No title

nr. 30 februari 1986 f4,50 Bfrs. 93

c^

AeW

L^J LED-dokaverlichting staande-golfmeter lichttelefoon

high speed fotografie

i

de laser 'n sterk straaltje

I3JEX 4 e jaargang nr. februari 1986 ISSN 0167-7349 Uitgave van: Elektuur B V , Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-89444, Telex 56617 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 (U

Elex verschijnt rond de eerste van elke maand. Onder dezelfde naam wordt Elex ook in het Duits uitgegeven.

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.

Nadrukrecht: Voor Duitsland: Elektor Verlag GmbH, 5100 Aken. © Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1986 Printed in the Netherlands Druk: NDB, Zoeterwoude

V7

vak

•notuv; lid NOTU, Nederlandse Organisatie van Tijdschrift- Uitgevers 2-02 -

elex

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers 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, M.J. Wijffels Redaktiesekretariaat: M.J.M. Lacroix G.W.P. Wijnen Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom

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 : formaat 1

KUT"

mm m

r. . • formaat 2

:

Vormgeving: C. Sinke

;

i:Mil ! •

Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters Abonnementen: T.H.H. Dewitte 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. Commerciële zaken: H.J. Ulenberg Hoofd adv. -exploitatie E.A. Hengelmolen Advertenties: W.H.J. Peeters Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.

(1/4 x euroformaat), 40 m m x 100 m m f 5 , - / B f r s . 99

(1/2 x euroformaat), 80 m m x 100 m m f 9,50/Bfrs. 187

formaat 4

(1/1 x euroformaat), 160 m m x 100 m m f 1 8 , - / B f r s . 355

Voor de "kursus DIGI-taal" is een experimenteerprint verkrijgbaar: digi-trainer, bestelnr. 83601 f 32,70/Bfrs. 644 Verzend- en administratiekosten f 3,50/Bfrs. 69 per bestelling. Elex-printen zijn in de meeste elektronica-zaken 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

A ik

februari 1986

DEZE MAAIMD binnenkort Wat mag u in het volgende nummer van ons zoal verwachten? Van de vele bouwartikelen pikken we er twee uit: een regelbare voeding en een zelfbouw-luidsprekerbox. Die regelbare voeding is tamelijk robuust van opzet en vormt een ideaal thuislabinstrument, terwijl de box uitblinkt door kompakte afmetingen en zeer goede weergeefeigenschappen. Verder gaan we het ook nog uitgebreid hebben over de werking van de CDspeler e n . . .afijn, dat leest u volgende maand wel.

inhoud zelfbouwprojekten ii 14 17 22

LED-dokaverlichting

bij het omslag: Dat lasers niet per se rood licht hoeven af te geven, zien we al op de voorpagina. Het betreft hier een Argon-laser die veelal in de medische en chemische sektor wordt toegepast.

Naast hun taak als doodgewoon indikatielampje kunnen LED's ook als lichtbron fungeren. Hier wordt een kluitje LED's ingezet als "solid state" dokalamp.

24 11 w i

,'iUUil

Experimenten met geluid-overdracht door middel van licht kunnen heel interessant zijn. Men transporteert het licht vaak via glasvezelkabel, maar draadloos (direkt door de ether) kan natuurlijk ook.

staande-golfmeter

24 28 31 34 42 45

flitstimer 220-volt-alarm staande-golfmeter elektronische benzinetank LED-doka-verlichting doka-thermostaat kontakttester overlooplicht lichttelefoon gate-dipper

informatie, praktische tips 13 marktinfo 19 'n tip 20 high-speed-fotografie 21 marktinfo 26 marktinfo 27 waaklampje 33 mini-schakeling 37 marktinfo 49 komponenten

grondbeginselen 10 hoe zit dat? 38 laser 48 kursus ontwerpen deel 16

Om te kontroleren of een zendantenne optimaal is aangepast op de antennekabel en de zenderuitgang, wordt doorgaans een staande-golfmeter gebruikt. Dat zoiets ook zelf in elkaar te knutselen is, kunnen we in dit artikel

17

elektronische benzinetank

22

Modelauto-races worden nog realistischer door het toevoegen van een schakeling die een benzinetank simuleert: hard rijden kost veel benzine en als de benzine op is stopt de auto!

elex - 2-03

Over het lezen van Elex, het bouwen van Elex-schakelingen en over wat Elex nog méér voor de lezer betekenen kan.

Lezersservice — Nog vragen of opmerkingen over de inhoud van Elex? Schrijf gerust als er iets niet duidelijk is. Het antwoord volgt zo snel mogelijk. Er is één voorwaarde: zend een voldoende gefrankeerde retour-enveloppe mee. Zet " T V " (technische vragen) op de brief en stuur deze naar: redaktie Elex, Postbus 121, 6190 AC Beek (L). — De Elex-redaktie staat altijd open voor meningen, wensen of nieuwtjes van lezers. In de rubriek "Postbus 121" worden interessante kommentaren en aanvullingen op oudere artikelen gepubliceerd. Zet " L P " op de brief. — Elex-printen zijn verkrijgbaar bij de uitgever van Elex en bij de betere elektronica-onderdelen handelaar.

p = (pico ) = 10 12 = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10~9 = een miljardste \i = (micro) = 10 6 = een miljoenste m = (milli) = 10 3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend M = (Mega) = 106 = miljoen G = (Giga) = 109 = 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: Weerstanden: 3k9 - 3,9 kQ = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6800000 Q 0Q33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4//7 = 4,7 MF = 0,000 0047 F De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.

Bouwbeschrijvingen

Schema's 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 "Er", ">.V, " 1 " of " = 1" genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar en blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer. Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: 2-04 - elex

Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen. Er zijn speciale Elex-printen voor ontwikkeld, in drie formaten: Maat 1: 4 cm x 10 c m Maat 2: 8 c m x 10 c m Maat 4: 16 cm x 10 c m (Europa- formaat)

Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de onderdelen op de print worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden gerealiseerd. Een plattegrond geeft de opgebouwde schakeling in bovenaanzicht weer. De zich op de onderkant (soldeerzijde) van de print bevindende koperbanen zijn in de plattegrond dun gedrukt. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een Elex-print nodig. Het niet gebruikte gedeelte kan men met een figuurzaag langs een gatenrij afzagen. Onderdelen Elex-schakelingen bevatten doorgaans uitsluitend standaard-onderdelen, die goed

verkrijgbaar zijn. En bovendien betrekkelijk goedkoop! Ga daarom niet bezuinigen op de aanschaf door het kopen van grote partijen onderdelen (bijvoorbeeld weerstanden per kilo of "anonieme", ongestempelde transistoren). Goedkoop is vaak duurkoop! Tenzij anders aangegeven worden Va -watt-weerstanden gebruikt.

Solderen De tien soldeer-geboden. 1. Ideaal is een 15 a 30 watt-soldeerbout met een rechte 2 mm brede "longlife" punt. 2. Gebruik soldeertin, samengesteld uit 60% tin en 40% lood, bij voorkeur met 1 mm doorsnede en met een kern van vloeimiddel. Gebruik geen soldeermiddelen zoals soldeerwater, -vet of -pasta. 3. Bevestig vóór het solderen alle onderdelen stevig op de print. Verbuig daartoe de uit de bevestigingsgaten stekende aansluitdraden. Zet de soldeerbout aan en maak de punt schoon met een vochtig doekje of sponsje. 4. Verhit de beide metalen delen die aan elkaar gesoldeerd moeten worden, bijvoorbeeld een koperbaan en een aansluitdraad, met de soldeerbout. Voeg vervolgens soldeertin toe. Het tin moet vloeien, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 a 2 sekonden later de bout weg. Tijdens het afkoelen van de soldeerverbinding mogen de twee delen niet ten opzichte van elkaar bewegen. Anders opnieuw verhitten. 5. Een goede soldeerlas ziet er uit als een bergje met een rondom holle helling. 6. Kopersporen en onderdelen, met name halfgeleiders, mogen niet te warm worden. Zorg desnoods voor extra koeling door de te solderen aansluitdraad met een pincet vast te houden. 7. Knip uit de soldeerlas stekende aansluitdraden af met een scherpe zijkniptang. Pas op voor rondvliegende stukjes draad! 8. Zet de soldeerbout uit na het solderen en tijdens onderbrekingen die langer dan een kwartier duren. 9. Moet er soldeertin worden verwijderd? Maak dan gebruik van zg. zuiglitze. Verhit het te verwijderen tin met de soldeerbout. Houd het uiteinde van de litze bij het tin. De litze "zuigt" het tin nu op. 10. Oefening baart kunst. Weerstanden of stukjes draad zijn

zeer geschikt als oefenmateriaal.

Foutzoeken Doet de schakeling het niet meteen? Geen paniek! Nagenoeg alle fouten zijn snel op te sporen bij een systematisch onderzoek. Kontroleer allereerst de opgebouwde schakeling: — Zitten de juiste onderdelen op de juiste plaats? Kijk of de onderdelenwaarden en typenummers kloppen. — Zitten de onderdelen niet verkeerd om? Zijn de voedingsspanningsaansluitingen niet verwisseld? — Zijn de aansluitingen van halfgeleiders korrekt? Heeft u de onderdelenplattegrond misschien opgevat als het onderaanzicht van de schakeling, in plaats van het boven-aanzicht? — Is alles goed gesoldeerd? Een goede soldeerverbinding is ook in mechanisch opzicht stevig.

Netspanning Isoleer netspanningsleidingen zodanig dat er bij een gesloten kast geen aanraakgevaar bestaat. Alle van buiten bereikbare metalen delen moeten zijn geaard. * De netkabel moet met een trekontlastingsbeugel of -doorvoer aan de kast zijn bevestigd. * De drie aders van de netkabel moeten mechanisch stevig zijn bevestigd. (Alléén een soldeerverbinding is onvoldoende!). * De aarddraad moet langer zijn dan de twee andere draden. Bij onverhoopt lostrekken van de netkabel blijft de aardverbinding dan het langst gehandhaafd. * Houd ongeïsoleerde netspanningsvoerende draden of soldeerpunten minstens 3 mm van andere draden of soldeerpunten verwijderd. * Verwijder de netsteker uit het stopkontakt vóór het verrichten van werkzaamheden aan het apparaat. Uitschakelen alleen is niet voldoende! * Kontroleer de drie netspanningsaansluitingen op onderbrekingen en onderlinge kortsluitingen. * Bevestig bij het meten aan netspanningsvoerende delen van een schakeling éérst de meetsnoeren met behulp van geïsoleerde meetklemmen; steek daarna pas de steker in het stopkontakt. * Zorg er bij het meten aan het laagspanningsgedeelte van een schakeling voor dat de netspanningsvoerende delen geïsoleerd zijn.

HÜtZIT DAT? Bij moderne fototoestellen is het gebruik van computerstoring al een heel normale zaak. Filmtransport, belichtingstijd, fokussering en flitsen zijn nu handelingen geworden die de gebruiker niet meer zelf hoeft te doen. Lensdop eraf halen, mikken en afdrukken zijn voldoende voor haarscherpe, computerberekende plaatjes. Zo'n computer heeft heel wat werk te verzetten. Het bedienen van de flitser is er één van. Niet alleen wordt er beslist of nu wel of niet geflitst moet worden, maar ook hoe lang de flits moet duren. De helderheid van het opgewekte flitslicht hangt namelijk niet slechts af van de stroom door de flitsbuis, maar ook van de tijd die verstrijkt tussen ontsteken en doven. De computer "ziet" de hoeveelheid licht op het objekt met behulp van een fotocel en voert dan een omrekening uit. Daarna ontsteekt de computer de flitsbuis en dooft deze na een bepaalde tijd. Het voordeel hiervan is, dat de tijdsduur zeer nauwkeurig kan worden ingesteld. Het is bijvoorbeeld geen enkel probleem om na één-tienduizendste sekonde weer uit te schakelen! Het "bedieningsorgaan" van de computer is de thyristor. Laten we eens een opzet van zo'n flitsinrichtmg bekijken:

gelijk spanning*omzetter

T

X

_^ww>_

i

Door de omzetter wordt de akkuspanning omhooggebracht naar ca. 350 V en hiermee wordt de flitselko opgeladen. Als men de thyristor van een gate-stroom voorziet, gaat deze geleiden en werkt dan als een gewone diode, die de brandstroom van de flitsbuis doorlaat. In feite is de thyristor dus een diode "op kommando". Om de flitsbuis weer te doven moet de thyristor ook gedoofd worden. Dit gaat niet via de gate-elektrode. Als een thyristor ontstoken is, hangt de gate er eigenlijk maar werkloos bij. De enige manier om zo'n thyristor weer te laten doven, is de stroom nul te maken. Dit is eigenlijk de omgedraaide wereld: je wil de stroom uitschakelen maar daarvoor moet je nou nét de stroom nul maken. Gelukkig heeft men ook hier een oplossing voor gevonden. Een thyristor die eenmaal is gedoofd, zal niet uit zichzelf weer ontsteken. Tenminste als de ontsteekvoorwaarden niet meer gelden. De stroom hoeft dus maar even nul te worden gemaakt. Dat gaat op de volgende manier: 2-10 — elex

gelijkspanningsomzetter

^~^T;

(condensator

thyristor

Nu zal alles heel wat duidelijker worden. Let maar eens op. Nemen we aan, dat de "hoofd"thyristor geleidt en dat de computer het kommando "uit" uit wil voeren. Op dat moment wordt de doofthyristor ontstoken. De kondensator is nog leeg, maar wordt dan opgeladen. De laadstroom hiervoor wordt dan afgesnoept van. . .? Juist!, de flitsstroom. Die wordt heel even nul en hierdoor gaat de thyristor sperren. Je zou je nu kunnen afvragen of die kondensator ook wel noodzakelijk is. De tweede thyristor zou toch ook m z'n eentje de stroom wegtrekken? Het foute in deze beredenering is, dat de flits-elko telkens kompleet ontladen zou worden; ook al had men maar een klem deel van de opgeslagen lading nodig voor de flits. De doofthyristor blijft immers ontstoken zolang de spanning niet nul is. Tamelijk onekonomisch dus. Met deze opzet wordt de kondensator relatief snel opgeladen tot de elkospanning op dat moment. Als de kondensator vol is, loopt er geen stroom meer en dooft ook de tweede thyristor. Om te verhinderen dat de stroom niet wordt afgesnoept van de flitsbuis maar direkt uit de elko (de doofpuls zou dan voor niets zijn), is er nog een smoorspoel opgenomen. Zoals we weten, verandert de stroom door een spoel traag, zodat de door het doofcircuit opgeëiste stroom nergens anders vandaan kan worden "gegapt" dan van de flitsbuis. En dan gaat het licht onverbiddelijk uit. . .

flits-timer voor ultrasnelle foto's U kent die foto's vast wel: vallende waterdruppels die een fantastisch gevormde krater in het wateroppervlak slaan, het knappen van een ballon of het uit elkaar spatten van een gloeilamp. Het grote probleem bij dit soort ultrasnelle foto's is het ontsteken van de flitser op het juiste moment. Er bestaat echter een elektronisch handigheidje om dit soort opnamen te doen slagen: de flits-timer.

Moderne elektronenflitsers zijn razend snel. Waar een flitslampje (weet u nog wel) ongeveer ^100 s. lang brandt, varieert de flitstijd van een "corhputer-flitser" tussen Vsoo en Vsaooo s.! Er kunnen in principe dus zeer snelle bewegingen mee worden "bevroren". Maar o p welk moment moet je bij het fotograferen van bijvoorbeeld een afgeschoten geweerkogel nu precies o p de knop drukken? Het fotograferen van zo'n onderwerp kan maar op één manier, namelijk met een nauwkeurige, instelbare timer. Kijken we even naar het schema (figuur 1). Afhankelijk van de ingangstrap reageert d e schakeling op optische of akoestische impulsen. Men kan op ingang A een elektret-mikrofoon aansluiten. Voor de lichtgevoelige fototransistor heeft men een aanvullende schakeling nodig (rond Tl; zie ook figuur 3). De ingangspuls wordt in o p a m p IC2 honderdvoudig versterkt. Hij is dan voldoende o p g e p e p t om de poortschakeling N1. . . N4 te sturen, welke op haar beurt de eindschakel in de keten aktiveert, de thyristor

T h l Deze sluit beide polen van d e synchronisatiekabel kort en ontsteekt de flitser.

Details van de schakeling De keten van NAND-

poorten reageert, zodra de uitgangsspanning van de o p a m p onder een b e p a a l d nivo daalt. Met potmeter P1 valt dat punt naar believen in te stellen. Daardoor verandert de gevoeligheid van de schakeling* (in de mid-

denstand maximaal). De twee eerste poorten veroorzaken een vertraging van d e puls voor de flitser. Dit g a a t ongeveer als volgt: Bij een puls van de o p a m p schakelt de uitg a n g van N1 naar logisch 1. Kondensator C3 laadt zich op. De laadstroom vloeit door R7/P2 en er ontstaat een zodanige spanningsvol, dat d e uitgang van N2 nul wordt. Dit duurt echter maar zolang C3 zich a a n het o p l a d e n is, dus onafhankelijk van de duur van d e puls a a n de opamp-uitgang. Deze tijdsduur vormt d e vertragingstijd van d e trap, want pas d a a r n a (bij de volgende positieve flank o p pen 2) worden N2 en N4, respektievelijk de thyristor, aktief. De vertragingstijd, dus de tijd die verstrijkt tussen het moment van triggeren en het ontsteken van de flitser, kan men met P2 instellen: Loper tegen R7 geeft d e kleinst mogelijke vertraging (praktisch helemaal geen). Bij het gebruiken van de versie met de licht-

* Wanneer de gevoeligheid te groot is, kan R6 tot 100 kQ worden verkleind. elex -

2-1

9V

®\

TIC 106

©

9V;

A'

IC1

,.

0 9V

0

el

0 -O-

"® 4c ila lekst

N1 . . . N 4 = IC1 =4011

B*A •*>-*

*

e

W

©—o

VlJlOK

oj.

TIL 81

Foto 1. Wanneer u de afstand tot de mikrofoon zo klein mogelijk houdt, kunnen andere geluiden de boel niet in de war schoppen.

Figuur 1. Principeschema van de flits-timer. Een optisch of akoestisch signaal wordt versterkt en omgezet in een ontsteekpuls voor de flitser. Wanneer de thyristor de beide aders van de synchronisatiekabel kortsluit, ontsteekt de flitser. Figuur 2. Zo wordt de schakeling gemonteerd op een standaard-print formaat 1. Om vergissingen te voorkomen kunt u van deze figuur een kopie maken en deze tijdens de opbouw op de print leggen.

2-12 -

elex

sensor mogen er zich geen TL-buizen in d e nabijheid bevinden omdat zij de flits-timer kunnen ontsteken.

