ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1984-05 issue january

l

JMML 2e jaargang nr. 5 - januari 1984 ISSN 0167-7349

Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-74200, Telex 56617 Korrespondentie-adres: Postbus 1 2 1 , 6190 AC Beek (L) Kantoortijden: 8-30 - 12.00 en 1 2 . 4 5 - 16.15 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13a, Beek (L)

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

Auteursrecht: De auteursrechtelijke bescherming van Elex strekt zich mede uit t o t de illustraties met inbegrip van de printed circuits, evenals t o t 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 G m b H , 5133 Gangelt. ©Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V. - 1984 Printed in the Netherlands

Drukkerij: N.D.B. Leiden, Zoeterwoude

Hoofd redakteur: P.V. Holmes Chef redaktie: E.J.A. Krempelsauer Chef ontwerp: K.S.M. Walraven Redaktie Nederland: P.E.L. Kersemakers (hoofd landgroep), J.F. van Rooij, P.H.M. Baggen, I. Gombos, M.J. Wijffels Redaktie buitenland: A . Schommers, R.Ph. Krings Redaktiesekretariaat: C.H. Smeets-Schiessl, G.W.P. Wijnen Vormgeving: C. Sinke Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters Abonnementen: Y.S.J. Lamerichs jaarabonnement Nederland België buitenland f 39,50 Bfrs. 7 8 0 f 5 4 , — Een abonnement loopt van januari t o t en met december en kan elk gewenst moment ingaan. Bij opgave in de loop van het kalenderjaar w o r d t uiteraard slechts een deel van de abonnementsprijs berekend. Bij abonnementen die ingaan per het oktober-, november- of decembernummer w o r d t tevens het volgende kalenderjaar in rekening gebracht. De snelste en goedkoopste manier o m een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in d i t blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige losse nummerprijs geldt).

uit de inhoud Een f o t o gemaakt met flitslicht ziet er vaak onnatuurlijk uit omdat het licht uit één richting komt. Met een tweede flitser kan dat opgelost worden, maar die moet natuurlijk wel op het zelfde moment afgaan. Met solarcellen kan dat heel mooi draadloos gedaan worden. zonnecel-dochterf I itser blz. 18

Hoe w e r k t een kondensator eigenlijk? Een vergelijking met een model waarbij je je iets kan voorstellen maakt het eenvoudiger om de werking van een kondensat o r te begrijpen, het membraanmodel blz. 21

Vooral in de wintermaanden, als het vroeg donker en het zicht vaak slecht is, vormen fietsers een kwetsbare groep. Met een goede fietsverlichting w o r d t het risico beperkt. Deze werkt ook als de fiets stilstaat of de dynamo slipt vanwege de sneeuw. automatische fietsverlichting blz. 31

Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Commerciële zaken: C. Sinke, F.P.M, van Roy (advertenties) Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag. Prijslijst nr. 1 is van toepassing. Korrespondentie: In linker bovenhoek vermelden: TV technische vragen LP lezerspost HR hoofdredaktie AW adreswijzigingen ADV advertenties ABO abonnementen RS redaktiesekretariaat

Soldeerbouten, soldeerpistolen, soldeerstations, desoldeerapparaten. . . V o o r een beginner is het niet eenvoudig om te kiezen wel gereedschap hij het best kan aanschaffen. Een bout of een pistool? En hoeveel watt? Misschien kan dit artikel helpen. onder de loep: solderen blz. 33

elextra

1-04

komponenten

1-53

zelf bou wp roj ek ten universele luidsprekereenheid 1-12 Een hoop schakelingen wekken een geluidssignaal op dat nog te zwak is om rechtstreeks door een luidspreker te kunnen worden weergegeven. Deze schakeling biedt uitkomst.

kapaciteit Over de kapaciteit van akku's, batterijen en kondensatoren.

1-28

onder de loep: solderen Goed gereedschap is het halve werk. Van alles over soldeerbouten, -pistolen en -stations.

1-32

allerlei kondensatoren

1-38

nog een tip Een praktische soldeertinhouder.

1-41

kaleidoskoop kwismaster Laat vele gezelschapsspelletjes eerlijk verlopen.

1-15

zonnecel-dochterflitser Een tweede flitser die door het licht van de eerste wordt ontstoken.

1-18

thermometer Temperaturen gemeten.

1-22 van

—20

tot

+100°C

1-27, 1-45

spanningsdeler in BASIC Een kort computerprogramma.

1-51

nieuwe produkten

1-52

grondbeginselen

elektronisch

automatische fietsverlichting Fietsverlichting die ook brandt als je stilstaat.

1-31

kondensatordekade Voor de inrichting van het thuislab een vervolg op de weerstandsdekade uit het novembernummer.

1-42

tiptoets 1-46 Bedieningskomfort van de bovenste plank. Een elektronische tiptoets die overal voor gebruikt kan worden.

informatie, praktische tips boekenmarkt

1-17

kaleidoskoop

1-27

hoe zit dat: kondensatoren

1-16

het membraanmodel Een kondensator in een "waterstroomkring", om duidelijk te maken hoe hij zich gedraagt.

1-20

twee kondensatoren Ook kondensatoren geschakeld worden.

1-29 kunnen

in

serie

en

parallel

de turbotransistor Neem een transistor, zet er een tweede voor als "aanjager" en je hebt een supertransistor.

1-30

DIGI-taal lessen in enen en nullen deel 5: schakelen met poorten

1-35

de afvlakkondensator Een middel om spanningen te stabiliseren.

1-40

bij de voorpagina Kondensatoren zijn vanwege hun mooie kleuren fotogeniek. Dat maakt ze voor fotografen een dankbaar onderwerp om te fotograferen. Voor elektronici zijn de technische eigenschappen belangrijker: Hoe groot is de kapaciteit, ofwel het opslagvermogen van een kondensator? Welke spanning houdt hij nog? En is het een elko met een plus- en een minaansluiting of een "gewone" kondensator? Kondensatoren spelen de hoofdrol in dit nummer, maar we hebben natuurlijk ook weer een aantal zelfbouwschakelingen. turtsotraasisfejj, **W'-
Over het lezen van Elex, het bouwen van Elex-Schakelingen en over wat Elex nog méér voor de lezer betekenen kan.

Schema's

3k9 = 3,9 kü. = 3900 n 6M8 = 6,8 M n = 6 800 000 n 0fï33 » 0,33 n AU

Lezersservice — Nog vragen of opmerkingen over de inhoud van Elex? Schrijf gerust als er iets nog 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 1 2 1 , 6190 AC Beek (L). — De Elex-redaktie staat altijd open voor meningen, wensen of nieuwtjes van lezers. In de rubriek "Postbus 7 2 7 " w o r d e n 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.

Weerstanden:

I

Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4 M 7 = 4 , 7 M F = 0,000 0047 F

,

OUT2

-O

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 z i j n o p 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 tekenmetoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer.

De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz w i l zeggen: 10 7 0 0 0 0 0 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 k n / V . Bou wbesch rijv i ngen Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen.

Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren w o r d t de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: = (pico) = 10~ 1 2 =een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 1 0 " 9 = een miljardste M = (micro) = 1CT6 =een miljoenste m = ( m i l l i ) = 1 0 ~ 3 =een duizendste :(kilo) - 103 - duizend (Mega) 10 6 = miljoen 9 (Giga) 10 = miljard p

X - IS Bus-c bus 121 6190 A0

I i o

Beefc (W

! Het voorvoegsel vervangt in | Elex niet alleen een aantal 1 nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de | plaats van de komma k o m t het \ voorvoegsel te staan. Een paar p voorbeelden:

Er zijn speciale Elex-printen voor o n t w i k k e l d , 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 Elexprintjes 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 geplaatst 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 standaardonderdelen, 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 %-watt-weerstanden gebruikt. De werkspanning van folie-kondensatoren 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.

OpAmp 741

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 w o r d t uitsluitend het gemeenschappelijke hoofdgedeelte van het type-nummer weergegeven. Een voorbeeld. De operationele versterker, type 7 4 1 , k o m t in de volgende "gedaanten" voor: MA741,LM741,MC741,

RM 7 4 1 , SN 7 2 7 4 1 , enzovoorts. Elex-omschrijving: 7 4 1 . Het verdient aanbeveling o m 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 è 30 wattsoldeerbout met een rechte 2 m m brede " l o n g l i f e " 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 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 soldeert i n toe. Het t i n moet vloeien, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 è 2 sekonden | later de bout weg. Tijdens het afkoelen van de soldeerverbinding mogen de twee delen niet ten opzichte van elkaarbewegen. 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 aansluit-

draad met een pincet vast te , bijna lege batterij snel daalt. houden. Indien de fout in deze fase nóg 7. Knip uit de soldeerlas I niet is gevonden moet de vakstekende aansluitdraden af i man erbij worden gehaald. De met een scherpe zijkniptang. Pas meeste verkopers in elektronicaop voor rondvliegende stukjes zaken zijn zelf ook aardig thuis d raad I in de amateur-elektronica en 8. Zet de soldeerbout uit na het ; zullen u als klant zeker willen solderen en tijdens onderhelpen (als het niet druk is). brekingen die langer dan een ; Bovendien kunt u gebruik kwartier duren. ; maken van de technische vragen9. Moet er soldeertin worden ; service van Elex. Hoe duidelijker verwijderd? Maak dan ge| het probleem is omschreven, des bruik van zg. zuiglitze. Verhit | te beter uw vraag kan worden het te verwijderen t i n met de i beantwoord. Vergeet bïjvoorsoldeerbout. Houd het uiteinde i beeld niet om meetresultaten op van de litze bij het t i n . De litze te geven. Stuur geen schake" z u i g t " het t i n nu op. lingen op. 10.Oefening baart kunst. WeerElex repareert geen printen. standen of stukjes draad zijn zeergeschikt als oefenmateriaal.

Netspanning

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 eventueel de 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 o m 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

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

leveren dan een normale opamp, bijvoorbeeld een 7 4 1 . Bovendien is de spanningsversterking lang niet zo groot als bij een normale opamp. Die versterking is bij de LM 386 door een interne tegenkoppeling begrensd op een faktor 20. Dat geldt zolang er niets w o r d t aangesloten op de pennen 1 en 8. Door tussen deze pennen een weerstand en een kondensator in serie te schakelen (R1 en C2) w o r d t de interne tegenkoppeling gedeeltelijk overbrugd en zal de versterking vergroot worden. Bij een waarde van R 1 van 1,2 k£ï versterkt het IC zo'n 40 x. Kiest men voor R1

universele luidsprekereenheid Deze universele luidsprekereenheid is eigenlijk een klein versterkertje. Zoals de naam al zegt is ie universeel, dus in veel gevallen toepasbaar, en kan er een (kleine) luidspreker op aangesloten worden. Omdat de schakeling met slechts één IC en wat losse onderdelen opgebouwd w o r d t , is ze eenvoudig na te bouwen en werkt ze betrouwbaar. Weinig onderdelen betekent dat er ook maar weinig kapot kan gaan. Een dergelijk versterkertje, ook wel "eindversterker" of " e i n d t r a p " genoemd, zorgt er in elke transistorradio voor dat er geluid uit de luidspreker komt. Hij versterkt het signaal dat afkomstig is van het afstemgedeelte en de voorversterker en levert de benodigde energie voor het luidsprekertje. Deze versterker levert maximaal 1 watt. Dat is een heel bescheiden prestatie, maar altijd nog genoeg voor huis-tuin-enkeuken gebruik. Overal waar een luidsprekeraansluiting ^ I ontbreekt kan deze schake-

ling ingezet worden. Een " w a l k m a n " bijvoorbeeld (cassetterecorder of radio) w o r d t een 2 x 1 watt mini-stereo-installatie door twee luidsprekereenheden op de koptelefoonuitgang aan te sluiten. En vaak staan er in Elex (en Elektuur) schakelingen die met " L F u i t " eindigen. Ook daarop moet een (eind)versterker aangesloten worden wil men iets te horen krijgen. Wordt in plaats van een voorversterker een multivibrator aangesloten als signaalbron, dan krijgt men een soort

elektronische toeter die zijn diensten kan bewijzen op de fiets of in modelschepen. Toepassingen genoeg dus.

De schakeling " D a t ziet er bijna uit als een versterkerschakeling met een operationele versterker", zou een (el)expert kunnen denken bij het zien van het schema in figuur 2. En eigenlijk is dat ook zo. Het bijzondere is echter dat de gebruikte "operationele versterker" (LM 386) meer stroom aan de uitgang kan

0f2 (draadbrug), dan w o r d t de maximale versterking bereikt (200 x) en kunnen ook zeer kleine ingangssignalen luisterrijk weergegeven worden. C5, de kondensator die rechtstreeks op de voedingsspanning is aangesloten, moet eventuele brom onderdrukken. Die brom kan ontstaan door een rimpel op de voedingsspanning (zie daarvoor het artikel over de afvlakkondensator). Met P1 die als spanningsdeler geschakeld is, kan het nivo van het ingangssignaal

•

* * * • ft r * * * * ; « • r

s

* • • . * * : * * * » ••••.*:;;;•;*::. j Figuur 1. Het prototype van de universele luidsprekereenheid. Een klein versterkertje met een breed toepassingsgebied.

•

m *

c.

* * * » T * *•

* *

"•?;;;••.*;;;;•:::*

• •»

aangepast worden. Wij hebben een kleine instelpotmeter gebruikt, maar als je een grote potmeter met een as en een draaiknop toepast heb je meteen een volumeregelaar. C6 en R2 aan de uitgang van het IC zijn nodig voor een goede stabiliteit van de schakeling. Het gewone audio(= geluidssignaal laten ze ongemoeid, maar hogere frekwentiesdie roet in het eten kunnen gooien worden naar aarde geleid. C4 is de uitgangskondensator. Het geluid dat een luidspreker afgeeft, veroorzaakt door het trillen van de konus, is het gevolg van een wisselstroom die door de luidsprekerspoel (de spreekspoel, in wezen een elektromagneet) loopt. En wisselstromen ontstaan ten gevolge van wisselspanningen. Maar het IC werkt op een gelijkspanning. De uitgangsspanning op pen 5 van het IC zal altijd een waarde (moeten) hebben die ligt tussen 0 V

en

>

+UB.

Hoe krijg je daar nu de voor de luidspreker benodigde wisselspanning uit? Het antwoord is eenvoudig: De wisselspanning (het audiosignaal) wordt door het IC opgeteld bij de gelijkspanning op zijn uitgang (de halve voedingsspanning). De wisselspanning op de gelijkspanning zorgt ervoor dat de uitgangsspanning, zoals gezegd, varieert tussen 0 V en+Ufi-

Bij afwezigheid van een signaal op de ingang staat op pen 5 een spanning ter grootte van 1/2 U g . Om te voorkomen dat die gelijkspanning een gelijkstroom door de luidsprekerspoel veroorzaakt en daarmee de luidspreker "opblaast" is kondensator C4 tussengeschakeld. Deze laat alleen de wisselstroom (het audiosignaal) door en houdt de gelijkstroom die zou willen lopen tegen (zie daarvoor "het membraanmodel" elders in dit nummer). Zowel de voedingsspanning als de luidspreker zijn in het schema voorzien van de verwijzing "zie tabel 1 " . In die tabel staat welk uitgangsvermogen de versterker kan leveren bij een bepaalde voedingsspanning, en wat voor een soort luidspreker aangesloten moet worden. Het opgegeven luidsprekervermogen (het vermogen dat die luidspreker maximaal kan verwerken) is een minimum waarde. Er mogen altijd zwaarder belastbare types gebruikt worden, bijvoorbeeld een 1 w a t t in plaats van een 0,2 watt luidspreker. Het IC houdt weliswaar een voedingsspanning t o t 15 V uit, maar om oververhitting te voorkomen zijn er een aantal beperkingen. Als een 8 ohm luidspreker wordt aangesloten, mag de voedingsspanning niet hoger dan 9 V zijn. Wordt een 4 ohm luidspreker gebruikt,

dan geldt een maximum van 6V. Omdat de ruststroomopname slechts zo'n 4 m A bedraagt, is de schakeling bij uitstek geschikt voor batterijvoeding. Voor lieden die toch voeding uit het stopkontakt prefereren, is een eenvoudig netvoedinkje

Figuur 2. Eenvoudiger is een versterker nauwelijks te bouwen. Slechts één IC'tje zonder koellichaam en een paar weerstanden en kondensatoren. Figuur 3. Een eenvoudige voeding voor wie van plan is de versterker zo veel te gebru iken dat batterijen te duur zouden worden.

Tabel 1.

voedingsspanning 4,5 V . . . 5 V 4,5 V . . . 5 V 6 V 6V 8V 9V 12V

luidspreker 4 8 4 8

uitgangsvermogen 0,2 W 0,2 W 0,3 W 0,3 W 0,6 W 0,7 W 1W

a/0,2 W a/0,2 W a/0,5W a/0,5 W

8 a/1 w 8 a/1 w 16 a/1 w

PH+)u B

i^~®

1N4001 IFiv" I

i

T°°A i

(o -®

in figuur 3 getekend. Afhankelijk van de gebruikte trafo en het spanningsregelaar-IC levert die voeding 5 of 8 V.

Onderdelenlijst R1 = 1,2 k i ï R 2 = 10 n

PI = i o k n

Bouwbeschrijving

C1 = 1 M F / 2 5 V C2 -

10MF/25 V

C 3 = 100 nF C4 = 220JUF/25 V C5 = 1 0 M F / 2 5 V

C6 = 47 nF IC1 = LM 386 LS = luidspreker (zie tabel 1) Verder nodig: IC-voetje, 8-pens Elex-printje, formaat 1 (40 x 100 mm) kastje, plugjes, montagemateriaal Netvoeding (8 V uitvoering): T r = trafo, 12 V / 0 , 1 6 A F 1 = zekering, 100 mA traag S1 = dubbelpolige netschakelaar D1 . . . D4 = 4 x 1N4001 C1 = 2 2 0 M F / 2 5

V

C 2 = 100 nF IC2 = 7808 Figuur 4. De komponentenopstelling op een Elex-printje van formaat 1. Let op de goede plaatsing van het IC en de polariteit van de eiko's. In totaal zijn er vier draadbruggen, vergeet ze niet. Figuur 5. Helemaal af is het natuurlijk pas als de schakeling in een klein kastje wordt ingebouwd.

en verder: netsnoer met stekker zekeringhouder kastje en montagemateriaal naar eigen inzicht afwijkend voor de 5 V uitvoering: T r = trafo, 8 V/0,16 A IC2 = 7805

Een stukje elektronica waarvan het schema vrij eenvoudig is, zal ook geen ingewikkelde print hebben. Met behulp van de komponentenopstelling in f i fuur 4 zal de opbouw waarschijnlijk weinig problemen geven. Het beste kan begonnen worden met de draadbruggen, gevolgd door de weerstanden, kondensatoren en t o t slot het IC. Een voetje voor het IC is zeker aan te bevelen. Het valt immers niet mee om acht pootjes tegelijk los te solderen als het IC vanwege een defekt verwijderd moet worden. Let erop bij de plaatsing van het IC dat de inkeping aan de goede kant zit. Het luidsprekertje en de voeding worden elk met twee draden met de print verbonden. Voor de voedingsspanning erop k o m t , kan het beste alles nog even grondig gekontroleerd worden. Let er daarbij vooral op dat het IC en de eiko's niet per ongeluk omgedraaid zijn en of er geen kortslui-

tingen op de print zitten. L i j k t alles in orde te zijn, dan w o r d t in één van de voedingsleidingen een multimeter tussengeschakeld (gelijkstroombereik 20 a 50 m A ) . Sluit nu de spanning aan op de schakeling, waarbij uiteraard gelet moet worden op de polariteit. Bij een naar massa kortgesloten ingang ( p o t m e t e r P I geheel linksom draaien; dus geen ingangssignaal) moet de stroomopname kleiner zijn dan 8 m A . Is dat niet het geval dan is er iets mis: direkt uitschakelen en alles nog eens goed kontroleren. Als er geen fouten gevonden worden, ligt het voor de hand dat het IC zelf de veroorzaker van de storing is en moet een nieuw exemplaar aangeschaft worden. Maar als er nauwkeurig gewerkt is en alles een beetje logisch verloopt, zal de ruststroom keurig onder de 8 mA liggen. Volledigheidshalve kan ook de spanning op pen 5 van het IC gemeten worden. Deze dient ongeveer de helft van de voedinsspanning te bedragen. Als dit allemaal klopt, dan staat niets de werking van de schakeling nog in de weg. Sluit een signaalbron, bijvoorbeeld een cassetterecorder, aan met afgeschermde kabel. Daarbij w o r d t de afscherming met het massapunt verbonden (naast C1) en de binnenader met de ingang (dat is de plusaansluiting van C1). Handig is het om de ingang uit te voeren met een kontraplugje. Bij ons prototype hebben we een coax-chassisdeel gebruikt (net als bij antenne-aansluitingen) omdat we dat toevallig binnen handbereik hadden. Misschien wat ongewoon voor een versterker, maar het voldoet uitstekend. Natuurlijk kan evengoed gebruik gemaakt worden van D I N - , cinch- of jackverbindingsmateriaal, al naargelang wat men toevallig nog heeft liggen.

