ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1985-23 issue july

tijdschrift voor hobby-elektronica

huistelefoon solargenerator hifi-box in mini-formaat

bliksem, wat is dat?

3 e jaargang nr. 7 juli 1985 ISSN 0167-7349

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L Kersemakers Redaktie: J.F. van Rooij, P.H.M. Baggen, H.G.C. Lemmens, I. Gomboslass.)

Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-74200, Telex 56617 Korrespondentie-adres: Postbus 121, 6190 AC Beek (L) Kantoortijden: 8.30-12.00 en 12.30-16.00 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13, Beek (L)

Ontwerpafd. /laboratorium: J. Barendrecht, G.H.K. Dam, K. Diedrich, A.P.A. Sevriens, J.P.M. Steeman, P.I.A.Theunissen

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

Vormgeving: C. Sinke

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

Redaktiesekretariaat: C.H. Smeets-Schiessl, G.W.P. Wijnen

Grafische produktie: N. Bosems, L.M. Martin, J.M.A. Peters Abonnementen: Y.S.J. Lamerichs jaarabonnement Nederland België buitenland f 42,50 Bfrs. 840 f 5 8 , Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige losse nummerprijs geldt). Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Marketing: D.K. Grimm

Nadrukrecht: Voor Duitsland: Elektor Verlag GmbH, 5133 Gangelt.

Commerciële zaken: H.J. Ulenberg

© Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1985 Printed in the Netherlands

Advertenties: E.A. Hengelmolen (hoofd adv. verkoop), W.H.J. Peeters Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag. Prijslijst nr. 3 is van toepassing.

Drukkerij: N.D.B. Leiden, Zoeterwoude

u de inhoud: j Voor vele mensen wordt het nu zoetjesaan tijd, om weer tent, rugzak en ander kampeergerei tevoorschijn te halen, want de vakantietijd breekt weldra aan. Huis en haard worden voor een poosje verwisseld voor een onbezorgd verblijf op camping, strand of hei. Toch valt het weleens moeilijk om te moeten scheiden van alle gemakken, die we de rest van het jaar genieten zonder er eigenlijk bij stil te staan. Elektrische netgevoede apparaten hebben nu eenmaal een stopkontakt nodig. Buitenshuis kan deze 220-Vaansluiting verzorgd worden door deze omvormer, die aangesloten wordt op een 12-V-akku. camping-omvormer blz. 7-10

De kreet "hoe groter hoe beter" hoeft niet altijd op te gaan. Een grote luidsprekerbox mag dan wel voortreffelijk kunnen klinken, maar een lege beurs ziet er een stuk minder voortreffelijk uit! Ook kwa plaatsruimte moeten vaak konsessies gedaan worden. Deze mini-box zal zeer zeker zijn mannetje staan wat betreft weergave. mini-hifi-box blz. 7-18

Dit plaatje geeft ons een ietwat vreemde indruk van de vertrouwde telefoon, die we weliswaar zeer vaak gebruiken maar van binnen eigenlijk niet zo goed kennen. In een tweetal artikelen zullen we ons eens wat verder verdiepen in de werking en het gebruik van het telefoontoestel. huistelefoon hoe werkt de telefoon?

blz. 7-32 blz. 7-26

elextra

7-04

komponenten

7-46

7-30

'n tip Over het afstrippen van koax-kabel. kaleidoskoop

7-13, 7-31. 7-39

nieuwe produkten

7-38

zelfbouwprojekten camping-omvormer Maakt van 12-V-gelijkspanning 220-V-wisselspanning.

7-10

aansluitingzoeker voor transistoren Een handig apparaatje voor het testen van onbekende transistoren.

7-14

mini-hifi-box Prima geluidskwaliteit uit een mini-kastje.

7-18

zonnebrandalarm Een waarschuwings-timer die tijdens het zonnen over uw tere huid waakt.

7-22

huistelefoon Afgedankte telefoontoestellen in ere hersteld.

7-32

richtingaanwijzer voor de fiets Meer veiligheid in het verkeer met een handjevol elektronica.

7-36

grondbeginselen hoe zit dat? Bliksem en donder.

7-09

hoe werkt de telefoon? Over de ingewanden van een telefoontoestel.

7-26

luidsprekerfilters Voor elke luidspreker het juiste frekwentiespektrum.

7-40

kursus ontwerpen deel 9 Het versterken van wisselspanningen.

7-46

informatie, praktische tips zonnegenerator Hoe gebruiken we zonne-energie?

7-29

bij de voorpagina Een felle bliksemschicht schiet deze maand dwars over de voorpagina van ons blad. Met het warme jaargetij voor de deur kunnen we deze onweersbuien wel vaker verwachten. In dit nummer zullen we eens wat dieper ingaan op dit natuurverschijnsel. Ook het thema "telefoon" komt deze maand aan bod, onder andere in de vorm van een schakeling, waarmee men met twee telefoontoestellen een huistelefoon-installatie kan aanleggen.

*se«'.«at»
De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.

Schema's Over het lezen van Elex, het bouwen van Elex-Schakelingen en over wat Elex nog méér voor de lezer betekenen kan. AU

I

,

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

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

Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: p = (pico ) = 10~12 = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) 10 miljardste H = (micro) = 10miljoenste m = (milli) = 10 3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend M = (Mega) = 106 = miljoen G = (Giga) = 109 = miljard

6 1 « 3 Mi

B e * (!»>

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6 800 000 Q 0Q33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4M7 = 4,7 nF = 0,000 0047 F

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

Bouwbeschrijvingen Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen. Er zijn speciale Elex-printen voor ontwikkeld, in drie formaten: Maat 1: 4 cm x 10 cm Maat 2: 8 cm x 10 cm Maat 4: 16 cm x 10 cm (Europa-formaat) Elex-printen zijn goedkoper dan printen die speciaal en uitsluitend voor een bepaalde schakeling zijn ontwikkeld. Als je zorgt steeds een paar Elex-printjes in voorraad te hebben, kun je bij het verschijnen van een nieuw nummer altijd meteen met bouwen beginnen. Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de on-

derdelen op de print worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen 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. 77p: 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 VA -watt-weerstanden gebruikt. De werkspanning van foliekondensatoren moet minstens 20% hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De werkspanning van elektrolytische kondensatoren (eiko's) is in het schema en in de onderdelenlijst opgegeven. Indien een voorgeschreven type halfgeleider niet voorhanden is kan heel vaak gebruik worden gemaakt van een gelijkwaardig (ekwivalent) type. Geïntegreerde schakelingen (IC's) zijn vaak door verschillende fabrikanten van een in details afwijkend type-nummer voorzien.

O p A m p 741

In schema's en onderdelenlijsten wordt uitsluitend het gemeenschappelijke hoofdgedeelte van het type-nummer weergegeven. Een voorbeeld. De operationele versterker, type 741, komt in de volgende "gedaanten" voor: jiA741, LM 741, MC 741, RM 74„ SN 72741, enzovoorts. Het verdient aanbeveling om IC's in IC-voeten te plaatsen (ze kunnen dan, indien nodig, makkelijk vervangen worden).

Solderen De tien soldeer-geboden. 1. Ideaal is een 15 a 30 watt-soldeerbout met een rechte 2 mm brede "longlife punt". 2. Gebruik soldeertin, samengesteld uit 60% tin en 40% lood, bij voorkeur met 1 mm doorsnede en met een kern van vloeimiddel. Gebruik geen soldeermiddelen zoals soldeerwater, -vet of -pasta. 3. Bevestig vóór het solderen alle onderdelen stevig op de print. Verbuig daartoe de uit de bevestigingsgaten stekende aansluitdraden. Zet de soldeerbout aan en maak de punt schoon met een vochtig doekje of sponsje. 4. Verhit de beide metalen delen die aan elkaar gesoldeerd moeten worden, bijvoorbeeld een koperbaan en een aansluitdraad, met de soldeerbout. Voeg vervolgens soldeertin toe. Het tin moet vloeien, zich dus verspreiden over het gebied waar de te solderen delen elkaar raken. Haal 1 a 2 sekonden later de bout weg. Tijdens het afkoelen van de soldeerverbinding mogen de twee delen niet ten opzichte van elkaar bewegen. Anders opnieuw verhitten. 5. Een goede soldeerlas ziet er uit

als een bergje met een rondom holle helling. 6. Kopersporen en onderdelen, met name halfgeleiders, mogen niet te warm worden. Zorg desnoods voor extra koeling door de te solderen aansluitdraad met een pincet vast te houden. 7. Knip uit de soldeerlas stekende aansluitdraden af met een scherpe zijkniptang. Pas op voor rondvliegende stukjes draad! 8. Zet de soldeerbout uit na het solderen en tijdens onderbrekingen die langer dan een kwartier duren. 9. Moet er soldeertin worden verwijderd? Maak dan gebruik van zg. zuiglitze. Verhit het te verwijderen tin met de soldeerbout. Houd het uiteinde van de litze bij het tin. De litze "zuigt" het tin nu op. 10. Oefening baart kunst. Weerstanden of stukjes draad zijn zeer geschikt als oefenmateriaal.

Foutzoeken Doet de schakeling het niet meteen? Geen paniek! Nagenoeg alle fouten zijn snel op te sporen bij een systematisch onderzoek. Kontroleer allereerst de opgebouwde schakeling: — Zitten de juiste onderdelen op de juiste plaats? Kijk of de onderdelenwaarden en typenummers kloppen. — Zitten de onderdelen niet verkeerd om? Zijn de voedingsspanningsaansluitingen niet verwisseld? — Zijn de aansluitingen van halfgeleiders korrekt? Heeft u de onderdelenplattegrond misschien opgevat als het onder-aanzicht 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 om iemand anders ook eens naar de opgebouwde schakeling te laten kijken. Het is geen gek idee om aan de hand van de opbouw het schema te tekenen en dit schema te vergelijken met het in Elex afgedrukte schema. Meet als volgende stap de voedingsspanning en — indien opgegeven — de meetpunten. Bedenk dat de spanning van een bijna lege batterij snel daalt. Indien de fout in deze fase nóg niet is gevonden moet de vakman erbij worden gehaald. De meeste verkopers in elektronicazaken zijn zelf ook aardig thuis in de amateur-elektronica en zullen u als klant zeker willen helpen (als het niet druk is). Bovendien kunt u gebruik maken van de technische vragenservice van Elex. Hoe duidelijker het probleem is omschreven, des te beter uw vraag kan worden beantwoord. Vergeet bijvoorbeeld niet om meetresultaten op te geven. Stuur geen schakelingen op. Elex repareert geen printen.

Netspanning 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.

Kampeerders die het 's avonds gezellig willen maken gaan bij voorkeur rond een kampvuur zitten, of zetten op zijn minst een tuinfakkel voor hun tent. Dat er geen elektrisch licht is wordt dan beslist niet als een gemis ervaren. Maar op andere momenten kan er wel degelijk behoefte zijn aan een wat krachtiger verlichting, bijvoorbeeld als de tent nog moet worden opgezet wanneer het al donker is. En ook wie zich elektrisch scheert zou in zijn tent of camper wel een aansluiting voor 220 V wisselspanning kunnen gebruiken. De omvormer die in dit artikel beschreven wordt, komt aan deze wensen tegemoet: hij zet de 12 V gelijkspan-

vinden we een vereenvoudigde weergave van de eindtrap (dit schema dient overigens uitsluitend ter verduidelijking en mag in werkelijkheid beslist niet worden toegepast). De beide symbolische transistoren T A en T B sperren en geleiden om beurten. De transformator wordt in deze toepassing "omgekeerd" geschakeld: de beide laagspanningswikkelingen vormen de primaire zijde en de hoogspanningswikkeling dient als sekundaire zijde. De gemeenschappelijke aansluiting van de beide laagspanningswikkelingen is verbonden met +12 V (bij trafo's met gescheiden wikkelingen dient men deze zelf door te verbinden). De beide uiteinden van de

camping-omvormer ning van de autoakku om in een wisselspanning van 220 V. En zoals wel vaker het geval is, steken de kosten van dit zelfbouwapparaat zeer gunstig af bij de prijs van vergelijkbare omvormers die kant en klaar verkocht worden; deze zijn immers niet bepaald goedkoop. Het maximale uitgangsvermogen bedraagt 75 W, wat voor een gloeilamp of een scheerapparaat voldoende is. Zelfs een soldeerbout kan worden aangesloten — dit ten behoeve van hen die ook op vakantie niet buiten de lucht van smeltende harskernen kunnen, of misschien alleen dan voldoende tijd hebben om zich met de elektronica bezig te houden. De omvormer is echter niet geschikt voor alle apparaten die met netspanning worden aangedreven: de uitgangsspanning is namelijk een rechthoekspanning. Voor radio's, TV's en dergelijke apparaten is een sinusspanning echter noodzakelijk: rechthoekspanningen bevatten te veel storende harmo-

nischen. Waarom de omvormer uitsluitend rechthoekspanningen produceert zullen we nu aan de hand van het schema toelichten.

De schakeling Het schema (zie figuur 1) is weinig gekompliceerd; een blokschema is dan ook niet nodig. Rond IC1 is een rechthoekgenerator opgebouwd. Dit CMOS-IC (4047) is geschakeld als astabiele multivibrator; de frekwentie bedraagt 50 Hz. Het IC beschikt over een inverterende en een nietinverterende uitgang; verder zijn de uitgangssignalen symmetrisch, zodat de pulsen en de pauzes even lang duren. Figuur 2 toont hoe de uitgangssignalen van beide uitgangen er uit zien (merk op dat het verloop van de logische nivo's tegengesteld is). De uitgangsfrekwentie van de multivibrator wordt bepaald door R1 en Cl. De gebruikte waarden leveren een frekwentie op van ongeveer 50 Hz. Met behulp van de

voorschakelweerstand R2, de zenerdiode D1 en de bufferkondensator C2 wordt de voedingsspanning voor het multivibrator-IC rechtstreeks afgeleid uit de autoakku. De uitgangssignalen van de multivibrator worden toegevoerd aan twee veldeffekttransistoren (T1 en T2) die op hun beurt weer de eindtrap aansturen; weliswaar worden de signalen door T1 en T2 geïnverteerd, maar voor het principe maakt dat niets uit. De eindtransistoren (T5 en T6) worden aangestuurd door T3, respektievelijk T4. Hierbij wordt de basisstroom afwisselend wel en niet naar massa afgeleid. Deze aansturingsmethode maakt korte schakeltijden mogelijk, zodat de vermogensverliezen in T5 en T6 beperkt blijven. De beide zenerdiode D2 en D3 zijn voor het basisprincipe van de eindtrap niet van belang; ze beveiligen T5 en T6 tegen de positieve en negatieve spanningspieken die bij induktieve belastingen (zoals de trafo in deze schakeling) altijd optreden. In figuur 3

laagspanningswikkelingen worden door de transistoren om beurten aan massa gelegd, zodat door elk van de wikkelingen beurtelings een krachtige stroom vloeit. Daardoor wordt in de sekundaire wikkeling een wisselspanning geïnduceerd waarvan de waarde gelijk is aan de primaire spanning, vermenigvuldigd met transformatieverhouding van de trafo.

De b o u w Hoe de schakeling werkt zal nu wel duidelijk zijn. Bij de bouw moet op het volgende worden gelet. Zoals blijkt uit foto 1 moet de omvormer in een stevig metalen kastje worden ondergebracht. T5 en T6 zijn voorzien van koellichamen met een groot aantal lange, smalle vinnen. Op de frontplaat bevinden zich twee stevige klemmen voor de voedingsspanning van 12 V, een zekeringhouder, en een inbouwkontaktdoos voor de 220-V-uitgang welke rechtstreeks met de 220-V-aansluitingen op de

1 BD 249

-

trafo verbonden moet worden. Dit laatste is noodzakelijk omdat de standaardprint (formaat 2) die voor het elektronische deel van de schakeling wordt gebruikt niet geschikt is voor 220 V. Figuur 4 toont de onderdelenopstelling. Let er op dat de kollektoraansluitingen van T5 en T6 dubbel moeten worden uitgevoerd: ook de metalen flappen van de behuizing moeten met de betreffende printbanen worden verbonden. In de tekening is dit detail niet aangegeven.

Het gebruik Het prototype van onze omvormer hebben wij getest bij belastingen van verschillende aard. De oscilloskoopbeelden (foto's 2a, 2b en 2c) tonen hoe de uitgangsspanning er uit ziet bij nullast, bij belasting met een gloeilamp ( = zuiver ohmse belasting), en bij belasting met een scheerapparaat ( = ohms-induktieve belasting). In het algemeen is de rechthoekige vorm van het uit-

Foto 1. Het inwendige en de frontplaat van ons prototype. Zo ontstaat een omvormer die handig in het gebruik en stabiel van konstruktie is. Figuur 1. Het schema van de omvormer. Veel onderdelen zijn er niet voor nodig. Sommige onderdelen hebben min of meer forse afmetingen, zoals de eindtransistoren en de trafo. Figuur 2. De uitgangssignalen van IC1, waarmee de omvormer wordt aangestuurd, hebben een tegengesteld verloop. Figuur 3. Het basisprincipe van de eindtrap. Twee schakeltransistoren leggen twee trafowikkelingen beurtelings aan de akkuspanning.

TA

Wr~^T 12 V ( +

H9

»

-0

Ini-^r

•»

gangssignaal goed te herkennen. Op foto 2a is duidelijk te zien dat telkens wanneer een van de eindtransistoren in geleiding komt, er een induktieve spanningspiek ontstaat. Dat een ohmse belasting deze spanningspieken dempt zien we op foto 2b. Vergeet overigens niet dat ook bij een zuiver ohmse belasting de uitgangsspanning nog altijd wordt beïnvloed door het induktieve gedrag van de uitgangstrafo: de sekundaire wikkeling belast de primaire induktief, zodat er ten opzichte van de primaire wikkeling eigenlijk altijd sprake is van een ohmsinduktieve belasting. Het scheerapparaat tenslotte is een ohms-induktieve last waarbij de induktieve komponent overheerst. Daardoor is op foto 2c de spanningspiek het duidelijkst te herkennen. Bovendien zien we hier in vergelijking met de nullast-kurve een aanzienlijke vervorming: deze ontstaat doordat de uitgangsspanning nu door twee induktieve elementen

.t?

w

w

(de sekundaire wikkeling van de trafo en de motorwikkeling van het scheerapparaat) wordt beïnvloed. Tot slot nog een tabel. Deze geeft de relatie tussen spanning, stroom en vermogen (in de primaire, respektievelijk de sekundaire wikkeling) bij verschillende ingangsspanningen; de ingangsspanning is immers niet altijd hetzelfde omdat de akkuspanning ook wel eens hoger kan zijn dan de nominale 12 V. Verder vinden we in de tabel het rendement bij verschillende belastingen. De gegeven waarden voor spanning en stroom zijn gemeten, niet berekend! De belasting bestond uit gloeilampen van verschillende waarden zoals vermeld in de tabel. Nu nog een laatste tip: bij ohms-induktieve belastingen is de belastbaarheid van de omvormer geringer dan bij een zuiver ohmse belasting; hoe groot het verschil is hangt af van de vraag hoe groot het induktieve aandeel in de belasting is (TL-buizen max. 40 W).