De

praktijk

In figuur 2 kan men zien hoe d e schakeling o p een kleine standaard-print ondergebracht wordt. Let vooral op de vele draadbruggen. De ingangsschakeling is afhankelijk van het soort triggersignaal dat gebruikt wordt. De versie met T1, T2, R1, R3 en C l , die via brug A-B met de rest van d e schakeling verbonden is, reageert o p licht. Gebruikt men daarentegen een elektretmikrofoon, d a n wordt d e flitser door een akoestische puls, bijvoorbeeld een knal, ontstoken. Er zijn twee soorten mikrofoons in omloop: d e ene heeft twee aansluitingen en de andere drie. Deze laatste kan direkt in d e schake-

ling gesoldeerd worden. Voor de mikrofoons met twee aansluitingen moet men echter een weerstand van 10 kQ toevoegen. De voeding van de schakeling wordt verzorgd door een 9-V-batterij. Omdat deze schakeling weinig stroom verbruikt en omdat men ze waarschijnlijk toch maar af en toe gebruikt, is een netvoeding niet rend a b e l . Ook een kastje is niet per se noodzakelijk. Hou echter in d e gaten dat de vaak hoge spanning van d e flitskabel ook op d e thyristor staat. Er kan d a n wel niets gebeuren, maar je schrikt toch behoorlijk wanneer je onvermoed een "veeg uit d e p a n " krijgt. Aansluitstekertjes voor d e synchronisatiekabel zijn in de fotovakhandel verkrijgbaar (o.a. Kaiser). Alle belangrijke informatie over het in de praktijk o m g a a n met de flits-timer vindt u elders in dit nummer in het artikel "high-speed fotografie".

Onderdelenlijst: R1 = 22, M Q * R2 = 5,6 M Q * R3 = 1 kQ* R4,R6 = 1 M S R5,R7,R9 - 10 kQ R8 = 56 kQ R9 = 10 k (zie tekst) P1 = 10 kQ instelpotmeter P2 = 1 MQ instelpotmeter Cl = 100 nF* C2 = 100 nF C3 = 220 nF C4 = 10 nF

C5 = 10 pF/16 V T1 = BC 516* T2 = TIL 81 (fototransistor) Th1 = TIC 106 IC1 = 4011

IC2 m 3140 De met * aangegeven komponenten zijn alleen nodig voor de lichtgevoelige versie. Diversen: 1 Elex-print formaat 1 synchro-aansluïting 1 IC-voetje 8-pens 1 IC-voetje 14-pens 1 elektretmikrofoon voeding: 9-V-batterij Geschatte bouwkosten (voor beide versies): ca. f 30,—

1,4 V « 5 V Wat gebeurt er echter, als de fototransistor meer stroom trekt omdat hij belicht wordt? Er g a a t d a n meer stroom door weerstand R2 lopen. Omdat d e spanning over R1 konstant

waardoor de ingangsspanning van de aangesloten schakeling sterk daalt. Omdat alleen snelle stroomveranderingen d e genoemde hoge spanningsvol over R2 opwekken, hebben ook alleen die snelle lichtveranderingen een krachtige puls tot gevolg. Bij langzame lichtveranderingen houdt de transistor de uitgangsspanning stabiel — er gebeurt niets!

3a 1

i

R1

lal 1*1 IMI R2

fl3 /BC516

,

^

5M6

T1 en omliggende komponenten vormen een snelle stroom- en (tegelijkertijd) een langzame spanningsbron. De ontwerper heeft deze schakeling zo opgezet om de fototransistor alleen op snelle lichtveranderingen te laten reageren. Kijken we eerst naar de funktie van de spanningsbron (figuur 3a). De spanning tussen emitter en koliektor wordt tussen R1 en R2 verd e e l d in de verhouding 2,2 MQ:5,6 MQ (ongeveer 2:5). Omdat d e spanning over R1 vastligt, namelijk de drempelspanning van de Darlingtontransistor 1,4 V, ligt ook d e totale spanning vast. Deze is namelijk:

is, vloeit het stroomoverschot volledig in de basis. Transistor T1 geleidt meer stroom, neemt deze dus van R2 over en herstelt zó d e oude stroom- en spanningsverhoudingen in R1/R2. In het kort: De stroom past zich aan de veranderde omstandigheden a a n . De spanning blijft stabiel en de uitgangsspanning (punt A) ook. Dit geldt echter alleen, wanneer d e stroomverandering door de fototransistor niet al te snel is. Kondensator C1 vormt namelijk voor snelle stroomveranderingen een streep door de rekening: Hij verhindert, dat die stroomveranderingen rechtstreeks in d e basis van T1 vloeien. De transistor "voelt" d e gestegen stroom (aanvankelijk) helemaal niet en zijn kollektorstroom blijft gelijk. Het stroomoverschot van de fototransistor vloeit uitsluitend via R2 in de kondensator (figuur 3b). Omdat R2 een heel hoge waarde heeft, ontstaat hierover een grote spanningsvol,

—|

Een interessant schakeldetail

1 1 1 B57MX-2

3b 1

1 1

RI

r

I <M| 1 =E 1 1 (M 1

|

"1 ~100nF R2 j

l(ol Izl

1 1 1 1

asTaax-j

MARKT-INFO Nieuwe

printers

Technitron bv. brengt nu twee printers o p de markt, de OKI Microline 182 en d e OKIMATE 20, in speciale uitvoeringen voor computers zoals d e Commodore 64/128 en de BBC-B Dankzij de gratis bijgeleverde soft- en firmware, kunnen gebruikers van genoemde computers nu volledig kompatibel met beide printers werken. De Okimate 20 is een thermische printer, die dankzij moderne technologieën zowel snel als geruisloos werkt. Bij het gebruik van een zwart lint wordt een diepzwarte afdruk verkregen, die karakteristiek is voor deze printer. Bovenal bekend is de Okimate 20 echter om de bijzondere eigenschappen bij het afdrukken in kleur. Het grafische werk dat deze printer

o p papier zet is vermaard in de computerwereld. Alhoewel de Okimate 20 vooral gebruikt wordt door professionals, is d e prijs nu aantrekkelijk genoeg voor de thuiscomputer-gebruiker. Met behulp van de nieuwe soft- en firmware Interfacing kan d e Okimate 20 nu worden aangestuurd door computers als de Commodore 64 en 128, de BBC-B, de Acorn Atom en vele andere home-computers. Met een eenvoudig kommand o kunnen er d a n kleurige screendumps worden gemaakt. De OKI Microiine 182 is een snelle matrixprinter uit de bekende Microline 100 serie, echter in een goedkopere uitvoering die speciaal bedoeld is voor het gebruik met homecomputers. In de afgelo-

pen weken werden uitvoeringen van deze printer ontwikkeld voor computers zoals d e BBC-B, Commodore 64/128 en uiteraard IBM compatibel. Om de twee printers nu voor de huiscomputergebruiker bereikbaar te maken, heeft de importeur Technitron bv. de prijzen van een aantal van deze printers met bedragen tot

f 500,— verlaagd. De bruto adviesprijs voor de Okimate 20 is f 9 8 5 inklusief printware (excl. BTW) en voor d e Microline 182 f 1170,-. De printers zijn bij de meeste dealers in Nederland te verkrijgen. Technitron b.v„ Postbus 14, 1430 AA Aalsmeer X235M

elex -

2-13

22O-voltaIarm Anders dan de titel doet vermoeden, laat dit alarm pas wat van zich horen wanneer het stopkontakt géén 220 volt meer levert: bij een stroomstoring dus. Zo'n storing kan veel narigheid veroorzaken. Het is erg vervelend wanneer — natuurlijk zonder dat je 't merkt — klokken en wekkers van slag raken. En als je het dan eindelijk merkt, omdat de verwarming midden in de nacht aanslaat, of omdat de wekker in plaats van om zeven uur, pas om kwart voor acht afloopt, is het natuurlijk al te laat. De direkte schade als gevolg van een stroomstoring, zoals het ontdooien van de inhoud van de diepvriezer of het sneuvelen van de tropische vissen omdat d e akwariumverwarming uitvalt, kan door een alarm natuurlijk niet worden voorkomen. Daarvoor is wel wat méér nodig d a n een 9-V-batterijtje! Een alarm voorkomt echter wel dat we een storing te laat of onder bep a a l d e omstandigheden helemaal niet opmerken. Overal waar een ongemerkte storing ongemak of schade kan veroorzaken, is een betrouwbaar alarm zeker o p zijn plaats. Zo kan het bijvoorbeeld wenselijker zijn in het holst van d e nacht te worden gewekt (hoewel wij gruwen bij de gedachte. . .) dan d e volgende d a g een belangrijke afspraak te missen omdat d e wekkerradio 't liet afweten.

Listige schakeling De schakeling van figuur 1 ziet er weliswaar niet erg ingewikkeld uit, maar bevat toch enkele g o e d doordachte details. Bij een stroomstoring wordt bijvoorbeeld de batterij automatisch ingeschakeld. Maar zolang de netspanning beschikbaar is 2-14 - elex

(en er dus geen reden voor alarm is) wordt de schakeling daaruit gevoed, en wordt de batterij niet belast. Tijdens een alarm moet de batterij de energie leveren voor een luidruchtige waarschuwing. We hebben d e schakeling echter zo ontworpen dat

d e daarvoor benodigde stroom maar een zeer kleine belasting voor de batterij vormt. Een verdere "bijzonderheid" is het goed e geheugen van de alarmschakeling. Als de storing voorbij is, wordt deze niet vergeten. Het alarm blijft in ieder geval zo lang weerklinken, tot we

de waarschuwing serieus nemen door o p een knop te drukken. Als we dus na langdurige afwezigheid door het vrolijk piepen van het alarm worden begroet, is een blik in de diepvriezer en een kontrole van (elektrische) wekkers en klokken zeker a a n te bevelen.

Zo werkt het Het verhaal begint bij het stopkontakt, waar we d e 220-V-netspanning vand a a n halen. Een spanningsdeler, bestaande uit de kondensatoren C1 en C2, en parallel d a a r a a n de weerstanden R1 en R2, deelt d e 220 V tot zo'n 20 V in onbelaste toestand; deze spanning wordt een paar volt lager als gevolg van de belasting die d e rest van de schakeling vormt (deze hangt a a n het knooppunt van C1 en C2). Met diode D1 wordt de wisselspanning gelijkgericht, terwijl zenerdiode D2 met bijbehorende serieweerstand R3 voor een gestabiliseerde gelijkspanning van 12 V zorgt. Elko C3 hangt parallel a a n D2 en heeft een afvlakfunktie. Zolang de netspanning aanwezig is, wordt d e alarmschakeling gevoed uit de gelijkspanning over D2/C3. Diode D5 is

C1

-\hr

D1

N4

R3

RJ _400V

0

1M

I—f

1N4004 •

^

Q7

9V

220 v cz R2rnR4rh cJ RsL

± g » s

Q W^ ^

0 £T\

10n Cl ioovT

C?

l_l

7 , „ W 18 V

CS

««

12v

400

mW

D 3 . . . D5 = 1N4148 N1 . . . N4 = IC1 = 4093

gesperd omdat de van het net afgeleide voedingsspanning, die de schakeling via diode D3 bereikt, hoger is dan de batterijspanning op de a n o d e van D5. Wanneer nu d e netspanning wegvalt (storing!), levert de netvoeding geen spanning meer, zodat D5 kan g a a n geleiden en d e batterijspanning doorgeeft a a n de eigenlijke alarmschakeling rond IC1 (NI. . .N4). Diode D3 is nu gesperd en verhindert dat de batterijspanning ook op pen 13 van IC1 terechtkomt. Dit is voor het vrijgeven van het alarm van essentieel belang. Bij voorhanden netspanning is deze IC-aansluiting positief: hierop staat de door D2 gestabiliseerde 12 V. Positief wil zeggen een logische " 1 " o p d e set-ingang van d e flipflop die we met de poorten N1 en N2 hebben opgebouwd. In het CMOSIC 4093 zijn vier van zulke NAND-poortjes ondergebracht. Uit het schemasymbool blijkt nog een bijzondere eigenschap: elk van d e vier poorten van IC1 heeft Schmitttrigger-ingangen. Dit maakt het mogelijk om met één enkel poortje een astabiele multivibrator op te bouwen, zoals we in deze schakeling met N3 en

N4 hebben g e d a a n . Een dergelijke astabiele multivibrator (AMV) wordt ook wel "Schmitt-triggeroscillator" genoemd; meer hierover vindt u elders in dit nummer. Terug nu naar flipflop N1/N2. Zolang er een " 1 " op pen 13 staat, blijft de flipflop gereset. De uitgang (pen 11) is d a n logisch 0, zodat de oscillator rond N3 niet in aktie kan komen. Op d e uitgang van N3 (pen 4) staat d a n permanent een " 1 " (= voedingsspanning, 12 V), waardoor via D4 ook kondensator C5 geladen blijft. Oscillator N4 is dan ook geblokkeerd, en d e piëzo-zoemer Bz geeft geen kik. Deze situatie verandert op slag, wanneer de netspanning wegvalt. Er staat dan geen spanning meer o p pen 13: de " 1 " wordt een "0" (dankzij D3 die d e batterijspanning tegenhoudt, en R4). De flipflop klapt om (wordt geset), wat een " 1 " o p pen 11 ten gevolge heeft. Multivibrator N3 oscilleert nu met een frekwentie van zo'n 3,5 Hz en schakelt in dit ritme multivibrator N4 a a n en uit. Deze laatste wekt via de piëzo-elektrische zoemer een periodiek (in 3,5 Hzritme) onderbroken fluittoon van ongeveer 3 kHz

F/guur 1. Het schema van het 220-volt-alarm. Dankzij flipflop N1/N2 blijft het alarm ook na terugkeer van de netspanning hoorbaar. Onderdelenlijst R1,R4,R5 = 1 MS R2 - 100 kS R3 = 1 kQ R6,R7 = 470 kQ C1 = 1 nF/400 V C2 = 10 nF/400 V C3.C4 = 2,2 MF/16 V C5 = 3,9 nF D1 = 1N4004 D2 = zenerdiode 12 V/400 mW D3,D4,D5 = 1N4148 IC1 = 4093

Figuur 2. Zo wordt de schakeling op een Elexprint formaat 1 opgebouwd. Let op de draadbruggen!

Diversen: 1 drukknop, enkeipolig maakkontakt 1 (wip)schakelaar, enkeipolig aan/uit 1 14-pens IC-voetje 1 piëzo-zoemer, bijv. Toko PB2720 o.i.d. 1 clip voor 9-V-batterij 1 9-V-batterij (bijv. IEC 6F22) 1 Elex standaardprint formaat 1 montagemateriaal, soepel montagedraad, printpennen $1,2 mm 1 kunststof kastje met aangegoten netsteker, 120 mm x 65 mm x 40 mm (bijv. OKW bestelnummer

90 20 387) Geschatte bouwkosten: f 12,50

elex — 2-15

op. Zo'n onderbroken gefluit verhoogt niet alleen d e "alarmwaarde" van het signaal, maar vermindert ook nog eens het toch al lage stroomverbruik van d e zoemer met d e helft: tijdens een storing hoeft d e batterij g e m i d d e l d slechts zo'n 1 mA te leveren. Bij terugkeer van de netspanning verandert er niets. De flipflop blijft geset en het alarm blijft klinken. Alleen een druk o p de resetknop kan voor een bevrijdende "0" op de resetingang (pen 8) zorgen: d e flipflop wordt gereset en het kabaal houdt op. Let wel: dit g a a t alleen o p wanneer de netspanning intussen haar kuren heeft opgegeven. Zolang de 220 volt ontbreekt, zullen alle pogingen om het alarm met d e resetknop uit te schakelen, vergeefs blijken. Resteren d a n twee mogelijkheden: watjes in d e oren of het geheel met schakelaar S2 rigoureus het zwijgen opleggen.

Een "eindeloos" geheugen De schakeling van figuur 1 "herinnert" zich een netstoring slechts zolang d e energie-inhoud van de batterij dat toestaat. Bij een stroom van 1 mA tijdens een alarm, is dit zo'n 200 a 400 uur (afhankelijk van de kwaliteit van de batterij). Wanneer we ook na een vakantie van 6 weken nog willen weten of er een storing is geweest, is een kleine verandering in d e schakeling a a n te bevelen: C1 = 10 nF, C2 = 100 nF in plaats van 1 nF resp. 10 nF. Bovendien hebben we d a n nog een elko van 10^F/16V nodig, die over pen 7 en 14 van het IC wordt gehangen (de pluspool van de kondensator a a n pen 14). Door deze ingrepen levert de "netvoeding" links in het schema meer stroom, zodat de batterij nog slechts de duur van de storing hoeft te overbruggen. Deze tijd zal doorgaans minder d a n 100 uur bedragen, zodat ons alarm nog maanden na 2-16 -

elex

een storing zal piepen. Als we 'm tenminste niet vóór die tijd d e mond snoeren...

Bouwtips Om te beginnen: vergeet geen e n k e l e d r a a d b r u g (even natellen, het moeten er in totaal 9 zijn). Let er verder o p dat de eiko's, dioden en het IC in de juiste stand, zoals o p de plattegrond van figuur 2 aangegeven, o p d e print gezet worden. Daar waar alles 'n beetje dicht op elkaar zit, moet beslist geïsoleerd montagedraad voor de draadbrugjes worden gebruikt, en zorg er ook voor dat de aansluitingen van de diverse komponenten elkaar niet kunnen raken. Wanneer er bovendien nog wat kleingeld wordt uitgetrokken voor een (goed) voetje voor het IC, kan er bij het volbouwen van de print eigenlijk alleen nog iets misgaan met de kwaliteit van de soldeerverbindingen. Wie op dit punt niet helemaal zeker van zichzelf is, kan in "Elextra" enkele nuttige tips vinden. Als de print klaar is, kunnen drukknop S1, zoemer

en batterij voorlopig worden aangesloten (de 220 V nog niet aansluiten!) en kan worden geprobeerd of d e schakeling naar behoren piept. Als dat niet het geval is, biedt een grondige kontrole van d e print meestal uitkomst. De uitvoerige schemabeschrijving is bij het foutzoeken ook van belang: de daarin genoemde spanningen en logische nivo's kunnen met een universeelmeter worden nagemeten. Om de werking van de resetknop S1 te testen, moet eerst D3 met een weerstandje van 1 kQ worden overbrugd: d e batterijspanning staat nu o p pen 13 van het IC en d e flipflop "denkt" dat de netspanning aanwezig is. Na deze test moet de weerstand weer verwijderd worden! Als tot zover alles naar wens is verlopen, moet d e schakeling "verpakt" worden. Voor ons doel is een klein kunststof kastje met aangegoten netsteker (zoals voor net-adapters in diverse uitvoeringen verkrijgbaar) ideaal. Print, drukknop en schakelaar kunnen vrij gemakkelijk in zo'n kastje (bijv. van het

merk OKW) worden ingebouwd en bovendien is een goede isolatie gewaarborgd, zodat er geen ongelukken kunnen gebeuren. De stekerpennen worden met d e beide aansluitpunten voor d e wisselspanning o p de print verbonden. "Hoofdschakelaar" S2 wordt tussen de pluspool van de batterij en het met "plus" gemerkte punt o p de print aangesloten. Om de zoemer ook buiten de behuizing te kunnen horen, is een betrekkelijk klein gaatje in het deksel voldoende. Een groter "volume" kan worden bereikt door d e piëzo-zoemer buiten o p het kastje te monteren. Vóórdat we het alarm voor de eerste keer in het stopkontakt steken, wordt het innerlijk van en vooral d e bedrading in het kastje nogmaals terdege gekontroleerd, om onverhoopte fouten en kortsluitingen te vermijden. Hierna wordt het kastje zorgvuldig gesloten. Metalen onderdelen zoals schroeven mogen van buitenaf niet aangeraakt kunnen worden. Dit kan worden bereikt door schroeven voldoende d i e p te verzinken, of door g o e d e isolatie met bijv. plakplastic. Pas wanneer elk "220-Vrisiko" naar eer en geweten is uitgesloten, is de tijd gekomen om het alarm in het stopkontakt te steken. En nu komt het "moment suprème'! we zorgen voor een stroomstoring en luisteren voldaan naar d e spontane reaktie van onze jongste elektronische aanwinst. Hoe we een storing kunnen veroorzaken? Nou, volgens ons moet er in de meterkast wel wat te versieren z i j n . . .

