No title

nr. 35 juli 1986 f 4,50 Bfrs. 93

•ii r

pechflitser

i ff

il

opvallend lichtsignaal

ift / 1 31' F^"* 1

-f* i. f i

&

UZI

<*»<**

luidsprekerbeveiliging' remedie tegen inschakelknallen •"* »**» *#?

temperatuur meten' i multimeter

mini-walkman in luciferdoosformaat

\

^HH^^^B

4 e jaargang nr. 7 juli 1986 ISSN 0167-7349

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven

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

Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers

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/Elektuur-databank: 24 uur per dag bereikbaar (behalve op maandagmiddag tussen 12.30 en 16.00 uur) voor informatie en bestellingen via computer, modem en telefoon (Viditel-systeem). Tel.: 04402-71850. Elex verschijnt rond de eerste van elke maand. Onder dezelfde naam wordt Elex ook in het Duits uitgegeven.

Auteursrecht: Niets uit deze uitgave mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, mikrofilm of op welke wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgeefster. 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

N

v lm ^T , '

7 0 2

U

'

Ned

erlandse Organisatie

'Jdschrift- Uitgevers

~

elex

PRINTEN

! 1ï * J c * ;" 5 !; :: '* ; J U *

Redaktie: J.F. van Rooij (eindred.), P.H.M. Baggen, E. de Ruiter, I. Gombos (ass.) Ontwerpafd./laboratorium: J. Barendrecht, G.H.K. Dam, A.M.J. Rietjens, A.P.A. Sevriens, J.P.M. Steeman, P.I.A. Theunissen, M.J. Wijffels Redaktiesekretariaat: M. Pardo G.W.P. Wijnen

Voor het opbouwen van Elex-schakelingen hebben wij speciale printen ontworpen. We hebben niet gekozen voor een aparte print voor elke schakeling, maar voor een standaardprint. Deze standaardprint is zodanig van koperbanen en gaatjes voorzien dat ze zowel voor een eigen ontwerp als voor een uit Elex gebruikt kan worden. De gaatjes zijn volgens het genormaliseerde raster 2,54 mm (1/10 inch) geboord, zodat alle elektronica-onderdelen (weerstanden, kondensatoren, IC's, enz.) passen. Door ervoor te zorgen dat je een paar Elexprinten in voorraad hebt, kun je meteen aan de slag als je een bepaalde schakeling wil bouwen. Er hoeven geen speciale, dure printen besteld te worden en je hoeft ook niet aan de gang met bakken etszuur om zelf een print te vervaardigen. Eiex-printen zijn verkrijgbaar in drie f o r m a t e n : formaat 1

Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom

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

Vormgeving/graf. prod.: G.B.S., Beek (L) Techn. illustraties: L.M. Martin

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

Fotografie: 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 lossenummerprijs geldt). Losse nummerprijs: Nederland f 4,50; België Bfrs. 93

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 in ternationaal, op aanvraag.

•:::•:

11 11

:

•

:

:ê

y

;

;(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

EXPERIMENTEERSYSTEEM juni

86659 86660 juli 86661

Basisprint f 34,-/Bfrs. 670,5 V netvoeding f 9,65/Bfrs. 1 9 0 , weerstand/potmeter f 15,20/Bfrs. 3 0 0 , -

Verzend- en a d m i n i s t r a t i e k o s t e n f 3 , 5 0 / B f r s . 69 per bestell i n g . Elex-printen zijn in de m e e s t e e l e k t r o n i c a z a k e n verkrijgbaar. Ze zijn o o k rechtstreeks bij Elektuur B.V. te bestellen d.m.v. de bestelkaart elders in d i t b l a d , of t e g e n v o o r u i t b e t a ling o p giro 124.11.00 t.n.v. Elektuur B.V, Beek (L) (België: PCR 000 017-70.26.01) o.v.v. de d e s b e t r e f f e n d e p r i n t . Ook via de " d a t a b a n k " (zie kolofon) kan besteld w o r d e n .

juli 1986

inhoud binnenkort Vakantie of g e e n vakantie — w e gaan v o l g e n d e maand g e w o o n v e r d e r met het beschrijven van leuke schakelingen. Mocht d e zon het laten afweten, dan hebt u tijdens die vrije d a g e n tenminste iets te knutselen. Een kleine g r e e p uit d e inhoud: e e n "walkmanbooster", e e n inbraakalarmsimulator e n e e n lichtshow m.b.v. e e n o u d e TV. O p d e rest moet u n o g e e n maandje wachten.

zelfbouwprojekten 13

bij het omslag: De hoeveelheid elektronica in m o d e r n e auto's n e e m t hand over hand toe. Hier e e n kijkje achter d e scherm e n bij het testen van e e n "motronik": e e n computergestuurd brandstofinspuite n ontstekingssysteem. Bosch persfoto

Radio-ontvangers zijn e n blijven populaire zelfbouwprojekten. Hier e e n miniatuur AM-"walkman", die met g e m a k in e e n luciferdoosje past e n d e s o n d a n k s uitstekend werkt. Q D

realistische modelbaanverlichting 16 pechflitser 18 dievenrem 23 inschakelvertraging voor luidsprekers — maakt dat knallen e n p l o p s tot het v e r l e d e n behoren 26 van celsius naar volt 28 akku-fitness-centre — houdt d e akku s t e e d s in topkonditie 35 mini-radio 38 b e w e g i n g s d e t e k t o r — "kijkt" of er iets b e weegt 41 elektronische hygrometer 48 w e k k e r w u r g e r — akoestische sluimerknop

informatie, praktische tips 4 20

*

pechflitser Een stroboskopisch flitsapparaat, dat zeer felle lichtsignalen p r o d u c e e r t . Handig (en veilig) bij p e c h onderweg, maar wat ons betreft mag hij ook in e e n disko dienst d o e n . - ~

dievenrem

lo

van celsius naar volt Met slechts e e n paar o n d e r d e l e n valt e e n voorzetschakeling te fabriceren die e e n g e w o n e multimeter omtovert tot e e n n a u w k e u r i g e thermometer.

26

elextra wetenswaardigheden over zonnecellen 22 mini-schakeling 43 marktinfo 44 l e g e batterijen: e e n milieuprobleem 46 kaleidoskoop — computersoftware houdt "Star Wars" aan d e grond 50 'n tip 51 IC-info — d e LFversterker LM 386 56 hoofdprijs Fototronica uitgereikt 57 k o m p o n e n t e n

grondbeginselen Een h e e l a n d e r e auto-beveiliging dan gebruikelijk. G e e n simpele sirene, maar e e n schakeling die maakt dat d e motor na e e n paar meter rijden afslaat!

18

54

hoe zit dat? lichtmeter met zonnecellen elex experimenteersysteem — d e e l 1 kursus wisselstroom deel 1 elex

7-03

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-onderdelenhandelaar.

Schema's

AO

I

,

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", " > 1", " 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 Kompanen ten, 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: p = (pico ) = 10~'2 = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10~9 = een miljardste (j = (micro) = 10 b = een miljoenste m = (milli) = 10 3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend M = (Mega) = 106 = miljoen G = (Giga) = 109 = miljard

r e d a k t i e Elex - IS Postbus 121 6190 W

Beek tt>

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:

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. Meetwaarden 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 kÖ/V.

Bouwbeschrijvingen 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 cm Maat 2: 8 cm x 10 cm Maat 4: 16 cm x 10 cm (Europa-formaat) Elex-printen zijn goedkoper dan printen die speciaal en uitsluitend voor een bepaalde schakeling zijn ontwikkeld. Als je zorgt steeds een paar Elex-printjes in voorraad te hebben, kun je bij het verschijnen van een nieuw nummer altijd meteen met bouwen beginnen. Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de onderdelen op de print worden ge-

plaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden gerealiseerd. Een plattegrond geeft de opgebouwde schakeling in bovenaanzicht weer. Vaste doorverbindingen zoals de koperbanen van Elex-printen staan er echter niet op. 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. Tip: Plaats alvorens te solderen alle onderdelen, aansluitpennen en eventuele extra doorverbindingen (draadbruggen) op de print. Kontroleer alles aan de hand van de plattegrond. Soldeer pas indien alles in orde is bevonden. 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 Vi-watt-we&tstanden gebruikt. De werkspanning van foliekondensatoren moet minstens 20% hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De werkspanning van elektrolytische kondensatoren (eiko's) is in het schema en in de onderdelenlijst opgegeven. 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.

OpAmp 741

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 4M7 = 4,7 MF = 0,000 0047 F 7-04 -

elex

In schema's en onderdelenlijsten wordt uitsluitend het gemeenschappelijke hoofdgedeelte van

ELEXViA het type-nummer weergegeven. Een voorbeeld. De operationele versterker, type 741, komt in de volgende "gedaanten" voor: jiA 741, LM 741, MC 741, RM 741, SN 72741, enzovoorts. Het verdient aanbeveling om IC's in IC-voeten te plaatsen (ze kunnen dan, indien nodig, makkelijk vervangen worden).

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. Voel eventuele aansluitdraden met een pincet aan de tand. Omdat men fouten die men zelf gemaakt heeft nu eenmaal gemakkelijk over het hoofd ziet, verdient het aanbeveling om iemand anders ook eens naar de opgebouwde schakeling te laten kijken. Het is geen gek idee om aan de hand van de opbouw het schema te tekenen en dit schema te vergelijken met het in Elex afgedrukte schema. Meet als volgende stap de voedingsspanning en — indien opgegeven — de meetpunten. Bedenk dat de spanning van een bijna lege batterij snel daalt. Indien de fout in deze fase nóg niet is gevonden moet de vakman erbij worden gehaald. De meeste verkopers in elektronicazaken zijn zelf ook aardig thuis in de amateurelektronica en zullen u als klant zeker willen helpen (als het niet druk is). Bovendien kunt u gebruik maken van de technische vragenservice van Elex. Hoe duidelijker het probleem is omschreven, des te beter uw vraag kan worden beantwoord. Vergeet bijvoorbeeld niet om meetresultaten op te geven. Stuur geen schakelingen op. Elex repareert geen printen.

Netspanning

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.

Isoleer netspanningsleidingen elex - 7-05

HOE ZIT DAT} Je hebt "gewone" stroom en nachtstroom. Van nachtstroom weten de meesten alleen maar dat die goedkoper is. Maar waarom is die stroom goedkoper, waar komt die vandaan en hoe weet de elektriciteitsmeter thuis dat het dag of nacht is? Die nachtstroom is een typisch voorbeeld van al die vanzelfsprekende dingen om ons heen, waar we toch eigenlijk het fijne niet van weten. Hetzelfde geldt voor een CV-thermostaat, de versnelling van een fiets of de afstandsbediening van een TV, om maar een paar alledaagse dingen te noemen. We aksepteren maar al te graag dat die dingen werken, maar hóe ze precies werken. . .? Maar afijn, terug naar de nachtstroom, want daar wilden we het eigenlijk over hebben. Komt die nachtstroom uit een of andere speciale bron? Nee! Hij komt gewoon van dezelfde centrale die ook overdag de stroomleverantie verzorgt. Waarom is nachtstroom dan goedkoper? De prijs van de brandstof die de centrale verstookt is overdag en 's nachts hetzelfde, dus daar kan het hem met in zitten. De reden is dat de elektriciteitscentrales graag de spreiding van de stroomafname willen bevorderen. In bedrijven, kantoren en huishoudens vinden praktisch alle stroomvereisende aktiviteiten overdag en 's avonds plaats, 's Nachts zitten de centrales dus met een overschot aan energie, want simpelweg uitschakelen kunnen ze de boel niet. Om wat meer evenwicht te krijgen tussen het dag- en nacht verbruik, bieden ze noodgedwongen 's nachts een flinke korting op de stroomprijs. Hoe weet de kWh-teller in de meterkast nu of het dag of nacht is? Daartoe hebben nachtstroomgebruikers twee afzonderlijke tellers, die heel vroeger met behulp van een uurwerkje werden omgeschakeld. Tegenwoordig gaat dat anders. Tot voor kort werd daar altijd een schakelsignaal voor gebruikt, dat via een extra leiding vanuit de centrale naar de meters werd gestuurd. Veel moderner is echter de methode die werkt met zogeheten toonsignalen. Daarvoor is geen aparte leiding naar de verbruiker nodig, want die toonsignalen worden gewoon via de normale lichtnetleidmg doorgegeven. Om te zorgen dat de lichtnetspannmg en het toonsignaal elkaar niet bijten, kiest men een frekwentie die beduidend afwijkt van de 50-Hz-lichtnetfrekwentie: dus bijvoorbeeld 750 Hz. De spanning van de toonfrekwentpulsjes is dusdanig laag (2 a 3 V) dat de op het net aangesloten verbruikers er absoluut geen last van hebben. Maar hoe nietig het signaal ook is ten opzichte van de 220-V-spanning, toch dient de toonfrekwent-generator een vermogen van ettelijke tientallen kW te leveren. Dat lijkt veel te veel voor die paar nachtstroomgebruikers, maar dat vermogen wordt dan ook niet alleen door de nachtstroommeters gekonsumeerd; het toonfrekwentsignaal belandt immers bij alle op het net aangesloten verbruikers. Eigenlijk zou er achter elke meter een speciaal sperfüter moeten zitten, maar de uitgezonden pulsjes zijn zo kort dat ze nauwelijks een waarneembaar verbruik veroorzaken. 7-12 -

elex

In de praktijk werkt de toonfrekwent-omschakeling probleemloos, 's Morgens en 's avonds wordt vanuit de centrale stipt op tijd een signaal uitgestuurd, dat bestaat uit een korte serie pulsjes. De ontvanger in de meterkast dekodeert dat signaal en "weet" dan of er op dag- of nachtstroom moet worden omgeschakeld. Zonder dat u er ooit bij stil gestaan hebt, is die hele dag/nachtstroomaffaire dus prima geregeld.

realistische modelbaan verlichting

Deze schakeling toont weer eens aan dat we vrij gemakkelijk en met betrekkelijk weinig kosten de aanblik van onze modelspoorbaan aanzienlijk kunnen verfraaien — ditmaal vooral in het duister. Of het nou om een dorp of om een stad gaat: bij het invallen van de duisternis worden d e lampen "aangestoken". Het gelige schijnsel dat door d e ramen naar buiten kiert, is onlosmakelijk verbonden met de aanblik die een menselijke samenleving biedt. In de modelbouw verhoogt het bovendien de "echtheid" van d e scenerie (dat is het geheel van landschap, huizen, bomen enz., dus eigenlijk alles wat niet beweegt). Veel liefhebbers van deze nog altijd veel-

beoefende hobby hebben daarom in hun prachtig gedetailleerde mini-huisjes miniatuur gloeilampjes ingebouwd, om de werkelijkheid zo g o e d mogelijk na te bootsen. Jammer genoeg wordt daarbij meestal o p één punt de realiteit geweld aangedaan. Lang niet iedereen doet, zodra het g a a t schemeren, als o p kommando de lichten a a n ! De één komt pas laat naar huis, de andere g a a t na verloop van tijd weer weg om pas ver na middernacht terug te

komen, en het tijdstip waarop de stedelingen naar b e d g a a n kan natuurlijk ook van veel faktoren afhangen; de kwaliteit van het televisieprogramma is daar maar één aspekt van. Kortom: om een modelstad nog "echter" te maken d a n hij al is, zouden we een of andere schakeling moeten hebben die in een niet te snel tempo en met onregelmatige tussenpozen de lampjes in de verschillende huizen aan- en uitschakelt. Nu zouden we deze kwestie niet zo uitvoerig ter

sprake hebben gebracht, als we niet in staat waren een kant-en-klare oplossing te voorschijn te toveren. Het toegepaste princ i p e heeft zijn deugdelijkheid in andere toepassingen al lang en breed bewezen. In de audiotechniek hebben we vaak een zeer snel, onregelmatig van (logisch) nivo wisselend signaal nodig, dat uit d e luidspreker als ruis hoorbaar wordt. De nadruk ligt bij ruis vooral o p d e onvoorspelbaarheia (onregelmatigheid) van het signaal! Bij de schakeelex -

7-13

ling die we hier presenteren g a a t het eigenlijk om precies hetzelfde, zij het met een belangrijk verschil: wij gebruiken een uitzonderlijk "trage" ruis!

Figuur 1. Analoge ruisgeneratoren leveren een aperiodiek signaal, dat we met behulp van een triggerschakeling in een onregelmatig digitaal signaal kunnen omzetten. De frekwentie is echter veel te hoog om onze modelstadverlichting te kunnen sturen.

Digitale pseudorandom-generator Klinkt interessant, nietwaar? Achter deze benaming verschuilt zich een wirwar van schuifregisters en poortjes, die weliswaar eenvoudig is op te bouwen, maar waarvan de werking moeilijk te verklaren is. Laten we maar eens beginnen met het ontraadselen van de kreet "pseudo-random". Gewone "random" -generatoren (toevalsgeneratoren) wekken een reeks pulsen of a n a l o g e spanningen op, die nooit herhaald wordt: elk "patroon" van elk willekeurig begrensd tijdsinterval is even uniek als d e vorm van een sneeuwvlok (figuur 1). In onze grofstoffelijke omgeving kunnen we zulke unieke, toevallige patronen zeer eenvoudig verkrijgen. Als we een handvol erwten op het tafelblad laten vallen, zal het "plaatje" dat daarbij ontstaat, zo g o e d als zeker geen tweemaal hetzelfde zijn, hoe vaak we het experiment ook herhalen. In d e elektronica is zoiets ook mogelijk: beschouw voor het gemak elektronen even als harde balle-

Figuur 2. Door middel van een laagdoorlaatfilter met een zeer laag kantelpunt kan de bovenste kromme "gladgestreken" worden (midden). De frekwentie van het digitale signaal wordt dan veel lager (onder). De schakeling zou hierdoor echter zo ingewikkeld en kostbaar worden, dat wij het frekwentieprobleem op een geheel andere manier hebben aangepakt.

tjes, die door een holle buis (de geleider) rollen. Dit veroorzaakt geruis! De werkelijkheid is ingewikkelder, maar toch: bewegende elektronen in een geleider veroorzaken ruis die versterkt kan worden. Er bestaan al lang eenvoudig e schakelingen om "witte" ruis op te wekken, die volgens dit principe werken. Onze modelverlichting moet echter in een traag onregelmatig ritme, variërend van enkele minuten tot zelfs uren, aan-

en uitgaan. Bij toepassing van "elektronenruis" zou het daarom nodig zijn, de laagste in die ruis aanwezige frekwenties uit te filteren, en alle hogere grond i g weg te werken. Dat is wel mogelijk (figuur 2), maar d e berg onderdelen die we daarvoor nodig zouden hebben, zou de schakeling zoveel duurder maken, dat de kosten in geen verhouding zouden staan tot de toepassing. Een digitale pseudorandom-generator werkt

Figuur 3. De uitgangen van het schuifregister IC1 worden via verschillende poorten samengenomen en naar de ingang teruggekoppeld. Daardoor ontstaat een zeer lange cyclus van onregelmatige bitpatronen, waarvan de herhalingstijd zo lang is dat we de eerste reeks al lang zijn vergeten als de tweede begint. De gloeilampjes worden via het schuifregister door een driver-IC gevoed.

12V

nv

<±H cal ^ 3

T

T

©

®

IC1...3 i/~i o

*-©

IC4 .,

!L£J

•f*-®

N1 - N 4 : 4 0 9 3 = IC2 N 5 - N 8 : 4 0 7 0 = IC3 N9-IM14: ULN200Q = IC4

1N4148

JZJ 16 V

7-14 -

elex

Figuur 4. Voor de opbouw van de schakeling hebben we een standaardprint formaat 2 nodig. Het is het handigste de schakeling te voeden vanuit de treintrafo (met een gelijkspanning!).

Onderdelenlijst R1,R2 = 1 M S C1 = 47 f^F/16 V C2 = 1 ^ F / 1 6 V C3 = 10 nF/16 V D1,D2 = 1N4148 IC1 = 4006 IC2 = 4093 IC3 = 4070 IC4 = ULN2004 L a 1 . . .La6 = 12 V gloeilampje (50 mA tot maximaal 500 mA) 1 standaardprint formaat 2 geschatte onderdelenkosten (zonder montagemateriaal, netvoeding en kastje) ongeveer f 20, —

volgens een heel ander principe. Deze wekt een onregelmatige reeks van nullen en enen op, die echter na een b e p a a l d e tijd herhaald wordt. Maar zolang die herhalingstijd lang genoeg is, valt d e feitelijke regelmaat helemaal niet op, dankzij ons tamelijk slechte geheugen. Een bijzonder groot voordeel van de digitale generator is dat de frekwentie waarmee nullen en enen elkaar afwisselen, geheel vrij gekozen kan worden. Het is dus niet meer nodig om dure filters toe te passen.

Lastige lus Hoofdbestanddeel van onze toevalsgenerator is een schuif register, waarvan d e uitgangen door middel van enkele poorten worden "samengenomen" en vervolgens weer naar de ingang worden teruggekoppeld, zodat een "lus" ontstaat (figuur 3). We krijgen zo op de uitgangen van het register een voortdurend veranderende rij nullen en enen. De snelheid waarmee deze konfiguraties veranderen, wordt b e p a a l d door de langzaam lopende klokoscillator rond N3. Deze bepaalt

hoe snel (of hoe langzaam) het logische nivo o p de ingang (pen 1) van het schuifregister, door het register geschoven wordt (bij elke klokpuls een plaats verder). Het is buitengewoon moeilijk om het verloop van nullen en enen o p een b e p a a l d punt van de schakeling te voorspellen. Wie voldoend e thuis is in de Boolealgebra", kan het misschien eens proberen. Zo'n poging, ook al zou die mislukken, maakt de werking van de schakeling beter duidelijk d a n een pagina-lange verhandeling over dit onderwerp. Wij beperken ons bij de schemabeschrijving d a n ook tot de opmerking, dat het bij IC3 (N5 tot en met N8) om zogenaamde EXOR-poorten gaat (EXOR = EXclusive OR). De uitg a n g van zo'n poort is alleen d a n één, als de nivo's o p beide ingangen ongelijk zijn. Na een bep a a l d (groot) aantal klokpulsen herhaalt de cyclus van nullen en enen zich. We kunnen dit enigszins vergelijken met het bij elkaar optellen van sinusgolven van verschillende frekwenties: de golfvormen die hierdoor ontstaan zijn, hoe onregelmatig ook, pe-

riodiek. De periodetijd wordt des te groter naarmate de afzonderlijke periodetijden verder van elkaar afwijken ("onharmonischer" zijn). De uitgangen van het schuifregister kunnen zelf geen gloeilampjes sturen. Hiervoor gebruiken we speciale "drivers" die d e nodige stroom kunnen verwerken. IC4, die per driver telkens maximaal 500 mA kan verwerken, is voor dat doel prima geschikt. Het tempo waarin d e stads- of dorpsverlichting varieert, wordt b e p a a l d door d e kombinatie R1/C1, en kan door voor deze onderdelen andere waarden te nemen natuurlijk versneld of vertraagd worden. Indien het "toeval" in meer d a n zes huizen moet heersen, kunnen we o p elke driver natuurlijk méér lampjes aansluiten, zolang het totale stroomverbruik de al eerder genoemde 500 mA per driver niet overschrijdt. Dit kan eenvoudig berekend worden door het verbruik van d e afzonderlijke lampjes op te tellen (als ze parallel zijn geschakeld). Bij serieschakeling van meer lampjes wordt het stroomverbruik bij toenemend aantal lampjes weliswaar

minder (immers: de totale weerstand neemt toe) maar ze geven d a n ook steeds minder licht. Hoe d a n ook: het ziet er natuurlijk veel fraaier uit als we voor het verlichten van een groot aantal modelhuizen meteen maar een paar extra toevalsgeneratoren bouwen. Bij flats kan het erg mooi zijn om in plaats van één lampje voor het hele gebouw, diverse lampen achter verschillende vensters te monteren — uiteraard deugdelijk lichtdicht van elkaar afgeschermd.

elex -

7-15

pechflitser

meer veiligheid bij autopech Met motorpech stranden o p een stille weg buiten d e bewoonde wereld, is geen pretje. Als u dat nog nooit hebt meegemaakt, des te beter! Maar mocht het onverhoopt toch gebeuren, dan is het veilig parkeren van de auto bijna nog belangrijker d a n het verkrijgen van snelle technische bijstand. Om te beginnen stelt men natuurlijk de gevarendriehoek op, maar of die door d e andere weggebruikers ook gezien wordt, is bep a a l d niet zeker. Vooral op wegen zonder vluchtstrook of bij slecht zicht (schemering, regen, mist), 7-16 — elex

kan d e defekte auto een levensgevaarlijke hindernis worden voor d e verkeersdeelnemers die tot o p dat moment voor pech gespaard bleven. Een stroboskopisch flitsapparaat (bekend uit de disko) kan d e veiligheid in dergelijke situaties aanzienlijk verhogen. De flitsbuis levert lichtsignalen die bijzonder fel zijn en dus o p grote afstand gezien worden. Aan de hand van dit artikel kan men zelf een pechflitser bouwen die met vaste tussenpozen een flits afgeeft. Maar natuurlijk kan deze flitser ook voor andere

doeleinden worden gebruikt.

