ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1986-33 issue may

nr. 33 mei 1986 f 4,50 Bfrs. 93

radiobesturing met 0 en 1

:::- : f :)) : i ::*: » * O r;; i:% :;:S W ? ; l W :

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

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

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

Internationaal hoofdredakteur/ chef ontwerp: K.S.M. Walraven Hoofdredakteur: P.E.L. Kersemakers Redaktie: J.F. van Rooij (eindred.), P.H.M. Baggen, I. Gombos (ass.) Ontwerpafd. /laboratorium: J. Barendrecht, G.H.K. Dam, A.M.J. Rietjens, A.P.A. Sevriens, J.P.M. Steeman, M.J. Wijffels Redaktiesekretariaat: M.J.M. Lacroix G.W.P. Wijnen Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom Vormgeving/graf. prod.: G.B.S., Beek (L) Techn. illustraties: L.M. Martin

v a n T ^ ' N e d e r 'andse Organisatie ')dschnft- Uitgevers Van T

5-02

elex

/

;

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

ËÉHü i llllllillll

Fotografie: J.M.A. Peters

: 1;::;:::;;:: .;,:: ":' "!.'. ; '* •

• - • • :

••••

(1/4 x e u r o f o r m a a t ) 40 m m x 100 m m f 5 , - / B f r s . 99

•

formaat 2

fa

••

,••

(1/2 x e u r o f o r m a a t ) 80 m m x 100 m m f 9,50/Bfrs. 187

M

• • ; -

formaat 4

Abonnementen: T.H.H. Dewitte Jaarabonnement Nederland België buitenland f 45,Bfrs. 930 f 61,50 Studie-abonnement f 3 6 , - (Bfrs. 744) Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar. Losse nummerprijs: Nederland f 4,50; België Bfrs. 93 Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer. Commerciële zaken: H.J. Ulenberg Hoofd adv.-exploitatie E.A. Hengelmolen

lnocu/K vak

:?:i: H ?:: r* •

PRINTEN

4 e jaargang nr. 5 mei 1986 ISSN 0167-7349 Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-89444, Telex 56617

:: T-: ;:::;: r s O F ï ^

Advertenties: W.H.J. Peeters Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.

(1/1 x e u r o f o r m a a t ) , 160 m m x 100 m m f 1 8 , - / B f r s . 355

Voor de "kursus DIGI-taal" is een experimenteerprint verkrijgbaar: digi-trainer, bestelnr. 83601 f 32,70/Bfrs. 644 Verzend- en administratiekosten f 3,50/Bfrs. 69 per bestelling. Elex-printen zijn in de meeste elektronica-zaken verkrijgbaar. Ze zijn ook rechtstreeks bij Elektuur B.V. te bestellen d.m.v. de bestelkaart elders in dit blad, of tegen vooruitbetaling op giro 124.11.00 t.n.v. Elektuur B.V, Beek (L) (België: PCR 000-017-70.26.01) o.v.v. de desbetreffende print. Ook via de "databank" (zie kolofon) kan besteld worden.

mei

1986

DEZEMHMp

inhoud zelfbouwprojekten

binnenkort Elektronica is het vak van de toekomst en dient in het onderwijs nog meer aandacht te krijgen dan nu het geval is — daar is vrijwel iedereen het over eens. Maar gebeurt er ook iets? Bij onze Oosterburen heeft een leraar zelf een goedkoop elektronicaexperimenteersysteem opgezet, met behulp waarvan iedereen op simpele wijze "het vak kan leren". Volgende maand beginnen we met een beschrijving ervan.

12 universele nicad-lader 16 akoestische weerstandsmeter — aflezen met de oren i.p.v. de ogen 18 horende schakelaar — u spreekt, hij schakelt 20 thermostaat voor minibroeikas 24 tape-tester — testapparaat voor hoogwaardige bandopnamen 34 quiz-timer — met optische indikatie 36 ommekeer in de modelspoorbaan 39 hittegolfmelder — signaleert te hoge temperaturen

bij het omslag De Franse fotograaf Allain Guillou slaagde erin een zeer toepasselijk decor te vinden voor deze opname van een PCM-afstandsbediening.

tape-tester Voor optimale resultaten dienen recorder en bandsoort exakt op elkaar aangepast te zijn. Maar hoe meet je dat?

24, 30

keerlussen . . . aan het eind van het trajekt geven bij een gelijkstroommodelbaan meteen kortsluitproblemen. Wij hebben er iets op gevonden.

36

nicad-lader

Konstante stroom voor elk type nicad-akku, uit vier verschillende "tapkranen". Een heel universeel laadapparaat.

informatie, praktische tips 4 elextra 8 kaleidoskoop 9 PCM en PDM — radiobesturing met 0 en 1 23 "(tussen haakjes)" 27 'n tip — prothese voor kondensators 28 databank 29 marktinfo 33 mini-schakeling — zenerdiode met "nabrander" 41 marktinfo 42 IC-info — de precisiespanningsregelaar 723 46 komponenten

grondbeginselen

12 databank

9 hoe zit dat? 30 voormagnetisering — onmisbaar voor goede bandopnamen 44 kursus ontwerpen deel 19

Deze maand gaan we van start met een service die uniek is in de tijdschriftenwereld. Voor computerbezitters is Elex voortaan dag en nacht bereikbaar via de "databank". Een simpel telefoontje en u krijgt gratis allerlei informatie op het scherm!

28

elex -

5-03

ELEX1BA

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 meeT 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. — Elex is ook bereikbaar via de databank (zie kolofon, pag. 02).

p = (pico ) = 10 '2 = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10' 9 = een miljardste H = (micro) = 10 6 = een miljoenste m = (milli) = 10~3 = een duizendste k = (kilo) = 103 = duizend M = (Mega) = 106 = miljoen G = (Giga) = 109 = miljard

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma maar ook de komma zélf: op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: Weerstanden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6800000 Q 0Q33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4M7 = 4,7 ^F = 0,000 0047 F De voorvoegsels worden overigens óók gebruikt voor de afkorting van andere soorten hoeveelheden. Een frekwentie van 10,7 MHz wil zeggen: 10 700 000 Hz, dus 10 700 000 trillingen per sekonde.

Bouwbeschrijvingen

Schema's Symbolen In sommige gevallen, met name bij logische poorten, wijken de gebruikte schema-symbolen af van officiële teken-afspraken (DIN,NEN). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens NEN en DIN gebruikelijke tekens " & " , ">.V, " 1 " of " = 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar en blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel /Componenten, 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: 5-04 - elex

Elex-schakelingen zijn klein, ongekompliceerd en betrekkelijk gemakkelijk te begrijpen. Er zijn speciale Elex-printen voor ontwikkeld, in drie formaten: Maat 1: 4 cm x 10 cm Maat 2: 8 cm x 10 cm Maat 4: 16 cm x 10 cm (Europa-formaat) Bij iedere bouwbeschrijving hoort een plattegrond (komponentenopstelling), aan de hand waarvan de onderdelen op de print worden geplaatst en aansluitingen en eventuele resterende doorverbindingen worden gerealiseerd. Een plattegrond geeft de opgebouwde schakeling in bovenaanzicht weer. De zich op de onderkant (soldeerzijde) van de print bevindende koperbanen zijn in de plattegrond dun gedrukt. Soms is voor de bouw van een schakeling slechts een gedeelte van een Elex-print nodig. Het niet gebruikte gedeelte kan men met een figuurzaag langs een gatenrij afzagen. Onderdelen Elex-schakelingen bevatten doorgaans uitsluitend standaard-onderdelen, die goed

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

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

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

zeer geschikt als oefenmateriaal.

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

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

HOE ZIT DAT? Even een kleine herhalingsoefening: Stroom kan alleen lopen in een gesloten kring. Elke verbruiker zal dus uitgerust dienen te zijn met twee aansluitingen — dat is duidelijk. Toch zijn er dingen die tegen deze laatste wet lijken te zondigen. Neem nou zo'n simpele spanningszoeker. Die lijkt toch echt maar één aansluiting te hebben. Je prikt hem in het stopkontakt en als je de fase te pakken hebt, gloeit het neonlampje op. Hoe kan dat? Wel, om te beginnen heeft een spanningszoeker niet één maar twee aansluitingen — het dopje achterop vormt de tweede pool. Wil het neonlampje opgloeien, dan moet je dat dopje ook met je vinger aanraken. Maar hoe loopt de stroom dan — door je vinger?? Ja, inderdaad, of beter gezegd: door je lichaam. Nu is het voor de meesten misschien wel voorstelbaar dat zoiets zou kunnen werken als je met je andere hand een of ander aardpunt, zoals bijvoorbeeld de centrale verwarming, aanraakt. Maar merkwaardig genoeg, is dat voor een spanningszoeker met nodig. Dat komt omdat het menselijk lichaam beschouwd kan worden als een kondensator. Een beetje rare kondensator weliswaar, maar toch werkt het zo. De ene "plaat" van de kondensator wordt gevormd door het dopje van de spanningszoeker en de andere door alles in huis wat geaard is, zoals de waterleiding, de CV-radiatoren etc. Ook al is de vloer waarop u staat nog zo goed geïsoleerd, toch zal er altijd sprake zijn van een

#V

Jl

klein kapaciteitje "lichaam-massa" van een paar pF. En er is slechts een miniem stroompje nodig om het neonlampje te laten oplichten. Overigens, gevaarlijke vormen kan de stroom door het lichaam bij gebruik van een spanningszoeker nooit aannemen. In serie met het neonlampje is namelijk een weerstand opgenomen van enkele Mohm, waardoor de stroom afdoende wordt begrensd tot een mens-vriendelijke waarde, zelfs al zou u met uw andere hand de waterleiding beetpakken.

L

KALEDOSKOOi Elektronische pen kontroleert handtekening Fraudeurs en handtekeningvervalsers opgelet. . . d e elektronische pen die handtekeningen kontroleert is in aantocht. Deze door IBM ontwikkelde pen kontroleert de toegang tot d e computer van d e bank door het herkennen van vervalste handtekeningen. Door middel van transducenten meet de pen de uitgeoefende druk langs de lengte-as als ook de versnelling langs de breedte-assen. De hardware van de pen is voldoende geperfektioneerd om binnen 12,5 s gegevens te verzamelen o p 1000 punten van d e handtekening. Een in de computer opgeslagen algo5-08

elex

ritme vergelijkt het patroon van d e met deze pen gezette handtekening met een aantal in het geheugen opgeslagen authentieke handtekeningen. Tijdens het uittesten van d e elektronische pen zag deze slechts 4 van 1000 pogingen tot vervalsing over het hootd (99,6%)! Het vervalsen van handtekeningen lijkt met deze "pen" d a n ook tot het verleden te Pehoren!

konnektor

piëzo-elektrische tweeassige versnellingsmeter

piëzo-elektrische druksensor inktpatroon

PCM en PDM radiobesturing met O en 1 Het zou echt een wonder zijn geweest, als de microprocessortechniek niet zou zijn doorgedrongen tot het gebied van de draadloze modelbesturing. Bouwers van vliegtuig-, boot- en automodellen hebben er niet alleen een aanzienlijk groter bedieningsgemak aan te danken, maar ook een modern modulatiesysteem met grotere betrouwbaarheid. De laatste grote vernieuwing in de techniek van de radiobesturing was wel de gebruikersmodule. Deze kan in een handomdraai verwisseld worden, en daarmee is de zender meteen ingesteld op het gewenste model. Immers: de funkties van de stuurknuppels, zoals maximale uitslag van de bijbehorende servo's, draairichting, lineaire of logaritmische

stuurkarakteristiek enz., die verschillen van model tot model. De stuurinrichting van een auto werkt nu eenmaal anders dan het richtingsroer van een zweefvliegtuig. Daarom zijn er speciale modules voor boten, motorvliegtuigen enz. De modelbouwer regelt d a n bij de eerste paar starts de instelpotmeters af op het bewuste model.