Figuur 3. Voor de alarmschakeling is een kunststof kastje met aangegoten netsteker ideaal. De inbouw van de print is in zo'n kastje vrij eenvoudig, en bovendien is het geheel goed geïsoleerd.

staande- golf meter Om uit een radiozender het vermogen te halen dat er in zit, moet de aanpassing aan de antenne optimaal zijn. Dat kan worden nagegaan met behulp van een staande-golfmeter: een eenvoudig instrument, dat de verhouding meet tussen het vermogen dat de zender geeft en het vermogen dat door de antenne wordt gereflekteerd. Ook voor de niet zo ervaren hobbyist is zo'n meter gemakkelijk zelf te maken. Wat houdt die aanpassing nu eigenlijk precies in? Een zender heeft, zoals iedere spanningsbron, een b e p a a l d e inwendige weerstand. De koaxkabel tussen zender en antenne heeft ook een b e p a a l d e weerstand, de "karakteristieke impedantie", die afhankelijk is van de soort kabel. Tenslotte wordt de belastingsweerstand gevormd door de antenne. Verder houdt iedere overeenkomst met "normale" spanningsbronnen op. Bij een HF-eindtrap moeten voor een zo goed mogelijke energieoverdracht de impedanties van de eindversterker, de kabel en d e antenne zoveel mogelijk gelijk zijn. Die impedanties liggen meestal tussen d e 50 en 75 ohm. Misaanpassingen kunnen vervelende gevolgen hebben. Als een zender met een uitgangsimpedantie van 50 Q wordt aangesloten o p een antenne die bijvoorbeeld een impedantie van 25 of 100 Q heeft, d a n wordt een groot gedeelte van de zendenergie niet uitgestraald, maar gereflekteerd. De teruggekaatste energie komt terug in de eindtrap van de zender en wordt daar omgezet in volstrekt nutteloze warmte. Het vermogen van de zender loopt dus terug. Nog erger wordt het, als door die warmteontwikkeling de eindtransistoren oververhit raken: d a n raakt de zender de-

fekt. Misaanpassingen ontstaan overigens niet alleen door een verkeerde antennekeuze. Ook gekorrodeerde aansluitingen of een verkeerde (bijvoorbeeld te lage) plaatsing van d e antenne kunnen moeilijkheden veroorza-

ken. Als de kabel a a n d e antennekant onderbroken of kortgesloten is, kunnen zich extreme gevallen voordoen. De impedantie kan oneindig groot, respektievelijk nul ohm worden, zodat alle zendenergie gereflekteerd wordt.

Er zijn maar weinig zenders, die dat lang volhouden. Het heeft dus wel degelijk zin, d e aanpassing regelmatig te kontroleren. In figuur 1 zien we het schema van een staandegolfmeter. Een andere

meetleiding naar antenne

I .{metalen kast)

S~\

indicator

/^~N

Figuur 1. De schakeling van de staande-golfmeter. SI, R3, P2 en de meter moeten in een aparte metalen behuizing worden ingebouwd.

UF

u

xi I (metalen kast)

Figuur 2. Deze foto geeft een duidelijk beeld van de "richtkoppeling", die gemaakt is van een stukje koax-kabel. Figuur 3. De staandegolfmeter in ingebouwde toestand. Een onmisbaar accessoire voor iedere zendamateur. elex -

2-17

naam voor het ding is VSWR-mefer, wat VoltageStanding-Wave-Ratio-Meter betekent. De zogenaamde "richtkoppeling" van het instrument kunnen we zelf fabriceren uit een stukje stevige koax-kabel. Deze kabel moet dezelfde "golfweerstand" hebben als de antennekabel. Het stukje kabel wordt aan beide uiteinden ontdaan van de buitenste isolatie en de afscherming. In het midden moet een stuk van 6 cm blijven zitten. In dat middelste stuk moeten van d e plastic isolatie drie ringetjes (breedte c a . 3 mm) worden weggenomen: twee a a n d e zijkanten en één precies in het midden. Dat moet heel voorzichtig gebeuren, omdat d e afscherming niet m a g worden beschadigd. Op d e vrijgekomen afscherming moeten drie aansluitdraden worden gesoldeerd. De aansluitingen A en C zitten aan de zijkanten, B in het midden. De sensor wordt zo lang gemaakt, dat hij een mooie rechte verbinding vormt van de ene HF-bus naar d e andere. In figuur 1 zien we dat het zendsignaal van links naar rechts door d e kabel loopt. Op de linker aansluiting (A) ontstaat een HFwisselspanning (UF), waar-

van de hoogte afhangt van het door d e zender afgegeven vermogen. Die wisselspanning wordt gelijkgericht en afgevlakt door D1, C l , R1 en C3. De rechter aansluiting (C) geeft een wisselspanning af die een maat is voor het gereflekteerde vermogen (UR). Ook die spanning wordt gelijkgericht, en wel door D2, C2, R2 en C4. De middenaftakking, punt B, is via een potmeter van 100 Q verbonden met

massa. De indikatieschakeling zit in een apart kastje; eventueel kan in plaats daarvan ook een universeelmeter worden gebruikt. Er kan worden omgeschakeld van UF naar UR, zodat de beide spanningen direkt kunnen worden vergeleken. De staande-golfverhouding is d e verhouding tussen de som en het verschil van beide spanningen. In formulevorm ziet dat er zo

uit: UF UF

+ -

UR UR

De staande-golfverhouding is 1, als er helemaal geen energie wordt gereflekteerd. Dat is de ideale toestand. Als d e helft van de energie terugkomt, is d e staande-golfverhouding:

1 + 0,5 _ , 1 -0,5 " ó In d e praktijk is een verhouding tussen 1 en 1,5 zeer goed.

Bouw en afregeling De gelijkrichtschakeling uit figuur 1 komt o p een overlangs doorgezaagde kleine Elex-print. De behuizing van de meetleiding moet in ieder geval van metaal zijn. Aan beide zijkanten zitten HF-bussen voor de verbindingen naar zender en antenne. Voor de uitgangen UF en UR hebben wij Cinchchassisdelen gebruikt; de massa-aansluiting daarvan moet geleidend verbonden zijn met het metaal van d e behuizing. Voor de verbinding tussen het meet-kastje en het 2-18 -

elex

indikator-kastje kan gewoon afgeschermde tweeaderige LF-kabel worden gebruikt. Alleen potmeter P1 moet eenmalig worden afgeregeld; de stand van potmeter P2 is afhankelijk van het vermogen en d e frekwentie van d e zender. Die afregeling is erg eenvoudig: Sluit o p de HFbussen van d e meetleiding de zender en de antenne a a n . Stel de zender in werking, zet de schakelaar o p stand UF en draai a a n 92, totdat de meter vol uitslaat. Schakel dan om naar UR en regel P1 zo af, dat d e meteruitslag zo klein mogelijk is. Dat is alles. Bij hogere zendvermogens d a n een paar Watt kan P1 worden overbelast. In dat geval moet P1 worden vervangen door een vaste 1-watt-weerstand. De waarde daarvan dient uiteraard overeen te komen met de bij de afregeling gevonden waarde van P t Het meetinstrument heeft een bereik van 30 tot 150 MHz; de gevoeligheid wordt groter naarmate de frekwentie hoger is. Bij lagere frekwenties entof kleine vermogens (MARC-apparatuur) zal het

misschien nodig zijn, de sensorlengte van 6 cm te vergroten tot bijvoorbeeld 10 cm. De staande-golfverhouding wordt als volgt gemeten: de meetleiding wordt tussen zender en antennekabel geschakeld. De schakelaar moet o p UF staan. Om bij het testen het zendvermogen konstant te houden, wordt d e zender gemoduleerd met een sinusvormig LFsignaal van bijvoorbeeld 1000 Hz. Dan wordt met P2 d e meter o p maximum gezet. Vervolgens wordt S1 omgeschakeld naar UR. De meter zal d a n (hopelijk) flink teruglopen. Wie het erg mooi wil doen, kan o p d e meterschaal meteen de staande-golfverhouding intekenen. Tabel 1 geeft het verband tussen d e meteruitslag (in procenten) en d e staande-golfverhouding. Een verhouding van 1 is in d e praktijk eigenlijk niet te bereiken, enige reflektie is vrijwel niet te vermijden. Van sommige antennes kan d e lengte worden veranderd; dat kan een effektief middel zijn om de staande-golfverhouding zo klein mogelijk te maken.

gVTPm

Onderdelenlijst

R1.R2 = 1 kQ R3 = 10 kQ P1 = instelpotmeter 100 Q (zie tekst) P2 «« potmeter 100 kQ, lineair C1,C2 = 330 pF C3,C4 = 100 nF D1,D2 = AA119 (germaniumdiode) M1 = draaispoelmeter 100 ^iA S1 = schakelaar, 1 x -om

Tabel 1.

meteruitslag

staandegolfverhouding

100% 75% 50% 25% 10% 0%

oneindig 7 3 1,6 1,2 1

Diversen: twee metalen kastjes (zie tekst) knop voor P2 2 HF-bussen, passend bij de zender 4 Cinch-chassisdelen met pluggen afgeschermde twee-aderige LF-kabel kort stukje koax-kabel (bijv. H43 of RG58U) 1 kleine Elex-print Geschatte bouwkosten zonder kastjes: ca. f 30,—

Figuur 4. Erg veel elektronica komt er niet aan te pas. Alle komponenten passen op een in de lengte doorgezaagde Elex-print, formaat 1.

Echte elektronicahobbyisten, met het hart op de rechte plaats, behandelen elektronische onderdelen met zachtheid. Van defekt geraakte IC's worden zeer voorzichtig alle 14 of 16 pootjes losgesoldeerd. Het is echter een tijdrovend en vervelend karwei, omdat met een normale soldeerbout nooit alle pootjes tegelijk verhit kunnen worden. Eindelijk is d a n het IC los. . . en de koperbanen a a n de onderkant van de print óók! Voordat men het nieuwe IC monteert, moet men dus eerst weer de print repareren. Eigenlijk is men d a n toch verkeerd bezig: het kapotte IC is gered, maar de print ligt in de vernieling. Dus beter geen scrupules: Is het IC kapot, d a n is

voorzichtigheid uit den boze. Met een kleine, scherpe zijkniptang knipt men eenvoudig alle pootjes o p de komponentenzijde van de print af. De draadeindjes kan men dan zonder problemen er één voor één uitsolderen. Maar ook als u twijfelt over de toestand van een IC-tje, moet u d e zaak objektief bekijken. Veel IC's die wij in Elex gebruiken zijn namelijk zó goedkoop (zeker de standaardtypen), dat het verlies van een eventueel intakt IC gemakkelijker te dragen is d a n een met draadeindjes opgelapte print. Om dergelijke problemen te voorkomen, kan men beter niet al te spaarzaam zijn in het gebruik van ICvoetjes. elex — 2-19

De enige voorwaarde om dit soort fotografie te kunnen beoefenen, is dus dat men een flitser bezit met een zeer korte flitsduur. Met moderne thyristorgestuurde flitsers valt dat gemakkelijk te bewerkstelligen. De flitsduur van ongestuurde flitsers is te lang (tot meer d a n een millisekonde),Thyristorgestuurde apparaten schakelen d e stroom door d e flitsbuis af, zodra de computer genoeg licht registreert. Om extreem korte flitsduren te verkrijgen, belicht men de "sensor" met een kleine zaklamp. Deze werkwijze heeft echter een nadeel: Men weet niet hoeveel licht de flitser afgeeft en

dus ook niet welk diafragma men kiezen moet. U kunt d a n ook beter eerst een paar proefopnamen maken o p een restje film. Daartoe moet het objekt met de geprepareerde flitser (zonder "aktie) gefotografeerd worden. Om u een idee te geven: De foto's bij dit artikel zijn (met opzet onder "amateuristische omstandigheden") gemaakt met een Metz CT 45-1 (richtgetal 45) o p c a . 1 meter afstand van de objekten (direkt geflitst) en werden opgenomen o p 27-DIN-film (zwart/wit), respektievelijk 21-DIN-film (dia). De diafragmainstellingen waren 22 en 32. Men kan eventueel ook met open sensor flitsen,

high-speed-fotografie het bevriezen van supersnelle bewegingen Bij high-speed-fotografie met elektronenflitser wordt de belichtingstijd niet door de sluiter van de kamera bepaald, maar door de flitsduur. Met een "snelle" flitser kunnen zelfs afgeschoten geweerkogels haarscherp gefotografeerd worden. Figuur 1. Met een naald wordt in een ballon geprikt: Heel even kan men in de ballon kijken, omdat de naar de kamera gekeerde zijde zich al teruggetrokken heeft. Dit moment wordt vastgelegd door de elektronenflitser. Figuur 2. Een met water gevulde ballon wordt met een windbuks doorboord. Te zien is, hoe het water het eerst naar buiten spuit door de kogelgaten. Het water in de ballon "staat" nog een ogenblik stil, terwijl de gespannen huid van de ballon sneller inkrimpt. Omdat het water in de ballon onder druk stond, "spuit" het nu alle kanten uit. Bij kleurenfoto's is het aan te bevelen om het water te kleuren (bijv. met kaliumpermangaan).

waarbij dan d e afstand tot het objekt klein, d e film zeer gevoelig en d e diafragma-instelling zo klein mogelijk zijn moet. Waar moet men nou o p letten bij dit soort opnamen? De eenvoudigste o p n a m e is die van de knappende ballon. De knal triggert daarbij de flits-timer (zonder vertraging). Om lelijke slagschaduwen te vermijden, bevelen wij u een donkere achtergrond a a n . De ruimte waarin de opnamen gemaakt worden, moet in ieder geval g o e d verduisterd worden. Omdat d e flitser namelijk pas door de knal ontstoken wordt, opent men d e sluiter van te voren en belicht

men dus met instelling "B" of met lange sluitertijden (0,5. . . 1 s). Terwijl u dit doet, m a g eventueel omgevingslicht geen noemenswaardige belichting veroorzaken. De ballon met water (de "waterbom") en de gloeilamp moeten met een windbuks stukgeschoten worden. Het is dan natuurlijk ook oppassen geblazen voor rondvliegende kogels en scherven! De flits-timer reageert op de knal van de windbuks en omdat d e kogel trager is d a n het geluid moet de afstand tussen de windbuks en ballon zo klein mogelijk zijn (waarbij men onherroepelijk natgespoten wordt). Bij de gloeil a m p kan men, vanwege de scherven, maar beter iets meer afstand bewaren. Om er nu toch voor te zorgen dat de flitser niet

ontsteekt voordat de kogel d e gloeilamp bereikt, kan men o p d e flits-timer een vertraging instellen of de flits-timer enkele meters van d e windbuks opstellen. De "gloeilampfoto" op het omslag is gemaakt

MAIÏKT-INFO Texas Instruments credit-card rekenmachines Het ultra platte rekenmachineprogramma van Texas Instruments, met een dikte van slechts 2 mm, is uitgebreid met het model Tl 1783. Deze calculator bezit, evenals d e andere uit deze reeks, de grootte van een credit-card. Credit-card formaat betekent dat d e rekenmachine eenvoudig kan worden meegenomen, zonder storend te werken. De styling loopt uiteen van kleurig, modern tot a a n klassiek toe. Deze Tl-"kaarten" beschikken over d e bekende licht-

aanraakbare mylar toetsenbordjes, die het invoeren vart gegevens vergemakkelijken. Het bijgeleverde beschermhoesje geeft een blijvende bescherming tegen allerlei invloeden van buiten. De machine kent d e vier standaard rekenkundige bewerkingen, bezit een geheugen, kan worteltrekken en procentberekeningen uitvoeren. Ook o p dit produkt geeft Texas Instruments twee jaar garantie Gemiddelde winkelprijs inkl. btw f 39,-.

Figuur 3. Splinters van de stukgeschoten gloeilamp. Deze foto was een van de proefopnamen voor de foto op het omslag. Op die bewuste foto is ook nog de gloeidraad te zien, die vóór het schot apart gefotografeerd werd.

Velpon

Er zijn dingen die nooit veranderen. Een oor a a n een koffiepot lijmen gaat nog steeds met d e bekend e tube Velpon lijm. Maar d e tijd staat niet stil. Materialen veranderen. Kijk maar eens om u heen. Stofzuigers, koffiezetapparaten, mixers, haar-

plastic

drogers, stofkappen voor platenspelers, maar ook speelgoed zoals Lego en Playmobil. Allemaal gemaakt van de meest moderne kunststoffen. We noemen ze meestal plastics. Maar die zijn er in allerlei soorten: ABS, Acrylglas (Perspex), hardPVC enz. Als zo'n huishouda p p a r a a t breekt was het tot voor kort nauwelijks te repareren en dus in de meeste gevallen niet meer te gebruiken. Speciaal voor al die moderne plasticsoorten ontwikkelde Velpon een nieuwe lijm: Velpon Plastic. Geschikt voor het repareren van d e meeste huishoudplastics. Volkomen kleurloos en bestand tegen heet water. Je ziet er, zoals Velpon het plastisch uitdrukt, geen barst meer van. Dure apparaten hoeven dus niet meer ongebruikt in een kast te staan. Een tube kost f 3,50.

Texas Instruments, Postbus 12995, 1100 AZAmsterdam X237M

ï«8 CÊ.

1 if 4

Plastic

met een d u b b e l e belichting: eerst d e (gedimde) gloeidraad (f8, 1/eo sec bij 21 DIN) en vervolgens (de stroom uitgeschakeld) het schot met de flitser. Wat men tenslotte later o p de foto's te zien krijgt, blijft toch altijd een beetje afhankelijk van het toeval. Daarom is het a a n te bevelen om van elk objekt meerdere plaatjes "te schieten". High-speed-fotografie kent legio toepassingen en eigenlijk moeten wij u waarschuwen: Uit eigen ervaring weten we dat zodra u er mee begint, deze tak van de fotografie u niet zo snel meer l o s l a a t . . .

Bruynzeel BV., Postbus 110, 4600 AC Bergen op Zoom X236M

elex -

2-21

elektronische benzinetank

voor modelrace-auto's Met behulp van wat simpele elektronica kan een modelauto-race nog een stuk realistischer en spannender worden. De hier beschreven schakeling houdt namelijk in de gaten hoeveel benzine er verbruikt is en stopt de auto als de tank leeg is. ".. .en nu komen de drie koplopers weer bij de laatste bocht aan. De nieuwe witte Porsche voorop, o p de voet gevolgd door zijn konkurrenten, een Lotus en een Tyrell. Dat zou best nog eens spannend kunnen worden als ze uit de laatste bocht komen en het rechte stuk o p zullen rijden. Maar wat is dat?! De favoriet valt stil en gaat naar de kant van de b a a n . Ik kan van hieruit niet zien wat er nou precies gebeurd is, maar ik geloof niet dat er iets a a n de auto mankeert. De coureur stapt uit en de mensen van d e hulpdienst duwen d e auto van de baan." 2-22 -

elex

Tja, daar helpt geen lieve moedertje a a n — uw modelauto heeft geen "benzine" meer. Dat had u eigenlijk al moeten zien toen de rode LED naast de trafo aangaf, dat u al voor de laatste bocht op "reserve" reed. Deze kleine verslapping van d e koncentratie heeft uw auto de zege gekost.