Trafo omgekeerd Deze schakeling is zo eenvoudig, dat een blokschema niet nodig is. Een interessant onderdeel van de pechflitser is de nettrafo Tri Zoals uit het schema blijkt, is deze "achterstevoren" geschakeld. De beide sekundaire wikkelingen (die in deze schakeling als primaire wikkelingen fungeren) maken deel uit van een astabiele multivibrator, die is opgebouwd rond T1 en T2. Het

opgewekte signaal is een rechthoekspanning waarvan d e frekwentie afhangt van de voedingsspanning. Omdat zich a a n de "sekundaire" zijde van de trafo veel meer windingen bevinden dan a a n d e "primaire", wordt dit signaal opgetransformeerd tot twee- of driehonderd volt. Via D1...D4 wordt C1 geleidelijk o p g e l a d e n . Vanaf een b e p a a l d e laadspanning gaat de d i a c DM geleiden, zodat er naar de gate van de thyristor Th1 een stroom vloeit. De thyristor gaat d a n plotseling geleiden, wat tot gevolg heeft dat

<8>=S

T1,T2 = BD239,BD437

C2 zich ontlaadt via Th1 en de primaire wikkeling van de ontstekingstrafo. Hierdoor ontstaat a a n d e sekundaire zijde van Tr2 een impuls met een hoge spanning. Omdat de ontstekingselektrode van d e flitsbuis verbonden is met deze sekundaire wikkeling, zal C1 zich via La1 ontladen, waardoor de buis een flits produceert. De spanning over de d i a c zal d a n dalen, zodat deze weer spert. Bijgevolg zal ook de thyristor sperren. C1 en C2 kunnen nu opnieuw worden geladen voor de volgende flits. De flitsfrekwentie kan worden ingesteld met P1. De voedingsspanning van d e schakeling moet ongeveer 12 volt bedragen. Het lijkt misschien een slim idee de flitser uit de autoakku te voeden, maar bij pech blijkt vaak dat juist de akku het laat afweten. Gebruik dus liever nikkelcadmium-akku's, een kleine modelbouw-akku of gewone monocellen. Behalve flitsbuizen, -eiko's en -trafo's zijn in d e vakhan-

BD437

del ook speciale flitsreflektoren verkrijgbaar, die samen met de rest van de schakeling kunnen worden ondergebracht in een handzaam kastje. De foto geeft slechts een voorb e e l d uit de vele mogelijkheden. Nog enkele aanwijzingen voor de montage. De beid e transistoren moeten voorzien worden van kleine koelvinnen, want d e kollektorstroom is tamelijk hoog. Om dezelfde reden verdient het aanbeveling om d e printsporen te verzwaren die van de emitter en van de koliektor naar de batterij en de trafo voeren: soldeer er daarom koperdraden op. Tot slot: Als u, over een week of zo, wat ziet flitsen langs d e kant van d e weg, is er alle kans dat d e pechvogel in kwestie een kollega-Elexlezer is. Gebeurt dat flitsen echter o p het moment dat u door een rood stoplicht rijdt, d a n is er duidelijk iets anders a a n de hand en bent u waarschijnlijk zelf de pechvogel!

BD239

Figuur 1. De multivibrator (linksonder in het schema) wekt een wisse/spanning op, die door de trafo Tr1 wordt opgetransformeerd tot een waarde van 200 a 300 volt. Als C1 tot een bepaalde spanning is opgeladen, treedt het "ontstekingsmechanisme" (DU, TM en Tr2) in werking. Hoe dat precies werkt, leest u in de tekst. Eventuele zenerdioden (24 V, 1 W) beveiligen Tl en T2 tegen schadelijke spanningspieken, maar beslist noodzakelijk zijn ze niet. Figuur 2. Met uitzondering van Tr1 passen alle onderdelen op een standaardprint van formaat 1. De flitsbuis wordt natuurlijk niet op de print gemonteerd.

Onderdelenlijst R1,R2 = 47 S / 2 watt R3,R4 = 100 Q / 2 watt R5 = 4,7 MQ R6 = 1 MQ PI = 2,5-MQ-instelpotentiometer C1 = 50 M F/385 V (flitselko) C2 = 330 nF/400 V T1,T2 = BD239 (BD437) D 1 . . . D 4 = 1N4007 D(1 = ER 900 o.d. Th1 = TIC106D Tr1 = 2 x 6 V / 1 A Tr2 = ontstekingstrafo voor flitsers La1 = flitsbuis, ong. 40 W s 2 koellichamen voor T 1 , T2 (SK 131 1 Elex-standaardprint formaat 1 Kosten (zonder trafo 1, kast en reflektor): ca. f 30,—

elex -

7-17

dievenrem elektronische handrem voor gestolen wagens

Zelfs de meest uitgekookte autodief komt niet ver met een wagen die niet kan rijden: de gemiddelde auto is nog altijd te groot om eventjes in je binnenzak mee te nemen! Op dit principe berust deze schakeling, die de motor bij onbevoegd gebruik onverbiddelijk lam legt. Alarminstallaties voor in de auto zijn zowel voor de professionele als voor de hobby-elektronica altijd weer een suksesnummer. En dat is geen wonder: er worden heel wat auto's gestolen! Het zich wederrechtelijk toeëigenen van andermans roerende goederen was nog nooit zo'n g o e d lopende business als tegenwoordig, nu we dankzij de auto's die tot op de stoep geparkeerd staan, nauwelijks nog in de binnenstad uit de voeten kunnen. De meest gebruikelijke alarminstallaties laten een sirene (of de klakson) loeien als een onbevoegde ze probeert te slim af te zijn. Een professionele autokraker laat zich daardoor meestal niet afschrik7-18 -

elex

ken. Een alarmsirene moet, volgens voorschrift, immers na enige tijd automatisch uitschakelen. De dief hoeft dan eigenlijk alleen maar over stalen zenuwen te beschikken om gewoon met d e wagen weg te rijden — het lawaai houdt immers vanzelf op! Het is daarom veel beter als de alarminstallatie bij voorbaat voorkomt dat er met de wagen gereden kan worden, d a n wel het voertuig na een paar meters lam legt. Zo'n schakeling bieden wij hier dus ter nabouw a a n . Een net als bij (bijna) alle Elexprojekten, doen we hiermee geen grote aanslag op portemonnee of theoretische kennis. Zelfs iemand die weinig van

auto's weet, zal deze installatie tamelijk eenvoudig kunnen inbouwen.

Principe Het principe van de schakeling is eenvoudig en er zijn geen theoretische hoogstandjes nodig om de werking te doorgronden. Bekijk het schema van figuur 1 maar eens. Schakelaar S1 is zó met het kontaktslot verbonden dat bij het inschakelen van de ontsteking de akkuspanning aan S1 ligt. Dit is trouwens meteen de voedingsspanning van de schakeling. Zodra C1 via R1 voldoende is opgeladen, klapt de uitgang van N1 van hoog (ongeveer 12 V) om naar l a a g (ongeveer 0 V). Deze negatieve

Onderdelenlijst

N1...N4=IC1=4093 D1...D3=1N4148

w

I'

i

IC1

- 5min

H

=ï

jJ" Ir*

r

i|N2jr

4

BC516 (|

j

R1 = 1,8 MQ R2 = 1 MQ R3 = 3,9 MQ R4 = 10 kQ C1 = 4,7 M F/25 V C2 = 220 nF C3 = 100 M F / 2 5 V C4 = 47 nF T1 = BC 516 D L . D3 = 1N4148 IC1 =- 4093 S1 = schakelaar enkelpolig aan-uit Rel .= relais 12 V / m a x . 100 mA; kontaktstroom 10 A bijv. Siemens printreiais V23127 - A0002 - A101 1 standaardprint formaat 1 De onderdelen zullen, zonder het relais, zo'n f 15,— kosten.

(dalende) flank wordt door C2 omgezet in een kort, negatiefgaand pulsje. Door middel van N2 en N3 maken we hier een mooie blokvormige puls van, die we gebruiken om C3 o p te laden. Het ontladen van C3 duurt ongeveer vijf minuten, want D2 verhindert dat de elko zich over de uitgangen van de poortjes kan ontladen. Gedurende deze vijf minuten wordt het relais via N4 bekrachtigd door transistor T l De onderbreker wordt kortgesloten en de auto blijft noodgedwongen stilstaan.

Tijdschema: Tussen het omdraaien van het kontaktsleuteltje en het verschijnen van de puls op de uitgangen van N2 en N3 liggen ongeveer acht sekonden. Het duurt dus ook 8 sekonden voordat de onderbreker wordt kortgesloten. Een dief zal in die korte tijd niet ver komen met een aldus beveiligde automobiel. Aan het feit dat na 5 minuten d e kortsluiting weer wordt opgeheven heeft hij in elk geval niets. Bij veel wagens is het nodig het sleuteltje helemaal terug te draaien voordat er opnieuw gestart kan worden.

(Dat is g e d a a n om het per ongeluk starten van een al draaiende motor te voorkomen: dat kan katastrofale gevolgen hebben voor de startmotor en dus ook voor de portemonnee!) Kortom: bij elke nieuwe startpoging wordt de schakeling ook opnieuw gestart! Ook is het zinloos om de pluspool van de akku direkt a a n de bobine te hangen (om zo het kontaktslot te omzeilen): d e dievenrem sluit de onderbrekerkontakten immers kort naar massa! Om onze alarminstallatie buitenspel te zetten, moet je dus van goeden huize komen en vooral veel tijd hebben — en het zal een dief meestal a a n dat laatste ontbreken.

Tips voor de montage Het spreekt vanzelf, dat schakelaar S1 ergens o p een g o e d verborgen plekje moet worden gemonteerd. Wees voorzichtig bij alle werkzaamheden aan de bobine: knutsel hier nooit aan als de motor loopt, want er staat een gevaarlijke hoogspanning over deze spoel! Uit het schema blijkt dat het re-

laiskontakt op de verbinding tussen spoel en onderbreker moet worden aangesloten. Het soldeerwerk moet bijzonder zorgvuldig gebeuren, omdat de schakeling in een rijdende auto aan heel wat schokken en trillingen bloot staat. Nu kunnen we alleen nog maar wensen, dat onze alarminstallatie haar deugdelijkheid nooit zal hoeven te bewijzen! Overigens is het nog maar de vraag of de bouw van deze (of een andere alarm-) schakeling nog wel lonend is voor de gelukkige bezitter van een (pak beet) halfverroest eendje. . .

Figuur 1. De schakeling is verwant aan onze luidsprekerbeveiliging. Hier hebben we timing-problemen opgelost met behulp van poortjes en kondensatoren. Na het inschakelen van de ontstekeing duurt het circa acht sekonden voordat de onderbreker wordt kortgesloten. Dankzij C3 blijft die situatie ongeveer 5 minuten duren. Daarna kan de schakeling opnieuw geaktiveerd worden. Figuur 2. De komplete schakeling past op een halve standaardprint van het formaat 1. Het geheel zal daarom zonder problemen ergens onder het dashboard gemonteerd kunnen worden.

wetenswaardigheden over zonnecellen ideeën voor nieuwe toepassingen Het is al meer dan honderd jaar bekend, dat licht kan worden omgezet in elektrische energie. Technisch bruikbare zonnecellen werden in de jaren vijftig ontwikkeld. In de zestiger jaren werden zonnecellen de belangrijkste stroombron van veel satellieten. De jaren zeventig lieten een toenemend gebruik van zonnecellen op aarde zien: er ontstonden experimentele zonneenergiecentrales en zonnepanelen voor kleinschalig gebruik. Tegenwoordig zijn zonnecellen in opmars in de konsumentenelektronica. Na het succes van de zakrekenmachines op zonne-energie, zoekt de industrie naarstig naar verdere toepassingsmogelijkheden. De tegenwoordige zonnecel-techniek is een produkt van de ruimtevaart, zoals tegenwoordig alles uit de ruimtevaart schijnt te komen. De zonnecellen die in de ruimtevaart worden gebruikt, bestaan net zoals de chips van onze transistoren en IC's uit het allerzuiverste monokristallijne silicium, en zijn dus overeenkomstig peperduur. Immers: van de plak silicium in één zonnecel zou men vele honderden "gewone" IC's hebben kunnen maken! Voor "aardse" toepassingen wordt sinds de zeventiger jaren multikristallijn silicium gebruikt (dat is goedkoper te produceren) waarmee tegenwoordig al een rendement van 10% haalbaar is (figuur 1 en 2). Grote installaties met zulke cellen hebben een nuttige levensduur van ongeveer 20 jaar. Afhankelijk van de plaats (hoeveelheid en sterkte van de I zonnestraling) kost een I kilowattuur d a n zo'n 2 a 7-20 -

elex

1

- •j

2 0 0 lux

f I-

100 lux

50 lux 2 0 lux

5 ^

>

0,1

0,2 spanning (V)

i \

0,3 86677-1

0

c

2

i m^^^^

I !

2 0 0 lux

15

10

100 lux

5 0 lux

5

2 0 lux

0

«>

0,1

0,2 spanning (V)

0,3 B6677-2

3 gulden! De volgende stap in deze ontwikkeling is waarschijnlijk het gebruik van zeer dunne siliciumfolie, waardoor goedkopere fabrikage en eenvoudiger toepassing mogelijk moeten worden. Bij de huidige prijzen zijn zonnecellen alleen lonend voor apparaten en systemen die slechts een zeer gering vermogen nod i g hebben. In d e laatste jaren hebben toepassingen in het "mikrowattg e b i e d " (bijvoorbeeld horloges en rekenmachines) tot grote produktie-aantallen geleid. Om bufferbatterijen te vermijden, worden zonnecellen ontworpen voor vermogensafgifte bij zeer geringe lichtsterkten (vanaf een paar lux). Daartoe worden ook bij lage voedingsspanningen van bijvoorbeeld 2 a 3 V minstens zes cellen in serie geschakeld. Hoogwaardige cellen met kleine sperstromen (weinig verstoringen a a n d e rand \trin H e r^ell 7Ün o e n

u&rrie*.

re vereiste, evenals plaatsbesparende verbindingen tussen de afzonderlijke cellen. Met behulp van lijmtechnieken, in plaats van de meer gebruikelijke las- en soldeerverbindingen, is de dikte van zonnecelmodulen al tot minder dan één millimeter teruggebracht — hierdoor werd de "credit-cardcalculator" pas g o e d mogelijk. Ook in de hobbysfeer hebben de zonnecellen toepassing gevonden (figuur 3).

Nieuwe toepassingen Aan het eind van de jaren zeventig werden grote aantallen zonnecellen vervaardigd voor een reeks experimentele zonnekrachtcentrales. Nu deze opdrachten afgewerkt zijn, is de industrie druk bezig om de bestaande produktiekapaciteit te benutten voor toepassingen in gebruiksartikelen. We geven hier een paar voorbeelden van het gebruik van zonnecellen van het elektronica-concern Telefunken, op dit g e b i e d de belangrijkste producent van Europa.

Medische boor met zonnecellen Dit a p p a r a a t (figuur 4), dat in de chirurgie wordt gebruikt, is een kleine handboormachine met een gelijkstroommotor, die uitsluitend wordt aangedreven door de zonnecellen op de bovenkant. Er is

Figuur 1. Stroom/spanningkarakteristieken van zonnecellen met monokristallijn silicium in het mikrowattgebied, bij geringe lichtsterkte (kunstlicht). Figuur 2. Karakteristieken voor polykristallijn silicium. Figuur 3. Een bijna geluidloos door een motor aangedreven modelzweefvliegtuig, de "Poly" met een spanwijdte van 3,40 m, werd door de bouwer voorzien van in totaal 128 zonnecellen. Met deze uitrusting kan het model ook bij matige zonneschijn vliegen. Figuur 4. Boormachine op zonnecellen, voor gebruik in de botchirurgie. Figuur 5. Zonnecellen voor in de auto: doorzichtig schuifdak met ingebouwde zonnecellen, die stroom leveren voor de ventilator. Figuur 6. Lasmasker met zonnecellen, die de lichtdoorlaatbaarheid van het veiligheidsglas regelen. Figuur 7. Dakpan met ingebouwde zonnecellen. Bronvermelding illustraties: TELEFUNKEN electronic.

geen akku voor energieopslag ingebouwd. De felle verlichting in de operatiekamer moet volledig voor de energie zorgen. Voordelen van dit systeem zijn: geen snoeren en bijna onderhoudsvrij, aangezien er geen batterijen hoeven te worden verwisseld of akku's regelmatig moeten worden opgeladen en gekontroleerd. De elektrische veiligheid levert natuurlijk ook geen problemen op!

Zonnecel-schuif dak Dit is een bijzonder interessant voorbeeld van het gebruik van zonnecellen in de auto (figuur 5). Alle nieuwe modellen hebben een groot glasoppervlak,

LED

aan/uit-indikator

Bij het bouwen van een schakeling of een a p p a raat zijn er van die details, waar je eigenlijk nooit over nadenkt. Een aan/uitindikator is zo'n detail. De klassieke neon- en gloeilampjes hebben voor deze toepassing al lang het veld moeten ruimen voor LED's. Normaliter wordt zo'n LED geschakeld o p de manier die in het schema uiterst rechts is getekend en doorgestreept (c). Waarom doorgestreept? Wel, omdat het in principe zonde is om de netjes door de elko afgevlakte gelijkspanning voor de aan/uit-indikatie te gebruiken. ken. Toegegeven, Toegegeven, bij bij een een 1-A-voeding doen doen die die 20 20 of of 1-A-voeding 30 mA mA voor voor de de LED LED er er weiwei30 nig nig toe. toe. Maar Maar als als het het gaat gaat om een een klein klein voedinkje voedinkje om van van 100 100 mA mA bijvoorbeeld, bijvoorbeeld, d a n kan d a n kan die die LED-stroom LED-stroom maken dat dat men men de de afvlakafvlakmaken elko elko moet moet vergroten. vergroten. Niet Niet dat dat er er zo zo gauw gauw overbeoverbelasting zal zal ontstaan, ontstaan, maar maar lasting de de restbrom restbrom van van de de elko elko hangt nu nu eenmaal eenmaal af af van van hangt de belastingsstroom belastingsstroom en en als als de men men die die stroom stroom van van 100 mA mA naar naar 130 130 mA mA g ga aa a tt 100 verhogen, d da an n stijgt stijgt ook ook verhogen, het het brom-aandeel brom-aandeel in in de de 7-22 -

elex

waardoor het er in de zon verschrikkelijk heet in kan worden. In een geparkeerd e auto kan een ventilator door het in beweging houden van de lucht, de temperatuur met 10 a 20 °C doen dalen, maar door al dat geblaas neemt de akkuspanning ook sterk af. Zonnecellen in een glazen schuifdak leveren automatisch stroom voor de ventilator, zodra de zon schijnt — volledig onafhankelijk van d e rest van de elektrische installatie. Een ideale oplossing, die jammer genoeg nog niet in serie wordt geproduceerd.

Zonnecel lasmasUer Een g o e d voorbeeld van d e veelzijdigheid van zon-

uitgangsspanning. Daarom zijn in het schema twee alternatieven aangegeven. Helemaal links (a) zien we hoe de LED direkt a a n de trafo kan worden aangesloten. Een voorschakelweerstand begrenst de LED-stroom, terwijl de extra diode D dient als overbrugging voor de "verkeerde" (negatieve) halve periode. Theoretisch zou deze parallel-diode kunnen vervallen, omdat de LED in sperrichting zelf natuurlijk ook spert. Maar helaas zijn LED's in d e sperrichting zeer kwetsbaar en leggen ze bij slechts een paar volt al het loodje. Slimmeriken zullen misschien schien vragen vragen of of het het niet niet beter is om de LED beter is om de LED in in serie serie te schakelen schakelen met met de de trafo; trafo; te dat dat zou zou immers immers de de stroom stroom besparen die die nu nu door door de de besparen parallel-diode loopt. loopt. Klopt. Klopt. parallel-diode Maar Maar het het zou zou tevens tevens ininhouden dat dat we we tijdens tijdens de de houden negatieve halve halve periode periode negatieve een een flinke flinke spanningsvol spanningsvol krijgen over over d de e weerstand, krijgen weerstand, de de diode diode en en de de LED LED — — en en die spanning kunnen die spanning kunnen we we niet missen. missen. niet De extra diode is niet nod i g wanneer gekozen wordt voor d e midden in het schema getekende

necellen toont figuur 6. Bij deze toepassing zijn de zonnecellen samen met een vloeibaar-kristalelement om de ogen te beschermen in het vizier gemonteerd. Zodra de lasboog aanflitst, leveren d e zonnecellen spanning a a n het LCD, dat automatisch en in een fraktie van een sekonde donker wordt. Wanneer na het verdwijnen van de lichtboog de spanning daalt, wordt het liquid crystal display meteen weer helder. Als de stroom die door de cellen wordt geleverd, echter onder een bepaalde waarde komt, wordt het vizier weer verduisterd. Deze veiligheidsmaatregel voorkomt het doorzichtig worden van het vizier tijdens het lassen als gevolg

derde oplossing (b). Hoewel de weerstand/LEDkombinatie hier aan massa ligt (een voordeel van deze schakeling), is ze toch ontkoppeld van d e elko via bruggelijkrichterdiode D2. De taak van beveiligingsdiode wordt waargenomen door D1, welke zich nu parallel aan de LED-indikatie bevindt. Nog een paar opmerkingen over de LED-stroom. Afhankelijk van hun formaat, voelen de meeste LED's zich het prettigst bij een stroom tussen ca. 10 en 30 mA. Hogere stromen geven vaak nog een iets hogere lichtopbrengst, maar verkorten ook de levensduur. Voor de gangbare 5-mm-LED's is 20 mA een mooie, veilige waarde.

van het uitvallen van de zonnecellen (bijv. door breuk).