In een kwis komt het er meestal op aan dat de vragen zo snel mogelijk (goed!) worden beantwoord. Het is hierbij dus van het grootste belang om exakt te kunnen vaststellen welke kandidaat het eerste op de knop heeft gedrukt. In TV-kwisprogramma's gebruikt men hiervoor al enige t i j d elektronische "kwismaster"schakelingen, die er feilloos voor zorgen dat het lampje gaat branden van de kandidaat die het snelste heeft gereageerd. Niet alleen in een televisiekwis maar ook bij allerlei andere spelletjes komt het op snel denken en antwoorden aan. Vaak weten de spelers vrijwel tegelijk een antwoord en ontstaan er meningsverschillen over wie de punten nu moet krijgen. De "ELEX-kwismaster" fungeert in deze gevallen als een eerlijke en objektieve spelleider. Hij is heel gemakkelijk te bouwen, werkt met slechts twee relais (dus zonder moeilijke elektronica) en is voor twee personen ontworpen.

kwismasler

De schakeling Het is dus de bedoeling dat de lamp van die speler gaat branden die als eerste de knop indrukt. De andere lamp moet dan geblokkeerd worden. Als het juiste antwoord is gegeven, zorgt de spelleider ervoor dat de schakeling weer in de uitgangspositie w o r d t gezet (reset-knop); de volgende ronde kan beginnen. De schakeling (figuur 1) is voor twee spelers bedoeld. De werking is als volgt: Drukt speler 1 op de knop, dan loopt de stroom via de reset-knop, het relaiskont a k t re2g en de knop S1 naar relais Re1 en L a 1 . Relais 1 wordt aangetrokken, het schakelkontakt gaat van B naar A en de stroomtoevoer naar S2 en Re2 wordt onderbroken;

© ïset

1 speler 1

H

sil

d r u k t speler 2 nu op de knop, dan gebeurt er niets. Bovendien houdt Re1 zichzelf bekrachtigd door het sluiten van kontakt A. De stroom loopt nu via de reset-knop en het relaiskont a k t r e l A naar La1 en Re1. Knop S1 is buiten werking en kan worden losgelaten (kontakt geopend). Pas als de spelleider op de resetknop drukt, wordt de stroomtoevoer voor de hele schakeling onderbroken, Re1 valt af en La1 gaat uit. De schakeling staat weer in de uitgangspositie. D r u k t speler 2 als eerste op de knop, dan gebeurt hetzelfde als bij speler 1 alleen omgekeerd.

De bouw De schakeling is op twee Elex-printen gebouwd. U kunt zelf de relais en de lampjes uitzoeken. De voedingsspanning wordt bepaald door de aangegeven spanning op de relais en de lampjes. Die spanningen moeten ongeveer gelijk zijn.

". . . het ziet eruit als een kauwgumpje, heeft twee aansluitdraden, komt uit een TV en als je het met de ohmmeter doormeet heeft het eerst een kleine weerstand, maar na een heel korte tijd staat de wijzer op oneindig." " I k heb al zo'n idee, maar geef die kauwgum maar eens hier." "Alsjeblieft, maar steek hem niet in je mond." "Ja hoor, een kondensator!" "Fijn zo, maar wat heb je aan een weerstand die vanzelf groter wordt?" "Kondensatoren hebben in principe niets met weerstanden te maken. Kondensatoren zijn stroommagazijnen. Als je stroom in een kondensator laat lopen, dan wordt die opgeslagen. Later kun je de stroom er weer uit laten lopen." "En waarom worden kondensatoren dan niet gewoon akku's genoemd?" "Akkoord, kondensatoren en akku's doen ongeveer hetzelfde. Maar akku's kunnen veel meer stroom vasthouden dan kondensatoren. En ze zijn ook veel trager dan kondensatoren. Een kondensator kan heel snel geladen of ontladen worden. Bij een kondensator hoef je trouwens in de meeste gevallen niet te letten op plus of min." " A h , dat vind ik eigenlijk wel gemakkelijk. Wat voor een tekensymbool hebben kondensatoren?" "Een kondensatorsymbool bestaat uit twee balken. Die stellen beide kondensatorplaten voor."

1 'Platen?"

T

"Men heeft het over platen omdat de eerste kondensatoren bestonden uit twee evenwijdige metalen platen die geïsoleerd ten opzichte van elkaar opgesteld waren."

"En met twee van die platen kun je stroom bewaren?" "Inderdaad, maar ze moeten wel tamelijk groot zijn en liefst zo dicht mogelijk naast elkaar staan. Daarom gebruikt men al lang geen platen meer, maar dunne stroken aluminiumfolie. Daartussen wordt een kunststof folie voor de isolatie gelegd en dat geheel wordt opgerold. Op die manier kan een halve vierkante meter aluminiumfolie ondergebracht worden in zo'n klein cilindertje. De beide foliestroken worden met de aansluitdraden verbonden." "Wacht even. Je hebt toch gezegd dat beide stroken volledig van elkaar geïsoleerd zijn?" "Precies!" "Maar toch sloeg de ohmmeter uit!?" "Ja, maar dat duurde slechts even. Daarna gaf de wijzer oneindig aan omdat er tussen de twee foliestroken geen verbinding is. De wijzeruitslag in het begin wordt veroorzaakt door het opladen. De batterij die in de meter zit vult de kondensator namelijk met stroom, zodra je de meetpennen tegen de aansluitdraden houdt. In het begin loopt er een grote stroom in de kondensator, maar naarmate er meer stroom in de kondensator komt te zitten wordt de laadstroom kleiner." "Dat is dus eigenlijk hetzelfde als bij een akku. Welke spanning geeft een kondensator eigenlijk?" "Hoe bedoel je? Welke spanning zou hij moeten geven?" "Nou, bijvoorbeeld 1,2 V, net zoals bij nikkelcadmium-akku's." "O, nou begrijp ik wat je bedoelt. Kondensatoren hebben geen vaste spanning. De spanning van een ongeladen kondensator is nul. Bij het opladen stijgt de spanning. Hoe meer stroom er in een kondensator zit, des te hoger is de spanning." "Dus aan de spanning kun je zien hoe vol een kondensator is?"

"Inderdaad, maar daarbij moet je ook rekening houden met de kapaciteit, dat is het opslagvermogen. Bij een grote kondensator zal de spanning langzamer stijgen dan bij een kleintje." "Dat kun je vergelijken met een vat dat je met water vult. In een emmer zal het waternivo sneller stijgen dan in een ligbad."

de band voller wordt. Tegelijkertijd wordt de bandenspanning hoger, net als de spanning over een kondensator. Op het laatst krijg je geen lucht meer in de band omdat de druk in de band groter is dan de druk die de pomp kan leveren." "Kan een kondensator eigenlijk ook klappen, net zoals een fietsband?"

"Heel goed! Je kunt een kondensator trouwens ook met een fietsband vergelijken. Het oppompen gaat in het begin erg gemakkelijk omdat de band nog zo goed als leeg is. Maar het gaat steeds moeilijker naarmate

"Ja hoor. Als je op de kondensator een te hoge spanning aansluit slaat hij door, vaak met een luide knal."

Jaarboekje Elektronica '84

zich alleen maar wil oriënteren, is bij De Muiderkring het boek Videofilmen verschenen. Dit boek is bedoeld voor mensen die meer willen dan alleen maar een paar plaatjes op een verjaardagsfeestje schieten. Achtereenvolgens behandelt de auteur Wim Goddijn de apparatuurkeuze (waarbij ook de diverse systemen belicht worden), kameratechniek, het opzetten van een draaiboek, verlichting, montage, trukage en dekor. Het laatste hoofdstuk betreft praktijkervaringen met draagbare apparatuur wat weer een prima leidraad kan zijn bij de keuze van nog aan te schaffen apparatuur. Al met al een prettig geschreven boek v o o r d e ondersteuning van de video-hobby. Prijs: f21,50 De Muiderkring B. V. Postbus 10, 1400 AA Bussum (X087 M)

Elk jaar brengt uitgeverij De Muiderkring het Elektronica Jaarboekje uit. Met Elektronica '84 gebeurt dat voor de 3 7 e keer. De eerste 31 van d i t 200 pagina's tellende werkje zijn voorbestemd om als agenda te dienen, maar eigenlijk is de rest voor de elektronica-amateur het meest interessant. Een groot aantal vrij eenvoudige schakelingen, allerhande tabellen, veel gebruikte formules, kleurkodering van weerstanden en kondensatoren, aansluitgegevens van onder andere audio-stekerverbindingen, standaard opamp- en transistorschakelingen, achtergrondinformatie over mikrofoons en noem maar op. T o t de posttarieven toe, het staat er allemaal in. Het Jaarboekje Elektronica is verkrijgbaar in de boek- en elektronicahandel en in kiosken. Prijs f 10,— Uitgeverij De Muiderkring B. V. Postbus 10 1400 AA Bussum (X 06 7 M)

Videof ilmen, van professie naar hobby Veel mensen hebben thuis een videorecorder staan waarmee programma's van de T V worden opgenomen of waarmee films uit de videotheek bekeken kunnen worden. Vooral de laatste t i j d , met het steeds kleiner en kompakter worden van de apparatuur, worden er steeds meer eigen opnamen met een kamera gemaakt. Daarmee is video een konkurent van het smalfilmen geworden. Hoewel de aanschafkosten van recorder en kamera zeker niet laag zijn, vallen de gebruikskosten weer wèl relatief laag uit. Videoband is immers per uur speelduur veel goedkoper dan super-8 f i l m . Bovendien is bij video het resultaat altijd direkt te bekijken en kunnen niet geslaagde opnamen overgemaakt worden. Voor de geïnteresseerde hobbyist, of hij er nu al in zit of

"Aha, dan hebben we dus klapkauwgum!"

> 33

8 m

zonnecel-dochterflitser G. Kleinnibelink

Goede flitsfoto's maken is een kunst op zich. Maar al te vaak vallen de resultaten tegen als gevolg van een slechte kontrastoverdracht, ongelijkmatige uitlichting en de aanwezigheid van reusachtige slagschaduwen. Flitsopnamen worden een stuk beter als gelijktijdig met de eerste een tweede flitser w o r d t ontstoken om de schaduwen op te helderen. Zoiets noemt men een "dochterflitser" en daarvoor kan een gewone (elektronen) flitser worden gebruikt. Veranderingen aan de flitser zelf zijn niet nodig. De dochterflitser w o r d t namelijk gestuurd door het licht van de andere (moeder)flitser; de lichtbronnen flitsen dus vrijwel op hetzelfde moment en dit

zonder dat er een wirwar van draden nodig is.

De schakeling Ongelofelijk, maar waar: Er zijn niet meer dan de in figuur 1 getekende komponenten nodig. Twee zonnecellen, een spoel en een thyristor — dat is alles. Vergeleken met de dochterflitsers die in de winkel te koop zijn of de ontwerpen die ooit in boeken en tijdschriften zijn gepubliceerd, is de hier voorgestelde schakeling haast geniaal door zijn eenvoud. Omdat onze zonnecel-dochterflitser zonder " m o e i l i j k e " elektronica werkt, heeft hij bovendien geen batterij nodig.

De benodigde ontsteekenergie w o r d t simpelweg uit het flitslicht van de moederflitser gehaald. Hiervoor zijn twee zonnecellen in serie geschakeld. Zodra die worden belicht (door de andere flitser) geven de cellen een ontsteekstroom af. Die stroom loopt dan naar de aansluiting G van de eigenlijke ontsteekschakelaar namelijk T h 1 . Th1 gaat dus geleiden en schakelt de met de uitgangsbus verbonden dochterflitser in. De parallel aan de zonnecellen geschakelde spoel (L1) zorgt ervoor, dat de dochterflitser alleen op impulsvormige lichtflitsen reageert. Verandering van licht (bijvoorbeeld de overgang van dag naar nacht en omgekeerd) of het daglicht

Figuur 1. De zonnecellen zorgen bij flitslicht voor de ontsteekspanning van de dochterflitser. Bij heel grote zonnecellen bestaat het gevaar dat de dochterf Mts door het felle zonlicht wordt ontstoken.

zelf hebben geen invloed op de schakeling. Dat is alles. Meer valt er eigenlijk niet over de werking van de schakeling te vertellen of te schrijven. Het is echter misschien wel interessant iets verder in te gaan op de gebruikte komponenten.

De zonnecel — lichtnaar-stroom-omzetter Figuur 2 t o o n t zonnecellen van verschillende vorm en grootte. De lichtgevoelige kant van de zonnecellen is te herkennen aan de dunne kontaktbaantjes. De opbouw van een zonnecel, zoals in de doorsnede van figuur 3a weergegeven, is zeer eenvoudig. Gewoonlijk bestaat zij uit een dunne schijf siliciumkristal (halfgeleidermateriaal) met behulp waarvan een soort " d i o d e n " zijn gemaakt. Door deze opbouw is de aansluiting verbonden met de zich op de lichtgevoelige kant bevindende kontaktbaantjes, de negatieve pool. Het metaaloppervlak aan de andere kant fungeert als positieve pool. Bij voldoende licht staat over de aansluitingen een spanning van 450 . . . 500 mV (de spanning is onafhankelijk van de vorm en de grootte van de zonnecellen). Een zonnecel is dus in principe een lichtgevoelige batterij en daarom lijkt het symbool (figuur 3b) ook op dat van een gewone batterij. De pijltjes geven de lichtgevoeligheid aan. De zonnecel levert natuurlijk pas stroom als er een belastingsweerstand is aangesloten. De maximale stroom w o r d t bepaald door de grootte van het lichtgevoelige oppervlak. Hoe groter d i t oppervlak, des te groter de stroom. De zonnecel levert die maximale stroom echter pas als er voldoende licht op valt.

De thyristor — een regelbare elektronische schakelaar Een thyristor is een halfgeleider met dr ie aansluitingen: gate G, anode A en katode K. Tussen anode en katode bevindt zich datgene dat men door de thyristor w i l laten in- en uitschakelen — in ons geval dus de extra flitser. De thyristor is een elektronische schakelaar die in "geopende" toestand tussen anode en katode hoogohmig is en dus g^en stroom doorlaat. Het met de thyristor verbonden apparaat is dus uitgeschakeld. De elektronische schakelaar " s l u i t " als hij w o r d t ontstoken. D i t gebeurt als een aansluiting G (gate) een voldoende hoge ontsteekspanning w o r d t toegevoerd. I n dat geval gaat er een stroom (houdstroom) lopen en w o r d t het aangesloten apparaat (hier dus de flitser) ingeschakeld. Het apparaat w o r d t weer uitgeschakeld als de anodekatode-spanning onder een bepaalde waarde is gedaald. De houdstroom komt dan namelijk beneden zijn minimum en de thyristor spert. Deze situatie treedt bij onze schakeling op zodra de afvlakkondensator in de flitser is ontladen. Het impulsdiagram van figuur 4 toont het verband tussen de spanning op de gate van de thyristor en de lichthoeveelheid van de moederflitser — wederom op voorwaarde dat de spoel L1 in de schakeling is opgenomen (hierover dadelijk meer). De lichthoeveelheid E|vi van de moederflitser w o r d t door de zonnecellen in een spanning U Q « omgezet, welke over de gate en de katode van de thyristor w o r d t aangesloten. Omdat er twee zonnecellen in serie geschakeld zijn, is de spanning ongeveer 1 V . De stroom die dan gaat lopen is groot genoeg om de thyristor te ontsteken.

3 a m

ra

ra ISI

3

t) 0

•///////////////////////////,

I©

© 8: 774X 3

Figuur 2 . Zonnecellen kunnen allerlei afmetingen en vormen hebben. De grootte van het lichtgevoelige oppervlak is mede bepalend voor de stroom die de cellen kunnen leveren. Figuur 3. Schematische opbouw en symbool van de zonnecel. Figuur 4 . De licht-impuls E|y] zorgt voor de noodzakelijke ontsteekspanning U Q I < .

De spoel — vormt plotselinge lichtveranderingen om tot ontsteekimpulsen Zonder de spoel L1 zou de thyristor ook al op het omgevingslicht reageren. De bedoeling is echter dat de dochterflitser alleen op het licht van de moederflitser reageert. Dit probleem is meteen spoel snel opgelost. Een spoel heeft namelijk zo'n lage weerstand dat de door de zonnecellen geleverde spanning bij gewoon licht w o r d t kortgesloten. Wanneer er sprake is van flitslicht verandert de situatie. Een dergelijke licht-impuis veroorzaakt een snelle stijging van de zonnecelspanning en voor de snelle stroomtoename die daarvan het gevolg is, heeft de spoel juist een hoge weerstand. De spoel kan de stroom niet zo vlug verwerken en daarom zal de stroom naar de gate van de thyristor gaan lopen; de thyristor w o r d t dus ontstoken en de flitser wordt in werking gesteld.

De bouw Op een Elex-print, formaat 1, worden vier soldeerpennen, de thyristor en de spoel gesoldeerd (figuur 5). Zorg ervoor dat het koelvlak van de thyristor naar de spoel wijst, want anders zitten de aansluitingen van de thyristor verkeerd-om. Bij de spoel maakt het niet uit hoe hij w o r d t aangesloten. De zonnecellen moeten ieder een lichtgevoelig oppervlak van ongeveer 1 c m 2 hebben. De vorm van de cellen is niet belangrijk. Beide zonnecellen worden net als twee batterijen in serie geschakeld. Met andere woorden: het lichtgevoelige oppervlak van de eerste cel w o r d t met de achterkant (metaalvlak) van de tweede cel verbonden. Het maximale bereik (afstand tussen moeder- en dochterflitser) bedraagt bij het genoemde lichtgevoelige oppervlak ongeveer 20 . . . 30 m, uitgaande van een flitser met een richtgetal van 28. Eventueel kan de gevoelig-

heid worden verhoogd door grotere zonnecellen te gebruiken.