Benzinemeter Modelauto-races kunnen bijzonder realistisch zijn, omdat de modellen van tegenwoordig vaak precies lijken o p hun grote broers, afgezien van hef formaat natuurlijk. Alleen

d e onzekerheidsfaktor uit de praktijk, namelijk óf en hoeveel benzine er nog in d e tank zit, was een prikkel die men in de modelauto-racerij nog niet kon realiseren. Daarom hebben wij nu een schakeling bedacht, die tussen trafo en d e respektievelijke sporen geschakeld wordt. Deze schakeling zorgt er dan voor dat de auto o p dit spoor geen stroom meer krijgt als de tank leeg is. Men kan vervolgens weer binnen 15 seconden met behulp van een toets (S1) bijtanken. Een tankvulling is voldoende voor ongeveer 17. . .20 minuten. Hoe meer gas er echter gege-

ven wordt, des te meer "benzine" er wordt verbruikt. Geeft men steeds vol gas, d a n heeft men dus minder tijd ter beschikking. Net als in de praktijk, is dit natuurlijk een kwestie van ervaring en totdat u deze verkregen hebt, is het verstandig om er voor te zorgen dat u o p tijd g a a t tanken!

De techniek Kondensator C2 (zie schakelschema, figuur 1) wordt met S1 "volgetankt". De tijdkonstante r (Tau) laat zich berekenen uit de waarde van d e voorweerstand R1 en d e waar-

R5 I 2M2 I

-CA D2

A

03

n

rijstroom

|100n

< +Sf

re 9V!

L©

-_J 0MJ2S'

A1,A2=IC1 = LM358

de van C2: 10 kQ x 470 HF = 5 s. Om vol te tanken heeft men driemaal zoveel tijd nodig, dus 15 sec. De kondensatorspanning staat ook o p de ingangen 3 en 5 van de opamps A1 /A2. De beide andere ingangen (2 en 6) zijn over de spanningsdeler R2. . .R4 o p 1,3 V (A1) resp 1,2 V (A2) vastgelegd. Dit kleine spanningsverschil ontstaat door R3 en vormt zogezegd de "reservetank". A1 en A2 werken als vensterkomparatoren: dat wil zeggen dat wanneer de spanning a a n ingang 3 van A1 hoger is dan 1,3 V, d e uitgang "hoog" wordt. Daardoor geleidt T2 en de groene LED licht op, terwijl gelijktijdig T1 spert en d e rode LED dus dooft. De ingangsspanning van A2 is nu natuurlijk ook hoger d a n 1,2 V en daarom wordt de uitgang van deze o p a m p eveneens "hoog". Darlingtontransistor T3 geleidt en motor M krijgt stroom via de rails. Na een b e p a a l d e tijd (namelijk 470 nF x 2,2 MQ (R5)) van zo'n 17 minuten heeft kondensator C2 zich ontladen tot 30% van zijn kapaciteit en is de spanning op ingang 3 te laag. De uitgang van A1 scha-

kelt nu naar een lage spanning om, T1 geleidt en d e rode LED brandt. Wanneer d e rode LED gaat branden, heeft men nog een kleine reserve in de tank. Hiermee komt men echter niet erg ver, want de spanning daalt snel onder 1,2 V en d a n wordt ook d e uitgang van A2 "laag". Hierdoor spert T3 en schakelt de motor uit: uw auto blijft s t a a n . . . Om d e zaak nu nog realistischer te maken, moet d e tank van uw modelauto bij een hogere snelheid (hoger stroomverbruik) sneller leeggaan dan wanneer u langzaam rijdt. Schakeltechnisch gezien, moet C2 zich dus sneller ontladen. Hoe bereiken we dit? De wisselstroom van d e trafo wordt met D 2 . . .D5 gelijkgericht en vloeit naar de motor. Vervolgens g a a t hij door de geleidende T3 verder naar de massa en over R10 naar d e bruggelijkrichter. Stijgt nu het stroomverbruik door een hogere snelheid, d a n wordt d e spanning o p het knooppunt R5/R10 negatiever dan 0 en d e spanning over R5 dus hoger. Daardoor vloeit een grotere ontlaadstroom dan eerst het geval was, en ontlaadt de kondensator zich dus sneller. R10 is toe-

gevoegd om ervoor te zorgen dat er geen negatieve spanning kan ontstaan. Door de bruggelijkrichter is d e schakeling zowel voor modelracebanen op gelijkstroom, als ook voor banen op wisselstroom geschikt.

Figuur 1. Principeschema de benzinemeter

van

Figuur 2. Aan dit schema moet u zich echt houden, anders "knalt" het. Let op: Motor M wordt natuurlijk niet op de print gesoldeerd; op deze punten worden de verbindingen met de rails aangesloten.

Opbouw Voor de schakeling heeft men een Elex-print formaat 1 nodig en ook een klein kastje van (doorzichtig) kunststof (bijvoorbeeld "Heddic 222"). Op dit kastje kan men, na de nodige testritten, een schaalverdeling voor de benzinemeter plakken. Let er bij de aanschaf van de onderdelen g o e d o p dat R10 5 watt moet kunnen hebben! Wanneer u T3 insoldeert, moet u de koliektor (middelste aansluiting) iets naar voren buigen, o m d a t alle pootjes van dit type transistor o p een rij staan en niet, zoals gewoonlijk, in een driehoek. De "rijklare" schakeling wordt tenslotte met stukken d r a a d op één spoor aangesloten. Voor d e gebruikelijke twee sporen moet d e schakeling dus ook tweemaal opgebouwd worden.

Onderdelenlijst: R1,R* i = 10 kQ R2 = 68 kQ R3,R{ i - 1 kQ R5 = 2,2 MQ R7 = 2,2 kQ R8,R<1 = 470 Q R10 >-- 1,8 Q/5 W C1 - 100 nF C2 = 470 fjF/25 V D1 - 1N4001 D 2 . . D5 = 1N5404 D6 = LED, rood D7 = LED, groen T1 = BC557 T2 = BC547 T3 = BD679 1C1 = LM358 Diversen: S1 = schakelaar koellic haam voor T3, bijv. KL105 of SK13 9-V-batterij 1 Elex-print, formaat 1 geschatte bouwkosten:

ca. f 30, —

elex -

2-23

LED-doka- verlichting

Het woord "doka-verlichting" lijkt tegenstrijdig: Moet het in een doka nou donker of licht zijn? De hobbyfotografen onder ons weten wel wat we bedoelen. Het gaat hier over dat beetje gekleurd licht dat nodig is om in de doka te kunnen zien, maar dat te zwak is om het fotomateriaal te belichten.

Normaliter gebruikt men als dokaverlichting een kleine gloeilamp, die in een lichtdicht kastje met een filter gemonteerd is. Om de fotomaterialen namelijk niet te belichten, m a g doka-licht alleen maar uit b e p a a l d e rode of gele kleuren bestaan. Het toeval wil dat ook het licht dat LED's afgeven bijzonder geschikt is voor de doka. Vanwege de geringe lichtsterkte heeft men voor doka-gebruik echter verscheidene LED's nodig, waarbij hoogrendementLED's d e voorkeur genieten. Zo ontstaat een heel goede doka-verlichting 2-24 -

elex

zonder d e gebruikelijke nadelen als: — een hoge warmteafgifte — infrarode straling — een verkorte levensduur door veelvuldig in- en uitschakelen (automatische timer!).

De juiste

LED's

Voor de doka-verlichting zijn gewone LED's eigenlijk ongeschikt omdat hun lichtrendement maar 10 procent is van dat van hoogrendement LED's. In tabel 1 hebben we, de gegevens van enkele geschikte typen eens op

een rijtje gezet. Er zijn erbij die stromen tot 60 mA kunnen verdragen, waarbij ze d a n vaak meer d a n 50 m c d afgeven (millicandela; een eenheid van lichtsterkte). Met het o o g o p een zo hoog mogelijke levensduur zijn wij uitgeg a a n van een LED-stroom van c a . 30 mA (een veilige waarde voor praktisch alle typen). Met behulp van een potmeter kan de stroom echter naar smaak worden aangepast. De kleur die men kiest, is afhankelijk van het soort werk in de doka. Daarom zijn in figuur 3 d e golflengte-karakteristieken

van de LED's aangegeven, evenals de spektrale gevoel igheids-karakteristieken van verscheidene soorten fotopapier. Zoals u kunt zien, voldoen de rode LED's (CQV 51) het beste omdat ze geen enkele gevoeligheids-karakteristiek doorsnijden. Met geel licht daarentegen, kan men beter kontrasten onderscheiden. Het gebruik van groene LED's raden wij u af. De gele LED's zijn dus een bruikbaar kompromis. Wanneer men echter met orthochromatisch doka-materiaal werkt, is alleen rood licht toegestaan. Als men zich

Figuur 1. Een kastje met een doorzichtig deksel maakt het boren van 10 gaatjes voor de LED's overbodig. P i l ..

012

Figuur 2. De print-opbouw. Links de gelijkspanningsverzorging, rechts de stroomsturing voor de LED's.

BC 517

Figuur 3. De kurven van de spektrale verdeling van LEDlicht respektievelijk de fotopapiergevoeligheid. Waar de kurven zich snijden, bestaat de kans op ongewenste belichting.

BC517

j

* z i « takft

i

Figuur 4. De paar komponenten zijn ook door een beginnend hobbyist gemakkelijk op een print formaat 1 te solderen.

D l ... D10 = CQV51H,CQX54,CQW24-2 (rood) CQV53H,CQX74(geel)

3 ROOD CQV53 = GEEL GROEN CQV55 =

ILFO SPEED — . _> ILFO SPEED-MULTIGRADE

lighe

s

CQV-55

8

CQV-53

t 'ïï

CQV-51

'

\

\J

'

60

—

40

—

20


O DifO—lm I 0 ^o .„PTI^ .. o — H o

o—N DIS.

iMA l/:7

'

'

1/ *A 500

1 600

de luxe wil veroorloven, is het mogelijk om twee schakelingen in te bouwen: een rode èn een gele. Beide schakelingen worden door één trafo gevoed. Men kan met een reep van het betreffende fotopapier testen of de kleur van het licht en de lichtsterkte kloppen: De reep fotopapier in het midden vouwen en gedurende 4 minuten zó in d e ontwikkelaar leggen dat de ene lichtgevoelige zijde naar boven gekeerd is (dus naar de LED-verlichting toe) en d e andere naar beneden. Wordt de

—

V-h U

/ 400

j

\\

Iichtintens

1

papierg

'

SS

— ioo S

i

naar boven gekeerde helft van het papier grijs, d a n is de LED-verlichting te sterk. Oplossing: óf de LEDverlichting hoger hangen, of de potentiometer terugdraaien.

Opbouw Voor ons model hebben we een kastje met een doorzichtig deksel gebruikt. Onderin bevindt zich d e trafo en daarboven d e Elex-print (formaat 1) met de schakeling. Zekering, netschakelaar en trafo moeten volgens d e gebruikelijke "netspanningsvoorschriften" opge-

©-? 7oo nm

golflengte

'

85766X 3

—••

bouwd worden! Het geheel wordt met een passend aluminium hoekprofiel a a n de muur bevestigd. Zoals al eerder verteld werd, kan men meerdere schakelingen opbouwen. Zó kan men met verschillend gekleurde LED's de lichtkleur instellen. Gebruikt men LED's van één kleur, d a n verhoogt men het lichtrendement. In ieder geval moet men ervoor zorgen, dat de trafo voldoende stroom leveren kan. Per schakeling heeft men 2 x 30 mA, dus 60 mA nodig.

Onderdelenlijst R1 = 1,2 kQ R2,R3 = 100 Q PI = 1 kQ lineair Cl = 479 ^iF/40 V T1 = BC 517 D1...D10 = LED (zie tekst en tabel) D11...D14 = 1N4001 Tri = trafo 12 V 200 mA SI = dubbelpolïge netschakelaar Si = zekering 100 mA mtr Diversen: 1 Elex-print, formaat 1 Geschatte bouwkosten: ca. f 3 0 , - (inkl. trafo)

elex -

2-25

Tabel 1. .

fabrikant

type

hoek waarbij de lichtsterkte gehalveerd wordt

Ifmax in m A

typ. lichtsterkte in m c d bij Ifmax

golflengte bij max. ichtintensiteit in nm (bij lfma> in mA)

rood Siemens Siemens Siemens AEG-Telefunken AEG-Telefunken AEG-Telefunken AEG-Telefunken AEG-Telefunken AEG-Telefunken Valvo Valvo Valvo

CQV51H CQV53H CQV55H TLHR 6200 TLHY 6200 TLHG 6200 TLHR 6201 TLHY 6201 TLHG 6201 CQX54 COX 74 COX 64

Zo werkt de schakeling De schakeling die de LED's van stroom voorziet, bevat om te beginnen natuurlijk de gebruikelijke voedingsschakeling (trafo, gelijkrichterbrug en atvlakelko). Met (Darlington-) transistor T1 en potmeter P1 kan men de LEDstroom regelen. De transistor werkt als emittervolger voor d e spanning die van P1

24° 24° 24° 28° 28° 28° 28° 28° 28° 24° 24° 24°

60 60 60 30 30 30 30 30 30 30 30 30

afgenomen wordt. Vanwege de dubbele drempelspanning van T1 (Darlington!) staat over de weerstand-/LEDserieschakeling een spanning die 1,4 V lager is d a n d e basisspanning. In elke tak bevinden zich vijf LED's, waarover totaal ca. 12 V spanning valt, onafhankelijk van d e stroom. Volgens de wet van Ohm is d e stroom door elke tak afhankelijk van d e weerstands-

MA1ÏKT-INFO Hella auto-alarmsystemen Elke 4 minuten wordt er in ons land een auto opengebroken. Om uw auto hiertegen te beveiligen, biedt Hella een uitgekiend auto-alarm-systeem volgens het bouwsteenprincipe. U kunt kiezen tussen twee verschillende basissets: Basisset A werkt met een in de auto verdekt gemonteerde aan/uit-schakelaar en basisset B met een a a n d e buitenkant gemonteerd veiligheidsslot. Als aanvulling o p deze basissets zijn er nog twee uitbreidingssets verkrijgbaar, te weten een wiel- en wegsleepbeveiliging en een ultrasone interieurbeveiliging. 2-26 -

elex

Beide uitbreidingssets kunnen slechts in kombinatie met één van de twee basissets worden gebruikt. Sluyter BV., Postbus 9688, 3506 GR Utrecht X242M

25...50 25...50 25...50 18 18 18 25 25 25 >15 >15 >15

(20) (20) (20) (20) (20) (20) (20) (20) (20) (10) (10) (10)

geel

groen

638 592 561 635 585 565 635 585 565 630

waarde van R2 en R3 en de a a n g e l e g d e spanning. Omdat de spanning met d e potmeter geregeld wordt, regelt men tevens de stroom door de weerstand respektievelijk de LED's. De LED-stroom o p zijn beurt bepaalt de lichtsterkte. Door wijziging van R1 kan het regelbereik van P1 eventueel worden aangepast.

590 560

(20) (20) (20) (20) (20) (20) (20) (20) (20) (10) (10) (10)

Tabel 1. De belangrijkste gegevens van enkele hoogrendement-LED's. Rode en gele LED's zijn bijzonder geschikt voor de dokaverlichting.

waaklampje Wie het waaklampje zelf in d e steker wil inbouwen, moet om veiligheidsredenen voorschakelweerstand R1 (330 k£2) in serie opnemen met het neonlampje. In het geval dat een neonlampje met houder al voorzien zou zijn van een voorschakelweerstand, zal de extra weerstand geen invloed hebben op d e helderheid. Met deze weerstandswaarde ligt het stroomverbruik ruim onder 1 mA. Het inbouwen in de steker is echt iets voor handige knutselaars; vooral wanneer een neonlampje met een houder gebruikt wordt

In het duister tasten is vervelend. Een paar heel kleine lampjes — waaklampjes — zijn vaak voldoende om een heleboel ellende te voorkomen. Dezelfde lampjes kunnen ook als wegwijzer dienst doen, wanneer men ze o p regelmatige afstanden in bijvoorbeeld een lange en donkere g a n g monteert. Tenslotte zijn waaklampjes ideaal voor d e kinder- of babykamer-, wordt het kind 's nachts wakker, d a n ziet het altijd een geruststellend lichtpuntje. Waaklampjes zijn in de handel te koop, maar je kunt ze ook gemakkelijk

Om de lichtschakelaar te vinden in donkere, onbekende ruimten, moet men vaak halsbrekende toeren uithalen. Meestal wordt de lichtschakelaar pas gevonden, nadat men zich ettelijke keren gestoten heeft -j- het humeur is intussen beneden alle peil. Een klein waaklampje bewijst in zo'n geval goede diensten (voor gezondheid en humeur). zelf maken. Figuur 1 geeft het schema. Er zijn maar drie dingen nodig: een steker met randaarde, een voorschakelweerstand R1 (330 kQ/125 mW) en het neonlampje. Omdat deze onderdelen samen bijna net zo duur zijn als een exemplaar dat men kan kopen, is het zelf in elkaar knutselen ervan alleen rendabel als u d e onderdelen nog ergens in d e rommeldoos heeft liggen. Over de steker met randaarde en de voorschakelweerstand valt niet veel te vertellen, over het neonlampje echter des te meer.

hankelijk is. Wanneer de ontsteekspanning 90 volt bedraagt, d a n moet de voorschakelweerstand 330 kQ zijn. Voor een ontsteekspanning van 135 volt is 100 ks voor R1 voldoen-

Het neonlampje moet geschikt zijn voor een netspanning van 220 volt. Bovendien is de hoogte van d e ontsteekspanning nog van belang, omdat d e te gebruiken voorschakelweerstand daarvan af-

F/guur 1. Weerstand R1 houdt de stroom door het neonlampje binnen toelaatbare grenzen.

1 BI I 330k I

0 220V^-

O 84631X 1

Figuur 2. De inbouw van het neonlampje in de steker met randaarde is iets voor de echte knutselaar.

de. Bovendien zijn er neonlampjes mèt en zónder houder verkrijgbaar. Neonlampjes mèt houder hebben vaak al een ingebouwde voorschakelweerstand.