Zonnedakpan Voor eenvoudiger "integratie" in het huis, zijn er al zonnecellen in de vorm van dakpannen ontwikkeld (figuur 7). Gezien de zeer hoge kosten, is deze vorm van energievoorziening hoogstens in zeer afgelegen en zeer zonnige gebieden een alternatief voor een gewone dieselgenerator.

De LED-stroom valt exakt in te stellen met de voorschakelweerstand: over die weerstand valt namelijk d e trafospanning minus de LED-spanning (rood: 1,6 V — geel of groen: ca. 2,4 V). Wanneer we deze spanning delen door de gewenste stroom, d a n krijgen we d e waarde van de weerstand. Dus bij bijvoorbeeld een trafospanning van 10 V, een rode LED en een LEDstroom van 20 mA, wordt de voorschakelweerstand: 10 V - 1,6 V _ 20 mA

Met een standaard-waard e van 390 Q of 470 Q zitten we d a n dus prima.

86715 X

[

inschakel' vertraging $iê tr luidsprekers hulpschakeling beveiligt luidsprekers tegen de beruchte inschakelplops

Als een zelfgebouwde versterker wordt ingeschakeld, is uit de boxen maar al te vaak een flinke "plop" te horen. Omdat dit effekt — behalve hinderlijk — nadelig is voor de levensduur van de luidsprekers, bedacht Elex een universele inschakel-vertraging, welke de luidsprekers pas aan de versterker koppelt als de "plop" voorbij is.

Doorgewinterde audio-liefhebbers reageren bij het horen van een inschakelplop met een pijnlijk vertrokken gezicht, alsof ze zelf door een stroomstoot worden getroffen. Volkomen terecht, overigens. De flanken van deze impulsen zijn namelijk zo steil, dat ze op den duur een luidsprekersysteem onherstelbaar kunnen beschadigen. Ook als d e technische gegevens van de box de indruk wekken dat d e luidsprekers wel tegen enig geweld bestand zijn, kunnen de mishandelde membranen het opgeven. Wanneer dat gebeurt, is moeilijk te voorspellen, maar het is slechts een kwestie van tijd: de gestadige druppel holt de steen. Omdat voorkomen beter is d a n genezen, heeft Elex een goedkope inschakel-vertraging ontworpen die dit probleem

op eenvoudige en effektieve wijze verhelpt.

Waar gaat het om? Lezers die zelf audio-apparatuur bouwen, zullen wel eens kennis hebben gemaakt met d e inschakelp l o p Dit beruchte verschijnsel treedt o p bij alle versterkers die zonder luidsprekerbeveiliging worden o p g e b o u w d . De oorzaak is eenvoudig te verklaren. O p het moment dat d e voedingsspanning wordt ingeschakeld, ontstaan o p verscheidene punten in d e versterker spanningssprongen (van nul volt tot ongeveer d e waarde van de voedingsspanning). Deze sprongen hebben een steile flank en bevatten dus veel harmonischen. Door d e kondensatoren worden de sprongen herleid tot smalelex — 7-23

Figuur 1. De luidsprekerbeveiliging die in dit artikel beschreven wordt, heeft een eigen netvoeding nodig. Daar staat echter tegenover dat men de kast van de gebruikte LF-versterker niet hoeft te openen en dat de schakeling geheel onafhankelijk is. De schakeling staat (min of meer) in serie met een van de netspanningsdraden van de versterker. Daarom moet voor de voeding een afzonderlijke 12-V-netvoeding worden gebruikt.

versterker

fijl opnemer

if U

vertraging en driver

Ie impulsen (spikes), en in deze vorm bereiken ze d e eindtrap Bij eindtrappen met een asymmetrische voedingsspanning heeft men bovendien nog te maken met het feit, dat na het inschakelen van d e voedingsspanning d e uitgangselko wordt opgeladen. De spanningssprong die hierdoor ontstaat, wordt rechtstreeks toegevoerd a a n de luidsprekerklemmen. Eindtrappen met een symmetrische voeding hebben (theoretisch) van dit probleem geen last, maar toch ontstaat ook bij dit type een spanningssprong. Deze is afkomstig van d e netvoeding. Het opbouwen van d e voedingsspanning in beide takken verloopt als regel niet geheel synchroon (een verschil van enkele millisekonden veroorzaakt al een plop). Bij professionele apparatuur wordt dit stoorverschijnsel bijna geheel onderdrukt door slimme (en kostbare) schakelingen, maar voor de zelfbouwer is het vertraagd inschakelen van d e luidsprekers de meest effektieve en eenvoudige oplossing. 7-24 -

elex

(Blok)schema Zoals blijkt uit het blokschema (figuur 1), wordt het probleem opgelost door in de luidsprekerleidingen relais o p te nemen die korte tijd na het inschakelen van d e voedingsspanning bekrachtigd worden. Ons ontwerp bestaat uit: een schakeling die vaststelt wanneer de versterker is ingeschakeld, een vertragingsschakeling en een drivertrap voor d e relais. Deze funkties zijn ook in het volledige schema (figuur 2) te herkennen. Aan d e linkerzijde zijn twee aansluitingen getekend die opgenomen zijn in de netstroomvoorziening van d e versterker. Zolang d e versterker nog niet is ingeschakeld, zal T1 sperren. Kondensator C2 is d a n geladen, T2 geleidt en C3 is niet geladen. Wordt nu d e versterker ingeschakeld, d a n valt tijdens d e positieve halve perioden over de serie schakeling van D2 en D3 een spanning van ongeveer 1,4 volt, dat is vold o e n d e om T1 te laten geleiden. Als T1 geleidt, wordt C2 ontladen. Zodra

d e spanning over C2 lager wordt d a n 8 volt, zal T2 sperren. Dit heeft tot gevolg dat de kondensator C3 geladen wordt. Het ontladen van C2 en het laden van C3 geeft d e benodigde vertragingstijd. Zodra d e spanning op d e koliektor van T2 hoger wordt d a n 8 volt, gaat de zenerdiode geleiden. Transistor T3 g a a t d a n eveneens geleiden, zodat het relais wordt ingeschakeld. Het relais moet voorzien zijn van twee volledig gescheiden inschakelkontakten.

De voeding Omdat deze schakeling rechtstreeks verbonden is met de netspanning, dient men uiterst zorgvuldig te werken. Vanwege d e veiligheid moet de netvoeding van d e inschakelvertraging galvanisch geheel gescheiden worden van d e versterker. Dit wordt bereikt door de voedingsspanning te betrekken uit een afzonderlijke trafo. Bovendien mogen de massa-aansluitingen die in het schema getekend zijn, in geen geval verbonden

worden met de massa van de eindversterker.

Dus: de voedingsspanning van de inschakel-vertraging m a g beslist niet worden afgeleid uit de netvoeding van d e versterker. Verder spreekt het vanzelf dat de gehele schakeling wordt ingebouwd in een gesloten kast van kunststof, zodat men geen enkel punt van de schakeling kan aanraken. De invoer van de netkabel wordt voorzien van een rubber tule en een trekontlasting. De drie ingangsdioden mogen niet o p de standaardprint gemonteerd worden omdat de afstand tussen d e printsporen te klein is. Monteer ze o p een stukje gaatjes-print (zie figuur 3). De vier aansluitingen van d e relaiskontakten waarmee de luidsprekers worden in- en uitgeschakeld, voert men naar buiten. Gebruik voor d e aansluitingen stevige instrumentklemmen, want d e overgangsweerstanden in d e luidsprekerleidingen moeten zo gering mogelijk zijn. Om dezelfde reden hebben wij het relais niet o p d e print geplaatst. Als ' men het relais vlak bij d e

Dl

X

/

• 3

-M-

VÖ

0

o[W3Xh^o___T K> o

instrumentklemmen monteert, zijn d e verbindingen het kortst. We hebben een relais-type gekozen waarvan de kontakten een lage overgangsweerstand hebben (verzilverd!). Andere relais met vergelijkbare specitikaties zijn ook bruikbaar: spoel 12 V, 160 Q (of meer), kontakten: 5 A. Wie een relais met vier kontakten heeft, kan deze twee a a n twee parallel schakelen; de overgangsweerstand wordt d a n nog lager, en daar gaat het om (het schakelvermogen van de kontakten is van minder belang). Figuur 1 geeft het bedradingsschema van d e inschakelvertraging en de versterker. Zoals blijkt uit de figuur, zijn de luidsprekeruitgangen elk voorzien van een parallelweerstand (1 kQ). Deze voorziening is bedoeld voor versterkers met een uitgangselko. Als regel wordt deze uitgangselko geladen via d e luidsprekers, wat een insc'hakelklik tot gevolg heeft. Dit ongewenste effekt wordt voorkomen door d e eiko's te laden via de weerstanden. Bij versterkers met een symmetrische voedingsspanning kunnen de

weerstanden worden weggelaten, maar als men niet precies weet hoe de voeding van de versterker is uitgevoerd, monteert men ze gewoon voor de zekerheid. Baat het niet d a n schaadt het niet. Het afregelen van P1 is eenvoudig: zet de loper tegen d e aanslag a a n de kant van de massa en schakel de versterker in. Draai vervolgens aan de potentiometer tot het relais juist aantrekt. Als de schakeling g o e d werkt, hoeft u zich over de levensduur van de boxen niet veel zorgen meer te maken.

I

o-reë—i—!

Onderdelenlijst R1 = R2.R5 R3 = R4 = R6,R7 R8 = P1 =

470 Q = 100 Q 47 kQ 1 MQ = 100 kQ 820 Q 5 kQ,

instelpotentiometer C1 = 4,7 fjF/16 V C2 = 1 M F / 1 6 V C3 = 47 nF/16 V T1 = BC547B T2,T3 = BC517 D 1 . . . D 3 = 1N5408 D4.D5 = 6,8 V zenerdiode, 400 m W D6 = 1N4001 D7 = LED 1 ELex-standaardprint formaat 1 Re1 = relais met twee inschakelkontakten (bijv. Siemens V23100-V7112-F104) Voor de voeding bovendien trafo: 12 V, 200 mA gelijkrichter: B40C1000 elko: 220 M F/25 V Kosten (zonder relais en voeding): ca. f 15,—

F/guur 2. De schakeling heeft niet veel toelichting nodig. Met de spanningsval die ontstaat over de beide dioden D2 en D3, wordt een vertragingsschakeling gestuurd. Deze is opgebouwd met twee transistoren en twee kondensatoren. Als de vertragingstijd verstreken is, gaat T3 geleiden, zodat het relais aantrekt. De twee gescheiden inschakelkontakten van het relais verbinden de luidsprekers pas met de eindtrap als het gevaar van de inschakelplop geweken is. Figuur 3. Vanwege de veiligheid monteren we de dioden op een afzonderlijke gaatjesprint. Het relais wordt op de zijwand gemonteerd, bij de luidsprekerklemmen. Figuur 4. De beveiligingsschakeling (zonder D1. . . D3, het relais en de voeding) kan eenvoudig op een Elex-print formaat 1 worden gemonteerd. elex -

7-25

van celsius naar volt: thermometer §i§ v de multimeter Simpele voorzetschakeling, waarmee een multimeter naar believen kan worden omgetoverd tot een nauwkeurige digitale thermometer. Het elektronisch meten van temperaturen is niet bijzonder moeilijk, maar het verkrijgen van een nauwkeurige uitlezing des te meer. Met een wijzerinstrument is het praktisch onmogelijk de aangegeven waarden af te lezen tot o p twee plaatsen achter de komma. Wat betreft de nauwkeurigheid voldoet een LED-balk bep a a l d niet beter en een digitaal display is tamelijk kostbaar. Daarom ligt het voor de hand de temperatuur uit te lezen met behulp van een reeds aanwezige LED- of LCD-meter. Bezitters van een digitale multimeter zullen het beamen: het grootste deel van de tijd ligt dit fraaie instrument ongebruikt op de plank of in de la. Men hoeft immers niet voortdurend spanningen, stromen of weerstanden te meten. Wie dus meer met zijn meter wil doen, bouwt de Elex thermometer-voorzet.

Elke bouwsteen thermometer

een

Tot ergernis van vele ontwerpers speelt de temperatuur in de elektronica een bijzonder belangrijke rol. Er is geen komponent te vinden waarvan de elektrische eigenschappen niet beïnvloed worden door de temperatuur. Vooral in de analoge techniek leidt dit tot grote problemen, want schommelingen in de omgevingsstemperatuur bemoeilijken het meten en verwerken van zeer kleine 7-26 -

elex

spanningen. Dat het ged r a g van elektronische schakelingen afhankelijk is van de temperatuur, kunnen we gemakkelijk vaststellen door een willekeurige audio-oscillator a a n te sluiten op een versterker. Als we met de hand of met een soldeerbout een van de onderdelen verwarmen (ongeacht welke), zal de frekwentie van de oscillator, en dus ook d e toonhoogte, telkens veranderen. Niet alle komponenten reageren even sterk o p temperatuurveranderingen. Bij het

elektronisch meten van temperaturen maakt men natuurlijk gebruik van een komponent die in hoge mate temperatuurgevoelig is. Deze wordt opgenomen in een schakeling waarvan de eigenschappen veranderen al naar gelang de temperatuur. De eenvoudigste vorm van een dergelijke schakeling is een spanningsdeler waarin één weerstand is vervangen door een NTC (-weerstand) of een PTC (dat zijn weerstanden waarvan de ohmse waard e bij stijgende tempera-

tuur bijzonder sterk af- of toeneemt). In onze schakeling maken we gebruik van het feit dat ook halfgeleiders temperatuurgevoelig zijn. De sensor, het IC LM335, bevat een geïntegreerde schakeling die zich gedraagt als een zenerdiode. De zenerspanning is recht evenredig met de absolute temperatuur, en verandert met 10 mV per g r a a d Celsius. Deze eigenschap maakt het mogelijk de temperatuur uit te lezen met behulp van een millivoltmeter. Als we d e komma even wegdenken, komt de numerieke waarde van het display overeen met de sensortemperatuur: 20 graden Celsius wordt bijvoorbeeld aangegeven als 200 mV. Dankzij deze samenhang kan d e opbouw van ons voorzet-apparaat eenvoud i g zijn: het moeizame instellen van de schaalfaktor (versterking) is niet nodig. Een offset-instelling kan echter niet gemist worden. Immers, een luchttemperatuur van 20 graden Celsius komt overeen met 293 Keivin (het absolute nulpunt ligt bij min 273 graden Celsius). Bij kamertemperatuur zal de uitgangsspanning van de sensor dus 2,93 volt bedragen; maar de waarde die we op de uitlezing willen hebben is 0,2 volt. Daarom moet van de sensorspanning nog 2,73 volt worden afgetrokken (figuur 1). Deze spanning wordt ingesteld met behulp van de potentiometer PI. De opamp, die geschakeld is als in-

8mA

icz 78L05

i

9V| 10 M 16V

• I __J

0

0—

(HSL

'1 F/guur 7. Behalve de sensor, die funktioneert als een zenerdiode, bevat de schakeling nog een opamp. Deze heeft voornamelijk tot doel, de sensorspanning te verminderen met een vaste waarde van 2,73 volt. Deze waarde komt overeen met de absolute temperatuur: nul graden Celsius is 273 Keivin.

5,5mA

Onderdeienlijst verzegeld met epoxy - hars

LM335

Figuur 2. De sensor laat zich het beste hanteren als men hem met behulp van wat vloeibare epoxy-hars (tweekomponentenlijm!) inbouwt in een plastic buisje. Gebruik afgeschermde kabel voor de verbinding met het voorzetapparaat.

verterende optel-versterker, zorgt er voor dat de sensorspanning verminderd wordt met de overtollige 2,73 volt. De aftrekking komt tot stand door o p te tellen en gelijktijdig te inverteren. Zoals blijkt uit het schema, is de sensor opgenomen in de negatieve tak van de voedingsspanning. Bij de negatieve sensorspanning wordt een positieve kompensatiespanning van 2,73 volt opgeteld; het resultaat hiervan is een negatieve spanning die overeenkomt met de temperatuur in graden Celsius. Door de inverterende werking van d e o p a m p wordt deze negatieve spanning omgezet

R1 = 10 kQ R2 = 18 kQ R3 = 3,3 kQ R4. . . R 6 = 47 kQ, 1 % R7 = 15 kQ P1 = 2,5-kQ-insteipotentiometer C1 = 10 f/F/6,3 V C2.C3 = 10 M F / 1 6 V IC1 = CA3140 IC2 = 78L05 IC3 = LM335 1 Elex-standaardprint formaat 1 Kosten (zonder batterijen en kast): ca. f 15,—

in een positieve, en daarmee is het gewenste doel bereikt. Omdat de referentiespanning van 2,73 volt altijd stabiel moet zijn, wordt ze afgeleid uit een 5-V-spanningsregelaar die geschakeld is tussen de batterij en de spanningsdeler. De voedingsspanning wordt geleverd door twee batterijen van 9 volt: een voor de positieve en een voor de negatieve tak. Het totale stroomverbruik is 15 mA, een redelijke waarde. De sensor kan met het voorzetapparaat worden verbonden via een afgeschermde kabel, zodat we ook o p ontoegankelijke plaatsen de temperatuur

kunnen meten. Door de sensor met de aansluitkabel in een klein kunststofbuisje te monteren en in te b e d d e n in epoxy-hars, ontstaat een handzame meetsonde (figuur 2). Het toelaatbare temperatuurbereik ligt tussen min 40 graden en plus 100 graden Celsius, wat voor de meeste toepassingen voldoende is. Negatieve temperaturen worden met negatieve waarden aangegeven. Nog een tip: let er bij het bouwen van de meetsonde op, dat de sensor niet wordt ingepakt in een dikke massa materiaal, want dit heeft tot gevolg dat d e reaktie van de sensor

traag wordt. Het duurt immers enige tijd voordat een materiaal de temperatuur van d e omgeving heeft a a n g e n o m e n . Deze eigenschap kan tot problemen leiden als men in korte tijd een aantal verschillende materiaal- of vloeistoftemperaturen wil meten. De schakeling kan ook worden toegepast in kombinatie met een analoge multimeter. Negatieve temperaturen kunnen in dat geval uitsluitend worden gemeten, als men de aansluitingen van de meetkabel verwisselt.

elex - 7-27

akku-fitness-centre L.

Tomezzoli

Met deze lader blijft de akku altijd in topkonditie. De akkuspannung wordt namelijk voortdurend in de gaten gehouden en zodra die spanning te veel daalt, wordt er automatisch bijgeladen. Voor wie het nog niet wist: loodakku's ontladen zichzelf. Omdat dit proces tamelijk lang duurt, merken we er meestal weinig van. De loodakku in onze auto, bijvoorbeeld, krijgt zelden langer dan een paar dagen rust, en wordt onderweg steeds bijgeladen. De problemen ontstaan pas als een loodakku enige weken ot maanden o p non-aktief staat, zonder dat hij wordt bijgeladen. Verval van krachten is dan onvermijdelijk. Een dergelijke situatie kan bijvoorbeeld optreden als de akku wordt toegepast in een voertuig dat men uitsluitend in een b e p a a l d seizoen gebruikt: een motorboot, een open auto ot een grasmaaimachine. Nu zal lang niet iedereen over dergelijk "speelgoed" beschikken, maar de loodakku kent ook meer gebruikelijke toepassingsgebieden: schuurverlichting, modelbouw, etc. Daarom vermoeden wij dat een eenvoudig na te bouwen akku-lader voor een groot deel van onze lezers interessant kan zijn. Voordat U verder leest nog even dit: voor nikkel-cadmium-akku's is deze schakeling absoluut niet geschikt!

Waar gaat het om? Er zijn twee manieren om een akku bij te laden: Kontinu laden, of wachten tot de akku geheel "leeg" is, en hem vervolgens weer opladen. Bij dit ontwerp bewandelen we een 7-28 -

elex

middenweg: zodra de spanning van de volle akku g e d a a l d is met precies 1 volt, wordt het laadapparaat automatisch ingeschakeld. De akku wordt d a n bijgeladen tot de akkuspanning weer met 1 volt gestegen is. Uit deze g a n g van zaken blijkt, dat er bij het inschakelen en het uitschakelen sprake is van verschillende drempelwaarden. Het begrip waar we op doelen is "hysteresis". Vooral bij schakelingen waarin getriggerd wordt als de ingangsspanning een bep a a l d e drempelwaarde bereikt, speelt de hysteresis een belangrijke rol. Dit

begrip duidt aan, dat bij stijgende of dalende ingangsspanning de drempelwaarden niet gelijk zijn. Het l a a d a p p a r a a t wordt in- en uitgeschakeld door middel van een relais dat zich in de netspanningsleiding van het voedingsdeel bevindt.

Het

schema

Voor een vlot begrip lezen we het schema (figuur 1) van rechts naar links. Rechts is de loodakku getekend. De schakeling die over de akkuspanning waakt, wordt uit de akku gevoed. De twee transis-

toren vormen samen met de zenerdiode D3 een "trigger-met-hysteresis". Zodra de akkuspanning lager wordt d a n 12,6 volt, trekt relais Re1 aan. Via de trafo en d e bruggelijkrichter wordt de akku dan bijgeladen. Als de spanning gestegen is tot 13,6 volt, schakelt de trigger weer om, zodat het relais afvalt. Daarna zal het enige d a g e n of weken duren voor de schakeling weer in aktie komt. Sommige lezers zullen zich afvragen waarom zich achter de bruggelijkrichter geen bufferelko bevindt. De taak van die elko wordt echter door de akku vervuld. In natuurkundig opzicht bezit deze namelijk dezelfde eigenschappen als een grote kondensator.

Af regeling

9.A

1

Het instellen van de schakeldrempels vereist enige zorgvuldigheid. De werkspanning van een zenerdiode komt niet altijd overeen met de opgestempelde (nominale) spanning, want de toleranties zijn nogal ruim. Als de zenerspanning van het toegepaste exemplaar niet hoog genoeg is, kan men dit korrigeren door een (of meerdere) gewone silicium-dioden in serie te schakelen met de zenerdiode. De spanning stijgt dan met 0,6 V per diode. Let g o e d op de polariteit van de serie-dioden: ze moeten in doorlaatrichting geschakeld worden (zie schema: *).