Onderdelenlijst R1 = 560 kQ R2 = 1,2 kQ R3.R4 = 2,2 kQ R5.R6 = 56 Q/5 W C1 = 8,2 nF C2 = 47 M F/6,3 V D1 = zenerdiode 5,6 V/400 mA D2.D3 = zenerdiode 47 V/1 W T1.T2 = BS 170 T3.T4 = BD 139 T5,T6 = BD 249A IC1 = 4047 Diversen: F1 = glaszekering 160 mA, snel Zekeringhouder Tr1 = trafo 2 x 10 (12,15) V/2,2 A 2 koellichamen voor T5 en T6 (bijv. K18-1; ca. 12°C/W) Elex-standaardprint formaat 2 Geschatte kosten: f 100,—

Figuur 4. Zo worden de onderdelen van de omvormer op een standaardprint van formaat 2 gemonteerd.

Tabel

nominale belasting in W

Uprim. in V

Iprim. in A

Pprim. in W

Usek. in V

'sek. in A

Psek. in W

Wirkungsgrad in %

60

12

5,9

70,8

202

0,254

51,31

72,47

60

13

6,4

83,2

221

0,266

58,79

70,66

60

14

6,2

86,8

238

0,277

65,93

75,96

75

12

6,4

76,8

184

0,30

55,20

71,88

75

13

6,55

85,15

201

0,32

64,32

75,57

75

14

6,72

94,08

219

0,33

72,27

76,82

Foto 2. De uitgangsspanning van de omvormer op het scherm van de oscilloskoop: zonder belastingsweerstand (2a), met een gloeilamp als belasting (2b), en met een scheerapparaat als belastingsweerstand (2c). Tabel. Rendement, spanning, stroom en vermogen (van de primaire, respektievelijk de sekundaire wikkeling), in relatie tot de nominale belasting.

scheen besefte men direkt dat er een prachtig stuk "speelgoed" was bijgekoDe computer is geboren uit men. Enkele geleerden, de wiskunde. Diezelfde comwaaronder de beroemde puter brengt nu, volwassen natuurkundige Enrico Fermi, geworden, bij zijn geestelijke kwamen op het idee deze vader een omwenteling computer eens een proteweeg. Door wiskunde op bleem te laten uitrekenen de computer te gaan bedrijdat eenvoudig was te forven heeft dit vak er een muleren, maar toch voor nieuwe dimensie bij gekreeen mens met potlood en gen en wordt het praktipapier praktisch onoplosbaar scher dan ooit. Een was. vooraanstaande toepassing Stel je trekt een gespannen is de bouw van computersnaar uit zijn evenwicht en modellen ter vervanging van laat dan los. De snaar gaat allerlei dure en soms zelfs dan trillen in de "grondanders onuitvoerbare experitoon". Wat gebeurt er nu menten, zoals betrouwbaarals we aan de gewone heidstests van bepaalde elastische kracht van de auto-onderdelen. snaar nog een kleine "nietIn Nederland wordt veel lineaire" storing toevoegen? onderzoek in deze richting De geleerden verwachtten gedaan op het Centrum indertijd dat de trillingen voor Wiskunde en Informatizich gelijkmatig over alle ca (CWI) te Amsterdam. Dit delen van de snaar zouden instituut belichaamt in zijn verspreiden. Maar dat pakte naam al de verbinding tusheel anders uit. De compusen de vroegere wereldter toonde namelijk aan dat vreemde denker die genoeg na verloop van tijd de snaar had aan papier, potlood en vrijwel naar haar oorsproneen gummetje, en de kelijke trillingswijze (de moderne computerfreak die grondtoon) terugkeert. Het geheel tevreden is met een leek wel alsof bepaalde terminal en een snelle verdelen van het trillingspabinding met een supertroon zich niet door zulke computer. storingen van de wijs lieten De industrie heeft de mogebrengen. Die delen noemde lijkheden van deze nieuwe men "solitonen". Wat begon soort wiskundigen inmiddels als een computerspelletje ook ontdekt. Op initiatief heeft nu zowel theoretisch van prof .dr. M. Hazewinkel als praktisch grote betekenis van het CWI wordt dit gekregen. Het is de opmernajaar in Amsterdam een kelijke stabiliteit van solitointernationaal kongres geornen die vooral goud waard ganiseerd over "Wiskunde is. Toepassing bij de voortin de industrie". Er zijn planting van optische signaoverigens nu al aanwijzingen len in glasvezels is nu al dat de kommercie het karakzeer nabij. Ook spelen soliter van de wiskunde als tonen een sleutelrol in het "zuiverste" van alle wetenontwerp van een "biocomschappen zal aantasten. puter" (overigens nog een toekomstdroom), die zal zijn Soliton opgebouwd uit grote organiWiskundigen zijn gek op ! sche molekulen. allerlei puzzeltjes. Voor hen Handelsreiziger is dat de proeftuin waaruit Het gebruik van de compual heel wat belangrijke ontter als een experimenteerdekkingen zijn voortgekoruimte, een extra stuk men. Toen in 1946 de eerste laboratorium, heeft inmidcomputer ten tonele ver-

in gebruik komen.

Wiskunde op de computer

Schokken

dels een grote vlucht genomen. Het heeft de wiskunde bevrijd van de beperkingen van een "theoretische" wetenschap en geeft inzicht in voorheen onvermoede verschijnselen. Vooral op het gebied van de modellenbouw is er sprake van een stroomversnelling. Het CWI doet aan deze ontwikkeling mee. Zo wordt daar thans de laatste hand gelegd aan de oplossing van een transportvraagstuk, waarbij theorie en praktijk hand in hand gaan. Het gaat om een "handelsreizigersprobleem": de meest efficiënte aflevering van goederen op een groot aantal plaatsen vanuit een of meer depots. Hiervan is alleen de eenvoudigste variant, nl. het vinden van de kortste rijroute voor een niet te groot aantal plaatsen, op de huidige computers oplosbaar. Zodra er praktische randvoorwaarden bijkomen, zoals beperkingen in de tijd van aflevering, is de computerkapaciteit ontoereikend. Onderzoekers van het CWI hebben hier een mouw aan weten te passen door de sterke punten van de computer (snel rekenen) en van de mens (goed patronen herkennen) te kombineren. Er werd een programma ontworpen, waarbij de planner op verschillende kruciale momenten met behulp van een grafisch beeldscherm kan beslissen over de volgende stap. Door deze "interaktieve" manier van werken hoeft de oplossing van het wiskundig model niet geheel aan de computer te worden overgelaten. Daardoor komen praktische situaties nu binnen bereik. Over ongeveer een half jaar zal dit door de Stichting Technische Wetenschappen gefinancierde programma bij de firma Van Gend en Loos

Een andere toepassing van "wiskunde op de computer" kwam onlangs op een kongres in Kaiserslautern aan de orde. Autofabrikanten zijn nog altijd uit op verhoging van komfort en veiligheid. Daartoe onderwerpt men proefauto's aan schokproeven die zo realistisch mogelijk moeten zijn. Maar hoe stel je deze samen? Pogingen om gewoon een stuk straatweg gedetailleerd op te meten en dat via de computer om te zetten in een schoksignaal liepen stuk op de hoge kosten. Niet lang geleden slaagde een Japanner erin een straatweg wiskundig te beschrijven in termen van "hystereselussen". Daardoor kan de informatie ekonomisch worden opgeslagen in de computer in de vorm van een z.g. rainflow-diagram en, zoals bleek op het kongres, naar believen daaruit worden teruggehaald voor de opbouw van een realistisch schokpatroon. Ook bij fundamenteel onderzoek zouden computerexperimenten wel eens voor doorbraken kunnen zorgen. Prof. Hazewinkel: "Neem het geval van turbulentie. Zo op het oog een doodnormaal verschijnsel. Iedereen die in zijn koffie roert ziet het onder zijn ogen gebeuren. Maar hoewel overbekend is er nog steeds geen goede verklaring voor. Turbulente stroming kost in het algemeen veel energie, een extra reden dus voor intensief onderzoek. Experimenten op de computer zouden je kunnen helpen een idee te krijgen in welke richting je moet zoeken." Zowel in de VS als in Japan is turbulentie een belangrijk onderzoeksgebied. De Japanners hebben speciaal voor dit probleem onlangs een groep van meer dan 100 onderzoe-

kers gevormd, bestaande uit wiskundigen, natuurkundigen en ingenieurs. Zakelijk

De industrie ziet wel brood in deze nieuwe vorm van wiskunde bedrijven. Vooralsnog komt die belangstelling voornamelijk van de grote bedrijven zoals IBM, Shell, Bell, etc. Volgens prof. Hazewinkel is er bij de middelgrote bedrijven nog weinig kennis aanwezig over de mogelijkheden van deze nieuwe tak van de wiskunde: " W i j zouden ze zoveel moeten bijbrengen, dat ze die mogelijkheden zelf kunnen herkennen. Mede hierom organiseren we dit najaar op het CWI een internationaal kongres over wiskunde in de industrie. We hopen daar een vijftiental Europese onderzoekgroe-

pen hun ervaringen te laten uitwisselen over "wiskunde in de industrie en op de computer". Deze aktiviteit past ook goed in het I BRITE-projekt (Basic j Research in Industrial TechI nology for Europe) van de Europese Gemeenschap. De belangstelling van de industrie is natuurlijk in wezen zakelijk. Zou daardoor de vrije uitwisseling van ideeën niet in het gedrang komen? Prof. Hazewinkel: "Dat gevaar is niet denkbeeldig. Onlangs kregen we daar heel direkt mee te maken in verband met de ontdekking door de Amerikaanse wiskundige Karmarkar van een "snelle" manier om bepaalde lineaire programmeringsproblemen op de computer op te lossen. Wegens de grote praktische mogelijkheden kreeg zijn

werk al een half jaar geleden ruime aandacht in de media. Wij wilden de details van zijn methode leren kennen om te zien of die ook echt hout snijdt in praktische gevallen. Onlangs werd echter duidelijk dat Karmarkar, in dienst bij Bell Laboratories, hierover voorlopig geen nadere mededelingen zal doen. Deze ontwikkeling geeft ons een bittere smaak in de mond." Stormachtig

Voor wiskunde op de computer zijn zowel wiskundigen als informatici nodig. Het CWI heeft beiden in huis. Door de stormachtige ontwikkelingen in de informatica is de aandacht echter wat afgeleid van de voortgang in de wiskunde. Volgens prof. Hazewinkel is die eveneens stormachtig te

aansluitingzoeker voor transistoren De hechting van de tekst op transistorbehuizingen is vaak niet zo best, zodat na herhaald kontakt met de klamme handjes van de koortsachtig werkende hobbyist het typenummer soms niet meer te ontcijferen is. En dan zijn er nog de goedkope restpartijen van ongestempelde transistoren die, hoewel niet altijd van de hoogste kwaliteit, toch heel geschikt kunnen zijn voor allerlei experimenten. In beide gevallen is het noodzakelijk de aansluitingen van het onbekende exemplaar te identificeren, en te bepalen of het een PISIP- of een NPN-type betreft. Dit probleem heeft de heer Fossan op het idee gebracht een aansluitingzoeker te ontwerpen waarmee voor iedere transistor (mits van

naar een idee van G. Fossan

4V5

D1 |

<.—ff—i

~)P3

r

noemen: " D e laatste jaren zijn allerlei problemen opgelost die men reeds lang trachtte te bewijzen. De computer heeft daaraan overigens zeker zijn steentje bijgedragen. Ook voltrekt zich nu een sterke mathematisering van allerlei wetenschappen zoals biologie, geologie, meteorologie, etc. Het is daarom jammer dat de overheid zo eenzijdig de informatica stimuleert. Ook de behoefte aan informatici met een strenge wiskundige scholing wordt steeds groter. Dat is niet alleen het geval in de VS, ook hier merk ik dat zuivere wiskundigen al vaak informaticaposities in het bedrijfsleven krijgen." Dienst Wetenschapsvoorlichting, N.Z. Voorburgwal 120, Amsterdam.

klein vermogen) kan worden vastgesteld waar zich basis, emitter en koliektor bevinden. Het onbekende driepootje wordt hiertoe opgenomen in de schakeling van figuur 1. De transistor staat dan in de gemeenschappelijkeemitterschakeling. Als de polariteit met behulp van S1 (PNP/NPN) juist is gekozen en de transistor bovendien voldoende basisstroom krijgt toegevoerd (regelbaar met PD, lichten twee van de vier LED's op. Wat we daar uit kunnen konkluderen laat zich het eenvoudigst uitleggen als we eerst de schakeling monteren op een standaardprint (zie figuur 3). Als testvoetje gebruiken we een 14-polige IC-voet. Aan een van de lange zijden hebben we dan alle mogelijke aansluitvolgordes ter beschikking. Als we in figuur 3 bij de aansluiting rechtsboven beginnen te tellen en dan telkens een pen afdalen krijgen we de volgende groepjes van drie: e-c-b, c-b-e, b-e-c, en dan nogmaals e-c-b en c-b-e. Hoe moet er nu met de

Onderdelenlijst R1 = 1 kQ R2.R3 = 150 S PI = 10-kÖ-potentiometer lin. D 1 . . . D 4 = LED S1 = dubbelpolige omschakelaar IC-voet, 14-pens Platte batterij 4,5 V Elex-standaardprint formaat 1 Geschatte kosten (zonder kast): f 1 4 , -

e c b e c b e

p 9 p p p p p

9 9 9 9 9 9 9

o c

ó e

o b

aansluitingzoeker gewerkt worden? Wel, de procedure verloopt als volgt: om te beginnen wordt de onbekende transistor in de voet gestoken, en wel zo dat de pootjes in drie opeenvolgende gaatjes zitten. Vervolgens draait men de potentiometer P1 heen en weer, en schakelt men om met S1. Als bij een van deze manipulaties twee LED's gelijktijdig oplichten (dat wil zeggen: als de potentiometer tegen de ene aanslag staat beide LED's aan, en bij de andere aanslag beide LED's uit), dan heeft men de basisaansluiting gevonden. Elke andere reaktie van de LED's betekent dat de transistor in de verkeerde gaatjes zit. In dat geval proberen we het opnieuw met een andere reeks van drie gaatjes. Als er helemaal niets gebeurt is de transistor defekt; of het moest natuurlijk zijn dat men toevallig geen transistor in handen heeft, maar een ander soort halfgeleider...

Nu moeten de aansluitingen van emitter en koliektor nog geïdentificeerd worden. P1 wordt dan zo ingesteld dat de beide LED's nog net wel of juist niet meer oplichten. Vervolgens moeten de aansluitingen van emitter en koliektor verwisseld worden; (indien mogelijk de transistor 180° draaien, of, als de basisaansluiting niet in het midden zit, de transistor eerst 180° draaien en dan twee groepjes verder weer insteken). Als nu de beide LED's feller oplichten is de juiste aansluitvolgorde gevonden. Is het licht van de LED's daarentegen zwakker, dan was de vorige aansluitvolgorde de juiste. De instelling van de potentiometer is dus min of meer een maatstaf voor de stroomversterking van de onbekende transistor. Maar wie ook deze precies wil bepalen kan beter gebruik maken van de /?-meter die in Elex nr. 20 (april 1985) beschreven is.

Eigenlijk is het jammer dat de mensheid een energiebron van ongeveer vier miljoen megawatt (4 x 1012 W) helemaal ongebruikt laat. Zoveel elektrisch vermogen namelijk wordt er geproduceerd door bliksemstralen die dag in, dag uit op aarde neerdalen. De specifikaties van een gemiddelde bliksem zien er indrukwekkend uit. De spanning bedraagt een paar honderd tot een paar duizend MV (megavolt natuurlijk, niet millivoltl), wat overeenkomt met een veldsterkte van meer dan 30 kV/cm. De stroom kan waarden tot 200.000 A bereiken en de temperatuur kan oplopen tot 15000°C. ledere bliksem is anders, maar er zijn vier hoofdtypen te onderscheiden: een bliksemstraal kan van een wolk naar de aarde gaan, of andersom, en de wolk kan positief geladen zijn ten opzichte van aarde, of negatief. Bij een typisch warmteonweer na een rnpoie dag gaat het meestal om een bliksem die van een negatieve wolk naar de positief geladen aarde gaat. Vanaf de nog warme aarde stijgt vochtige lucht omhoog in de afkoelende avondhemel. Doordat het vocht kondenseert, ontstaan er wolken. Aan de onderkant zijn die nog warm; bovenaan wordt die warmte uit-

energie uit de atmosfeer

gestraald naar het koude heelal, zodat de temperatuur tot ver onder het vriespunt daalt. Kleine ijsdeeltjes vallen omlaag naar het warmere gebied; er o . binnenin de wolk een storm van opstijgende warme lucht en vallende ijsdeeltjes. Het smeltwater van de ijsklompjes wordt door de luchtstroom weer mee naar boven genomen. Daarbij worden de elektrische ladingen gescheiden: op het ijs blijven meer elektronen achter dan op de waterdruppeltjes. Het ijs wordt dus negatief, de druppeltjes worden positief. Op zich zijn die ladingen erg zwak, maar doordat het zo'n massaal gebeuren is, werkt de wolk als een geweldige elektrische generator, die onderaan een neg; krijgt i tieve. Deze ladingsverschui-

ving strekt zich ook uit tot het aardoppervlak, omdat de negatieve onderkant van de wolk de negatieve ladingen op de grond afstoot, zodat die zich terugtrekken in de diepte. De bodem en alles wat zich daarop bevindt, wordt dus positief. Op een gegeven moment wordt het spanningsverschil tussen de onderkant van de wolk en het aardoppervlak zo groot, dat er geen houden meer aan is: er ontstaat een bliksem. Die bliksem is er al voordat je hem ziet. Er ontstaat namelijk eerst een leidbliksem; de wolk steekt als het ware een voelspriet uit naar de aarde. Dat gaat met een snelheid van 3 x 105 m/s (1.080.000 km/u). De leidbliksem heeft meestal een zigzag-vorm, omdat hij op zijn reis naar beneden de meest komfortabele route uitzoekt. De kop van de leidbliksem heeft dezelfde negatieve spanning als de onderkant van de wolk; de veldsterkte ten opzichte van het aardoppervlak wordt dus steeds hoger. Dan laat de aarde zich ook niet onbetuigd: er komt een vangontlading omhoog vanaf de inslagplaats naar de kop van de leidbliksem. Die vangontlading heeft een snelheid van 3 x 104 m/s. Als de twee ontladingen elkaar treffen, is de weg vrij voor de eigenlijke zichtbare bliksem: een kortsluiting tussen wolk en aarde. 100.000 tot

mini-hifi-box geluidskwaliteit. We hebben hier gekozen voor een minibox met twee goedkope luidsprekers, die echter een uitstekende geluidskwaliteit leveren die zich kan meten met veel duurdere kant-enklare boxjes: de minihifi-box.