Deze gebruikersmodules, die eigenlijk een soort geheugenbouwstenen zijn, vormen natuurlijk een ideaal aanknopingspunt voor computerisering. In plaats van in de vorm van potmeterstanden, slaan moderne "soft-modules" d e informatie digitaal op. De firma Robbe heeft werkelijk alles gecomputeriseerd: alle gegevens moeten worden ingeprogram-

meerd. Dat g a a t ongeveer zo: op een schermpje "vraagt" de zender eerst wat voor soort model er gebruikt g a a t worden, helicopter, motorvliegtuig enz. De modelpiloot geeft via een klein toetsenbordje antwoord. Vervolgens vraagt d e computer in de zender om nauwkeuriger gegevens over het model, net zolang tot alle mogelijkheden "erin zitten". Een

Foto 1. Op het eerste gezicht zien de nieuwe PCMradiobesturingen er nauwelijks anders uit. Verbeterde besturingseigenschappen en hogere betrouwbaarheid zijn nu eenmaal met het blote oog niet te zien. . . elex — 5-09

volgende keer gaat het een stuk makkelijker: we hoeven de computer d a n alleen nog maar te vertellen met welk model we a a n d e slag g a a n .

PDM en PCM moduleren met O en 1

1 2 1 0

3 4 5 0 1 0

Figuur 1. Een klassieke proportioneel-digitale radiobesturing. De pulsen voor elke servo worden na elkaar uitgezonden. De ontvanger "verdeelt" de pulsen over de verschillende servo's.

6 1

-_n__n_rL

Figuur 2. Elke bit-kombinatie komt bij de PCM-techniek overeen met één bepaalde verdraaiingshoek. We hebben hier een systeem van slechts 6 bits getekend, want 8 bits worden bepaald onoverzichtelijk. Figuur 3. Dit is een voorbeeld van de informatie-overdracht bij PCM-installaties. Om de ontvanger te laten weten voor welke servo elk 8-bit-woord bestemd is, worden de kanaalnummers telkens mee uitgezonden.

INFO 2

<
.

1 0 0 1 0

INFO 8

1 1 1 0 1

< •

t

f

i

STOP SYNC

0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0

DR NAAL8

0

j 1!i "1!

5-10 — elex

1 0

1 1

1 ENZ.

INF0 1 86656X-3

3 i

«2i

i

I!

STOP

0 1 0

STOP

INFO 1

1 0 0

SYNC

0 0 1 0 0

PARITY

1 0

DR NAAL1

i

BLOK 2

PARITY

BLOK 1

DR NAAL 2

3

SYNC

Niet alleen de "gebruikersvriendelijkheid", maar ook de manier waarop de informatie wordt uitgezonden, is door de computerchip principieel veranderd: het motto is nu PCM, of in het Nederlands: pulskode-modulatie. Dit systeem vervangt tegenwoord i g steeds meer de PDM of pulsduur-modulatie. Bij PDM wordt de hoogfrekwente draaggolf, die voor het zenden nu eenmaal nodig is, in d e vorm van pulsen uitgezonden, waarbij de pulslengte (pulsduur!) de uitslag van de servo's bepaalt: 1,5 ms (1 ms = éénduizendste sekonde) komt overeen met d e middenstand, 1,0 en 2,0 ms met d e beide uiterste standen (± 45°, gerekend vanaf d e middenstand). De pulsen voor d e verschillende servomechanismen worden na elkaar uitgezonden. Na elke kommando-cyclus last de zender een pauze van 10 ms in, zodat de ontvanger "weet" dat de eerstvolgende puls van 1 a 2 ms voor kanaal 1 bestemd is, d e daaropvolgende puls voor kanaal 2 enzovoort. In de ontvanger worden d e impulsen naar de juiste servo's doorgeschakeld. Omdat d e pulsen — afhankelijk van d e stand van d e stuurknuppel — elke willekeurige lengte tussen 1 ms en 2 ms kunnen hebben, en zodoende elke willekeurige servostand mogelijk is, hebben we hier te maken met een analoge besturing, ook al zijn d e pulsen zelf digitaal (nl. a a n of uit). PCM-radiobesturingen zijn volledig digitaal. De stand van de stuurknuppel wordt met een analoog-digitaalomzetter (kortweg ADC) tot een digitaal getal van 8

bit omgewerkt. Omdat er met 8 bits precies 256 verschillende getallen gevormd kunnen worden, zijn er ook 256 verschillende servostanden mogelijk. Bij een maximale uitslag van 90° krijgen we zo een nauwkeurigheid ("oplossend vermogen") van: — = 0,352° 256 oftewel ongeveer éénderd e graad. Dat blijkt in de praktijk ook voldoende te zijn. Toch werken sommige merken (Graupner/JR, RobbdFutaba) met 9 resp. 10 bits, dus d u b b e l e of viervoudige nauwkeurigheid.

Digi-taal voor servo's Figuur 2 laat (vereenvoudigd) zien hoe met elk binair getal een servostand overeenkomt (om het overzichtelijk te houden, hebben we maar 6 bits getekend). De bits schakelen d e zendfrekwenties telkens om (FSK = frequency shift keying; d.w.z. een " 1 " heeft een andere frekwentie dan een "0"). Om de ontvanger daaruit de juiste kommando's te laten afleiden, worden tussen elk 8-bit-"woord" enkele extra bits uitgezonden. Hiermee wordt aangegeven wanneer er een nieuw woord begint, en voor welk kanaal het kommando bestemd is. Kontrolebits of -woorden dienen om na te g a a n of de gegevens juist worden ontvangen. Het "bit-schema" van figuur 3 is maar een voorbeeld, d e verschillende fabrikanten hebben elk hun eigen kodes ontwikkeld. Ook wordt niet altijd de informatie voor alle kanalen na elkaar doorgegeven. Simprop-installaties werken volgens het "prioriteitsprincipe" en zenden die kanalen, waarvan de informatie verandert, vaker uit d a n die met onveranderde data. Bij Digicont en Microprop zien we "voorrangs"kanalen. Op deze manier worden overbodige bits uitgespaard en kan d e bandbreedte van de zender kleiner blijven. Overigens werken de servo's ook bij PCM-installa-

ties nog met pulsen van 1 tot 2 ms. De ontvanger zet de ontvangen 8-bit-woorden om in pulsen van overeenkomende duur. Dit is waarschijnlijk g e d a a n om het de hobby-modelbouwer gemakkelijker te maken om op de nieuwe techniek over te stappen: de "oude" servo's hoeven na aanschaf van een PCM-zender niet meteen vervangen te worden.

In geval van nood. . . De nieuwe noodbesturingssystemen zijn zeer zeker ook nog het vermelden waard. Wanneer het radiokontakt wordt verbroken, bijvoorbeeld omdat het model buiten bereik van de zender is gekomen, moet het — meestal kostbare — werkstuk zich liefst op een voorspelbare manier gedragen. Dan is er tenminste nog een kleine overlevingskans. Bij de meeste apparaten kunnen we kiezen of d e servo's in geval van nood het laatst ontvangen kommando "vasthouden", of juist naar de neutrale middenstand terugkeren. Bij Webra-installaties kan d e nood-instelling door de modelbouwer geheel vrij

gekozen worden. Het wegvallen van de akkuspanning van de ontvanger geldt — uiteraard — ook als noodgeval. Dan g a a t de gasklep van de motor dicht, of — bij zweefvliegers — worden d e remklappen uitgezet. De man (of vrouw) achter de stuurknuppel merkt a a n het "eigenwijze" g e d r a g van het model dat er iets mis is. Op Robbe- en Webra-zenders zit voor die gevallen een knop waarmee de "paniekreaktie" van het model kan worden uitgeschakeld, zodat het laatste restje energie uit d e akku's gebruikt kan worden om het model alsnog veilig naar de thuisbasis te loodsen. Deskundigen zijn het nog lang niet eens over d e bruikbaarheid van d e verschillende noodsystemen. Inderdaad: het maakt eigenlijk toch niet veel uit of een prachtig vliegtuigmodel in een strakke, voorspelbare duikvlucht neerstort, in plaats van ongekontroleerd naar beneden te dwarrelen. . . Voor de heren ontwerpers is hier dus nog wel het een en ander te doen — we wachten vol spanning af.

Foto 2. Nieuwe, speciale IC's zorgen ervoor dat de ontvanger, ondanks de ingewikkelder techniek, niet groter is geworden.

elex

universele nicad-lader geschikt voor elk type cel

Nikkel-cadmium-akku's, die in de wandeling meestal kortwerg nicad's worden genoemd, kunnen zich in een toenemende belangstelling verheugen. Talloze gebruikers beseffen inmiddels, dat de éénmalige aanschaf van deze toch niet bepaald goedkope, maar wel oplaadbare energiebron op den duur toch voordeliger is dan het steeds opnieuw weggooien van lege batterijen. Bij het woord "akku's" denk je tegenwoordig niet meer uitsluitend a a n automobielen. Het meest bekend zijn twee soorten akku's: loodakku's en nikkelcadmium-akku's (nicad's). Bij (onder andere) autoakku's heeft het element lood d e taak die bij d e 5-12 -

elex

andere groep door een verbinding van de elementen nikkel en c a d m i um wordt waargenomen (nl. het opslaan van energie!). Dit "elementaire" verschil is ook merkbaar in d e fysische eigenschappen van beide soorten akku's. Voor modelbouw-

doeleinden zijn zowel loodakku's als nicad's in handzame formaten verkrijgbaar. Hoe kan een "leek" deze d a n uit elkaar houden? Dat is geen probleem, als we kunnen beschikken over een g o e d e voltmeter! De spanning van één

enkele cel bedraagt bij een loodakku 2 V, bij een n i c a d daarentegen slechts 1,2 V. Doorgaans zijn nicad-akku's steviger, en kunnen ze in kleinere formaten vervaardigd worden. Daar staat tegenover dat ze iets duurder zijn. Loodakku's kunnen we ook

1 u ,•

1.5V — X.

kool-zink

NiCd

86626X-1

t

Figuur 2. Bij een gestabiliseerde spanning hangt de stroom door de belastingsweerstand RL alleen maar van de grootte van RL af: hoe kleiner RL, des te groter de stroom.

2 i

.

(Gf\

Figuur 1. Nicad-akku's en gewone kool-zink-batterijen laten een duidelijk verschil zien in hun ontlaadkarakteristieken. Terwijl de spanning van een batterij vanaf het allereerste begin afneemt, blijft de spanning van een akku tot aan het moment van uitputting nagenoeg konstant. De krommen gelden voor een kontinue ontlading. Als we een kool-zink-batterij tijdens het gebruik af en toe een "rustpauze" gunnen (oftewel: het apparaat uitschakelen), dan neemt de spanning weer in geringe mate toe. We krijgen dan een soort zaagtandvormige kromme, die als geheel langzaam naar beneden loopt.

n

5V stabiel

1

<J

rf I UrR-l 86626X-2

herkennen a a n het meestal doosvormige uiterlijk; d e vorm van nicad's is aangepast a a n die van de gewone 'doorsnee" batterij, en in bijna elk a p p a r a a t kan d e batterij zonder meer door een nicad worden vervangen. Nu horen we veel lezers al vragen: "En hoe zit het d a n met de ontbrekende 0,3 V?" Let op: een gewone batterij heeft d e nare eigenschap dat d e opgedrukte spanning van bijvoorbeeld 1,5 V tijdens belasting al na enkele uurtjes gebruik jammerlijk ineenzakt tot een veel lagere waarde. In plaats van o p 6 V (bij gebruik van vier penlights) draait onze radiorecorder d a n nog maar o p zo'n 4,5 V of nog minder. Nicad's hebben daarentegen een bijzonder sympathiek trekje: ze behouden hun celspanning van 1,2 V bijna "tot het bittere einde". Dit is een onmiskenbaar voordeel ten opzichte van batterijen! In figuur 1 hebben we de typische ontla-

dingskrommen van een nicad- en van een koolzink-cel getekend. Gezien de talloze voordelen van nicad-akku's is het volgens ons gerechtvaard i g d om hun "loodhoudende broertjes" hier niet verder te bespreken, zodat we wat meer informatie over de n i c a d kunnen geven. En dat is kostbare informatie als we een n i c a d willen o p l a d e n : foutjes hierbij kunnen kwad e gevolgen hebben! Overigens: nicad's vertonen het verschijnsel van zelfontlading, zij het in zeer geringe mate. Dit is er dikwijls d e oorzaak van, dat ze na pak-weg een half jaar niet meer gebruikt kunnen worden voordat ze herladen zijn. Na het laden zijn ze weer "de oude", omdat zelfontlading verder geen kwaad kan.

