voor het demoduleren van SSB moet het MF-signaal worden gemengd met een hulpdraaggolf: een signaal met een frekwentie die enkele kHz om de middenfrekwentie kan worden verstemd.

auto-reverse. Een waterdicht opbergtasje voor d e cassettes wordt eveneens meegeleverd. Het a p p a raat kost f 4 9 5 , - inkl. B.T.W. en wordt geïmporteerd d00r:

TEXETB.V., Heemraadssingel 241, Rotterdam. Telefoon: 010-765814

bruikte oscillator heeft een zeer breed afstembereik en zoiets is nu e e n m a a l moeilijk stabiel te krijgen. Voor AM is een kleine frekwentie-verandering niet direkt merkbaar maar bij SSB hoor je dat direkt: het audio-signaal verloopt in toonhoogte even hard als de oscillatorfrekwentie. Met deze feiten willen we de experimenteerlustigen echter niet weerhouden om toch eens SSB "te proberen". Dit gaat dan o p een manier die men vroeger bij de buizenontvangers ook toepaste: hulposcillator-injektie in de MFtrap. Hiertoe moeten we een oscillator bouwen die rond 455 kHz ca. 4 KHz verstemd kan worden. Het signaal moet dan losjes met de MF-trap gekoppeld worden, bijvoorbeeld met een korte d r a a d die men eenmaal om het tweede MF-filter heen wikkelt. De geluidskwaliteit is sterk afhankelijk van de mate van koppeling: dit vraagt om een beetje experimenteren maar daar waren we toch al mee bezig!

Verkeerd telefoonnummer In het decembernummer (pag. 12-46) hadden we een berichtje over d e firma Computers Direct te Utrecht, die een uniek computerverkoopsysteem heeft opgezet: bestellen per katalogus. Heel wat Elex-lezers belden om nadere informatie. . . helaas echter allemaal naar het verkeerde nummer! In het door ons opgegeven telefoonnummer was namelijk een zetfoutje geslopen. Onze exkuses daarvoor. Het juiste telefoonnummer is: Computers Direct, Utrecht, tel. 030-898255

elex

1-45

superstroommeter Het meetbereik van de gangbare universeelmeters is afgestemd op de behoeften van de gemiddelde elektronica-hobbyist. Het stroombereik bijvoorbeeld is zelden hoger dan 10 en nooit hoger dan 20 ampère. Toch kunnen bijvoorbeeld modelbouwers wel eens voor de noodzaak komen te staan, een stroom te moeten meten van 30 tot 40 ampère. Gelukkig is goede raad hier niet duur: de prijs is exakt f 4,50 en die hebt u al betaald toen u dit tijdschrift kocht. Stroom kan rechtstreeks gemeten worden, maar ook via een omweg. Stroom veroorzaakt namelijk een spanningsvol, als hij een weerstand doorloopt. De hoogte van die spanningsvol is recht evenredig met de grootte van de stroom. Voor wie liever in formules denkt: U = R x I Laten we dus een stroom van 100 ampère los op een weerstand van 1 mö (milli-ohm), d a n moet er over die weerstand een spanning staan van 100 mV. Uitgaande van het bovenstaande rekenvoorbeeld kunnen we ook zeggen: per ampère wijst de meter 1 mV aan. Moeilijke omrekeningen zijn dus niet nodig: we zetten de meter o p het mV-bereik en lezen d a n d e stroom in ampères at. Het enige probleem is: waar halen we een weerstand van 1 mQ vandaan? Ook dat is gemakkelijker d a n het lijkt. We nemen een stuk netsnoer met een doorsnede van 2,5 mm 2 . Daar knippen we een stukje af van ongeveer 15 cm. De plastic isolatie moet worden verwijderd. Vervolgens draaien we de draadjes in elkaar en solderen aan ieder einde een bus voor een banaansteker. Het hoeft overigens niet per se netsnoer te zijn. Massief koperdraad -46 — elex

06

"meetdraad" R |1mfl I » U - 1 mV/A

k^CSRy mV

M Figuur 1. Volgens de wet van Ohm kan de stroomsterkte ook bepaald worden door een spanninasmetino II = U / Rl.

bijvoorbeeld heeft bij een dikte van 1,5 mm een weerstand van 1,01 S/100 m. In dat geval is dus ca. 10 cm draad nodig. Voor anaere materialen wordt de weerstandswaarde berekend met d e volgende formule: D - Qx I _ 4 x e x I A

Ti x

D2

Hierin is I de lengte van de draad, D de doorsnede en e is de soortelijke weerstand. Voor koper bedraagt die bijvoorbeeld 0,0172 Q/mm2/m. Om tot enigszins nauwkeurige resultaten te komen moet de "weerstand" nog worden afgeregeld. Eerst wordt een bekende stroom gemeten met een ampèremeter. Dat zou de stroom kunnen zijn door een 24-watt gloeilamp aan een auto-akku (ca. 2 A).