Onderdelenlijst R1 = 10 kQ R2 = 22 Q P1 = 100 Q, instelpotentiometer T1 T2

I

BC547B BC137/139

D1 = LED D2 = 1N4148 D3 = 12 V zenerdiode, 400 m W D4 = 1N4148 (zie tekst)

12V

i 12V l

F1 = zekering 1 A, traag F2 = zekering 10 A, traag

_L I

0

Q-

Re1 = relais 12 V, 330 ohm, schakelstroom 10 A (bijv. Siemens V23127-A0002-A101) B1 = bruggelijkrichter B40C10000 T r i = trafo 12 V / 5 A 1 Elex-standaardprint formaat 1 Kosten (zonder trafo en relais)

ca.: / 2 0 , -

Of de toegepaste dioden de juiste drempelwaarde opleveren, kunnen we als volgt vaststellen. Eerst wordt de akku vervangen door een instelbare spanningsbron die exakt 12,6 volt kan leveren. Men stelt deze spanning in, door te beginnen bij een waarde die iets hoger ligt, en vervolgens de spanning te verminderen. Als het relais aantrekt bij een waarde van precies 12,6 volt, is de onderste schakeldrempel korrekt ingesteld. Belangrijk: tijdens deze afregeling m a g d e netsteker van trafo Tr1 niet in het stopkontakt zitten. De bovendrempel van d e hysteresis wordt ingesteld met P1. De juiste instelling van P1 kan worden gevonden door de waarde van de spanningsbron langzaam o p te voeren. De instelling is korrekt als het relais afvalt bij 13,6 volt. Zo niet, d a n moet P1 worden bijgesteld. De LED geeft a a n dat er geladen wordt. Als d e stroom door de relaisspoel wordt verbroken, ontstaat door d e zelfinduktie van de spoel een spanningspiek. Deze wordt onschadelijk gemaakt door D2. Verder willen we er nog op wijzen, dat deze schakeling niet geschikt is

voor het laden van akku's die bijna leeg zijn: de spanning moet minimaal 10 volt bedragen, want bij een lagere waarde spreekt het relais niet meer betrouwbaar aan. Overigens kan deze schakeling ook worden ingezet als uitbreiding voor een l a a d a p p a r a a t dat kant en klaar gekocht is (simpele akkuladers worden soms zo goedkoop aangeboden dat zelfbouw nauwelijks loont). Zeer belangrijk: vergeet de beide zekeringen niet!

Hoe het werkt De serieschakeling van de zenerdiode en de basisemitter-diode van T1, geleidt uitsluitend als de akkuspanning hoger is d a n 12,6 volt. Als d e spanning lager is d a n deze waarde, blijft de basis van T1 stroom loos, zodat deze transistor nog niet meedoet. Via R1, de basis van T2, R2 en P1 loopt echter een stroom naar massa. Deze stroom maakt T2 geleidend, zodat door T2 ook een kollektorstroom kan vloeien. Door de kollektorstroom trekt het relais a a n ; er wordt nu geladen en LED D1 licht dus op. Door d e emitterstroom van

T2 (die ongeveer even groot is als de kollektorstroom) ontstaat over de weerstanden R2 en P1 een spanningsvol waarvan de waarde b e p a a l d wordt door de stand van P I Deze spanning is tevens de voorspanning voor de emitter van T1. Het zal nu duidelijk zijn, dat de keten zenerdiode/basis-emitterdiode pas gaat geleiden als de akkuspanning groter wordt d a n deze voorspanning plus 12,6 volt. Door deze eigenschap kunnen we de bovenste schakeldrempel, en dus ook de hysteresis, instellen met behulp van P1. Als de akkuspanning de bovengrens heeft bereikt, ontvangt T1 basisstroom. Omdat T1 nu g a a t geleiden en met zijn kollektorstroom de basisspanning van T2 o m l a a g trekt, zal T2 g a a n sperren. Hierdoor valt het relais af. Bijgevolg daalt ook d e spanning over R2/P1 tot bijna nul. T1 blijft geleiden tot d e akkuspanning ged a a l d is tot de onderste drempelwaarde, en het relais blijft zolang uitgeschakeld. De weerstanden in de gemeenschappelijke emitterleiding geven dus a a n deze schakeling de gewenste mate van hysteresis.

Figuur 1. Voor een goed begrip lezen we het schema van rechts naar links: de schakeling die over de akkuspanning waakt, wordt door de akku gevoed. Deze deelschakeling is een drempelwaardeschakelaar die een relais in- of uitschakelt, al naar gelang de akkuspanning. De relaiskontakten schakelen het laadapparaat (Tri, BIJ in. Simpel, nietwaar? Figuur 2. Het relais kan op de print worden gemonteerd, maar omdat het netspanning voert, is dat niet aan te bevelen. Doe dit dus uitsluitend als het echt niet anders kan. In dat geval is het vanwege de veiligheid beslist noodzakelijk, dat men tussen de 220 V-aansluitingen en de rest van de schakeling drie printsporen weghaalt. Alle printsporen die de (hoge) laadstroom voeren moeten worden versterkt door op de sporen dik koperdraad te solderen (het gaat hier om de verbindingen van de gelijk richter — plus en min — naar de uitgangsklemmen, en om de sporen die naar de zekering F2 leiden).

elex - 7-29

lichtmeter met zonnecellen Zonnecellen zetten licht om in elektrische stroom. Da's een prima manier om energie te winnen. En een prima manier om licht te meten. De bouwbeschrijving die bij dit artikel hoort, neemt maar een paar regeltjes in beslag: "Men neme een zonnecel, een segment van een achtste cirkel (straal 38 mm) is groot genoeg. Dit wordt op een stukje karton geplakt, dat op zijn beurt achterop d e koker van een rol toiletpapier wordt vastgemaakt. Tenslotte sluiten we een universeelmetertje (100 ^Astroombereik) a a n en onze eenvoudige lichtmeter is klaar (figuur 1)." En wat meten we daar nu eigenlijk mee? Om precies te zijn: de verlichtingssterkte. Dat is de lichtstroom die op een b e p a a l d e oppervlakte valt. Het begrip verlichtingssterkte komt voort uit het voor de hand liggende feit dat het wel degelijk verschil maakt of een b e p a a l d e hoeveelheid licht op een groot of o p een klein oppervlak valt (zie kader). Bij onze lichtmeter is dit oppervlak dus de zonnecel. Omdat

bij het fotograferen de film en bij het afdrukken het papier eveneens een vlak vormen, is de stroom die de zonnecel levert een maat voor de belichting (nadat d e meter geijkt is, natuurlijk). De gemeten stroom is gelukkig evenred i g met d e verlichtingssterkte. De grafiek van figuur 2 laat zien hoe groot de stroom (in mA) is bij verschillende waarden van d e verlichtingssterkte (in kW per m2): dit is een kaarsrechte lijn. Omdat in het dagelijks leven d e verlichtingssterkte tussen ruime grenzen kan variëren (op een zonnige d a g is het buiten wel 1000 of meer keer helderder d a n binnen), zal ook de afgegeven stroom sterk variëren, tussen enkele mikro-ampères en enkele milli-ampëres. Dergelijke helderheidsverschillen worden door het menselijk o o g niet zo extreem waargenomen, omdat dit logarithmisch werkt. Een

verdubbeling van d e helderheid wordt 's nachts even intens waargenomen als overdag, hoewel d e absolute hoeveelheid licht overdag natuurlijk veel groter is. De belastingskarakteristiek van figuur 3 geldt voor één b e p a a l d e verlichtingssterkte. Elke waarde hiervan heeft een eigen kromme! Terzijde: de belasting van de zonnecel is pure energieverspilling, maar het moet wel om een rechte meetkarakteristiek te verkrijgen (zie nogmaals figuur 2). Omdat energie het produkt is van spanning, stroom en tijd, maar de spanning bij kortsluiting nagenoeg nul volt is, levert de cel nauwelijks energie. Als het dus om energiewinning gaat, moet het "werkpunt" van de cel gekozen worden in de buurt van de "knik" in de grafiek. De kartonnen koker beschermt de meter tegen van opzij invallend licht —

Figuur 1. Zonnecel, kartonnen koker en multimeter — kortom een eenvoudige lichtmeter. Figuur 2. Hoe sterker het licht, des te meer stroom levert een zonnecel. De stroom is evenredig met de verlichtingssterkte.

2 mA

| m

'ja in

t

60 - - t - -

,0

03

04

~t~ _ t""

Q5

06

07

Q8

09

1 kWm' 2

verlichtingssterkte

7-30 — el ex

3

45

4

Figuur 3. Hoe meer stroom door een zonnecel wordt geleverd, des te kleiner wordt de spanning tussen de aansluitingen.

°

KmA) 100 i i

90 80 —

70

Figuur 4. Het gezichtsveld van de lichtmeter hangt af van de lengte van de koker.

meetstroom bij een klemspanning van 200 mV

601 kortsluitstroom

^ ^ 50

o>

40

\ x

30

8

/ \ 7/x f

<)

N/T

\

/ / \ \

10 0

\ ' \/ A

100

200

300

400

500

1/ A» «

600 U(mV) 86665X-3

3s

maten in mm 86665X-4

dat we doorgaans niet méé willen meten. De lengte van de koker bepaalt het "gezichtsveld" van de cel, en dus ook de meethoek. Die bedraagt, als we de koker niet korter hebben gemaakt, ongeveer 45°. Dat komt overeen met de beeldhoek van een standaardlens (50 mm bij een kleinbeeldkamera). Wanneer we een langere koker (PVC-pijp) gebruiken dan krijgen we een soort "spotmeter". Hoe korter de koker, des te "groothoekiger" werkt onze zonnecellichtmeter.

Om te voorkomen dat de metingen worden bedorven door reflekties tegen d e binnenkant van d e koker, kunnen we deze het beste mafzwart verven (bijvoorbeeld met plakkaatverf). Voor de g o e d e orde: de precieze vorm van de zonnecel is niet zo belangrijk; d e oppervlakte dient zo'n 6 cm 2 te bedragen. Als we klaar zijn met het bouwen van de lichtmeter (en dat zal niet lang geduurd hebben!) moeten we een ijktabel opstellen, waaruit we later kunnen

aflezen welke meteruitslag overeenkomt met een bep a a l d e lichtwaarde. Hiertoe doen we vergelijkende metingen met een zo nauwkeurig mogelijke (fabrieks)lichtmeter, of een kamera met ingebouwde lichtmeter. De spektrale gevoeligheid van een zonnecel (dat wil zeggen welke kleur van het licht bij het meten méér of minder meetelt) wijkt in de regel nogal af van die van ons oog, of van het gebruikelijke filmmateriaal. Als we heel streng zijn, geldt onze ijk-

tabel eigenlijk alleen maar voor die kleur(en) licht waarbij zij is samengesteld. In d e praktijk zijn deze afwijkingen gelukkig niet erg belangrijk: tenslotte was het niet onze bedoeling een ultra-precisieinstrument te bouwen! Maar laten we even heel duidelijk stellen: ondanks de uiterste eenvoud is onze zonnecel-lichtmeter een betrouwbaar apparaat!

verlichtingssterkte (lx, lux) is de lichtstroom, die van een lichtbron loodrecht op een plat vlak valt (als op een vlak van 1 m 2 een lichtstroom van 1 lm valt, dan bedraagt de verlichtingssterkte 1 lx), (figuur b)

DEFINITIES uit de lichttechniek (fotometrie) lichtstroom (lm, lumen) is de door een lichtbron in alle richtingen uitgestraalde hoeveelheid licht (wordt in plaats van in lumen, ook wel in watt (lichtwatt) uitgedrukt: 682 lm = 1 W).

luminantie (helderheid, cd/m 2 ) is de lichtsterkte die een lichtend vlak in loodrechte richting uitstraalt, (figuur c)

c —»» lichtsterkte (cd, candela) is de lichtstroom, die een lichtbron in een bepaalde ruimtehoek uitstraalt (veronderstel een lichtbron, die in alle richtingen even fel straalt, in het middelpunt van een zwarte bol van 2 m doorsnede. Als uit de bol een stuk van 1 m 2 is uitgesneden, en de lichtstroom door de opening 1 lm bedraagt, dan is de lichtsterkte in de kegel 1 cd), (figuur a)

^ S ~

k> e»

•>

—

— • • —••

— *> — <

L elex -

7-31

experimenteer- systeem deel 1: spanning — stroom — weerstand Drie jaar geleden werd Elex opgezet als een tijdschrift voor mensen, die hun eerste aarzelende stappen zetten op het gePied van de elektronica, en dat moet het ook blijven, vinden wij. Natuurlijk levert dat wel de nodige proPlemen op. De beginnende enthousiastelingen van toen weten intussen al heel wat meer dan de nieuwelingen van nu, en beide groepen moeten aan hun trekken komen. We proberen uiteraard in iedere bouwbeschrijving zo duidelijk mogelijk uit te leggen wat er in d e desbetreffende schakeling gebeurt, maar voor een gefundeerde vakkennis is toch wel een wat systematischer a a n p a k nodig. Vandaar deze serie, die vooral is bedoeld voor de nieuwkomers. Voor de anderen is het misschien een aardige herhalingsoefening. Voor iedere aflevering moet er een print worden gefabriceerd of gekocht (zie p a g . 2), waarmee we d a n onmiddellijk aan d e slag g a a n om de theorie aan de praktijk te toetsen. Nu we het toch over experimenteren hebben: we beginnen bij het begin. Weliswaar niet bij de oude Grieken, maar bij een ele-

Figuur 1. Bij deze kondensator kan de afstand tussen de platen worden veranderd. Daarvoor is een bepaalde kracht nodig, die afhankelijk is van de aangelegde spanning. Door het meten van die kracht kan dus de grootte van de spanning worden bepaald. 7-32 — elex

mentaire en voor de elektronica uiterst belangrijke wet: die van de heer Ohm. Om die wet te begrijpen, g a a n we experimenteren met een paar weerstanden. Op het eerste gezicht misschien een weinig boeiende bezigheid, maar absoluut noodzakelijk voor wie in een later stadium echt wil snappen, hoe een wat gekompliceerdere schakeling precies werkt. Behalve de experimenteerprint, die in deze aflevering wordt beschreven, hebben we ook nog de grondplaat en d e 5-voltvoeding nodig, waarvan de beschrijving vorige m a a n d in Elex stond. Het enige dat we d a n verder nog nodig hebben, is een universeelmeter waarmee spanningen, stromen en weerstanden kunnen worden gemeten. Het maakt niet uit of die meter analoog is (met een wijzer dus) of digitaal.

Eerst wat theorie: stroom — spanning — weerstand Durft u, geachte lezer, met de hand o p het hart te verklaren dat u precies het verschil weet tussen deze drie begrippen? Pas

op, er hoeft maar iemand de juiste, domme vraag te stellen en u staat met de mond vol tanden! Een kennis van mij verraste mij eens met de volgende vraag, waarover hij kennelijk lang had nagedacht: "Waarom gebruiken elektronici eigenlijk zoveel weerstanden? Die verzwakken de stroom toch alleen maar, terwijl het er in de elektronica steeds om gaat, signalen zoveel mogelijk te versterken!" Vaak wordt in allerlei publikaties getracht het verb a n d tussen spanning, stroom en weerstand te verduidelijken met watertanks en -leidingen. Hoewel dat geen slechte methode is, zullen we hier d e zaak wat direkter benaderen.

Spanning Neem d e 5-volt-voeding en steek de steker in het stopkontakt. Als alles g o e d werkt, staat er tussen de twee uitgangen een spanning van 5 volt. Die spanning alleen doet nog niets. De mededeling, dat er een spanning aanwezig is, is alleen een soort beschrijving van wat er zou kunnen g a a n gebeuren. De plus- en de minpool zijn in staat om door een

geleider die erop wordt aangesloten, een stroom te sturen die een b e p a a l de sterkte heeft. Zolang er zich geen geleider bevindt tussen beide polen, kunnen we de spanning niet aantonen. Pas door een stroom wordt de spanning merkbaar. Dat wordt o p een pijnlijke manier duidelijk als wij (bijvoorbeeld door onvoorzichtig experimenteren) in aanraking komen met d e beiden polen van d e netspanning: d a n fungeert ons lichaam als geleider. Als wij a a n de twee klemmen van onze voeding een voltmeter aansluiten en zo een spanning vaststellen, d a n meten we in werkelijkheid de stroom, die onder invloed van d e spanning door de windingen van de draaispoelmeter vloeit en daar een magnetisch veld veroorzaakt. Overigens bestaat er wel een mogelijkheid, om een spanning a a n te tonen zonder dat er een stroom loopt. Tussen twee polen, waarop een elektrische spanning staat, bestaat namelijk een ladingsverschil. Aan de negatieve pool heerst een overschot a a n (negatieve) elektrische lading, aan de positieve pool is er een tekort. Door een geleider tussen de twee polen wordt dit tekort opgeheven: de ladingsdragers (elektronen) proberen het evenwicht te herstellen door in de richting van het ladingstekort te vloeien. Dat heet d a n "stroom". De twee tegengesteld geladen polen hebben bovendien de neiging, elkaar a a n te trekken (wet van Cou-

lomb). Van deze zwakke kracht is normaal gesproken niets te merken, maar hij wordt aantoonbaar als men de beide platen van een kondensator verbindt met d e polen van een spanningsbron (figuur 1). Om de afstand tussen de platen te vergroten, is er een mechanische kracht nodig. Op die manier is het mogelijk, de eenheid van elektrische spanning precies te definiëren: bij een spanning van 1 volt is er een b e p a a l d e arbeid nodig, om de platen over een b e p a a l d e afstand van elkaar weg te bewegen. Die definitie van spanning met behulp van arbeid is noodzakelijk. Zouden we de spanning verklaren door de stroom, d a n zou er een levensgroot probleem ontstaan: het begrip weerstand zou niet meer kunnen worden gedefinieerd door d e spanning en de stroom. Overigens bestaan er nog altijd spanningsmeters die op dit principe berusten: elektrostatische meters.

den, die o n d e r g e d o m p e l d zijn in een (geleidende) vloeistof.

Geleider en weerstand Beide begrippen omvatten in principe hetzelfde. Bij een geleider gaat het om een stof, die naar aanleiding van een van buiten af a a n g e l e g d e spanning in staat is, een ladingstransport mogelijk te maken ter kompensatie van de ladingsverschillen. Dat is mogelijk doordat er zich tussen de atomen van een geleider vrije elektronen bevinden, die kunnen "opschuiven". Hoe gemakkelijker dat opschuiven gaat, des te geringer is de weerstand van de geleider. Dat is bijvoorbeeld het geval bij koper. In andere metalen g a a t het moeilijker: ze bieden meer weerstand a a n de drijvende kracht van de spanning. De elektrische weerstand van een geleider kan worden vastgesteld door de hoeveelheid stroom te meten, die er bij een b e p a a l d e spanning doorheen loopt.

Stroom Zoals we al hebben vastgesteld, worden vrijwel alle uitwerkingen van de elektriciteit pas zichtbaar, voelbaar en hoorbaar door de stroom. Daarbij kunnen we in principe drie elementaire effekten onderscheiden, die worden opgeroepen door elektronen, die zich door een "geleider" bewegen: warmte, licht en magnetisme. Voorbeelden daarvan zijn respektievelijk een verwarmingselement, een TL-buis en een luidspreker. Die drie effekten kunnen ook samen optreden: een gloeilamp geeft ook warmte en rondom de gloeidraad ontstaat een magnetisch veld. Van stroom is sprake, als een elektrische lading zich beweegt door een geleider. De sterkte van d e stroom hangt af van de hoeveelheid lading gedurende een b e p a a l d e tijd. Dat kan worden vastgesteld met behulp van elektrolyse, waarbij ionen worden afgezet o p elektro-

Voor alle geleiders geldt: De stroom door de geleider is direkt afhankelijk van de spanning: dubbele of drievoudige spanning veroorzaakt d u b b e l e of drievoudige stroom! Bij een spanning van 1 volt zal er echter niet altijd een stroom van precies 1 ampère lopen. De materiaaleigenschappen bepalen hoeveel stroom er gemeten kan worden bij een spanning van bijvoorbeeld 1 volt. Deze "materiaalkonstante" noemen we de elektrische weerstand. Een stuk d r a a d met een weerstand van 1 ohm, heeft de eigenschap bij een spanning van 1 volt een stroom van precies 1 ampère door te laten. Als er bij dezelfde spanning maar een halve ampère loopt, dan is de weerstand 2 ohm. In een formule wordt dat: U = I • R (de wet van Ohm) In woorden: de spanning

is gelijk a a n de stroom vermenigvuldigd met een proportionaliteitsfaktor R, die de elektrische weerstand voorstelt. Laten we alle theorie nog eens kort samenvatten: 1) Een spanningsbron is een "ding", dat stroom door een geleider kan sturen. 2) In de meeste gevallen wordt een spanning pas aantoonbaar als er een stroom gaat lopen (verhitten van een draad, bewegen van een luidsprekermembraan, oplichten van een TL-buis) 3) Stroom kan worden opgevat als het bewegen van elektronen door een geleider. De stroomsterkte wordt b e p a a l d door de hoeveelheid lading die in een b e p a a l d e tijd passeert. 4) Geleiders hebben de eigenschap, door middel van vrije elektronen in hun atoomrooster bij een a a n g e l e g d e spanning een ladingstransport mogelijk te maken. 5) De stroom door een geleider is afhankelijk van de spanning (hoe hoger de spanning, des te groter de stroom) en van de weerstand van de geleider. Die laatste is afhankelijk van de atomaire opbouw van d e geleider. De weerstand bepaalt, hoeveel stroom er loopt bij een b e p a a l d e spanning.

Spanning over — stroom door Deze o p het eerste gezicht nogal onzinnige mededeling zegt alles over het verschil tussen spannings- en stroommetingen. Om een spanning te meten, is er geen ingreep nodig in de schakeling. De meetpennen van de voltmeter worden gewoon parallel geschakeld met de desbetreffende komponent: we meten dan de spanning over dat onderdeel. Voor een stroommeting zal er in de schakeling wel ingegrepen moeten worden. Een van de stroomvoerende leidingen zal moeten worden onderbroken om er de ampèremeter tussenin te schakelen. Alle

stroom moet namelijk door de meter lopen. De hierna beschreven experimenten zullen dit duidelijk demonstreren.

Spanningsmeting Experiment 1: We laten onze netvoeding verschillende stromen leveren, door met diverse weerstanden te belasten, en houden daarbij d e spanning in de gaten. Binnen b e p a a l d e grenzen zal die spanning konstant blijven (figuur 2). De stroom door de weerstand heeft geen invloed o p d e voedingsspanning, omdat die spanning gestabiliseerd is. Natuurlijk kan de voeding geen onbeperkt hoge stroom leveren. De grens ligt bij 1 ampère. We kunnen nu zelf uitrekenen, hoe laag de aangesloten weerstand m a g zijn: U = R•I De spanning en de maximale stroom weten we: 5V = ? • 1 A Konklusie: bij een weerstand van 5 Q levert de voeding zijn maximale vermogen. Als we de weerstand nog lager maken, treedt de ingebouwde beveiliging van de voeding in werking, waardoor de spanning "in elkaar zakt".

Experiment

2:

Het effekt van de elektrische stroom Ook deze keer belasten we de voeding met steeds lagere weerstanden: R4, R5, R6. Als we de weerstanden beetpakken, zullen we merken dat ze heter worden naarmate hun waarde kleiner is. Vanaf een b e p a a l d e waarde (zelf uitproberen) worden ze zelfs zo heet, dat blaren a a n d e vingers niet uitgesloten moeten worden geacht. Dat doet d e stroom: bij gelijkblijvende spanning wordt die groter naarmate de weerstand kleiner is. Hoe heet de weerstand wordt, hangt overigens nog van een andere faktor af: de belastbaarheid. Een klein, dun weerstandje van elex — 7-I

3a

-)3-

l 0.