Zoek de bron op. . . . . .om een nicad op te laden: een stroombron om precies te zijn. Want die

hebben we nodig! Een stroombron is een elektronische schakeling die ervoor zorgt dat de stroom die door een belastingsweerstand of een verbruiker vloeit, steeds konstant is. Dit is niet zonder meer het geval, zoals we met een paar rekenvoorbeeldjes a a n d e hand van de wet van Ohm zullen bewijzen. Daartoe werpen we een blik o p d e schakeling van figuur 2, die aan de uitgang een gestabiliseerde spanning van bijvoorbeeld 5 volt levert. Geheel afhankelijk van de waarde van de weerstand RL kan de stroom daardoorheen volkomen verschillende waarden hebben. Volgens d e formule U = ! x R loopt er een stroom van één ampère, als de weerstand een waarde van 5 ohm heeft. Bij 50 ohm loopt er nog maar 100 mA, en bij 500 ohm wordt dit 10 mA. Om de stroom bij kleiner wordende weerstanden steeds op een waarde van zeg 10 mA te houden,

moeten we de spanning overeenkomstig verlagen. In ons voorbeeld zou dat 0,5 volt zijn bij een RL van 50 ohm, en 0,05 volt bij 5Q. Een konstante-stroombron moet zodoende d e spanning steeds zö instellen, dat en "vanzelf" een gelijkblijvende stroom van de gewenste waarde gaat lopen. Maar waarom — en dit is wel de meest interessante vraag — moeten we een akku zo nodig met een kontante stroom laden? Simpel: omwille van d e veiligheid (van de akku, wel te verstaan)! Je kunt nu eenmaal a a n de buitenkant niet zien wanneer een n i c a d vol is. We kunnen het gelukkig wel uitrekenen: de kapaciteit ("prestatievermogen") wordt gegeven door het aantal ampère-uren (Ah). Dit getal zegt ons, hoe lang een akku een bepaalde, konstante, stroom kan leveren. Laten we eens aannemen dat een b e p a a l d e akku een elex -

5-13

kapaciteit van 5 Ah heeft. Dat betekent (theoretisch) dat de akku gedurende 5 uur een stroom van één ampère kan leveren. Of tien uur lang een stroom van een halve ampère. Het produkt van stroom (A) en tijd (h) moet in ieder geval altijd het getal 5 opleveren (in dit voorbeeld, en binnen b e p a a l d e grenzen: de ontlaadstroom kan uiteraard niet onbeperkt toenemen als we d e ontlaadtijd verkorten!). Om a a n een akku — we blijven bij ons getallenvoorbeeld — 5 Ah te kunnen ontfutselen, moeten die er eerst ingestopt zijn: wat voor het ontladen geldt, geldt ook voor het laden. We zouden dus kunnen zeggen: als we een 5-Ah-akku vijf uur lang met één ampère laden, d a n is hij vol (als hij tevoren helemaal leeg was, tenminste). In principe is dit juist. Maar het is voor de gevoelige nicad beduidend beter, wanneer die wordt gekonfronteerd met een laadstroom die ongeveer eentiende van het aantal Ah is. In ons voorbeeld betekent dit: laden met 500 mA, en wel minstens 10 uur lang (in de praktijk is het zo, dat

Figuur 3. Het principe van het konstante-stroombron die we in ons laadapparaat gebruiken. De door de stabilisator geleverde konstante spanning veroorzaakt een konstante stroom door BI, De stroom vanaf het knooppunt van R1 en Dl naar massa is daarom ook konstant.

3

0

IC1

*

7805

R1 |c

t_

+

II 3|

6,5 V

li

I

D2^ f 1N4001 Figuur 4. De komplete schakeling van ons laadapparaat bestaat uit vier sekties, die zich alleen door de geleverde stroom van elkaar onderscheiden. Zo hebben we rekening gehouden met de verlangens van de meeste standaard-akku's. De LED's geven aan dat er inderdaad een laadstroom loopt. De andere dioden voorkomen het ontladen van de akku's via de schakeling als de voedingsspanning eens mocht uitvallen.

86626X-3

we 20% langer moeten laden). En iedereen heeft toch een horloge? Het is dus voldoende om even te kijken of er 12 uur voorbij zijn, waarna de akku uit d e lader g e h a a l d kan worden. De vraag is echter nog steeds: waarom nou juist een konstante stroom? Blijft die laadstroom d a n niet vanzelf konstant? Nee, b e p a a l d niet! Hoe voller de akku, des te kleiner zou de laadstroom worden. Dit heeft in de eerste plaats tot gevolg, dat het laden b e d u i d e n d langer duurt, en in de tweede — en veel belangrijker — plaats, dat het veel ingewikkelder wordt om deze laadtijd uit te rekenen. Zonder inte-

graalrekening komen we daar echt niet meer uit! Dan is de bouw van een konstante stroombron véél eenvoudiger. Laten we daar dus eens naar g a a n kijken.

Konstante stromen zonder stromen geld Figuur 3 bewijst dat we dat laatste echt niet nodig hebben om het eerste te verkrijgen: de paar benod i g d e onderdelen zijn niet duur en bovendien gemakkelijk verkrijgbaar. Het opvallendste a a n deze schakeling is wel het gebruik van een spannings-stabilisator. Maar. . . we wilden toch een sta-

Q—•Jo-

©-Vó.

i1N4001

I1N4001

1000(1 40 V

5-14 -

elex

©

©

©

22 mA

50 mA

1O0m<

0

i1N4001

i1N4001

0

© Q

biele stroom, en geen stabiele spanning? Als we beter kijken, zien we dat de stabilisator enigszins "ongewoon" is geschakeld: de massa-aansluiting van het IC is (als we de twee dioden even buiten beschouwing laten) niet met de voedingsmassa verbonden, maar met een punt tussen een vaste weerstand R1 en de belastingsweerstand (de akku, dus). Dankzij d e gestabiliseerde spanning en d e vaste waarde van R1, loopt er een konstante stroom door R1 en dus ook (en daar draait het om) door de te laden akku. Diode D1, een LED, geelt a a n of er inderdaad een laadstroom loopt. D2 zorgt ervoor dat de akku zich niet over de schakeling kan ontladen, als de netspanning eens mocht wegvallen of als we per ongeluk de steker uit het stopkontakt trekken.

Vermenigvuldigen met vier geeft. . . .. .de komplete schakeling van figuur 4, die zich alleen kwantitatief van die van figuur 3 onderscheidt. Oftewel: de schakeling is viermaal opgebouwd, waarbij voor de weerstanden R1 t/m R4 (dat is R1 in figuur 3) telkens andere waarden zijn gekozen. Dit betekent dat onze schakeling lekker veelzijdig is: zonder veel toestanden kan elke akku in de passende houder worden gestopt, waarna hij automatisch de juiste laadstroom krijgt. Deze laadstromen zijn achtereenvolgens: 22 mA, 50 mA, 100 mA en 500 mA. Voor de meeste exemplaren zal dit genoeg zijn. Kleine, in de winkel vlot verkrijgbare batterijhouders zijn prima geschikt om d e akku's in te zetten. Het is ook mogelijk om meer akku's in serie te laden, als deze maar geen verschillende laadtijden hebben (als gevolg van een verschillende mate van ontlading). Bij akku's die uit hetzelfde a p p a r a a t afkomstig zijn, zullen er ech-

0 0 Onderdelenlijst R1 R2 R3 R4

= = = =

470 Q 150 Q 68 2 12 S

C1 = 1000 JJF/40 V

C2...C5 = 330 nF D1...D4,D6,D8,D10, D12 = 1N4001 D5,D7,D9,D11 = LED rood IC1...IC4 = 7805 S1 = dubbelpolige netschakelaar 1 koellichaam voor IC4 (bijv. SK59/lengte 37,5 mm) Tr1 = trafo 18 V/1 A sek. F1 = zekering 100 mA traag 1 standaardprint formaat 2 geschatte kosten van de onderdelen, zonder kast, trafo en montagemateriaal: ongeveer f 20, —

ter geen problemen optreden.

Veranderingen in de schakeling In veel gevallen worden voor het "aandrijven" van een a p p a r a a t meerdere akku's van hetzelfde type gebruikt. Het is dan natuurlijk onzin om de afzonderlijke akku's na elkaar met één enkele geschikte stroombron te laden. Door d e waarden van R1...R4 a a n te passen, kan dit probleem worden opgelost: elk van de vier "laadsekties" levert d a n dezelfde stroom, en we kunnen vier akku's tegelijk laden. Dat geeft natuurlijk een aanzienlijke tijdwinst! In het uiterste geval (vier keer 500 mA) moeten we vanzelfsprekend een andere trafo nemen, terwijl ook zwaardere dioden voor de brugschakeling moeten worden gebruikt. Bovendien moeten d a n alle IC's van een koellichaam worden voorzien. Bij het in serie laden van

meerdere akku's kunnen we het maximale aantal cellen als volgt berekenen: maximaal beschikbare laadspanning gedeeld door de laadspanning per cel.

Wat gebeurt er bij overladen? Het overladen van akku's kan twee oorzaken hebben: ten eerste: een te lange laadtijd. ten tweede: een te grote laadstroom. Wat de eerste mogelijkheid betreft: daar hoeven we ons niet teveel zorgen over te maken! Zolang d e laadstroom niet groter is d a n een tiende van d e kapaciteit, gebeurt er niet veel. De akku wordt weliswaar niet voller ("voller d a n vol" kan immers niet!), maar hij wordt ook niet beschadigd — hoogstens een beetje warm. Het andere geval is ernstiger: er bestaat een b e p a a l d e maximale laadstroom (een derde van het ampère-uren-getal) die

beslist niet m a g worden overschreden. Als dit onverhoopt toch gebeurt, d a n begint zich al na korte tijd gas te ontwikkelen in het inwendige van de cel, als gevolg van elektrolytische ontlading van d e celvloeistof. Dit gas ontwijkt onherroepelijk door een veiligheidsventiel (de akku kan dus gelukkig niet exploderen), zodat de cel uitdroogt en onbruikbaar wordt. Dat een passend kastje niet alleen bijdraagt tot een fraai uiterlijk van het laadapparaat, maar ook tot d e veiligheid van de gebruiker (denk a a n d e 220 V van het lichtnet!), hoeven we onze lezers inmiddels niet meer op het hart te drukken!