Kasten, kasten en kasten

Ondanks al die prachtige kant-en-klare spullen die je tegenwoordig op geluidsgebied kunt kopen, is het toch ook leuk om sommige dingen zelf te bouwen. Dat spaart niet alleen geld, maar is tevens een leuke vrijetijdsbesteding waarvan je wat op kunt steken. Op audiogebied geldt dat vooral voor luidsprekerboxen. Dat heeft nog echt iets avontuurlijks, want aan het einde van de bouw-rit kan pas beoordeeld worden hoe goed een box "klinkt". Voor het ontwerpen van een box is de nodige vakkennis onontbeerlijk. Het is niet mogelijk om een paar willekeurig gekozen luidsprekers in een willekeurige kast te schroeven. Uitgaande van de elektrische en akoestische eigenschappen van de gekozen luidsprekers moet daarbij een passende behuizing en wisselfilter worden ontworpen. En daarbij zijn er ook nog verschillende soorten behuizingen: basreflex, transmission line, hoorn, gesloten box. Voor de doorsnee-hobbyist is dat ondoenlijk. Als echter uitgegaan kan worden van een door de Elex-redaktie ontworpen en beproefde box, dan is men verzekerd van een goed ontwerp en van een goede

Het is misschien aardig om eens in het kort te vertellen welke soorten boxen er zijn. Eerst maar de transmission line. Dat is een soort opgevouwen pijp waarbij de lengte van de pijp bepaalt hoe ver (laag) de box kan gaan met het weergeven van lage frekwenties. Hoe langer de pijp, hoe lager de laagste frekwentie. De fabrikanten bedenken hiervoor allerlei ingewikkelde konstrukties om een grote pijplengte in een kleine kast onder te kunnen brengen. Ook voor grotere kasten is deze methode moeilijk, omdat de pijplengte enkele meters moet bedragen. Voor nabouw is deze konstruktie niet zo aan te bevelen: ze is erg bewerkelijk en vraagt om een zeer nauwkeurige afstemming van de kombinatie luidspreker/kast. De hoorn-luidspreker kennen we allemaal nog wel van de slingergrammofoon. De luidspreker wordt gekoppeld aan een uitlopende konstruktie, die het luidsprekersignaal versterkt. Zulke hoornkonstrukties zijn in het algemeen erg groot (ze worden daarom vaak opgevouwen) en meestal is de kwaliteit niet goed genoeg voor hifi-weergave. Dat kunnen we voor zelfbouw dus ook wel vergeten. De basreflex-box komt al wat meer in onze zelfbouwrichting. Het is een gesloten

kast waarbij aan de voorzijde een gat met een pijp zit. Zo'n basreflex houdt het midden tussen een transmission line en een gewone gesloten box. Door de aanwezigheid van de (vrij korte) pijp produceert de basreflex wat meer lage tonen dan de gesloten box. De pijpopening en pijp-lengte moeten hier ook weer zeer nauwkeurig worden aangepast aan de kast-inhoud en de eigenschappen van de toegepaste basluidspreker. Voor beginners en experimenteerlustigen is dit type ook niet zo geschikt. Tenslotte komen we dus uit bij de eenvoudigste konstruktie die bovendien voor hifi-weergave de beste eigenschappen bezit: de gesloten box. Ook hier moet de grootte van de kast worden aangepast aan de gebruikte basluidspreker, maar dat is wat minder kritisch dan bij de overige konstrukties. Een gesloten kast (van bescheiden afmetingen) loopt niet zo ver door in het lage-tonenbereik dan bijvoorbeeld een basreflex-kast van dezelfde afmetingen, maar hij heeft wel een uitstekend impulsgedrag (dit betekent dat hij snel en korrekt reageert op de aangeboden muzieksignalen). Voor onze mini-hifi-box is de keuze snel gemaakt. We wilden bij dit ontwerp uitgaan van een heel klein kastje, en dan kunnen we eigenlijk alleen maar een gesloten kast nemen. Bij zo'n kleine inhoud maakt het eigenlijk niet veel uit of we er wel of niet een basreflex-pijp inzetten, het ding valt toch vrij vroeg af in het laag. En, om heel eerlijk te zijn, de kastjes zijn zo klein geworden dat er niet eens meer ruimte is op het front voor een basreflexpijpje. Makkelijk voor

de aspirant-bouwer: het maakt de zaak eenvoudiger en nabouwzekerder.

Klein, kleiner, mini De term mini is bij de hier beschreven box zeker op zijn plaats. De afmetingen zijn slechts 23,4 (hoogte) x 14,4 (breedte) x 16,2 (diepte) cm. De kastjes zijn daardoor heel onopvallend en kunnen in elke kamer wel ergens worden neergezet of opgehangen. Ofschoon we van een minibox geen diepe bastonen mogen verwachten, mogen we verder toch wel spreken van een uitstekende kwaliteit. De in figuur 1 afgedrukte frekwentiekarakteristiek loopt dan ook aardig recht van zo'n 80 Hz tot 20 kHz. Elk boxje bevat een tweewegsysteem, bestaande uit een soepel opgehangen bas/middentonertje en een kleine, zeer snelle tweeter. Ze zijn aangesloten op een scheidingsfilter met een steilheid van 6 dB/oktaaf. Wat dat precies betekent en hoe men zelf zo'n scheidingsfilter kan berekenen, wordt in deze Elex uitgebreid verteld in het artikel "luidsprekerfilters". Daarin kunt u ook lezen dat er nog andere filters zijn met hellin-

Figuur 1. De in het lab gemeten frekwentiekarakteristiek van de mini-hifi-box. Het gebied tussen 80 Hz en 20 kHz loopt verrassend recht! Beneden 80 Hz gaat de box afvallen, wat terug te voeren is op de kleine inhoud. Figuur 2. Het schema van het scheidingsfilter. De hellingen zijn 6 dB per oktaaf. R1 zorgt voor de nivo-aanpassing tussen de twee luidspekers.

gen van 12 en 18 dB per oktaaf (en er zijn nog steilere. . . ) . We hebben hier echter gekozen voor een 6-dB-filter omdat dit het geringste aantal komponenten bevat en, wat nog veel belangrijker is, het beste fase- en impulsgedrag heeft van alle tot op heden bekende filters (daar zijn de geleerden het wel unaniem over eens). Helaas kun je niet bij elke luidspreker een 6 dB-filter toepassen. De luidsprekers moeten in dat geval een vrij gladde frekwentiekarakteristiek hebben, zonder uitgesproken pieken of dalen, en ze moeten (ook buiten hun eigen werkgebied) een fors vermogen kunnen verwerken zonder stuk te gaan. Een 6-dB-filter heeft vrij slappe filterhellingen en dit betekent dat elke luidspreker nog behoorlijk wat "mee krijgt" van de signalen die buiten zijn werkgebied vallen. In ons geval gaat dat heel goed: beide luidsprekertypen hebben een breed en glad frekwentieverloop en ze mogen ook aardig wat vermogen verwerken. Ideaal! In figuur 2 is het schema afgebeeld van het filter. Denk er aan dat dit filter speciaal is ontworpen voor de hier voorgeschreven luidsprekers, het is dus niet

mogelijk om andere typen hieraan te koppelen. Even enkele wetenswaardigheden over het filter: L1 vormt de filterkomponent voor de bas/middentonen-luidspreker en C1 vormt de filterkomponent voor de tweeter. Het overnamepunt ligt op circa 5 kHz. R1 dient voor de nivo-aanpassing tussen woofertje en tweeter, daar de tweeter iets "harder" speelt (zijn rendement ligt iets hoger). R2 en C2 zorgen er voor dat de impedantie (de wisselstroomweerstand) van de woofer ook bij hogere frekwenties op een konstante waarde blijft. Woofers hebben namelijk de neiging om stijgend impedantieverloop te vertonen bij hogere frekwenties, en dat heeft een nadelige invloed op de filterwerking. In figuur 3 is te zien hoe het filter kan worden opgebouwd op een Elex-printje van afmeting 1. Er zijn twee filters nodig, één voor elk boxje. Let er bij de montage van de spoel L1 op, dat deze goed vast op de print zit. Een paar druppels lijm tussen spoel en printje zijn hiervoor voldoende. Gebruik geen metalen boutjes voor het vastzetten van de spoel, want dat beïnvloedt de waarde van de zelfinduktie van de spoel.

I—1|—QS7J2M7

Dk

L1 0,22 mH r**|R2 1 mm CuL

Ü t

•b-

9=

*

1 TW HD10P25 FSC

I5|l6

•sh

• &

I

J

Technische gegevens mini-hifi-box Systeem: Luidsprekers: Muziekvermogen: Rendement: Frekwentiebereik: Filter: Inhoud kast: Afmetingen:

gesloten tweeweg, passief tweeter: TW 51 A (Audax) woofer: HD 10 P 25 FSC (Audax) 30 W 84 dB bij 1 W op 1 m afstand 80 Hz. . .20 kHz tweeweg, 6 dB/oktaaf netto 2,5 I 234 x 144 x 162 mm (hoogte x breedte x diepte)

De luidsprekers Bij de keuze van de luidsprekers voor dit ontwerp is gezocht naar een zo goed mogelijke kwaliteit voor een redelijke prijs. Hierbij zijn we terecht gekomen bij twee typen van de Franse specialist Audax, een van de grootste luidsprekerfabrikanten. De tweeter is een van hun nieuwste ontwikkelingen. De dome (het koepeltje) heeft een diameter van 19 mm en is gemaakt van een ultralichte polymeer. Het tweeter-gedeelte zit door middel van een bajonetsluiting vast op het frontplaatje. Dit type kan dan ook worden geleverd met verschillende soorten frontplaten onder de typenummers TW 51 A, T W 60 A, T W 74 A, T W 80 A en T W 6 x 9 A. Op de foto's is de TW 51 A te zien, met een frontplaat van 51 x 51 mm. De bas/middentonenluidspreker is het type HD 10 P 25 FSC. Het is een breedbandluidsprekertje met een zeer soepele rubber ophanging en een krachtige magneet. Hij kan een vermogen verwerken van maar liefst 30 W. Beide luidsprekertjes hebben een wisselstroomweerstand van ongeveer 8 Ohm. Aan het rendement (de geluidsdruk die een luidspreker produceert bij een bepaald vermogen op zijn aansluitklemmen) kunnen we ook gelijk zien waarvoor weerstand R1 in het filter is opgenomen: bij een ingangssignaal van 1 W levert het basluidsprekertje op 1 m afstand een geluidsdruk van ongeveer 84 dB en het tweetertje een geluidsdruk van liefst 90 dB. R1 zorgt er voor dat bij een vermogen van 1 W op de filter-ingangen ook de tweeter een geluidsdruk van 84 dB levert. Dat de aansluiting tussen de beide luidsprekers goed verloopt, toont de frekwentiekarakte-

ristiek van figuur 1. Het overnamepunt bij 5 kHz is daar helemaal niet zichtbaar.

De b o u w van het kastje Allereerst moet gezorgd worden voor het bouwmateriaal: 12 mm dik multiplex of spaanplaat, latjes, schroeven, koploze spijkers, houtlijm, afdichtband (tochtband) en dempingsmateriaal. Dat laatste kan licht uitgeplozen natuurwol zijn, of Dr. Bailey's longhair, glas- of steenwol (meestal te koop in de betere elektronica- of doe-het-zelf-zaken). Bovendien kan een stuk oude vloerbedekking (tapijt) nog goede diensten bewijzen als dempingsmateriaal. De maten voor het hout zijn vermeld in de onderdelenlijst. Figuur 4 laat duidelijk zien hoe elk kastje in elkaar moet worden gezet. De balkjes worden voor in het kastje gespijkerd en gelijmd, zodat het voorpaneel daar straks tegen kan worden geschroefd. Het bevestigen van de balkjes moet gebeuren voordat de zijpanelen tegen elkaar worden gelijmd, naderhand wordt het anders een moeilijke klus. In het voor- en achterpaneel worden de gaten gezaagd en geboord voor respektievelijk de luidsprekers en de aansluitklemmen. Daarna kan men het hele kastje (met uitzondering van het voorpaneel) in elkaar zetten, spijkeren en lijmen. Wees niet te zuinig met lijm, alles moet goed sluiten. Vervolgens wordt het kastje in twee lijmklemmen geklemd en dan maar wachten tot de lijm droog is. Het is raadzaam om de kastjes daarna aan de binnenzijde nog eens af te dichten met silikonenkit. Noodzakelijk is dat echter niet als alles goed passend in elkaar is gezet. De binnenzijden worden nu bekleed met stukjes vloerbedekking (of glas- of steen-

Onderdelenlijst R1.R2 = 6,8 Q/5 W Cl = 2.7 JJF C2 = 5,6 MF L1 = 0,22 mH, 1 mm koperlakdraad 1 Elex-print formaat 1 2 luidsprekerklemmen of -bussen Luidsprekers: laag: HD 10 P 25 FSC (Audax) hoog: TW 51 A, TW 60 A, TW 74 A, TW 80 A of TW 6 x 9 A (Audax) Diversen: hout: multiplex 12 mm 2 stuks 234 x 150 mm (zijpanelen) 2 stuks 120 x 150 mm (boven- en onderkant) 1 stuks 210 x 120 mm (voorpaneel) 1 stuks 234 x 144 mm (achterwand) balkjes van 10 x 15 mm: 2 stuks van 210 mm lengte 2 stuks van 100 mm lengte (dezelfde hoeveelheid voor het raam voor het frontdoek) dempingsmateriaal: stuk vloerbedekking, natuurwol. Dr. Bailey's longhair, glasof steenwol 8 schroeven voor de luidsprekers schroeven voor paneel koploze spijkers houtlijm silikonenkit tochtband (circa 1 m) 4 zelfklevende rubber voetjes luidsprekerdoek circa 240 x 150 mm

Figuur 3. De komponentenopstelling is in dit geval heel eenvoudig. Voor stereo zijn natuurlijk twee van deze printjes nodig.

wol). Deze wordt gewoon vastgelijmd of geklemd. Dan kan de filter-print op de achterwand worden geschroefd — soldeer van te voren wel de verschillende aansluitdraden aan de print. Bij het gebruik van glas- en steenwol wordt eerst de print in de kast geschroefd en daar wordt dan een stuk glas- of steenwol tegen gezet. Gebruik voor het vastschroeven van de print korte schroeven, anders heb je kans dat ze aan de achterwand uitsteken. Dat is geen mooi

gezicht en het is dan mogelijk dat de box niet meer 100% luchtdicht is. Nadat de ingangsklemmen of -bussen zijn verbonden met de print, kunnen de luidsprekers op de frontplaat worden geschroefd. Bij de basluidspreker wordt eerst tochtband langs het gat geplakt, zodat ook hier alles luchtdicht afsluit. De luidsprekers mogen nu worden aangesloten op de filter-draden, let daarbij op dat de +-draad (afkomstig van het uitgangspijltje op de print-tekening) ook wordt

aangesloten op de + -aansluiting bij elke luidspreker. Maakt men hier een fout, dan beïnvloedt dit straks het klankbeeld van de box. De balkjes in het kastje worden nu ook aan de voorzijde bekleed met tochtband, waarna de inhoud luchtig wordt opgevuld met dempingsmateriaal en de frontplaat vervolgens op zijn plaats kan worden geschroefd. Laat de frontplaat langzaam op zijn plaats zakken. Als de kast overal goed luchtdicht is,

Figuur 4. Deze bouwtekening laat duidelijk zien hoe de box in elkaar w o r d t gezet.

kun je zien dat de konus van de basluidspreker naar voren komt als de frontplaat in het gat wordt geduwd. De zo beschreven kast is nog helemaal niet bewerkt en heeft ook nog geen front-doek. We laten dat een beetje over aan de ervaring en de handigheid van de bouwer. Men kan de kastjes bijvoorbeeld fineren of lakken. Verwijder bij deze werkzaamheden wel tijdelijk de luidsprekers, die mogen niet beschadigd worden! Het doek aan de voorzijde kan men op een raamwerk van latjes of balkjes vastzetten, waarbij het raamwerk juist zo groot wordt gemaakt dat het klemt in de uitstekende rand aan de voorzijde van het kastje. Tenslotte nog een kleine verrassing voor de lezers die graag wat meer bassen in hun huiskamer willen hebben: Binnenkort publiceren we in Elex een centrale baskast (woofer) die de frekwenties beneden 100 Hz voor zijn rekening neemt. De mini-hifi-boxen werken hierbij dan als zogenaamde satellieten. Het geheel geeft een uitstekend geluid en neemt veel minder ruimte in dan een paar gewone boxen.

pwrrindafo/^

Eindelijk is het dan toch gebeurd: de zomer (of wat daarvoor in Nederland door moet gaan) is aangebroken, en op de schaarse momenten dat de zon tussen de verzuurde regenwolken door zichtbaar wordt, haast iedereen zich naar buiten om zoveel mogelijk huidoppervlak bloot te stellen aan de ultraviolette straling. De huid stelt zich tegen dit geweld teweer door pigment te gaan vormen en neemt na verloop van tijd een mooie diepbruine kleur aan.