(figuur 2). Men moet dan namelijk d e aarding van de steker verwijderen. Bovendien m a g het montageschroefje (dat beide stekerhelften met elkaar verbindt) zich niet in het midden van d e steker bevinden — d a a r zit namelijk het onderste gedeelte van het neonlampje. Het probleem van "waar laat ik dat a l l e m a a l " is bij neonlampjes zónder houder minder groot. In dit geval moet u er echter op letten dat de beide aansluitdraden van het neonlampje geïsoleerd moeten worden. Bij dit soort neonlampjes brengt de mechanische verbinding weer iets meer problemen met zich mee. Maar ja, dat maakt het voor een echte knutselaar juist zo aantrekkelijk — een echte uitdaging! elex - 2-27

fofca-thermostaat

§[§

temperatuurbewaker voor ontwikkelbaden

•im

Bij het werken in de doka blijft de temperatuur van de baden nog altijd een kritisch punt. Vooral ontwikkelaar is gevoelig voor temperatuurvariaties. De dokathermostaat zorgt ervoor, dat de temperatuur van het ontwikkelbad konstant blijft.

Aangezien m a g worden aangenomen dat, ais u erin a a n het werk bent, d e temperatuur van d e doka niet onder d e 16°C zal liggen, is er niet zo gek veel energie n o d i g om het ontwikkelbad te verwarmen. Een verwarmingselement dat door laagspanning gevoed wordt, is d a n ook ruimschoots voldoende. Een dergelijk element is veilig in het gebruik en kan bovendien gemakkelijk uit een stuk weerstandsdraad gemaakt worden. 2-28 -

elex

De

schakeling

Figuur 1 laat het schema van d e doka-thermostaat zien. Als temperatuursensor gebruiken wij een NTC, een weerstand met een negatieve temperatuurkoëtficiënt. Deze goedkop e sensor is voor deze toepassing uitermate geschikt. Bij een temperatuur van 20 °C bedraagt de spanning over NTC R5 ongeveer 0,67 V. Op d e loper van P1 kan men een spanning instellen, die over-

eenkomt met een spanning over de NTC bij een b e p a a l d e gewenste temperatuur (0,245 V.. ..0.85V). Wordt d e door d e NTC gemeten temperatuur lager d a n de gewenste temperatuur, dan neemt d e spanning over R5 toe. De spanning wordt dus hoger d a n die o p d e inverterende i n g a n g van IC1 en d e uitgang van d e schmitt-trigger wordt "hoog". De schakeldrempels (hysterese) van IC1 kan

men beïnvloeden door d e keuze van R6. Zonder R6 is er maar een heel kleine temperatuurverandering nodig om IC1 te laten omschakelen. In ons geval zorgt R6 voor een kleine hysterese van ongeveer 7 mV. Dat komt overeen met een temperatuurhysterese van ongeveer 0,25°C (bij 25°C). Bij 25°C bedraagt d e weerstand van d e NTC R5 ongeveer 500 Ohm. Omdat d e weerstand varieert met ongeveer ó% per °C, komt

m m

0 ' H -oo

bijvoorbeeld een temperatuurverandering van 1°C bij 25°C overeen met een spanningsverandering van 28 mV. Een hoog nivo a a n d e uitg a n g van IC1 heett als gevolg dat triac Tril wordt "getriggerd" en het verwarmingselement R9 van stroom voorziet, waardoor het ontwikkelbad verwarmd wordt. LED D3 laat zien wanneer het verwarmingselement ingeschakeld is. Omdat rood licht in een doka d e voorkeur geniet, kan men het beste een rode LED inbouwen.

De

bouw

Het nabouwen van d e schakeling o p een standaard-print formaat 1 (figuur 2) is betrekkelijk eenvoudig. De triac moet van een koellichaam worden voorzien. Iets meer werk daarentegen heeft u met het maken van het verwarmingselement uit weerstandsd r a a d . U kunt het element zowel onder het ontwikkelb a d plaatsen als erin. Vanwege d e betere warm-

teoverdracht geniet de tweede mogelijkheid echter de voorkeur. Om d e weerstandsdraad te verwerken als in figuur 3, moet u als volgt te werk g a a n . Om te beginnen moet u d e d r a a d op een aantal punten met d e soldeerbout verhitten en vervolgens in d e bak vastdrukken, zodat d e kunststof smelt. Voorzichtig, want anders brandt u gaten in d e b o d e m . Als d e d r a a d g o e d vastzit, soldeert u a a n beide uiteinden twee dikke, geïsoleerde stukken litzedraad die door twee gaten in d e wand van de bak naar buiten worden gevoerd. Aan d e stukken litzedraad wordt een klinksteker van 3,5 mm bevestigd, die samen met de litzedraden door middel van twee-komponentenlijm o p d e rand van d e bak geplakt wordt. U moet er echter g o e d o p letten dat lifze, weersfandsdraad en steker g o e d met lijm bedekt zijn om direkt kontakt met de ontwikkelvloeistof te voorkomen. Vooral d e achterkant van d e steker moet g o e d "ingepakt" worden. Eventueel kunt u n o g een tweede l a a g lijm

o-~—Q

Figuur 1. De doka thermostaat bestaat uit een netspanninggedeelte en een temperatuursensor (R5) met schmitt-trigger (IC1). Figuur 2. De schakeling wordt gebouwd op een standaardprint formaat 1. De triac moet voorzien zijn van een koellichaam. Figuur 3. De tekening laat zien hoe het verwarmingselement (weerstandsdraad) in de bak gemonteerd wordt. Figuur 4. De NTC mag niet in rechtstreeks kontakt komen met de vloeistof. Met een paar lagen twee-komponentenlijm (op expoxy-basisl kan dat worden bewerkstelligd.

Onderdelenlijst: R1* = 270 Q/1 W R2 = 10 kQ R3 = 150 kQ R4 = 39 kQ R5 = NTC (500 Q bij 25°C) R6 = 680 kQ R7,R8 = 1 kQ R9* = 10-kQ-multiturn-instelpotmeter C1 - 100jxF/40V C2 = 100 nF D1 • 1N4001 D2 = zenerdiode 10 V/1 W D3 = LED, rood TrM = TIC 206 IC1 = CA3140E SI = dubbeipolrge netschakelaar F1 = zekering, 250 mA traag Tr1* = nettrafo 12...25 V / 2 A s e k . koeflichaam voor Tril (KL 105 of Sk 13) 1 Elex-print, formaat 1 geschatte bouwkosten (zonder weerstandsdraad en trafo: ca. f 2 5 , -

*zie tekst

elex - 2-29

3 zfelrtst

*

O

§

1 / 1/

I

f

aan de rand van de bak hangen

1/ /

§JJf

*

1

/ 'i

u

^

twee-komponentenlijm NTC 85781X-4

^i^^^^^^i 8S781X-3

aanbrengen. Onze keuze voor twee-kom ponentenlijm (op epoxy-basis) is overigens niet toevallig, aangezien deze lijm bestand is tegen zuren en andere chemicaliën. Vervolgens neemt u een nieuw stuk litzedraad dat u a a n de ene kant voorziet van een klinkstekerbus en dat u a a n de andere kant verbindt met d e op de print aanwezige klemmen. Het verwarmingselement moet atgestemd zijn op d e trafo, omdat d e weerstand van d e d r a a d en d e trafospanning samen de verwarmingskapaciteit bepalen. Ook d e afmeting van d e bak is van belang. Want hoe groter de bak, deste meer vloeistof er warm gehouden moet worden en des te meer energie er nodig is. In d e praktijk bleken d e volgende waarden bruikbaar: Voor een 18 x 24 c m bak met c a . 0,5 liter vloeistof, kunt u het beste 1 meter d r a a d gebruiken met een weerstand van 10 ohm per meter. Voor een bak van 30 x 40 cm en ongeveer 1,5 liter vloeistof, gebruikt u 2 meter d r a a d 2-30 — elex

van 5 ohm per meter. Bijzonder prettig werkt een transformator die over verschillende sekundaire spanningen beschikt. Ook d e NTC wordt beschermd tegen zuren en andere chemische stoffen door hem te dompelen in twee-komponentenlijm. Bovendien kunt u het beste a a n de twee aansluitdraden een haakje bevestigen waarmee de NTC a a n d e rand van de bak kan worden gehangen (figuur 4). U moet echter g o e d in d e gaten houden dat weerstand R1 aan d e trafospanning moet worden aangepast. Hiervoor kunt u d e volgend e formule gebruiken: R1 = 25 • (1,4

• UTR/V

-

10)Q Bijvoorbeeld: 15 V trafospanning: R = 25 • (1,4 • 15 - 10)Q = 275 Q (dichtstbijliggende waarde uit d e standaardreeks: 270 Q).

De praktijk Voordat de schakeling vlekkeloos werkt, moet ze eerst nog afgeregeld wor-

den. Hiertoe dompelt u d e NTC in een bak water met d e gewenste temperatuur. Daarna stelt u instelpotmeter P1 zó in dat a a n de loper de minimale spanning ligt. Vervolgens draait u de loper zover terug dat LED D3 nog net oplicht. Dat was het! Uw dokathermostaat is klaar voor gebruik. Indien gewenst, houdt d e thermostaat niet alleen het ontwikkelbad o p temperatuur, maar ook het fixeerbad. Aan d e schakeling zelf hoeft daarvoor niets te worden veranderd, alleen moeten er nu natuurlijk twee bakken met verwarmingselement worden uitgerust. Wèl dient men er o p te letten dat d e trafo in staat is d e vereiste stroom te leveren en dat d e stroom door d e triac niet hoger wordt d a n 3A. Als één doka-thermostaat twee bakken "bewaakt", moeten beide bakken hetzelfde formaat hebben en dezelfde hoeveelheid vloeistof bevatten. De NTC wordt in d e ontwikkelvloeistof g e d o m p e l d en als u van te voren de twee bakken o p d e gewenste temperatuur gebracht

hebt, zal d e schakeling ze vanaf dat moment redelijk g o e d konstant houden. Het resultaat wordt natuurlijk nog beter als u het extra werk en kosten niet schuwt en nog een tweed e doka-thermostaat bouwt. Tot slot nog een tip: Om te voorkomen dat de vloeistof die zich vlak bij hef element bevindt warmer wordt d a n die in d e rest van de bak, verdient het aanbeveling om d e vloeistof met regelmatige tussenpozen te bewegen. Dat is met name van belang bij PE-papiersoorten, omdat die een vrij korte ontwikkeltijd hebben. U hoeft niet in de vloeistof zelf te roeren, maar u kunt volstaan met de hele bak zachtjes heen en weer te kiepen.

kontakttestet Hoeveel uren hebt u al doorgebracht met het zoeken naar een foutje in een van uw schakelingen? Deze tijdrovende "elektronische puzzeluurtjes" behoren nu tot het verleden. Met de kontakttester spoort u snel en doeltreffend fouten in schakelingen en printen op.

Eindelijk is het dan zo ver. .. Alle komponenten zijn o p d e print gesoldeerd, d e soldeerbout g a a t a a n de kant en de voedingsspanning wordt met de zojuist opgebouwde schakeling verbonden. Maar tegen alle verwachting in geeft ze geen kik. "Rien ne va plus" of in g o e d Nederlands "niets gaat meer". Bij een spelletje roulette nemen we daar misschien genoegen mee (pech gehad), maar in dit geval zijn we hoogst waarschijnlijk niet van plan om iets aan het toeval of het geluk over te laten. \

Wanneer een schakeling niet meteen funktioneert, is d e meest voorkomende oorzaak een fout in de opbouw. Misschien zitten er komponenten o p een verkeerde plaats of werd er een d r a a d b r u g vergeten. Met d e kontakttester — ook doorgangspieper of doorgangstester — kunt u d e verbindingen tussen d e verschillende komponenten snel testen. Een akoestisch signaal geeft a a n dat d e verbinding in orde is. Géén signaal wil

zeggen dat de verbinding onderbroken is óf dat koud e soldeerplaatsen ontoelaatbaar hoge overgangsweerstanden hebben die een fout in d e schakeling veroorzaken. Wanneer de kontakttester verbonden wordt met twee punten in d e schakeling die niet met elkaar in verbinding horen te staan, — en men hoort wél een signaal, d a n heeft men met een kortsluiting te maken.

Een geleidingsweerstand van maar 1 ohm zorgt er al voor dat de zoemer ophoudt, waardoor bij printen kortsluitingen en onderbrekingen gemakkelijk o p te sporen zijn. Overigens wordt met de kontakttester rechtstreeks gemeten a a n d e aansluitingen van komponenten en IC-pennen o p de komponentenzijde van d e print. Het beschadigen van gevoelige komponenten is onmogelijk, omdat het testsignaal bijzonder l a a g is.

N

elex — 2-31

3 mA

><*

TP 9VJ

Figuur 1. De kontakttester toont kortsluitingen en onderbrekingen in elektronische schakelingen en printen aan. In het geval van een kortsluiting (of doorverbinding) — de gemeten weerstand is dan 1 ohm of minder — geeft de zoemer een akoestisch signaal. Figuur 2. De kompiete kontakttester, met uitzondering van batterij, schakelaar SI en meetbussen, kan op een Elexprint formaat 1 ondergebracht worden.

00 J . ir PB 2720 N1 =%IC2 = 4093

De schakeling Het centrale deel van de kontakttester in figuur 1 wordt gevormd door o p a m p IC1, in kombinatie met de weerstanden R1 tot en met R6 en instelpotmeter P I De o p a m p werkt als verschilversterker: dat wil zeggen, dat IC1 alleen maar reageert o p een spanningsverschil tussen d e inverterende (pen 2) en d e niet-inverterende ing a n g (pen 3). Het verschilsignaal tussen beide ingangen wordt krachtig versterkt en verder geleid naar de uitgang (pen 6). Wanneer d e testpennen niet aangesloten zijn, dan hebben beide aansluitpunten A en B ongeveer een gelijk spanningsnivo — de halve voedingsspanning. Dit komt doordat R1 en R3 gelijke waarden hebben. Vanwege weerstand R2 is d e spanning o p punt A circa 2 mV hoger dan de spanning o p punt B. Daardoor is de spanning a a n de miningang (pen 2) iets hoger d a n a a n de plus-ingang (pen 3). Omdat d e o p a m p werkt met maximale versterking, is dit kleine spanningsverschil voldoende om de uitgang nul volt te laten worden. Wanneer men de testpennen met A en B verbindt en men ze vervolgens kortsluit, d a n overbrugt men weerstand R2. Met instelpotmeter P1 stelt men de spanning a a n d e plusingang zó In, dat zij — in geval van kortsluiting van 2-32 -

elex

R2 — iets hoger is dan die a a n d e min-ingang. De uitgang van IC1 is dus in dit geval altijd hoog. De o p a m p g e d r a a g t zich als volgt: Sluit men beide pennen kort, d a n heeft de uitgang altijd een positieve spanning. Deze spanning komt ongeveer overeen met d e voedingsspanning. Worden d e beide meetpennen met elkaar verbonden door een weerstand van 1 ohm of groter, dan wordt de opamp-uitgang nul. Wat we nog niet besproken hebben, dat is het akoestische signaal. Hiervoor dient de oscillator die o p g e b o u w d is met N1, R7, P2, C1 en piëzo-zoemer Bz. Oplettende Elex-lezers kennen deze astabiele multivibrator — die een rechthoeksignaal afgeeft — al. De aangesloten zoemer bereikt d e maximale geluidssterkte pas bij een frekwentie van 4,6 kHz; hij verbruikt dan ongeveer 3 mA. Met P2 kan men d e frekwentie — en dus ook de geluidssterkte — instellen. De oscillator wordt door het uitgangssignaal van de o p a m p in- en uitgeschakeld. Wanneer het uitgangssignaal "0" is, d a n hoort men niets omdat pen 11 van N1 logisch 1 is. De oscillator begint pas te werken wanneer de uitgang van IC1 logisch 1 wordt (kortsluiting!). Kondensator C1 wordt afwisselend geladen en ontladen waardoor een rechthoeksignaal ontstaat dat door

d e piëzozoemer weergegeven wordt.

Opbouw en afregeling Vanwege het kleine aantal kom ponenten zal de opbouw geen problemen opleveren — vooral niet als u naar figuur 2 kijkt. Alleen bij het inbouwen van C2 en d e IC's moet men g o e d opletten. Voor d e IC's moet men in ieder geval voetjes gebruiken. Als voeding is een blokbatterij van 9 V voldoende. Deze wordt via schakelaar S1 met d e kontakttester verbonden. Alvorens men d e schakeling in het kastje inbouwt, wordt eerst getest of ze funktioneert. Daartoe zet men d e instelpotmeters P1 en P2 in de middenstand, sluit de batterij a a n en verbindt d e punten A en B met elkaar. Het is mogelijk dat de zoemer zich nu al laat horen. Met P2 stelt men d e geluidssterkte in. Verbreekt men het kontakt tussen de beide testpennen, d a n stopt d e zoemer. Zo niet, d a n legt men hem het zwijgen o p met P I Om de hele schakeling korrekt af te regelen, legt men tussen d e beide testpennen een weerstand van \ ohm met een tolerantie van 5 a 10%. Vervolgens verdraait men P1 totdat men niets meer hoort; d a a r n a draait men P1 weer zover terug dat d e zoemer juist opklinkt. De

Onderdelenlijst: R1.R3 = 22 k ö R2 = 10 Q R4,R5,R7 = 1 kQ R6 = 470 kS PI = 10 k ö , instelpotmeter P2 = 2,5 k ö , instelpotmeter C1 = 100 nF C2 = 1 0 ^ F / 1 0 V IC1 = 741, opamp IC2 = 4093 S1 = aan-/uit-schakelaar 1 batterijclip 1 9-V-blokbatterij 1 piëzo-zoemer PB2720 4 soldeerpennen 1,2 m m | flexibele schakeldraad 1 Elex-print, formaat 1 1 kunststofkastje

Figuur 3. De montage van de schakeling in een kastje is niet moeilijk. Men hoeft alleen maar een paar gaatjes te boren.

schakeling is d a n g o e d afgeregeld, wanneer de zoemer niet opklinkt als de beide testpennen door een weerstand van een paar ohm met elkaar verbonden worden. "Zoemt" de zoemer echter helemaal niet, dan moet u de schakeling nog eens kontroleren: zitten alle komponenten op de juiste

plaats, hebben ze de juiste waarde, etc Meet d e spanningen o p punt A en B met een multimeter — ze moeten ongeveer 4,5 V bedragen. Zijn d e testpennen niet met elkaar verbonden, dan moet de spanning aan de uitgang van IC1 l a a g zijn. Zijn ze daarentegen kortgesloten, dan moet deze spanning

MINI SCHAKELING transistor-zener Misschien is u wel eens een schakeling opgevallen met daarin een transistor, die slechts met twee pootjes aangesloten was of waarvan twee aansluitingen kortgesloten waren. Uw vermoeden dat de tekenaar sliep, is niet (helemaal) juist. De merkwaardige transistor werkt namelijk als een zenerdiode. De basis-emitter-overgang van een siliciumtransistor heeft in d e sperrichting ind e r d a a d zenerachtige kenmerken; hij kan dus bij een b e p a a l d e spanning weer geleiden. Deze spanning is tamelijk stabiel en onafhankelijk van de stroom. De "transistor-zener" kan men op twee manieren aansluiten: Öf men ge-

bruikt alleen d e emitterbasis-diode (figuur 1a), öf alleen het emitterkollektor-trajekt (figuur 1b). In het eerste geval levert dit een zenerspanning op tussen 7,5 en 10 V — afhankelijk van type en exemplaar. In het tweede geval bedraagt de zenerspanning 8. . .10,5 V, omdat de drempelspanning van de basiskollektor-diode er nog bijkomt. Het temperatuurgedrag van 1b is beter (1a: 6 . . . 8 m V / ° C en 1b: 4...6mV/°C). De stroom zou volgens de fabrikanten bij de BC 547 (of soortgelijke transistoren) niet hoger mogen zijn dan enkele milliampères. Uit pure overmoed (en om de grenzen vast te leggen) hebben wij het in ons la-

logisch 1 zijn. Dat is echter afhankelijk van instelpotmeters P I Is dit allemaal in orde, d a n kan de fout alleen nog maar liggen bij IC1 en d e omringende komponenten. Het is belangrijk dat d e gebruikte zoemer van het in de onderdelenlijst vermelde type is. Wanneer de schakeling

boratorium uitgeprobeerd met 50 mA. Dat lukte ook nog, want d e transistoren bleken niet al te kieskeurig. Wil men de transistor echter beslist niet "om zeep helpen", d a n kan men beter toch maar wat zuiniger met de stroom zijn.

uiteindelijk funktioneert, dan kan ze in een klein en handzaam kunststofkastje ingebouwd worden. De foto in figuur 3 laat de opbouw van het geheel zien.