elex — 5-15

akoestische weerstandsmeter

Eenvoudig, goedkoop, gemakkelijk te bouwen èn handig — bijna elke Elex-schakeling is wel onder deze noemer te vangen. Zo ook dit apparaatje dat overigens niets met het ontwerpen van luidsprekerboxen te maken heeft, ook al zou de titel dat misschien suggereren. Het is een "alternatieve" ohmmeter met een akoestisch "display", zodat we tijdens het meten van weerstanden de ogen vrijhouden voor belangrijker zaken dan het aflezen van een wijzerplaat. Het schakelingetje dat we hier presenteren, is vast ook bruikbaar voor diegenen die al een ohmmeter (weerstandsmeter) bezitten: het is vaak erg onhandig om bij het meten van weerstanden telkens opzij te moeten kijken, om op de schaal van de meter d e waarde af te lezen. Het gebeurt namelijk maar al te vaak dat de meetpen weg"roetsjt" als we die niet met scherpe blik in de gaten houden. De gevolgen laten zich makkelijk raden: in het ergste 5-16 — elex

geval krijgen we een forse kortsluiting tussen naburige draden of printsporen. Dit akelige gevaar kunnen we omzeilen met een apparaatje dat een hoorbare toon opwekt, waarvan d e frekwentie ongeveer evenredig is met de waarde van de weerstand tussen d e meetklemmen. Omdat we lang niet allemaal beschikken over een absoluut gehoor, is een exakte b e p a l i n g van weerstandswaarden op deze manier natuurlijk niet mogelijk. Gelukkig is dat

geen al te grote ramp, want in de meeste gevallen is een grove indikatie voldoende. Bij veel schakelingen is het helemaal niet van belang of een weerstand precies honderd kilo-ohm is, of slechts negentig. Een verschil wordt meestal pas storend bij de halve of dubbele waarde van de weerstand. En zo'n nauwkeurigheid haalt onze akoestische ohmmeter gemakkelijk. Om een weerstand eenvoudiger te kunnen "plaatsen", hebben we boven-

dien nog een reeks "ijkmerkjes" ingebouwd. Dat zijn d a n gewone weerstanden waarvan de waarden telkens een faktor tien verschillen. Elk van deze referentieweerstanden veroorzaakt een b e p a a l d e toonhoogte zodra we hem met de meetpen aantippen. Deze toon kan d a n worden vergeleken met die, welke wordt opgewekt door d e onbekende weerstand. Een beetje oefening is bij deze methode natuurlijk wel nodig, maar toch kunnen we zo heel

behoorlijk d e waarde van een weerstand "schatten", als bijvoorbeeld de kleurringen van d e onbekende zijn verdwenen, of bij slecht licht niet g o e d te zien zijn. O ja, voor we het vergeten — wie nog helem a a l geen ohmmeter bezit, en nog niet over het nodige kleingeld beschikt om een "echt" meetinstrument te kopen, nou die zit met dit eenvoudige en goedkope apparaatje gebeiteld, nietwaar?

9V

10U • 16V

2

Rx

,

IC1 555

p t f f — I -ff.

ff RCO We hebben het al diverse keren g e h a d over VCO's en DCO's, oftewel spanningsgestuurde — en digitaal gestuurde oscillatoren. Maar wat is nu weer een RCO? Dit raadseltje is gelukkig makkelijk o p te lossen: in principe is bijna iedere oscillator een RCO. Immers: bij de meeste oscillatoren, waar naast andere onderdelen ook weerstanden in verwerkt zijn, veroorzaakt verandering van een weerstandswaarde in het oscillatorcircuit een verandering van de frekwentie. Een RCO is dus eigenlijk niets anders d a n een "weerstandsgestuurde oscillator", waarbij de R zoals altijd voor weerstand staat. Overigens maken we zonder er bij stil te staan al van deze eigenschap gebruik als we a a n d e potmeter ("het grote wiel") van een RC-toongenerator draaien om d e toonhoogte te veranderen. Onze akoestische weerstandsmeter is dus — strikt genomen — een simpele toongenerator, waarbij d e frekwentiebepalende weerstand is vervangen door de onbekende weerstand Rx.

De 555, om U te dienen We hebben de geïntegreerde schakeling met het zo gemakkelijk te onthouden typenummer, al zo vaak zo uitgebreid besproken, dat we er hier niet verder over zullen uitweiden. Lezers die al eens

m\

| M | Toko

"TT T M

ras VVFFFï

PB2720

F/guur 1. De "555" mag beslist wel een "oude bekende" genoemd worden! Met dit achtpens IC't je is het bijzonder eenvoudig om een betrouwbare oscillator op te bouwen. Omdat de frekwentie onder andere van de waarde van weerstand R3 afhankelijk is, kan de toonhoogte, die we met de zoemer hoorbaar maken, direkt als maat dienen voor de waarde van de onbekende weerstand Rx, die parallel aan R3 staat. De weerstanden R4 t/m R9 verschillen telkens een faktor 10, en dienen als "ijkweerstanden". (NB: dit hoeven géén dure precisieweerstanden te zijn!!).

X

|l50n

met dit IC, het "werkp a a r d " van d e elektronica, hebben geëxperimenteerd, zullen bij d e eerste blik op het schema (figuur 1) al gezien hebben dat het hier om een bekende standaardtoepassing van d e 555 gaat. De frekwentie van het als blokgolfgenerator geschakelde IC hangt in eerste instantie af van C2 en R3/Rx. De twee meetsnoertjes worden parallel a a n R3 gezet. Als er geen weerstand tussen d e klemmen zit, dan wordt de frekwentie a a n de uitgang (pen 3) alleen door de relatief hoge waarde van R3 b e p a a l d . Deze frekwentie is anderzijds nog zó laag, dat er uit d e op d e uitg a n g aangesloten piëzozoemer slechts een traag klikken weerklinkt. De te meten weerstanden komen parallel a a n R3 te staan en veroorzaken tonen die, afhankelijk van Rx, over het hele audiofrekwentie g e b i e d verdeeld zullen zijn. Bij het parallelschakelen van twee weerstanden geldt de bekende wet, dat de totale weerstand iets kleiner is d a n de kleinste van d e beide parallelweerstanden, wanneer die twee tenminste zeer veel van elkaar verschillen. In d e praktijk zal

pO"

-**o

Figuur 2. De opbouw volgens de "plattegrond" is erg eenvoudig en zal in het bijzonder aantrekkelijk zijn voor degenen die zich tot nog toe geen "echt" meetapparaat/e konden veroorloven.

dit dankzij de 4,7 MQ van R3 bijna altijd het geval zijn. Wanneer we een referentietoontje nodig hebben, tikken we de "losse" uiteinden van de referentieweerstanden a a n met het meetsnoertje dat a a n punt 1 hangt. Als luidspreker is een piëzo-zoemertje voldoende — ook dat ding hebben we in eerdere schakelingen al vaak genoeg gebruikt.

On derdelenlijst

H5

R1, R7 = 1 kQ R2 = 560 Q R3 = 4,7 MQ R4 = 1 MQ R5 = 100 kQ R6 = 10 kQ R8 = 100 Q R9 = 10 Q C1 = 10 nF C2 = 150 nF C3 = 10 nF/16 V IC1 = 555 Bz = piëzo-zoemer (b. v. Toko PB2720) 1 standaardprint formaat 1 geschatte bouwkosten, zonder kastje en voeding: ca f 1 0 , -

O——1R.4 1 — O

O

O — 1 R 5 "T—O

O

O——TRS

I—O

O

O

t—O

O

O — I P B 1—O

O

I

IR7

fR"9

I—O

Oe »a

elex - 5-17

u spreekt — hij schakelt Nadat de elektronica ons al met "ziende besturingen voor gordijnen", "ruikende rookmelders", "sprekende dobbelstenen" en "fluitende sleutels" heeft laten zien wat ze zoal kan, mag een "horende schakelaar" natuurlijk niet ontbreken. Wij hebben er eentje ontworpen die gemakkelijk na te bouwen is. Afstandsbediening door middel van spraak of geluid is inderdaad een van de oudste onderwerpen op het gebied van de besturings-elektronica. Dit soort schakelingen werd al in het "buizentijdperk" door radiotelegrafisten gebruikt, om er voor te zorgen dat de energievretende zenders alleen d a n ingeschakeld waren wanneer er gesproken werd. Toch zijn er ook voor lieden die niet tot het legioen van amateurzenders behoren, enkele interessante toepassingen te bedenken. Hoewel de besturing van een cassetterecorder maar één van de voorbeelden is, willen we toch a a n de hand van deze cassettebesturing de werking van onze spreekschakelaar uitleggen. Een spreekschakelaar o p een recorder kan gemakkelijk tot misbruik leiden: Voor het stiekum opnemen van gesprekken, hoeft men de apparatuur alleen maar in een donker hoekje van d e kamer te verstoppen. De b a n d begint automatisch te lopen wanneer iemand spreekt. We zeggen hier echter met nadruk dat het zonder toestemming afluisteren van gesprekken een aantasting vormt van de privacy van anderen en daarom strafrechtelijk ver5-18 -

elex

boden is. Laat zulk soort "spelletjes" dus maar beter achterwege!! Er zijn nog wel andere, onschuldigere toepassingen voor een cassetterecorder met een spreekschakelaar (het opnemen van vogelgeluiden).

In principe. . . .. .is de in figuur 1 afgebeelde schakeling ook op een eenvoudigere manier te realiseren, maar d a n moet men wel afzien van alle "gebruikerskomfort". Een blik op het schema van figuur 2 bespaart ons veel woorden: De door de mikrofoon opgevangen signalen worden met behulp van een versterker op het "handzame" nivo van enkele volts gebracht. Vervolgens worden ze met behulp van een diode en een (grote) kondensator in een gelijkspanning omgezet, die via een stuurtransistor een relais aanstuurt. Deze relatief kleine schakeling is echter nog altijd groot genoeg om een wezenlijk probleem o p te leveren: De kondensator van d e gelijkrichter moet een b e p a a l d e minimum grootte hebben, omdat anders het relais begint te "klapperen" en midden in een zin tussen twee woorden uitschakelt. Is d e kondensator groot genoeg om dit

te voorkomen, d a n kan het gebeuren dat de schakeling niet snel genoeg reageert en het eerste woord van elke nieuwe zin afsnijdt, wanneer tussen twee zinnen een kleine pauze van enkele sekonden plaatsvindt. Zelfs kommerciële systemen g a a n met deze dingen nog al eens in de fout: Bij interviews via de telefoon (op radio of TV) valt vaak de eerste letter van een woord weg, als de betreffende buitenlandse korrespondent een kleine spreekpauze inlast. Dit probleem werd in onze schakeling opgelost door een variabele "geluidsdrempel". Maar daarover meer in d e . . .

. . .schemabeschrijving Figuur 1 laat in feite het inwendige zien van d e in figuur 2 getekende blokken. Wanneer men niet al te zeer hoeft te letten op een ruisarm signaal, is een o p a m p nog altijd het beste geschikt om de toch wel zeer lage uitgangsspanning van een dynamische mikrofoon te versterken. De opzet rond de LF 357 is standaard en werd door ons al zo vaak

beschreven, dat we hier maar gewoon verwijzen naar andere artikelen uit voorgaande edities (bijvoorbeeld de gitaarversterker, juni 1985). Met P1 kunt u de versterkingsfaktor a a n de betreffende mikrofoon aanpassen. Het van pen 6 afgenomen uitgangssignaal van de o p a m p wordt in twee delen opgesplitst. Een deel gaat direkt naar de met een pijl gemerkte uitgang. Op deze manier kan de mikrofoon gelijktijdig gebruikt worden voor opname van de bewuste geluiden — handig in het geval dat de gebruikte cassetterecorder geen ingebouwde mikrofoon heeft. Het andere deel van het signaal gaat naar de uit D1 en C5 bestaande gelijkrichter. De spanning over C5 stuurt via T1 en T2 het relais Re1 aan. T3 dient voor het reeds eerder genoemde verlagen van de aanspreekdrempel: Deze transistor fungeert als een soort schakelaar, welke diode D4 overbrugt wanneer het relais niet aantrekt — dus wanneer niet gesproken wordt. Wordt er echter wél gesproken, dan gaat T3 sperren en wordt er bij de gelijkgerichte spanning 0,6 V opgeteld (van D4/R9). Het nivo van de wisselspanning a a n de ingang

Figuur 1. Het komplete schema van de schakelaar ziet er ietwat ingewikkeld uit. Naast de opamp voor de versterking, zorgen een paar transistoren en dioden voor het uitschakelen van het signaal tijdens spreekpauzen. Last but not least: De stuurtransistor voor het relais in de gedaante van T2.