U=5V

R1,R2,R3,R4,R6. 86692X-3a

Figuur 2. Voor de ingetekende weerstand worden achtereenvolgens de aangegeven waarden ingezet. Die verbindingen worden gemaakt met stukjes montagesnoer, die voorzien zijn van s teekschoentjes, die op de soldeerpennen op de print passen. De voedingsspanning blijft konstant als de waarde van de weerstand wordt veranderd. Pas als de weerstandswaarde zeer klein wordt, kan de voeding niet meer voldoende stroom leveren; dan zakt de voedingsspanning in elkaar. Figuur 3. Bij de meting van de stroom die door een verbruiker (in dit geval een weerstand) loopt, moet de ampèremeter in de stroomkring worden opgenomen. Bij gelijkblijvende spanning is de stroomsterkte afhankelijk van de weerstandswaarde: hoe kleiner de weerstand, des te groter de stroom. Uit stroom en spanning kan de waarde van de weerstand worden berekend.

7-34 - elex

5 ohm zal bij een stroom van 1 ampère roodgloeiend worden en waarschijnlijk doorbranden. Er bestaan ook grote, draadgewonden weerstanden van 5 ohm die een dergelijke stroom gemakkelijk kunnen verwerken, omdat door de veel grotere oppervlakte de warmte beter wordt afgevoerd.

Experiment

3:

We meten de stroom De inwendige weerstand van een ampèremeter moet heel klein zijn, omdat anders door de serieweerstand het te meten stroomverbruik wordt beïnvloed. Een stroommeting tussen de beide polen van d e spanningsbron is daarom niet a a n te bevelen: door de lage inwendige weerstand van de meter g a a t er een zeer hoge stroom lopen, die de meter kan vernielen. Daarom schakelen we diverse weerstanden in serie met de meter en we meten de daarbij optredende stromen (figuur 3). Kontroleer

met behulp van de wet van Ohm of de door d e meter aangegeven waarden ook (ongeveer) kloppen. In de volgende aflevering zullen serie- en parallelschakelingen van weerstanden worden behandeld en we zullen metingen doen a a n een spanningsdeler. Ook dan zullen er o p uw experimenteersysteem nog geen echt sensationele dingen te zien of te horen zijn; maar het inzicht dat u er mee opdoet zult u hard nodig hebben als het allemaal echt ingewikkeld g a a t worden.

f©

r*

O +sv O c

f If

i

i

ï

8

o

o

1

ï

a

Onderdelenlijst R1 R2 R3 R4 R5 R6

1 MQ 100 kQ 20 kQ 4,7 kQ 1 kQ 10 S

1 experimenteerprint nr. 86661 soldeerpennen met steekschoentjes Geschatte bouwkosten zonder print f 1,50

_JJmv

- l Y vmÊI

W

|

mini-radio Ook tegenwoordig nog beginnen veel carrières in de elektronica met een zelfgebouwde radio. Dank zij de moderne ontwikkelingen hebben de beginners het nu een stuk gemakkelijker dan 50 jaar geleden, toen het aanschaffen van de benodigde onderdelen vaak meer moeilijkheden opleverde dan het bouwen zelf.

Ik herinner me nog precies de d a g , dat mijn grootvader thuiskwam met een klein, met kunstleer overtrokken kastje, dat niet veel groter was d a n een sigarettendoosje. De voorkant was voorzien van een draaiknop met wijzer en vier aansluitbussen voor banaanstekers. De bedoeling ervan was mij volstrekt onduidelijk. Met een geheimzinnig gezicht sloot hij een hoofdtelefoon a a n o p het ene stel bussen en twee lange draden op de andere. Die draden werden respektievelijk vastgemaakt a a n een pijp van de waterleiding en aan een hoge boomtak in de tuin. En nadat hij enige tijd a a n de knop had zitten draaien, klonk er tot mijn stomme verbazing uit de koptelefoon zacht, maar onmiskenbaar muziek. Toen ik vernam, dat mijn grootvader het a p p a r a a t zelf had gebouwd, bereikte mijn toch al grote bewondering voor hem ongekende hoogten. Niet helemaal terecht, bleek mij later, toen ik het schema onder ogen kreeg. Dat had namelijk bijzonder weinig om het lijf (figuur 1). Hoe dan ook, deze d a g was het begin van mijn loopbaan als elektronicahobbyist. De jaren d a a r o p bouwde ik zelf a a n d e lop e n d e b a n d radio-ontvangers. Andere gebieden van de elektronica waren in die jaren voor amateurs nog onbetreden terrein, en voor een zendvergunning was ik te jong.

De detektorontvanger De radio-ontvanger in zijn eenvoudigste vorm heeft zelfs geen voedingsspanning nodig (figuur 1). De energie van een sterke, niet al te ver verwijderde zender is ruim voldoende om een hoogohmige hoofdtelefoon te sturen, al zullen disco-liefhebbers wat volume betreft op die manier beslist niet a a n hun trekken komen. De belangrijkste komponent in deze radio is zonder twijfel de diode, die in de ons bekende vorm al sinds de vijftiger jaren in de handel is. Alleen waren het toen nog geen silicium-, maar germaniumdioden. De diode heeft tot taak, d e hoogfrekwente draaggolf te scheiden van de modulatie, het geluidssignaal. Zonder diode zouden de hoge frekwenties (bij een middengolfsignaal 500 000 tot 1 500 000 trillingen per sekonde!) rechtstreeks in de hoofdtelefoon terecht

Figuur 1. De eenvoudigste schakeling van een radio: de beroemde detektor-ontvanger, die zelfs geen voedingsspanning nodig heeft. Hoogstwaarschijnlijk is dit het meest nagebouwde schema aller tijden.

komen. Er is natuurlijk geen schijn van kans dat het membraan dergelijke trillingen (figuur 2a) kan volgen: er zal dus niets te horen zijn. De diode laat de stroom maar in één richting door; we krijgen dan een signaalvorm zoals in figuur 2 b Ook ditmaal kan het membraan de pulsen niet stuk voor stuk volgen, maar omdat ze allemaal dezelfde kant op gericht zijn, zal het toch uitwijken. Dat uitwijken en weer terugveren gebeurt in het ritme van de modulatie, zodat er een hoorbaar geluid ontstaat. Dit soort modulatie heet amplitudemodulatie, omdat d e sterkte (amplitude) van de draaggolf varieert als hij is gemoduleerd met een geluidssignaal. Door een kleine kondensator, parallel geschakeld aan de hoofdtelefoon, kan het HFgedeelte van het signaal worden afgeleid naar massa, zodat voor de hoofdtelefoon alleen het LF-signaal overblijft. Misschien vraagt u zich nu af waarom niet alle radioontvangers zo energiebesparend en milieuvriendelijk zijn uitgevoerd. Het antwoord is simpel: dit ontvangertype heeft nogal wat zwakke punten: d e gevoeligheid is slecht en d e selektiviteit laat ook te wensen over. Selektiviteit is het vermogen van een ontvanger om verschillende zenders, waarvan d e frekwenties dicht bij elkaar liggen, toch gescheiden te ontvangen. Omdat de

detektor-ontvanger maar één afgestemde kring heeft, lukt dat niet. De gevoeligheid kan worden verbeterd door een zo lang mogelijke antenne en een g o e d e aardverbinding te gebruiken, of natuurlijk door zo dicht mogelijk bij een zender te g a a n wonen.

Rechtuitontvanger met HF- en LFversterking Met de schakeling die wij hier voorstellen wordt het antenneprobleem goeddeels opgelost: de radio wordt draagbaar. Dat komt ten eerste door het gebruik van een ferrietantenne en ten tweede door versterking van het HF- en LF-signaal door middel van een speciaal IC en een doodgewone transistor-eindtrap. De HF-versterking geeft bovendien een verbetering van d e selektiviteit ten opzichte van de schakeling van figuur 1; dat is geen gevolg van de versterking op zich, maar is te danken a a n de zeer hoogohmige ingang van d e HF-versterker, waardoor de afstemkring nauwelijks belast wordt. Ferriet-antennes vindt men tegenwoordig in iedere radio die een middengolfbereik heeft. Ze bestaan uit een ferrietstaaf, waar een spoel omheen is gewikkeld. Zo'n antenne pikt evenveel signaal o p als een draadantenne van tientallen meters lengte. De gevoeligheid van een elex -

7-35

2

Ui t

1

1 1

a

t

Figuur 2. Demodulatie van een in amplitude gemoduleerd (AM) hoogfrekwentsignaal. De trillingen van de hoogfrekwente draaggolf variëren in het ritme van het laagfrekwente geluidssignaal. Met zo'n symmetrisch signaal is weinig te beginnen. De gelijkrichterdiode snijdt de onderste helft van het signaal af. De overgebleven pulsen zijn in staat het membraan van een koptelefoon in een richting aan te stoten. Door de traagheid van het membraan kan dat alleen de omhullende kürve, maar niet de afzonderlijke spanningspieken volgen: daardoor wordt het geluid hoorbaar.

1 u ,

.

1 1

Figuur 3. Blokschakeling van een ZN414. Het IC heeft drie aansluitingen en bevat een hoogohmige ingangstrap, drie HF-versterkertrappen en een demodulator. Bovendien is er een schakeling voor automatische volumeregeling ingebouwd. Met behulp van dit IC, een spoel, een draaikondensator en een kleine LFversterker kan een eenvoudige ontvanger worden gebouwd, die een stuk gevoeliger is dan een detektorontvanger.

•j

b

i

i t

-CZh©

-o I hoogohmige ingang

-© Figuur 4. De komplete schakeling met als middelpunt de ZN414. Het laagfrekwente signaal wordt versterkt door de transistor en hoorbaar gemaakt door middel van een kristal-oortelefoon. S1 1.35...1.5V

knoopcel BC 547 B

-36 — elex

ferrietantenne is afhankelijk van de richting: een b e p a a l d e zender wordt het slechtst ontvangen als de staaf in de richting van die zender wijst. Daarmee kan een selektievere ontvangst worden verkregen. Door het draaien van de antenne (of van d e hele radio) kan een ongewenste zender worden verzwakt. Maar ook met een ferrietantenne in plaats van een d r a a d is d e ontvangst nog erg zwak. We zullen dus onze toevlucht moeten nemen tot versterking van het signaal. Dat zou kunnen gebeuren door de ontvanger o p een gewone versterker a a n te sluiten en d a n de volumeknop flink open te draaien. Maar omdat we de zaak d r a a g b a a r wilden houden, zullen we een andere oplossing moeten zoeken. Gelukkig komt d e industrie ons hier te hulp. Het IC ZN414 van Ferranti, welbekend bij de lezers van Elektuur, is het antwoord o p al onze vragen. Het bevat meerdere versterkertrappen, een demodulator (detektie-diode) en bovendien nog een automatische geluidssterkteregeling. Het IC zit in een kleine behuizing en heeft slechts drie aansluitingen, waardoor het sprekend o p een transistor lijkt. Figuur 3 geeft de inwendige schakeling van het IC (alles binnen de streeplijnen). De versterkertrappen in het IC versterken het hoogfrekwente signaal, nog voordat het gedemoduleerd wordt. Daardoor kan het IC ook in een superontvanger als HF- of MFversterker worden ingezet. Nu we er toch over begonnen zijn: onze radio is een "rechtuit"-ontvanger. Sinds de tweede wereldoorlog zijn alle in d e handel verkrijgbare radio's zogen a a m d e "super"-ontvangers. Dat betekent niet dat ze kwalitatief buitengewoon g o e d zijn, maar dat ze werken volgens het superheterodyne-principe: het hoogfrekwentsignaal wordt g e m e n g d met een in het toestel zelf opgewekte variabele oscillator-

Figuur 5. Vanwege het geringe aantal komponenten kan de radio zonder printplaat in elkaar worden gezet. Als behuizing kan alles dienen, dat qua afmetingen tussen een luciferdoosje en een zeepdoos ligt en een beetje stevig is. De ferrietstaaf moet steeds een rechte hoek vormen met de denkbeeldige lijn van de zender naar de ontvanger. In het hier getekende apparaat ontbreekt de eindversterker: de (hoogohmige!) oortelefoon is direkt aan de uitgang van het IC aangesloten.

frekwentie. De verschilfrekwentie die daarbij ontstaat heeft een vaste, vrij lage waarde, bijvoorbeeld 455 kHz. Alleen die frekwentie wordt d a n verder versterkt en gefilterd. Dat resulteert in een veel betere selektiviteit. Een rechtuitontvanger werkt uitsluitend met het zendersignaal. En omdat iedere zender zijn eigen frekwentie heeft, moeten de versterkertrappen in een rechtuitontvanger een veel grotere bandbreedte hebben. Daardoor is de selektiviteit duidelijk minder. Daar staat tegenover dat een rechtuitontvanger veel gemakkelijker te bouwen en af te regelen is.

Schakeling en opbouw Na deze lange inleiding hoeven we over d e schakeling zelf (figuur 4) niet veel meer te vertellen. Mensen die g r a a g experimenteren kunnen proberen het aantal windingen van de spoel te wijzigen. Meer windingen resulteren in de ontvangst van langegolfzenders, die overal in Europa, ook over grotere afstanden, g o e d te volgen zijn. Met een kleinere spoel kunnen kortegolfzenders worden ontvangen. Het aantal windingen kan niet onbeperkt worden verminderd. Hogere frekwenties stellen zwaardere eisen a a n een ontvangerschakeling. Veel hangt ook af van de plaats van

d e ontvanger. In de stad of ver van een zender zal de ontvangst slechter zijn d a n op het platteland of in d e buurt van een zender. Overdag zijn alleen sterke zenders o p betrekkelijk korte afstand (maximaal ongeveer 100 km) te ontvangen, 's Avonds en 's nachts wordt de ontvangst op de middengolf aanmerkelijk beter, omdat d a n d e ionosfeer de radiogolven reflekteert. Maar ook dat heeft zijn schaduwzijde: door de geringe selektiviteit zijn er vaak meerdere zenders tegelijkertijd te horen. Als die niet in dezelfde richting liggen, kan dat worden opgelost door de antenne te richten op de gewenste zender. De weerstand R1 voert een gedeelte van het uitgangssignaal terug naar de ingang. Dat signaal bestaat uit een wisselstroom- en een gelijkstroomkomponent. De wisselstroom wordt tegen massa kortgesloten door C2. De gelijkstroom stelt de automatische sterkteregeling van het IC in werking, zodat zwakke zenders extra worden versterkt. Over d e "eindversterker" valt niet veel bijzonders te melden. Omdat het oortelefoontje een kapacitief element is dat geen gelijkstroom doorlaat, wordt het overbrugd door R4. Een transistor kan nu eenmaal niet werken als er geen stroom doorheen loopt. Figuur 5 vertelt meer over d e mechanische op-

bouw d a n vele woorden. Als behuizing kan ieder plastic doosje worden gebruikt, waar de onderdelen in passen. Er kan een print worden gebruikt (figuur 6), maar absoluut noodzakelijk is het niet. Sportieve figuren zullen het misschien als een uitd a g i n g zien, de radio zo klein mogelijk te maken. Iets ter grootte van een luciferdoosje moet zeker kunnen. Eventueel kan er van d e ferrietstaaf een stukje worden afgezaagd, al g a a t dat wel ten koste van de gevoeligheid. Ook het aantal windingen van L1 zal dan misschien moeten worden aangepast. Voor C1 kan een grotere waarde worden gekozen, waardoor het frekwentiebereik wordt vergroot. Het afstemmen wordt d a n wel moeilijker. De grotere kapaciteit kan worden gekompenseerd door een vermindering van het aantal windingen o p de spoel. De voeding hoeft slechts een spanning van ongeveer 1,5 V te leveren bij een zeer geringe stroom. Het goedkoopst is hier een penlight-batterijtje. Als daar geen ruimte voor is, gaat het ook met een knoopcelletje. De beste en milieuvriendelijkste oplossing is d a n een zink-luchtcel. Kwikcellen (bijvoorbeeld PX 675) zijn goedkoper, maar ze bevatten een hoog percentage kwik. Gooi ze dus niet weg als ze leeg zijn, maar breng ze terug naar de winkel.

Figuur 6. Het printontwerp voor de mini-radio. Zelfs met print kan de schakeling buitengewoon klein worden gehouden. Het overtollige deel van de printplaat moet dan natuurlijk wel worden afgezaagd.

Onderdelenlijst R1.R3 = 100 kS R2 = 680 Q R4 = 6,8 kQ C1 = 0 . . . 1 5 0 pF (draaikondensator) C2 = 22 nF C3,C4 = 150 nF T1 = BC547B IC1 = ZN414 S1 = enkelpolige aan/uitschakelaar L1 = 100 windingen gelakt koperdraad (doorsnede ca. 0,2 m m , uit een oude trafo of radio) op een ferrietstaaf (50 mm), eventueel een oude ferrietantenne met spoel. 1 Elex-print, formaat 1 (zie tekst) Geschatte bouwkosten zonder batterij en behuizing: ca. f 25,-

bewegingsdetektor alternatieve alarminstallatie

Doorgaans werken alarminstallaties aktief, dat wil zeggen dat ze reageren op een verstoring van een signaal dat ze zelf uitzenden. IR-lichtsluizen, ultrasone zendontvangers, reedkontaktjes e.d. werken bijvoorbeeld alle volgens dit principe. Wij vonden het hoog tijd worden om het alarmprobleem eens van een andere kant te benaderen. Het resultaat presenteren we hier: een passieve alarminstallatie.

Er zijn nagenoeg ontelbare manieren om een alarminstallatie op te bouwen. Afhankelijk van het te beveiligen objekt, en van de plaats waar het zich bevindt, kan de bezorgde eigenaar kiezen uit een heel skala van geraffineerd uitgedachte sensors, waarvan elk volgens zijn eigen natuurkundig/technisch principe werkt en zijn eigen aangepaste elektronica nodig heeft om de ontvangen informatie in een alarmsignaal om te zetten. En zo worden er dus licht- en infraroodstralen doorbroken, bodemtrillingen waargenomen, ultrasone velden door indringers verstoord, elektrische velden gedet e k t e e r d . . . en dat is nog maar het begin van een lange, lange lijst. De bewegingsdetektor die wij hebben uitgedacht, kan worden vergeleken met het menselijk oog: hij "bekijkt" de omgeving en stelt vast of er zich soms iets of iemand beweegt. In te7-38 -

elex

genstelling tot een gewone lichtsluis hebben we hier geen zender voor nodig, zodat onze schakeling ook daar kan worden toegepast waar we zelf niet (goed) kunnen komen (bijvoorbeeld de tuin van de buren of het dak).

Eenvoudig maar slim. . . is het principe van onze bewegingsdetektor, waarbij het bijzondere is dat er in de eerste plaats een lens wordt gebruikt, en dat er in de tweede plaats twee lichtgevoelige sensors in plaats van één in zitten. Net als bij ons oog, wordt in deze alarminstallatie een afbeelding van de omgeving o p een scherm geprojekteerd, dat met "zintuigcellen" bezet is. Met een klein verschil: in het oog zitten miljoenen lichtgevoelige elementen, terwijl de schakeling a a n twee genoeg heeft. Op elk van beide wordt d e helft van de te bewaken omge-

ving afgebeeld. De rest van d e elektronica meet het helderheidsverschil tussen beide sensors. Een veranderende verlichting (felle zon, of schemering) heeft o p allebei de sensors hetzelfde effekt: het gemeten verschil verandert niet en er wordt geen alarm geslagen. Als er echter iemand voor de lens van deze primitieve kamera (zo mogen we het echt wel noemen) langs loopt, dan zal hij (of zij) in de regel maar o p één van beide lichtgevoelige weerstanden worden afgebeeld, waardoor het helderheidsverschil wél verandert en er alarm wordt geslagen (figuur 1).

Weinig onderdelen Het schema (figuur 2) laat zien waarom de twee

LDR's alleen maar reageren als o p d e lichtgevoelige vlakjes verschillende licht-"signalen" vallen. LDR1 en LDR2, die we (voor het gemak) ook als gewone ohmse weerstanden mogen beschouwen, vormen samen een spanningsdeler. Op het knooppunt van de beide LDR's kunnen we ongeveer de halve voedingsspanning meten. Als het in de loop van d e d a g lichter of donkerder wordt, worden de weerstandswaarden van beide LDR's in gelijke mate lager of hoger, zodat blijft gelden: LDR1 = LDR2. In dat geval verandert de spanning op punt C natuurlijk niet. Pas als de LDRs in ongelijke mate een lichtverandering "zien", zal de spanning op punt C van de al eerder g e n o e m d e halve voe-

dingsspanning g a a n afwijken. Kondensator C2 zorgt ervoor dat slechts in geval van een spanningsverandering een positief- of negatiefgaande puls a a n de twee opamps wordt doorgegeven. Deze opamps zijn als trigger geschakeld. Het knooppunt van de spanningsdelerweerstanden R2 en R3 ligt ook o p ongeveer de halve voedingsspanning. We kunnen dit als een soort "kunstmatig nulpunt" beschouwen. De niet-inverterende ingang van A1 en de inverterende ingang van A2 zijn via R5 met dit "massapunt" verbonden. De andere ingangen van de opamps hebben ten opzichte van dit massapunt een geringe positieve (A1) dan wel negatieve (A2) vóórspanning gekregen, en wel evenveel als

Figuur 1. Het principe van het dubbelsensor-procédé: als we elektronisch alleen het helderheidsverschil tussen beide sensors meten, schakelen we de invloed van het voortdurend veranderende omgevingslicht nagenoeg helemaal uit. Bewegende voorwerpen of personen, die maar op één sensor worden afgebeeld, veranderen de helderheids"balans" en veroorzaken zodoende een alarm.

sensor 1

sensor 2

86685X-1

9V

si R7 - | 100k | -

LDR11

*-f"l

' H 220k H i IC1 LDR2S

Hh R3|c|

" f i l CJ,

®-

# zie tekst

A1...A4=IC4=LM324 D1...D3=1N4148

er over R2 en R3 valt. Bij een waarde van 100 Q voor deze weerstanden zal dit niet veel zijn. Wanneer er via C2 geen puls wordt doorgegeven, liggen de uitgangen van d e opamps o p nul volt. Zodra de amplitude van de puls die via C2 doorkomt, groter wordt d a n het spanningsverschil a a n d e ingangen van de versterker, klapt de uitgang van A1 (bij een positieve puls) of van A2 (bij een negatieve puls) om tot een waard e van om en nabij d e voedingsspanning. Door middel van D1 en D2 blijven beide uitgangen van elkaar "gescheiden" — de dioden werken dus als een soort OF-poort. Zodra één van beide uitgangen spanning voert (hoog is), staat er ook spanning op het knooppunt D1-D2-R6-

R8

•*—H iook I

Figuur 2. De schakeling is dankzij een paar technische truukjes bijzonder eenvoudig gebleven. Dankzij de serieschakeling van de twee LDR's konden we een komplete verschilversterker uitsparen. A1 en A2 zijn gevoelige triggers, die al op kleine spanningsveranderingen over de LDR's reageren: de uitgang wordt dan logisch "1", waardoor een oscillator wordt gestuurd. Een piëzo-zoemer verkondigt dan duidelijk hoorbaar dat er zich iets bewogen heeft. Figuur 3. Bij het inkasten hebben we twee kompartimenten nodig: één voor de "optica" en één voor de elektronica. De "camera obscura" met lens en LDR's moet goed afgeschermd worden tegen vals licht en aan de binnenzijde matzwart bekleed of geverfd. Erg belangrijk: het kastje moet stevig worden opgesteld, omdat wankelen ook bewegen is en dus tot een alarm kan leiden. elex -

7-39

Onderdelenlijst R1.R4 = 5,6 kS R2.R3 = 100 Q R5,R6 = 220 kQ R7.R8 - 100 kQ R9 > 22 kQ R10.R11 = 560 Q C1 = 100 nF C2 = 680 nF C3 = 1 M F / 1 6 V C4 = 10 nF D 1 . . .D3 = 1N4148 IC1 = LM 324 LDR1.LDR2 = twee identieke lichtgevoelige weerstanden

®-0

Bz1 = piëzo-zoemer TOKO PB2720 S1 = enkelpolig aan-uit 1 standaardprint formaat 1 1 batterijclip geschatte onderdelenkosten (zonder kast, lens en batterij) ca. f 1 5 , I

C3, en wordt C3 opgeladen. De werking van A3 is net als die van een monoflop. De plus-ingang is eveneens met het door R1. . . R4 verkregen kunstmatige nulpunt verponden. Zo lang C3 geladen is, is d e uitgang van A3 nul. Er kan dan geen stroom lopen door D3: dat petekent dat de rond A4 opgePouwde oscillator werkt en dankzij de piëzo-zoemer te horen is. Wanneer C3 ontladen is, gaat de uitgangsspanning van A3 "naar positief'. D3 gaat geleiden en houdt de ingang van A4 hoog. Het ligt voor de hand dat de oscillator d a n stil ligt.