Tenminste, als alles volgens plan verloopt. Wie het inkasseringsvermogen van zijn huid overschat en te lang in de zon blijft zitten, krijgt te maken met bijzonder onaangename verschijnselen: de huid wordt rood en pijnlijk en begint na enige dagen af te schilferen. Het kosmetisch effekt is dan niet meer om over naar huis te schrijven. Ons zonnebrandalarm maakt aan al deze ellende een einde. Het apparaat is instelbaar op een normale of op

r7 S

een gevoelige huid. De zo belangrijke geleidelijke opbouw van de pigmentatie wordt gegarandeerd door een vijfstandenschakelaar, die iedere dag een tikje verder gedraaid kan worden. Als klap op de vuurpijl houdt het alarm zelfs nog rekening met de intensiteit van de zonnestraling. Na afloop van de ingestelde tijd wordt de gebruiker er door een doordringende zoemtoon van op de hoogte gesteld, dat het tijd wordt een schaduwrijk plekje op te

fr

JUUUUUUl

Figuur 1. Het blokschema van de schakeling. A = oscillator, B = frekwentiedeler. C = toongenerator.

A

J

L B

zoeken. Het apparaat verbruikt weinig stroom; een 9-volt-batterij gaat de hele zomer mee.

De schakeling Een gewoon schema geeft vaak zoveel gedetailleerde informatie, dat je door de bomen het bos niet meer ziet. In zo'n geval biedt een blokschema uitkomst. Het geeft een globaal overzicht van wat er in de diverse delen van een schakeling allemaal gebeurt. Figuur 1

JUUUL c

~GE|

Figuur 2. Door de fotodiode is de frekwentie van de oscillator afhankelijk van het omgevingslicht. Figuur 3. Twee in serie geschakelde 12-traps binaire tellers delen het ingangssignaal; met S1 kunnen verschillende tijden worden ingesteld. R1 en C1 zorgen bij het inschakelen voor een reset-impuls. Figuur 4. Dit diagram verduidelijkt de w e r k i n g van een frekwentiedeler. Figuur 5. De zoemer geeft zijn maximale geluidssterkte, als het signaal overeenkomt met zijn resonantiefrekwentie. Met P2 kan dat worden afgeregeld.

"© ©

O

C

©

__

IC1 CTK

011

-CicTK

I

#

IC2

09

-®

© 1 © T.

_r 3 N4

'LTTVJ

Bz

doet dat voor ons zonnebrandalarm. Blok A is een oscillator, die een blokgolfvormig signaal produceert. De frekwentie ervan is onder andere afhankelijk van de hoeveelheid (zon)licht die op de diode terechtkomt. De oscillator is opgebouwd met een NANDSchmitt-trigger (figuur 2). Poortschakeling N1 werkt als astabiele multivibrator. De grondfrekwentie ervan kan worden gevarieerd met instelpotmeter P1. Terugkoppeling vindt plaats via R2 en de fotodiode D1. Zo'n diode geleidt meer, naarmate er meer licht op valt, en dat heeft invloed op de frekwentie: die wordt dan hoger. Blok B is een frekwentiedeler. Het bevat twee tellerIC's, die precies bijhouden hoeveel signaalwisselingen (hoog/laag) er door de oscillator in blok A worden geproduceerd (figuur 3). IC1 bevat twaalf in serie geschakelde delers, die ieder voor zich de frekwentie van het signaal van de voorafgaande trap delen door twee. Omdat men in de digitale techniek begint te tellen bij nul, heet de uitgang van de twaalfde trap 0.11. De deelfaktor aan die uitgang is 2 12 = 4096. Bij een ingangssignaal van 2000 Hz levert IC1 aan de uitgang dus een signaal van ongeveer 0,5 Hz. Dat komt overeen met een periodeduur van twee sekonden en dat is te kort om echt mooi bruin te worden. Daarom gaat IC2 verder delen. Van dit IC zijn de uitgangen Q7 tot en met Q11 aangesloten op S1. ledere volgende stand van deze schakelaar halveert de frekwentie op de uitgang van blok B en maakt dus de ingestelde tijd tweemaal zo lang. In figuur 4 kunnen we zien, hoe dat "delen" precies in zijn werk gaat. De uitgangen van de delers in IC1 en IC2 schakelen alleen om op een neergaande flank van het signaal aan de ingang;

bij een opgaande flank gebeurt er niets. De ingang van de eerste deler van ieder IC is verbonden met de klokingang (CLK). Blok C bevat weer een oscillator, maar die heeft nu een heel andere funktie: hij levert het alarmsignaal, dat door de piëzo-zoemer Bz in geluid wordt omgezet. Deze toongenerator kan alleen werken, als de ingang van blok C " h o o g " is. Zoals we al hebben gezien, is dat het geval als de ingestelde "braadtijd" verstreken is. Uit figuur 5 blijkt dat ook hier weer het principe van de astabiele multivibrator is toegepast. Dat lag voor de hand, omdat het IC 4093 vier NAND-poorten bevat. De frekwentiebepalende elementen zijn P2, R3 en C3. N3 is een buffertrap en N4 dient als "eindversterker" voor het zoemertje. De deelschakelingen van de figuren 2, 3 en 5 leveren samen het schema van figuur 6 op, en dat zal nu een stuk duidelijker overkomen. Als C1 ingeschakeld is, werkt oscillator N1 bij vol zonlicht op een frekwentie van ongeveer 2000 Hz. C2 is toegevoegd ten gerieve van mensen met een gevoelige huid: als S1 wordt omgeschakeld, stijgt de frekwentie naar 3000 Hz, zodat alle tijden anderhalf maal korter worden. De impulstijd op de uitgang van IC1 bedraagt bij een ingangsfrekwentie van 2 kHz ongeveer 2 sekonden (0,5 Hz). In iedere deler van IC2 wordt die tijd verdubbeld. De uitgang van de achtste deler (Q7!) wordt dus " h o o g " na 2 8 x 2 sekonden = 512 sekonden. Op die manier kunnen we onderstaande tabel opbouwen: uitgang

tijd s

minuten (ca.)

Q7 Q8 Q9 Q10 Q11

512 1024 2048 4096 8192

8,5 17 34 68 136

-©9V 16

100n

©

10

-d

©

IC1 4040

10

Onderdelenlijst

„ IC2 4040 Q10 011

T

"O PB 2720

R1 - 5,6 kQ R2 = 1 kQ R3 = 10 kQ R4 = 1 MQ PI = instelpotmeter 100 kQ P2 = instelpotmeter 50 kQ Cl = 270 nF C2 = 180 nF C3 = 10 nF C4 =- 100 nF Dl = BPW 34 (fotodiode) IC1.IC2 = 4040 (12-traps binaire teller) IC3 = 4093 (viervoudige NAND-Schmitt-trigger) Diversen:

N4

|_=_|

'3jrV-0-i N1 . . . N 4 = I C 3 = 4093

Met omschakelaar S2 kan een van deze tijden gekozen worden. Zodra de desbetreffende uitgang " h o o g " wordt, zal de toongenerator gaan werken. Het geluidssignaal blijft klinken totdat de gebruiker met S3 het apparaat uitschakelt of totdat de ingestelde tijd nogmaals verstreken is. Dat laatste zal zelden voorkomen, omdat zelfs de meest hardnekkige slaper tegen die tijd wel wakker is. Een nieuwe cyklus begint als S3 weer wordt ingeschakeld. Op dat moment krijgen de tellers IC1 en IC2 een resetimpuls, zodat alle uitgangen " l a a g " worden. Daarvoor zijn R4 en C4 verantwoordelijk. Op het moment van inschakelen bedraagt de spanning over de nog niet opgeladen kondensator C4 nul volt. Over R4 staat dan dus de volle voedingsspanning, die ook terecht komt op de reset-ingangen (pen 11). Vervolgens laadt de kondensator zich op, •

5

eêex

®®

e£ex • • S n

®l

1 dubbele Elex-print (80 x 100 mm) 1 batterij 9 volt met aansluitclip 51 = schakelaar, 1 x om 52 = schakelaar, 1 x 5 standen. Als daar moeilijk aan te komen is, is een schakelaar met 2 x 5 standen ook bruikbaar; een helft blijft dan ongebruikt. Ook kan een schakelaar met meer standen worden gebruikt: de overgebleven kontakten worden dan met kontakt E kortgesloten. 53 - schakelaar, aan/uit Bz - piëzo-zoemer PB 2720 (Toko) 13 soldeerpennen (1,2 mm <> j) soepel montagedraad montagedraad met massieve kern voor de draadbruggen een passende behuizing een draaiknop voor S2 2 IC-voetjes, 16 pens 1 IC-voetje, 14 pens Geschatte kosten: f 50,—

Figuur 6. Het komplete schema van het zonnebrandalarm. Figuur 7. Zo worden de komponenten gemonteerd op een grote Elex-print.

« • • i n —

@

®®

®l

Figuur 8. De schakeling, gereed voor de definitieve inbouw.

zodat de resetingangen " l a a g " worden. Dan neemt het tellen een aanvang. De schakeling verbruikt tijdens het tellen een stroom van ongeveer 1,6 mA. Als de zoemer werkt, neemt het stroomverbruik natuurlijk aanmerkelijk toe.

Bouwbeschrijving Zoals figuur 8 laat zien, kan de hele schakeling ondergebracht worden op een "dubbele" Elex-print (80 x 100 mm). De schakelaars S1 t / m S3, de zoemer en de 9-volt-batterij worden niet op de print gemonteerd, maar met behulp van draden ermee verbonden. De fotodiode moet de zon kunnen "zien"; ook daarvoor moet dus een plaatsje worden gezocht aan de buitenkant van de behuizing. Figuur 7 geeft de opstelling van de komponenten en de verbindingen. Monteer eerst de draadbruggen, de weerstanden en de kondensatoren en als laatste de ICvoetjes. Let bij het plaatsen van de IC's op de juiste richting. Het merktekentje dat de plaats van pen 1 aangeeft, moet bij IC1 en IC2 in de richting van de voedingsspanningsaansluitingen wijzen. IC3 moet juist andersom zitten. Pas op voor kortsluitingen! De pennen van de IC's en de aansluitingen A t / m D naar S2 zitten nogal dicht

op elkaar. Slordig solderen kan hier tot regelrechte rampen leiden. De door ons toegepaste piëzo-zoemer was een PB 2720 van Toko. Als die niet verkrijgbaar is, zal een ander type ook wel werken; let er alleen op, dat het geen exemplaar met ingebouwde toongenerator mag zijn. Overigens zijn er voor deze schakeling nog wel meer toepassingen te bedenken dan alleen een zonnebrandalarm. De fotodiode kan in dat geval worden vervangen door een draadbrug; de ingestelde tijd is dan onafhankelijk van het omgevingslicht. Door het variëren van de waarden van C1 en/of R2 kan een korter of langer tijdenbereik worden gekozen.

De a f r e g e l i n g . . . . . . is niet bijzonder moeilijk. Als de zon op de fotodiode schijnt, C1 ingeschakeld is en S2 in stand A staat, moet het alarm na 8,5 minuut gaan werken. Kontroleer de waarden van R2 en C1 als dat niet het geval is. Bij minder licht op de fotodiode daalt de frekwentie van de oscillator. Bij nog minder licht valt hij zelfs helemaal stil. De verlichtingssterkte waarbij dat gebeurt kan worden ingesteld met P1. Wie niet wekenlang op een zonnige

M

dag wil wachten, kan dit in Nederland vrij zeldzame natuurverschijnsel simuleren met behulp van een 60-watt-lamp op ongeveer 30 cm afstand van de fotodiode. Een multimeter (bereik: gelijkspanning, 10 volt) wordt aangesloten tussen pen 9 van IC1 (deQO-uitgang) en massa. Als de oscillator werkt, wijst de meter de halve voedingsspanning aan. We laten een wolk voorbijtrekken door onze hand tussen lamp en fotodiode te houden. Het oscilleren moet daar-

door stoppen; dat is te zien doordat de meter terugvalt naar nul of oploopt tot de voedingsspanning. De piëzo-zoemer levert zijn beste prestaties als hij wordt aangestuurd op zijn resonantiefrekwentie. Dat is eenvoudig af te regelen: wacht totdat het alarm afgaat en draai dan aan P2 totdat het geluid zo hard mogelijk is. Daarmee is het apparaat gereed voor gebruik. U kunt met een gerust hart op vakantie gaan, als u tenminste niet vergeet het ding in uw koffer te stoppen.. .

De wereldwijde verbreiding van de telefoon is mede te danken aan het feit dat er slechts twee draden nodig zijn om een toestel aan te sluiten. Ook al zie je aan de bekende telefoonsteker vier kontaktpennen, de eigenlijke overbrenging naar de centrale geschiedt met maar twee draden. Hoe het via die twee draden mogelijk is te kiezen, te praten en ook nog de bel te laten gaan, wordt in de volgende tekstblokken uit de doeken gedaan.

een wisselstroomsignaal in het ritme van de spraak. Dat wisselstroompje loopt ook door de luidspreker in de hoorn van het andere apparaat, waardoor daar het spraaksignaal weer hoorbaar wordt. Voorwaarde daarbij is dat dat wisselstroomsignaal niet door de voeding in de centrale kortgesloten (opgeslorpt als het ware) wordt. Daarvoor dient de smoorspoel. Deze laat namelijk de voedingsgelijkstroom wel door, maar vormt een blokkade voor het spraak-wisselstroomsignaal.

In principe zijn bij een telefoonverbinding de hoorns (dus het spreek- en luistergedeelte van beide toestellen), als hieronder getekend geschakeld. De voedingsgelijkstroom loopt vanuit de centrale naar alletwee de toestellen. Door in de koolmikrofoon te praten ontstaat er op deze voedingsstroom

In de centrale bevindt zich natuurlijk ook de elektronica die het kiezen mogelijk maakt. Dat er bij een telefoonverbinding meestal meerdere centrales, versterkers, (straal)verbindingen en soms zelfs satellieten tussengeschakeld zijn, doet aan het grondprincipe niets af.

Het principe

voedingsgelijkstroom

/

\

Luidspreker De luidspreker in de hoorn is via een transformator aangesloten. Die transformator moet ervoor zorgen dat alleen de signaal-wisselstroom de luidspreker bereikt. De voedingsgelijkstroom loopt wel door de linkertak van de transformator, maar omdat een transformator alleen maar wisselstromen over kan zetten, merkt de luidspreker niets van die gelijkstroom. De twee antiparallel gescha-

kelde dioden moeten ervoor zorgen dat stoorimpulsen groter dan + 0,7 V niet het oor van de telefonerende persoon bereiken.

Transformator De transformator moet ervoor zorgen dat men tijdens het praten niet zijn eigen stem hoort. De transformator vormt daartoe een zogenaamde vork- of antilokaalschakeling. Voor de verklaring van de werking moeten we weten dat de mikrofoon een wisselspanning opwekt. De hiermee samenhangende wisselstroom loopt door de linker trafowikkeling, maar in die wikkeling wordt de stroom opgesplitst. Het ene gedeelte loopt door het onderste gedeelte van de wikkeling en via weerstand R terug naar de mikrofoon. Het andere gedeelte gaat door het bovenste gedeelte van de wikkeling, via draad a naar "de andere kant van de lijn" en komt vervolgens terug over draad b. Beide deelstromen induceren ( = opwekken) via een magneetveld in de ijzerkern van de trafo een stroom in de sekundaire (in dit geval rechter) wikkeling van de transformator. Omdat de

vorkschakeling

—>

<'

-^ i — i — .

deelstromen echter tegengesteld aan elkaar lopen, heffen de door die deelstromen opgewekte magneetvelden elkaar op, en zal er sekundair helemaal geen stroom gaan lopen; in de luidspreker is nagenoeg niets te horen. Het spraaksignaal dat afkomstig is van de andere kant van de lijn loopt maar in één richting door de primaire wikkeling, waardoor er sekundair wèl een stroom en dus een geluid in de luidspreker opgewekt wordt. Het lokale signaal wordt onderdrukt, het signaal van buitenaf wordt overgedragen.

Mikrofoon

..'"„./

K~

^^^^^^^m

••'• - w

^ r

•••4r

^

^

^

De gelijkstroom uit het telefoonnet loopt door de koolmikrofoon. Die mikrofoon bestaat uit een bakje met koolkorreltjes die door de geluidstrillingen worden samengedrukt. Op die manier verandert de weerstand van het mikrofoonkapsel en ontstaat een wisselspanning c.q. -stroom in het ritme van de spraak.

^

»rf

i i

T P hef

*

Kiesschijf De kiesschijf bedient twee schakelkontakten via een nokkenschijf. Kontakt a wordt bij het verdraaien van de schijf gesloten, waardoor het spreek- en luistergedeelte kortgesloten wordt; er is nu niets te horen. Kontakt b wordt telkens kortstondig gesloten, en wel zo vaak als het gekozen cijfer. Bij het cijfer 0 wordt het kontakt tienmaal gesloten. In de telefooncentrale zitten zogenaamde kiesrelais, die evenveel stappen verdraaien als ze pulsen van de kiesschijf ontvangen. Op die manier komt uiteindelijk een verbinding tot stand. N.B. In nieuwe telefooncentrales zijn die kiesrelais

Totaalschakeling Bel De bel in de telefoon wordt vanuit de centrale met wisselstroom gevoed. Die wisselstroom loopt door de kondensator C, die namelijk wel voor wisselstroom maar niet voor gelijkstroom doorlaatbaar is. Zodra de hoorn "van de haak" (een erfenis uit de tijd van de oude telefoontoestellen) genomen wordt, sluit de daaronder gelegen schakelaar. Vanaf dit moment loopt er door de weerstand van 100 Q en de rest van de schakeling gelijkstroom, waardoor vanuit de centrale duidelijk wordt dat er is opgenomen

Deze deelschema's samen vormen het inwendige van

apL.