60 mA +

***

T—*—<*-©

Figuur 2. Blokschema van een eenvoudige spreekschakelaar. De door de mikrofoon opgewekte wisselspanning is meestal zo zwak dat ze eerst met behulp van een versterker wat opgekrikt moet worden. De gelijkrichter verhindert dat het relais op de maat van het gesprokene "klappert". Figuur 3. De opbouw van de Elex-print tormaat 1. De dioden D1 en D4 worden rechtop gemonteerd.

85778X-1

ff

ff

relais gelijkrichter

mikrofoon

van d e gelijkrichter m a g nu 0,6 V lager zijn om toch hetzelfde effekt te sorteren — het aantrekken van het relais. T4 en T5 hebben tot taak de LF-uitgang kort te sluiten, wanneer het relais afvalt.

Aan/uiten op de recorder In figuur 2 kunt u eigenlijk niet zien hoe de schakeling nu door middel van kabels met de recorder verbonden wordt. Dit kan o p twee manieren: 1. U schakelt d e recorder in en zet hem o p "opname". De voeding vindt nu via het relais plaats. Dit heeft echter het nadeel dat de recorder bij het inschakelen een korte opwarmtijd nodig heeft, wat kan leiden tot het wegval-

versterker

len van het begin van het gesprek. 2. Sommige recorders hebben een speciale REMOTE-ingang die het mogelijk maakt om het mechanisme van een reeds ingeschakelde recorder via afstandsbesturing te bedienen. Hiervoor hoeven meestal slechts twee kontakten met elkaar verbonden te worden — ideaal voor het in de schakeling gebruikte relais. Het voordeel: De aandrukrol wordt tijdens de gesprekspauzen niet permanent tegen de capstan gedrukt zoals in het eerste geval. Dit zal ongetwijfeld bijdragen tot een langere levensduur van uw recorder. Het beste is om een en ander even na te kijken in de gebruiksaanwijzing, als u deze nog kunt vinden.

>h£

Onderdelenlijst: R1,R2 = 470 kQ R3,R6,R7,R8,R10 = 4,7 kQ R4 = 47 kQ R5 = 1 kQ R9.R11 = 6,8 kQ P1 = 5-MQ-instelpotmeter C1 = 47 nF C2,C4,C6 = 820 n F C3 = 4,7 /iF/16 V C5 = 2,2 M F / 1 6 v T 1 . . . T 5 = BC547B D1,D2 = A A 119 D 3 . . . D 5 = 1N4148 IC1 = LF357 1 Elex-print, formaat 1 Re1 = 12-volt-relais/spoelstroom max. 50 mA (bijv. Siemens E-kaart-relais) Geschatte bouwkosten zonder mikrofoon, behuizing en montagemateriaal: ca. f 2 0 , -

power-transistor


sa? IT' J_(0

TB

J-O EZ] ± B XtO

e>iS '•-l

r 1
elex -

5-19

Liefhebbers van tropische planten kunnen ook in de huiskamer volledig aan hun trekken komen als ze gebruik maken van een mini-broeikas: een plantenbak met een plastic deksel, waarin een konstante hoge temperatuur en vochtigheidsgraad heersen. In ons klimaat is een elektronische temperatuurregeling daarbij beslist geen overbodige luxe. Als zo'n gesloten mini-kas o p een zonnige plek wordt neergezet, houdt het klimaat in de kas zichzelf in stand. Dat is te danken a a n het broeikas-effekt: de zonnestralen verwarmen de lucht en d e aarde binnenin de kas. Door het plastic deksel kan de warme lucht niet ontwijken, zodat de temperatuur flink oploopt. Hetzelfde effekt is verantwoordelijk voor d e 5-20 — elex

sterke temperatuurstijging in een auto, die enige tijd in de zon staat geparkeerd. Ook de vochtigheidsg r a a d in de kas blijft heel lang o p peil, omdat het een gesloten systeem is. Het enige nadeel van het systeem is, dat het niet zo best werkt als de zon niet wil schijnen, wat in ons land helaas maar al te vaak voorkomt. Gelukkig

maakt het voor de planten geen enkel verschil, waar de warmte vandaan komt: ook als die geleverd wordt door een elektrisch verwarmingselement, doen ze daar niet moeilijk over.

Temperatuurregeling Het vermogen dat door het verwarmingselement wordt geleverd, speelt daarbij een heel belang-

rijke rol. Als het te klein is, blijft de temperatuur te l a a g ; als het te groot is, worden d e planten langzaam maar zeker gekookt, terwijl ze waarschijnlijk niet eens eetbaar zijn. Helaas is het niet mogelijk, het vermogen zo te kiezen, dat de temperatuur in d e kas altijd optimaal is; daarvoor zijn de omstandigheden buiten de kas te verschillend. In een koude

winternacht moet de verwarming een flink vermogen leveren, op een warme zomerdag in d e volle zon is er helemaal geen extra verwarming nodig. De oplossing van dat probleem is eigenlijk heel eenvoudig: we kiezen een verwarmingselement dat een flink vermogen kan leveren en schakelen dat naar behoefte in of uit. Daarvoor is het niet eens nodig, dat er iem a n d konstant bij d e kas o p wacht zit: een kleine elektronische regelschakeling kan die taak gemakkelijk aan. Het principe van zo'n temperatuurregeling zal iedereen wel bekend zijn. Een centrale verwarming in een woonhuis of een ander gebouw is altijd voorzien van een of meer thermostaten. Daarin zit een spiraal van bimetaal, die onder invloed van de temperatuur inkrimpt of uitzet. Aan het eind van de spiraal is een kwikschakelaar bevestigd. Als de temperatuur te laag wordt, sluit d e druppel kwik twee kontakten, waardoor de verwarming aanslaat. Zo'n thermostaat is dus een mechanische temperatuurregeling. Onder "regelen" verstaan we in d e techniek het konstant houden van een b e p a a l d e fysische grootheid, zoals bijvoorbeeld temperatuur of druk.

Regelschakelingen komen we in de elektronica heel vaak tegen. Zo'n schakeling doet altijd drie dingen: meten, vergelijken en reageren. Een elektronische thermostaat meet de werkelijke temperatuur. Het resultaat van die meting is een b e p a a l d e spanning, die wordt vergeleken met een van te voren ingesteld e spanning, welke een maat is voor de gewenste temperatuur. Is de werkelijke temperatuur lager d a n d e gewenste temperatuur, d a n g a a t d e schakeling reageren: een stuurstroom bekrachtigt een relais of een TRI AC, waardoor d e verwarming wordt ingeschakeld. Deze cyclus (meten — vergelijken — reageren) blijft zich in een zeer snel tempo herhalen. Daardoor krijgt d e argeloze buitenstaander de indruk, dat d e temperatuur volkomen konstant blijft. In werkelijkheid is dat niet het geval: het temperatuurverloop maakt een zeer langzaam schommelende beweging rondom d e ingestelde temperatuur. Die schommelingen zijn echter zo minimaal, dat er in de praktijk niets van te merken is.

Het

schema

In figuur 1 zien we het komplete schema van de kasverwarming. Omdat

alle regelelektronica opgeborgen zit in IC1, valt het aantal komponenten best mee. Het met RL aangeduide schemasymbool ziet er nogal ongebruikelijk uit. Het is een laagohmige weerstand, die wordt gebruikt als verwarmingselement. Die weerstand maken we zelf. Om in stijl te blijven, gebruiken we daar tien meter bloemendraad voor. Dat is dunne ijzerdraad, die een aanmerkelijk hogere weerstand heeft d a n koperd r a a d van dezelfde dikte. De d r a a d wordt om een hittebestendig weerstandslichaam gewikkeld. Zo ontstaat er een weerstand van ongeveer 2 ohm: hoog genoeg om geen kortsluiting te veroorzaken, en laag genoeg om flink wat warmte te kunnen ontwikkelen. Van te voren moet wel worden nageg a a n , of d e d r a a d geïsoleerd is. In dat geval kunnen de windingen namelijk tegen elkaar a a n g e l e g d worden, zoals in een transformator. Bij ongeïsoleerde d r a a d mogen de windingen elkaar absoluut niet raken; de weerstand zal dan een stuk groter uitvallen. Als weerstandslichaam kan alles worden gebruikt, wat hittebestendig en niet-geleid e n d is, bijvoorbeeld een reep glas of een steenstrip. Geïsoleerde d r a a d kan ook in de aarde van

de bloembak worden weggewerkt. Na enige tijd zal er d a n waarschijnlijk een onontwarbaar geheel ontstaan met d e wortels van de planten, maar dat is van later zorg. De voeding van het verwarmingselement wordt verzorgd door een triac, die zich nogal ongenuanceerd opstelt: hij geleidt — of hij geleidt niet. Een dosering van de stroomsterkte is niet mogelijk. Nu hoeft dat in dit geval ook niet, omdat regelmatig in- en uitschakelen van een verwarmingselement hetzelfde effekt heeft als een lagere stroom door het element.

De triac Een triac is een onmisbaar onderdeel als het erom g a a t een grote wisselstroom verliesarm te schakelen met behulp van een kleine stuurspanning. Een bijzonder voordeel is, dat het doorlaattrajekt (A1-A2) geen polariteit heeft: de triac verwerkt zowel positieve als negatieve spanningen. Een korte impuls a a n d e gate (G) is voldoende om d e triac tot geleiden te brengen. Als d e stuurstroom wegvalt, blijft de triac geleiden. Dat is het grote verschil met een gewone transistor. Pas als de gestuurde stroom door een of andere oorzaak wegvalt, spert

R3 — | 2k2

[]"

|-

Pi

1N4001

©-

TIC...

220V 0

©-

IC1=TDA1024 REF [25k

l/INTC 122 k

" Tri 1 = TIC206; TIC 216; TIC 226; TIC 236

-r

220|J 16V 21

h« •

i

•

'

Figuur 1. De regelschakeling bestaat uit een NTCweerstand, een triac, een verwarmingselement en een speciaal IC. De voeding is erg eenvoudig; van afvlakking is nauwelijks sprake. De schakeling kan niet uit een batterij worden gevoed, omdat het IC moet "weten" wanneer er een nuldoorgang in de netspanning plaatsvindt. elex -

5-21

Figuur 2. De gate-pulsen voor de triac worden door het IC geleverd op de momenten, dat de netspanning de nullijn passeert. Figuur 3. Als de temperatuur lager wordt dan de ingestelde waarde, levert IC1 een serie pulsen, waarmee de triac kan worden gestuurd. Na het bereiken van de ingestelde temperatuur is de verwarming nog even in bedrijf. Deze traagheid in de regeling hangt o.a. samen met de afstand tussen de temperatuurvoeler en het verwarmingselement.

a)