1a &

jcr

€> = 7 , 5 . . . 10 V

:-u >X-1a

&A

1b xr

€> =

A

Xf

elex - 2-33

overlooplicht In veel trappehuizen kom je 'm tegen: zo'n schakelaar die je onderaan de trap indrukt, waarna het licht net lang genoeg aan blijft om de volgende verdieping te bereiken. Dat is in principe natuurlijk heel mooi, maar als je slecht ter been bent loop je 't risiko halverwege de trap in het donker te staan, en dat is toch minder leuk. . .

De gewone in de winkel verkrijgbare tijdschakelaars (want dat zijn het in feite) werken nog altijd elektromechanisch. Het is daarom hoog tijd ze door een elektronisch alternatief te vervangen. En voor wie die reden nog niet voldoende is: bij het Elexoverlooplicht (wij vonden "automatische trappehuisverlichtingsschakelaar" 'n tikje te lang) kan d e tijd dat het licht a a n blijft, ingesteld worden tussen een halve minuut en een heel uur. Dat zien we een kanten-klaar gekochte schakelaar nog niet zo gauw nadoen! Zo kunnen we de schakeling bijvoorbeeld ook gebruiken om in de kinder(slaap)kamer automatisch het licht uit te

schakelen (als het leeshalfuurtje voorbij is).

De schakeling De schakeling van het overlooplicht (figuur 1) bestaat uit drie blokken: de netvoeding, de teller en d e schakellogika. Bij de voeding zien we een bijzonderheid: de werkspanning (ongeveer 12 V) voor het relais (Re1 in het schakel-"blok") wordt direkt van de pluspool van bufferelko C3 afgenomen. De rest van de schakeling draait op 5V; deze spanning is afkomstig van de "vaste" spanningsregelaar IC3. De teller bestaat uit slechts één enkel IC (IC1),

twee weerstanden en een kondensator. R1, R2 en C5 bepalen de frekwentie van d e oscillator die in het IC is geïntegreerd. Het IC wordt "bestuurd" door middel van d e resetingang. Als hierop een logische 1 staat, d a n zijn alle uitgangen logisch 0 en staat de teller o p nul. Zodra het signaal op d e resetingang naar logisch 0 gaat, gaat de teller a a n het werk. De eerste delertrap in het IC deelt het kloksignaal van d e interne oscillator door twee: bij elke neergaande flank van d e klok (het signaal gaat van logisch 1 naar logisch 0) verandert het logisch nivo op de uitgang van deze trap. Het uitgangssignaal van de eerste trap

wordt als klok voor de tweede delertrap gebruikt. Op die manier wordt het oorspronkelijke kloksignaal al door vier gedeeld. In totaal zijn er veertien van dergelijke delertrappen achter elkaar geschakeld. Het tijdvolgordediagram van figuur 2 geeft een duidelijke indruk van d e werking van d e teller. We hebben trouwens niet meer d a n de eerte vijf trappen getekend: bij de veertiende trap zou zelfs de dubbele paginabreedte van deze Elex niet meer voldoende zijn geweest (wie er zin in heeft, kan eens proberen een volledig diagram te tekenen, bijvoorbeeld o p de achterzijde van een rol behang...).

Foto. De kompak te bouw van ons prototype blijkt duidelijk uit deze foto.

2-:•34 -

elex

De hoofdzaak zal in elk geval duidelijk zijn: hoe hoger het nummer van d e delertrap, des te later verschijnt er voor het eerst een logische 1 aan z'n uitg a n g . Op deze manier kan d e teller ook als vertragingselement worden gebruikt, en dat is precies wat we hier doen. De maximale vertragingstijd bij d e door ons gekozen waarden van R1, R2 en C5 bedraagt een uur. Nu is het eigenlijk alleen nog maar nodig dat de teller door een druk o p d e lichtknop wordt gestart; tegelijk moet een relais aantrekken waardoor de lamp aangaat, en het relais moet weer afvallen zodra d e gekozen telleruitgang logisch 1 wordt. Voor dit alles zorgt d e schakellogika. Het hart ervan wordt gevormd door de met d e poortjes N2 en N3 o p g e b o u w d e flipflop. Met behulp van de waarheidstabel (tabel 1) kunnen we d e werking van deze flipflop doorgronden. Via R4 staat, zolang er niet o p het lichtknopje S1 wordt gedrukt, een logische 1 o p ingang pen 6 van d e flipflop (FF). De logische 0 van d e uitgang van d e teller wordt door N1 geïnverteerd, zodat ook FF-ingang pen 1 logisch 1 is. De flipflop houdt zo de voorafgaande (d.w.z. voora f g a a n d a a n het " 1 " worden van d e ingangen) toestand vast. Maar hoe g a a t dat eigenlijk in z'n werk? Laten we er eens van uit g a a n dat uitgang pen 4 logisch 0 en uitgang pen 3 logisch 1 is. We zullen nog zien dat d e schakeling altijd in deze "rusttoestand terugkeert. Pen 4 schakelt via R6 transistor PI en zodoende ook het relais. Bij een "0" o p pen 4 is het relais afgevallen en het licht uit. De ' T ' op pen 3 houdt d e teller in d e reset-toestand. De schakeling bevindt zich nu in de (stabiele) ruststand. Wanneer iemand nu S1 indrukt, komt er een logische 0 o p pen 6. Daardoor komt er o p uitg a n g pen 4 een " 1 " en o p pen 3 een "0". Via T1 en

l Figuur 1. De schakeling van het overlooplicht ziet er eenvoudiger uit dan zij is: veel zit in de drie IC's verstopt. Maar dat leggen we natuurlijk in de tekst uit. Figuur 2. Het tijdvolgordediagram geeft een duidelijke indruk van de werking van het teller-IC 4060. Tabel 1. De werking van de NAND-f lipflop N2/N3 kunnen we uit deze waarheidstabel halen.

««* jiruirinjuuuuuuuinjiJLnrLnruuuuir QO

j~UTrunjijnjnjnjn_jrLrLr

Q2

j

1

r

03.

Q4

Tabel 1.

ingang pen 6

uitgang pen 4

uitgang pen 3

ongedefinieerd (verboden ingangskonditie) 1 I 0 0 | 1 vorige uitgangstoestand wordt vastgehouden

Figuur 3. Het elektronicagedeelte van de schakeling vindt 'n plaatsje op een Elexprint formaat 1. Alle aansluitpunten zijn in deze figuur te zien. Figuur 4. Zo sluiten me vier lampen aan op een relais met vier maakkontakten, zonder overbelasting van de kontakten te riskeren.

Onderdelenlijst R1,R2 = 470 k R3,R5,R6 = 10 k R4 = 1 M C1,C2 = 10 nF C3 = elko 470 ^F/16 V C4 = 100 nF C5 = 470 nF T1 = BC547B D1 =» 1N4148 IC1 = 4060 IC2 = 4093 1C3 = 78L05 B1 = B25C500 diversen; 5 1 = drukknop enkelpolig maakkontakt (zie tekst) Tr1 = trafo, sekundair 9 V/150 m A Re1 = printrelais 12 V (bijv. Siemens V23030-A1017-A104), zie tekst 1 Elexprint formaat 1 al naar gelang de toepassing: sleutelschakelaars, aansluitsnoeren, kastje (zie tekst) 5 2 = schakelaar enkelpolig aan/uit (zie tekst) Geschatte bouwkosten: f 17,50

2-36 — elex

Re1 gaat d e lamp nu a a n en tegelijk wordt (via pen 3) de teller vrijgegeven. Zodra de knop wordt losgelaten, wordt C1 zeer snel geladen, zodat er o p pen 6 weer een logische 1 verschijnt en d e flipflop zich zodoende in de "houd"-toestand bevindt: de nieuwe uitgangssituatie (die het tegengestelde is van de ruststand) wordt vastgehouden. Na d e gekozen vertragingstijd verschijnt er een " 1 " a a n de uitgang van d e teller, welke door N1 wordt geïnverteerd. Dit levert een logische 0 op FF-ingang pen 1. Uitgang pen 3 wordt nu " 1 " en pen 4 "0". En dat komt ons bekend voor: d e ruststand is teruggekeerd en d e lamp is natuurlijk weer uit. En niet te vergeten: d e " 1 " van pen 3 van de flipflop staat ook o p d e resetingang van d e teller, d i e dus weer o p nul wordt gezet. Alle uitgangen van de teller zijn d a n logisch 0, en zo is FF-ingang pen 4 via inverter N1 en de (vertragings-)kondensaror C2 na korte tijd weer logisch 1 Dus wordt de uitgangsstand van d e flipflop (is de ruststand) vastgehouden en het spel kan weer opnieuw beginnen. Nog een paar interessante details van de schakeling. R3/C1 en R5/C2 vormen allebei een zogenaamd laagdoorlaattilter. R3/C1 onderdrukken d e kontakt-

dender van S I R5/C2 vertragen de uitgangspuls van de teller in geringe mate, zodat het resetsignaal niet te snel na d e puls van d e teller verdwijnt: dat zou namelijk een onvolledige reset kunnen veroorzaken. R4 trekt pen 6 naar logisch 1 als S1 open is. R6 begrenst de basisstroom voor T1 tot een "draaglijke" waarde. D1 is d e "vrijloopdiode" voor Re1: deze maakt de zelfinduktiespanning van d e relaisspoel bij het uitschakelen onschadelijk (Pt zou anders onherroepelijk sneuvelen).

Tips voor de

bouw

Met uitzondering van trafo Tr1, relais Re1 en natuurlijk het lichtknopje S1, vinden alle onderdelen een plaatsje o p een Elex-print formaat 1 (zie figuur 3). In plaats van één drukknopje kunnen we er natuurlijk ook meer, o p verschillend e plaatsen, installeren. De extra knopjes worden eenvoudig parallel a a n S1 geschakeld. Let echter op: wie ook een schakelaar wil inbouwen om d e l a m p kontinu te laten branden, kan deze schakelaar niet simpelweg over S1 hangen: we zouden d a n d e "verboden" ingangstoestand van d e flipflop krijgen als de schakelaar gesloten is en de telleruitg a n g naar logisch 1 g a a t

(zie waarheidstabel). Gelukkig is dit probleem erg eenvoudig o p te lossen: door middel van de in het schema gestippeld aangegeven schakelaar S2. Deze overbrugt de transistor. Bij gesloten schakelaar is het relais d a n voortdurend aangetrokken. Welke van de telleruitgangen Q6. . .Q13 we met d e ingang " M " van de schakellogika verbinden, hangt er helemaal vanaf hoelang het licht moet aanblijven. De bij elke uitgang horende tijd is in het schema aangegeven. Uitgang Q3 is als testpunt (TP) naar buiten gevoerd, o p dit punt b e d r a a g t d e vertragingstijd zo'n 3,5 s. Voor het punt " M " en d e uitgangen van de teller kunnen we het beste printpennen gebruiken, waarna " M " met één van de uitgangen wordt verbonden door middel van een draadje met aangesoldeerde schuitjes. In figuur 3 hebben we elk van de uitgangen van d e teller "gemerkt" door het bijbehorende d a n t a l minuten. Als we de schakeling als "bedtijdschakelaar" in d e kinderkamer willen gebruiken, bouwen we de schakeling in een kastje met aansluitsnoertjes in. S1 moet d a n natuurlijk een sleutelschakelaar zijn. Het leeslampje wordt d a n o p het "overlooplicht" aangesloten en d e "grote"

lamp wordt geblokkeerd (eventueel ook met een sleutelschakelaar of zoiets). Wanneer we zelf met het licht a a n in slaap willen vallen (omdat we tevoren naar "Dracula" hebben gekeken), kunnen de sleutelschakelaars natuurlijk vervallen. Nog een tip: we hoeven de schakeling niet uitsluitend te gebruiken om lampen na een instelbare tijd uit te schakelen; voor mogelijke toepassingen kunnen we onze fantasie de vrije loop laten. Voor het relais kan het beste een 12-V-printrelais worden genomen. Daarbij moeten we wel o p de belastbaarheid letten. Met het Siemensrelais V23030-A1 kan bijvoorbeeld (maximaal)

vier keer 3 A geschakeld worden, wat voor de inschakelstroom van een 100-W-lamp nog voldoende is (pas op: de kontinue stroom moet minder zijn, d e genoemde 3 A m a g maar maximaal 4 sekonden lang lopen!). Met zo'n relais kunnen we dus, als we alle maak-kontakten gebruiken, 4 lampen van 100 watt schakelen (zie figuur 4). Het volledige typenummer staat in de onderdelenlijst vermeld. Men is natuurlijk niet aan dit ene type gebonden: elk relais voor een spoelspanning van 12 V is bruikbaar, als we maar g o e d letten o p enerzijds d e kontaktbelastbaarheid en anderzijds het wattage van d e aangesloten lam-

MARKT-INFÜ SKIL TWIST, oplaadbare elektrische schroevedraaier SKIL, fabrikant van elektrisch handgereedschap, heeft een o p l a a d b a r e elektrische schroevedraaier o p de markt gebracht. Door de kom pakte bouw, nauwelijks groter d a n de gemiddelde handschroevedraaier, het geringe gewicht van slechts 400 gram, en de eenvoudige bediening, kan de SKIL TWIST gebruikt worden door iedereen; doe-hetzelver of vakman. Het werken met d e SKIL TWIST vergt nauwelijks enige krachtsinspanning; geen blaren of zere handen meer als grote aantallen schroeven moeten worden verwerkt. Met de standaard bijgeleverde (dubbele) schroevedraaierstift, bent u in staat vrijwel alle schroef klusjes op te knappen. SKIL heeft verder schroevedraaierstiften in vele soorten en maten in haar programma. Uiteraard passen ook andere schroevedraaierstiften, mits voorzien van W schacht, in d e houder. Door middel van een eenvoudig te bedienen schakelaar kan men met de SKIL TWIST niet alleen

schroeven in-, maar ook uitdraaien. Om d e schroef nog eens extra krachtig in te draaien, kan d e stifthouder vergrendeld worden, zodat de SKIL-TWIST als een normale schroevedraaier funktioneert. De bijgeleverde opladerwandhouder kan in d e buurt van een stopkontakt o p een muur of wand gemonteerd worden, waardoor d e SKIL TWIST altijd klaar is voor gebruik. Bovendien is deze houder voorzien van twee handige opbergplaatsen voor extra schroevedrraierstiften. De oplaadtijd bedraagt slechts 6 uur. Rest nog d e prijs: De g a n g b a r e winkelprijs wordt c a . f 9 9 , - inkl. BTW. Voor rond d e honderd gulden steekt u dus een volledig assortiment schroevedraaiers in uw zak.

pen. Het is het verstandigste om in de vakhandel advies te vragen.

Last but not least Telkens wanneer we met d e netspanning werken (het aansluiten van Tr1, het installeren van lampen o.i.d.) moeten we beslist de "netspanningsregels" (zie Elextra) in acht nemen. Misschien denken enkele lezers nu: "Beginnen ze daar alweer over te zeuren!" Jazeker, want (halve) "vaklui" plegen d e gevaren van d e netspanning nogal eens te bagatelliseren ("Van die 220 V word je tenminste wakker!"). Door direkte aanraking van de netspanning zijn al veel mensen om het leven

gekomen, maar dat is niet het enige. Ook een sporadische "lichte tik" van 220 V kan tot blijvende gezondheidsproblemen leiden (bijvoorbeeld hartklachten). Voorzichtig dus, en Elextra lezen.

Technische gegevens: Toerental onbelast Op laadapparaat voor 220 V/240 V Maximum afmeting houtschraeven in niet voorgeboord hardhout Gewicht Standaard toebehoren — Oplaadapparaat — Oplaadhouder — Dubbele schroevedraaierstift

130 50-60 Hz 4 x 20 mm 0,4 kg

SKIL Nederland B.V., Konijnenberg 60, 4825 BD Breda (X238 M)

elex -

2-37

laser modern kanon of nuttig gereedschap?

De laser werd vijfentwintig jaar geleden voor het eerst gedemonstreerd. Toen wist niemand wat hij ermee aan moest — nu zijn er legio toepassingen. De oorzaak hiervan is dat waar de eerste laser weinig flexibel was, de huidige generatie precies kan bestuurd worden en bovendien zeer goedkoop geworden is. In dit artikel wordt het principe van de verschillende lasertypes (vastestof-, gas- en halfgeleiderlaser) verklaard. 2-38 -

elex

spiegel

robijnstaaf halfdoorlatende spiegel

lichtquantum

85815X-1

Foto 1. Lasers- meteen per dozijn? De vraag naar lasers stijgt — de prijzen dalen. Figuur 1. Elektronen kunnen maar in bepaalde banen om de atoomkern draaien. Als elektronen van baan veranderen, dan komt energie vrij respektievelijk moet energie toegevoegd worden. Laserlicht ontstaat, wanneer elektronen van veel atomen een bepaalde (en wel dezelfde) sprong maken. Figuur 2. De flitsbuis voert energie toe aan de laser. Het lasermateriaal wordt vol energie gepompt.

De laser — het voorbeeld van moderne technologie— vierde afgelopen jaar zijn vijfentwintigste verjaardag. Op 16 mei 1960 demonstreerde Theodore H. Maiman in Malibu (Californië) een lichtbron, die hij als "light amplification by stimulated emission of radiation" omschreef, kort: LASER. In g o e d Nederlands: versterking van licht door gestimuleerde straling. De vertaling geeft reeds een deel van d e verklaring: licht wordt versterkt door "kunstmatig" gestimuleerde emissie. We moeten een stap in de wereld van de atomen zetten, om te snappen hoe de laser werkt. Zoals bekend bestaat elk atoom uit een positief geladen atoomkern, waar negatief g e l a d e n elektronen omheen vliegen. De elektronen kunnen alleen maar in b e p a a l d e banen zitten. Hoe verder die b a a n van d e kern af ligt, hoe meer energie het elektron heeft. Voer je a a n dat elektron van buitenaf energie toe, bijvoorbeeld door verwarming of belichting, d a n krijgt het meer energie en moet noodgedwongen van b a a n veranderen. Later is het elektron in staat, naar zijn oude (of een andere) b a a n terug te keren en daarbij weer energie in d e vorm van licht of warmte af te geven. Dit gebeurt normaal zuiver

willekeurig. In dat geval hebben we het over zogen a a m d e spontane emissie. Bij de laser probeert men het toeval uit te schakelen. Dit werkt bij stoffen met atomen die zogenaamde metastabiele energienivo's hebben, d.w.z. tijdelijk stabiele banen. De elektronen verlaten deze banen niet zo maar, maar alleen als ze door licht met een b e p a a l d e golflengte, d.w.z. met een b e p a a l d e kleur, daartoe gestimuleerd worden. Dan keren ze terug naar hun oorspronkelijke b a a n en stralen daarbij zelf licht uit (zie figuur 1). De kleur van het licht komt overeen met d e sprong (d.w.z. het energieverschil) tussen de banen. Raakt dit licht een ander elektron op een metastabiele b a a n , d a n leidt d a t d a a r ook tot een sprong en zo tot een extra hoeveelheid licht. Als in d e stof voldoende me tastabiele elektronen zitten, d a n vindt er een echte kettingreaktie plaats. De lichtquanta, die daarbij ontstaan, veroorzaken steeds nieuw licht: versterking van licht door gestimuleerde emissie.