T3 ^

7-

b ^

en dat het belsignaal mag ophouden. Het kontakt S1 dat deel uitmaakt van de kiesschijf, sluit de bel tijdens het kiezen over de 100-Qweerstand kort, zodat de bel tijdens het kiezen niet meepingelt.

stand van de kontakten bij neergelegde hoorn

*&—4f'

•>/*-

f'

natuurlijk a! lang vervangen door elektronische schakelaars. Behalve dat deze veel sneller kunnen schakelen (een voordeel waar je trouwens alleen bij druktoetstoestellen iets van merkt), zijn ze ook veel kleiner, waardoor de centrales kompakter gebouwd kunnen worden.

het overbekende "grijze" standaardtoestel (tegenwoordig lang niet meer altijd grijs), model T65, van de PTT.

gfÜ» Zonne-energie is niet iets van de laatste paar jaren: wie als kind wel eens met een brandglas heeft gespeeld, weet tot welke grootse dingen het zonlicht in staat is. Om deze gratis energiebron op een wat serieuzere manier te gebruiken, staan ons verschillende wegen open. Veel effektiever dan een brandglas werkt een opstelling van een of meer grote holle spiegels, die de zonnewarmte op een punt koncentreren. Zo kunnen temperaturen worden bereikt, waarbij metalen smelten. Het nadeel van deze methode is de noodzaak van een volgmechanisme: de zon staat nu eenmaal niet stil aan de hemel. Zonnekollektoren hebben een oppervlak, dat zoveel mogelijk de warmtestralen absorbeert. Die warmte wordt dan afgegeven aan water, dat door de koliektor stroomt. De meest moderne manier om zonlicht om te zetten in energie is het gebruik van halfgeleidermaterialen: hierin wordt licht direkt omgezet in elektrische stroom.

Stroom uit licht Deze techniek staat nog in de kinderschoenen, en of al onze energieproblemen er eens mee opgelost zullen worden is zeer de vraag. De zon straalt reusachtige hoeveelheden energie uit naar alle kanten, maar slechts een zeer klein deel daarvan (1/2.500.000.000) wordt door de aarde opgevangen. Van die energie gaat nog een gedeelte verloren in de atmosfeer. Toch blijft er genoeg over: de vermogensbehoefte (= energie per tijdseenheid) in het jaar 2000 zou gedekt kunnen worden met het vermogen dat de zon op een oppervlakte van 19.000 km 2 levert. Dat klinkt veelbelovend, maar de praktijk valt tegen.

zon negenerator Zonnecellen zijn nog duur en het rendement is bescheiden. Bovendien leveren ze alleen stroom als de zon schijnt en dat is bij ons lang niet altijd het geval. Verplaatsing van de produktie naar bijvoorbeeld de Sahara zou waarschijnlijk ekonomisch niet haalbaar zijn vanwege de transportkosten. In afwachting van betere en goedkopere zonnecellen zullen wij ons dus voorlopig maar bezig houden met wat kleinschalige toepassingen. Laten we eerst eens gaan kijken hoe een zonnecel in elkaar zit (figuur 1a). Een schijfje halfgeleidermateriaal (bijvoorbeeld silicium) met een PN-grenslaag (zoals in een diode) is bevestigd op een kontaktplaat. Bovenop het schijfje zit een metalen kontaktkam. Het oppervlak van de schijf is voorzien van een antireflexielaag om het rendement te vergroten. Een aantal van deze zonnecellen is samengevoegd tot een element (figuur 1b), dat meestal ook "zonnecel" genoemd wordt. Figuur 2 laat zien hoe de

stroom ontstaat. In het overgangsgebied tussen de P- en de N-laag van het siliciumkristal botsen lichtdeeltjes (fotonen) tegen elektronen en slaan die los uit hun oorspronkelijke atoomverband. De met botsingsenergie geladen elektronen gaan aan de wandel in de richting van de verbruiker (R). Op die manier ontstaat een elektrische stroom, waarmee bijvoorbeeld akku's kunnen worden opgeladen. De grootte van die stroom hangt af van de intensiteit van de zonnestraling: bij een instraling van 1 kW/m 2 ontstaat een stroom van 25 mA/cm 2 oftewel 250 A / m 2 . Voor het opslaan van stroom uit zonnecellen zijn inmiddels al speciale akku's (sinterakku's) ontwikkeld. De firma Sony biedt ook een laadapparaat aan voor deze akku's, dat (uiteraard) op zonneenergie werkt. Het geheel is nogal prijzig en alleen bedoeld voor kleine apparaten, bijvoorbeeld draagbare radio's, die met een spanning van 3. . .6 volt kunnen werken en maximaal

2,7 watt verbruiken. De akku's zijn binnen vijf uur opgeladen en hebben dan een kapaciteit van 500 mA/uur.

De praktijk Zoals gezegd is het rendement van zonnecellen niet bijzonder hoog: slechts tien procent van de opgevangen zonne-energie wordt omgezet in elektrische energie. Toch hebben wij ons daardoor niet laten ontmoedigen en ook een zonnegenerator ontworpen. De schakeling (figuur 3) is kinderlijk eenvoudig: 20 zonnecellen zijn in serie geschakeld. De geleverde stroom is daardoor gelijk aan die van één cel, maar de spanningen worden bij elkaar opgeteld. Met deze zonnegenerator kan een nikkelcadmium-akku worden opgeladen. De diode D1 voorkomt dat de aangesloten akku zich ontlaadt over de zonnecellen als die geen stroom leveren; het spanningsverlies van 0,6 volt over D1 moeten we dan

1a a = kontaktkam (metaa b = antireflexielaag

1N4148 Dl

d = I PN-overgang 'Si) e = kontaktplaat ( —

^ ^ ^ >

T T T

zei

M-0

ZC 2 ZC3 - ZC4

-o a b c d e f

~ = = =

Foto links boven: Goed nieuws voor fans van loopradio's: een kleine radio kan gemakkelijk met zonnecellen worden gevoed. De bouwbeschrijving van zo'n radio stond in het april-nummer van ons tijdschrift Elektuur.

doorzichtige plaat zonnecellen dun montagedraad schuimplastic grondplaat (metaal of plastic gaten voor koeling

Figuur 1. De opbouw van een zonnecel (a) en van een kompleet bedraad moduul met meerdere zonnecellen (b). Voor de verbindingen in het moduul moet soepel draad worden gebruikt.

fotonen

Figuur 2. Deze tekening laat zien hoe een zonnecel licht omzet in elektrische energie.

elektronenstroom

Figuur 3. Het "schema" van een zonnegenerator met 20 zonnecellen.

Onderdelenlijst D1 = 1N4148 ZC1...ZC20 = zonnecel, onbelaste spanning ongeveer 0,5 volt (zie tekst) flexibel montagedraad een plaatje schuimplastic een behuizing met een doorzichtig deksel

zonnecel

Geschatte bouwkosten zonder behuizing: ongeveer 100 gulden. Let wel op eventuele speciale aanbiedingen!

Figuur 4. Het door ons prototype geleverde vermogen op een zonnige dag in november. Figuur 5. Kompleet opgebouwde modulen zijn ook in de handel. Dit exemplaar bestaat uit 34 zonnecellen.

Soms vallen de meest eenvoudige dingen in de praktijk moeilijker uit dan werd verwacht. Om maar eens een voorbeeld te noemen: het aansnijden van koaxkabel. Als er maar een kort stukje aangesneden moet worden, valt het allemaal nog wel mee. Worden het echter meerdere centimeters, dan laat de afscherming zich niet meer zo makkelijk ontrafelen. Dit is bijvoorbeeld het geval als de massa-aansluiting en de aansluiting voor de kern niet

al te dicht bij elkaar liggen. Anderzijds mag men ook niet te royaal "ontmantelen"; vooral als men te maken heeft met hoogfrekwente signalen. Allereerst wordt de buitenmantel met een scherp mesje voorzichtig ingesneden en wordt het voorste stukje verwijderd. Bij het ontvlechten gaat men spiraalsgewijs te werk. Met een priem of een breinaald worden de afzonderlijke draadbundels één voor één opgelicht, werkende in één vaste draairichting. Als laatste wordt de kern-isolatie afgestript.

maar voor lief nemen. Zonnecellen zijn in diverse afmetingen, vormen en prijsklassen verkrijgbaar; enig speurwerk in advertenties loont beslist de moeite. Wij gebruikten kleine exemplaren (10 x 20 mm); uit de stroom-spanningskarakteristiek van figuur 4 kunt u aflezen wat die presteerden op een zonnige novemberdag om drie uur 's middags. Maximaal werd 20 mA geleverd, voldoende voor het laden van een akku. In figuur 1b is te zien, hoe de zonnecellen in serie moeten worden geschakeld. Gebruik dun, soepel montagedraad en werk voorzichtig om de cellen niet te beschadigen. Dat kontaktkam van ieder element moet met de onderplaat van het volgende element worden verbonden. Het geheel wordt daarna voorzichtig op een laagje schuimplastic gelegd en opgesloten in een (doorzichtige!) behuizing. Als dat achter de rug is, kan er weinig meer fout gaan. U kunt dan rustig gaan genieten van het trotse gevoel, dat u voor uw persoonlijke energiebehoefte niet meer helemaal afhankelijk bent van anderen.

Service Uit het verre Afrika (ja, ja, ook in de "rimboe" zijn wij kennelijk geen onbekenden!) ontvingen wij onlangs een schriftelijke noodkreet van Pater Muizebelt, dat een bepaald onderdeel van zijn video-recorder na jarenlange trouwe dienst de geest had gegeven en of wij hem misschien uit de brand konden helpen. Nu, aangezien wij hem niet het verlangde onderdeel konden verschaffen, stuurden wij — op hoop van zegen — zijn verzoek door naar de importeur van Akai, de firma Fodor Radio B.V. Nog geen drie dagen later liet deze firma ons weten dat het gevraagde onderdeel op weg waren naar Pater Muizebelt. Als dat geen service is!

Komend voorjaar veel nieuws in Evoluon Wie vindt het niet leuk om met treintjes te spelen? Het is de hobby van nogal wat jeugdigen, maar laten we de volwassenen niet uitschakelen. Heel wat vaders die op zolder of in de kelder een spoorbaan voor zoonlief hadden ingericht, bleken er achteraf het meest mee te spelen. Al diegenen die het te duur vinden of geen

ruimte hebben om een spoorlijn aan te leggen, kunnen binnenkort terecht in het Evoluon om zich uit te leven op een miniatuur spoorlijn met twee treinstellen. Het ene wordt getrokken door een stoomlokomotief, de andere door een diesellok. De bezoeker kan zelf de wissels bedienen. Méér, hij kan zelfs proberen de twee treinen met elkaar in botsing te laten komen. Dat zal echter niet lukken, omdat de baan wordt bewaakt door een computer die ervoor zorgt dat die wissel, die voor de katastrofe zou kunnen zorgen, niet kan worden overgehaald. . . De bezoeker kan de wissels bedienen via een display dat zich buiten de baan bevindt. Zowel op het display als in levende lijve kan de gehele treinenloop worden gevolgd. De stoomlok kan echt op water en vuur lopen, maar wordt voor deze gelegenheid aangedreven door een elektromotortje. Echte stoomtraktie zou binnenshuis een beetje te veel van het goede zijn. Wel is de originele stoomfluit te horen. Deze en de meeste andere nieuwigheden zullen medio mei in de benedenzaal "Spel der techniek" zijn te zien.

van een echte Stirlingmotor van 32 pk. Daarnaast is er een opengewerkt animatiemodel, waardoor de bezoeker de verschillende stromen kan zien lopen. Een en ander krijgt de bezoeker te zien als hij op een knop drukt. Door middel van verklarende teksten wordt de exakte werking uitgelegd. Medio mei wordt een stand geopend waarin de bezoeker allerlei mechanische principes worden uitgelegd zoals: de drie vormen van evenwicht, impulsoverdracht, de wet van Archimedes, middelpuntvliedende krachten, een opengewerkte naaimachine en een klimmende kegel tegen een helling. Verder een interessante primeur in de vorm van een echt werkende transmatic (het revolutionaire aandrijfsysteem waar zo veel om te doen is geweest en dat in Tilburg gefabriceerd gaat worden). De transmatic is gekoppeld aan een Fiatmotor die geheel zonder olie loopt. Het geheel is door het publiek te bedienen. Tot slot is er in de "kelder" een opengewerkte Philishave te zien die echt werkt. Glasvezel

Stirlingmotor

Ook nieuw is de opstelling

Voor groepen kan er op aanvraag een lezing worden

verzorgd over glasvezelkommunikatie. Deze lezing(en) worden gehouden in de filmzaal. Voornaamste doelgroep hierbij zijn scholieren uit het middelbaar onderwijs. Gezien ook de veertien P 2000 stations die in de computerruimte staan opgesteld ten behoeve van computerlessen aan scholieren, kan worden gesteld dat jongeren (weer) behoorlijk aan hun trekken komen in het Evoluon. Verder komen er nog twee P 2000 computers op de tweede ring te staan. Geïnteresseerden uit het publiek kunnen hier vrijelijk mee experimenteren. Op de tweede ring zal ook een radio zijn te bewonderen die in een chip is opgebouwd. Door middel van een LED kan men zien of het station naar keuze juist is afgeregeld. Op ring drie komen twee TV-toestellen te staan met een zogenaamde "touch screen". In het geheugen zitten een plantenencyklopedie en een Van Goghexpositie. Na een keuze te hebben gemaakt op de index kan door een druk met de vinger op het scherm het gewenste beeld worden verkregen. Philips Persdienst, Postbus 523, 5600 AM Eindhoven.

Wie kent het volgende tafereel niet? Het eten is gaar en de tafel moet snel gedekt worden want de aardappels staan op het punt om aan te branden, een kennis belt net aan bij de voordeur en de kat en de hond houden een graafwedstrijd in de plantebak. Avondspits in het huishouden, dus snel de familie bijeengeroepen voor adekwate assistentie. Maar hoe doe je dat zonder marktkoopmansgebrulachtige toestanden of indringende slagen op gong of bel. In deze eeuw van de kommunikatie moeten toch andere mogelijkheden aanwezig zijn om de melding "eten klaaarr" ter bestemder ore te brengen. Ja natuurlijk, telefoon! En voor een huistelefooninstallatie is het echt niet nodig de PTT in te schakelen, want zolang je maar van het openbare telefoonnet afblijft, verliest de PTT haar monopolie.

Telefoonrage Allereerst heeft men voor een huistelefooninstallatie natuurlijk telefoontoestellen nodig. Daarvoor kunnen afgedankte PTT-toestellen

huistelefoon gebruikt worden, maar dat is beslist geen voorwaarde. Bij dit soort bouwprojekten speelt de prijs een allesoverheersende rol, en tegenwoordig zijn er talrijke Hongkong-, Taiwan- en Korea-telefoons te krijgen. Voor zo'n gulden of twintig, dertig staan die op kopers te wachten, een prijs waarvoor je bij de PTT nog maar net het simpelste toestel kunt huren, de maandelijkse betalingen nog niet eens in aanmerking genomen (er zit natuurlijk wel een verschil in kwaliteit in). De installatie die we hier onder handen nemen, bestaat in eerste instantie uit twee toestellen. Aan deze hoofdtoestellen kunnen later altijd nog toestellen parallel geschakeld worden. Dat betekent wel dat als het hoofdtoestel belt, alle daaraan parallel geschakelde toestellen mee zullen bellen. Ook een gesprek binnenko-

mend op een hoofdtoestel, kan via de ermee verbonden toestellen meegeluisterd worden.

Teletronica Zoals in figuur 1 te zien is, is de elektronica van dit bouwprojekt iets ingewikkelder uitgevallen dan gebruikelijk is in Elex. Maar wie systematisch met ons meeloopt door alle delen van de schakeling, van de voeding tot de telefoontoestellen, zal het waarschijnlijk wel gaan dagen. Bovendien staat elders in dit nummer hoe het inwendige van een telefoontoestel is geschakeld en hoe het werkt. We beginnen bij de stroomvoorziening. Na de transformator, rechtsboven, wordt de wisselstroom met één diode (D1) gelijkgericht en door kondensator C1 afgevlakt. Over C1 staat dus de

ruwe gelijkspanning die door IC1 netjes gestabiliseerd wordt. De spanning tussen de uitgang en de massaaansluiting van IC1 wordt door het IC op konstant 10 V geregeld. Omdat die massa-aansluiting dank zij zenerdiode D2 en weerstand R1 als het ware opgetild wordt op 15 V (de zenerspanning), staat aan de uitgang van'ICI het totaal van 15 V en 10 V, dus 25 V. Die 15 V wordt apart gemaakt om dadelijk IC2 en IC3 te kunnen voeden, de 25 V is nodig voor de voeding van de telefoontoestellen. Nu de telefoontoestellen. Met de relaiskontakten van Re1 in de getekende stand loopt het geluidssignaal via R3 en R4 van het ene toestel naar het andere. Aan de andere kant dienen beide telefoons hun gelijkstroomvoeding te krijgen van IC1. Zetten we die gelijkstroomvoeding er rechtstreeks op, dan heeft dat tot gevolg dat het wisselende geluidssignaal door IC1 gestabiliseerd zal worden: er zal niets van overblijven. We zeggen dat de voeding voor wisselspanning een kortsluiting vormt. We hebben daarom iets nodig tussen de voeding en de telefoontoestellen dat gelijkstroom doorlaat, maar

wisselstroom tegenhoudt zodat die aan de kant van de telefoons blijft. Normaal gebruikt men daarvoor een smoorspoel, maar het is niet zo eenvoudig om die met precies de goede waarde zelf te wikkelen. Daarom gebruiken we als vervanging de schakeling rond darlingtontransistor T l , C4 en R2. Het effekt van deze schakeling is hetzelfde als dat van een smoorspoel: de voedingsgelijkstroom wordt doorgelaten en het spraakwisselstroomsignaal wordt tegengehouden zodat het de voeding niet kan bereiken. Al wat de rest van de schakeling doet is kijken of ergens de hoorn wordt opgenomen, en ervoor zorgen dat het andere toestel dan gaat rinkelen. Een bijzonderheid is dat daarbij ook het eigen toestel gaat rinkelen. Om dat te verhinderen zou er in het telefoontoestel iets omgebouwd moeten worden, of zou de "centrale" met een hoeveelheid elektronica en een extra relais uitgebreid moeten worden. Om dit projekt toch enigszins low budget te houden, hebben we het er maar bij gelaten. Welnu, iemand besluit te bellen en neemt de hoorn van, laten we zeggen, het

«

01

IC1 78L10

1N4001

15V

0" 15 V • p 4 7 M • • • 4 7 0 ( 1 400 mW 25 V 63 V

(°>

® ® IC2

l

15V

IC3

0 0

2- 7 . J ^ io v

NI . . .N4 = IC3 = 4093 N5 . . . N8 = IC2 = 4070

Am.