Figuur 4. De schakeling bestaat uit een betrekkelijk gering aantal komponenten. Vanwege de hoge stroom door het verwarmingselement moeten de printsporen tussen trafo, triac en element dik vertind worden. ingestelde temperatuur

d e triac weer. Omdat in onze schakeling het verwarmingselement met wisselstroom wordt gevoed, hoeyen we ons over het uitschakelen geen zorgen te maken. Bij een wisselspanning met een frekwentie van 50 Hz passeert d e spanning immers honderd maal per sekonde d e nullijn. Het opensturen levert d a n natuurlijk wel problemen op. In het gunstigste geval geleidt d e triac na een "ontsteking" een honderdste sekonde lang, en dat is te weinig om de kas echt lekker warm te maken. We moeten er dus voor zorgen dat de triac honderd maal per sekonde een stuurpuls krijgt gedurende d e tijd, dat d e verwarming moet werken (figuur 2). De oplossing van dit probleem verkrijgen we met een TDA 1024. Dat IC zorgt niet alleen voor de 100-Hzontstekingspulsen, het laat ze ook precies o p tijd komen. De timing is namelijk nogal kritisch. Het gunstigste moment valt samen met d e nuldoorgangen van d e wisselspanning. Op ieder ander moment wordt er een gedeelte van de wisselstroom "afgesneden", zodat niet het volle vermogen beschikbaar is. Maar er is nog een ander punt. Als een sinusvormige 5-22 -

elex

wisselspanning wordt "aangesneden", ontstaat er een golfvorm met een scherpe flank. Zo'n golfvorm bevat veel harmonischen, die als stoorfrekwenties kunnen doordringen in audio-apparatuur en zelfs in radio- en televisieontvangers. Lichtdimmers bijvoorbeeld zijn in dit opzicht nogal berucht. Bij schakelen o p de nuldoorgang kunnen die storingen niet ontstaan. Pen 2 van het IC levert d e stuurpulsen a a n de triac. Pin 8 levert een konstante spanning. Op die spanning is d e spanningsdeler R5/R6 aangesloten. R5 is een gewone weerstand, R6 heeft een negatieve temperatuurkoëfficiënt (NTC). De waarde van zo'n weerstand wordt lager naarmate d e temperatuur hoger wordt. Datzelfde is dus het geval met de spanning o p punt A. Die spanning gaat naar de meetingang van het IC (pen 5). P1 zorgt voor de referentiespanning, die o p pen 4 terecht komt. Van d e stand van deze potmeter hangt het af, hoe warm het in d e kas zal worden. In het IC worden de spanningen op pen 4 en 5 met elkaar vergeleken. Is de spanning o p pen 5 hoger, d a n is kennelijk de temperatuur lager d a n de met

behulp van P1 ingestelde waarde. Pen 2 stuurt d a n 100-Hz-pulsen naar de triac, totdat "het klimaat' weer is verbeterd. Dat kan soms wel een paar minuten duren; die tijd is enigszins afhankelijk van de afstand tussen de temperatuurvoeler R6 en het verwarmingselement. Als die afstand groot is, worden de temperatuurschomme-

Onderdelenlijst R1 = 47 Q R2 = 560 Q R3,R4 = 2,2 kQ R5 = 22 kQ R6 = 22 kQ NTC P1 m instelpotmeter 25 kQ C1 = 220 nF C2 = 100 nF C3

=

220/JF/16 V

D1 = 1N4001 IC1 = TDA 1024 1 Elex-print, formaat 1 1 triac type TIC 206 of TIC 216 of TIC 226 of TIC 236 (A of D type) 4-, 6-, 8-, 12 A) F1 = zekering 4 A traag Tr1 = nettrafo 9 V / 5 A sek. (bijv. ILP 21011) RL = verwarmingsweerstand > 2 2 Geschatte bouwkosten zonder behuizing, montagemateriaal en trafo: ca. f 25,—

lingen ook groter. De afstand m a g ook niet te klein worden: d a n reageert de NTC o p d e stralingswarmte van het element, zonder rekening te houden met de temperatuur in de rest van de kas. Enig experimenteren is hier dus zeer zinvol. Uw planten zullen u er dankbaar voor zijn!

Toevoegingen aan en rektifikaties van reeds verschenen artikelen getrapte sinus Nog een paar opmerkingen over de "getrapte sinus" uit het maartnummer. De schakeling wekt een sinusgolf op, die uit een heleboel kleine trapjes bestaat. Omdat de amplitude nauwkeurig gedefinieerd is, is ze uitermate geschikt om a a n te meten. Aan d e andere kant leiden deze trapjes tot harmonischen, waarvan de eerste een zestien maal zo hoge frekwentie heeft als het sinus-signaal. Wil men dus een sinusvormig signaal hebben dat vrij is van harmonischen, moet men een filter toevoegen. De oscillator is dan echter niet meer kontinu afstembaar, tenzij de afsnij-frekwentie van het filter meegetrokken zou worden. Een dergelijke schakeling is echter inge-

wikkelder als d e oscillatorschakeling zelf. Voor het testen van audioapparatuur heeft men vaak een sinus van 1 kHz nodig, die liefst vrij is van harmonischen. Daarom is het in het schema getekende laagdoorlaatfilter toegevoegd. Dit filter verlaagt echter de uitgangsspanning tot 70% van de waarde o p pen A. Er moet dus een keuze gemaakt worden: afstembaar met harmonischen, of één vaste frekwentie zonder harmonischen. Aan pen B ligt een rechthoek-signaal met d e frekwentie van de sinus. Beide signalen hebben dezelfde fase, d.w.z. dat bij nuldoorgangen ook de rechthoek van polariteit verwisselt.

wheelman Naar aanleiding van het artikel over d e "wheelman" in het maartnummer stelde ons een lezer de volgende korte (maar krachtige) vraag:

"waartoe dient R1?" Ons antwoord is even kort maar krachtig: "Voor het o p l a d e n van de akku".

regelbare netvoeding In het schema van d e "regelbare netvoeding" (Elexmaart) vindt u bij de bruggelijkrichter een verbinding met een kruis erdoor. Het is d e bedoeling dat die verbinding (een tekenfoutje!) komt te vervallen, anders ontstaat ter plaatse een flinke kortsluiting. De meeste lezers zullen het ongetwijfeld al geraden hebben, maar t o c h . . . De komponentenopstelling is in ieder geval wél in orde.

hifi-mixer In het schema van dit in het aprilnummer gepubli-

ceerde mengpaneel (pag. 4-11), is bij P1. . .P10 abu-, sievelijk "Mn." opgegeven in plaats van "log.". Het is dus de bedoeling dat er logaritmische potmeters gebruikt worden. Printen verkeerd-om afgedrukt We hebben er de laatste tijd wat moeite mee om d e drukker duidelijk te maken hoe de Elex-printjes moeten worden afgedrukt. In het aprilnummer is het maar liefst twee keer misg e g a a n . Bij de artikelen 'diefstalbeveiliging" en "walmkluis" zijn o p p a g . 4-42 en 4-39 afgedrukte komponentenopstellingen prima in orde, maar in beide gevallen werd het onderliggende printraster tijdens het drukken gespiegeld. Een vervelende zaak, maar we werken intussen al aan een waterdichte methode om dit soort vergissingen in de toekomst te vermijden. Hieronder d e printen, zoals ze hadden moeten worden afgedrukt.

i - C

I

laHKlBOaBB M

i

elex - 5-23

tape-tester testapparaat voor hoogwaardige bandopnamen Als uw cassetterecorder is voorzien van een testoscillator met twee meetfrekwenties, hoeft u dit ontwerp niet na te bouwen. Maar wie het tot nu toe zonder dit hulpmiddel moest stellen, kan nu voor weinig geld in deze leemte voorzien. U hebt geen belangstelling voor het "inmeten" van geluidsbanden? Die krijgt u wellicht vanzelf als u de aanwijzingen in dit artikel leest. De kwaliteit van een b a n d o p n a m e wordt bep a a l d door meerdere faktoren; vooral de azimutafstelling van de opneemkop, het uitsturingsnivo, en d e juiste instelling van d e voormagnetisering verdienen de nodige aandacht. De afstelling van de opneemkop zal als regel wel in orde zijn (mits men d e stelschroefjes met rust heeft gelaten!), en ook d e uitsturing is zelden een probleem. De instelling van d e voormagnetisering (Engels: "bias") is echter minder eenvoudig. Zoals in het artikel "voormagnetisering" (elders in dit nummer) reeds werd opgemerkt, is deze instelling van groot b e l a n g voor d e frekwentiekarakteristiek. Als de klank van uw opnamen te wensen over laat, hoeft u dus niet onmiddellijk te denken dat d e kwaliteit van uw cassetterecorder onvoldoende is. Het kan immers ook zijn, dat de bias-regeling onjuist is ingesteld. (Als deze regeling ontbreekt, kunt u zich afvragen of de cassettes die u gebruikt wel passen bij de vaste instelling van uw recorder.) De sterkte van d e voormagnetisering is vooral van invloed o p de hogere audio-frekwenties; bij een onjuiste instelling kan het geluid bijvoorbeeld te scherp zijn, of juist te dof worden. Als 5-24 — elex

u wilt n a g a a n of de instelling klopt, hebt u een testoscillator nodig. Deze moet twee frekwenties kunnen leveren: een referentietoon (bij voorkeur rond 1 kHz) en een hoge testtoon die tussen 11 en 13 kHz dient te liggen. Weliswaar behoort een dergelijke oscillator niet tot de standaarduitrusting van d e meeste cassette- en spoelenrecorders, maar het is niet moeilijk er zelf een te bouwen.

Testoscillator Zoals reeds gezegd moet de oscillator twee frekwenties kunnen leveren: ongeveer 1 kHz en 12 kHz. Verder is de golfvorm van belang: de signalen moeten sinusvormig zijn, want met een golfvorm die harmonischen bevat, verkrijgt men geen korrekt meetresultaat. Bovendien moeten d e amplituden van beide signalen gelijk zijn, en stabiel. Het ontwerpen van een schakeling die geheel a a n deze eisen voldoet, is niet eenvoudig, maar als men gebruik maakt van de "amplitudegestabiliseerde Wien-brug oscillator" (figuur 2), lukt het wel. Voor een g o e d begrip kijken we eerst even naar figuur 1, waar het principeschema is getekend. De bouwstenen o p d e grijze ondergrond vormen d e eigenlijke Wien-brug. In feite zien we hier een "halve" Wien-brug die uit twee RC-kombinaties bestaat. In d e ene tak staan R en C in serie, en in de andere parallel. De ingangsspanning van de Wien-brug wordt a a n g e b o d e n o p de punten A en C, en d e uitgangsspanning neemt men af van de punten A en B. De waarden van d e beide weerstanden Ra en van de beide kondensatoren Ca zijn gelijk. Wat gebeurt er nu als o p d e punten A en C een wisselspanning van een hoge frekwentie wordt a a n g e b o den? Zoals bekend hebben kondensatoren bij hoge frekwenties een relatief lage impedantie. De impedantie tussen C en B

wordt d a n hoofdzakelijk b e p a a l d door Ra. Tussen B en A wordt Ra echter vrijwel volledig kortgesloten door de parallelkondensator Ca. Het gevolg is dat tussen A en B slechts een zeer geringe spanning kan worden afgenomen. Wordt echter een wisselspanning a a n g e b o d e n waarvan de frekwentie zeer l a a g is, d a n zal d e impedantie van de kondensatoren bijzonder hoog zijn. De impedantie tussen C en B wordt in dat geval b e p a a l d door de hoge impendantie van Ca, want d e bijdrage van d e serieweerstand Ra is d a n gering. Tussen B en A wordt d e impedantie echter b e p a a l d door Ra, om-

dat het effekt van de parallelkondensator Ca nu te verwaarlozen is. Ook in dit geval ontstaat tussen de punten A en B slechts een zeer kleine spanning. Interessant wordt het pas, wanneer de frekwentie d e waarde bereikt bij welke de impedantie van Ca gelijk wordt a a n die van Ra. Dan wordt de spanning tussen A en B namelijk maximaal; dat houdt in: V3 van d e spanning die tussen A en C wordt aangeboden. Bovendien is er bij die frekwentie geen sprake van faseverschuiving tussen het ingangssignaal en het uitgangssignaal. Welke frekwentie dat is, kunnen we berekenen met dezelfde formule

die ons d e grensfrekwentie van een RC-kombinatie geeft: f =

1 2 • n • R • C

Zoals blijkt uit figuur 1, wordt het signaal dat de Wien-brug ontvangt, geleverd door de uitgang van d e o p a m p Het punt waar de spanning wordt afgenomen (B) is verbonden met d e niet-inverterende ingang van d e opamp. Op deze wijze wordt dus precies V-s van d e uitgangsspanning die de o p a m p levert, teruggevoerd naar de ingang. Met Rb en Re wordt d e versterking van d e o p a m p ingesteld. Zolang deze kleiner is d a n 3, gebeurt er niets. Is ze echter groter

1 y^f

Js/

<

Va

>

M "V 1

S£:-Xx^i*v:---.v:'-:o'.-.-y!t::x-: VX:X*aFxX:Xx^:XNx..; V ' X ' i - ^ V - X - ' . X£X>X'X V

Figuur 1. Het principeschema van een Wien-brug oscillator.

j^xXxiiWxxXxX/ Wien-brug

\ \X_XX:-XX XX-X^.w^.v/.v-vf

r

86627X-1

Figuur 2. Het volledige schema van de testoscillator-metamplitudestabilisatie. De schakeling kan twee meetfrekwenties opwekken.

i 100M 16 V

1

-ff.—(S)

86627X-2

elex -

5-25

F/guur 3. De uitsturingsindikator of een gewone multimeter zijn voor dit doel niet voldoende betrouwbaar. Vandaar deze hulpschakeling.