/ i l

De gemeten waarde wordt genoteerd. Dan halen we d e meter uit de stroomkring en zetten er onze weerstand voor in de plaats. De meter wordt op het mV-bereik gezet. Eén meetpen leggen we nu a a n het begin van de meetdraad. Met de andere wordt de meetdraad "afgetast", totdat de meter d e eerder genoteerde waarde aanwijst. Dat punt o p d e meetdraad wordt gemerkt en precies daar wordt een dunne draad aangesoldeerd. Nu hebben we alleen nog een behuizing nodig, liefst een metalen kastje, want d e meetdraad kan behoorlijk heet worden. Aan iedere zijkant van die behuizing komen twee bussen voor banaanstekers. Op de foto zijn de twee

voorste bussen voor de te meten stroom, op de achterste bussen wordt de mVmeter aangesloten. Die aansluitingen zijn uiteraard niet verwisselbaar. Het is dus zaak er g o e d o p te letten dat ze duidelijk worden gemerkt, anders vloeit de meetstroom door de dunne aansluitdraadjes. Een mogelijke oplossing is het gebruiken van twee kleuren aansluitbussen (rood voor de meetstroom, blauw voor de voltmeteraansluiting). Het nadeel van die methode is natuurlijk dat je zo'n kodering gemakkelijk vergeet. Tijdens het meten wordt in de meetdraad vermogen "verstookt". Bij grotere stromen kan dat aardig oplopen. 100 A door de meetdraad resulteert in een

dissipatie van 10 watt. Dat vermogen komt vrij in de vorm van warmte. Die warmte is er de oorzaak van, dat de weerstand van d e meetdraad verandert. Per g r a a d verwarming wordt d e weerstandswaarde 0,4% hoger. Dat doet natuurlijk flink afbreuk aan de nauwkeurigheid van de meting. Wie dus niet over wil g a a n tot waterkoeling doet er goed aan zo snel mogelijk te meten. Vóór een eventuele volg e n d e meting moet worden gewacht tot de meetdraad weer is afgekoeld.

d e situatie omgekeerd. Branden beide LED's, dan heeft men met een wisselspanning te maken. Ook wanneer de te testen spanning hoger is dan de brandspanning van de LED's (1,6 V respektievelijk 2,2 V), zorgen de weerstanden ervoor dat er niet te veel spanning loopt. Als schakelaar S1 gesloten is, is de schakeling geschikt

voor ongeveer 4 tot 20 V, in geopende toestand kunnen spanningen van ongeveer 8 tot 50 V getest worden. Wie dit hoge bereik oninteressant vindt, kan S1 en R1 gewoon weglaten e n de dioden rechtstreeks a a n de punt solderen.

Ë

'N Til

test-tekenpen

Om een tekenpen stuk te maken, hoeft men echt geen driftkop te zijn. Eén onhandige beweging is voldoende om het kleine inktbuisje te knikken en de tekenpen te laten eindigen in de prullenmand. Het kan echter ook anders! Waarom de houder niet ombouwen tot een handzame testpen? Men haalt de kapotte tekenpen, bij voorkeur onder de kraan, uit elkaar, trekt vervolgens het verbogen inktbuisje met een tang eruit en zo heeft men al een houder voor de minitestpen. Ook het nieuwe binnenwerk, de schakeling in figuur 2, is betrekkelijk eenvoudig. Men schuift een messing spijker in de punt van de pen en verbindt deze met een serieschakeling, die uit twee weerstanden en twee antiparallel geschakelde lichtgevende dioden (LED's) bestaat. Als tegenpool dient een kort stuk kabel met d a a r a a n een krokodilleklem. Een spanning tussen de messing spijker en de

klem heeft een stroom door de serieschakeling tot gevolg. Als alleen de groene LED brandt, is de punt van d e testpen met d e plus verbonden en de klem met de min. Brandt alleen de rode LED, dan is