Onderdelenlijst L1 =68mH (spoel) Th1 =TIC106D (thyristor) 2 zonnecellen met een lichtge voelig oppervlak van ongeveer 1 cm 2 ; nominale spanning 0,45 . . . 0,5 V, nominale stroom 50 mA of meer 4 soldeerpennen (1,2 mm cj>) 1 aansluitbus voor flitskabel 1 Elex-print, formaat 1 1 behuizing montagemateriaal, geïsoleerde soepele draad enz.

<£g

L Figuur 5. Het opbouwen van de print is in een wip gebeurd. De behuizing zal iets meer tijd vergen.

het membraanmodel ot kondensabr <en wisselstroom Gekompliceerde elektronische effekten zijn vaak beter met behulp van een model te verklaren. Z o ' n model is een meer aanschouwelijke voorstelling van zaken. Zo werd de werking van een kondensator in "hoe zit dat. . . " uitgelegd door een vergelijking te maken met een badkuip en een fietsband. Deze twee modellen verduidelijken echter slechts een paar aspekten van de werking I van een kondensator.

Het zogenaamde membraanmodel geeft een veel kompleter beeld van de werking van een kondensator. Een vat is door middel van een membraan (een dun rekbaar vlies) in twee kamers verdeeld, die beide kondensatorplaten voorstellen. In dit model w o r d t water geb r u i k t , in plaats van stroom bij een echte kondensator. Model en origineel worden in verschillende situaties met elkaar vergeleken. Een pomp zorgt voor de water-

stroom in het model, terwijl we in het elektrische geval een batterij met een voorschakelweerstand (een stroombron) zien.

Kort en bondig Een kondensator houdt gelijkstromen tegen maar laat wisselstromen door. Deze zeer belangrijke eigenschap is misschien moeilijk te begrijpen, tussen beide aansluitingen zit immers

een isolator (het membraan in het model). Maar omdat wisselstromen de kondensator steeds laden en ontladen, loopt er toch voortdurend een laad- en ontlaadstroom. Van deze eigenschap (het doorlaten van wisselstroom) w o r d t in de elektronica vaak gebruik gemaakt. In versterkers bijvoorbeeld kom je vaak wissel- en gelijkspanningen/stromen gemengd tegen. Met een kondensator kan dan de wisselstroom eruit gepikt worden.

Zonder water is het membraan ontspannen.

Hh Het membraan scheidt beide kamers.

HF )

-©

ên

-0Ö-

-©

-nn-

In ongeladen toestand is de kondensatorspanning nul volt.

Tussen de twee aansluitingen zit geen elektrische verbinding.

Er w o r d t water in één kamer gepompt. Het membraanmodel w o r d t "gelad e n " . Uit de andere kamer loopt een zelfde hoeveelheid water.

Ook bij het laden van een kondensator loopt er stroom (lading) naar één plaat. Vanaf de andere plaat loopt een zelfde hoeveelheid stroom terug de batterij in.

Bij het pompen stijgt de druk, het membraan k o m t onder spanning te staan.

De kondensatorspanning stijgt bij het groter worden van de lading op de platen.

Als de druk die de pomp levert even groot is als de spankracht van het membraan, dan loopt er geen water meer in het model.

Is de kondensatorspanning even groot als de batterijspanning, dan stopt het laden en w o r d t de laadstroom nul.

Het water kan niet voortdurend in één richting lopen.

Een kondensator kan niet voortdurend gelijkstroom doorlaten.

Bij het leeglopen loopt het water in tegengestelde richting als bij het volpompen.

De ontlaadstroom loopt in tegengestelde richting als de laadstroom.

Het eruit stromende water geeft zijn energie af (het laat de pomp draaien).

Door de ontlaadstroom k o m t de opgeslagen elektrische energie weer vrij.

Wordt er afwisselend water in en uit de kamers gepompt, dan beweegt het membraan heen en weer.

Als een kondensator steeds opgeladen, ontladen en andersom opgeladen w o r d t , dan wisselt de spanning steeds van polariteit (wisselspanning).

In elke leiding stroomt konstant water (in wisselende richting).

In elke aansluitdraad loopt konstant stroom in wisselende richting. Samengevat: bij het aansluiten van een wisselspanning loopt er een wisselstroom.

Bij een te hoge waterdruk barst het membraan. Beide kamers staan rechtstreeks in verbinding met elkaar.

Bij een te hoge spanning slaat de kondensator door. Beide platen zijn elektrisch verbonden; de kondensator is onbruikbaar.

verbruiker

*

%

GH|—I

!—•!-©

De bekende kwikthermometer heeft als nadeel dat het aflezen van de temperatuur nou niet bepaald eenvoudig is. Bovendien is hij nogal breekbaar, zodat het gebruik ervan toch wel met de nodige voorzichtigheid dient te geschieden. Die tijden zijn nu gelukkig voorbij, want ook hier biedt de elektronica uitkomst: een elektronische thermometer die de temperatuur omzet in een spanning die dan door een draaispoelmetertje w o r d t aangegeven. Een ander voordeel van deze elektronische versie is het veel grotere meetbereik ten opzichte van een konventionele kwikthermometer. Zo kunnen met de hier voorgestelde schakeling temperaturen van —20°C t o t ongeveer 100°C gemeten worden!

^r Temperatuurvoeler Er bestaan in de elektronica diverse soorten temperatuurvoelers. De bekendste zijn wel de temperatuurafhankelijke weerstanden: de NTC en de PTC. NTC is overigens een afkorting van "negatieve temperatuurkoè'fficiënt". In gewoon Nederlands betekent dit dat de weerstandswaarde van NTC-weerstanden afneemt bij stijgende temperatuur. PTC-weerstanden gedragen zich net andersom: bij stijgende temperaturen stijgt ook de weerstandswaarde (een weerstand met een positieve temperatuurkoëfficiënt dus). Beide typen hebben echter het nadeel dat de weerstandsverandering niet recht evenredig is met de temperatuurverandering. Een schaalijking

van het uitleesinstrument w o r d t daardoor nogal gekompliceerd. We hebben daarom maar iets anders als temperatuurvoeler voor onze thermometer genomen: een diode. Een diode als temperatuursensor? Jawel, want zoals bijna alle elektronische komponenten heeft ook een diode ongewenste eigenschappen. In dit geval k o m t echter één van die " n a r e " eigenschappen ons goed van pas: de temperatuurgevoeligheid van halfgeleidermaterialen. Met andere woorden: de elektrische eigenschappen van een halfgeleider worden door de omgevingstemperatuur beïnvloed. Dit is dan ook de reden waarom de door de fabrikanten opgegeven specifikaties in de data

sheets alleen gelden bij een omgevingstemperatuur van 25°C. Bij elke andere temperatuur zijn namelijk ook de eigenschappen van halfgeleiders iets anders. Zoals reeds gezegd, maken wij echter bij onze thermometer dankbaar gebruik van dit normaliter ongewenst effekt. Bij een in doorlaatrichting geschakelde diode is de drempelspanning U p (of doorlaatspanning) 0,6 a 0,7 V bij een omgevingstemperatuur van 25°C. Stijgt de temperatuur, dan daalt de doorlaatspanning met 2 m V per graad Celsius. Deze afwijking blijft over een groot temperatuurbereik konstant. De spanning verandert dus recht evenredig met de temperatuur en dat is precies wat we wilden.

Figuur 1a t o o n t (bij stijgende temperatuur) het weerstandsverloop van temperatuurafhankelijke weerstanden. Duidelijk is te zien dat de kurve van de NTC en de PTC niet bepaald lineair (recht) kan worden genoemd. Anders is het bij een siliciumdiode: de lijn die het verband tussen de drempelspanning en de temperatuur aangeeft (figuur 1b) is mooi recht. Het afregelen van de thermometer en het maken van een schaal indeling wordt daardoor vrij eenvoudig.

De schakeling Kern van de schakel ing is een IC dat vier opamps bevat. (Voor de duidelijkheid: " o p a m p " is een afkorting uit het Engels (operational

Figuur 1. Temperatuurafhanke I ijk e weerstanden hebben het nadeel dat de weerstandsverandering niet lineair verloopt met de temperatuurverandering. Figuur l a toont het gedrag van PTC- en NTC-weerstanden. Ook halfgeleiders zijn temperatuurgevoelig. In figuur 1b is het temperatuurverloop van een gewone siliciumdiode getekend. Bij stijgende temperatuur daalt de doorlaatspanning lineair (2 mV per graad Celsius). Figuur 2. De thermometer bestaat grotendeels uit slechts een enkel IC dat 4 opamps bevat.

83705X-lb

amplifier) en betekent zoveel als "operationele versterker".) De opamps zijn in de schakeling (figuur 2) met A 1 . . . A 4 aangeduid en hebben de volgende taken: A 1 w e k t een referentiespanning (een spanning waarmee vergeleken wordt) op, A 2 fungeert als temperatuur/spanning-omzetter, A 3 is een verschilversterker en A 4 bepaalt samen met

P 3 h e t 0 C-punt o p d e schaal van figuur 7. Bij een sensortemperatuur van 0°C wordt met P1 de wijzeruitslag opnieuw op die schaalwaarde gebracht. Met P2 w o r d t bij 100°C de wijzer op volle-schaaluitslag ingesteld. Ofschoon de werking van de schakeling hiermee eigenlijk verklaard is, zullen we toch nog wat nader op de

A l . . . A 4 = I C 2 = LM324

verschillende punten ingaan. Voor de verandering beginnen we deze keer maar bij de voeding. Als de thermometer maar af en toe w o r d t gebruikt, dan kan, zoals ook in het schema staat, met een gewoon 9 V-batterijtje worden volstaan. Wordt de thermometer echter in kontinu-bedrijf gebruikt, dan is het raadzaam om in plaats van een

batterij de in figuur 3 getoonde netvoeding te gebruiken. Zoals uit de tekening blijkt, stelt deze voeding kwa opbouw niets voor: een trafo, een brugcel en een bufferkondensator, dat is alles. Omdat een konstante spanning erg belangrijk is, hebben we een spanningsregelaar (IC1) in de schakeling opgenomen. Deze

15,5 V

0

Figuur 3. In kontinubedrijf is batterijvoeding niet bepaald ekonomisch. De hier afgebeelde netvoeding is daarvoor beter geschikt. Figuur 4. Het tegenover elkaar zetten van de spanningsdiagrammen maakt het verband duidelijk tussen de spanningen in de schakeling.

220 !20V V~

Q B30C400 83705X-3

+15,5 V

+9 V

"®

lê

Figuur 5. Met uitzondering van de voeding, het meetinstrument en de temperatuursensor, kan de hele schakeling op een Elexprint van 40 mm x 100 mm worden opgebouwd.

o-<+)

+13 V

+6.5 V

O V

-2,5 V 83705X-4

regelaar is overigens ook nodig wanneer de schakeling uit een batterijtje wordt gevoed. Hoofdtaak van IC1 is dus om de spanning aan de uitgang (pen 2) op een bepaald nivo konstant te houden (in ons geval 5 V). Dus ook wanneer de ingangsspanning varieert. Uiteraard zijn er grenzen, hoewel die vrij ver uit elkaar liggen: de ingangsspanning van IC1 mag tussen de 7 en 20 V variëren zonder dat de uitgangsspanning ook maar iets verandert (nou ja, bijna niets dan). In het voedingsgedeelte van deze schakeling valt iets vreemds op. Gewoonlijk is het namelijk zo dat de massa (nullijn) van de voeding t o t aan de uitgang een ononderbroken verbinding vormt. Anders is het bij

onze thermometer. Hier zijn slechts 5 komponenten rechtstreeks met massa verbonden: I C 1 , IC2, R2, C1 en R 1 1 . De overige komponenten (R4, R5, R8, R 1 0 e n P3) zijn op punt C aangesloten waar de spanning 2,5 V bedraagt. Dit heeft t o t gevolg dat de massa van de spanningsregelaar (pen 3) ten opzichte van punt C een negatieve spanning van —2,5 V heeft. Deze spanning w o r d t gebruikt als (negatieve) voedingsspanning voor IC2 (pen 11). Als we de positieve voedingsspanning van IC2 t.o.v. punt C bekijken, dan is die 2,5 V lager dan de werkelijke waarde. Bij batterijvoeding is de positieve voedingsspanning dan dus 6,5 V en bij netvoeding 13 V. Voor een beter begrip van

dit toch wel moeilijke verhaaltje, hebben we in f i guur 4 de spanningsverhoudingen tegenover elkaar gezet. Het linker diagram t o o n t de spanningen op het massapunt van de spanningsregelaar (pen 3) en in het diagram rechts zijn de spanningen op het virtuele massapunt betrokken (virtueel = schijnbaar), op punt C dus. Goed, zoals we al gezegd hadden, hebben we het massapunt verschoven om een negatieve voedingsspanning voor IC2 te kreëren. Het zal nu wel duidelijk zijn dat het alleen maar op deze manier mogelijk is om ook temperaturen onder het vriespunt ( t o t - 2 0 ° C ) te kunnen meten: de spanning moet immers recht evenredig zijn met de temperatuur en

Onderdelenlijst thermometer R1,R2 = 1 0 k f i

R3 = 680 n R4,R10 = 2,2 k ï ï R5,R6,R7 = 1 ka R8,R9 = 6 , 8 k f 2

R11 = 1 5 k n R12 = 8 , 2 k f i o f 6,8 k n (zie tekst) P1 = 2 , 5 k n (instel) P2 = 1 k l ï (instel) P3 » 10kJ2 (instel) C l = 100 nF D1 = 1N4148 (siliciumdiode) IC1 = 78L05 I C 2 = LM 324 Verder nodig: 1 Elex-print 4 0 mm x 100 mm 1 x 14-polige IC-voet M = draaispoelmeter ( l O O M A o f 100-0-100 M A , zie tekst) behuizing, montagedraad

Figuur 6. Een IC, een diode, een kondensator, wat weerstanden en potmeters: meer onderdelen zijn er niet nodig.

moet dus ook negatief kunnen worden. Voor het virtuele massapunt zorgt opamp A1 samen met de spanningsdeler R1/R2. Deze spanningsdeler heeft t o t taak de door IC1 geleverde 5 V spanning te halveren. Om te voorkomen dat de rest van de schakeling deze spanningsdeler niet te zwaar belast, is A 1 als buffer geschakeld. Door de zeer hoge ingangsweerstand van de opamp w o r d t de gehalveerde spanning niet meer belast. Een andere, meer bekende, benaming voor een opamp die zo is geschakeld, is overigens "spanningsvolger". Met andere woorden: de uitgangsspanning volgt de ingangsspanning. Omdat in ons geval de spanning aan de niet-inverterende ingang (pen 5) 2,5 V bedraagt, is natuurlijk ook de spanning aan de uitgang 2,5 V. Het virtuele massapunt is daarmee vastgelegd. De temperatuur/spanningomzetter is rond A 2 opgebouwd. Via een spanningsdeler bestaande uit R3, PI en R4, staat er een referentiespanning op de nietinverterende ingang van A 2 , waarvan de waarde afhankelijk is van de stand van P I . Met behulp van deze potmeter kan de spanning gevarieerd worden tussen de 3,5 en 4,7 volt (let wel, deze waarden gelden alleen

maar ten opzichte van de werkelijke massa). In de tegenkoppeling van de opamp is de feitelijke temperatuurvoeler opgenomen: een doodgewone siliciumdiode. Zoals gezegd verandert de doorlaatspanning van deze diode (D1) met 2 mV per graad Celcius. Deze spanningsverandering w o r d t dan door de uitgang van A 2 geregistreerd en via R7 aan de inverterende ingang van A 3 verdergegeven. Deze opamp versterkt het signaal 6,8 maal (de versterkingsfaktor wordt bepaald door de verhouding tussen R7 en R9). Potmeter P2 moet zo worden ingesteld dat een spanningsverandering van 2 mV aan de inverterende ingang van A 3 , een spanningsverandering van 10 mV aan de uitgang t o t gevolg heeft. Deze uitgangsspanning, die dus eigenlijk niets anders is dan de omgezette omgevingstemperatuur, w o r d t dan naar het uitleesinstrument gevoerd. Blijft nog de vraag welke opgave opamp A 4 heeft. Wel, deze opamp zorgt ervoor dat de spanning op aansluitpunt B, negatiever is ten opzichte van punt C. De reden hiervan is bekend: alleen zo kunnen we temperaturen beneden nul graden meten. Voordat we met de opbouw beginnen, even iets over het

vereiste meetinstrument. Een multimeter als uitleesinstrument is, mits voorzien van een gelijkspanningsbereik van 1 V of maximaal 2 V, natuurlijk heel bruikbaar. Wij hebben echter het vermoeden dat niet iedereen zijn kostbare meetinstrument voor d i t doel w i l opofferen, zodat de aanschaf van een draaispoelmeter eigenlijk als enig alternatief overblijft. We hebben dan echter de keuze uit twee verschillende nulstanden: of het apparaat heeft de nul-aanwijzing links in de hoek van de schaal (meetbereik 100
De opbouw De komplete schakeling past op een stukje standaardprint van 40 x 100 m m . De komponentenopstelling is zowel in figuur 5 als in f i guur 6 te zien. Veel f o u t gaan kan er dus eigenlijk niet. Het enige wat niet op de print is aangebracht, is de voeding (batterij of net-

voeding), het uitleesinstrument inklusief de voorschakelweerstand R12 en, uiteraard, de temperatuursensor D 1 . Het beste kan worden begonnen met het aanbrengen van de diverse draadbruggen op de print. Dan de weerstanden, de kondensator en de twee IC's. IC1 heeft het uiterlijk van een transistor en w o r d t direkt op de print gesoldeerd. Voor IC2 met zijn 14 aansluitingen is een voetje aan te bevelen. Let er echter wel op dat, als het IC in het voetje w o r d t gezet, de pen 1-markering op het IC in de richting van de potmeter wijst. Voor het aansluiten van de temperatuursensor kan gewoon schakeldraad gebruikt worden. Wil men de temperatuur van vloeistoffen meten, want ook dat kan met deze thermometer, dan moeten de aansluitdraden van de diode t o t aan de glazen behuizing geïsoleerd worden. Dat isoleren kan heel goed gedaan worden met bijvoorbeeld wat tweekomponentenlijm. De hoogste te meten temperatuur is dan echter wel afhankelijk van de maximale temperatuur die de lijm nog verdragen kan. Dit was het dan wat er over het opbouwen van de print te vertellen valt. Nu nog het uitleesinstrument. We kunnen bijna met zeker-

Figuur 7. Een thermometerschaal op ware grootte voor draaispoelinstrumenten waarbij de nulstand van de wijzer in de linker hoek is.

20

-20 \ \

40

60

80

\ \ \ \ I// / / °c

/

100 /

Figuur 8. De schaal voor meters met de nul in het midden.

8

heid stellen dat niemand over een voor temperatuurmetingen geijkte schaalverdeling beschikt. In figuur 7 en 8 zijn daarom twee temperatuurschalen op ware grootte afgebeeld. Figuur 7 t o o n t de schaal die nodig is bij meters met de nulstand in de linker hoek. De tweede schaal (figuur 8) is bedoeld voor draaispoelmetertjes met de nul in het midden. Van de gewenste schaal kan nu een fotokopie worden gemaakt, waarna deze kan worden uitgeknipt en opgeplakt. Dat laatste moet echter met wat beleid en takt gedaan worden, aangezien een draaispoelmeter, en vooral het wijzertje, vrij kwetsbaar is. Als dat dan gelukt is, kan het uitleesinstrument worden aangesloten: meters die de nul in het midden

hebben, moeten op de punten A en C worden aangesloten. In dit geval kunnen weerstand R11 en potmeter P3 vervallen. Bij de andere schaal, dus met de nul in de linker hoek, worden alle komponenten gebruikt. Deze meter moet op de punten A en B worden aangesloten. In beide gevallen hoort echter de plus van het meetinstrument op punt A.