I0p/2sv

o—m—DK

1N4148

^

-©-

O

&

-e-

od a n 3, d a n zal de versterking van de totale schakeling groter d a n 1 zijn. Omdat deze versterking slechts geldt bij één bep a a l d e frekwentie, zal de schakeling op deze frekwentie g a a n oscilleren. Voor het aanlopen van d e oscillator kiest de RCschakeling automatisch de b e n o d i g d e spanning uit het totale ruis-spektrum. Reeds na korte tijd zal d e amplitude van de sinus vastlopen tegen d e voedingsspanning; de sinus wordt hierdoor ernstig vervormd, en d a a r moet dus nog iets a a n g e d a a n worden. Eigenlijk zouden we, nadat d e gewenste amplitude bereikt is, de waarden van Rb en Re zo willen bijregelen, dat de versterking precies 3 blijft. In dat geval zou d e amplitude stabiel worden. Maar met gewone weerstanden is dit helaas niet mogelijk. Wat we dus nodig hebben is een weerstand die zichzelf bijregelt. In het schema van figuur 2 is Rb vervangen door een gloeilampje. De weerstand van de gloeidraad in het lampje is afhankelijk van d e temperatuur. Als het lampje gedoofd is, heeft d e gloeidraad een lagere weerstand d a n wanneer het lampje brandt, en met behulp van dit effekt kunnen we d e amplitude stabiliseren. Na het inschakelen oscilleert de schakeling aanvankelijk nog niet, en door La1 vloeit dan ook geen stroom; d e gloeidraad is koud en het lampje heeft een lage weerstand. P1 is echter zo ingesteld, dat de versterking van d e o p a m p groter is d a n 3. Daardoor begint d e schakeling te oscille5-26 — elex

ren, en vervolgens zal de amplitude van de trilling toenemen. Ook door het lampje vloeit nu een stroom, de gloeidraad wordt warmer en d e weerstand van d e lamp stijgt. Bij een b e p a a l d e amplitude (die dus afhankelijk is van P1) is de weerstand van d e lamp zodanig gestegen dat de versterking van de o p a m p precies 3 is. Als de amplitude nu de neiging krijgt zich op een andere waarde in te stellen, d a n zal dit direkt worden t e g e n g e g a a n door d e temperatuurafhankelijke weerstand van L a l De amplitude blijft stabiel. o p g e b o u w d met kom ponenten van de a a n g e g e ven waarden, bedraagt de oscillatie-frekwentie ongeveer 950 Hz (mits S1 geo p e n d is). Sluit men S1, d a n wordt d e frekwentie ongeveer 12 kHz. Het lampje trekt zich van het verschil in frekwentie niets a a n ; voor de werking is uitsluitend d e temperatuur van de gloeidraad van belang. Bijgevolg hebben beide frekwenties exakt dezelfde amplitude.

De bouw De schakeling past probleemloos o p een kleine standaardprint. Plaats het IC bij voorkeur in een ICvoetje. Het lampje wordt met behulp van twee draden (dus zonder fitting) op d e print gesoldeerd. Nadat d e montage voltooid is, en ook d e voeding is aangesloten, kan de schakeling met behulp van een multimeter worden afgeregeld. Stel de meter in o p het wisselspanningsbereik van 5 V, en zorg dat S1 g e o p e n d is. Meet

de spanning tussen het knooppunt C4/R8 en massa. Draai d a n a a n P1 tot d e spanning 3 V bedraagt. De tester kan gevoed worden uit een kleine netvoeding van 12 V, maar een serieschakeling van twee 9-V-batterijen is ook geschikt. Tenslotte kan d e schakeling worden ondergebracht in een klein kastje dat is voorzien van twee gaten. Het ene gat dient voor S1 en het andere voor de uitg a n g (cinch-chassisdeel).

De toepassing

86627X-3

frekwentiekarakteristiek beschikken. Een gewone meter is hoogstens geschikt voor frekwenties rond 50 Hz. Gelukkig biedt d e hulpschakeling van figuur 3 uitkomst. Op de uitg a n g van deze schakeling sluit u de multimeter a a n (bereik 10 of 20 V gelijkspanning). De ingang van d e schakeling verbindt u met d e luidsprekeruitgang van d e versterker (de luidsprekers dient men bij voorkeur even af te koppelen). Vervolgens schakelt u de versterker op "Mono", en o p "Tape Monitor" (of "Tape"). Tenslotte worden versterker en cassetterecorder ingeschakeld.

Nu kunnen we a a n het werk. De uitgang van de tape-tester wordt via een — Leg nu een cassette in, afgeschermde kabel verzet de recorder in d e bonden met een "line in"stand "opnemen", en druk chassisdeel van d e casset- vervolgens op de pauzeterecorder. toets. — Als uw a p p a r a a t is uitVoor d e meting die we gerust met drie koppen willen verrichten, is de uitsturingsindikatie niet het (en dus over nabandkonjuiste aanwijsinstrument. trole beschikt), kiest u d e Zelfs een multimeter, anastand "Source". loog of digitaal, geeft niet — Schakel de tape-tester d e juiste waarde aan. Dit in en kies de frekwentie feit lijkt verrassend, maar 1 kHz. we kunnen het als volgt — Draai aan de volumeverklaren. De wijzerinstruknop tot de wijzer van menten die men o p vele de multimeter o p de helft cassettedecks kan vinden, van d e schaal staat. zijn niet voor alle frekwen— Laat de tape-tester nu ties even gevoelig. Voor afwisselend de frekwenhoge frekwenties zijn ze ties 1 en 12 kHz producegevoeliger d a n voor lage, ren, en draai intussen a a n en daarom zijn ze niet te de klankregelaars totdat gebruiken in kombinatie de multimeter voor beide met onze tape-tester. Bij frekwenties dezelfde uiteen deck met LED-indikaslag geeft. tie is de situatie al niet — Draai dan opnieuw a a n veel beter, want in het bed e volumeregelaar tot reik dat ons interesseert, de wijzer weer precies o p loopt d e indikatie o p in d e helft van d e schaal stappen van 5 dB of meer, staat. en dat is echt niet nauwDat waren d e voorbereikeurig genoeg. De multidingen. Als uw recorder meter laat het afweten beschikt over nabandkonomdat alleen de zeer kosttrole en een b/as-rege/aar, bare uitvoeringen (truekies d a n de stand "MoniRMS e.d.) over een rechte ii tor". Maak nu een opna-

me terwijl u voortdurend omschakelt tussen 1 kHz en 12 kHz, en probeer tijdens het opnemen een stand van de bias-regelaar te vinden die beide frekwenties met dezelfde sterkte op de meterschaal brengt. De gevonden stand is dan optimaal voor cassettes van het type en het merk dat u in d e recorder hebt gelegd. Als uw recorder wel nabandkontrole maar geen bias-regelaar heeft, dient u cassettes van verschillende merken en types uit te proberen. Ideaal is een cassette die voor beide frekwenties dezelfde meteruitslag geeft, en als het even kan gebruikt u deze cassettes voortaan altijd. Als uw recorder geen nabandkonlrole maar wel een bias-regelaar heeft, zet d a n eerst deze regelaar in de middenstand. Maak vervolgens twee opnamen: een met 1 kHz en een met 12 kHz, beide gedurende 10 sekonden. Speel vervolgens deze opnamen af en let g o e d o p de wijzer van de multimeter. Als d e uitslag bij d e hoge frekwentie groter is d a n bij d e lage, draai d a n de bias-regelaar iets naar rechts (in het omge-

keerde geval: naar links). Maak nu met de gewijzigd e bias-stand een nieuwe o p n a m e om vast te stellen in welke mate er sprake is van verbetering. Dit kunt u herhalen totdat voor d e gebruikte cassette de optimale instelling gevonden is. Als uw recorder geen nabandkontrole en ook geen bias-regelaar heeft, kiest u uit verschillende merken en types d e cassette die op uw a p p a r a a t de beste resultaten geeft. Overigens bevindt zich in een recorder zonder bias-regelaar meestal een instelpotentiometer waarmee het nivo van d e voormagnetisering kan worden ingesteld. Als men de kap van de recorder verwijdert, is deze potentiometer met enig geluk wel te vinden, want meestal is hij gemerkt met "bias adj." of iets dergelijks.

Onderdelenlijst . R1 = 180 Q R2,R3 = 4,7 kQ R4,R6 = 18 kQ R5.R7 = 1,2 kQ R8 = 8,2 kö R9 = 3,3 kQ C1 = 100nF/16 V C2,C3 = 10 nF

HR8

KiQ

|

JL°-®

uKBl'

C4 = 1 , J F / 1 6 V C5 = 1 MF/25 V

IC1 = 741 La1 = 24 V/50 mA gloeilampje S1 = dubbelpolige schakelaar Diversen: Hulpschakeling volgens figuur 3; deze bestaat uit: 3 weerstanden (1 kQ, 10 kQ en 100 kQ), 2 kondensatoren (100 nFen 10 jiF/25 V), en een diode 1N4148. Elex-standaardprint formaat 1 IC-voetje voor IC1 cinch-chassisdeel kastje Kosten: (zonder kast) ca. f 17,50

Opmerkingen Als o p de meter weinig verschil te zien is tussen de hoge en d e lage frekwentie, kan d e afwijking worden verwaarloosd. Een verschil van 10% komt bijvoorbeeld overeen met 1 dB, wat al een zeer

gunstige waarde is. Tot slot vermelden we nog dat een buizenversterker nooit m a g worden ingeschakeld als de luidsprekers niet zijn aangesloten; d e versterker kan d a n defekt raken.

Figuur 4. De hele schakeling past met gemak op een standaardprint van formaat 1.

gewenste lengte afknipt; — Belangrijk is dat uw soldeerbout ontdaan is van vloeimiddelresten en schoon is; — Met een zeer geringe hoeveelheid tin o p d e bout, kan de operatie nu beginnen; — Soldeer het geprepareerde weerstandspootje a a n de beschadigde

aansluitzijde van de kondensator, en zorg er voor dat u d e bout niet langer d a n noodzakelijk (1 s) hanteert.

'N TIJ Is het u ook al overkomen dat een schakeling die u met moeite o p g e b o u w d en getest had, dienst weigerde? En ging u toen ook klakkeloos en nerveus d e komponenten los- en later weer opnieuw vastsolderen. Dan kent u waarschijnlijk ook de bekende verdraaide of gebroken transistor- of kondensatorpootjes. Een vervelende zaak wanneer daardoor kostbare komponenten in d e vuilnisbak belanden. Bij d e bekende zilverkleurige MKH- en MKT-foliekondensatoren ligt dit gelukkig iets gunstiger. Meestal

kunnen zij nog gered worden door middel van een kleine maar secure ingreep. De afgebroken pootjes kunnen weer aangebracht worden zonder dat daarbij een noemenswaardig kapaciteitsverlies van d e kondensator optreedt. De ingreep vergt wel enige feeling en handigheid. Men gaat het beste als volgt te'werk: — Klem d e patiënt g o e d vast op uw werktafel; — Als prothese gebruikt u het best d e aansluitd r a a d van een weerstand, die u van tevoren o p de

elex - 5-27

welkom bij de Elex/Elektuur- databank telefonisch kopen, informatie opvragen en berichten achterlaten We raken er hoe langer hoe meer aan gewend dat allerlei informatie ons via de telefoon en de TV thuis bereikt. Teletekst, viditel, girotel. . . nog even en het is net zo gewoon als de krant lezen of een brief posten. En er komen steeds meer nieuwigheden bij. Het is nog niet direkt zo ver dat Elex per telefoonlijn bij u op het beeldscherm verschijnt, maar toch komt het tijdstip waarop dit zal gebeuren met rasse schreden dichterbij.