1

83764-2

elex — 1-47

kursus ontwerpen deel 15

Buigt men de draad tot een ring, dan koncentreren de veldlijnen zich in het midden. Het vergroten van het aantal windingen, beter gezegd: het vormen van een spoel, versterkt dit veld nog meer. De zelfinduktie van een spoel verhoudt zich kwadratisch met de aantal windingen. Door bijvoorbeeld het aantal windingen te verdubbelen, vergroot men de zelfinduktie met een faktor 4. Het veld en ook de zelfinduktie worden door de wikkeldiameter beïnvloed. Op het eerste gezicht wekt dit verbazing, omdat de veldlijnen bij een grote spoel duidelijk niet dicht bijeen liggen. Door de grotere diameter echter, heeft iedere wikkeling een grotere omvang en bij een langere draad ontstaan nu eenmaal meer veldlijnen. De hoogte van de spoel (of als men het anders bekijkt, de lengte) beïnvloedt de zelfinduktie negatief: Bij langere spoelen zijn de veldlijnen binnenin minder gekoncentreerd en dringen ze in sterkere mate tussen de windingen door naar buiten.

Dat veel elektronici "wikkelvrees" hebben en spoelen minder gebruiken dan andere komponenten, ligt vermoedelijk aan het feit dat de gegevens van spoelen ingewikkelder zijn dan bijvoorbeeld die van kondensatoren. Afgezien van de zelfinduktie, de kenmerkende eigenschap van spoelen (in H van Henry, respektievelijk aangegeven als mH en ^H), moet men soms rekening houden met de frekwentiekarakteristiek, met het eventuele verzadigingsgedrag, met verliezen en met de maximale stroom. Dit was misschien wel de reden waarom zelfs schakelingen ontworpen werden, die een zelfinduktie nabootsen, de zogenaamde gyratoren. Net als iedere draad waar een stroom door loopt, wekt een spoel ook een magnetisch veld op.

1

r0$

j^fr

De veldlijnen die het verloop van het magneetveld karakteriseren, lopen in een cirkel rond de geleider. Van een noordpool en zuidpool is eigenlijk niet direkt sprake. Een permanent magneet heeft weliswaar een duidelijk aanwijsbaar stel polen, maar binnen de magneet sluiten zich de veldlijnen, die zich buiten tussen de beide polen bevinden.

1-48 -

elex

Veldlijnen bewandelen liefst de weg van de minste (magnetische) weerstand, bij voorkeur door magnetische materialen zoals ijzer. Daarom wikkelt men spoelen vaak om een kern van ijzer of poederijzer. Het magnetisch veld (de veldenergie) koncentreert zich in het ijzer. De elektronen van de ijzeratomen veroorzaken op hun beurt weer magnetische velden. In dit verband spreekt men wel van elementaire magneten die het veld van de spoel ondersteunen. Als men alleen de kern van de spoel van ijzer maakt, moeten de magnetische veldlijnen om zich te kunnen sluiten toch nog door de lucht. Men kan de terugkeer van de veldlijnen vergemakkelijken door een juk van ijzer buiten om de spoel aan te brengen, zodat bijna alle veldlijnen in magnetisch materiaal verlopen. Zó zijn bijvoorbeeld lijn- (in TV-toestellen) en nettransformatoren opgebouwd.

spoel veranderd dan ontstaat een spanning. De nadruk hierbij ligt op "verandering"! Legt men bijvoorbeeld een sterke permanente magneet stil in een spoel, zal er niets gebeuren (geen spanning op de spoelaansluitingen). Neemt men de magneet echter uit de spoel — de magneet beweegt dus — dan produceert de spoel een spanning. Als de magneet tot rust komt, wordt de spanning weer nul.

6

/^\ J Dat heeft twee voordelen: Op de eerste plaats hebben de spoelen een hogere zelfinduktie (bij transformatoren bovendien een goede overzetverhouding) en op de tweede plaats is het strooiveld erg klein. Bij de ideale spoelkern is de gehele terugweg rondom de wikkeling "verpakt" in magnetische materialen (vooral ferriet). De maten van de wikkeling (diameter en hoogte) beïnvloeden de zelfinduktie bij zulke potkernspoelen niet meer, want het veld vindt zich geheel in het kernmateriaal.