Afregel ing Hebben we een meter met de nulstand in de linkerhoek, dan zijn voor de afregeling de drie potmeters P 1 , P2 en P3 nodig. Om ook temperaturen onder het vriespunt te kunnen meten, moet de meter eerst een zodanige vóóruitslag krijgen dat de wijzer ook "naar

links kan uitslaan". Hiertoe sluiten we meter M met voorweerstand R12 (8k2) aan tussen de punten C (+) en B ( - ) . Met P3 wordt dan de meteruitslag afgeregeld op de 0°C-streep (schaal van figuur 7). Vervolgens w o r d t weerstand R12 losgenomen van punt C en op punt A aangesloten. Dan dompelen we de sensordiode in ijswater (dat is een mengsel van kapotgeslagen ijsblokjes met een beetje water uit de kraan). Na korte tijd wordt nu met P1 de wijzer van de meter opnieuw op de 0°C-streep ingesteld. Het is raadzaam tijdens het ijken af en toe in het water-ijs-mengsel te roeren. Daarna dompelen we de diode in kokend water en stellen met P2 de wijzer in op de 100 Cschaalstreep. Door gebruik

te maken van een geijkte thermometer kan deze afregeling natuurlijk ook bij wat lagere temperaturen worden uitgevoerd. Het afregelen van meters met de nul in het midden, gebeurt in principe op dezelfde manier. Daarom de afregelprocedure in telegramstijl: — meter met de punten A en C verbinden, R12 = 6 K 8 ; — diode in ijswater dompelen en met P1 o p 0 ° C afregelen; — diode in kokend water dompelen en met P2 op 100°C afregelen, of met een referentie-thermometer bij een lagere temperatuur (P3 hoeft nu niet ingesteld te worden). Klaar.

Sommige technische hulpmiddelen zijn zo ingeburgerd dat je er nauwelijks nog aan toekomt na te denken over het verbeteren ervan. Niet omdat er niets te verbeteren zou vallen, maar omdat je er niet aan durft te beginnen dan wat ingeburgerd is weer " u i t te burgeren". Een schrijfmachine is daar een typisch voorbeeld van. Moet zo'n oud vertrouwd apparaat nu maar gewoon worden afgedankt omdat er iets nieuws is? Griezelig! Maar met de komst van een apparaat waarmee machineschrijven op spreeksnelheid mogelijk is, moet je daar toch ernstig over nadenken.

Waarom nu pas? Je kunt je afvragen waarom de Velotype pas nu — anno 1983 — wordt geïntroduceerd. Waarom niet 100 jaar eerder, zoals de schrijfmachine? Waarom niet 40 jaar eerder, zoals de computer? Waarom niet 10 jaar eerder, zoals de tekstverwerker? Het antwoord is eenvoudig: het kon nog niet gemaakt worden. 100 jaar geleden niet, omdat hij met alleen mechanische

grepen zijn opgebouwd uit klinkers, omringd door medeklinkers. De ordening van de medeklinkers voor en achter de klinker(s) gehoorzaamt steeds aan bepaalde wetten. Hierop is de Velotype gebaseerd. Bij de Velotype neemt de machine het ordenen van de mens over. De gebruiker slaat namelijk alle letters van een lettergreep tegelijkertijd aan. Zodra de toetsen daarna worden losgelaten, pakt de Velotype de diverse signalen o p , ordent ze, en legt ze vast. Op papier of in een elektronisch geheugen. En dat laatste is nu precies wat de schrijfmachine niet doet. Evenmin als de tekstverwerker of de elektronische schrijfmachine. Deze ordenen niet. En dat maakt ook het grote verschil uit in snelheid.

Uitgekiend toetsenbord Het toetsenbord gaat uit van het intoetsen vrijwel zonder bewegingen van de handen en met een minimum aan verplaatsingen van de vingers. Er is rekening gehouden met de mogelijkheden van iedere

Tempo vinger afzonderlijk en met de vingers in hun onderlinge samenhang. Bij de Velotype w o r d t de linkerhand (50,23%) evenveel gebruikt als de rechterhand (49,77%). Bij de konventionele schrijfmachines is dit 61,23% links en 38,77% rechts. Tevens kon het aantal toetsen aanzienlijk worden beperkt. Voor medeklinkers die zelden of nooit in kombinatie met andere medeklinkers voorkomen zijn namelijk geen aparte toetsen gereserveerd maar geldt een kombinatie van enkele andere toetsen. De woordafhandeling loopt van het linkerdeel van het toetsenbord naar het rechterdeel, overeenkomend met de manier waarop w i j lezen. Dat werd mogelijk door het bord in drie velden te verdelen: links een veld voor de begin-medeklinkers, rechts het veld voor de eindmedeklinkers. En in het midden de klinkertoetsen. De oplopende vorm van het toetsenbord en de positie van de toetsen maken het toetsenbord gemakkelijk blind te bedienen.

De Veloptype is dus een machine waarmee taal kan worden vastgelegd. En wel in het tempo waarin die taal wordt bedacht of uitgesproken. Wanneer geschreven (of gedikteerde) tekst beschikbaar is kan die worden ingetoetst in een tempo dat zelfs 300% hoger ligt dan met traditionele schrijfmachines mogelijk is. Is " v e l o t y p e n " gemakkelijk of moeilijk? Wel, de Associatie voor Stenografie, Machineschrijven en Kantoorpraktijk (afgekort: Associatie SMK) heefteen aantal proeven genomen met de Velotype. Hoewel het aantal proefpersonen nog te gering is om statistisch verantwoorde uitspraken te doen, zijn er al een paar konklusies mogelijk! De snelheid die een ervaren velotypist(e) kan bereiken ligt drie keer zo hoog als die van een ervaren typist(e). De snelheid voor een ervaren velotypist(e) ligt namelijk tussen 900 en 1000 aanslagen per minuut. Dit is boven het nivo van een snelle spreker. De snelheid van een ervaren t y pist(e) ligt tussen de 250 en

machineschrijven op spreeksnelheid onderdelen niet te maken is. 40 jaar geleden niet, omdat de transistor toen nog niet uitgevonden was. En zelfs 10 jaar geleden zou de hoeveelheid benodigde elektronica veel te groot zijn geweest. Pas nu de mikro-elektronica ver genoeg gevorderd is, kan dit — in wezen al ruim 40 jaar oude — ontwerp ook echt worden gerealiseerd.

Lettergrepen Bij het spreken is de lettergreep de kleinste eenheid van informatie: Letter-

velotype :: \

\L'.

\\\\\%\\

300 tekens per minuut. Een velotypist(e) heeft slechts 25% van de oefenuren van een traditionele typist(e) nodig om eenzelfde — gemiddelde — type snelheid te bereiken. Tenslotte blijkt de opleiding minder saai te worden gevonden dan een gewone type-kursus.

mtottfps

Special Systems Industry B.V., Delftweg 72, 2289 BA Rijswijk, Telefoon 015-122888/9.

Het begrip kapaciteit lijkt in eerste instantie simpel en duidelijk. De kapaciteit geeft aan hoeveel stroom in een batterij, een akku of een kondensator opgeslagen is of kan worden. Als we deze drie komponenten nauwkeuriger gaan bekijken, zien we echter duidelijke verschillen.

Akku Op een auto-akku staan cijfers die de kapaciteit van de akku aangeven, bijvoorbeeld 44 A h (Ah = ampèreuren). Uit de dimensie ampère-uren valt af te leiden dat de akku langer kleine stromen kan leveren dan grote. Een stroom van 10 A houdt hij slechts 4,4 uur vol, maar een stroom van 1 A kan hij 44 uur lang leveren. Konklusie: Door het aantal ampère-uren te vermenigvuldigen met de spanning krijgen we de elektrische energie die in de akku is opgeslagen. In een 12 V / 4 4 A h auto-akku kan ongeveer een half kilowatt-uur aan elektrische energie worden opgeslagen: 1 2 V • 4 4 A h = 528 V A h = 5 2 8 Wh.

Batterij Bij normale wegwerpbatterijen, zogenaamde primaire elementen, is het allemaal iets ingewikkelder. Hoewel ook hier valt te meten hoe lang een batterij een bepaalde stroom kan leveren, is het resultaat sterk afhankelijk van de manier waarop de batterij w o r d t gebruikt. Over het algemeen kan worden gezegd, dat de bruikbare kapaciteit van een batterij groter is naarmate de ontlaadstroom kleiner is. Zo heeft een monocel in een zuinige transistorradio een levensduur van ongeveer 250 uur, terwijl dezelfde x ü batterij in een zaklantaarn i slechts 23 uur meegaat; co ondanks het feit dat de ^ lamp precies tien keer zo-

kapaciteit veel stroom gebruikt als de radio en daarom eigenlijk 25 uur zou moeten branden. Flinke pauzes tussen de perioden dat de batterij w o r d t gebruikt, verlengen de levensduur eveneens.

deze spanning snel. In apparatuur die ook bij lagere spanningen nog funktioneert, gaat de batterij dus langer mee. Voor deze apparaten heeft de batterij een hogere kapaciteit, zogezegd bij het voorbeeld met de zaklantaarn is ervan uitgegaan dat de spanning t o t 0,9 V (per cel) mag dalen. Worden dezelfde batterijen in een cassette recorder

Bepalend voor de kapaciteit van de batterij is de minimale ontlaadspanning. De spanning van gewone zink/kool-elementen is alleen in het begin 1,5 V. Tijdens het gebruik daalt

MONOCEL gebruik

duur

weerstand transistorradio zaklantaarn zaklantaarn cassette recorder zaklantaarn speelgoed zaklantaarn scheerapparaat. elektr. tandenborstel

norm

testvoorwaarden

40 n 5fi 4 n 3,9 a 3,9 n 2,2 n 2,2 n 2,2 n

levensduur

eindspanning

4 h/d 30 m i n / d 4 m i n / h ; 8 h/d 1 h/d 30 min/d 1 h/d 4 m i n / h ; 8 h/d 5 min/d

0,9 0,9 0,9 1,0 0,9 0,8 0,9 0,9

V V V V V V V V

lEC lEC lEC lEC

-

IEC

-

IEC

vol

na 2 jaar bewaren

250 h 32h 24,2 h 16h 23 h 9,5 h 10,9h 12,8h

225 h 29 h 21,8 h 14 h 20,7 h 8,3 h 9,8 h 11,5h

BABYCEL testvoorwaarden

gebruik

weerstand transistorradio zaklantaarn zaklantaarn cassette-recorder zaklantaarn speelgoed zaklantaarn scheerapparaat, elektr. tandenborstel

75 n 39 n 6,8 n 5,6 n 512 3,9 n 3,9 n 2,2 O

duur

vol

eindspanning 0,9 0,9 1,0 0,9 0,9 0,8 0,9 0,9

4 h/d 4 h/d 1 h/d 30 m i n / d 10 min/d 1 h/d 10 m i n / d 5 min/d

levensduur

norm

V V V V V V V V

IEC

—

IEC IEC IEC IEC

—

IEC

190h 86 h 11 h 12h 14.1 h 5.5 h 8.8 h 4,6 h

na twee jaar bewaren 171 h 77 h 9,9 h 10,8h 1 2,7 h 4,9 h 7,9 h 4,1 h

9 V-batterij estvoorwaarc en

gebruik weerstand transistorradio transistorradio cassette-recorder calculator

900 620 180 180

il n n n

duur 4 h/d 2 h/d 1 h/d 30 m i n / d

levensduur

norm vol

eindspanning 5,4 5,4 5,4 4,8

V V V V

IEC

—

IEC IEC

47 30 5,3 8,7

na twee jaar bewaren h h h h

39,9 25,5 4,5 7,4

h h h h

Voor het vaststellen van de kapaciteit van zink/kool-batterijen werden de cellen dagelijks een bepaalde tijd met behulp van een weerstand ontladen. Die weerstand stelde dus de zaklantaarn, radio etc. voor. De derde kolom toont het aantal uren (h/d) of het aantal minuten (min/d) per dag dat de batterijen werden ontladen. De beide laatste kolommen geven aan hoeveel ontlaadtijd in het totaal was verstreken voordat de batterijen op hun eindspanning waren — in de voorlaatste kolom betrof het verse batterijen; in de laatste kolom exemplaren die al twee jaar oud waren toen de test begon.

gezet, die evenveel stroom nodig heeft maar waar de spanning minstens 1 V (per cel) moet bedragen, dan is de levensduur slechts 16 uur in plaats van 2 3 ! In dit geval zou het dus lonend zijn om batterijen die voor de cassette recorder al te ver leeg zijn in de zaklantaarn te stoppen. Een juiste opgave van de kapaciteit van batterijen is alleen mogelijk als tegelijk w o r d t aangegeven onder welke omstandigheden ze worden gebruikt. Dat is voor drie bekende typen batterijen gebeurd in tabel 1. De verschillende gebruiksomstandigheden werden gesimuleerd door de batterijen gedurende wisselende perioden per dag met verschillende belastingsweerstanden te ontladen. Hierbij zijn de lEC-normen aangehouden. De laatste kolom van de tabel maakt duidelijk dat batterijen die te lang worden bewaard slechtere resultaten leveren. Door zogenaamde "zelfontlad i n g " is dan al een gedeelte van de voorraad verloren gegaan.

Kondensator )

Ook bij kondensatoren spreekt men van kapaciteit. Het aangeven van het aantal ampère-uren zou echter zinloos zijn, want de opgeslagen hoeveelheid stroom (lading) is afhankelijk van de laadspanning. Hoe hoger de laadspanning, des te hoger is de opgeslagen lading. De kapaciteit van kondensatoren w o r d t niet in ampère-uren, maar in farad (F) uitgedrukt. Deze eenheid is feitelijk een aantal ampère-uren per volt, nauwkeuriger nog: 1 F =

1

3600

1 Ah _ 1 As 1 V 1V

(1 ampère-uur = 3600 ampère-sekonden; 1 A h = 3600 As). Volgens hetzelfde principe kan de kapaciteit

van een 12 V / 4 4 A h autoakku ook in farad worden uitgedrukt: 44 A h 12 V 3,7 • 3600

3 ? •i,l

As V

Ah v

13.320 F

Die waarde van ruim13.000F is een extreem hoge kapaciteit. De in de elektronica gebruikelijke kondensatoren hebben een kapaciteit van slechts enkele frakties van een farad, ook wel picofarad (pF), nanofarad (nF) of mikrofarad (juF) genoemd. 1 pF =0,000.000.000.001 F (1 biljoenste farad) 1 nF =0,000.000.001 F = 1000 pF (1 miljardste farad) 1 /xF= 0,000.001 F = 1000 nF (1 miljoenste farad) soms: 1 mF = 0,001 F = 1000 M F (1 duizendste farad) Ondanks de veel lagere kapaciteit zijn kondensatoren niet minder bruikbaar dan akku's. Op de eerste plaats zijn ze sneller, ze kunnen in frakties van sekonden ge-, ont- en omgeladen worden en op de tweede plaats kunnen kondensatoren met wisselspanning worden gebruikt, omdat ze niet gepoold zijn (met uitzondering van elektrolytische kondensatoren). Daarom hoeft men bij het inbouwen van kondensatoren in een elektronische schakeling ook niet op de aansluitingen te letten. Op een kondensator staat meestal de kapaciteit en de maximale spanning aangegeven. De kapaciteitsindikatie is soms gekodeerd (zie Elextra).

wee kondensatoren De formule voor het berekenen van de totale kapaciteit (Ct) van twee parallel geschakelde kondensatoren kan men al bijna uit de schakeling (figuur 1) afleiden:

Ct

. Cl • C2 C1 + C2

.1 >d

Ct = C1 + C2

1

'Ö

>C|

De zwarte balkjes in de schakeling zijn de kondensatorplaten. De oppervlakte van deze platen w o r d t bij parallelschakeling groter. Het gevolg is dat de kapaciteit van de beide kondensatoren groter wordt. Bijvoorbeeld: Men heeft een 20 nF kondensator nodig. Deze waarde valt buiten de normreeks. Oplossing: Men schakelt twee 10 nF kondensatoren parallel. De formule voor de parallelschakeling van kondensatoren is te vergelijken met de formule voor de in serie (!) geschakelde weerstanden: R t = R1 + R2 Omgekeerd kan men de berekening van de in serie geschakelde kondensatoren afleiden van de formule voor de parallel (!) geschakelde weerstanden (figuur 2). Voor parallel geschakelde weerstanden geldt: 1 R7 Rt

=

1 . 1 _ RÏ+R2°f R1 • R2 R1 + R2

De formule voor de kondensatoren luidt:

J_ = J_+J_ Ct

C1

C2

f

De in serie geschakelde kondensatoren hebben samen een kapaciteit die kleiner is dan de waarde van de afzonderlijke kondensatoren. Deze gegevens, die in eerste instantie erg ingewikkeld lijken, kunnen met behulp van twee elastiekjes begrijpelijk worden gemaakt. Naast elkaar (parallel) bevestigd, wordt de spankracht van beide elastiekjes groter; ze kunnen meer kracht opslaan. Door de elastiekjes achter elkaar te knopen, worden ze slapper. Wil men ze spannen, dan moeten ze verder uit elkaar worden getrokken. Konklusie: De totale spankracht is kleiner. Al lijkt het tegengestelde waar, ook de serieschakeling kan nuttig zijn. De spanning over de serieschakeling mag hoger zijn dan de aangegeven werkspanning van de afzonderlijke kondensatoren. Bovendien worden serieschakelingen bij wisselspanning als spanningsdelers gebruikt. Hierover straks meer. (Zie ook art. "kapaciteit" in dit nummer.) Figuur 1. De parallel schakeling. Het spreekt bijna vanzelf dat de kapaciteit groter wordt.

Figuur 2. De kapaciteit van de twee in serie geschakelde kondensatoren samen is kleiner dan de kapaciteit van de afzonderlijke kondensatoren.