Mechanische konstruktie Het Pelangrijkste Pij deze schakeling is ongetwijfeld de korrekte plaatsing van lens en LDR's. De lichtgevoelige weerstanden moeten precies in het Prandvlak van de lens staan. Dat is dus o p de plaats waar Pij een kamera de film zit. De juiste afstand kunnen we experimenteel 7-40 — elex

vaststellen. Als eerste Pouwen we de lens in een niet te klein kastje, zoals figuur 3 laat zien. We doen het deksel open en richten het geheel op een helder verlicht raam o p ongeveer dezelfde afstand als het te zijner tijd te Pewaken objekt. Nu schuiven we met een stukje wit karton net zolang heen en weer achter de lens, tot de omtrekken van het venster scherp op het karton worden afgebeeld. De plaats van het stuk karton wordt gemerkt en d a n kunnen we een montageplaatje voor de twee LDR's op die plek aanbrengen. De LDR's maken geen bezwaar tegen een klein beetje onscherpte; de installatie heeft dus voldoende "scherptediepte". Even afgezien van de lens, moet het hele optische gedeelte van de kast lichtdicht en zo g o e d mogelijk vrij van reflekties zijn, omdat anders van opzij invallend licht voor aanzienlijke storingen, en dus voor loos alarm, zou kunnen zorgen. Zwarte plakkaatverf kan hier zeker geen kwaad. De lens is een verhaal

apart. Deze moet zo mogelijk verstelpaar zijn, zodat de installatie, indien nodig, op verschillende afstanden kan worden scherpgesteld. Veel elektronica-postorderpedrijven hebben wel eens bruikbare "experimenteerlenzen" in de aanbieding. Ze staan d a n vaak onder het trefwoord "laser", of "modelbouw". Ook objektieven uit oude kamera's en vergroters zijn prima geschikt. De batterij die voor de voeding zorgt, kan het beste ook in de "camera obscura" worden ingebouwd. Het zoemertje moet natuurlijk daar worden opgesteld, waar we het kunnen horen! Dat doen we dus met een twee-aderig kabeltje. De schakeling kan het behoorlijk lang stellen met een gewone 9-V-batterij, maar vergeet toch maar niet om het a p p a r a a t uit te zetten als er niets te Pewaken valt!

Toepassing: waar wel en waar niet Ideaal zijn pleintjes en achtertuintjes waar nor-

WM I

—

maal gesproken niemand komt. Denk er overigens wel aan, dat bewegende takken al voor een (vals) alarm kunnen zorgen, of de was die vrolijk a a n de waslijn hangt te wapperen in de wind! De installatie is tamelijk gevoelig, zij het slechts tot op een paar meter. In het donker hePben we natuurlijk ook weer niets a a n ons apparaat, tenzij we het van infraroodsensors voorzien. Dan zouden we trouwens de rest van de elektronica enigszins moeten aanpassen — misschien doen we dat nog wel eens!

elektronische hygrometer

luchtvochtigheid meten zonder haar Luchtvochtigheid. . ., haren. . . ? Wat hebben die dingen met elkaar te maken? Mijn natuurkundeleraar vertelde het zo: "In de hygrometer is een dunne haar gespannen, die om de as van de wijzer is gewikkeld. Als de luchtvochtigheid verandert, wordt ook de lengte van de haar anders, zodat de wijzer een andere waarde aangeeft." Tegenwoordig worden die metingen ook al elektronisch uitgevoerd. Voor het meten van d e luchtvochtigheid paste men behalve haren allerlei speciale hulpmiddelen toe. De elektronische vochtsensor biedt echter zoveel gemak en nauwkeurigheid, dat we haren en dergelijke kunnen g a a n rekenen tot d e verouderde sensormaterialen.

Vochtige lucht Eerst iets over luchtvochtigheid in het algemeen. Deze kan namelijk o p twee manieren worden uitgedrukt: relatief en absoluut. Zoals bekend, heeft lucht I d e eigenschap dat het

water kan opnemen (als dat niet zo was, zou het wasgoed nooit meer droog worden). De lucht kan dit water echter ook weer afstaan (zoals regen en mist maar al te vaak bewijzen). Lucht heeft dus een b e p a a l d watergehalte. De zogeheten absolute luchtvochtigheid is een maat voor d e feitelijke hoeveelheid water in een b e p a a l d e hoeveelheid lucht; deze wordt gemeten in grammen water per m 3 lucht. De hoeveelheid water die d e lucht kan opnemen is echter afhankelijk van d e lucht-temperatuur. Daarom vertelt d e abso-

lute waarde van d e luchtvochtigheid ons weinig, als we willen weten of het g a a t regenen, misten, of juist g o e d weer wordt om d e was te drogen. Met het o o g o p onze d a gelijkse aktiviteiten willen we eigenlijk iets anders weten: is het vermogen van de lucht tot het opnemen van water al uitgeput (we spreken d a n van verzadigde lucht: relatieve luchtvochtigheid = 100%), of is d e lucht volkomen droog (absolute luchtvochtigheid = 0 g/m3; relatieve luchtvochtigheid = 0%)? Wat met de relatieve luchtvochtigheid wordt aange-

geven, is dus d e absolute luchtvochtigheid ten opzichte van het maximale watergehalte dat d e lucht o p dat moment kan bevatten. De waarde van d e relatieve luchtvochtigheid wordt daarom uitgedrukt in procenten. Deze grootheid, die van invloed is o p ons welbevinden, o p het drogen van d e was, en ook o p het weer, g a a n we meten met behulp van een elektronische hygrometer.

De sensor Figuur 1 toont hoe d e vochtsensor er uit ziet. In elex -

7-41

2 ISOCs(PF) kapaciteit

uo-

'

130-

120(f =100kHz) 110-

0

10

20

30

«0

60

50

70

80 | 90

100

Fr* ('/•)

Figuur 7. De buiten-afmetingen van de vochtsensor.

Figuur 3. Het schema van de elektronsiche hygrometer is zo eenvoudig, dat voor de hele schakeling slechts twee IC's nodig zijn.

IC2

+5V

ici

® T «tl

•k—rétei, -

r-*fB

me L

S00n

f p1

Sa

"IS

0- 20|is

7J U U 1

jpHjjSh A

U

reiosr

-0

Figuur 2. Deze grafiek toont de samenhang tussen de relatieve luchtvochtigheid en de kapaciteit van de vochtsensor.

relatieve luchtvochtigheid

'S1 MMV1.MMV2 =IC1=4538

9V

1

„rt—«ei4iü i , . „ e - i =F5

X

n*fc

TR S

Figuur 4. De onderdelenopstelling van de elektronische hygrometer.

-®^-J d e wand van d e kunststofbehuizing bevinden zich kleine gaatjes, zodat d e lucht in het binnenste kan doordringen. In d e sensor bevindt zich een kleine, vochtgevoelige kondensator met een kapaciteit van c a . 125 pF bij een relatieve luchtvochtigheid van 50%. De grafiek van figuur 2 maakt duidelijk hoe deze kapaciteit verandert al naar g e l a n g d e relatieve vochtigheid, en zoals bekend, kunnen kapaciteiten langs elektronische weg uitstekend worden gemeten.

De schakeling Met d e vochtsensor wordt het meten van d e luchtvochtigheid teruggebracht tot een kapaciteitsmeting. Om d e meting van de kleine kapaciteit van d e vochtsensor met niet al te veel onderdelen uit te kunnen voeren, maken we gebruik van een CMOS-IC waarin twee zogenaamde monostabiele multivibra7-42 -

elex

tors ondergebracht zijn (type 4538). Zo'n multivibrator heeft d e eigenschap dat nadat een triggerpuls ontvangen is de uitgang, aangegeven met Q, een b e p a a l d e vaste tijd " 1 " zal worden. Deze tijd, de zog e n a a m d e monofloptijd, wordt b e p a a l d door een extern aangesloten weerstand en kondensator. Overigens is Q een tweed e uitgang d i e precies andersom reageert: Q is "0" zolang Q " 1 " is. De monofloptijd van d e eerste multivibrator (MMV1) wordt b e p a a l d door d e kapaciteit van d e vochtsensor en R1, en zal daarom afhankelijk zijn van de luchtvochtigheid. Het bijzondere van deze multivibrator is dat hij, na verloop van d e monofloptijd, zichzelf opnieuw triggert. De Q-uitgang wordt hoog, C2 wordt via R2 (snel) o p g e l a d e n , en de triggeringang (pen 4) krijgt e e n j i i e u w e triggerpuls. De Q-uitgang zal d a a r o p meteen wee£"0" worden. De tijd dat Q " 1 "

is wordt b e p a a l d door d e (korte) laadtijd van C2. MMV1 is o p deze manier eigenlijk een astabiele multivibrator, hij blijft a a n één stuk door uitgangspulsen produceren, en wel met een herhalingstijd gelijk a a n de monofloptijd (tussen 50 en 70 s, afhankelijk van de luchtvochtigheid). Behalve zichzelf triggeren, triggert MMV1 ook d e tweede multivibrator in d e schakeling. Deze multivibrator heeft een vaste monofloptijd die met P1 ingesteld kan worden. De instelling moet zodanig zijn dat de MMV2 pulsen produceert die even lang zijn als de kortst mogelijke periodetijd van MMV1. Die kortste periodetijd zal optreden bij de kleinste kapaciteit van d e vochtsensor, dus bij een minimale luchtvochtigheid. Na verloop van d e monofloptijd van MMV2 wil d e Q-uitgang " 1 " worden. Gaan we uit van een hele lage luchtvochtigheid, d a n zal MMV1 MMV2 ech-

ter direkt_opnieuw triggeren: de Q u i t g a n g wordt weer meteen "0". Bij een hogere luchtvochtigheid duurt het langer voordat MMV1 een nieuwe triggerpuls voor MMV2 p r o d u ceert, en zal d e Q u i t g a n g van die tweede multivibrator langer " 1 " zijn. Met andere woorden: de breedte van de uitgangspulsen, oftewel d e g e m i d d e l d e uitgangsspanning van MMV2, is afhankelijk van d e luchtvochtigheid. Het meten van de gemiddelde uitgangsspanning gebeurt via P2, R4 en R6. C3 is een soort bufferkondensator die er d e scherpe kantjes af haalt. Met D1 en R5 wordt het niet recht zijn van d e karakteristiek van d e vochtsensor zo g o e d mogelijk gekompenseerd. R5 trekt d e meteruitslag als het ware wat o m h o o g bij een lage luchtvochtigheid. Luchtvochtigheden van minder d a n 10% kunnen niet gemeten worden. Verder is het van groot belang, dat d e belasting

van de schakeling die door het meetinstrument veroorzaakt wordt, precies 20 kQ bedraagt. Als de multimeter bijvoorbeeld een inwendige weerstand heeft van 50 kQ/V, dan dient men parallel aan de meter nog een aanpassingsweerstand van 33 kQ te schakelen. Voor een multimeter met 100 kQ/V wordt die parallelweerstand 27 kQ. Hoe groot de inwendige weerstand is, wordt meestal aangegeven o p de afleesschaal of in de gebruiksaanwijzing. De waarde die we voor deze toepassing moeten weten, is d e waarde voor gelijkspanning. De hygrometer kan ook worden uitgerust met een eigen draaispoelinstrument; kies in dat geval een exemplaar van 50 /JA en schakel het instrument in serie met een weerstand van 18 kQ.

Bouw en af regeling De bouw zal weinig problemen geven. De gemonteerde print, een 9-V-batterij, de schakelaar en (desgewenst) het meetinstrument, worden samen in een klein kastje ondergebracht. Zorg er wel voor

dat de lucht gemakkelijk in het kastje kan komen. Let er op dat de aansluitdraden van de sensor zo kort mogelijk moeten zijn. De kapaciteit tussen de aansluitingen wordt namelijk opgeteld bij de sensorkapaciteit, en dat beïnvloedt de nauwkeurigheid van d e meting. De schakeling wordt geijkt met behulp van een andere hygrometer (vaak te vinden a a n de pui van apothekers of opticiens). De kapaciteit van de sensor kan per exemplaar verschillen (volgens specifikatie is d e kapaciteit 122 pF ± 15% bij +25°C, 43% RV en 100 kHz), en bovendien: waar haal je de absoluut droge lucht vand a a n die voor een 0%ijking nodig zou zijn? Als de hygrometer klaar is, begeven we ons op de eerstvolgende zonnige d a g (met droge lucht) naar de ijk-hygrometer. Als ter plaatse een luchtvochtigheid wordt aangegeven van 30% of minder, kan de eerste fase van de afregeling plaatsvinden: P2 stellen we in de middenstand, en met P1 wordt op d e Elex-hygrometer dezelfde waarde ingesteld, als door de ijk-hygrometer

On derdelenlijst R1 = 470 kQ R2 = 39 kQ R3 = 68 kQ R4 = 4,7 kQ R5 = 1 MQ R6 = 1 kQ PI = 50-kQinstelpotentiometer P2 = 25-kQ instelpotentiometer C1 = 560 pF C2 = 22 pF C3.C4 = 100 nF C5 = 4,7(iF/10 V D1 = 1N4148 IC1 = 4538, 4528 IC2 = 78L05 diversen: vochtsensor (Philips) 9-V-batterij met batterijclip schakelaar, enkelpolig desgewenst: draaispoelmeter 50 /JA met een 18-kQ-serieweerstand Elex-standaardprint formaat 1 Kosten zonder batterij en kast: ca. f 3 0 , -

i

% Bi

i

IH M

*zie tekst

wordt aangegeven. Voor de definitieve afregeling moeten we wachten op een d a g met slecht weer en mist (hoge luchtvochtigheid). P1 wordt nu met rust gelaten, en P2 zo in-

gesteld, dat de Elex-hygrometer en ijk-hygrometer dezelfde waarde aangeven. Nadat ons prototype was afgeregeld, bedroeg d e nauwkeurigheid 5%.

MAiïKT-INFO Scheidingsfilterprint Nieuw van Visaton is een universele print, die speciaal is ontworpen voor de opbouw van passieve scheidingsfilters. Om zo min mogelijk verliezen te krijgen bij de hoge impulsstromen waar men bij scheidingsfilters mee te maken heeft, is de print van een dikkere koperlaag voorzien d a n normaal: 70 \t in plaats van de gebruikelijke 35^. De print is bijzonder geschikt voor twee- en driewegfilters van 6 en 12 dB per oktaaf (1 s,e en 2 d e orde). Bovendien is er ruimte voor een impedantienetwerk voor de woofer en voor een verzwakkingsnetwerk voor de midden- en hoogtoner. Vier- of vijfweg-

filters kunnen met behulp van twee stuks van deze printen worden opgebouwd. Met een klein beetje fantasie kunnen op de print ook tweewegfilters van 18 of 24 dB per oktaaf (3 de en W* orde) worden gerealiseerd, door het toevoegen van een paar d r a a d b r u g g e n en het benutten van de ruimte voor de verzwakkingsnetwerken. Voor luidspreker-knutselaars vormt deze scheidingsfilterprint zonder meer een aanwinst op de zelfbouwmarkt. Visaton-luidsprekers importeur: HACAVé Hagerhofweg 16 5912 PN Ven/o tel. 077-540641 (X275 M)

elex -

7-43

lege batterijen: een milieuprobleem

.....

Over het algemeen staan elektronicahobbyisten bekend als vreedzame lieden, die absoluut geen bedreiging vormen voor het milieu. Onze lege kwikcellen bijvoorbeeld gooien we niet in de prullenmand, maar we brengen ze braaf terug naar de winkelier. Maar is dat voldoende? Kwikcellen op een vuilnisbelt zijn kleine tijdbommen. Omdat de stalen behuizing hermetisch gesloten is, duurt het een hele tijd, voordat het materiaal gekorrodeerd is en de giftige inhoud, die voor een derde deel uit kwik bestaat, naar buiten komt. Het akute gevaar op de vuilnisbelt is dus niet zo groot, maar op de lange duur kunnen er schadelijke gevolgen optreden. Erger wordt het, als de batterijen terechtkomen in vuilverbrandingsinstallaties. Het zware metaal ver7-44 — elex

dampt en komt terecht in het milieu en d a a r m e e ook in de voedselketen van diverse organismen, waarbij de koncentraties steeds hoger worden. Zo moest enige tijd geleden in Hamburg de verkoop van vis uit de Elbe worden verboden vanwege het ontoelaatbaar hoge kwikgehalte. Op dit moment wordt ongeveer 40% van de verbruikte kwikbatterijen weer ingezameld. Dat zijn ieder jaar enkele tonnen kwik, die ons milieu bespaard blijven. Helaas is dat maar

het topje van de ijsberg. Een ander groot probleem vormen de alkali-mangaan-batterijen. Procentueel bevatten die veel minder kwik dan een kwikcel, ongeveer 0,8 procent, maar omdat ze aanmerkelijk groter zijn dan kwikcellen en omdat het gebruik ervan nog steeds toeneemt, leveren ze uiteindelijk meer schadelijk afval op. En dat het hier niet om te verwaarlozen hoeveelheden gaat, kunnen we zien in tabel 1, het resultaat van een Westduits onderzoek naar de

afvalprodukten van diverse soorten batterijen. Daaruit blijkt duidelijk, dat ook alkali-mangaan-batterijen niet bij het gewone afval thuis horen. Ze worden niet ingezameld, omdat het terugwinnen van het kwik geen lonende zaak is. De enige oplossing is, ze te deponeren op een verzamelplaats van chemisch afval. Dat hoeft natuurlijk niet iedere keer te gebeuren als er een batterij leeg is. Omdat die gewoonlijk "leakproof" zijn, kunnen ze best een tijdje worden opge-

spaard. Eigenlijk zou het voor het milieu beter zijn, helemaal geen alkali-batterijen te gebruiken. Uit het diagram in figuur 1 blijkt wel, dat de kosten voor koolzink-batterijen hoger zijn, maar de winst voor ons milieu weegt waarschijnlijk ruimschoots op tegen het prijsverschil. Kool-zinkbatterijen g a a n tijdens het bewaren in kapaciteit achteruit, ongeveer 12% per jaar. Let er daarom op, altijd verse batterijen te kopen. Meestal staat de "uiterste verkoopdatum" op de bodem gestempeld, soms helaas in kode en vrijwel altijd met een behoorlijk ruime marge. Aanmerkelijk goedkoper en ook beter voor het milieu zijn de nikkelcadmium-akku's. Ze bestaan voor 12% uit het zeer giftige c a d m i u m en mogen dus beslist niet zo maar weggegooid worden. Maar voordat daar sprake van is, kunnen ze wel enkele honderden malen opnieuw opgeladen en gebruikt worden. Ondanks zijn geringere kapaciteit kan een nikkelcadmium-akku enkele honderden wegwerpbatterijen overbodig maken. De meeste fabrikanten zijn wel bereid oude NiCdakku's van eigen fabrikaat terug te nemen. Zilveroxydecellen leveren uiteraard weinig milieuproblemen op; vanwege het hoge zilvergehalte is recycling hier een bijzonder lukratieve bezigheid. Ook bij loodakku's is het lo-

nend het gebruikte materiaal terug te winnen.

De optimale

1

batterij 300 uur (15 maal batterijen verwisseld)

Welke batterij is geschikt voor welk doel, ook uit een oogpunt van milieubescherming? Het antwoord op deze vraag hangt voornamelijk af van het stroomverbruik van het aangesloten apparaat. - Tot 500 uA Knoopcellen. Dat kunnen zilveroxydebatterijen zijn of zink-lucht-batterijen. Lithiumcellen hebben een zeer lange levensduur, maar kosten ook meer. Gebruik liever geen kwikcellen. Bij deze geringe stroomsterkten zijn gewone batterijen meestal onvoordelig: de zelfontlading is groter dan het stroomverbruik! - 500 nA tot 5 mA Knoopcellen of gewone kool-zink-batterijen, of NiCd-akku's in knoopvorm. — 5 mA tot 500 mA De lagere stroomwaarden kunnen hier uitstekend geleverd worden door kool-zink-batterijen. Als de gevraagde stroom wat groter is, zullen we onze toevlucht moeten nemen tot alkali-mangaan-batterijen of tot NiCd-akku's. Deze laatste zijn o p den duur een stuk goedkoper en in ieder geval milieuvriendelijker. — boven 500 mA Hier komen alleen NiCd-akku's of loodakku's in aanmerking.

) 70 —.

kosten (

i

430 uur (8 maal batterijen verwisseld)

ƒ f /j / |

/ 1 /

60 —

-

40 —

prijs van 4 penlightN i C d a k k u ' s + laadapparaat (1986)

1

1 / 1 | / 1 I/ 1 ,/ alkali-manqaan

kool - zink / 50

J\ h I / I /

/

1

/' /' / '

' ' '

1 1

1 1

!

i

30-

i

1 i

4 batterijen in serie , belasting ca 30mA.

1 1

20 —

1

1 1 1 1

10 —

1

1

1

1 | 2'»

' 19» 0

I

I

I

NiCd .

I '

I

I

I

"

I

500

100

I

I 1000 bedrijlsuren (h)

85112- 1 86664X-1

Figuur 1. Een kostenvergelijking tussen verschillende soorten batterijen. Het duurst is de stroom uit de klassieke kool-zink-batterij. Alkalimangaan-batterijen gaan veel langer mee en zijn daardoor wat goedkoper, maar ze vormen een zware belasting voor het milieu. NiCd-akku's zijn in aanschaf verreweg het duurst (er moet ook een laadapparaat bijl), maar die meerprijs komt er ook ruimschoots weer uit.