De zelfinduktie wordt alleen maar bepaald door de eigenschappen van het kernmateriaal en door het aantal windingen. Jammer genoeg verliezen de kernen hun goed eigenschappen bij het gebruik van hoogfrekwentspanningen en/of hoge veldsterkten. Hoewel moderne ferrieten met frekwenties tot ver in het MHz-bereik werken, heeft de goede, oude luchtspoel haar bestaansrecht dus nog lang niet verloren. We hebben nu aardig duidelijk gemaakt waar de kenmerkende eigenschap van spoelen, de zelfinduktie, voornamelijk afhankelijk is. Maar wat Ts zelfinduktie nu eigenlijk? Tot nog toe is er alleen maar over gesproken, hoe men met een spoel magnetische velden opwekt. Omgekeerd geldt ook dat met een magnetisch veld een stroom kan worden opgewekt: wordt de magnetische toestand in de

De hoogte van de spanningspuls wordt bepaald door de zelfinduktie van de spoel en door de verandering van het magnetisch veld. Met deze verandering wordt zowel het verschil in veldsterkte vóór en na de beweging van de magneet bedoeld, alsook de snelheid van deze verandering. Trekt men de magneet er snel uit, ontstaat een korte, sterke puls en als men hem er langzaam uittrekt een langer aanhoudende en lagere spanning. De wijze waarop het magneetveld veranderd wordt — óf door een magneet óf door het veld van een andere spoel — is niet van belang. Ook het feit of men nu een konstant magnetisch veld beweegt of dat het veld in een vast opgestelde spoel door het variëren van de stroom veranderd wordt, is onbelangrijk. Het eerstgenoemde is het principe van een generator en het laatstgenoemde dat van een transformator. Bij de transformator worden twee wikkelingen op één kern gewikkeld (met twee jukken).

Blik, het materiaal waaruit de kern bestaat, is sterk magnetisch en neemt het hele veld van de primaire wikkeling op. De primaire wikkeling neemt de rol over van de bewegende magneet in het bovenstaande voorbeeld. Omdat de primaire wikkeling vast gemonteerd is, moet ze met wisselstroom gevoed worden om zó de benodigde verandering van het magnetisch veld op te wekken. Ook de sekundaire wikkeling zit om de kern en "profiteert" van het opgewekte magneetveld. Het geheim van een trafo met een goed rendement ligt dus in de kern. Moderne elex — 1-49

ringkerntrafo's zijn niet alleen vanwege hun ringvorm zo effektief, maar ook vanwege de nieuwe kernmaterialen. Zó worden met een kleiner volume grotere vermogens opgewekt.

wikkeling gemakkelijk berekenen: Voor bijvoorbeeld 12 V uitgangsspanning zijn 120 windingen nodig. Ook het meten van het aantal windingen/V is eenvoudig, fvlen gebruikt de sekundaire wikkeling als testspoel door er een

De transformatieverhouding is afhankelijk van het aantal windingen. Aan een winding ligt/ontstaat een bepaalde spanning, onafhankelijk ervan of ze primair of sekundair is, want het opwekkingsproces van het magneetveld en de transformatie in spanning zijn in principe gelijk aan elkaar. In plaats daarvan geeft men het aantal windingen per volt aan. Een trafo met 2200 primaire windingen heeft 10 windingen per volt. Daarmee kan men de sekundaire

paar windingen om heen te wikkelen, waarna men de spanning meet. Het aantal windingen gedeeld door de gemeten spanning geeft het aantal windingen/V. Wil men de sekundaire spanning van een trafo verlagen door het verminderen van het aantal windingen, dan kan men met behulp van deze berekening het aantal overtollige windingen vaststellen. (wordt vervolgd)

demoktatische ohmmeter Al weer zo'n merkwaardige titel. Wat is er nou demokratisch a a n een ohmmeter, hij moet nauwkeurig zijn! Precies! Daarom kwam een Nederlandse fotoclub op het idee, een digitale ohmmeter te gebruiken bij het uitbrengen van stemmen. Tijdens een diawedstrijd moesten niet alleen een selekte jury, maar alle leden van de club punten geven. Hoe telt men nu de punten van meer d a n 100 leden voor 200 dia's bij elkaar op? Een bijdehand lid stopte snel 100 potentiometers in evenveel kastjes en scha1-50 — elex

kelde deze in serie, leder jurylid stelt met zijn eigen potmeter een "waarderingscijfer" in: Hoe beter de dia hem bevalt, des te meer ohm. Omdat alle potmeters in serie geschakeld zijn, geeft d e totale weerstand gedeeld door het aantal potmeters de gemiddelde ohmwaarde a a n , dus d e g e m i d d e l d e waardering per dia. Welke waarde men het beste kan kiezen voor.de potmeters, hangt van het totale aantal af: Bij 100 potentiometers van bijvoorbeeld 100 ohm, komen we o p een maximum weerstarfd van 10 kohm uit.

-*-ès^ f^-03 digitale ohm meter

-ff

\y-f<-£

t S

\ /

6

frcn-^~?VT-^