Kettingreaktie licht

met

Om dit principe g o e d te laten werken, zijn een paar technische verfijningen nodig. Allereerst mon-

teert men een flitsbuis rond het lasermateriaal, bijvoorbeeld een robijnstaaf (zie figuur 2). Het licht van de buis "tilt" de elektronen van d e chroomatomen in d e robijnstaaf in metastabiele banen. Dit wordt "optisch pompen" genoemd. (Omdat de flitsbuis niet voortdurend brandt, geeft de robijnlaser slechts lichtimpulsen). De kettingreaktie begint vanzelf, omdat een paar metastabiele elektronen spontaan terugvallen en daarbij dat voor de robijnlaser specifieke rode licht geven. Om de steeds sterker wordende lichtstraal van d e kettingreaktie zo lang mogelijk in het materiaal te houden, zijn de twee einden van de staaf precies evenwijdig en zijn beide einden als spiegels uitgevoerd. De straal kaatst heen en weer, maar alleen als hij precies in de lengterichting van d e staaf gaat. Stralen die dwars of ook maar een beetje scheef lopen, verlaten d e robijn direkt of na een paar keer heen en weer g e g a a n te zijn door een van d e gespiegelde vlakken, die half-doorlatend zijn. De overblijvende parallelle stralen vormen de bekende, bijzonder dunne laserstralen. De extreme bundeling is ook het geheim van het grote effekt van laserstralen: De o p zichzelf genomen geringe elex - 2-39

Figuur 3. Op zijn weg door het lasermateriaal veroorzaakt de laserstraal steeds meer lichtquanta, hij versterkt zich min of meer zelf. Om de weg voldoende lang te maken, worden de uiteinden van de staaf als spiegels uitgevoerd. Schuin gaande stralen verlaten het materiaal te vroeg en met onvoldoende energie. Alleen stralen die exakt parallel met de as van de staaf lopen, hebben kans voldoende energie te krijgen en het staafuiteinde met de halfdoorlatende spiegel als laserstraal te verlaten.

1 4

f

*•^z^St^y' »^S«^'

:

ï:ï

:;::;

:

*.

:

8 5 8 1 5 X-4 4 85815X

pompspanning

halfdoorlatende spiegel

spiegel

4

Figuur 4. Indien de laserstaaf niet de juiste lengte heeft, dan komen de heen- en weergaande golven niet met elkaar overeen, hetgeen tot onderlinge verzwakking in plaats van onderlinge versterking leidt. Figuur 5. Bij de gaslaser wordt het pomplicht in de laser zelf opgewekt. Om te verhinderen dat de daartoe benodigde stroom de spiegels vernielt, worden twee zogenaamde Brewster-vensters ingebouwd, die bovendien het laserlicht polariseren. Gaslasers zijn geschikt voor kontinugebruik.

gasvulting

Brewster-venster

energie wordt op een miniem klein plekje gekoncentreerd. Bestralingssterktes van 10 6 .. . .1012 W/cm 2 die met een laser makkelijk te realiseren zijn, klinken geweldig: miljoenen tot biljoenen Watt per vierkante centimeter! Ze zijn echter niet verdeeld over een vierkante centimeter, maar bijvoorbeeld over een vierkante mikrometer (/nm2; 10_8cm2). In werkelijkheid bedraagt het totale vermogen dus ongeveer 10- 2 .. .104W, hetgeen vrij normale waarden zijn. Met een truuk kan het vermogen vergroot worden tot Megawatts: Men monteert een zogenaamde "kwaliteitsschakelaar" voor een van de spiegels, die d e kettingreaktie tijdelijk onderbreekt (zgn. KerrModulator), terwijl intussen het pompen van licht in 2-40 -

elex

de laser gewoon doorgaat. Vervolgens geeft men d e opgeslagen energie plotseling vrij voor de kettingreaktie. Zulke impulslasers geven reusachtige impulsen gedurende 5 tot 50 ns (miljardste sekonde). De laser is door nog twee eigenschappen een unieke lichtbron: In de eerste plaats heeft laserlicht slechts één kleur (monochroom); het heeft dus maar één golflengte. De golflengte van laserlicht wijkt hoogstens 10"14 (10 biljardste) van d e nominale waarde af. Wit licht daarentegen is een bonte mengeling van allerlei golflengtes. Wit of gekleurd licht ontstaat immers uit heel verschillende elektronen-sprongen, laserlicht daarentegen uit één heel b e p a a l d e sprong. Bij die sprong

komt altijd dezelfde energie vrij, zodat er altijd licht van dezelfde kleur uitgestraald wordt. Op de tweede plaats is laserlicht koherent, d.w.z. dat alle stralen dezelfde fase hebben. Dat ligt aan de spiegels, die niet alleen exakt evenwijdig moeten staan, maar ook precies zover van elkaar dat hun onderlinge afstand een veelvoud van d e golflengte van het laserlicht is. Na een weerkaatsing ontmoeten d e heen- en weerg a a n d e stralen elkaar. Als de stralen d a n niet dezelfde fase hebben, dan heffen ze elkaar gedeeltelijk op, waardoor d e kettingreaktie af zou lopen. Als d e afstand tussen de spiegels precies g o e d is, d a n dekken de heen- en terugkerende golven elkaar, waardoor er een onderlinge versterking ontstaat.

Laser uit de

buis

In plaats van een robijnstaaf van een vastestof-laser kan ook een met vloeistof of gas gevulde buis met spiegelende uiteinden gebruikt worden. De werking blijft in principe hetzelfde. Bij de gaslaser wordt het gepompte licht net als in een neonbuis in het gas zelf opgewekt. Gaslasers kunnen daardoor kontinu werken (kontinulaser). Vaak zijn ze met polarisatiefilters uitgerust.

. . .en uit de diode De digitale schakeltechniek heeft ervoor gezorgd dat sinds kort d e halfgeleiderlaser erg belangrijk worden is. Laserdioden gedragen zich elektrisch als LED's, dus net zo als gewone dioden. In doorlaat-

Figuur 6. Bij de halfgeleiderlaser treedt het lasereffekt in de overgang tussen het P- en het /V-materiaal op. Foto 2. Klein, gemakkeljk te besturen en heel goedkoop — de voornaamste voordelen van de laserdiode (Hitachi HL 7801).

85815X-6

richting laten ze stroom door en valt er een bep a a l d e spanning over, bij laserdioden ongeveer 2 . . .3 V. Een deel van de energie die daarbij verbruikt wordt, tilt elektronen in de PN-halfgeleideroverg a n g naar een metastabiel energienivo (preciezer naar een metastabiele energieband, want in halfgeleiders draaien de elektronen rond verschillende atomen). Van daaruit kunnen de elektronen weer "teruglaseren" en infrarood licht uitstralen. De intensiteit van het laserlicht is evenredig met de diodestroom; dit is een groot voordeel ten opzichte van de andere lasertypen, omdat de laserstraal kan worden gemoduleerd. Halfgeleiderlasers worden daarom dan ook in de glasvezelkabeltechniek toegepast. Bovendien zijn

het d e goedkoopste lasers: per stuk kosten ze ongeveer 5 . . .6$ in grotere aantallen.

Problemen voor de laser In het begin wist niemand, wat je met de laser kon doen. Een tijdgenoot van Theodore Maiman zou over d e laser opgemerkt hebben: "De laser is een oplossing, waarvoor nog een probleem gezocht wordt". Intussen is de zaak echter helemaal omgedraaid. De eerste praktische toepassing voor de laser was het boren van gaten in staal en keramiek. Zijn doordringingsvermogens werd daarom schertsend in "gillettes" aangegeven, al naar gelang het aantal scheermesjes dat de laser kon

doordringen. Als modern kanon heeft de laser de laatste tijd een twijfelachtig e roem gekregen: met name door het SDIprogramma van de Amerikaanse President Reagan, waaraan overigens al sinds het midden van de jaren zeventig gewerkt wordt, onder andere door d e vader van de H-bom, Edward Teller. Godzijdank komen vreedzame toepassingen van de laser veel vaker voor: lassen, het boren in metaal en keramiek, het aftasten van laser-grammofoonplaten, datatransmissie via de glasvezelkabel, het op de milimeter precies meten van afstanden, d e vervaardiging van driedimensionele foto's, zogenaamde holografieën, het lezen van bar-kodes, opslag en printen van computergegevens, en het laser-

scalpel (operatie-mes), dat heel fijn snijdt en daarbij slechts geringe bloedingen en een verminderd infektierisiko veroorzaakt. Ook bij d e behandeling van kankerpatiënten hebben de chirurgen grote verwachtingen van d e laser. Alle hoop is daarbij gevestigd op een stof, HPD g e n a a m d , die zich in tumorcellen vastzet en deze cellen doodt wanneer zij met rood laserlicht bestraald wordt. Met de laser kom je echter moeilijk bij die tumoren, zodat daarvoor een oplossing gevonden moet worden. Er is dus nogal wat werk a a n de winkel voor de laser.

elex -

2-41

lichttelefoon spraakoverdracht via licht Wist u dat lichtgolven op dezelfde manier kunnen worden gemoduleerd als "radiogolven"? En dat het dus vrij eenvoudig is om een zend/ontvanger te maken die licht als medium gebruikt? Nee?! Met deze experimenteerschakeling kunt u zich vertrouwd maken met deze hoogst moderne vorm van telekommunikatie.

Licht is, als men elektromagnetische golven zien kan. Dit is een wel erg eenvoudige definitie van licht. De golflengte van het zichtbare spektrum reikt van 370 nm (blauw) tot 740 nm (rood), wat overeenkomt met frekwenties van 800.000 GHz (8 x 1014 Hz) tot 400.000 GHz. Daarboven ligt het ultraviolet-bereik en eronder infrarood. De eenvoudige definitie klopt dus niet helemaal, want ultraviolet- en infraroodlicht is ook licht — alleen onzichtbaar voor het menselijk oog. In ieder geval kan men licht net zo moduleren als radiogolven. Beide soorten golven zijn namelijk van elektromagnetische a a r d en verschillen hoofdzakelijk voor wat betreft hun frekwenties. De frekwentie van lichtgolven is 200-miljoenmaal zo hoog als die van d e middengolf (radio). De vraag is n u / h o e men d e zendfrekwentie met d e over te dragen audiofrekwentie kombineert — be2-42 — elex

ter gezegd moduleert. Bij middengolf gebruikt men de zogenaamde amplitudemodulatie. Dat wil niets anders zeggen d a n dat de sterkte (amplitude) van het zendsignaal veranderd (gemoduleerd) wordt in het ritme van de audiofrekwentie. Eigenlijk niet zo moeilijk, wel? In het geval van licht wordt hetzelfde principe toegepast. In feite hoeft men om een amplitudegemoduleerde lichtzender te verkrijgen (figuur 1) maar een LED in helderheid te moduleren o p het ritme van het over te dragen gesprek. De bijpassende lichtontvanger kan

al net zo eenvoudig gebouwd worden. Alles wat men nodig heeft is een LDR in serie met een hoogohmige* hoofdtelefoon. Als u het eens uitprobeert, zult u merken dat het in het donker bijzonder g o e d werkt. De maximale reikwijdte blijft echter — ook in het donker — beperkt tot enkele tientallen centimeters. De LDR is voor d e geringe lichtsterkte van d e LED eenvoudig niet gevoelig genoeg. Wanneer de rode LED echter vervangen wordt door een gewoon lampje van ó V / 50 mA, ' i m p e d a n t i e > 500 Q

zult u konstateren dat de reikwijdte kleiner wordt, ondankt het feit dat het lampje meer licht geeft. De reden hiervoor is de zogenaamde thermische traagheid van het lampje. Totdat zo'n gloeidraadje opgewarmd en weer afgekoeld is, verstrijken toch (zelfs voor het blote oog zichtbare) delen van sekonden. Helderheidsvariaties met frekwenties van 1000 Hz of hoger, zoals nod i g voor lichttelefonie, zijn voor een gloeilampje praktisch onbereikbaar. Om de reikwijdte te vergroten tot meer d a n 1 meter, heeft men toch wat meer elektronica nodig, d a n in figuur 1 is geschetst. Eerst d e zender dan maar: Bij d e zender moet er voor gezorgd worden dat d e modulatie, zo mogelijk, honderd procent is. De "zend-LED" moet door de spraak dusdanig gestuurd worden, dat hij werkelijk het hele bereik kan doorlopen — van absolute duisternis tot maximale helderheid. Daartoe

koolmikrofoon

9V

9V

0

0

b

7 7

®

hoofdtelefoon

®

9 V . . . 12 V

rn

moet het spraaksignaal van de mikrotoon natuurlijk voldoende versterkt worden. Deze taak wordt vervuld door IC1 (zie figuur 2). De versterking is met (R3 + R4)/R3 o p de enorme waarde van 10.001 vastgelegd. LED D1 is met behulp van R5 afgesteld o p een middelgrote stroom van c a . 20 mA. De piekstroom kan echter tot 50 mA bedragen en orrfdat IC1 zo'n grote stroom niet leveren kan, wordt het IC terzijde gestaan door T l Als mikrofoon kan men bijna ieder type gebruiken, met uitzondering van koolmikrofoons. Het best geschikt zijn echter d e goedkope kristalmikrofoons, omdat zij een behoorlijk hoge spanning afgeven en daardoor d e schakeling erg gevoelig maken. De schakeling van de ontvanger (figuur 3) is bijna een spiegelbeeld. De LED ligt hier a a n d e ingang en fungeert als ontvanger. Als u nog eens nauwkeurig naar figuur 3 kijkt, zult u ongetwijfeld opmerken dat de LED niet in doorlaat- maar in sperrichting gepoold is. Er g a a t bij u natuurlijk gelijk een "LEDje" branden. U denkt meteen: "Een diode

BC 140-10

I - * - rood

-**-®

spert in d e sperrichting en daarom kan dit niet!" In principe heeft u gelijk, maar niet helemaal. Een diode laat namelijk óók in de sperrichting stroom door, al is het d a n ook maar een armzalig stroompje (in d e orde van grootte van enkele nA). In de praktijk zijn zulke kleine stroompjes te verwaarlozen. Bij LED's komt er echter nog bij, dat deze lekstroom afhankelijk is van het invallende licht. Bij een sterke lichtinval kan deze leiden tot waarden in het ^iA-bereik. Van deze normaliter ongebruikelijke eigenschap van de LED, wordt hier dan ook dankbaar gebruik gemaakt. Omdat deze lekstroompjes echter heel klein zijn, worden ze door d e Darlington-schakeling (T1 en T2) ca. duizend maal versterkt en staan d a n (laagohmig) op punt B ter beschikking. De door R3 en R4 vastgelegde spanningsversterking van IC1 bedraagt in dit geval 1001. Op uitgang K kan men rechtstreeks een hoogohmige hoofdtelefoon aansluiten. Heeft men die niet, d a n kan o p de met een pijl gemerkte uitgang een kleine eindversterker aangesloten worden met d a a r a a n een

Figuur 1. Dit is wel de allereenvoudigste manier om spraak via licht over te dragen. 9 V . . . 12 \ Figuur 2. Met deze zender bereikt men een modulatie van bijna 100% en daarom een grotere reikwijdte.

-M±)

Figuur 3. De bijbehorende ontvanger maakt eveneens gebruik van een LED — nu ontvangt deze de straling en zet die om in een stroom.

naar eindversterker

!!*€* •%. 2ie tekst

-**-©

elex — 2-43

luidsprekertje. Èn bij de-zender èn bij de ontvanger zijn d e LED's het belangrijkste. Voor d e lichttelefoon moet men rod e LED's met aangebouwd e reflektors gebruiken (zie foto). Met deze LED's haalden wij een reikwijdte van enkele meters, waarbij een raam geen hindernis vormt. In verlichte ruimten is de reikwijdte echter veel kleiner: alle lampen zenden namelijk met 50 Hz gemoduleerd licht uit — waardoor een sterke bromtoon in de hoofdtelefoon hoorbaar wordt. Nog grotere reikwijdten kunnen worden bereikt met IRLED's. Deze werken in het infrarode-bereik en worden bijvoorbeeld in afstandsbedieningen van TV-toestellen gebruikt. Een grotere reikwijdte kan men ook bereiken met behulp van een vergrootglas of een scheerspiegel (bolle kant, d e LED's moeten o p de spiegel gericht zijn). Bij de opbouw van de zender moet er o p gelet worden dat d e mikrofoon aangesloten wordt met een korte, afgeschermde kabel, omdat anders oscilleer- of bromneigingen kunnen ontstaan. Iets dergelijks geldt ook voor d e ontvanger: Het gedeel-

Figuur 4. Zender en ontvanger uit figuur 2 en 3 passen samen op een Elex-print, formaat 1. * Figuur 5. LED's met aangebouwde reflektor geven de grootste reikwijdte. 2-44

elex

te van d e h'oofdtelefoonof eindversterkerkabel dat zich binnen d e (metalen) kast bevindt, dient zo kort mogelijk te blijven. De ontvangst-LED kan het beste rechtstreeks o p d e print geplaatst worden, omdat ook hier zo kort mogelijke signaalvoerende aansluitdraden het beste zijn. Wil men de schakeling van een netvoeding voorzien, d a n moet deze spanning bijzonder g o e d gestabiliseerd en bromvrij zijn — het brommen (100 Hz) van de netvoeding wordt anders hinderlijk hoorbaar.