R5 82k I

Figuur 1. Het elektrische schema ziet er misschien niet zo eenvoudig uit, maar als aan de hand van de tekst de w e r k i n g van de afzonderlijke blokken duidelijk is, is het ook niet meer moeilijk het geheel te begrijpen.

I

IC5 I •4n7 I 25 V

IC6 •4M7

25 V

Onderdelenlijst R1 = 4,7 kQ R2 = 47 kQ R3.R4 = 330 Q R5.R6 = 82 kS R7,R8 = 12 kQ R9 = 220 kö R10 = 680 kQ R11,R12 = 22 kQ C1 = 470 M F/63 V C2 = 10 M F/40 V C3 = 47 nF/25 V C4 = 10 /iF/6,3 V C5,C6 = 4,7 nF/25 V C7 = 4,7 M F/16 V Dl = 1N4001 D2 = zenerdiode 15 V/ 400 mW D3,D4 = zenerdiode 10 V/

400 mW D5.D6 = 1N4148 T1 = BC 517 T2 » BC 547 IC1 = 78L10 IC2 = 4070 IC3 = 4093 diversen: S1 = dubbelpolige aan/uitschakelaar (250 V ACI Re1 m printrelais, bijvoorbeeld Siemens E2 V23037 Tr1 = trafo 25 V/200 mA (minstens) twee telefoontoestellen (dump o.i.d.) twee 14-polige IC-voetjes zekeringhouder voor F1 netsnoer met trekontlasting en steker Elex-standaardprint, formaat 2 kastje geschatte bouwkosten, zonder transformator, kastje en telefoontoestellen f 35,—

©-© 6

rechter toestel op. Ergens in het apparaat komt nu een verbinding tot stand tussen punt 2 en massa. Daardoor loopt er een gelijkstroom van ongeveer 25 mA door het toestel. Deze stroom wordt als het ware weggekaapt van D4 en R7. Voor het opnemen liep de stroom namelijk door die tak, en stond op de ingang van N1 een spanning van 15 V ( = 25 V — 10 V zenerspanning van D4). N I , een logische poort, ziet die 15 V als een logische 1. Omdat de stroom nu omgeleid wordt via het toestel zal de ingangsspanning van N1 dalen; de ingang wordt logisch 0. N1 (en ook N2) hebben de taak hun ingangssignaal om te draaien, te inverteren. Op de uitgang van N1 zal daarom een logische 1 (= 15 V) komen te staan. De uitgang van IM2 blijft gewoon " 0 " , want het tweede toestel is immers nog niet opgenomen. De uitgangssignalen van NI en N2 worden aangeboden aan een zogenaamde "exklusieve-OF" schakeling. Deze poort (N5) heeft de eigenschap dat haar uitgang " 1 " wordt als of de ene ingang, öf de andere " 1 " wordt. Zijn beide ingangen " 0 " of zijn ze alletwee " 1 " , dan is de uitgang " 0 " . In een zogenaamde waarheidstabel kunnen we dit gedrag van een exklusieveOF schakeling nog eens duidelijk presenteren:

VU! f s»

A

==£>> Figuur 2. De plattegrond van de schakeling. Let bij de montage goed op de polariteit van de diverse onderdelen. Streep tijdens het werken bij voorkeur de dingen die gesoldeerd zijn af, zodat u niets, ook geen draadbrug, vergeet.

B

X

0 0 0 1 1 0 1 1

0 1 1 0

De tweede of de derde toestand komt in onze schakeling voor als slechts één van beide hoorns is opgenomen. De " 1 " die in dat geval op de uitgang van N5 verschijnt, zal ervoor zorgen dat de oscillator, samengesteld uit N3 en de er

omheen liggende onderdelen, zal starten. Deze oscillator moet ervoor zorgen dat de bel afwisselend aan- en uitgaat. De oscillator werkt als volgt: Ingang 1 van N3 werd logisch 1. Nemen we nu aan dat kondensator C7 ontladen was, dan is ingang 2 van N3 logisch 0. N3, een NIET-EN-poort, geeft alleen een " 0 " aan de uitgang, als béide ingangen " 1 " zijn. De uitgang wordt, met die nul op ingang 2, dus " 1 " . Kondensator C7 wordt nu via R10 opgeladen, de spanning op ingang 2 van N3 zal geleidelijk aan stijgen. Na een bepaalde tijd is die spanning zo hoog, dat ze als een logische 1 gezien wordt. Beide ingangen van N3 zijn nu " 1 " , dus de uitgang zal " 0 " worden. Via N4 wordt deze " 0 " weer omgezet in een " 1 " , en zo krijgt transistor T2 basisstroom via R i l . De transistor komt daarom in geleiding en het op de koliektor aangesloten relais zal bekrachtigd worden. De omschakelende relaiskontakten zorgen ervoor dat de telefoontoestellen rechtstreeks aan de wisselspanning van de transformator komen te hangen, en daardoor zal de bel in beide toestellen beginnen te rinkelen (zie ook het artikel "hoe werkt de telefoon" elders in dit blad). De oscillator loopt ondertussen gewoon door. Omdat de uitgang van N3 " 0 " was geworden, zal C7 nu ontladen worden en wel via R10 èn R9. Dat R9 bij het opladen geen rol speelt, komt door diode D5. Zo wordt bereikt dat het ontladen sneller gaat dan het opladen. Zodra C7 genoeg ontladen is, is ingang 2 van N3 weer " 0 " en zal het relais weer afvallen waardoor de bel ophoudt met rinkelen. De hele cyclus begint nu weer van voren af aan. De waarden van C7, R9 en R10 zijn zo gekozen dat de bel steeds één sekonde rinkelt

en vervolgens drie sekonden zwijgt. De oscillator zal net zolang blijven werken, tot de andere hoorn ook opgenomen wordt. Zodra dat namelijk het geval is, wordt ook de andere ingang van de exklusieve-OF poort (N5) " 1 " , en zal door de " 0 " aan de uitgang van N5 de oscillator stoppen. De relaiskontakten vallen nu weer in de ruststand en zorgen er zo voor dat de verbinding tussen beide toestellen tot stand is gekomen. In het elektrisch schema zijn nog drie poorten getekend (N6. . .N8) die eigenlijk niet gebruikt worden. Van die niet gebruikte poorten (ze zitten alledrie in IC2) moeten wel de ingangen op een bepaald nivo (of 0 V, èf 15 V) vastgelegd worden. Doe je dat niet, dan "hangen ze in de lucht", en staan die poortjes maar wat heen en weer te klapperen, waarbij ze de goede werking van de schakeling kunnen verstoren.

Monteren en installeren Voor de inbouw in één van de telefoontoestellen is de schakeling aan de grote kant. Behalve een print van het formaat 2 is er namelijk ook nog een transformator

nodig die ergens een plaatsje moet krijgen. Je kunt de schakeling zelf daarom beter in een apart kastje, de eigen "telefooncentrale", onderbrengen. Over het solderen van de print zelf maken we niet al te veel woorden vuil, aangezien figuur 2 alle daarvoor benodigde informatie bevat. Als altijd geldt natuurlijk de waarschuwing dat goed op de polariteit van dioden en kondensatoren moet worden gelet. Bij wat grotere printen zoals deze moet dat des te beter in de gaten gehouden worden, aangezien een fout ook moeilijker op te sporen is. De print zit met zes draden aan de buitenwereld vast. Twee draden vormen de wisselspanningsaansluiting naar de transformator. Zorg ervoor dat de zekering in het primaire circuit van de transformator vóór de schakelaar zit, en neem de regels voor het werken met netspanning, beschreven voor in dit nummer, in acht. De andere vier aansluitingen zijn voor het verbinden van de telefoontoestellen. U vindt ze direkt naast het relais. Voor het gemak hebben we elk toestel een eigen massa-aansluiting gegeven. Voor u nu in vol enthousiasme een telefoontoestel gaat opensch roeven om te kijken hoe dat aangesloten

moet worden, wijzen we erop dat dat in geen geval een door de PTT geleverd huurtoestel mag zijn. Zo'n apparaat blijft namelijk eigendom van de PTT, en als ze ontdekken dat eraan gesleuteld is, zouden ze een gepeperde rekening kunnen presenteren. Gebruik daarom alleen het soort apparaten dat we aan het begin van dit artikel genoemd hebben. Zit er aan het toestel nog een gewone steker, dan is het vinden van de juiste aansluitingen niet zo moeilijk. De bovenste, meest uit elkaar staande, kontaktpennen moet u hebben. Welke van die twee u tot massa bombardeert maakt niet zoveel uit. Om het allemaal zo echt mogelijk te maken kunt u met echte aansluitdozen werken, maar wordt dat te duur of kunt u er moeilijk aankomen, dan is het ook mogelijk de steker los te maken en het toestel met een vaste verbinding aan te sluiten. Zit er geen steker (meer) aan het toestel, en zijn er meer dan twee aansluitdraden, dan kunt u met een ohmmeter toch zelf wel de juiste aansluitdraden achterhalen. Met de hoorn erop moet tussen de twee benodigde aansluitingen een oneindig hoge weerstand gemeten worden. Eventueel zal de meter even uitslaan, omdat door de kondensator in serie met de bel een kortstondige laadstroom zal lopen. Neemt u nu de hoorn van de haak, dan moet u een hele lage weerstand meten. Verder valt er niet meer zoveel te zeggen, de rest is solderen en kommuniceren!

richtingaanwijzer Wat had u gedacht van een elektrische richtingaanwijzer op uw fiets? Motorfietsen zijn er zelfs verplicht mee uitgerust. Het zou de veiligheid in elk geval ten goede komen, want in tegenstelling tot een handgebaar is een knipperlicht altijd goed zichtbaar, ook in donker. Zodoende weten de andere weggebruikers, en met name de automobilisten, direkt wat u van plan bent. De hier beschreven richtingaanwijzer is kompakt en eenvoudig van opzet. Een opmerking die we niet onvermeld kunnen laten: ook bij gebruik van een elektrische richtingaanwijzer bent u als fietser toch verplicht een hand uit te steken!

Een IC-knipperlicht De schakeling is opgebouwd rond een zogenaamd timerIC, de 555. We passen dit IC nogal eens toe omdat het klein, veelzijdig en goed-

koop is. Figuur 1 laat zien waar de aansluitpennen voor dienen. Voor deze toepassing moeten we rechthoekimpulsen opwekken waarvan de pulsen en de pauzes even lang zijn; zo bereiken we dat het licht in een regelmatig ritme aanen uitgaat. En omdat we een schakeling willen hebben waarvan de uitgangstoestand voortdurend omklapt, ligt het voor de hand de 555 te schakelen als astabiele multivibrator. Hiertoe worden pen 2 (trigger) en pen 6 (threshold) van IC1 (zie figuur 4) met elkaar verbonden. Verder moeten we op het knooppunt van deze pennen een spanning aanbieden waarvan de waarde voortdurend verandert. Dit doen we met behulp van een R/Ckombinatie die bestaat uit R2/R3 en C l . De tijd die C1 nodig heeft om te laden en te ontladen wordt bepaald door de weerstanden. Het

voor de fiets 9V

Figuur 1. De aansluitingen van de 555.

O

regelspanning

555 komparator 1

| ontlaad -r | aansluiting

onderste schakeldrempel

NE/SE 555 bovenaanzicht

H7

•F; reset

«•

Reset

-~0

1

trigger

voedingsspanning

bovenste 1 schakel- I drempel I

Figuur 2. Het inwendige blokschema van het IC en een deel van de externe komponenten.

•^-'^

-©

I ' I

^]+ub

"0 "D

l_

R

O flip

S " o p 0-

»

3l

_n_n_

komparator 2

-j 1 ontladen 01

| scha kei drempel

^

85677X-1

stuuringang (modulatie!

ï

i

i

k M massalaanslui

_i

-®

Figuur 3a. Spanningsverloop over C1 en het uitgangssignaal van de schakeling (zonder R1 en R4, en met C1 aan massa).

a

-links

b=uit c = rechts

Figuur 3b. Spanningsverloop over C1 en het uitgangssignaal van de schakeling volgens figuur 2. Figuur 4. Het volledige schema van de richtingaanwijzer.

T i I I 6V TRIGGER • CONTR • ! • VOLT.

è ^

• :::

I%7 •25V

® 6V

1

50 mV

®

laden geschiedt via R2 en R3. Het ontladen gaat via R3 en de ontlaadaansluiting van het IC (pen 7). In het IC bevindt zich een transistor (T1), waarvan de basis verbonden is met de uitgang van een (eveneens interne) flipflop. Als T1 van de flipflop een basisspanning ontvangt legt hij pen 7 aan massa. De pluspool van C1 krijgt dan via R3 verbinding met de massa, zodat de kondensator zich kan ontladen. Als T1 spert wordt C1 via R2 en R3 weer opgeladen. Bij het inschakelen van de voedingsspanning is C1 nog niet geladen. Na enige tijd zal C1 echter (via R2 en R3) geladen zijn tot 2/3 van de voedingsspanning. Wanneer dat punt bereikt is, klapt de bovenste komparator (figuur 2) om. Doordat de uitgang van de komparator verbonden is met de ingang R van de flipflop, zal deze laatste worden gereset. Dit heeft tot gevolg dat T1 in geleiding komt, zodat C1 zich zal ontladen. Wanneer de spanning over C1 gedaald is tot 1/3 van de voedingsspanning, klapt komparator 2 o m , zodat de set-ingang van de flipflop wordt aangestuurd. Hierdoor spert T1 en begint C1 zich weer op te laden. Op deze wijze blijft de oscillatie in stand totd£t men met behulp van S1 (zie figuur 4) de voedingsspanning uitschakelt (stand b). De frekwentie van de oscillator kan als volgt worden berekend: f %

1 # (2R31C1

De figuren 3a en 3b tonen het spanningsverloop over de kondensator (onder) en de vorm van het uitgangssignaal op pen 3 (boven). Het beeld van figuur 3a ontstaat als we R1 en R4 weglaten en de minpool van C1 aan massa leggen. De eerste opgaande flank van de laadkurve is nu tamelijk lang, wat tot gevolg heeft

Onderdelenlijst: R1 = 2,7 kQ R2,R4 = 1 kQ R3 = 100 kQ Cl

= 4,7 JJF/25 V

C2 = 10 nF C3 = 10 f^F/25 V IC1 = 555 Diversen: S1 = dubbelpolige omschakeiaar met ruststand La1,La2 = gloeilampjes 6 V/50 mA Elex-standaardprint formaat 1 Geschatte kosten (inkl. print): / 15,-

Figuur 5. De onderdelenopstelling. Vergeet niet de draad bruggen te monteren.

dat de eerste rechthoekimpuls langer is dan de andere. In dat geval zal het licht direkt na het inschakelen niet regelmatig knipperen. Dit schoonheidsfoutje hebben we als volgt ondervangen: aan de kondensator is de spanningsdeler R1/R4 toegevoegd. C1 is nu niet meer rechtstreeks met de massa verbonden, zodat bij het inschakelen de spanning op de minpool ongeveer 1/3 van de voedingsspanning bedraagt. En op deze wijze ontstaat dan het beeld van figuur 3b, waarin het eerste stukje van de laadkurve vertikaal loopt. Alle impulsen zijn nu even lang, zodat het ritme van het knipperlicht volkomen regelmatig is. De twee komparators in het IC hebben uiteraard elk een referentiespanning nodig. Met behulp van interne weerstanden (zie figuur 2) worden de betreffende ingangen op 2/3, respektievelijk 1/3 van de voedingsspanning gehouden. De beide andere ingangen van de komparators zijn, zoals reeds gezegd, verbonden met de aansluitingen "trig-

ger" (schakelen) en "threshold" (schakeldrempel) van het IC. Komparator 2 schakelt hij 1/3 van de voedingsspanning, en de andere komparator bij 2/3 van de voedingsspanning.