(D

de rurborransisror Het k l i n k t misschien wat vreemd, maar de darlingtonschakeling (waar dit stukje over gaat) is inderdaad te vergelijken met een turbokompressor voor verbrandingsmotoren. Net zoals de kompressor de lucht samenperst voor zij de motor in gaat, wordt bij de darlingtonschakeling (figuur 1) de basisstroom v o o r T 2 vooraf d o o r T I versterkt. De basis van T1 is de ingang van de schakeling. Het stroompje dat in deze basis loopt wordt versterkt. De kollektorstroom (en dus de emitterstroom) v a n T 1 is de basisstroom voor T 2 , die door T2 versterkt wordt. Uiteindelijk w o r d t de basis-

stroom die T 1 ingaat dus twee maal versterkt. Twee op deze manier geschakelde transistoren zijn als geheel weer op te vatten als één transistor met één basis- (B), koliektor- (C) en emitteraansluiting (E). De totale stroomversterking van de schakeling is enorm. Als beide transistoren bijvoorbeeld een stroomversterkingsfaktor (0) van 200 hebben bedraagt de totale versterking:

1,2 a 1,4 V bij siliciumtransistoren. Er staan immers twee basis-emitter-overgangen in serie. We hebben al gezegd dat in de praktijk een darlingtonschakeling kan worden beschouwd als één enkele (super)transistor, een transistor met een extra hoge stroomversterking. Ze zijn zelfs, helemaal in lijn met de steeds kleiner en kompakter wordende elektronica, kompleet in één enkele transistorbehuizing te krijgen. Zo bestaat er uiterlijk ook geen verschil met een gewone transistor. In tabel 1 hebben we de technische gegevens van enkele typen bij elkaar gezet. Bij darlington-transistoren voor grotere vermogens (de BD-types) zijn er weerstanden toegevoegd voor stabiel bedrijf. Dat gaat wel ten koste van de stroomversterkingsfaktor, zodat die kleiner wordt dan de waarde die theoretisch mogelijk is. Een extra diode biedt bescherming wanneer de tran-

200 x 200 = 40.000 De spanning die nodig is om een darlington aan te sturen (basis-emitter-spanning) is twee maal zo hoog als bij een gewone transistor, dus

( ci

1

A

Y \sby

B,/

i\

y

B2 /

Tabel 1. typenummer

soort

BC516 BC517 BD675 BD676 BD677 BD678 BD679 BD680

PNP NPN NPN PNP NPN PNP NPN PNP

C2

IT2

maximale kollektoremitterspanning 30 30 45 45 60 60 80 80

V V V V V V V V

maximale kollektorstroom

maximaal vermogen

stroom versterking (3

400 400 4 4 4 4 4 4

625 625 40 40 40 40 40 40

> 30 000 > 30 000 >750 >750 >750 >750 >750 > 750

mA mA A A A A A A

mW mW W W W W W W

interne schakelingen BD 676 BD678

f

-

sistor gebruikt w o r d t om de stroom in een spoel (bijvoorbeeld een relais) te schakelen. Spanningspieken die tijdens het schakelen ontstaan, worden door de diode kortgesloten. Darlingtonschakelingen met drie of nog meer transistoren zijn in principe ook mogelijk, maar dan moeten weerstanden toegevoegd worden (figuur 3). Zou je die weerstanden weglaten, dan ontstaan problemen met de kollektor-emitter-lekstroom. De (ongewenste) lekstroom van de eerste transistor w o r d t namelijk door de tweede transistor versterkt en naarmate meer trappen (transistoren) achter elkaar staan wordt dat natuurlijk alleen maar erger. De weerstanden leiden de lekstroom als het ware af. Daarom zijn ook met deze schakelingen niet de theoretische stroomversterkingsfaktoren haalbaar (bijvoorbeeld 8.000.000 bij drie transistoren met elk een stroomversterking van 200). Per extra toegevoegde transistor zal de basis-emitter-spanning van de uiteindelijke schakeling met 0,6 . . . 0,7 V stijgen.

J basis-emitter-spanning: 1,8 . . . 2,1 V

•

BD675 BD 677 BD 679

•

fr ^ R1

R2

Ml 50 Oh

ó

1

f~ |

f£

's Avonds fietsen zonder licht: levensgevaarlijk! Iedereen weet het, maar ook bijna iedereen maakt zich er wel schuldig aan. Soms is de verlichting van de fiets in kwestie domweg kapot, maar soms w o r d t er ook doelbewust zonder licht gefietst omdat het mèt de dynamo zo zwaar trappen is! En dat terwijl een dynamo als energiebron toch al het nadeel heeft dat de verlichting niet werkt als men stilstaat. Wij hebben geprobeerd iets aan deze problemen te

automatische fieteverlichNng Figuur 1. Voor het laden van de akku's is een beltrafo voldoende. De wisselspanning wordt door een diode omgezet in gelijkspanning. Een weerstand beperkt de laadstroom. Figuur 2. Alle onderdelen, inklusief de akku's, worden in de koplamp ingebouwd.

1N4001

doen. De ELEX-fietsverlichting vormt een ware uitkomst voor nachtelijke fietsers. Deze schakeling zorgt er namelijk voor dat de fietsverlichting b l i j f t branden, óók als men langzaam fietst of stilstaat. Wanneer de dynamo tijdens het rijden niet w o r d t gebruikt, kunnen de NiCdcellen een uur lang energie leveren. De fietsschakeling is goedkoop en makkelijk na

;r^u ©

5x NiCd-akku penlight

koplamp

<s>

6 V 500 mA

7>ov (P) 16V

y /

~

1N4001

aansluiting beltrafo wisselspanning van 8 V

achterlicht

0

6V 50 mA.

te bouwen en verhoogt de verkeersveiligheid aanzienlijk.

De schakeling ledere beginneling op het gebied van de elektronica kan de schakeling eenvoudig en zonder problemen nabouwen. Het geheel bestaat uit niet meer dan vijf NiCdakku's en zes andere onderdelen (figuur 1). Wordt S1 in stand A gezet, dan werkt alles zoals normaal. De fietsverlichting brandt als de dynamo is ingeschakeld. Bovendien loopt er door de diode een laadstroom naar de akku's. Daardoor kunnen de akku's, als men tenminste stevig doortrapt, tijdens het fietsen worden opgeladen. Wordt S1 in stand B geschakeld, dan leveren de akku's de energie voor de verlichting. Zonder dynamo en met een stel volle akku's brandt de verlichting ongeveer een uur; mèt ingeschakelde dynamo raakt de energievoorraad natuurlijk minder snel uitgeput.

's Nachts moet de fietser " b i j t a n k e n " (tenzij men lang genoeg met ingeschakelde dynamo fietst); een beltrafo van 8 V is voldoende om de " t a n k " (de akku's) te vullen. Een diode in de trafo-leiding verandert de wisselspanning in gelijkspanning, een elko van 100 /iF vlakt de gelijkspanning iets af en een weerstand van 68 £1 zorgt ervoor dat de laadstroom niet te hoog wordt.

Het inbouwen Nadat de koplamp gedemonteerd is, probeert men eerst of de akku's er in passen. Is de lamp te klein, dan zit er niets anders op dan een groter exemplaar aan te schaffen (dit geeft ook meteen meer licht). Aan de onderkant van de koplamp worden twee gaatjes geboord; eventuele scherpe randjes met een vijl bijwerken! Daarna worden de schakelaar en de aansluitbus voor de trafo (2,5 of 3,5 mm jack) ingebouwd. De akku's worden met schuimrubber ingepakt, zodat ze niet gaan rammelen. Om overladen te voorkomen mag het opladen van de akku's niet langer dan twaalf uren duren. Dus de lader niet het hele weekend ingeschakeld laten. Gebruikt men NiCd-cellen met gesinterde elektroden, dan kan overladen geen kwaad.

door afkoelen. Daarom b l i j f t de aan/uit-schakelaar niet ingedrukt, maar schakelt het soldeerpistool uit zodra we hem loslaten. De meeste soldeerpistolen zijn trouwens ook zwaar en daardoor moeilijk te hanteren. Bij het opbouwen van een print w o r d t meestal niet één

Wie een elektronische schakeling wil bouwen moet goed kunnen solderen. Solderen is een makkelijke manier om elektronische komponenten duurzaam met elkaar te verbinden. Hiervoor zijn een soldeerapparaat, soldeertin en eventueel een houder voor

solderen

type. SPI-serie (fabrikaat Weiier) De SPI-serie bevat soldeerbouten met een vermogen van 15 W en 25 W. Ze kunnen of op netspanning of op laagspanning worden aangesloten. vermogen opwarmtijd : temperatuur soldeerpunt : voedingsspanning:

15W 60 s

15 W 60 s

370°C 12 V wissel- en gelijkspanning

370°C 24 V wissel- en gelijkspanning

15W 60 s

25 W 60 s

360°C 220 V

370°C 220 V

het soldeerapparaat nodig. Zeker wat soldeerapparaten betreft is het aanbod erg groot. Als we weten waar we het soldeerapparaat voor nodig hebben, w o r d t de keuze al een stuk gemakkelijker. De eerste vraag is dan ook:

Soldeerpistool of soldeerbout? Het antwoord valt duidelijk ten gunste van de soldeerbout uit, want het soldeerpistool is meer voor solderingen tussendoor bedoeld. Het soldeerpistool heeft een zeer korte opwarmtijd (ongeveer vijf sekonden) en om te vermijden dat de soldeerstift en de handgreep te heet worden, mag het natuurlijk niet te lang ingeschakeld blijven. Het soldeerpistool moet tussen het solderen type: multitip 230 (fabrikaat Ersa) De m u l t i t i p is in drie verschillende uitvoeringen leverbaar. vermogen : opwarmtijd : temperatuur soldeerpunt : voedingsspanning:

8W 90 s

15W 60 s

25 W 60 s

290°C 220 V

350°C 220 V

450°C 220 V

De 25 W versie kan ook worden geleverd met een aansluiting voor een laagspanning van 12 V.

komponent, maar meteen een hele serie achter elkaar gesoldeerd. Er kan dan ook beter een soldeerapparaat worden gebruikt dat bij langdurig gebruik niet te heet wordt. Hiervoor is een soldeerbout prima geschikt. Een belangrijk punt bij het uitzoeken van een soldeerbout is het vermogen. Hoe hoog mag of moet dit vermogen zijn:

1 5 W o f 150 W? De temperatuur van de soldeerpunt w o r d t o.a. door

het vermogen bepaald. Ze moet minimaal 300°C en mag maximaal 450°C zijn; de optimale waarde is ongeveer 370°C (dat zijn richtwaarden). Tijdens het solderen daalt de temperatuur van de soldeerpunt. Dat is ook normaal, als we bedenken dat de aansluitdraden en het soldeertin warmte opnemen. Is het vermogen van de soldeerbout te klein, dan kan de temperatuur t o t zelfs onder de minimale waarde dalen. Dit heeft t o t gevolg dat er

slechte soldeerverbindingen ontstaan. Is het vermogen echter te hoog, dan zal de temperatuur t o t boven het maximum oplopen. Daardoor zullen gevoelige komponenten tijdens het op de print solderen de hittedood sterven. Bovendien verbrandt het soldeertin, waar-

door ook nog slechte soldeerverbindingen ontstaan. Om al deze dingen te vermijden nemen we een bout met een vermogen tussen de 15 en de 30 watt. Met zo'n soldeerbout zal het solderen vlekkeloos verlopen. De prijzen variëren van 25 t o t 50 gulden.

type: soldeerpistool S50 (fabrikaat Engel) vermogen : opwarmtijd : temperatuur soldeerpunt : voedingsspanning:

35 W 11 s 350°C 220 V

Een soldeerstation . . . . . . regelt elektronisch de temperatuur van de soldeerpunt. Met het soldeerstation kan de temperatuur tussen de 50°C en 450°C worden ingesteld. Een ander voordeel is dat tijdens het solderen geen temperatuurdaling van de soldeerstift optreedt. Als de temperatuur daalt, w o r d t ze onmiddellijk bijgeregeld; de soldeerstift heeft nu een konstante temperatuur. Meer luxe betekent echter ook meer kosten: men moet rekenen op ruim 200gulden. Bij het soldeerstation horen ook een houder voor de soldeerbout en spullen voor het schoonmaken van de . . .

. . . soldeerstift

)

voorwaarde met een vijl of een ander scherp voorwerp worden schoongemaakt; de hete punt moet met een vochtig sponsje worden schoongewreven. In de winkel zijn hiervoor speciale sponsjes te koop. Om zo lang mogelijk plezier van de soldeerstift te hebben, moeten we de gebruiksaanwijzingen nauwkeurig opvolgen (vertinnen, schoonmaken, onderhoud enz). Nog een laatste opmerking met betrekking t o t de vorm van de soldeerstift en met name de punt. Gewoonlijk zitten de komponenten op de print vrij dicht bijelkaar en is er tussen de soldeerpunten relatief weinig plaats. Soldeerbouten met een brede soldeerpunt zijn hierdoor minder geschikt; met een smalle soldeerstift (niet breder dan 2 a 3 mm) en een spitse punt is het veel fijner werken. Meestal zijn er voor een bepaald type soldeerbout meerdere soldeerstiften te krijgen die verschillend van vorm zijn. De temperatuur tijdens het solderen w o r d t door de

Het soldeerpistool is voorzien van twee lampjes, die de soldeerplek verlichten.

In tegenstelling t o t de soldeerstift van vroeger is de moderne soldeerstift niet meer uitsluitend van koper gemaakt. Ze heeft een kern van koper die door een ijzerlaagje w o r d t beschermd. Een laagje aluminium voorkomt oxidatie van de stift. De duurzame soldeerstiften mogen onder geen enkele

type: miniatuur soldeerbout CS- en XS-serie (fabrikaat Antex)

type: soldeerbout G25 (fabrikaat EPC)

vermogen opwarmtijd temperatuur soldeerpunt

CS-EP

XS-EP

17W 120 s

24 W 120 s

350°C 2/24/220 V ~

370°C 12/24/220 V =

vermogen : opwarmtijd : temperatuur soldeerpunt : voedingsspanning:

25 W 120 s 350°C 220 V

.400 C

v o r m v a n de s o l d e e r s t i f t b e p a a l d ; een andere s t i f t k a n d u s een andere soldeertemperatuur betekenen.

Hulpmiddelen bij het solderen I n de w i n k e l v i n d e n w e een r u i m e k e u z e aan soldeerm a t e r i a a l . M e t een p r i n t houder, o o k wel " d e derde h a n d " genoemd, kunnen we de p r i n t vastklemmen. O m te solderen hebben w e dan tenminste nog twee handen vrij.

T o t h i e r t o e was er steeds sprake van h e t s o l d e r e n v a n k o m p o n e n t e n . Minstens even b e l a n g r i j k is h e t d e s o l deren. Hiervoor m o e t het s o l d e e r t i n van een v e r b i n d i n g v e r h i t en daarna verwijderd w o r d e n , zodat d e a a n s l u i t d r a a d v a n de p r i n t l o s k o m t . B i j een k o m ponent met twee aansluitdrad e n is het d e s o l d e r e n geen p r o b l e e m . B i j t r a n s i s t o r s en z e k e r b i j IC's w o r d t het al een s t u k m o e i l i j k e r . D e vraag is d a n hoe w e h e t sold e e r t i n van de s o l d e e r p e n -

hulpmiddelen Er zijn heel wat hulpmiddelen voor solderen op de markt gekomen. Twee ervan zullen we hier nader bespreken. De soldeerbouthouder. Om te voorkomen dat tijdens het solderen beschadigingen aan tafels ontstaan, is een soldeerbouthouder een uitkomst. Hij bestaat in verschillende uitvoeringen. Het eenvoudigste type is een draadbeugel. Hierbij w o r d t de soldeerstift niet beschermd en wanneer per ongeluk tegen de soldeerbout wordt gestoten, kunnen er nog schroeivlekken ontstaan. Wat dit betreft is een houder met een spiraal (foto) veel beter. In de spiraal is de soldeerstift goed en veillig opgeborgen. Bovendien is er plaats voor een sponsje om de soldeerstift schoon te maken. Zulke houders zijn makkelijk en voor weinig geld te krijgen (ongeveer 20 gulden).

nen k u n n e n verwijderen. H i e r v o o r w o r d t z u igl itze o f een d e s o l d e e r a p p a r a a t g e b r u i k t . Z u i g l i t z e is gev l o c h t e n soepel d r a a d d a t h e t v l o e i b a r e s o l d e e r t i n als het ware o p z u i g t . Het desold e e r a p p a r a a t bestaat u i t een c y l i n d e r w a a r i n een z u i g e r en een d r u k v e e r z i j n g e m o n teerd. Bij het spannen d u w t d e z u i g e r de l u c h t u i t de c y l i n d e r en z u i g t b i j h e t snel o n t s p a n n e n h e t v l o e i bare soldeertin o p . N a t u u r l i j k bestaan er v o o r h e t s o l d e r e n n o g veel m e e r

h u l p m i d d e l e n . We h e b b e n e c h t e r de m e e s t b e l a n g r i j k e de r e v u e l a t e n passeren. W e h o p e n d a t h i e r d o o r de keuze van het soldeermat e r i a a l iets g e m a k k e l i j k e r is geworden.

Het desoldeerapparaat SS 011 kost ongeveer 4 0 gulden. Een metalen cylinder en een teflon buisje voorkomen elektrostatische ontladingen; gevoelige komponenten worden daardoor voor beschadiging behoed. De zuiger wordt door een druk op een knop in werking gesteld. Voor het schoonmaken schroeven we eenvoudig het teflon buisje los. Het soldeertin kan nu makkelijk uit de cylinder worden verwijderd. Bij het kopen van een desoldeerapparaat moet erop gelet worden dat een paar teflon buisjes extra worden meegeleverd.

soldeerstations Met soldeerstations is het mogelijk de temperatuur van de soldeerstift naar wens in te stellen. De temperatuurvoeler in de soldeerpunt meet de temperatuur en geeft deze door aan een elektronische eenherd. Deze zorgt er voor dat de ingestelde temperatuur tijdens het solderen konstant b l i j f t .

Het desoldeerapparaat, type SS 011 (fabrikaat Edsyn). Desoldeerapparaten zijn meestal goed verkrijgbaar. De kosten liggen tussen de 1 5 en 80 gulden. Als voorbeeld w o r d t hier het soldeerstation van het fabrikaat Weller genoemd. Het heeft o.a. de volgende eigenschappen: temperatuur traploos regelbaar van 40 C tot 450 C C; LED voor indikatie van de opwarmperioden; filter voor het onderdrukken van de netspanningspieken; houders voor soldeerbout en reservestiften; speciaal sponsje voor het schoonmaken van de soldeerpunt.

DIGI-taal lessen in enen en nullen

A+S

Druk op de knop naast de deur en de bel gaat (aan). Laat de knop los: de bel gaat uit. Op de wasautomaat kunt u kiezen (omschakelen) tussen " w i t t e was" en "bonte was". Op uw versterker zit een knop om te kiezen, dus om te schakelen, tussen de weergave van grammofoonplaten en het luisteren naar de radio. Allemaal voorbeelden van in-, uit- en omschakelen. Wist u dat dat óók kan met enen en nullen? Daar gaan we het deze keer over hebben. Met een EN-poort is het mogelijk om een logisch signaal inen uit te schakelen met behulp van een tweede logisch signaal. Kijk maar:

s

A

EN A •S

b

0 1

0 0

uit]

0 1

0 1

aan]

0 *U

83732X- 1

n !i

OF A +S

S

A

;o

o

i 0

1

0 1

• 1 i 1

0 1

1 1

i

aan * i _ —

deel 5: schakelen met poorten

1

zitten TTL-poorten. Bij zogenaamde CMOS-poorten, die u óók in Elex zult tegenkomen, mag dat niet. N iet gebruikte CMOS-ingangen moeten altijd, afhankelijk van het type poort, met +5 V of met 0 V worden verbonden.) Met een OF-poort gaat het ook:

Signaal A is het te schakelen, dus het al dan niet door te geven signaal. Met S wordt geschakeld. Indien S " 0 " is, is de EN-poortuitgang altijd " 0 " ; A kan hoog of laag springen, maar dat verandert niets aan de uitgang. De logische schakelaar staat in de stand " u i t " . Nu maken we S " 1 " . En wat gebeurt er? Als A " 1 " is, is de poortuitgang dat ook en als A " 0 " is . . . jawel hoor, uitgang ook " 0 " . Met andere woorden: nu w o r d t A doorgegeven naar de poortuitgang; de logische schakelaar staat in de stand " a a n " . Even uitproberen op de Digi-trainer. Neem een NEN-poort en een inverter (= NEN-poort met één ingang open of, eigenlijk beter, met +5 V verbonden). U mag uiteraard de ingangsfunkties A en S verwisselen:

(Nog even over die losse ingang van de als inverter gebruikte NEN-poort. Los mag op de Digi-trainerprint, want daarop

J

uit;

Nu zijn de rollen voor S omgekeerd: de logische schakelaar als S " 0 staat in de stand "aan " cmo ^ " iis, ^ sen i n met n s i uS " 1 " trekt U C M Ude C OF-poortuitgang zich niets aan van A. Ook de OF-schakelaar proberen we uit op de Digi-trainer. Neem een OF-poo poort (Y) en een inverter (U):

U k u n t eventueel de inverter in figuur 2 of figuur 4 weglaten. De overblijvende NEN-poort (figuur 2), respektievelijk NOF-poort (figuur 4) fungeert dan nog steeds als logische schakelaar. Alleen w o r d t nu in de stand " a a n " het te schakelen signaal A omgekeerd, dus geïnverteerd doorgegeven.