Onderdelenlijst zender (figuur 2) R1,R2 = 470 kQ R3 • 1 kS R4 = 10 MQ R5 = 220 Q C1 = 2,2 nF C2 = 56 nF C3 = 4,7 pF/16 V D1 = LED, rood, met reflektor T1 = BC 140-10 IC1 = LF357 diversen: 1 achtpolig IC-voetje 1 kristalmikrofoon 1 halve Elex-print, formaat 1 1 passende behuizing Geschatte bouwkosten: ca. f 17,50 Onderdelenlijst ontvanger (figuur 3) R1,R3 ~ 4,7 kQ R2.R6 = 220 kQ R4 = 4,7 MQ R5 = 470 Q C1,C5 = 10 nF C2 = 180 nF C3 = 2,2 uF/16 V C4 = 4,7^/16 V Dl = LED, rood, met reflektor T1.T2 = BC547B IC1 * LF357 diversen:

1 achtpolig IC-voetje 1 passende metalen behuizing 1 halve Elex-print, formaat 1 Geschatte bouwkosten zonder behuizing: ca. f 15,—

1

C.B&Ê

Experimenteren met ontvangers en andere HFapparatuur is een boeiende bezigheid. Daarbij zal al snel de behoefte ontstaan aan geschikte meetinstrumenten waarmee bijvoorbeeld HF-kringen kunnen worden afgeregeld. Wie niet meteen een meetzender, een oscilloscoop en een frekwentiemeter wil aanschaffen, kan als goedkoop èn veelzijdig alternatief de hier beschreven gate-dipper bouwen. Een gate-dipper is een bijzonder universeel instrument. In de tijd dat iedereen nog met radiobuizen werkte, werd het ding een griddipper (roosterdipper) genoemd. Hoewel de naam "gatedipper" eigenlijk niet juist is, hebben we die naam toch maar gekozen wegens de analogie met griddipper. Met het a p p a raatje kunnen hoge frekwenties worden opgewekt en gemeten, en het kan worden gebruikt voor de

waardebepaling van kleine kondensatoren en spoelen. Voor metingen a a n kringen hoeft er geen galvanische verbinding te worden gemaakt tussen de kring en de dipper, zodat d e schakeling intakt kan blijven. Vóór o p de dipper zit een spoel, die deel uitmaakt van een variabele oscillator. Deze spoel wordt in de buurt van d e te meten kring gebracht, zodat beide kringen induktief zijn gekoppeld. Nu g a a n we

d e oscillator "afstemmen" door geleidelijk de frekwentie te veranderen. Als d e frekwentie in de buurt komt van d e resonantiefrekwentie van d e kring, wordt d e belasting van de oscillator groter. Die belasting wordt zichtbaar gemaakt door een draaispoelinstrument o p de dipper, waarvan d e naald terugloopt. Bij de laagste stand van de naald (de "dip") vallen oscillatorfrekwentie en kringfrekwentie samen. De draaiknop van

de dipper is voorzien van een wijzer, die over een geijkte schaalverdeling loopt. Daarop kan dan de juiste frekwentie worden afgelezen. Op dezelfde manier kan ook de frekwentie worden b e p a a l d van een serie-LCkring; die moet dan wel tijdelijk worden kortgesloten. Het a p p a r a a t waara a n gemeten wordt, hoeft tijdens de meting niet in bedrijf te zijn. Dat is een groot voordeel: zo kunnen ook tijdens het bouwen van een ontvanger diverse funkties al worden gekontroleerd.

De schakeling Het schema van de gatedipper (figuur 1) ziet er verrassend eenvoudig uit in verhouding tot de prestaties waartoe het instrument in staat is. De variabele oscillator is opgebouwd rondom d e FETs T1 en T2. De frekwentie ervan wordt b e p a a l d door de variabele kondensator C7 en de spoel L. Die spoel is buiten het eigenlijke schema getekend. Voor o p de gatedipper zit namelijk een Cinch- of DIN-chassisdeel. Daarin kunnen diverse spoelen worden gestoken, die o p bijpassende pluggen zijn gemonteerd. Op die manier kan een groot frekwentiegebied worden bestreken. elex — 2-45

Figuur 1. De schakeling van de gate-dipper: een variabele oscillator, die in de buurt wordt gebracht van de te meten LC-kring. De daardoor ontstane belasting van de oscillator wordt door het meetinstrument aangegeven.

BF900, BF961, BF981

Figuur 2. De gate-dipper past op een halve Elex-print, formaat 1. De verbindingen met de andere komponenten (vooral de kondensator en de spoel) moeten zo kort mogelijk worden gemaakt. Let op het ondersteboven monteren van Tl.

Tabel. 4V5 Spoelen voor de diverse bereiken

T1 ,T2 = BF 900, BF 961, BF 981

De dioden D1 en D2 dienen om de oscillatorspanning (de amplitude) konstant te houden. D3 en D4 beveiligen de meter tegen te hoge spanningen. De LC-kring waaraan gemeten wordt, onttrekt energie aan de oscillator. Dat heeft tot gevolg dat de drainstroom groter wordt. De spanning "achter" weerstand R6 zal daardoor lager worden zodat de meteruitslag kleiner wordt. In de tabel is te zien welke waarden d e spoelen moeten hebben voor de diverse frekwentiebereiken. Omdat dit gestandaardiseerde waarden zijn, hoeft niemand zelf spoelen te g a a n wikkelen: in iedere elektronicazaak zijn ze kant en klaar verkrijgbaar. Dat maakt het nabouwen van de dipper een stuk eenvoudiger.

Montage en afregeling De schakeling past op d e 2-46 — elex

helft van een kleine Elexprint. Let er bij de montage wel o p dat T1 ondersteboven moet worden gemonteerd. De potmeter moet van buiten af bereikbaar zijn en wordt daarom niet o p print aangebracht. Hetzelfde geldt voor de variabele kondensator. De andere verbindingen met de "buitenwereld" worden gevormd door de draden naar de batterij, d e meter en het chassisdeel. De verbindingen naar d e kondensator en naar het chassisdeel moeten zo kort mogelijk worden gehouden, omdat ze deel uitmaken van de oscillatorkring. De uitwisselbare spoelen worden op de pluggen gesoldeerd en vastgezet met wat twee-kom ponentenlijm. De behuizing van de dipper moet van metaal zijn en het chassisdeel wordt geïsoleerd opgesteld. De afregeling is niet moeilijk. Stel P1 zo in, dat de meter duidelijk uitslaat (let

Onderdelenlijst R1.R3 = 22 KQ R2 = 220 Q R4 = 4,7 MQ R5 = 1 MQ R6 = 100 Q R7 = 2,2 kQ P1 = potmeter 1 kQ lin. C1,C5,C8 = 22 n F keramisch C2 = 120 pF C3,C4 = 10 pF C6 = 390 pF C7 = draaikondensator 100 pF D 1 . . . D 4 = AAZ18, AA119 T1,T2 = BF900, BF961, BF981 L = 3 m H ; 680 ^ H ; 120 j i H ; 22 n H ; 3,9 n H ; 0,56 /JH (zie tabel) S1 = enkelpolige schakelaar M1 = draaispoelmeter 100 /JA 1 chassisdeel (Cinch of DINluidsprekerkonnektor) 6 pluggen (Cinch of DINluidsprekerplug) 1 batterij 4,5 volt 1 kleine Etex-print Geschatte bouwkosten: ca. f 6 0 , -

zelfinduktie (^H)

frekwentiebereik (MHz)

3000 680 120 22 3,9 0,56

0,18...0,46 0,46...0,96 0,96...2,4 2,4.. .6,0 6 , 0 . . . 15,0 15,0...38,0

o p d e polariteit!). Breng vervolgens de spoel van d e dipper vlak bij een LCkring, waarvan de frekwentie bekend is, bijvoorb e e l d een MF-filter uit een FM-ontvanger (10,7 MHz). Met behulp van de variabele kondensator kan d a n d e "dip" op minimale wijzeruitslag worden afgeregeld. Voor het ijken van de frekwentieschaal is een kortegoltontvanger nodig, liefst een met een digitale frekwentie-uitlezing. We kunnen de dipper als zender laten werken door d e spoel in de buurt van d e antenne van d e ontvanger te brengen. Niet te dicht-

^

9 « O O O O 99v

O

ï

bij, want d a n kunnen spiegelfrekwenties en hogere harmonischen een rol g a a n spelen. Met behulp van een aantal meetpunten voor iedere spoel kan er een g o e d kloppende frekwentieschaal voor de dipper worden gekonstrueerd. Geef wel duidelijk

kursus ontwerpen

-

gatedipper

Figuur 3. Om de gate-dipper te kunnen ijken, laten we hem werken als een (zwakke) zender. Op de schaal van de ontvanger zien we dan, op welke frekwentie de dipper "uitzendt". Aan de hand van een aantal van die meetpunten kan de schaalverdeling van de dipper worden getekend.

aan, bijvoorbeeld met een kleurkodering, welk "spoor" o p de schaal bij welke spoel hoort! Om een nauwkeurige afstemming mogelijk te maken, moet de afstemknop zo groot mogelijk zijn. Het handigst is een rond plaatje plexiglas, waarop een zwarte streep is getekend, die dienst doet als wijzer. Dat plaatje kan op de as van de kondensator worden vastgezet door er in het midden een klein knopje op te lijmen.

mogelijkerwijs een vonk. Veel vonken beschadigen een kontakt en derhalve verdragen schakelaars en induktieve komponenten elkaar — samen in een schakeling — niet erg g o e d . Kontakten worden daarom vaak beschermd met een kondensator.

deel 16 In deel 15 van deze kursus hebben we het over magnetische induktie gehad. Verandert men het magnetisch veld in een spoel, dan ontstaat a a n de uiteinden ervan een spanning. Zo'n verandering van het magnetisch veld kan op verschillende manieren bereikt worden. Twee manieren werden in het vorige deel behandeld. O p d e eerste plaats kan men een konstant magnetisch veld bewegen (het generatorprincipe) en o p de tweede plaats kan men een spoel voeden met wisselstroom (het transformatorprincipe). Een spoel kan zelf echter óók het veld veranderen. Kijk daartoe eens naar de volgende schakeling.

Spanningsbron, schakelaar en spoel in figuur 1 vormen een stroomkring. De weerstand dient alleen om ervoor te zorgen dat de stroom niet te groot wordt. Wanneer de schakelaar gesloten is, loopt er een stroom door de spoel en veroorzaakt in en om de spoel een magnetisch veld. Wordt d e stroom echter uitgeschakeld, d a n houdt het veld op te bestaan. Dit is dus een verandering van het magnetisch veld en deze wekt — zoals verwacht — een spanningspuls op. Omdat de veldverandering zeer snel verloopt, is d e puls die ontstaat ook bijzonder hoog. De spanning staat in serie met d e batterij en veroorzaakt bij de kontakten van de schakelaar

We hebben het hier over waarden van enkele of enkele tientallen manofarads. Omdat de kondensator eerst o p g e l a d e n wordt, vermindert hij d e steile spanningstoe name. Wanneer zich o p de plaats van het kontakt in figuur 1 een schakeltransistor bevindt, d a n moet d e spanningspuls met een diode onderdrukt worden. Dit omdat halfgeleiders bijzonder gevoelig zijn voor hoge spanningen.

Zoals men zien kan, is d e diode — vrijloopdiode g e n o e m d — in omgekeerde richting gepoold. Ze moet niet de voedingsspanning over d e spoel kortsluiten, maar d e spanningspuls die door het uitschakelen veroorzaakt wordt. Omdat d e spoel echter veranderde van stroomverbruiker in spanningsbron, is d e spanningspuls net omgekeerd gepoold. Voor relais in elektronische schakelingen zijn meestal relatief zwakke — maar snelle — dioden voldoende (bijvoorbeeld 1N4148). Men kan in d e volgende figuren zien wat er precies gebeurt tussen spoel en diode, wanneer men uitschakelt. elex - 2-47

In plaats van de schakelaar uit figuur 1 wordt hier een omschakelaar gebruikt. Hij neemt de taak van de vrijloopdiode over, namelijk het kortsluiten van de uitgeschakelde spoel. Er gebeurt d a n het volgende: zodra d e spanningspuls ontstaat, wordt d e spoel kortgesloten en loopt er een stroom door de kring. Deze stroom wekt in de spoel weer een magnetisch veld op. Theoretisch gezien zou deze stroom eeuwig door kunnen lopen. Zodra hij namelijk kleiner wordt, vermindert het magnetisch veld, ontstaat er dus een induktiespanning en wordt d e oorspronkelijke stroom — het veld — weer opgewekt. De kortgesloten spoel slaat als het ware de stroom o p die eerst door de batterij geleverd werd. Het beste kan men zich dit aan de hand van het reeds bekende waterpompmodel voorstellen.

kortsluiting en (c) men kan de spoel ontladen door een weerstand als verbruiker te nemen. De stroom door en de spanning over de belastingsweerstand zijn afhankelijk van de weerstandswaarde van d e verbruiker. Hoe kleiner de weerstandswaarde, des te kleiner de spanning en des te groter de stroom (deze belasting komt namelijk heel dicht bij die van kortsluiting). Grotere stromen dan de laadstroom zijn niet mogelijk. Bij hogere weerstandswaarden voor de belastingsweerstand — en een geringer verbruik — reageert de spoel net als bij het openen van kontakten. De stroom neemt dus af en de spanning neemt toe. Zoals reeds gezegd, zijn daarbij spanningen mogelijk die aanzienlijk boven de batterijspanning liggen. Met behulp van snelle halfgeleiderschakelaars kan men een spoel gebruiken om gelijkspanningen te verhogen.

O halfgeleider schakelaar

meet- en regelelektronica

4 *

uitgang

o

De p o m p stuwt water door de spoel. Wanneer omgeschakeld wordt o p de kortsluitingsleiding, stroomt het water in de spoel natuurlijk verder omdat het nog een b e p a a l d e snelheid heeft. Net als het water in het waterpompmodel slechts langzaam tot stilstand komt, gebeurt dit ook bij de stroom in ons elektrisch model. De stroom neemt snel af omdat d e gezamenlijke weerstanden van de spoeldraad en van de verbindingen d e elektrische energie omzetten in warmte. Voor het magnetisch veld blijft dan ook maar weinig over. Toch worden spoelen met een hoge zelfinduktie (potkernspoelen) in de elektronica — bijvoorbeeld in voedingsapparaten — gebruikt voor "het opslaan van stroom", respektievelijk elektrische energie.

6

a

1 1

n-

-

belasting

y

l

Figuur 6 toont een vereenvoudigd theoretisch model van het g e d r a g van een spoel. De schakelaar heeft hier drie standen: (a) men kan de spoel laden met stroom van de batterij; (b) men kan de stroom opslaan door 2-48 — elex

Deze spoel wordt afwisselend door de batterij geladen en naar de uitgang ontladen. De uitgangsspanning is dus een snelle opeenvolging van spanningspulsen (tegenwoordig meestal 50. . .100 kHz). De uitgangskondensator strijkt deze spanningspulsen g l a d en verandert ze dus in een gelijkspanning. In plaats van een enkele kondensator gebruikt men hier vaak ingewikkelde filters. De hoogte van de gelijkspanning is a a n de ene kant afhankelijk van d e hoogte van de impulsspanning. Deze o p haar beurt is weer van de laadtijd van d e spoel afhankelijk. Hoe meer energie er geladen wordt, des te hoger is de uitgangspuls. Aan de andere kant hebben we eerder gezien, dat de pulssterkte ook van de belasting afhankelijk is. Een elektronische stuurschakeling is dus absoluut noodzakelijk. Dit deel van d e schakeling meet de uitgangsspanning. Wanneer deze daalt, verlengt d e schakeling de tijd waarin d e laadstroom door de elektronische schakelaar in de spoel loopt. Er wordt meer elektrische — magnetische — energie in de spoel opgeslagen. Omdat de omschakelfrekwentie van d e schakelaar konstant blijft, wordt alleen d e verhouding laadtijd/ontlaadtijd geregeld. Volgens dit principe kan men zowel schakelingen ontwerpen om de voedingsspanning te verhogen als om deze te verlagen. Deze schakelende voedingen zijn in zekere zin gelijkspanningstransformatoren. Bij schakelende voedingen wordt d e netspanning gelijkgericht en zoals eerder uitgelegd werd verder verwerkt. De spoel is daarbij als transformator gekonstrueerd met één wikkeling voor het laden en één voor het ontladen. In tegenstelling tot de klassieke transformatoren krijgen deze spoelen veel hogere frekwenties te verwerken. Ze zijn daarom veel kleiner o m d a t d e energie in kleinere (maar veelvuldigere) "porties" overgedragen wordt. Door de elektronische sturing kunnen d e schakelende voedingen bijzonder grote schommelingen van de ingangsspanning verdragen. Ze zijn om twee redenen behoorlijk effektief: Ten eerste wordt nergens in d e schakeling veel energie "verstookt" zoals dit bijvoorbeeld wél bij de serietransistors in konventionele voedingsschakelingen gebeurt. Ten tweede omdat de verliezen bij de tegenwoordig gebruikte materialen en komponenten gering zijn. (wordt vervolgd)

KOMRCNENTEN Weerstanden

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 1 i

Uk fïl uLUuv Ie' cyfer

zwart

-

bruin

1

V

\

\ -

rood

2

oranje

3

3

000

geel

4

4

0000

±1%

0 (X)

groen

5

5

00000

blauw

6

6

000000

violet

7

7

grijs

8

8

wit

9

9

-

goud

-

-

zilver

1 i

tolerantie in%

nullen

0 2e 1 cijfer 2

zonder

i

J1

kleur

p n M m k

±2%

+ 0.5%

-

xO.I

± 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.

M G

= = a = » = -

tpicoi jnano! (micro) (midi} (feite! (Mega) (Giga)

= m = w = -

1&-" 1G-9 10-6 10-3 W 106 10°

= = = =

een miljoenste van ei*n miljoenste 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 4^7= 4,7j/F = 0 000 0047 F

Diverse tekensymbolen

0

ingang uitgang 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 (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 fjF, dus tussen 1 1 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

(

Hh

kruising zonder verbinding

-2-

afgeschermde kabel

schakelaar (open)

-X

drukknop (open)


aansluiting (vast)

-f

aansluiting (losneembaar)

Elektrolytische kondensatoren

Potentiometers 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.

(eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen 1/jF 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 10nF/35 V kost zo rond f 0,40.

40-

meetpunt

H3

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.

"f"

spoel met kern

transformator

relais (kontakt in ruststand)

potentiometer (potmeter) draaispoelinstrument gloeilamp neonlampje

stereopotmeter

variabele kondensator

zekering

elex — 2-49

KOMPONIENTEN Dioden

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

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.

zijn net als dioden en LED's halfgeleiders. Ze hebben drie aansluitingen: basis, emitter en koliektor. Er zijn NPN- en PNP-transistors. Bij NPN-transistors ligt de emitter altijd aan een negatievere spanning dan de koliektor, bij PNP-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.i.d.

J^©-®—'

*K

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. f 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 / 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.

iB/yC

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.

•

f

In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC 557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen. fn 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.

In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiëte 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 " & " , " > 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 (opampi

—I l ^ O —

inverter

I

jp

T T ) —

A N D poort (EN-poort)

*

I—

= <4

Fotodiode

44^ Kapaciteitsdiode is een diode die, in sperrichting aangesloten, zich als een kondensator gedraagt. De kapaciteit van de kondensator is afhankelijk van de spanning over de diode: een spanningsafhankelijke kondensator dus. Prijs: vanaf ca. / 1, —.,,

M "ét M-kanaal J-FET

l a ,

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

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.

1 >i

y—

OR-poort (OF poortl

-]7iSo-NOR-poort

I—

(NOF-poort)l

JJ - i N - E X O R poort (EX-O F-poortl I

thyristor

b—

P-kanaal J-FET

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

^H^ elex

Symbolen

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

>©

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.

2-50 -

«3

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: fxA 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).

•+

—TTTTV»— —ff

\S

EXNOR-poort

"~I

(EX-NOF-poort)

I

—

**

|o—

I

=ÏT