Tabel 1. Metaalgehalte van diverse batterijen.

ronc e cellen alkali-mangaan zink-kool

knoopc ellen kwikoxyde zilveroxyde zink-lucht

NiCd-akku's (gasdicht)

totaal

afval in W-Duitsland per jaar

13800 t

4600 t

75 t

35 t

1 t

350 t

18850 t batt.

kwik

1,4 t 0,01 %

36,8 t 0,8%

25 t 33%

0,4 t 1%

1 t 1-2%

-

63 t

zink

2350 t 17%

640 t 14%

8 t 11%

4 t 10%

1 t 30%

-

3000 t

-

-

-

10 t 26-30%

2 0,005%

-

-

-

zilver cadmium

— -

—

10 t

45 t 12%

47 t

elex — 7-45

Ëy

>• i

KALEDOSKGGI

Computersoftware houdt Star Wars aan de grond De haalbaarheid van het Star-Wars-projekt wordt van verschillende kanten betwijfeld. Er is krachtige kritiek op wetenschappelijke gronden. Verschillende groepen geleerden hebben die onder woorden gebracht. In april stelde de Amerikaanse senaat vast, dat de afgelopen jaren geen enkele technologische doorbraak was bereikt en zonder die doorbraken kan het plan niet lukken. Reden genoeg om een van die kritiekpunten nader onder de loep te nemen: de computersoftware houdt Star Wars aan de grond. Wie met computers werkt, zal merken dat een ongeluk soms in een klein hoekje ligt. Veel computerfouten zijn in feite fouten in de instrukties die de computer moeten besturen: d e programmatuur. Zo werd tijdens de Falklandoorlog de Britse oorlogsbodem HMS Sheffield tot zinken gebracht door een Argentijnse Exocet-raket, zonder dat de elektronische afweer in werking trad. De naderende raket werd wel gesignaleerd, maar in het computerprogramma van de Sheffield stond dat het een "bevriende" raket was, zodat hij ongehinderd kon naderen. De Exocet-raket is van Franse makelij en een variant ervan werd ook door de Britse strijdkrachten gebruikt. De plannen van president Reagan van d e Verenigde Staten met het Star-Warsprogramma zijn om dezelfde reden zeer kwetsbaar. 7-46 — elex

Het Strategisch Defensie Initiatief of SDI, zoals de officiële naam nu luidt, is afhankelijk van perfekte computerprogramma's. En die bestaan niet. Wil het systeem ooit werken, d a n zijn er ongeveer 10 miljoen regels a a n computerprogrammatuur (software) nodig. Met d e bestaande methoden is het niet mogelijk om dat zonder fouten te doen. Een van de meest gezaghebbende critici is Prof. David Parnas, hoogleraar computerwetenschap a a n de Canadese Universiteit van Victoria, en enige tijd zelfs adviseur van Star Wars' Computer Commissie. Hij heeft in de keuken gekeken, maar nam ontslag.

Foutloos In tijden van oorlog moet het "battle-managementsysteem" foutloos werken. Het duurt ongeveer een half uur voor een uit de

Sowjet-Unie afgevuurde kernraket ergens in de Verenigde Staten inslaat. Tijd genoeg om een beslissing te nemen. Het SDI is echter gericht op het onderscheppen van projektielen tijdens hun vlucht. Dat betekent dat de tijd om te reageren veel korter wordt, en de eerste bevelen binnen enkele minuten moeten worden gegeven. Henry Thompson, computerdeskundige a a n de Universiteit van Edinburgh (UK) zegt daarover: "Niet een van ons (computer-experts) zal ooit figuurlijk of letterlijk de knop aanzetten waarmee de computer de nukleaire oorlog begint. Het is intellektueel en moreel volstrekt onjuist om zelfs maar te werken a a n een programma dat dat als doel heeft". Ook hij legt de nadruk o p het feit dat zowel politici als militaire strategen volstrekt geen idee hebben over wat er mis kan g a a n met

het maken van computerprogramma's.

Testen Ook d e software waarmee v a n d a a g d e d a g ingewikkelde systemen worden bestuurd, heeft last van fouten. Het is geen uitzondering als een programma van honderdduizend regels vijfduizend fouten bevat op het moment dat het a a n de klant als "klaar" wordt afgeleverd. Daarom wordt a a n een programma altijd "onderhoud" gepleegd. In de eerste paar jaar praktijk wordt een ingewikkeld systeem eigenlijk voortdurend uitgetest. Bij d e software voor SDI is uittesten echter vrijwel onmogelijk. Wil men de werkelijkheid benaderen d a n zou men een enorme test moeten doen waarbij duizenden projektielen worden gelanceerd. Dat is

niet alleen onbetaalbaar, maar hoe zou bijvoorb e e l d d e Sowjet-Unie moeten weten dat het om een test gaat en niet om een werkelijke aanval. Testen o p kleine schaal haalt niet alle fouten eruit. In normale tijden bleek het computersysteem voor militaire kommunikatie van d e Amerikanen g o e d te werken. Toen het een keer o p zijn maximale vermogen moest funktioneren, bleek dat meer d a n zestig procent van d e boodschappen niet meer doorkwam. Een andere methode van uitproberen is het gebruik van simulatiemodellen. Hoewel er duizenden computerspelletjes zijn, is het niet mogelijk om een realistische simulatie te doen van een aanval met tienduizenden interkontinentale atoomraketten. Niem a n d heeft ooit zo'n situatie meegemaakt en een simulatie bevat niet meer mogelijkheden d a n mensen kunnen verzinnen.

Soorten

fouten

Programmeren is een hachelijke onderneming. In elke regel van het programma kunnen fouten sluipen. Een voorbeeld van een dergelijke fout is d e mislukking van een experiment van d e Space Shuttle. Bij een van d e vluchten van 1985 zou men met een laser o p een hoge berg proberen een speciaal daarvoor a a n de Space Shuttle bevestigde spiegel te raken. De eerste keer mislukte volkomen. Het computerprogramma dat d e shuttle in een g o e d e positie moest draaien, las d e hoogte van d e berg af in 10.000 zeemijl (van 1,8 km) in plaats van in 10.000 voet (van 30 cm). De spiegel werd dus omhoog gedraaid, richting ruimte, in plaats van naar d e aarde. Natuurlijk worden programma' nagelopen o p zulke fouten. Maar het is erg moeilijk om voortdu-

rend gekoncentreerd te blijven. Naast schrijffouten kunnen er bij het maken van een programma nog andere soorten fouten voorkomen. Bij een groot projekt werkt men meestal in stappen. De eerste stap is de planningsfase. Daarin wordt een serie eisen opgesteld waaraan het programma moet voldoen. Er wordt dus nog geen regel van het programma geschreven; men geeft alleen a a n wat het moet kunnen. Daarbij wordt nog wel eens wat vergeten. De ond e r g a n g van d e Sheffield is daar een voorbeeld van. De tweede fase is die van het ontwerp. Dat is vergelijkbaar met d e taak van een architekt. Deze krijgt een program van eisen voor zich en o p basis daarvan maakt hij tekeningen voor een huis. Tijdens dat ontwerpen worden afwegingen gemaakt, afwegingen die zijn gebaseerd o p kennis en ervaring van d e ontwerper. Als een architekt d e grondwatersituatie verkeerd beoordeelt, d a n staat de kelder van het door hem ontworpen huis onder water. Een dergelijke beoordelingsfout l a g ook ten grondslag a a n het feit dat de Gemini-V-kapsule indertijd zijn iandingspunt miste met honderdvijftig kilometer. De ontwerpers van het computerprogramma waren vergeten om d e rotatie van d e aard e om de zon in het programma te verwerken.

Spaghetti Bij d e planning, bij het ontwerpen, bij d e uitvoering en bij het opschrijven van d e programmaregels kunnen legio fouten gemaakt worden. De oorzaken daarvan zijn velerlei, maar de voornaamste is toch wel dat mensen niet in staat zijn om grote hoeveelheden gegevens te overzien. Het gevolg is een niet-systematische en on-

overzichtelijke werkwijze. In d e programma's zelf komt dat tot uiting in grote hoeveelheden programmalussen. Het gevolg daarvan is dat als men ergens een fout verwijdert, elders nieuwe fouten ontstaan. Men vermoedt dat voor elke tien fouten d i e men uit een programma haalt er g e m i d d e l d een tot vijf nieuwe in d e plaats komen, alleen door d e onoverzichtelijkheid van het "spaghetti" -programma.

Voorkomen

maakt kunnen worden bij het ontwerpen van d e systemen. Kunstmatige intelligentie is niet intelligenter d a n d e mensen die het maken". Al met al lijkt d e kritiek van d e computerexperts o p SDI terecht. Uit Europa komen weliswaar technieken voor een meer systematische a a n p a k bij het ontwikkelen van software, maar evenmin als met "kunstmatige intelligentie" kan men hiermee een foutloos "battle-management-programma" garanderen.

Nu zijn er wel mogelijkheden om het ontstaan van fouten bij het programmeren terug te dringen. De Nederlander Edsger Dijkstra, momenteel docent a a n de Universiteit van Texas in Austin, pleit onder meer voor gestruktureerd of modulair programmeren. Daarbij wordt het programma o p g e d e e l d in overzichtelijke blokjes. Het ontwikkelen van wiskundige technieken is ook een mogelijkheid om te bewijzen dat het programma bij een zekere invoer van gegevens voldoet a a n van te voren vastgestelde kriteria. Tot o p heden blijven d e wiskunde en d e informatica (het ontwerpen en schrijven van programma's) echter twee verschillende werelden. Er zijn wel enkele mathematische technieken, maar ze worden nog nauwelijks gebruikt.

Hoe komt het nu dat, ondanks d e gezaghebbende kritiek o p het programma, zoveel onderzoekers SDIgeld aannemen? David Parnas zegt dat als besluiten worden genomen door mensen met een opdracht, zij g e n e i g d zijn net geld te geven a a n die mensen die het meest beloven. Die uitspraak wordt aangevuld door d e onderminister van Defensie, Donald Hicks, die herhaaldelijk verklaarde dat hij geen onderzoeksgeld wil geven a a n mensen met kritiek o p het SDIprogramma. Zelf stapte Parnas uit d e Computer Commissie om een andere reden: "Ik geloof", zo schreef hij in zijn ontslagbrief, "dat d e Commissie geen nuttig werk kan doen. En ik kan niet met een g o e d geweten geld aannemen voor nutteloos werk."

Voorstanders van SDI hebben hun hoop gevestigd o p kunstmatige intelligentie en het voorschrijven van produktieregels voor d e programma's van Star Wars. Henk Koppelaar, medewerker van d e vakgroep Informatica van d e TH Delft, meent dat hun optimisme wat dat betreft ongegrond is. "Kunstmatige intelligentie levert gereedschappen o p voor d e systeembouwers en programmeurs, die dicht aansluiten o p natuurlijke taal. Men kan dus zijn bedoelingen beter duidelijk maken in software. Dat neemt niet w e g dat nog altijd fouten ge-

Bron: De Letter W, uitgave Dienst Wetenschapsvoorlichting, N.Z. Voorburgwal 120, Amsterdam

i

elex — 7-

sluimeren met afstandsbediening

De problemen van alledag beginnen al bij het opstaan. Om de overgang van droomtoestand naar rauwe werkelijkheid wat soepeler te doen verlopen, zijn er sinds de uitvinding van de wekker twee belangrijke ontwikkelingen geweest. De eerste is de sluimerknop, die tegenwoordig op de meeste wekkers en wekkerradio's te vinden is. En de tweede presenteren wij in onderstaand artikel. . . Wie voelt zich niet aangesproken, als we het hebben over de kwellingen waarmee het d a g e lijks ontwaken g e p a a r d gaat? Wij benijden d e mensen die al bij d e eerste kik van d e wekker zingend opstaan en na een vlug ontbijt dynamisch a a n d e dagtaak beginnen. Tegenover d e paar mensen die dit geluk beschoren is, staan hele volksstammen van beklagenswaardige lieden, die om te beginnen al diverse minuten nodig 7-48 — elex

hebben om te begrijpen dat d e droom is overgeg a a n in een genadeloze realiteit. Een realiteit die elke morgen weer met dezelfde litanie begint: 'n duf hoofd, een ellendig moe gevoel, armen en benen zijn slap als rubber, algehele lusteloosheid en, als klap o p d e vuurpijl, d e dwingende behoefte om tenminste nog voor een paar minuten het moede hoofd o p het zachte kussen terug te laten zakken. Deze paar minuutjes worden in het weekend vaak

een paar uurtjes. De gevolgen laten zich raden: d e aanvankelijke dufheid is veranderd in een zware hoofdpijn en de moeheid is eerder toe- d a n afgenomen. Was toch maar eerder opgestaan! Na het tweede kopje koffie zou de wereld er vast vriendelijker hebben uitgezien! Wie een elektronische radiowekker bezit, heeft meestal d e mogelijkheid om het "nog even blijven liggen" te verwezenlijken zonder gevaar zich te verslapen. Want veel van de-

ze moderne "kwelduivels" zijn met een zogenaamde sluimerknop uitgerust. Het indrukken daarvan heeft tot gevolg dat zoemer, bel of radioprogramma zo'n minuut of tien zwijgt, om pas d a a r n a d e slaper weer o p zijn plichten als scholier of werknemer te wijzen. De heren ontwerpers van dergelijke "folterwerktuigen" hebben hierbij echter één belangrijk d i n g over het hoofd gezien: de slachtoffers van d e wekker zijn bij het ontwaken

Figuur 1. De schakeling bestaat uit een mikrofoon, een bijbehorende versterker en tenslotte een monoflop. Als gevolg van geluid dat met de mikrofoon wordt opgepikt, wordt de monoflop getriggerd. De monotijd is met C4/R9 vastgelegd op een halve sekonde. Gedurende deze tijd wordt de in de klok ingebouwde sluimerknop door het relais overbrugd. Dat heeft natuurlijk hetzelfde effekt als het met de hand indrukken

I

SD"<3H< ;

Figuur 2. Om onze schakeling met de wekkerradio te verbinden, moet de kast worden opengemaakt en moeten de twee relaiskontakten met de schakelaaraansluitingen worden verbonden.

•Us) A1=IC1=CA3140 T1...T3=BC547B D1...D5=1N4148

naar schakeling

86668-2

meestal zó duf en moe, dat de arm- en handbeweging die nodig is voor het indrukken van d e sluimerknop, gewoonweg niet lukt. Voordat het is gelukt om een hand a a n de behaaglijke warmte van het dekbed te ontworstelen, is de bezitter van die hand al weer ingedommeld — dat gaat op die tijd van de d a g nou eenmaal heel gemakkelijk. Onze akoestische wekkerwurger lost dit probleem heel simpel op. De sluimertoets van de wekker wordt overbrugd met een relais dat op geluiden reageert (het doet er niet toe wat voor geluiden). De (in twee opzichten) wakkere gebruiker van deze schakeling hoeft slechts een woeste kreet te slaken, om zich met een gerust geweten voor een minuut of tien weer in dromenland te kunnen terugtrekken. Al het "denkwerk" wordt g e d a a n door de sluimer-elektronica van d e wekker. Het is zelfs niet nod i g om een b e p a a l d kodewoord te gebruiken om de schakeling te aktiveren. De elektronica reageert o p alles dat hard genoeg is: "stil!" — "shit!" — "uit!" — " v e r d . . ." — dat zijn maar een paar voorbeeldjes; we laten het met een gerust hart a a n de fantasie van de lezer over om dit rijtje verder uit te breiden.

I

Mikrofoonversterker-monofloprelais Vanwege de eenvoudige opzet is het niet moeilijk de werking van de schakeling uit te leggen. We beginnen (uiteraard) met een mikrofoon, die de woeste kreten van de ontwaakte slaper omzet in een elektrische spanning. We gebruiken hiervoor een g o e d verkrijgbare en goedkope elektretmikrofoon, die uit andere Elexschakelingen nog wel bekend zal zijn. De voedingsspanning voor de mikrofoon wordt via R1 en R2 geleverd, en met C1 ontkoppeld. Die filtering is hard nodig om te voorkomen dat spanningspieken ten gevolge van het schakelen van het relais voor een ongewenste terugkoppeling zorgen. A1 is een inverterende versterker, waarvan de versterkingsfaktor met P1 kan worden ingesteld. Met deze potmeter kunnen we dus de gevoeligheid van d e schakeling beïnvloeden en aanpassen a a n d e luidheid van onze stem. De niet-inverterende ingang van de o p a m p ligt voor wisselspanningen aan massa (via C2), maar voor gelijkspanningen op het zelfde nivo als de mikrofoon. Zo kan de gelijkspanningskomponent van het mikrofoonsignaal elex — 7-49

de versterker niet oversturen. Het versterkte mikrofoonsignaal wordt door C5 van gelijkspanningskomponenten en door D1 van negatieve spanningen ontdaan. De overblijvende positieve spanning maakt T3 geleidend. Hierdoor wordt de monoflop getriggerd die met T1 en T2 is opgebouwd. De monofloptijd wordt b e p a a l d door R9 en C4, en bedraagt ongeveer een halve sekonde. Dit is lang genoeg om de sluimerknop van de wekker deugdelijk te overbruggen. Opvallend is dat het relais geen extra driver-transistor nodig heeft: dit werk wordt eveneens door T2 g e d a a n . De LED geeft a a n dat de schakeling bedrijfsklaar is. Als het relais is aangetrokken gaat d e LED uit.

De ingreep Om d e wekkerwurger o p de wekker a a n te sluiten, ontkomen we er niet a a n om de kast daarvan open te maken. Trek eerst de steker uit het stopkontaktü De beide aansluitingen van het relaiskontakt (een maakkontakt als de spoel wordt bekrachtigd) wor-

7-50 — elex

den met twee dunne draadjes met de beide aansluitingen van de sluimerknop verbonden. En dat is eigenlijk alles!

Ingebruikname test

en

Nadat we een geschikte netvoeding hebben aangesloten (12 V bij ongveer 100 mA), kontroleren we eerst of de mikrofoonversterker g o e d werkt. We meten daartoe de wisselspanning op de kathode van D1 met een universeelmeter. Als we flink wat lawaai maken, moeten we een spanning kunnen meten die duidelijk hoger is d a n 0,6 V. De afstand tussen mond en mikrofoon moet tijdens deze test ongeveer overeenkomen met d e situatie in d e slaapkamer (lees: afstand kussen — nachtkastje). Na elk akoestisch signaal moet d e LED even doven. Als dat gebeurt, is d e monoflop in elk geval ook in orde. Wanneer het relais toch niet aantrekt als de LED uit is, kan het zijn dat de netvoeding niet genoeg stroom levert, of dat we een relais hebben gebruikt dat teveel stroom trekt.

Onderdelenlijst R1, R10 = 10 kQ R2 = 33 kQ R3 = 2,2 kQ R4.R8 = 22 kQ R5 = 1 MQ R6 = 47 kQ R7 = 1 kQ R9 = 100 kQ P1 = 1-MQ-instelpotmeter C 1 . ..C4 = 1 0 / J F / 1 6 V C5 = 100 nF T 1 . . .T3 = BC547B D 1 . . . D 5 = 1N4148 D6 = LED IC1 = CA3140 1 elektretmikrofoon (met 2 aansluitingen) 1 S emens printrelais 12 V (met tenminste één maakkontakt) 1 standaardprint formaat 1 onderdelenkosten zonder netvoeding en kastje ca. f 2 5 , -

De gevoeligheid mogen we (met P1) niet te ver opvoeren, want de schakeling moet alleen maar op bijzonder luide kreten reageren. Bovendien m a g de mikrofoon niet te dicht bij d e wekker staan, omdat deze zich anders zelf zou uitschakelen! We kunnen d e juiste " b e d r a d i n g "

tussen wekker en relais zonder hulp van d e schakeling gemakkelijk kontroleren. We drukken met de hand de relaiskontakten tegen elkaar en bekijken hoe de wekker d a a r o p reageert. Dat m a g geen verschil maken met het gebruik van d e "echte" sluimerknop. Welterusten!

Hoewel de op oma's rommelzolder gevonden oude klismaspuit in eerste instantie al in de vuilnisbak was beland, kwam iemand o p het lumineuze idee om er een tinzuiger van te maken. Het ombouwen was een fluitje van een cent. Met het oog o p de hoge temperatuur van vloeibaar tin, werd d e kunststof buis a a n de voorkant vervangen door een dun glazen buisje en klaar was Kees! Het o p de foto afgebeelde glazen buisje tikten we toevallig ergens voor f 1,50 o p de kop. Meestal is zo'n buisje ook wel in een scheikunde-experimenteerdoos te vinden. Desnoods kan men er ook een stukje teflon isolatiekous voor gebruiken. Om overtollig tin te verwijderen wordt de rubber

bal eerst samengedrukt, waarna het buisje in de verhitte soldeertin wordt gestoken; wanneer d e bal nu wordt losgelaten, wordt het tin naar binnen gezogen. Vanzelfsprekend moet het opvangreservoir van tijd tot tijd worden geleegd en het buisje even worden schoongekrabd. Weliswaar funktioneert dit stukje zelfbouw-gereedschap niet zo perfekt als een echte tinzuiger, maar toch valt er prima mee te werken. En daarbij kost het geheel maar een krats — zelfs als men de rubber bal (bij apotheek of drogist) nieuw moet g a a n kopen. Overigens is het a p p a r a a t ook voor andere doeleinden te gebruiken; als stofblazer voor kamera's bleek hij zich bijvoorbeeld eveneens uitstekend te lenen!

1

IC-'mfo de LF-versterker LM 386 In deze aflevering van IC-info wordt een geïntegreerde schakeling behandeld, die behoort tot de groep audio-, radio-, en TV-bouwstenen: een LF-eindversterker van klein vermogen, geschikt voor vele doeleinden. Geen machtige vermogensreus, maar een behulpzame lilliputter van minder dan 1 W — dat is het profiel van d e LM386. Dit IC is uitstekend op zijn plaats als men grote geluidssterkte of super-hifikwaliteit niet nodig heeft, maar toch een signaal hoorbaar wil maken. De signaalbron kan bijvoorbeeld de audio-uitgang van een huiscomputer zijn, of een zelfgebouwd miniorgel (zoals het "Polyfone Mini-orgel", Elex nr. 29, jan. 1986, p 12-15), kortom, elke schakeling die min of meer muzikale geluiden voortbrengt. Ook deurtelefoons en andere intercoms kunnen op eenvoudige wijze rond de LM386 wor-

den o p g e b o u w d (hoewel bij gebruik in een zeer lawaaiige omgeving het vermogen te gering kan blijken). Een vrijwel ideale toepassing voor de LM386 is de bouw van een telefoon-meeluisterversterker, omdat dit IC via de telefoonlijn gevoed kan worden. Maar daarover straks meer.

Een versterker met acht pootjes Aan LF-versterkers van gering vermogen is natuurlijk geen gebrek. Toch vinden we dat de LM386 een plaatsje in deze rubriek verdient, want in dit kleine 8-pens IC bevindt zich zo

ongeveer alles wat nodig is voor een komplete LFversterker. De inwendige struktuur is overigens niet bijzonder gekompliceerd (zie figuur 1). Aan de ing a n g vinden we een verschil versterker met een stroomspiegel-schakeling in de kollektorleidingen. Deze wordt gevolgd door een komplementaire eindtrap waarvan de opzet vrijwel klassiek is. De schakeling kan volstaan met een enkelvoudige voedingsspanning en is zo gekonstrueerd dat de uitg a n g zich automatisch instelt op de halve voedingsspanning. Tussen de met GAIN a a n g e d u i d e ICpennen (1 en 8) ligt een weerstand van 1,35 kö. De-

ze weerstand beïnvloedt de tegenkoppeling tussen de eindtrap en d e ingangsversterker. Omdat de aansluitingen van d e weerstand naar buiten gevoerd zijn, kunnen we met behulp van externe komponenten de versterking van het IC instellen en (indien gewenst) de frekwentiekarakteristiek aanpassen. Maar voor we de toepassing van de externe komponenten toelichten, volgen eerst nog wat gegevens die bij elke LFversterker van b e l a n g zijn. De harmonische vervorming is 0,2% bij een output van 125 mW (Ub = 6 V) — een zeer redelijke waarde. De dissipatie in rust-

1 «

®v I 6 1 «s S

e BYBASS ( j ) GAIN

50k I — è — T l k 3 S

INPUT(?)-

nTf-n

GAIN

0

-©'

-PSTT-

hVr®

1 " - <

-©< Figuur 1. In principe bestaat de LM386 uit twee trappen: een verschilversterker met stroomspiegel en een komplementaire eindtrap. elex -

7-51

2a

2b 2b)

ingang

3b

3a

il26 % 1 |

25 24

M

g>

23

|

22

OT

21

.

f

ZL T

tr

20 19 18 0

5 0 100 200 5 0 0 1k

2k

5k 10k >0k

17 rekwentie 86690X-3b

toestand bedraagt slechts 24 mW (bij een voedingsspanning van 6 volt), zodat het IC bijzonder geschikt is voor batterijvoeding.