Keuzeschakelaars (omschakelen) Het is in principe mogelijk om een logische omschakelaar (= keuzeschakelaar) te maken door meerdere logische schakelaars te kombineren. Neem twee EN-poortschakelaars a la figuur 1, zorg voor de schakelsignalen S en S (A "aan"? Dan B " u i t " . En omgekeerd natuurlijk) en knoop de twee poortuitgangen aan elkaar:

Helaas, zó simpel gaat dat niet. Poortuitgangen mag je lang niet altijd zo maar aan elkaar knopen. Geen nood, een OFpoort kombineert de uitgangssignalen van de twee logische schakelaars:

A

Hé! De gestippelde schakeling doet precies hetzelfde als een NEN-poort. En die hebben we! (Dus een NEN-poort kun je óók maken uit een OF-poort, met alle ingangen geïnverteerd. Trouwens, een NOF-poort ontstaat als alle ingangen van een EN-poort worden geïnverteerd. Probeer dat maar eens uit op de Digi-trainer!) De Digi-trainerversie van figuur 7 ziet er dus zó uit:

• S

1

" \

—1

S

A-S+E

o + o0+1=1 1+0 = 1 1 + 1 = 1

8

9 AO-

De bij het uitgeschakelde logische signaal horende EIMpoortuitgang is " O " , terwijl de ingeschakelde EN-poort netjes het ingeschakelde logische signaal doorgeeft. Datzelfde signaal staat ook op de uitgang van de OF-poort. Voor de volledigheid geven we nog even de waarheidstabel van figuur 6:

Tabel 1.

FE>^ A-S •

E^

A

B

S

A . S

B .S

!o

0 1 0 1

0 0 0 0

0 0 1 1

0 0 0

0~ ~ 1 0 A aan ' B uit j 1 1 _J

0 1 0 1

1 1 1 1

0 0 0 0

0 1 0 1

0 1 0 1

I! !1 i0 '0 !i

E^l

uitgang

1 A uit 1 B aan 1 l

De schakeling van figuur 6 willen we graag op de Digitrainer realiseren. Beginnen we maar eens met de twee ENpoorten. Dat worden twee NEN-poorten, elk gevolgd door een inverter:

AO-

SO

1

Blijft over die ene OF-poort, die natuurlijk te maken is uit een NOF-poort, gevolgd door een inverter. Maar het kan ook anders. Beschouw het gedeelte van figuur 7 dat binnen de gestippelde rechthoek ligt tijdelijk als een aparte schakeling met ingangen P en Q. Bij die deelschakeling hoort de volgende waarheidstabel:

Tabel 2.

p

Q

p

Q

P OF Q

0 0 1 1

0 1 0 1

1 1 0 0

1 0 1 0

1 1 1 0

Maak de volgende verbindingen: Ingang A : M4 Ingang B: N1 Ingang S : L9 N 2 - L9 N3-T5 M 5 - L8 M6-T4 T6- D

B ^

= A-5+B-!

Nu een bijzondere vorm van digitaal omschakelen. Met de nu volgende schakeling kan worden omgeschakeld tussen een EN-poort en een OF-poort, in beide gevallen met ingangen C en D. Ingang S bepaalt welke poortfunktie funktioneert:

De EN/OF-keuzeschakelaar kan ook nog op een andere manier worden gerealiseerd:

10

De eigenlijke schakelaar is opgebouwd met drie NOF-poorten plus een inverter.JVIet het schakelsignaal S wordt nu gekozen tussen X en Y. Neem voor X de NEN-funktie en voor Y de NOF-funktie, en klaar is Kees. Overigens: we hebben al eens kennisgemaakt met schakelingen, waarvan de logische funktie omschakelbaar is. Neem nou de EXOF-schakeling van deel 3 (Elex, november 1983):

11 K.1J

AC—rj&jo^

EXOF

s

A

S©A

•0

0 1

0 1

niet geïnverteerd]

0 1

1 0

geïnverteerd

!1

n

i

J

Uit de waarheidstabel volgt dat het ingangssignaal A w o r d t geïnverteerd als de schakelingang S " 1 " is. Maak je daarentegen S " 0 " , dan verschijnt A met ongewijzigd logisch nivo op de uitgang. Twee poort/inverter-kombinaties leveren de gewenste funkties OF respektievelijk EN. De keuze tussen EN en OF vindt plaats met de schakeling van figuur 8, die al op de Digi-trainer zit. Voor de uitbreiding naar figuur 9 zijn de volgende verbindingen nodig: Ingang C - K13 Ingang D - K12 K11 - R13 R11 - N1 (ingang B) K13-V12 K12-V11 V13-S9 S8 - M4 (ingang A)

In principe zijn alle kondensatoren hetzelfde opgeb o u w d : twee van elkaar geïsoleerde metalen, elk met een aansluiting verbonden, staan evenwijdig tegenover elkaar. Wat de vorm en het materiaal van het diëlektricum (de isolerende laag) betreft, bestaan er echter veel verschillen. Vaak w o r d t kunststoffolie als diëlektricum gebruikt. Bij de fabrikage van een gewikkelde kondensator worden twee lagen aluminiumfolie en twee lagen kunststoffolie beurtelings

op elkaar gelegd en daarna te zamen opgerold. De gelaagde kondensator bestaat uit een aantal op elkaar gestapelde lagen aluminiumen kunststoffolie. Het voordeel van beide konstrukties is dat steeds twee oppervlakken evenwijdig tegenover elkaar staan. De oppervlakte van de werkzame metaalvlakken w o r d t hierdoor verdubbeld. Intussen zijn veel fabrikanten overgegaan t o t het opdampen van de aluminiumlaag op de kunststoffolie. Gewikkelde en gelaagde kunststoffolie-kondensa-

allerlei kor aluminiumfolie • diëlektricum -

toren worden vaker gebruikt dan micakondensatoren of keramische kondensatoren. Mica en keramiek zijn echter zeer geschikt voor hoge frekwenties. Denk bijvoorbeeld aan radio of televisie. De elektrolytische kondensator (kortweg elko genoemd) werkt totaal anders. Tussen de lagen folie bevindt zich een papierlaag, die eerst in een elektrolyt (een chemische vloeistof) werd gedompeld. Als de kondensator is gebouwd, krijgt hij in de fabriek een

Figuur 1. Bij de gewikkelde kondensator zijn de aluminiumen kunststof lagen opgerold. Figuur 2. De op elkaar gestapelde metaal- en kunststoflagen van een gelaagde kondensator. Figuur 3. Deze gelaagde kondensatoren hebben een kunststofmantel. Ze zijn zo klein, dat de gegevens (kapaciteit 47 nF en maximale spanning 63 V) niet voluit geschreven kunnen worden.

bepaalde spanning te verduren. Hierbij zorgt de elektrolyt voor een zeer dunne oxydelaag aan het oppervlak van de folie aan de anode. Deze laag isoleert de beide folies van elkaar. Omdat de oxydelaag zeer dun is, hebben de elektrolytische kondensatoren naar verhouding een grote kapaciteit, soms meerdere 10.000 M F (1 M F = 1 mikrofarad = 1 miljoenste farad). Tegenwoordig bestaan er al eiko's met een kapaciteit van 1 F (één hele farad!). Ze mogen echter alleen voor gelijkspanning worden ge-

diëlektricum • aluminiumfolie I

o-

gggf

*•

o

)

bruikt, want door de ompoling zou de oxydelaag worden afgebroken. Op iedere elko staat de juiste polariteit aangegeven. In het algemeen is de werkspanning, dus de maximale spanning, lager dan die van de gewone folie-kondensatoren (dat zijn de niet-elektrolytische kondensatoren). Als plaatmateriaal gebruikt men zowel aluminium als tantaal; men spreekt dan ook van aluminium- en tantaal-elko's. Tantaal-elko's zijn zeer klein van vorm. Ze zien er uit als lakdruppels met twee "beentjes". Lucht is het isolerende materiaal van de variabele kondensator. Voor deze kondensator wordt geen aluminiumfolie maar echte platen gebruikt. Een zo groot mogelijke plaatoppervlakte w o r d t meestal verkregen door meerdere platen in de vorm van pakketjes te rangschikken. Twee platenpakketjes zijn van elkaar geïsoleerd; het ene kan door aan een as te draaien, waarop het bevestigd is, meer of minder

in het andere worden geschoven. Daardoor kan de oppervlakte van de tegenover elkaar staande plaatgedeelten, en dus ook de kapaciteit, worden veranderd. Miniatuurformaten worden van zeer dunne platen en lagen kunststoffolie gemaakt. De laatste zorgen voor een bepaalde afstand tussen de pakketjes. De maximale kapaciteit van de gewone variabele

kondensator is niet erg hoog, meestal enkele 100 pF (1 pF = 1 picofarad = 1 biljoenste farad). Ze worden in transistorradio's ingebouwd voor het afstemmen van de zenders. Intussen nemen zogenaamde kapacitietsdioden de plaats in van deze variabele kondensatoren. Deze dioden hebben een kapaciteit die afhankelijk is van de in sperrichting aangelegde spanning.

Figuur 4. Gelakte keramische kondensatoren. Figuur 5. Elektrolytische aluminium-kondensatoren zijn meestal te herkennen aan het aluminium omhulsel. Figuur 6. Een dubbele variabele kondensator met vijf platenpakketjes. De twee op een as gemonteerde pakketjes (boven) kunnen meer of minder in de vast opgestelde pakketjes (onder) worden gedraaid.

De afvlakkondensator, ook wel bufferkondensator genoemd, is een "passieve stabilisatieschakeling". Hij stabiliseert gelijkspanningen, bijvoorbeeld de door de bruggelijkrichter geleverde spanning in een voeding. Figuur 1 t o o n t de normale voeding (zonder elektronische stabilisatie). De

83726X-1

de afvlakkondensator 220 V wisselspanning w o r d t door de transformator (Tr) omgezet in een ongevaarlijke spanning. De bruggelijkrichter, die bestaat uit d e d i o d e n D I t o t en met D4, verandert de wisselspanning in gelijkspanning. Als de bovenste trafo-aansluiting positief en de onderste negatief is, dan geleiden de dioden D2 en D3, zodat ook achter de gelijkrichter de plus boven en de min onder ligt. Na het wisselen van de polariteit (dan ligt de min dus boven en de plus onder) geleiden D1 en D4. De bruggelijkrichter geleidt altijd zo, dat de uitgangspolariteit gelijk blijft. De spanning is echter allesbehalve konstant. Ze wordt dan ook een pulserende gelijkspanning genoemd. Figuur 2b t o o n t dat de spanningsverandering, brom genoemd, een overblijfsel is van de oorspronkelijke wisselspanning. De afvlakkondensator maakt van de pulserende gelijkspanning een afgevlakte gelijkspanning; dit is de in figuur 2c getekende spanning. Als de pulserende gelijkspanning stijgt, wordt de afvlakkondensator opgeladen. Als de gelijkspanning daalt, w o r d t de door de kondensator opgeslagen elektrische energie weer afgegeven. Op die manier worden de " l e g e " ruimten tussen de pieken opgevuld (zie figuur 3). Tijdens dit ontladen treedt

2 a •18V+-

-f-

tijd

tijd

1/50 s

83726X-2

Figuur 1. Zo zien bijna alle voedingsschakelingen er uit. De wisselspanning wordt omlaag getransformeerd, door een gelijkrichter omgezet in gelijkspanning en door een afvlakkondensator (C) afgevlakt. Figuur 2. De gelijkrichter zorgt ervoor dat de polariteit niet meer wisselt. Hij kan echter niet verhinderen dat de gelijkspanning steeds tot nul terugkeert (2b). De afvlakkondensator zorgt voor de overbrugging van de open ruimten (2c). Figuur 3. Door de stijgende gelijkspanning wordt de afvlakkondensator opgeladen. Tijdens het dalen van de gelijkspanning wordt de door de afvlakkondensator opgeslagen energie weer afgegeven.

Figuur 4. Een pulserende gelijkspanning bestaat uit een gelijk- en een wisselspanning. De kondensator zorgt voor kortsluiting van de wisselspanning. Alleen de gelijkspanning verschijnt ongehinderd aan de uitgang van de voedingsschakeling.

ook een minieme daling van de spanning van de afvlakkondensator op; van een 100% konstant blijvende gelijkspanning is dan toch nog geen sprake. Deze overblijvende spanningsverandering noemt men de resterende brom of rimpel. Hoe groter de kapaciteit van de afvlakkondensator, des te kleiner de resterende brom. Daarom, en omdat de polariteit van de spanning over de afvlakkondensator toch niet wisselt, worden uitsluitend elektrolytische kondensatoren (eiko's) gebruikt; deze kunnen immers een kapaciteit van meerdere duizenden ;uF hebben.

De afvlak-elko heeft nog een tweede funktie. De aangesloten elektronica neemt de stroom niet altijd gelijkmatig op. Stroom kan ook zeer onregelmatig worden opgenomen, waardoor flinke stroompieken kunnen ontstaan. De kondensator levert zulke stroompieken zonder problemen, omdat de opgeslagen energie altijd direkt en naar believen te gebruiken is. Zonder elko zou de spanning over trafo en gelijkrichter gedurende belastingspieken voor korte tijd dalen. Ook in elektronische schakelingen hebben eiko's vaak de taak spanningsveranderingen af te vlakken of als buffer voor

stroompieken te fungeren. Overigens kan de funktie van de afvlak-elko ook anders worden uitgelegd. Kondensatoren laten wisselstroom door, gelijkstroom echter niet. De pulserende gelijkspanning (figuur 2b) kan worden gezien als een samenstelling van konstante gelijkspanning en een wisselspanning (figuur 4). De afvlak-elko laat de wisselstroom door naar de minleiding en zorgt zo voor kortsluiting van de wisselstroom. De gelijkspanning verschijnt dus ongehinderd aan de uitgang van de voedingsschakeling.

50»470xF 50**'

30PF 50V330PF

mi

@&m een praktische soldeerthhouder Krijgt u ook de beste ideeën als u ze net niet nodig hebt? Op het idee van de soldeertinhouder kwamen we al kauwende op een balpen toen we met een artikel bezig waren. De soldeertinhouder is in een ommezien gemaakt. Uit een oude balpen w o r d t de stift verwijderd. Daarna draait men het soldeertin (voor ons laboratoriummodel was dat een stuk van 1,15 m) om een breipen of balpenstift. Schuif vervolgens het soldeertin van de breinaald of stift, knip het

zo af dat aan het uiteinde nog een kort recht stuk overblijft en schuif het in de lege balpen. Tijdens het solderen kan telkens een paar centimeter soldeertin uit de houder worden getrokken. Afgezien van het feit dat het grauwe soldeertin nu in een mooi en kleurig jasje is gestoken, heeft de houder ook praktische voordelen. Bij het solderen k o m t men meestal handen tekort. De soldeerbout, het soldeertin en de onderdelen die worden gesoldeerd, moet men allemaal vasthouden. Het soldeertin kan men nu tenminste tussen de tanden klemmen zonder van het giftige lood te moeten proeven.

I

•f'

* «

' JÊÊK

% |:

%

kondensatordekade met vier trappen " H é " , zouden trouwe Elexlezers kunnen denken, "hebben we zoiets al niet eerder gehad?" Inderdaad, in november hadden we de weerstandsdekade met vijf trappen. Waarschijnlijk is dat artikel bij deze of gene nog wel in het achterhoofd blijven hangen, of wellicht heb je hem gebouwd. Wie er het fijne van w i l weten kan het betreffende artikel nog eens nalezen in het novembernummer op bladzijde 42. Nu iets soortgelijks, maar dan met kondensatoren. De schakeling is nou niet bepaald revolutionair, maar een dekadebank (met weerstanden of kondensatoren)

l

~o o^

is heel handig bij experimenten en uitprobeersels. Een kondensatordekade is op te vatten als een kondensator waarvan de waarde met schakelaars instelbaar is. Die waarde kan gekozen worden tussen 100 pF en zo'n 750 nF. In figuur 1 zie je een f o t o van het bedieningspaneel. Er zijn vier draaischakelaars en vier aansluitbussen voor banaanstekers. De kapaciteitswaarden bij de schakelaar die het meest links zit, zijn gegeven in pF (picofarad). De twee aansluitbussen die hieronder zitten, horen bij deze schakelaar. De drie andere schakelaars zijn geijkt in nF (nanofarad)

en horen bij de twee rechter aansluitingen. De meest linkse schakelaar met de aansluitbussen daaronder w e r k t apart, terwijl de andere drie schakelaars gekoppeld zijn. Het schakelschema in figuur 2 maakt d i t duidelijk. Schakelaar S1 w e r k t met zijn zes kondensatoren als zelfstandige eenheid. De schakelaars S2, S3 en S4 zijn met het moederkontakt met elkaar verbonden. Over schakelaar S1 met de zes hiermee verbonden kondensatoren valt niet veel bijzonders te vermelden. Het hiervolgende tabelletje maakt duidelijk welke kondensatorwaarde op de twee

•-o

o-J

Figuur 1. Het is aan te bevelen de kondensatordekade in een stevige kast onder te brengen. Dat is niet alleen mooi, maar verhoogt ook de "gebruikersvriendelijkheid" (zoals dat tegenwoordig zo fraai heet). Figuur 2. De in totaal 24 kondensatoren zijn in vier groepen van elk zes stuks opgedeeld. Het groepje verbonden met S1 kan onafhankelijk van de rest werken. Met behulp van S2, S3 en S4 kunnen verschillende kondensatoren afzonderlijk gebruikt of parallel geschakeld worden.

linker aansluitbussen ter beschikking staat bij een bepaalde stand van S i . czl

cal

C4

T T T °

P /S2

Ó

OP /s3

O D /s.

Ó

Vtil 8 yp

stand van S1 0 1 2 3 4 5 6

kondensatorwaarde (pF) 0 100 150 220 330 470 680

Iets minder eenvoudig is het bij de schakelaars S2 . . . S4 met hun kondensatoren. Door twee schakelaars in de nul-stand te zetten en alleen de derde te gebruiken kunnen 18 kondensatorwaarden ingesteld worden. Maar door meerdere schakelaars gelijktijdig te gebruiken worden er kondensatoren parallel geschakeld waardoor er veel meer kombinatiemogelijkheden ontstaan. Hoe dat parallelschakelen gaat zie je in figuur 3. Daar zijn de schakelaars S2, S3 en S4 afgebeeld met elk een.kondensator. Als S2 gesloten is en de andere twee schakelaars geopend zijn, k o m t de kapaciteit tussen de aansluitingen overeen met de waarde van C2. Worden echter alledrie de schakelaars gesloten, dan krijg je een totale kapaciteit ter grootte van de som van de afzonderlijke kapaciteiten: c

Ü

t o t a a l = C2 + C3 + C4

Kondensatoren parallel schakelen wil dus zeggen dat de kondensatorwaarden opgeteld moeten worden. Wat betekent dat nu in praktijk? Dat zullen we met wat voorbeeldjes duidelijk maken.