De b o u w Zoals blijkt uit figuur 5 kan de schakeling zeer kompakt worden gemonteerd op 1/3 deel van een standaardprint (formaat 1). Dat is heel praktisch, want zo past de schakeling samen met vier batterijen van 1,5 V in het zadeltasje van de fiets. De gloeilampjes met de bijbehorende fittingen worden ondergebracht in een passende behuizing, zodat ze aan de bagagedrager of aan het stuur bevestigd kunnen worden. Let er echter op dat de lampjes altijd goed zichtbaar zijn. Nog een laatste tip: de voedingsspanning mag tussen 4,5 en 9 V liggen. Zorg er voor dat de lampjes de gekozen waarde van de voedingsspanning kunnen verwerken. De maximale stroom mag niet hoger zijn dan 50 mA.

jeutm/mm mini-klemtang Een klemtang is een handig stuk gereedschap, dat eigenlijk op geen enkele werkbank mag ontbreken. Voor de elektronica-hobbyist is die noodzaak niet zo aanwezig, aangezien een gewone klemtang veel te groot en te lomp is

voor elektronica-gebruik. Daarin komt nu echter verandering. De Amerikaanse firma Petersen International Corporation, in Nederland vertegenwoordigd door Petersen Benelux B.V., is gespecialiseerd in allerlei soorten klemtangen. Al sinds 1924 brengt man klemtangen op de markt onder de naam Vise-Grip. Even voor degene die niet weet wat een klemtang is: een soort waterpomptang (niet precies, maar dat geeft een aardig idee), waarbij de bek in elke stand kan worden vergrendeld. De kleinste maten klem- (of grip-)tangen van Vise-grip zijn ideaal voor de elektronica-hobbyist. Ze zijn verkrijgbaar met een rechte of een gebogen bek in de volgende afmetingen: 120, 150 en 230 mm voor de "langbekken" en 110, 130, 180 en 250 mm voor de "gebogen bekken". De maten van 110 en 120 mm zijn heel geschikt om komponenten en kleine printen in vast te klemmen, om een moertje of een boutje op een moeilijk bereikbare plaats te manoevreren en om gewoon iets vast te draaien. Petersen Benelux B. V., Elementenweg 22, 3201 LG Spijkenisse, Tel. 01880-26330 (X200 M)

Philips Voice Data computer geeft gesproken antw o o r d bij telefonische bestellingen

Het eerste door Philips gerealiseerde Voice Data systeem is in gebruik genomen door Wehkamp's postorderbedrijf. Met dit systeem krijgt de klant bij telefonische bestellingen een gesproken antwoord van de computer. De bestelling kan in feite worden afgehandeld in rechtstreekse dialoog met de computer. Deze nieuwe bestelservice werkt zodoende 24 uur per dag — en alle dagen van de week. Voice Data stelt vragen en geeft aanwijzingen met een "menselijke" stem — de klant maakt via de druktoetsen van het telefoontoestel zijn wensen kenbaar. Voice Data vormt de schakel tussen computersysteem en telefooncentrale. Enerzijds vertaalt Voice Data de ingetoetste bestelling voor de computer, anderzijds vertaalt hij de computerinformatie voor de klant. Daarvoor beschikt Voice Data over een geheugen met een vokabulaire dat 1500 woorden kan omvatten. Deze woorden of zinsgedeeltes zijn door een geoefende stem ingesproken in een studio en vervolgens gedigitaliseerd en vastgelegd in het Voice Data geheugen. Al naar gelang de vraag van de klant, zal Voice Data het gesproken antwoord samenstellen door een selektie te maken uit die woordenschat. Het systeem zorgt ervoor dat meerdere gebruikers tegelijkertijd antwoord kunnen krijgen. Gezien de eigen opslagkapaciteit kan Voice Data ook tijdelijk een aantal funkties van de grote computer overnemen, wanneer die mocht uitvallen. Voice Data buffert dan de binnenkomende informatie voor latere afhan-

deling. Tevens kan het artikelbestand in Voice Data worden vastgelegd, zodat het systeem ook dan nog steeds kan melden of een artikel in voorraad is, en de bestelling kan verwerken. Philips ziet een reeks van toepassingsmogelijkheden voor Voice Data. Voorbeelden zijn: een versnelde orderprocedure bij groothandels- en distributiecentra, informatieverstrekking aan servicetechnici omtrent de onderdelenvoorraad, toetsing van de kredietwaardigheid en creditcard houders, en dergelijke. Het telefonisch bestellen bij Wehkamp verloopt zeer eenvoudig. De klant belt de computer, toetst desgevraagd zijn klantnummer in en vervolgens het bestelnummer uit de katalogus. Wordt daarbij een foutief of onbekend nummer gebruikt, dan meldt de computer dat. Vervolgens worden maten, aantallen en dergelijke ingetoetst en tenslotte zegt de computer of het artikel al of niet voorradig is, en of de bestelling kan worden uitgevoerd. Het telefonisch bestellen wordt verricht met een dru ktoets-telefoontoestel. Dergelijke toestellen zijn beschikbaar voor abonnees in de telefoondistricten met een digitale centrale. Momenteel zijn bijna een miljoen abonnees op zulke centrales aangesloten; in de nabije toekomst kan elke abonnee zo'n druktoetstoestel krijgen. Intussen echter, kan men ook met een kiesschijf-toestel gebruik maken van Voice Data. Een eenvoudig apparaatje met cijfertoetsen wordt tegen het mondstuk van de telefoon gehouden — en de konversatie met het computersysteem verloopt als bij de druktoets-telefoon. Wehkamp zal voor weinig geld

zo'n toetsenbordje aan zijn klanten ter beschikking stellen. Philips Persdienst, Postbus 523, 5600 AM Eindhoven

ITT-schotelantenne plukt 40 kanalen direkt van de satelliet ITT komt volgend jaar met een goedkope schotelantenne-ontvanger op de markt die Europese televisiekijkers kunnen gebruiken om, waar dan ook, tenminste 40 (stereo) televisiekanalen (met teletekst) uit de lucht te plukken. Met deze apparatuur kan de kijker programma's in diverse talen ontvangen van satellieten die aan het eind van dit en het begin van volgend jaar worden gelanceerd. Zo zal Frankrijk haar "Direct Broadcasting Satellite" in de eerste helft van 1986 in gebruik nemen. Op deze satelliet zullen ook nietFranstalige programma's te zien zijn. Volgens de verwachting zullen alleen al in Italië, Frankrijk en Duitsland 9 miljoen van deze schotelontvangers verkocht worden. In Nederland is de situatie wat anders omdat de Benelux tot de dichtst bekabelde gebieden van Europa behoort. Er zijn twee types: — een 90 centimeter schotel voor individuele ontvangst .te leveren aan de konsument door ITT Audio Video Electronics in Uithoorn; — een 1,8 meter schotel voor centrale- en gemeenschappelijke antenneinrichtingen te leveren door ITT Nederland in Den Haag.

De installatie bestaat uit twee delen: de schotelantenne en de ontvanger/ omvormer. Dit tweede gedeelte kan bij het TVtoestel worden geplaatst. Het vertaalt de satellietkanalen naar normale kanalen die elk modern toestel kan ontvangen. ITT zal in haar nieuwe serie Digivisions dit gedeelte zelfs standaard inbouwen. De nieuwe serie Digivisions heeft ook als eerste TV-toestel in Nederland de mogelijkheid om acht verschillende talen teletekst foutloos te ontvangen. Naast televisieprogramma's zal de konsument met de ITT-schotelontvangst-installatie ook satelliet-radioprogramma's met digitale stereo-kwaliteit kunnen ontvangen. De ontvanger is geschikt voor alle uitzendsystemen. Zelfs met toekomstige standaards is rekening gehouden. De schotel kan worden geplaatst op het dak, in de tuin of aan de zijmuur van een woonhuis of gebouw. Nederlansche Standard Electric Mij. B.V., Postbus 16013, 2500 BA Den Haag.

Attentie: In verband met de vakanties van de redaktieleden vervalt van 15 juli t / m 26 augustus de mogelijkheid om telefonisch vragen te stellen. Schriftelijke vragen kunnen in die periode wel gesteld worden, maar er kan mogelijk wat meer tijd voor de beantwoording ervan nodig zijn, dan dat u van ons gewend bent.

Omdat het nu eenmaal zo goed als onmogelijk is om een luidspreker te maken die alle in het audiogebied voorkomende frekwenties op een fatsoenlijke manier kan reproduceren, bevatten de meeste luidsprekerboxen meerdere luidsprekers (meestal twee of drie, maar het kunnen er ook meer zijn). Voor lage frekwenties heb je bijvoorbeeld een groot membraanoppervlak nodig dat flink wat lucht in beweging kan brengen (onze oren zijn voor lage frekwenties namelijk niet zo gevoelig). Voor hoge frekwenties heb je daarentegen een kleine lichte luidspreker nodig, omdat anders snelle impulsen niet goed gereproduceerd kunnen worden. In principe kun je dus aan het uiterlijk van een luidspreker al zien voor welke frekwenties hij geschikt is. Het zal verder duidelijk zijn dat de luidsprekers in zo'n kast niet zonder meer in serie of parallel aan elkaar kunnen worden gezet. De totale impedantie zou daardoor veel te hoog of te laag worden. Het parallelschakelen zou bovendien desastreuse gevolgen hebben voor de middentoner (audio-fielen spreken over een squawker) en de hoogtoner (tweeter). Deze kunnen namelijk maar enkele watts verwerken, terwijl de basluidspreker (woofer) meestal hetzelfde vermogen kan verwerken als de fabrikant voor de hele kast opgeeft (bijvoorbeeld 50 of 100 W ) . We hebben dus iets nodig dat er voor zorgt dat het juiste frekwentiegebied bij de juiste luidspreker terecht komt. We noemen zo'n ding e e n . . .

. . scheidingsfilter In figuur 1 zien we de opzet van zo'n scheidingsfilter. Het signaal dat de eindversterker aan de luidsprekers levert, kan alle frekwenties tussen 20 Hz en 20000 Hz bevatten. De diverse filters waar-

uit een scheidingsfilter bestaat, zorgen er nu voor dat elke luidspreker alleen dat gedeelte van het audiogebied ontvangt dat hij goed kan weergeven. Hoe dat precies in zijn werk gaat, is gemakkelijk te verklaren wanneer we weten dat we als "filtermateriaal" spoelen en kondensatoren hebben gebruikt. Het gedrag, of beter gezegd de weerstand van deze komponenten, is namelijk frekwentie-afhankelijk. Zo is de wisselstroomweerstand van een kondensator bij hoge frekwenties kleiner dan bij lage frekwenties, terwijl bij spoelen precies het omgekeerde het geval is: hoe hoger de frekwentie, hoe groter dus de weerstand. Het zal duidelijk zijn dat de wisselstroomweerstand van een spoel of een kondensator niet verge-

leken kan worden met een ohmse weerstand. We noemen deze dan ook de impedantie van een C of een L. Schakelen we nu een spoel in serie met een luidspreker, dan krijgen we een frekwentie-afhankelijke spanningsdeler. Bij hoge frekwenties heeft de spoel een grote wisselstroomweerstand, zodat bij de luidspreker nog maar een heel klein gedeelte van het ingangssignaal (met die hoge frekwentie) terecht komt. Met een kondensator in serie met de luidspreker bereiken we juist het tegenovergestelde: lage frekwenties worden niet doorgelaten naar de luidspreker en hoge frekwenties wel. Zetten we nu een spoel plus een kondensator in serie met de luidsprekers, dan ontstaat een bandfilter: zowel een gedeelte van de lage en een gedeelte van de

hoge frekwenties worden tegengehouden. In figuur 1 zien we dat de middentoner via zo'n bandfilter op de eindversterker is aangesloten, waardoor de luidspreker aan beide kanten "frekwentiebegrensd" is. Naast het doorlaat- en het spergebied van een filter, speelt in de filtertechniek nog iets anders een grote rol: de steilheid van het filter. Daarmee wordt namelijk aangegeven hoe snel een filter overgaat van sperren naar doorlaten, (of omgekeerd). Deze steilheid geven we op in dB/oktaaf. Anders gezegd, we geven daarmee aan hoeveel dB de uitgangsspanning toe- of afneemt, wanneer men de frekwentie verdubbelt of halveert (een frekwentieverdubbeling of -halvering is namelijk precies een oktaaf). Hoe steiler de helling van een filter is, hoe

Figuur 1. Een scheidingsfilter splitst het audio-frekwentiespektrum op in verschillende delen.

Hh

Figuur 2. Schema's en f o r m u les voor filters met een steilheid van 6 dB/oktaaf.

O

Figuur 3. In luidsprekerboxen worden 12 dB-filters het meest gebruikt.

iI

II

u. ,.

i

<-»-V\.

AT

» 1

u

i

» «.

o

'

IP

A !\

^ u

r

» *

C.-\

fk

2 • fk

frekwantie

2 ' 'kl

*k1

'k2

2fk2

•fk

fk

\Y

^Hh

ft beter de afscheiding tussen de verschillende luidsprekers en hoe meer vermogen er op de woofer kan worden gezet zonder dat daarvan te veel bij de squawker of de tweeter terecht komt. Bij passieve luidsprekerfilters komen steilheden van 6 dB/ oktaaf, 12 dB/oktaaf en 18 dB/oktaaf het meeste voor. Voor nog steilere filters heeft men uiteraard uitgebreidere schakelingen nodig. De in figuur 2, 3 en 4 getekende scheidingsfilters zijn dan ook als basis bedoeld.

Wat rekenwerk Speciaal voor hen die hun boxen met de bijbehorende luidsprekerfilters zelf willen bouwen (en daarmee de nodige duiten kunnen besparen), hebben we in de diverse tekeningetjes de voor de filterberekeningen

2-ir-fk-Z

2-77-fk1 -Z

2 • " • fk

2 • n • fk2

O

Uu; Uin ^

0 -6dB-

|

L

•

M

\ ! \

12dB

\

18dB-

• f)c

r

2 • fk

frekwentie

•»k

'k

<^HK

i ffl

Ï W

W

y/2-Z " 2 • 71 • f k , 7 " s/2 • 2 • TT • fk,- 2

v«

2 -77

v'ï

z •

fk7 • Z

_s/2Z

2 -T • f k 1

2 -77-fk2

1 x/2

2 -77

vï

Z

2 • 77 • f k 2

V 2 • 2 • 77 - f k 2 Z

fk2 •Z

Figuur 4. Bijzonder steile filters (18 dB/oktaaf) bevatten nog meer onderdelen. 8 dB/oktaaf Uuit Uin

0 -SOB12dB-

,

L

' M

V \ \ i

—

^

2 • fk

T

frekwentie

/

\

/

\

J~

/

±-\— —'A—

\A—i ï •M

H

v

A\

" \ 'k

'

/

1

\

- /

I—L\

1I

•


W

1,5-Z '2-jr-fki 0,5 -Z ' 2 -ir-fki 0,75 • 2 •1 TT ' f k l ' Z

1.5 • 2 -ir


1 0.5- 2 -?T f k l

•z

1.5

2

7T •»k2 -Z

0,5 • 2 • n fk2'Z

•z

0,75 2 - i r •
z

1,5 • 2 - i r •fk2

0.75 •Z 2 • ir -fk2

z

0.5; 2-
noodzakelijke formules afgedrukt. Maar voordat het rekenmachientje aan het denken kan worden gezet, dient u zelf eerst even na te gaan welke luidsprekers u wilt gebruiken. Welk merk, dat mag u zelf beslissen, maar neem wel luidsprekers die allemaal dezelfde impedantie hebben (4 of 8 ohm) en ongeveer hetzelfde rendement hebben (even " h a r d " spelen). Mocht dat laatste niet lukken, geen paniek.' een middentoner of tweeter kan, indien nodig, gedempt worden met een weerstand in serie met de luidspreker. Maar doe dat nooit bij de basluidspreker! Ook dient men van tevoren te beslissen of het een twee- of een driewegsysteem gaat worden. Dat is namelijk belangrijk voor het bepalen van de overnamefrekwenties (of kantel-

punten) van het filter. Bij driewegsystemen zijn dat meestal 500 Hz (tussen laag en midden) en 5000 Hz (tussen midden en hoog). Bij tweewegsystemen ligt het kantelpunt rond de 1 a 2 kHz. Als laatste dient men nog de impedantie van de luidsprekers te weten. Een goede fabrikant geeft dat op in zijn specifikaties van de luidspreker, maar helaas schort het daar nog wel eens aan. In dat geval moeten we er zelf achter zien te komen. Gelukkig gaat dat heel eenvoudig met behulp van een ohmmeter: meet gewoon de gelijkstroomweerstand van de spoel. Het aantal ohm's dat men dan meet, wordt vermenigvuldigd met 1,2 en die waarde komt vrij aardig in de buurt van de impedantie van de luidspreker, zodat deze heel goed kan worden gebruikt

bij de berekeningen. Kies vervolgens de helling van het filter (6, 12 of 18 dB) en het reeds genoemde rekentuig kan aan het werk worden gezet. Om u een beetje op de goede weg te helpen, geven we een voorbeeld van zo'n berekening. Stel dat u een filter wilt maken voor een driewegsysteem met hellingen van 12 dB per oktaaf. De kantelpunten dienen in dit geval bij 500 en 5000 Hz te liggen. We moeten dan eerst met de in figuur 3 opgegeven formules de L en de C van de basluidspreker berekenen, waarbij we van een frekwentie van 500 Hz (fk) uitgaan. Ook bij het berekenen van C1 en L1 bij de middentoner, is 500 Hz de frekwentie (f kl ) waarmee moet worden gerekend. Bij de formules voor L2 en C2 moet daarentegen 5000 Hz (fk2) worden inge-

vuld, omdat dat immers de overgangsfrekwentie aan de hoge kant is. Tenslotte wordt het filter voor de tweeter berekend, waarbij fk = 5000 Hz wordt genomen. We moeten nog opmerken dat men niet mag vergeten eventuele dempingsweerstanden in de berekeningen op te nemen en dat alle gegevens in de formules in grondeenheden moeten worden ingegeven. Dus: Z in ohm, C in farad, L in henry en f in hertz. En voor degene die het niet meer weet: pi (n) heeft een getalwaarde van 3,14.. .

Tabellen Een stuk sneller dan met al dat gereken kan men de waarden van de L's en de C s met behulp van de twee tabellen (tabel 1 en 2) bepa-

len. De eerste is voor 4-ohm-luidsprekers bedoeld en de tweede voor 8-ohmexemplaren. Hoe deze tabellen moeten worden gebruikt, kunnen we het beste aan de hand van het zojuist genoemde voorbeeld uitleggen. Bij de frekwentie 500 Hz lezen we in het 12-dB-kolommetje bij "laagdoorlaat" voor L1 1,8 mH en voor C2 56 fiF af. Deze waarden gelden voor het laagdoorlaatfilter van de basluidspreker. Kijk nu bij 5000 Hz en 12 dB/oktaafhoogdoorlaat: dat geeft 5,6 fiF voor C1 en 180 /JH voor L2. Voor het bandfilter moeten twee frekwenties worden geraadpleegd: 500 Hz hoogdoorlaat en 5000 Hz laagdoorlaat. Daaruit volgen de waarden voor C l , LI, C2 en L2. Uit dit alles blijkt dus dat een kompleet scheidingsfilter voor een driewegsysteem in totaal uit 4 takken bestaat; twee hoog- en twee laagdoorlaatfilters.

Tabel 1.