Open en gesloten Als men d e aansluitingen 1 en 8 open laat (zie figuur 2a), is de versterking ingesteld op twintig-maal (26 dB). Deze schakelvariant blinkt uit door eenvoud: de externe komponenten blijven beperkt tot een luidspreker-elko en, indien nodig, een (instel)potentiometer voor het volume. Aan de uitgang is een RC-kombinatie getekend (47 nF in serie met 10 Q). Deze kan worden weggelaten, mits men de luidsprekerleidingen kort houdt en geen hoofdtelefoon van hoge impedantie aansluit. Hetzelfde geldt overigens voor d e andere toepassingsvoorbeelden. Men kan d e interne weerstand van 1,35 kö voor wisselspanning kortsluiten door hem te overbruggen met een elko (figuur 2b); 7-52 — elex

Figuur 2. Door middel van externe /componenten aan de pennen 1 en 8 kan de versterkingsfaktor morden ingesteld op elke waarde tussen 20 (figuur 2a) en 200 (figuur 2b). Figuur 3. De RC-kombinatie tussen de pennen 1 en S zorgt er voor dat de interne tegenkoppeling frekwentieafhankelijk wordt: de lage frekwenties rond 80 Hz worden nu extra versterkt. massa (ingang)

Figuur 4. Een elko van 100 /JF en een gemeenschappelijk massapunt aan de uitgang van de schakeling — dat is de remedie tegen de oscilleerneiging van dit IC.

Tabel 1. De belangrijkste specifikaties Voedingsspanning (LM386N):

4...12 15 5. . . 1 8 max 22 max .: 660 max 1,25 max .: ± 400 50

V V V V mW W mV kQ

typ. typ.

mW mW mW mW kHz %

max

Voedingsspanning (LM386N-4) Dissipatie (LM386N) Dissipatie (LM386A) Ingangsspanning Ingangsimpedantie Uitgangsvermogen (THD = 10%) LM386N-1 ( U b = 6 V, LS = 8 Q) LM386N-2 ( U b = 7,5 V, LS = 8 Q) LM386N-3 ( U b = 9 V, LS = 8 Q) LM386N-4 ( U b = 16 V, LS = 32 Q) Bandbreedte: Harmonische vervorming: (U b = 6 V, LS = 8 Q, P uit = 125 m W , f = 1 kHz, pennen 1 en 8 open)

typ. typ-

325 500 700 1000 300 0,2

6 La0-

<=>

LM 386 d ual - in - line - behuizing bovenaanzicht

telefoonleiding

jgg

telefoontoestel

inverterend Q nietr\ inverterend T

2x1N4148

•

versterking

•

p>i

03

1 O)

versterking ontkoppeling (bypass) +Ub

86690X-6

Lb©-

de versterkingsfaktor wordt d a n 200. Vanwege de hoge versterking kan het in dat geval noodzakelijk zijn, dat men een "bypass"-kondensator aanbrengt tussen pen 7 en de massa. Deze kondensator verhindert, dat de eindtrap (via de interne voedingslijn) de werking van d e ingangsversterker beïnvloedt. De versterking kan traploos worden ingesteld tussen 20 en 200, door in serie met de elko (tussen de pennen 1 en 8) een weerstand van de juiste waarde op te nemen. Een voorbeeld: de serieschakeling 10fjF/1,2kQ geeft een versterking van 50maal. Figuur 3 toont hoe men de frekwentie-karakteristiek van de LM386 kan beïnvloeden. Tussen pen 5 (luidsprekeruitgang) en pen 1 is een RC-serieschakeling van 10 kQ in serie met 33 nF aangebracht. Deze staat parallel a a n d e interne tegenkoppelweerstand van 15 kQ (zie figuur 1). Hierdoor ontstaat een frekwentie-afhankelijke tegenkoppeling, die tot gevolg heeft dat de lagere audio-frekwenties extra versterkt worden. Bij gebruik van kleine luidsprekers, bijvoorbeeld in draagbare apparatuur, geeft dit een vollere klank. Als de LM386 gevoed wordt uit een ongestabiliseerde spanningsbron, zoals batterijen, vertoont hij een neiging tot oscilleren. In dat geval dient men direkt tussen de pennen 6

*^~

en 4 een elko van 100 /uF a a n te brengen. Verder is het a a n te bevelen dat men pen 4, de elko en de luidsprekeraansluiting naar een centraal massapunt voert (figuur 4).

Stroom uit de telefoon Omdat de LM386 een bescheiden "eetlust" heeft, kan hij zelfs gevoed worden uit een telefoonleiding. Het is uiteraard streng verboden het telefoonnet van de PTT voor dit doel te gebruiken; maar als men een huistelefoon bezit die onafhankelijk is van het openbare net, opent deze methode interessante mogelijkheden. Figuur 5 geeft het schema van een o p afstand gevoede meeluisterversterker. Deze schakeling is afgeleid van de schakeling die in figuur 2a is getekend: d e pennen 1 en 8 worden niet gebruikt. Over de zenerdiode valt een spanning van ongeveer 6 volt, wat voldoende is om d e LM386N-1 te voeden (de toevoeging " 1 " in het typenummer geeft d e optimale voedingsspanning a a n — zie tabel 1). Voor wisselspanningen is de zenerdiode overbrugd door een elko, zodat het spraaksignaal en ook het oproepsignaal ongehinderd kunnen passeren. De LM386 ontvangt het spraaksignaal via de kondensator van 100 nF en de spanningsdeler die ook

de volumeregelaar bevat. Zo wordt bereikt, dat de versterker niet alleen de inkomende spraaksignalen weergeeft, maar ook de uitgaande; natuurlijk moet men de telefoonhoorn niet te dicht bij de luidspreker houden, want dat geeft terugkoppeling. Als men de kondensator van 100 nF verbindt met een meeluister-aansluiting van het telefoontoestel, zal uitsluitend het inkomende signaal worden weergegeven. De twee dioden a a n de ingang reduceren de impulsen van de kiesschijf tot een waarde die geen gevaar oplevert voor het luidsprekermembraan; bovendien beschermen ze de LM386 tegen te hoge ingangsspanningen. Belangrijk: let bij het aansluiten op de polariteit van de aders in de telefoonleiding. Nog belangrijker: deze schakeling is uitsluitend bedoeld voor zelfstandige huistelefooninstallaties — maar dat wist u al.

Figuur 5. Deze telefoon-meeluisterversterker wordt gevoed uit de telefoonleiding. Uitsluitend toegestaan bij zelfstandige huistelefooninstallaties! Figuur 6. De aansluitvolgorde van het IC LM386.

Literatuur: Datablad LM386 en "Linear Data Book" (National Semiconductor) Datasheetboek (Uitgeversmaatschappij Elektuur) Artikel "Universele Luidsprekereenheid", Elex, jan. 1984 elex — 7-53

kursus wisselstroom deel 1

r~i Ub = 4,5V

Inleiding Beginners in de elektronica voelen zich meestal het best thuis in de gelijkstroomtechniek. Elektrische stroom en elektronische komponenten zijn gemakkelijker te begrijpen als stromen en spanningen konstant blijven. Helaas is dat in de praktijk bijna nooit het geval: verreweg de meeste schakelingen werken nu eenmaal met wisselstroom. Daarbij gedragen elektronische komponenten zich vaak heel anders, omdat de faktor "tijd" ook een belangrijk woordje gaat meespreken: niets blijft, zoals het is. Onze kursus wisselstroomtechniek kan er misschien toe bijdragen, al deze verschijnselen wat beter te begrijpen. Waar dat mogelijk is, zullen we de theorie aanschouwelijk maken met experimenten.

y l »

c^,

T

l

BC 547B

iooou

Q

16

l M

J

84931-2-1

r

Experimenteersysteem Om de bijkomende kosten van deze kursus laag te houden hebben we een zeer eenvoudig en goedkoop experimenteersysteem bedacht. Het is niet zo komfortabel en universeel als ons Elex Experimenteer Systeem, maar je kunt nu eenmaal niet voor een dubbeltje op de eerste rang zitten. Ons systeem bestaat uit een stukje multiplex van 10 cm bij 15 cm en een zakje soldeerpennen of desnoods wat koperen spijkertjes. De soldeerpennen worden in het hout geslagen en d e komponenten en verbindingen worden eraan vastgesoldeerd (zie foto). Soldeerpennen zijn zeer gangbare "komponenten", die in iedere elektronicazaak verkrijgbaar zijn. De oppervlakte ervan is verzilverd, waardoor het solderen erg gemakkelijk gaat. De pennen markeren de "hoekpunten" van de schakeling, waar de aansluitingen van de onderdelen en de verbindingsdraden bij elkaar komen. Dat maakt het geheel zeer overzichtelijk. Het multiplex moet uiteraard goed droog zijn, omdat er anders ongewenste stromen gaan lopen. Wie niet van natuurlijke materialen houdt, kan het hout bekleden met plakplastic In de praktijk is dat voldoende bestand tegen de hitte van de soldeerbout. Bij ieder experiment zullen wij een tekening geven van het plaatje. De plaatsen waar de pennen moeten worden ingeslagen zijn met een klein cirkeltje aangegeven (zie figuur 2). Bij de montage kan het best als volgt te werk worden gegaan: — Het plaatje op maat zagen en eventueel bekleden. — Soldeerpennen (1,2 mm ) volgens de "plattegrond" in7-54 — elex

L Onderdelenlijst R1 = 100 Q/0,25 W P1 = instelpotmeter 10 kQ C1

=

1000/JF/16 V

T1 = BC547B La1 = lampje 3,5 V/0,2 A S1 = druktoetsschakelaar, 1 x aan 1 platte batterij 4,5 V

slaan tot aan de "kraag"; spijkertjes ongeveer 5 mm diep. — Verbindingsdraden van stug montagedraad afmeten en met een kniptang afknippen. Reken per soldeerpunt een halve centimeter extra. — De draadeinden ombuigen, aan de soldeerpennen bevestigen en vastsolderen. — De draadeinden van de komponenten eveneens bevestigen en solderen. Soldeerlippen aan schakelaars e.d. worden zo gebogen, dat ze over de so'deerpennen kunnen worden geschoven. Voor de aansluitingen van batterijen, meetapparatuur e.d. kunnen opsteekschoentjes worden gebruikt, die precies op de soldeerpennen passen.

lampje uit, omdat er geen basisstroom meer kan lopen, en d e kondensator wordt ontladen. Na het loslaten van de schakelaar verloopt weer de ingestelde tijd, voordat de kondensator opnieuw geladen is en het lampje gaat branden. De stand van de potmeter heeft ook invloed op de lichtsterkte van het lampje. Als namelijk de weerstand van R1/P1 groter is vloeit er minder basisstroom en is dus ook de kollektorstroom kleiner. De spanning tussen de basis en de pluspool van de batterij, dus de spanning over de weerstanden, bedraagt ongeveer 3,8 volt; 0,7 volt minder dan de batterijspanning. Met behulp van de wet van Ohm kunnen we de basisstroom uitrekenen: I =

Timer Ter introduktie van ons nieuwe systeem presenteren we een timerschakeling (figuur 1). De onderdelen worden volgens figuur 2 op een plaatje van 10 cm x 15 cm gemonteerd. Een gedeelte van het plaatje blijft vrij voor uitbreiding. Zodra de schakeling wordt verbonden met de batterij, vloeit er via P1 en R1 een stroom die de kondensator C1 oplaadt. De spanning over C1 stijgt dus en op het moment dat die een waarde van 0,7 volt bereikt, gaat de basis-emitter-diode van de transistor geleiden. De stroom door de weerstanden gaat dan niet meer de kondensator in, maar loopt door het geleidende basis-emitter-circuit. Deze basisstroom wordt door de transistor versterkt en vloeit als kollektorstroom door het lampje La1, dat daardoor gaat branden. Voor het laden van de kondensator was een bepaalde tijd nodig. Dit tijdsverloop tussen het aanleggen van de batterijspanning en het oplichten van het lampje kan met P1 worden gevarieerd. Hoe kleiner P1 is, des te hoger is de laadstroom en des te eerder bereikt de basisspanning de drempel van 0,7 volt. Als de druktoetsschakelaar S1 wordt gesloten, gaat het

3,8 (V) R1 + P1 (Q)

R1 is alleen aangebracht om te voorkomen dat bij geheel teruggedraaide potmeter de basisstroom te hoog kan worden. Hoewel er in deze schakeling nog geen echte wisselstroom (met wisselende polariteit) voorkomt, speelt toch de faktor "tijd" een beslissende rol, als het om de toestand van de schakeling gaat. De volgende keer zullen we ons bezighouden met een dubbele timerschakeling. Als voorproefje daarop vast het schema (figuur 3). Probeert u alvast zelf eens na te gaan, wat er in die schakeling allemaal gebeurt.

84931-2-3

elex — 7-55

hooft tiiitêiêrijs Fototronica uitgereikt Zoals we bij de bekendmaking van de uitslag van de in het januari-nummer gestarte fotowedstrijd beloofden, komen we er nog even op terug. Op vrijdag 30 mei j.l. vond namelijk de uitreiking van de hoofdprijs plaats. De heer E. Bongers uit Maastricht was de gelukkige die uit handen van ir. J.W.L. Harbers, verkoopleider afdeling meet- en testapparaten Philips Nederland, de twee-kanaals oscilloskoop PM 3206 met toebehoren overhandigd kreeg. Onze eigen bijdrage aan de hoofdprijs werd, zoals we in het april-nummer al meedeelden, ietwat bijgesteld. Het weekend ZuidLimburg is vervangen door een verblijf in het American Hotel te Amsterdam. Na het in ontvangst nemen van de oscilloskoop werd de heer Bongers, die zich liet vergezellen van zijn vriendin, rondgeleid door de burelen van Uitgeversmij. Elektuur B.V., waarbij kennis werd gemaakt met Elektuur- en Elex-redakteuren en -ontwerpers. Een videofilm gaf hen een impressie over het ontstaan van onze uitgeverij. De m i d d a g werd besloten met een lunch. Hierna ging het richting Amsterdam. Tot slot nog iets over de winnende foto zelf. Ons werd diverse keren de vraag gesteld wat er nou eigenlijk op deze foto te zien was. Het kleurige stukje elektronica kon door de meesten nog wel geïdentificeerd worden, maar het in zwart/wit afgebeelde voorwerp waarin deze elektronica gedeeltelijk verborgen zat, ging menig voorstellingsvermogen te boven. Toegegeven, ook wij hebben er diskussies over gevoerd. De aange7-56 - elex

g a n e weddenschappen kunnen nu echter afgerond worden, want zoals we van de maker zelf hebben kunnen vernemen, heeft een aanvankelijk in het vergeetboek geraakte paprika voor hem model gestaan.

Foto 1. Hoofdprijswinnaar van de fotowedstrijd, dhr. E. Bongers uit Maastricht (links), neemt de oscilloskoop in ontvangst die hem door ir. J.W.L. Harbers (rechts) namens Philips Nederland wordt overhandigd. Foto 2. Hoofdredakteur P.E.L. Kersemakers (rechts) feliciteert de heer Bongers (midden) met zijn behaalde hoofdprijs en overhandigt hem, als toegift bij het aangeboden weekend-arrangement, een boekwerk over het Limburgse landschap, dat zeker bij (amateur) fotograf en in de smaak zal vallen. Ing. K.S.M. Walraven (algemeen hoofdredakteur en chef ontwerpafdeling; links) kijkt belangstellend toe.

KtM II

Foto 3. Even de interessant ogende voorkant van de PM3206 bekijken. Het plezier dat je daaraan beleeft, is natuurlijk nog groter wanneer je op een aantrekkelijke wijze in het bezit bent gekomen van zo'n handig meet- en testapparaat. Foto 4. Het American Hotel aan de Leidsekade te Amsterdam, waarin de Fototronicahoofdprijswinnaar een gezellig weekend doorbracht.

KOMPCNENTEN Weerstanden

Hoeveel o h m en hoeveel farad?

Meetwaarden

worden met R aangegeven. Door middel van ge^ kleurde 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 1 i

1

j

1

i

V

\

Ie kleur zwart

crjf er 2e 0 - cijfer

\ -

bruin

l

1

0

rood

2

2

00

oranje

3

3

000

geel

4

4

0000

groen

5

5

00000

blauw

6

6

000000

violet

7

7

grijs

8

8

-

wit

9

9

goud

-

-

zilver zonder

tolerantie in%

nullen

± 1% ±2%

±0.5%

-

xO.I

±5%

xO.01

± 1(1%

-

± 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.

•CJ-

•lil uw -: l

I T

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.

= =

10"2 10" 9

= -

een miljoenste van een miljoenste een miljardste

=

10" 6

=

een miljoenste

(millil (kilo) (Mega)

= =

10" 3 10 3 10B

= = =

een duizendste duizend miljoen

IGiga)

-

10 9

=

miljard

=

{pico)

= =

(nano) (micro)

k M

-

G

-

p n M m

Diverse tekensymbolen

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 m 3900 Q 4 M 7= 4,7 M F = 0 000 0047 F

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 /JF, dus tussen F en F). De waarde is 1.000.000.000.000 1.000.000 op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 = 1,5 nF; *i03 - 0,03^F - 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.

m

lichtnet aarde

draad (geleider)

verbindingen

kruising zonder verbinding

-2"

schakelaar (open)

JL

Hh

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

MOwBBBÊKBBKmKBwamm

afgeschermde kabel

drukknop (open)

o

aansluiting (vast)

-*

aansluiting (losneembaar)

ft>

G^h

meetpunt

H3

gelijkspanningsbron (batterij, akku) lichtgevoelige weerstand

temperatuurgevoelige weerstand

koptelefoon

luidspreker

spoel

Variabele kondensatoren instel potmeter

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

't

spoel met kern

transformator

relais (kontakt in ruststand)

draaispoelinstrument

potentiometer (potmeter) gloeilamp neonlampje

stereopotmeter

variabele kondensator

zekering

elex -

7-57

•M

l

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

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

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.

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.

r©-®-»

TeDe 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 m A ) , prijs ca. f 0,15. 1N4001 (sperspanning 50 V, doorlaatstroom 1 A ) , prijs ca. f 0,25.

In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC 557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen. In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC 547 en BC 557 ook andere typen gebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen: N P N : 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.

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

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

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.

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

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 " & " , " > 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

MEN

operationele versterker (opamp)

r>fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting | T ) —

•ëf -"ëf

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

4.

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. f 1, — .

N-kanaal J-FET

8.

-cr> *

JO-NAND-poort (NEN-poort)

jo—

P-kanaal J-FET

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

I »1 y—

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

J ^ r S o - N O R - P o o r t (NOF-poort)|

OR-poort (OF-poort)

"

JJ - iN-EXOR-poort (EX-OF-poort) I

MW^ thyristor

7-58 — elex

1

AND-poort (EN-poort)

't

—\T77V_ —rl

*/

EXNOR-poort (EX-NOF-poort)

|—

|o—

=

|

| " 1 L__ J

y .dn UW\>5? voor computer-doe-het-zelvers Tot nu toe zijn er 3 delen in deze serie over zelfbouw-computers verschenen. Deel 4 verschijnt in september. Hieronder wordt in het kort de inhoud van de verschillende bladen vermeld: Voor alle computings geldt: f 18,75/Bfrs. 370 (verzendkosten f 2,50/Bfrs. 50)

elektuur computing nr. 1 De complete hard- en software beschrijving van de Octopus 65 treft u in deze computing aan: de CPU-kaart, de VDU-kaart, de DRAM-kaart, de FCU-kaart, diskette-software, menu, BASIC-kommando's, de wordprocessor, DOS-kommando's, sekwentiële en random files, het monitorprogramma, werken met de assembier en waar vinden we wat in het DOS? Verder staan er nog een aantal programma's in: een beheer- en sorteerprogramma voor adressen, een disk-initialiseringsprogramma en nog een artikel met als titel: hoe komt men aan software?

elektuur computing nr. 2 Deel 2 van onze computer-serie bevat software-uitbreidingen voor de Octopus 65. Hierin wordt ook een nieuwe machine besproken: de Big Board II. Hiervan kunt u de volledige hard- en software beschrijvingen in dit deel aantreffen. Vervolgens staan er nog C64-uitbreidingen en een IBM compatible floppy-controller in. Ook zijn er weer programma's opgenomen voor blokgrafieken en voor het converteren van getallen. Artikelen met als onderwerpen 8 of 16 bits?, 68000-processor en de opvolgers in de 65xx-serie houden u op de hoogte van de recentste ontwikkelingen op computer-gebied.

elektuur computing nr. 3 Deel 3 van de computing-reeks is ons 68000-nummer. Wat hardware betreft, treft u het volgende aan: harddisktechnologie, harddisk bij de Big Board II, EC-68K deel 1, EC-68: de ELEKTUUR-Flex-computer, IBM-PC-compatible kleurenkaart, EC-65 SRAM-kaart. De software artikelen gaan over de EC-68K deel 2, operating-system voor de Flex, Flex-utilities, graficssoftware, EC-65: BASICplus, EC-65: de tracer. Ook hier weer programma's: grafics programma's. De wetenswaardige artikelen gaan dit keer over: de 68000 kort en bondig, BASIC intern en de opvolgers.

elektuur computing nr. 4 In september verschijnt deel 4, maar u kunt deze aflevering nu al reserveren. De hardwareonderwerpen die in dit nummer staan handelen over een andere zelfbouwcomputer, de EC-65K: de 65xx(x)-CPU-kaart, de PSIO-RTC-kaart. Verder nog een EC-68K EPROMsimulator, 6502 klokomschakeling en een harddisk bij een PC. Wat programma's en software betreft is deze computing rijkelijk voorzien: EC-65K-Software, EC-65: ASS114, EC-65: EDMO, Flex-software-overzicht, Flex-diagnostics, PASCAL tekstverwerker, Full-screen-editor en een astrologie programma.

BESTELLEN 7-60 -

elex

U kunt deze elektuur computings in u w bezit krijgen door gebruik te maken van de bestelkaart elders in dit blad, of door het bedrag van de special(s) over te maken op gironummer 124.11.00 (voor België op PCR 000-017-7026-01) t.n.v. Elektuur b.v. te Beek (L) onder vermelding van de titel. Of door gebruik te maken van onze databank tel: 04402-71850. Verzend- en administratiekosten f 2,50/Bfrs. 50,—

advertentie