Voor een experiment is een kondensator van 270 nF nodig. Met de kondensatordekade is dat heel eenvoudig in te stellen: schakelaar S4 w o r d t op 220 (nF) gezet en S3 op 47 (nF). De totaalwaarde w o r d t dan 267 nF. Dat is wel niet precies 270 nF, maar dat w i l niet zoveel zeggen. Normale, overal verkrijgbare kondensatoren kunnen in de regel 10 a 20% afwijken van hun opgegeven waarde. Bij deze ruime toleranties (= mogelijke afwijkingen) vallen die theoretisch ontbrekende 3 nF geheel in het niet. Een ander voorbeeld: d i t keer willen we een kondensator hebben van 39 nF. Hiervoor w o r d t S2 op 6,8 en S3 op 33 gezet. S4 blijft gewoon in de nulstand staan. Zo ingesteld hebben we een kondensator van 6,8 nF + 3 3 n F = 3 9 , 8 n F t o t onze beschikking. Door de diverse kombinaties, ingesteld met S2, S3 en S4, is het mogelijk waarden in te stellen tussen O n F en 754,8 nF (6,8 nF + 68 nF + 6 8 0 n F = 754,8 nF). De kondensator die met S1 ingesteld kan worden, kan ook in het geheel betrokken worden, maar dan moet die wel via snoertjes met banaan-

Figuur 3. Het principeschema van een kondensatordekade. Bij het parallel schakelen van meerdere kondensatoren worden de afzonderlijke kondensatorwaarden opgeteld. Figuur 4. Als je de weersta ndsdekade toevallig al gebouwd hebt (of nog gaat bouwen), kun je twee vliegen in één klap slaan; de achterwand van de kast van de weerstandsdekade kan gebruikt worden als frontplaat van de kondensatordekade. Figuur 5. De kondensatoren worden rechtstreeks op de schakelaars gesoldeerd. Dit kan het beste gedaan worden vóór de schakelaars in de kast gemonteerd worden; dan kun je er nog goed bij. Er moeten draaischakelaars met minstens zeven standen gebruikt worden.

_ » . moederkontakt van S3, S4

—»- naar kondensatoren op S3, S4

83729X-5

stekers extern parallel geschakeld worden.

Bouwbeschrijving Er is geen print nodig om de kondensatordekade op te bouwen, maar er moet wel enig soldeerwerk verricht worden. In totaal moeten 24 kondensatoren aan de soldeeroogjes van de schakelaars gesoldeerd worden (figuur 4 en 5). Van elke kondensator k o m t één aansluiting aan de schakelaar. De zes andere aansluitingen van de kondensatoren die aan S1 hangen, worden met elkaar doorverbonden met een blank stukje draad en vervolgens met één van de twee linker aansluitbussen verbonden. De tweede aansluitbus moet verbonden worden met het middelste kontakt (moederkontakt)

van SI. De vrije aansluitdraden van de 18 kondensatoren die op S2, S3 en S4 gesoldeerd zijn, moeten ook onderling verbonden worden en ver-

6

volgens met één van de rechter aansluitbussen. T o t slot worden de moederkontakten van S2 . . . S4 gekoppeld en aangesloten op de overgebleven aansluitbus. Bij de aanschaf van de kondensatoren moet de vraag gesteld worden hoe groot de gewenste nauwkeurigheid moet zijn. Als je een wat grotere tolerantie op de koop toeneemt, kun je gewone standaardkondensatoren nemen. De dekadebank zal er niet minder om werken. Wie meer nauwkeurigheid wenst, kan echter speciale kondensatoren met een kleinere tolerantie vragen. Meer dan een gulden of vijf duurder hoeft het er niet op te worden. Bij de bouw is het het handigste als eerst de kondensatoren op de schakelaars gesoldeerd worden en het geheel daarna pas in de kast gemonteerd wordt. Wie ook al de weerstandsdekade heeft gebouwd (of nog gaat bouwen), kan de

Gebruik Weerstands- en kondensatordekades zijn samen bij uitstek geschikt voor experimenten met zogenaamde RC-leden. Deze schakelingen (in figuur 6 staan een aantal voorbeelden) zijn van een bijzonder belang bij wisselstroom. Het zijn frekwentie-afhankelijke netwerken, daarom kunnen ze als filters dienen. De schakeling van figuur 6a laat vooral hoge frekwenties door, die van 6b doet dat juist met de lage frekwenties en de schakeling van 6c laat een bepaald frekwentiegebied door. Op de precieze werking kunnen we hier niet

c

O-W

-o

o-o

D • o-

kondensatordekade in dezelfde kast onderbrengen (figuur 4). Dat is zowel ruimte- als prijsbesparend en ook bijzonder handig. Beide dekades heb je zo tijdens experimenten bij de hand, de ene aan de voorkant en de andere aan de achterkant.

-o

o

* * o

-o

Figuur 6. Weerstands- en kondensatordekades kunnen gebruikt worden om RC-netwerken mee te maken. Deze spelen bij wisselstroom een belangrijke rol. De hier afgebeelde schakelingen zijn een hoogdoorlaatfilter (a), een laagdoorlaatf ilter (b) en een banddoorlaatfilter (c). Te zijner tijd komen we hierop terug. Figuur 7. Tussen punten A en B wordt de kondensatordekade aangesloten aan de toongenerator. Zo kan men verschillende frekwenties instellen.

o-

•o

o c± i * o

o 9V

-al -® T1,T2 = BC547B

ingaan. Maar over een tijdje zullen we dit onderwerp uitvoerig behandelen. Wie geen zin heeft om zo lang te wachten kan toch aan de slag met een experiment. In figuur 7 staat een schakeling daarvoor getekend. De transistoren T 1 en T 2 vormen samen met de weerstanden en de kondensator een bijna komplete toongenerator. Bijna kompleet, want er ontbreekt nog één kondensator tussen de punten A en B. Als deze kondensator erin zit heb je een schakeling die een blokspanning opwekt (een astabiele multivibrator). De puls/pauze-verhouding en de frekwentie is afhankelijk van de kondensatorwaarde. Je raadt het al: op de punten A en B w o r d t de kondensatordekade aangesloten. Om nu ook nog iets te horen moet er een eindversterkertje worden aangesloten. Een ideale gelegenheid om de universele luidsprekereenheid, die elders in dit nummer beschreven w o r d t , eens uit te proberen. De ingang van de luidsprekereenheid w o r d t verbonden met punt B van de toongenerator. De punten A en B worden verbonden met de aansluitbussen die bij S1 horen. Met S1 in de stand " 1 5 0 p F " moet er een hele hoge toon uit het luidsprekertje komen. Hoe hoger de kondensatorwaarde gekozen w o r d t , des te lager zal de toon worden. Door de punten A en B te verbinden met de bussen die bij S2 . . . S4 horen kunnen nog grotere kondensatorwaarden gemaakt worden. Met het verdraaien van de schakelaars kan er zo een hele reeks verschillende tonen opgewekt worden.

lolografrie In het Technisch Tentoonstellingscentrum van de T H Delft vindt een (permanente) tentoonstelling plaats die eigenlijk iedereen een keer gezien zou moeten hebben. Elektronica-hobbyist of niet, voor iedereen die een beetje geïnteresseerd is in techniek, is het gewoon ontzettend boeiend wat hier te zien valt. We bedoelen de tentoonstelling "holografie". De expositie is opgesplitst in twee delen. In het eerste deel wordt verklaard wat holografie is, hoe men hologrammen maakt, hoe de drie-dimensionale beelden ontstaan, welke soorten hologrammen er zijn en waarvoor holografie in de techniek wordt gebruikt. De theorie wordt toegelicht met een aantal opstellingen, waarvan een deel door het publiek zelf kan worden bediend. In het tweede deel is een dertigtal hologrammen geëxposeerd. Kortgeleden zijn er enkele unieke nieuwe hologrammen bijgeplaatst. In de holografie houdt men zich onder meer bezig met het maken van drie-dimensionale beelden van objekten. Vaak lijken de beelden zo echt, dat men overtuigd is door een venster naar een daar achter geplaatst reëel voorwerp te kijken. Sommige hologrammen geven zelfs een beeld, dat gedeeltelijk vóór het hologram is gelegen. Er bestaan verschillende soorten hologrammen. Allereerst maakt men onderscheid tussen transmissie- en reflektiehologrammen, afhankelijk van het feit of het beeld ontstaat na reflektie tegen of transmissie door het hologram. Voorts kent men

nog de regenboog- en multiplexhologrammen. Deze laatste zijn dubbel interessant, omdat hierbij een beweging is "ingevroren", die t o t leven gebracht kan worden door al kijkend langs het hologram te lopen.

Het Technisch Tentoonstellingscentrum TTC is dagelijks geopend van 10-17 uur, behalve op zon- en feestdagen. De toegang is gratis. Bij groepsbezoek aan de tentoonstellingen in het TTC wordt verzocht vóóraf met het TTC kontakt op te nemen (tel. 015-783038). Voor begeleiding kan desgewenst zorg worden gedragen. Voorts kunnen op verzoek enige films worden vertoond.

* *

*

*

Woo\ gebeurd... Zoals iedereen wellicht weet, wordt tegenwoordig bijna alles in blokken verdeeld. Denk maar eens aan bijvoorbeeld het Oostblok met daar lijnrecht tegenover (althans in veel opzichten) het Westen. Maar ook op kleinere schaal k o m je blokvorming helaas steeds meer tegen. Het schijnt dat zelfs de computerwereld op een ongezonde manier in blokken is verdeeld: aan de ene kant het Westen en aan

de andere kant het (verre) Oosten. " U i t e r a a r d " zijn in dit geval de Japanners de booswichten, tenminste, als we de westerse computertechnici mogen geloven. Volgens deze gerenommeerde " t e c h n e u t e n " verdienen hun oosterse kollega's hun brood voornamelijk met het kopiëren van westerse apparatuur. Hoe het ook z i j , het volgende verhaal, dat eigenlijk heel goed als skript voor een misdaadfilm gebruikt zou kunnen worden, doet toch het vermoeden rijzen dat de hele geschiedenis een kern van waarheid bevat. Het "draaiboek" in telegramstijl: San Francisco, 1 9 8 1 . IBM, 's werelds grootste computerconcern, verneemt uit "betrouwbare b r o n " dat geheime gegevens in handen van het elektronica-concern Hitachi terecht zijn gekomen. De informant, een ex-politie-ambtenaar, schakelt de FBI in. Deze organisatie start in november 1981 operatie " s t i n g " (stekel). Ze openen onderde naam " G l e n m a r " een schijnfirma in de staat Californië. Deze firma geeft zich uit als computer-adviesburo en probeert onder dat mom kontakten aan te knopen met Hitachi en Mitsubishi. Prompt bijten beide firma's in het aas en geven Glenmar een lijst van zaken die ze graag zouden willen hebben. Onnodig te vermelden dat alles wat ze vroegen geheime IBM-gegevens waren. Omdat Glenmar alles wat ze wilden hebben via een ingewijde IBM-medewerker kon krijgen, kwam het t o t een bloeiende handel in geheime informatie en computerprogramma's. Uiteraard moest Glenmar ervoor zorgen dat de Japanners geen argwaan zouden

krijgen. Ze sloten daarom een overeenkomst af die bij dergelijke praktijken niet gebruikelijk is, maar die nu in hun voordeel werkte. In deze overeenkomst werd vastgelegd dat alle bewijsmateriaal zou worden vernietigd en dat de verkochte informatie alleen maar aan geselekteerde, betrouwbare personen zou worden getoond. Heel slim, want hoe minder mensen er vanaf wisten, hoe kleiner natuurlijk de kans dat iemand het " l u c h t j e " zou ruiken. Op 22 juni 1982 sloot de FBI zijn netten: een Mitsubishi-koerier, die net banden met IBM-computerdiagnoseprogramma's had ontvangen (voor het lieve sommetje van S 26.000), werd op het vliegveld gearresteerd. Zeven verdere arrestaties volgden. Voor 12 Japanners werd om uitlevering verzocht. Nadat balans was opgemaakt, bleek dat t o t juni '82 bijna $ 650.000 over, of beter gezegd onder, de toonbank was gegaan. Hitachi (en de betrokken medewerkers) werd een boete van $24.000 opgelegd. De firma Mitsubishi wacht het proces af. Er blijven echter nog enkele belangrijke vragen onbeantwoord: Wist de top van het Mitsubishi-concern van deze aankopen af? (Zelf ontkent ze dat ten zeerste.) Welke rol speelde IBM bij de operatie sting? (We moeten niet vergeten dat Hitachi de voornaamste konkurrent is van deze Amerikaanse computergigant). Maar goed, het is gelukkig niet onze taak om op deze vragen een antwoord te geven. . .

WËiÊ^m ytijff'1

w

Tiptoetsen, sensorschakelaars, TAP's (Touch Activated Programmers) of hoe ze ook mogen heten, in principe is er niets nieuws onder de zon. Al meer dan tien jaar geleden heeft het maandblad Elektuurde eerste tiptoets ontwikkeld en gepubliceerd. En in de jaren die daarop volgden, zijn in veel apparaten de mechanische schakelaars verdrongen door tiptoetsen. Geen enkele zichzelf respekterende fabrikant komt nog op het idee een T V met mechanische programmakeuzetoetsen uit te rusten. De nadelen van mechanische toetsen zijn duidelijk: slijtage, een onelegante " k l i k " bij het schakelen, vaak snel vervuilende kontakten en bedieningsongemak t o t vingerkneuzingen toe in de meest dramatische gevallen. Met een tiptoets gaat dat veel fraaier. Eenvoudig even met de vinger aantippen en de elektronica voert de gewenste schakelhandeling snel en geruisloos uit.

Principe en mogelijkheden Het type schakelaar waar

we het hier over hebben, heeft twee elektrisch geleidende aanraakvlakken die door een smalle spleet ten opzichte van elkaar gei'soleerd zijn. Daarom is de weerstand tussen die vlakken oneindig hoog. Door nu met een vinger beide aanraakvlakken met elkaar te verbinden, zal de weerstand dalen van oneindig t o t onder de 500 k£2. De precieze weerstand hangt af van meerdere faktoren: de specifieke huidweerstand die van mens t o t mens verschilt, de grootte van het kontaktvlak, de kracht waarmee de vinger aangedrukt w o r d t en niet in de laatste plaats de vochtigheid van de vinger. Laten we de proef op de som nemen. Daarvoor hebben we twee stuivers nodig die met behulp van twee krokodillebekklemmetjes op een multimeter worden aangesloten (figuur 1). De multimeter moet in het hoogste weerstandsbereik geschakeld worden. De munten worden zo dicht bij elkaar gelegd dat de luchtspleet ertussen gemakkelijk met een vinger overbrugd kan worden. Zodra die vinger erop ge-

houden wordt zal de meter uitslaan. De wijzeruitslag wordt groter (de weerstand dus kleiner) als de vinger harder aangedrukt of natgemaakt w o r d t . Het principe is duidelijk: de huid heeft een bepaalde weerstand die, zodra ze de luchtspleet tussen twee aanraakvlakken overbrugt, de stroomkring sluit. Als een spanningsbron is aangesloten kan er een stroom gaan lopen. Van het principe nu naar de konkrete mogelijkheden. De eerste mogelijkheid staat in figuur 2. Er zijn twee funktieblokken. Blok A versterkt het stroompje dat gaat lopen zodra de kontaktvlakken aangeraakt worden. Als die stroom groot genoeg is k o m t de uitgangstrap (blok C) in aktie die ervoor zorgt dat het relais bekrachtigd wordt. Het relais blijft aangetrokken zolang de vinger op de kontaktvlakken gehouden wordt. Anders is dat bij de tweede mogelijkheid, in figuur 3. Tussen de blokken A en C is een derde blok, blok B, geschakeld. Dit blok stelt een f l i p f l o p voor, een elek-

tronisch geheugen in zijn eenvoudigste vorm. Zodra de ingangstrap A de sensorstroom versterkt wordt de flipflop ge-set. Dat betekent dat er een signaal aan de uitgang komt dat daar blijft staan, ook als de vinger weggehaald wordt. Daardoor zal het relais bekrachtigd blijven. Om het relais weer te laten omschakelen moeten de kontaktvlakken voor een tweede keer aangeraakt worden. De f l i p f l o p krijgt dan een reset-puls waardoor de eindtrap (blok C) geen signaal meer krijgt en de stroom door de relaisspoel afgebroken wordt. Het relais valt weer terug in de uitgangspositie en het aangesloten apparaat wordt uitgeschakeld.

De schakeling De drie funktieblokken uit figuur 3 zijn zonder moeite terug te vinden in de schakeling van figuur 4. Blok A, de ingangsversterker, wordt gevormd door de drie transistoren (T1 t / m T3), de weerstanden R1 t / m R6 en kondensator C 1 . Zodra een vinger op de kontaktvlakken wordt gehouden, loopt er een stroompje van de plus via R 1 , de vinger en

R2 in de basis van T 1 . Omdat de totale weerstand tussen de plus en de basisaansluiting nogal hoog is, zal dit een heel klein stroompje zijn van slechts enkele mikro-ampères (één mikro is een miljoenste deel). De kombinatie van T 1 , T2 en T3 werkt op de manier zoals beschreven in het artikel "turbotransistor" elders in dit nummer. T 2 en T3 hebben de taak het signaal van T l verder te versterken, zodat aan de uitgang van de ingangstrap (het knooppunt van R5 en R6) een voldoende groot signaal staat om de rest van de schakeling te laten funktioneren. Het middelste gedeelte van de schakeling, omgeven met een stippellijn, stelt blok B voor. Dit is de f l i p f l o p die de taak heeft het ingangssignaal vast te houden (geheugenwerking). De werking is als volgt: als uitgangssituatie nemen we aan dat T5 in geleiding is (de spanning U6 is praktisch 0 V)

en dat T4 spert (U2 is gelijk aan de voedingsspanning). Worden nu de kontaktvlakken door de huidweerstand overbrugd, dan komen T 1 , T2 en T3 in geleiding waardoor spanning U-| zal dalen t o t bijna 0 V. Deze spanningssprong wordt via C3 doorgegeven; U4 zal eenzelfde negatieve sprong maken. De basisstroom voor T 5 , die eerst via R9 en D4 liep, wordt nu als het ware via D3 "afgesnoept". Omdat T5 geen basisstroom meer krijgt, zal hij uit geleiding gaan. De spanning op zijn koliektor zal stijgen en dat is voor T4 een reden om in geleiding te komen. Die krijgt nu een basisstroom via R11 en D 1 . Deze situatie houdt zichzelf in stand, ook als de vinger weggehaald wordt. Als de kontaktvlakken voor een tweede keer aangeraakt worden, wordt de negatieve spanningssprong van U-|, via C2 doorgegeven. Het hele verhaal herhaalt zich, zij het dat nu

Figuur 1. Met twee stuivers en een multimeter in het weerstandsbereik kan het principe van de tiptoets gedemonstreerd worden. Figuur 2. Blokschema van de eenvoudigste uitvoering: het relais trekt aan zolang er met de vinger kontakt wordt gemaakt.

A

C

Figuur 3. Blokschema van de uitgebreide uitvoering: de flipflop in blok B houdt de informatie vast. Ook als de vinger weggehaald wordt, blijft het relais in de nieuwe stand staan.

A

B

1

C

n 836 97X

m

Figuur 4. De schakeling. Voor de eenvoudige uitvoering kan de flipflop vervallen (blok B) en wordt de verbinding A-D gelegd. 6 . . . 12 V

Figuur 5. Tijdvolgordediagrammen van enkele spanningen die in de schakeling voorkomen.