4 Q

6 dB/oktaaf

f(Hz)

L

C

100 200 300 400 500 700 1.000 1.500 2.000 3.000 4.000 5.000 7.000 10.000

6,8 m 3,3 m 2,2 m 1,5 m 1,2 m 1 m 680 n 390 ix 330 IJ 220 fi 150 n 120 ii WO IJ 68 ii

390 ji 180 il 120 ii 100 ii 82 n 56 ii 39 IJ 27 M 18 IA 12 ii 10 ii 8,2 AI 5,6 ii 3,9 IA

Tot slot nog enkele dingen over de filterkomponenten. Om te beginnen is het heel belangrijk dat de gebruikte filterkomponenten van goede kwaliteit zijn, omdat het anders geen enkele zin heeft om hoogwaardige luidsprekers toe te passen. In de vakhandel worden daarom spoelen en kondensatoren verkocht, die speciaal voor scheidingsfilters zijn bedoeld. Let er ook op dat de spoelen van voldoende dikke draad zijn gemaakt, anders wordt de weerstand te groot. Vooral bij de spoel van de basluidspreker is dat erg belangrijk. Voor de grotere kondensatorwaarden zal men vaak zijn toevlucht moeten zoeken tot bipolaire eiko's. Vermijd het gebruik van dergelijke eiko's echter zo veel mogelijk. Schakel dus liever meerdere "gewone" kondensatoren parallel. In de onderdelenzaken wor-

18 d B / o k t a a f

12 d B / o k t a a f laagdoorlaat

L1 8,2 4,7 3,3 2,2 1,8 1,2 820 560 410 330 220 180 120 82

C2 m m m m m m ii ii IA IA

ii ii il il

270 150 100 68 56 39

laagdoorlaat

hoogdoorlaat

Cl f, ^ ii ii

210 150 100 68 56 M fi 39 21 27 M 18 n 18 15 ii 15 10 IA 10 6,8 n 6,8 5,6 ii 5,6 3,9 3,9 ii 2,1 ii 2,1

L2 n fi il ii Li IA

ii IA

n ii ii ii IA

ii

8,2 4,7 3,3 2,2 1,8 1,2 820 560 470 330 220 180 120 82

C3

L2

LI m 10 m m 4,7 m m 3,3 m m 2,2 m m 1,8 m m 1,5 m ii 1 m n 680 fi ix 470 ii ii 330 LX LX 220 IA ix 180 M ix 150 ii ix 100 ii

3,3 1,5 1 820 680 410 330 220 150

m m m il il ix ii n Li

100 M 82 68 47 33

hoogdoorlaat

ii il n ii

560 210 180 120 WO 82 56 33 21 18 12 10 8,2 5,6

C2

Cl il il

IJL

Li il ii ii il ii il ix il il n

270 120 82 68 56 39 21

ii n ii n ii IA

ii

\8n 12 8,2 6,8 5,6 3,9 2,1

n ii il n fi ii

L3

820 LX 390 IA 270 ii 180 LX 150 fi 120 ix 82 ii 56 n 39 il 27 ii 18 Li 15 n 12 f, 8,2 fi

4,7 2,2 1,5 1,2 1 680 470 330 220 150 120 100 68 47

m m m m m il il Li n n Li fi n ti

L in henry C in farad

Tabel 2.

12 d B / o k t a a f

6 dB/oktaaf

8 Ö

Praktijktips

hoogdoorlaat

laagdoorlaat

f(Hz)

laagdoorlaat

hoogdoorlaat

L

C

100 200 300 400 500 700 1.000 1.500 2.000 3.000 4.000 5.000 7.000 10.000

12 m 6,8 m 3,9 m 3,3 m 2,7 m 1,8 m 1,2 m 820 LX 680 n 390 n 330 n 270 n 180 fi 120 n

180 Li 100 M 68 il 47 il 39 Li 21 ii 18 fi 12 ii 10 ii 6,8 n 4,7 il 3,9 ii 2,1 ii 1,8 Li

laagdoorlaat

C2

L1 18 8,2 5,6 4,7 3,9 2,7 1,8 1,2 820 560 410 390 210 180

m m m il m m m m

150 Li 68 il 47 Li 33 n 27 n 22M 15 ii 10 IA 6,8 ii LX 4,7 il ii 3,3 ii il 2,7 ii ii n 2,2 ii 1,5 n LX

18 d B / o k t a a f

hoogdoorlaat

L2

Cl 150 ii 68 Li 47 IA 33 pi 27 ix 22 ix 15 lx

10 n 6,8 4,7 3,3 2,1 2,2 1,5

n n ii ii ii il

18 8,2 5,6 4,7 3,9 2,7 1,8 1,2 820 560 470 390 210 180

laagdoorlaat

LI m m m m m m m m n fi IJ

n il ix

18 m 10 m 6,8 m 4,7 m 3,9 m 2,7 m 1,8 m 1,2 m 1 m 680 n 410 LA 390 Li 210 ii 180 ii

L2 6,8 3,3 2,2 1,5 1,2 820 680 390 330 220 150 120 82 68

hoogdoorlaat

C3

C1

m 270 n ^ I 2 0 f i m 120 fi 68 fi m 82 fi 47 fi m 33 fi 68 /^ m 56 fi 27 n Li 39 IA 18 fi n 21 ii 12 M il 8,2 H 18 M il 6,8 fi 12 p 4,7 fi 8,2 il M n 6,8 IJ 3,3 n ii 2,1 ii 5,6 ii n 1,8 n 3,9 n 2,7 M IA 1,2 fi

C2 390 180 120 100 82 56 39 21 18 12 10 8,2 5,6 3,9

^ fi M

fi ii fi n ii ii ii p fi fi fi fi

L3 10 4,7 3,3 2,2 1,8 1,5 1 680 470 330 220 180 150 100

m m m m m m m fi fi fi fi fi il fi

L in henry C in farad

den ook kant-en-klare filterprinten voor twee-, drie- en vierwegsystemen verkocht. De kwaliteit van dergelijke filters is meestal recht evenredig met de prijs. Kijk ook hier naar de koperdraaddikte van de spoelen en naar de kwaliteit van de kondensatoren. Houd er wel rekening

mee dat zo'n filter ontworpen is voor bepaalde luidsprekers (met een bepaalde impedantie) en dat het dus niet zonder meer mogelijk is om andere "kabaalproducenten" hierop aan te sluiten. Een misaanpassing is anders het gevolg.

Andere Elex-artikelen met hetzelfde thema: december 1984, pag. 12-20: dB september 1984, pag. 9-22: hoog- en laagdoorlaatfilters april 1984, pag. 4-13: zo werkt een luidspreker mei 1985, pag. 5-48: meerluidsprekersystemen.

kursus ontwerpen deel 9 Tot dusver hebben we in onze basisschakelingen alleen het gelijkstroomgedrag onder de loep genomen, eenvoudigweg omdat het basisgedrag van de schakeling dan beter te beschrijven èn te begrijpen is. Waar het echter meestal om draait, is het versterken van wisselspanningen, bijvoorbeeld audio- of hoogfrekwentsignalen. Laten we maar eens beginnen met het begrip "wisselspanning". Bij een wisselspanning — de naam zegt het al — wisselt steeds de polariteit. De manier waarop deze verandering plaatsvindt, bepaalt de vorm van de wisselspanning. In figuur 1a. . .1f vinden we enkele wisselspanningen met verschillende vorm. De momentele spanning (u) wordt hier vertikaal uitgezet tegen de tijdas (t). Bij de blokvormige spanningen (1a en 1b) is de polariteitswisseling zeer abrupt; voor de driehoekspanning (1c) en de sinusvormige spanning (1f) gaat dit wat geleidelijker. De zaagtandspanning (1d en 1e) bevat zowel abrupte en geleidelijke polariteitsveranderingen.

— periode. Bij een periodieke wisselspanning, d.w.z. een spanning waarvan de golfvorm zich na een vast tijdstip steeds herhaalt, kan de periode gezien worden als de herhalingstijd. De periode hangt nauw samen met een volgende grootheid, de: — frekwentie. Rekenkundig gezien is de frekwentie het omgekeerde van de periodeduur. Ze wordt uitgedrukt in hertz (Hz) oftewel het aantal perioden per sekonde. In figuur 2 zijn al deze grootheden afgebeeld voor één periode van de netspanning.

amplitude (pos.; 310 V I

1/50 sekonde

amplitude (neg.; 310 V)

1 periodeduur

Niet altijd hebben we bij wisselspanningen te maken met dergelijke "nette" spanningsvormen als in figuur 1. De volgende oscilloskoopfoto toont als voorbeeld de mikrofoonspanning, wanneer de klank " a " wordt uitgesproken.

©

©

-.

©

Wanneer we de wisselspanning gaan "ontleden", dan hebben we te maken met enkele karakteristieke begrippen: .— amplitude. Dit is de topwaarde van de momentele spanning. Bij spanningsvormen als in figuur 1b maken we onderscheid in een positieve èn een negatieve amplitude. — top-top-spanning. Deze waarde bedraagt de som van de positieve en negatieve amplitude. — effektieve waarde. Deze grootheid is eigenlijk in het leven geroepen ten behoeve van vermogensberekeningen. Bij sinusvormige spanningen bedraagt de effektieve waarde ongeveer 7 1 % van de amplitude.

Vooral in de audio-techniek komen dergelijke spanningsvormen vaak voor. Het signaal bestaat uit meerdere frekwenties en amplituden. Ook zijn de positieve en negatieve periodehelften niet altijd gelijk.

on-o Hier zien we een wisselspanning die een beetje "opgetild" is. Daar er geen polariteitswisseling optreedt, mogen we strikt genomen, niet meer van een wisselspanning spreken. Aan de vorm is echter niets veranderd; de momentele spanning varieert nog steeds periodiek. We noemen een dergelijke spanning een "niet zuivere" wisselspanning, en een spanning als in figuur 1f een "zuivere" wisselspanning. Voor het predikaat "zuiver" moet de oppervlakte van het positieve periodegedeelte gelijk zijn aan de oppervlakte van het negatieve deel. De gemiddelde waarde is dan nul, en daarmee ook het gelijkspanningsaandeel. Het is altijd mogelijk om een niet zuivere wisselspanning op te splitsen in een zuivere wisselspanning en een gelijkspanningskomponent; in onderstaande figuur leveren beide gestippelde delen samen de oorspronkelijke spanning op (die uit figuur 4).

gelijkspanninqs-

wisselspanningsdeel

©-—©-

0--©

Deze versterkerschakeling zijn we in de vorige afleveringen reeds tegengekomen, zonder eigenlijk in te gaan op de wisselspanningsversterking zelf. Wel, het zit als volgt in elkaar. Op het spanningsdeler-knooppunt R1/R2/R B wordt via C1 de ingangswisselspanning geïnjekteerd. De wisselspanning schuift dan in potentiaal een stuk naar boven, zoals bijvoorbeeld in figuur 4. De totale spanning mag in geen geval onder 0,7 V geraken, daar anders de transistor niet meer geleidt. De delerspanning moet dus minstens gelijk zijn aan de negatieve wisselspanningsamplitude, vermeerderd met 0,7 V. C1 houdt het gelijkspanningsnivo van de spanningsdeler gescheiden van het gelijkspanningsnivo aan de ingang: het "werkpunt" wordt dus niet beïnvloed door de aard van de ingangsbron.

8 gelijkspanningsnivo op knooppunt R1/R2

te laag gelijkspan_** ningsnivo op knooppunt R1/R2

Bij transistor-versterkertrappen voegen we ook een gelijkspanningsnivo toe aan het wisselspanningssignaal. De transistor werkt immers alleen in geleidende toestand, d.w.z. de spanningen mogen niet negatief worden. Dit wordt bereikt met behulp van koppelkondensatoren. Deze hebben de (prettige) eigenschap om wisselstroom wèl door te laten, maar gelijkstroom niet. Het "watermodel" van een kondensator is als volgt:

De kamer is opgesplitst door middel van een soepel membraan. Hierdoor wordt verhinderd dat water van het ene kompartiment naar het andere kan stromen. Wanneer men nu aan één zijde afwisselend water bij- en wegpompt, . wordt de pompwerking via het membraan overgebracht naar het andere gedeelte, zodat ook daar water heen en weer stroomt. Wat hier voor de waterstroom geldt, geldt bij de kondensator ook voor de elektrische stroom.

Het "opgetilde" ingangssignaal wordt door de transistor versterkt. Het gelijkspanningsaandeel èn de amplitude van het wisselspanningsdeel stijgen beide. Daar we alleen het wisselspanningsdeel willen, blokkeren we de gelijkspanning met koppelkondensator C2, net als bij de ingang. Even terugkomend op het watermodel van de kondensator: het verplaatsen van de watermassa kost energie. Men moet steeds de veerkracht van het membraan overwinnen tijdens het bijpompen. Deze opgeslagen elastische energie komt weer vrij als het water terugvloeit. Bij een kondensator kunnen we, analoog aan het watermodel, ook elektrische energie opslaan (opladen). De mate van laad- en ontlaadsnelheid van een kondensator is afhankelijk van de frekwentie. De kondensator biedt de wisselstroom een bepaalde, van de frekwentie afhankelijke weerstand. We noemen dit de "wisselstroomweerstand" van de kondensator. Met deze twee laatste eigenschappen zullen we ons de volgende aflevering bezighouden. (wordt vervolgd)

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

1 i

kleur zwart

n

il

•L

V

Ie' cijfer 2e cijfer 0

M m k

•'

M G

\

\ nullen

tolerantie in %

-

bruin

I

1

0

± 1%

rood

2

2

00

±2%

oranje

3

3

geel

4

4

ooo oooo

groen

5

5

00000

blauw

6

6

000000

violet

7

7

-

grijs

8

8

wit

9

9

goud

-

-

zilver

Bij grote of kieine weerstanden en kondensatoren w o r d t de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: p

1

1

Meetwaarden

Hoeveel o h m en hoeveel farad?

Weerstanden

zonder

xO.l

±0.5%

±5%

xO.Ó!

± 10%

-

± 20%

Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 Q 10% geel-violet-oranje-zilver: 47.000 £2 = 47 k£2 10% {in Elexschema's: 47 k) bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 Q * 1,5 M f i 5% (in Elex-schema's: 1M5) In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%}. Tenzij anders aangegeven worden 'A-wattweerstanden gebruikt. Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

= = -

(pico) (nano) (micro) (millil (kilo) (Meqaj (Giga)

= --

10-12 10-9 10 6 10-3 103 106 109

— een miljoenste va n een miljoenste = een miljardste = een miljoenste = een duizendste - duizend = miljoen - miljard

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 - 3,9 k « » 3900 Q 4 M 7= 4,7/jF - 0.000 0047 F

Soms zijn in het schema of in de tekst meetwaarden aan'gegeven. 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 ö / V .

Diverse t e k e n s y m b o l e n

0

ingang uitgang

J-

massa

C

Kondensatoren

~|f-

chassis aan nul

zijn kleine ladingreservoirs. Ze worden met C aangeduid. Aangezien ze wel wisselspanning maar geen gelijkspanning doorlaten, worden ze daarnaast ook gebruikt voor het transporteren van wisselspanning. De hoeveelheid lading die ze kunnen bevatten, oftewel de kapaciteit, wordt in farad (F) gemeten. De waarden van gewone kondensatoren (keramische en folie-kondensatoren) liggen tussen 1 pF en 1 fiF, dus tussen 1

h

lichtnet aarde draad (geleider) verbindingen

i

op de kondensator vaak in de Efex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5

=

1,5

nF;

jX)3

-

0,03HF

-

30 nF;

100 p (of

kruising zonder verbinding n100

of

n1) m 100 pF. De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 2 0 % hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is o p g e b o u w d : f 0,40 tot f 1,50.

afgeschermde kabel

schakelaar (open)

drukknop (open) aansluiting (vast) aansluiting (losneembaar) meetpunt

Elektrolytische kondensatoren

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

•HD-

|

f~^

r U

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

gelijkspanningsbron (batterij,

akku) lichtgevoelige weerstand

temperatuurgevoelige weerstand

koptelefoon

luidspreker

spoel

Variabele kondensatoren

spoel met kern

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

transformator

-f

relais (kontakt in ruststand)

potentiometer (potmeter)

draaispoelinstrument

gloeilamp

neon lampje

variabele kondensator

stereopotmeter

r

-E3-

zekering

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

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

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

meestal afgekort tot " I C ' s " , bestaan tegenwoordig in zoveel varianten, dat er nauwelijks iets in het algemeen over te zeggen valt. De meeste IC's zijn ondergebracht in een DiL-behuizing (dual-in-line): de bekende zwarte " k e vertjes" met twee rijen pootjes. Vaak staan die pootjes trouwens iets te ver uit elkaar en moeten ze (voorzichtig!) w a t worden btjgebogen, wil het IC in het voetje passen. O m vergissingen te voorkomen is pen 1 op het IC altijd gemerkt met een p u n t of een inkeping o.i.d.

lampje

r©-®— J

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

6V

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

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

I* LED's

M

(light emitting diodes) zijn in een doorzichtige behuizing ondergebrachte dioden, die oplichten als er stroom door l o o p t . 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 è 25 m A . De kathode (streepje in symbool) herkent men aan het korte pootje. De goedkoopste LED's kosten zo ongeveer een kwartje.

Symbolen In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC 557 1PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen. In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC 547 en BC 557 ook andere typen gebruiken met o n geveer dezelfde eigenschappen: N P N : BC 548, BC 549, BC 107 (108, 109), BC 237 (238, 239) PNP: BC 558, BC 559, BC 177 (178, 179), BC 251 (252, 253). De prijs van al deze typen ligt rond f 0,40.

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

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

Fotodiode

in sommige gevallen, met name bij logische p o o r t e n , w i j ken de gebruikte schema-symbolen af van officiële tekenafspraken ( D I N , NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn 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 elektronicaonderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. NEN

© O

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 onderdelen!ijsten w o r d t uitsluitend het gemeenschappelijke hoofdgedeelte van het type-nummer weergegeven. Een voorbeeld. De operationele versterker, type 741, komt in de volgende " g e d a a n t e n " voor: ^ A 741, L M 741, M C 741, RM 741, S N 72741, enzovoorts. Elexomschrijving: 741. Het verdient aanbeveling o m IC's in IC-voeten te plaatsen (ze kunnen dan, indien nodig, makkelijk vervangen worden).

operationele versterker (opamp)

-o

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

'Hl-

#

4+

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

•ét

M

N-kanaal J-FET

P-kanaal J-FET

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

OR-poort (OF-poort)

m

Kapaciteitsdiode

Andere aktieve komponenten

^K^

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

zijn o.a. de thyristor, de diac en de triac. De thyristor is een diode die met een stuurstroom (gate-stroom) in geleiding gebracht kan w o r d e n . De triac werkt als een thyristor, maar dan voor wisselstroom. De diac spert in beide richtingen maar komt boven een bepaalde spanning volledig in geleiding.

NOR-poort (NOF-poort)

XOR-poort (EX-OF-poort)

thyristor

•+

EXNOR-poort lEX-NOF-poort)

I

_