Jl

U 4

T4 uit geleiding gaat en T5 in geleiding komt. De schakeling f l i p t (of flopt) weer terug. In figuur 5 zijn de spannings-tijd volgordediagrammen getekend van U i t / m U6U6 is de uitgangsspanning van de flipflop en dient voor het aansturen van de relais-schakeltrap (blok C). Met T6 w o r d t het relais geschakeld. Als Ug gelijk is aan de voedingsspanning zal T6 sperren en staat het relais in de rustpositie. Zodra U6 omlaag d u i k t (T5 k o m t in geleiding) gaat T6 geleiden en wordt het relais bekrachtigd. De kontakten worden gesloten en het aangesloten apparaat w o r d t ingeschakeld. D5 is een beveiliging tegen spanningspieken die optreden bij het uitschakelen van het relais.

Jl

0-

1.2V-

U5

f

0_

1

(

U6

'

Opbouw

„ 83697X-5

De hele tiptoetsschakeling krijgt een plaatsje op een experimenteerprint van 1/2 euroformaat (80 x 100 mm), ofwel een Elex-print formaat 2. In de komponentenopstelling in figuur 6 zijn

twee draadbruggen gestippeld aangegeven (die staan trouwens ook in het schema in figuur 4). De draadbruggen A-B en C-D zijn nodig als de tiptoets kompleet gebouwd wordt, inklusief de flipflop. Draadbrug A-D w o r d t dan niet (!) gelegd. Mensen die een tiptoets willen die alleen voor een kontakt zorgt zolang een vinger op de kontaktvlakken wordt gehouden (momentkontakt), kunnen de onderdelen voor de f l i p f l o p weglaten. Zij moeten draadbrug A-D leggen en de bruggen A-B en C-D weglaten. De opbouw zelf zal met behulp van de komponentenopstelling in figuur 6 en de foto van de opgebouwde print in figuur 7 weinig problemen geven. Voor het relais kunnen ook andere types dan opgegeven gebruikt worden. Daarbij moet er wel op gelet worden dat de spanning van de magneetspoel overeenkomt met de voedingsspanning. Ook moet erop gelet worden of de relaiskontakten de spanning en stroom kunnen schakelen van het aangesloten apparaat. Dat geldt

o—0

os

ig. met name als dat een uit het stopkontakt gevoed apparaat is. Het relais moet parallel geschakeld worden aan de aan/uit-schakelaar, bijvoorbeeld aan die van een stereo-installatie. Hoe dat eruit ziet is getekend in figuur 8. Die aan/uitschakelaar moet natuurlijk op " u i t " gezet worden, anders heeft de tiptoets geen effekt. Voor de voeding van de tiptoetsschakeling kan een 9 V batterijtje gebruikt worden. Het stroomverbruik is als het relais niet is aangetrokken minder dan 3 m A . Liefhebbers kunnen ook een kleine netvoeding gebruiken, bijvoorbeeld de 8 V uitvoering van de voeding die bij de universele luidsprekereenheid staat afgebeeld. De 1 nF kondensator (C1) moet dan vervangen worden door een 10/zF type. Als de tiptoets in een apart kastje w o r d t ingebouwd is hij universeel inzetbaar. De relaiskontakten kunnen met aansluitbussen naar buiten uitgevoerd worden.

o—o

;rO Onderdelenlijst tiptoets R1, R2 = 4,7 MJ2 R3 = 220 k n R4, R13 = 100 k£2 R5 = 4 7 n R6 = 22 k n R7, R12 = 4,7 k n R8, R10 = 47 k n R9, R11 = 4 7 0 k i i C1 = 1 juF/16 V (zie tekst) C2, C 3 = 100 nF C4 = 1 0 M F / 1 6

I®

®l®-

V

D1 . . . D 5 = 1N4148 T1 . . . T 5 = BC547B verder: 1 Elexprint (grootte zie tekst) 9 V batterij Re = Siemens-E-printrelais V23027-A0001-A101 materiaal voor sensor

Figuur 6. De komponentenopstelling. De onderdelen links vormen de flipflop. Als de eenvoudige uitvoering gebouwd wordt, kan de flipf lop vervallen en is er slechts een half zo grote print nodig. Figuur 7. De opgebouwde print. Het blok rechtsonder is het relais.

(O

Finishing touch

8

9V

J

O

^m -®

'

Figuur 8. Het relaiskontakt kan eenvoudig parallel geschakeld worden aan de aan/ uit-schakelaar van het te bedienen apparaat (bijvoorbeeld een stereo-installatie). Figuur 9. Als de tiptoets in een aparte behuizing ondergebracht wordt, is hij universeel inzetbaar. Figuur 10. Met behulp van een metalen kontra-banaansteker kan een heel nette sensor gemaakt worden. De stift binnenin is bijvoorbeeld een passend stuk geïsoleerd installatiedraad.

aan/uit schakelaar van stereo-installatie

Bij het onderwerp tiptoetsen mag dit hoofdstuk natuurlijk niet ontbreken. We gaan het even hebben over de vervaardiging van de aanraakkontakten. Belangrijk is het dat we twee kontakten krijgen die elektrisch van elkaar gescheiden zijn en door een vinger gelijktijdig aangeraakt kunnen worden. Het staat eenieder natuurlijk vrij de fantasie de vrije loop te laten, maar we zullen een suggestie geven voor een, naar onze smaak, fraaie oplossing. Daarvoor hebben we een niet isolerende banaankontrasteker voor chassismontage nodig. Een hele mond vol maar we bedoelen gewoon een metalen bus, dus zonder kunststof isolatieringen, waarin een 4 m m banaansteker past. Het metaal van die bus is het ene kontakt. Voor het andere kontakt moet er wat mechanische arbeid verricht worden. Het is de bedoeling dat er een metalen stift in de bus geplaatst w o r d t , maar wel zo-

danig dat die twee ten opzichte van elkaar gei'soleerd zijn. Bij het bekijken van figuur 10 w o r d t een en ander wel duidelijk. Allereerst moet het achterste stukje van de stekerbus er met een metaalzaagje vanaf gezaagd worden. Er ontstaat nu een metalen kokertje met een inwendige diameter van 4 m m . Vervolgens wordt een metalen pennetje gezocht met een diameter van 2 a 3 mm. Dit pennetje moet klemmend in de 4 mm bus aangebracht worden, met gebruikmaking van een isolatiebusje. Als isolatie kan bijvoorbeeld krimpkous, isolatieband of een afgestript stukje isolatie van elektriciteitssnoer gebruikt worden. Helemaal mooi is het als je een stukje stijf (massief) montagedraad hebt dat, met de isolatie meegerekend, 4 mm dik is. De geleidende ader kan dan als het binnenste pennetje dienst doen en de isolatie is al aanwezig. Aan de voorkant van het pennetje wordt 1 a 2 mm van de isolatie weggehaald, zodat er een groefje tussen de buitenste en de binnenste elektrode ontstaat. Dit voork o m t dat er vocht en vuil tussen de eletroden op de isolatie zou blijven zitten waardoor de tiptoets niet meer goed zou werken. De montage van de op deze wijze vervaardigde sensor is erg eenvoudig omdat de banaan-kontrasteker van schoefdraad is voorzien. Er hoeft alleen maar een gat in de behuizing te worden geboord. Steek de sensor erdoor en draai de moer aan de achterkant vast. Let wel op als de behuizing van metaal is. Er zullen problemen optreden als de metalen behuizing met bijvoorbeeld de min van de voeding verbonden is. V o o r d e goede werking moet de metalen bus met kunststof ringen gei'soleerd worden ten opzichte van de behuizing.

spanningsdeler in BASIG Formules, zoals die voor het berekenen van de vervangingswaarde van in serie of parallel geschakelde weerstanden, zorgen ervoor dat menige computer-bezitter de verleiding niet kan weerstaan om hiermee op zijn computer te experimenteren. Het volgende programma gaat nogmaals (zie ook december-nummer) over de spanningsdeler van twee weerstanden. De deelspanning R1 kan worden uitgerekend met de volgende formule: U1 = U

R1 R1 + R2

MÏ

van de tabel wordt met behulp van de regels 200 t o t en met 240 uitgeschreven. Het laatste programmaonderdeel bestaat uit twee geneste subroutines (in elkaar gevlochten gedeelten). De binnenste lus (270 t o t en met 290) laat de computer de afzonderlijke gegevens berekenen (280) en telkens een regel van de tabel uitschrijven. De buitenste lus (250 t o t en met 310) levert steeds een nieuwe waarde voor R2, met de binnenste lus w o r d t dan de volgende regel uitgeschreven. Figuur 1 laat een stuk van de geprinte tabel zien. Ze werd door een TRS 80 berekend en door een 80karakter-printer (print 80 karakters op een regel) geschreven. Terwijl voor het rekenwerk bijna elk type

1

ODe breuk:

u 83689X

a

computer geschikt is, is een printer die 80 karakters op een regel schrijft noodzakelijk*. Heeft u slechts een kleine printer of beeldscherm dan kan het programma zo worden omgevormd dat telkens een gedeelte van de tabel wordt getoond. Hiervoor moeten de grenzen van de regels 250 (voor het kiezen van de gewenste regels), 210 en 270 (voor het kiezen van de gewenste kolom) worden vernauwd. In de regels 210 en 270 moeten dezelfde veranderingen worden aangebracht. Voor computers die geen drie decimalen achter de komma aksepteren, dienen

A.fc

tt •• «SB B - %

de tekens voor de variabelen ROW en COL te worden verwisseld voor kortere tekens. Er kunnen problemen ontstaan als de computer h e t ' P R I N T USING' bevel niet kent. Met regel 280 wordt bepaald hoe het getal moet worden afgerond. Indien noodzakelijk moet deze regel door een subroutine worden vervangen.

* Om de printer aan te kunnen sturen, moet het "PRINT-bevel eerst door het " L P R I N T ' - b e v e l worden vervangen.

7

i*

3

o97

Z^X^X^X .&X**\.*ZM

.9*5 .e .9 99A *-V9S V 99* V V 9 * V 99* \ *

.993 V . 9 9 3

B-VÖS

\lk

• ' &

'S*

••Vee \'V& V *«» V *«*

R1 is de R1 + R2

eigenlijke spanningsdeler. De breuk is dus de faktor waarmee de spanning w o r d t verlaagd. Bijgaand BASIC-programma laat een tabel met de gegevens die bij de E12-weerstandswaarden horen op het beeldscherm verschijnen. De tabel bestaat uit 12 kolommen (COL). Boven de kolommen staan de E12weerstandswaarden 1 . . . . 8,2 van R 1 . Voor R2 bevat de tabel 48 E12-waarden tussen 0,01 en 82. Deze waarden staan aan het begin van elke rij (ROW). Met de regels 110 t o t en met 190 worden de computer de E12-weerstandswaarden ingegeven. De kop

188 118 128 138 148 158 168 178 188 198 288 218 228 238 248 258 268 278 288 298 388 318

REM SPANNINGSDELER VOOR TWEE WEERSTANDEN R=48 DIM E 1 2 ( R ) FOR ROW=l TO R READ E12CR0W) NEXT ROW DATA .81,.812,.815,.818,.822,.827,.833,.839,-847,.856,.868,.882 DATA .18,-12,.15,.18,.22,.27,.33,.39,.47,.56,.68,.82 DATA 1.8,1.2,1.5,1.8,2.2,2.7,3.3,3.9,4.7,5.6,6.8,8.2 DATA 8,12,15,18,22,27,33,39,47,56,68,82 PRINT FOR C 0 L = 2 5 TO 3 6 PRINT U S I N G " t t . # - ;E12 ; :PRINT" NEXT COL PRINT FOR R0W=1 TO R PRINT U S I N G " * * . # # # " j E 1 2 ( R O W ) ; : P R I N T FOR C 0 L = 2 5 TO 3 6 PRINT USING"#.###";E12(C0L>/<E12+E12> ; : P R I N T "

NEXT COL PRINT NEXT ROW

\9*7 V.99-

0

W

MJimwm, Mieuwe vrijetijdscomputer Tandy introduceert in Nederland de TRS-80 Micro Color Computer MC-10, een nieuwe huiscomputer voor de vrijetijdsmarkt. Het nieuwe model is goedkoop en is volledig kompatibel met de populaire Color Computer van Tandy. Alle voor de Color Computer beschikbare programma's kunnen dus ook draaien op de Micro Color Computer. Het hart van de MC-10 bestaat uit een MC-6803 microprocessor. Het werkgeheugen is 4 Kbyte (4096 bytes) groot en het machientje werkt met Microsoft-BASIC. Via een konnektor aan de achterzijde kan een extra geheugenmodule van 16 Kbyte worden aangesloten. Ofschoon de computer erg klein is zitten er toch 48 "echte' toetsen op. Via de aanwezige RS232-interface kunnen printers, modems en andere toebehoren worden aangesloten. Via een aansluiting voor een cassette-recorder kan men programma's met een snelheid van 1500 baud op cassette wegschrijven en weer laden. De MC-10 heeft een beeldformaat van 32 tekens op 16 regels. Het grafische vermogen is 64 x 32 karakters, waarbij gekozen kan worden uit 16 grafische karakters. Het apparaat heeft zeven kleuren en 255 tonen. Een duidelijke Nederlandstalige handleiding en een "quick reference card" (een kaart waar de belangrijkste dingen van de computer op staan, zodat je die snel kunt vinden) worden meegeleverd.

De firma Tandy k o m t met een interessant nieuwtje voor alle scanner-liefhebbers. Zij hebben namelijk een nieuwe "computer-scanner" aan hun programma toegevoegd, de PRO-2003. Een van de aantrekkelijkheden van dit apparaat is dat het maar liefst 60 programmeerbare frekwenties biedt, voor zowel A M als FM. De omschakeling tussen A M en FM geschiedt bovendien volautomatisch. De nieuwe scanner is geschikt voor vier V H F - en drie UHF-banden, welke door elkaar kunnen worden afgetast. Een bijzonderheid van de PRO is verder dat hij ook geschikt is voor de normale FM-omroepband. Aantrekkelijk voor degene die een bepaalde frekwentie w i l "bewaken", maar tussendoor toch graag naar een muziekje wil luisteren. Een zogeheten "prioriteitsschakeling" zorgt er dan voor dat zijn muziekje automatisch wordt onderbroken als er iets op de te bewaken frekwentie gebeurt.

• - S

JSF"

Tegelijkertijd met de introduktie van de MC-10 komer er ook enkele nieuwe toebehoren voor de Color Computer op de markt. Zo w o r d t er een zogenaamde muis geleverd, een apparaatje waarmee men met één enkele beweging de cursor over het hele scherm kan bewegen. De MC-10 kost in 4 Kbyte-uitvoering f 3 9 9 , — , terwijl de uitbreiding van 16 Kbyte f 169,— kost. De prijs van de "Color Mouse" bedraagt f 129,—. De computer en den toebehoren zijn te koop in elke Tandywinkel. (X075M)

*ft&

MÊa

'fP<'

i De PRO kan ook "zoekend scannen"; door een bepaald | zoekgebied in te toetsen, kan de scanner zelfs zenders vinden waarvan de frekwentie onbekend is. De ontvangstbereiken zijn: 68 . . . 88 MHz, 88 . . . 108 MHz (FM-omroep), 108 . . . 136 MHz (luchtvaart), 148 . . . 174 MHz, en de drie stappen in de 70 cm band (410 . . . 512 MHz). De uitstekende ontvangsteigenschappen maken dat hij zowel voor amateur- als professioneel gebruik geschikt is. De nieuwe scanner kan op het lichtnet èn op akku-voeding (13,8 V) werken. Een "back-up"-batterij maakt dat de ingeprogrammeerde frekwenties niet verloren gaan als de steker uit het stopkontakt wordt getrokken. De frekwen-, tie-uitlezing gebeurt met een 13-cijferig fosfor-display. De PRO-2003 kost f 1198,— en is in alle Tandy-winkels te koop. (X082M)

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

1

[ . I /

1

Liuh li^gj—

/ isle cijfer

2M c jfer

zwart

-

0

1

-

bruin

1

1

10

± 1%

rood

2

2

100

± 2%

oranje

3

3

1000

geel

4

4

10.000

-

kleur

vermenigvul- tolerantie digingsfaktor

groen

5

5

100.000

± 0,5%

blauw

6

6

1.000.000

violet

7

7

grijs

8

e

wit

9

9

-

-

goud

-

-

x0,1

± 5%

xO.01

± 10%

-

± 20%

zilver geen

Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 £2 10% geel-violet-oranje-zilver: 47.000 = 47 k£2 10% (in Elex-schrijfwijze: 47 k) bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 = 1,5 M£2 5% (in Elexschrijfwijze: 1M5) In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%). Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

zijn kleine ladingreservoirs. Aangezien ze wel wisselspanning, maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanningen. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondënsatoren) liggen tussen 1 1 1 pF en 1ju.F, dus tussen F en 1.000.000.000.000 1.000.000 De waarde is op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5

=

1,5

nF;

0,03MF

=

30 nF;

100

p (of

n100

of

n1)

=

100

pF.

Behalve de kapaciteit is ook de spanning belangrijk. Die moet minstens 20% boven de voedingsspanning liggen. De prijzen van de in Elex-schakelingen toegepaste kondensatoren liggen als regel zo tussen f 0,30 en f 1,50.

*W

Elektrolytische kondensatoren (eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen 1juF en 10.000fxF). Ze zijn echter wel gepolariseerd, d.w.z. ze hebben een plus- en een min-aansluiting, 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 prijs van eiko's hangt samen met de waarde en de spanning. Eentje van 10/uF/35 V kost zo rond / 0,40.

«aa

4< Dioden

Potentiometers oftewel potmeters, 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.

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 om, dan sperren ze.

© • 1 0 doorlaatrichting

©—M—0 sperrichting

tMÉÊËL koliektor

In doorlaatrichting ontstaat er over de aansluitingen van een silicumdiode een spanning van ca. 0,6 V (drempelspanning). De aansluitingen heten katode (streepje in symbool) en anode. De katode is meestal op het huisje van de diode aangegeven door middel van een gekleurde ring, een punt of een inkeping, diode

^

--®

NPN

©I.

Een kleine stroom die van basis naar emitter loopt, veroorzaakt een (veel) grotere stroom tussen koliektor en emitter. Daarom zeggen we dat de transistor de basisstroom „versterkt" (stroomversterking). Transistors zijn vandaag de dag de belangrijkste basiselementen in versterkerschakelingen. In onze schakelingen worden de typen BC547 (NPN) en BC557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen.

lampje

£

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. De belangrijkste technische gegevens van een diode zijn de sperspanning en de maximale stroom in doorlaatrichting. In Elex worden hoofdzakelijk twee typen gebruikt: 1N4148 (sperspanning 75 V, doorlaatstroom 200 mA), prijs ca. /0,15. 1N4001 (sperspanning 50 V, doorlaatstroom 1 A), prijs ca. f 0,25.

In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC547 en BC557 ook andere typen gebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen:

NPN: BC548, BC549, BC107 (108, 109), BC237 (238, 239) PNP: BC558, BC559, BC177 (178, 179), BC251 (252, 253). De prijs van al deze typen ligt rond f 0,40.

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 katode (streepje in symbool) herkent men aan het korte pootje. De goedkoopste LED's kosten zo ongeveer een kwartje. pen 1

4/ Transistors 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.

Geïntegreerde schakelingen 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 DILbehuizing (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.