Als een soort voorschot o p zo'n "beeldschermversie" van Elex, waarmee we in d e toekomst ongetwijfeld te maken g a a n krijgen, starten we vanaf deze m a a n d met een iefs minder spektakulaire — maar wel gloednieuwe — aktiviteit: een databank. Even voor d e niet-ingewijden: wat is een databank en wat heb je eraan? Wel, een databank kan het beste worden omschreven als een telefonisch bereikbaar informatiecentrum voor computerbezitters. Kortom, je belt een b e p a a l d nummer en krijgt d a n een computer a a n de lijn, waaruit je allerlei informatie kunt opvragen. Een hoogst moderne vorm van informatieverstrekking dus — en wij zijn er d a n ook best een tikkeltje trots o p dat Elex, samen met Elektuur, zo ongeveer het eerste tijdschrift is dat met een dergelijke service begint. 5-28 -

elex

24-uurs

service

Goed, nu wat konkreter: wat heeft die databank zoal te bieden en wat kost deze service? Om met het laatste te beginnen: bui-

ten uw eigen telefoonkosten is d e service gratis, zonder "maartjes" en zonder "kleine lettertjes"! Dat valt waarschijnlijk al weer mee. Dan het antwoord o p d e eerste vraag: wat heeft

d e service te bieden? Dat hebben we hieronder voor u samengevat:

1

* Een 24-uurs-service. De databank is d a g en nacht bereikbaar o p telefoonnummer 04402-71850, behalve o p m a a n d a g van 12.30 tot 16.00 uur, want d a n wordt dit telefoonnummer gebruikt voor het bekende vragenuurtje. * Aankondigingen van op korte termijn te verwachten Elex- en Elektuurarfikelen. * Informatie omtrent d e inhoud van ElektuurComputing en van d e Elektuur-specials. * Informatie over nieuwe boeken. * Overzicht van d e via de EPS- en ESS-service aang e b o d e n printen en software. * Aanvullingen op en korrekties van reeds gepubliceerde schakelingen (Technische Informatie). * Iedereen kan via d e

databank gebruik maken van het Elex-"prikbord", om zo kleine advertenties door te geven a a n de medegebruikers (alleen voor partikulier gebruik). * Er kunnen printen, boeken en software-cassettes worden besteld. Het systeem telt momenteel 800 pagina's, waarvan er 200 voor de prikbordservice ter beschikking staan. Alle pagina's zijn in kleur. De hele procedure van informatie opvragen en bestellingen doen gaat via duidelijke menu's en is volledig probleemloos. Een van d e grote voordelen van deze databank is ongetwijfeld het feit dat Elex nu ook buiten d e normale kantooruren bereikbaar is voor informatie; vooral van b e l a n g voor mensen die met Elex-schakelingen bezig zijn en g r a a g de laatste aanvullingen en tips willen weten — zij hoeven nu namelijk niet meer tot het maand a g m i d d a g s e vragenuurtje te wachten!

EI ekt u u r on~l ine

0 1 2 3 4 5 6

zo'n verbinding met onze databank in zijn werk? U hebf drie dingen nodig: een computer, een viditelontvangprogramma en een telefoonmodem. Een computer hebt u natuurlijk al, anders was u niet geïnteresseerd. Viditelontvangprogramma's zijn voor nagenoeg elk type computer verkrijgbaar. Telefoonmodems zijn ook volop te koop, maar bovendien ook heel g o e d zelf te maken. In ons zusterb l a d Elektuur wordt deze m a a n d een kompakte zelfbouw-modem beschreven, welke zich bij uitstek leent voor kontakten met d e databank.

Oa

Binnenkort in n.CKTUUR 8innenkort in ELEX E lekt uur Conputing &. Specials Elektuur Print 9, Software service Uan de boeken-redaktie Technische Xnforflatie Elektuur Prikbord

Elektuur

on

line

2a

Oc

BINNENKORT IN

tfii #

II

I I i l i l »J*" 1«

l f 'j$. sf" v o o r de

blüd Het

"tïïiS"

»ïl* ïl.j-' s: ,.:s

SII

IIPL

beginnend e

i e d e r ' e w
,.i.:-

dan

ibonneej.

d - f ï o ó f cjindïex

S=0ervoïg

Hoe werkt het? Nog even in het kort: wat hebt u nodig en hoe g a a t

Metrix brengt een multimeter op de markt die de voordelen van een digitale multimeter kombineert met die van een elektronische analoge. De Metrix MX 573 heeft 38 bereiken en 8 funkties. Deze kunnen afgelezen worden op een d u b b e l display, dat enerzijds bestaat uit een 3V2 digits LCD en anderzijds uit een grote lineaire schaal met een antiparallaxspiegel. De basisnauwkeurigheid van de Metrix 573 bedraagt 0,1%, terwijl hij ook behoorlijk gevoelig is (AC en DC: 20 mV; 200 ^A). De ingangsimpedantie is 10 Mohm en het frekwentiegebied ligt tussen 20 Hz en 25 kHz. Deze multimeter kan gebruikt worden voor dB-me-

De procedure is uitermate simpel: — Het databank-systeem is viditel-kompatibel (dus ook dezelfde kodes, adressen en opdrachten). — Sluit de computer a a n o p de modem en de modem o p d e telefoonlijn. — Start het viditel-ontvangprogramma. — Draai telefoonnummer 04402-71850 (behalve o p m a a n d a g tussen 12.30 tot 16.00 uur, want d a n is dit nummer gereserveerd voor het vragenuurtje). — Druk, zodra u een flulffoon hoort, het knopje "data" in o p d e modem. Klaar!

tingen, als lineaire ohmmeter, als gekalibreerde diodetester (1 mA) en als geleidingstester (zoemer). De Metrix MX 573 is effektief elektrisch beveiligd en bijzonder robuust uitgevoerd. Voor nadere informatie: Techmation Electronics B.V., Postbus 9, 4175 ZG Haatten, tel. 04189-2222.

elex - 5-29

010

>rmagnetisering

onmisbaar voor goede bandopnamen

,

Ondanks allerlei technische vooruitgang gedraagt de magneetband zich ook vandaag nog weinig lineair. Zonder voormagnetisering zou dit medium daarom nauwelijks bruikbaar zijn voor de registratie van muziek. Wie nog nooit heeft gehoord hoe een o p n a m e klinkt die gemaakt is zonder voormagnetisering, kan dit twijfelachtige genoegen ondergaan met behulp van een primitieve diktafoon of cassetterecorder. Als d e voormagnetisatie ontbreekt, hoort men het tegendeel van hifi: ruis, vervorming en een bedroevende frekwentiekarakteristiek. De duidelijk 5-30 - elex

hoorbare aantasting van het geluid wordt veroorzaakt door het niet-lineaire g e d r a g van d e b a n d .

Magnetisering De opneemkop in een cassetterekorder is in princ i p e niets anders d a n een spoel, die doorlopen wordt door d e (versterkte) wisselstroom van het geluidssignaal. De spoel

wekt d a n een wisselend magnetisch veld o p waarvan d e variaties exakt overeenkomen met het ritme (frekwentie) en d e sterkte (amplitude) van d e geluidstrillingen. De magneetlaag van de geluidsb a n d (die uit ijzeroxyde of chroomdioxide bestaat) zal, terwijl hij langs de opneemkop glijdt, door dit magnetisch veld worden gemagnetiseerd. Maar he-

laas volgt d e magnetisering niet exakt het verloop van het magnetisch veld. De grootste niet-lineariteit treedt o p rond het moment dat d e wisselstroom die door d e spoel in de opneemkop vloeit, van richting verandert. Ook het magnetisch veld zal d a n van richting veranderen. Maar zoals blijkt uit figuur 1, is d e m a g n e e t l a a g niet in staat deze omke-

1 vastgelegde bandmagnetisering na voormagnetisering

magneti sering skarakteri stick van de band (schematisch)

\

\

yi

^___ -****"^

i

'

L>" i

vastgelegde bandmagnetisering

^

V

i

geluidssignaal met voormagnetisering (stroom doof opneemkop)

opneemkop

i i

stroom door 86647X-1

beschikbare ruimte voor optimale instelling van de voormagnetisering

A V vervormingsfaktor

2

\

\

op te nemen geluidssignaal

hoogfrekwentsignaal van de voormagnetisering

produkt van geluidssignaal en HF voormagnetisering

naar de opneemkop

^r

I I I

I I

™

I I

!

\ L

• • » ÜüM p"ipi

M

—H j

I

I I

i

r^s^. 1 kHz

signaalnivo

10kHz

86647 X-2

nivo voormac netisering

ring van het magnetisch veld tijdig te volgen. De kleine magnetische deeltjes in de magneetlaag hebben van nature een zekere traagheid (de zogeheten "magnetische hystereses"), en het gevolg is, dat de b a n d tijdens d e overgangsfase (voor en na de nuldoorgang van het signaal) niet-lineair reageert. Pas wanneer het veld een b e p a a l d e sterkte heeft bereikt, ontstaat er weer een lineair verband tussen de magnetisering van d e b a n d en het verloop van het signaal. Een sinussignaal dat zonder korrigerende maatregelen wordt opgenomen, zou bij weergave een ernstig verminkte vorm vertonen (zie figuur 1, rechts). Deze vervorming is vooral bij geringe geluidssterkte bijzonder hinderlijk, omdat in dat geval de uitsturing van d e b a n d zich vrijwel uitsluitend afspeelt in het nietlineaire gebied.

Voormagnetisatie De voormagnetisatie werd meer d a n 40 jaar geleden

ontdekt door Weber-Braunmühl. Volgens d e overlevering gebeurde dat min of meer bij toeval, toen een opname-versterker door een defekt begon te oscilleren: plotseling klonk de b a n d o p n a m e fris en helder als nooit tevoren. Wat begon met een defekte versterker, werd later bewust toegepast, en daarmee was de hoogfrekwente voormagnetisering uitgevonden. De a a n d u i d i n g "hoogfrekwent" kunnen we met recht gebruiken, want d e frekwentie van het voormagnetiseringssignaal ligt ruimschoots boven het audio-gebied, bij cassetterecorders meestal tussen 80 en 105 kHz. Voor het opwekken van dit hoogfrekwente signaal gebruikt men uiteraard niet een versterker die bij toeval wel eens oscilleert; een kleine oscillatorschakeling is immers wel zo betrouwbaar. Omdat met hetzelfde signaal ook de wiskop wordt gestuurd, noemt men deze oscillator de "wisoscillator". Tijdens de o p n a m e wordt het o p te nemen signaal samenge-

voegd met het HF-signaal van d e wisoscillator; figuur 2 geeft dit proces schematisch weer. Het resultaat is hetzelfde als bij de oscillerende versterker van Weber-Braunmühl: het HF-signaal wordt gesuperponeerd op het signaal dat men wil opnemen. Figuur 3 maakt duidelijk welke invloed dit heeft o p d e magnetisering van d e b a n d . Het HF-signaal van d e voormagnetisering wordt kontinu a a n d e opneemkop toegevoerd (ook wanneer er geen geluidssignaal aanwezig is) en d e b a n d wordt bijgevolg voorgemagnetiseerd. Door de voormagnetisering wordt het geluidssignaal buiten het geknikte deel van de magnetiseringskarakteristiek gehouden. Het gevolg is dat d e variaties van het g e m e n g d e signaal dat naar de opneemkop gaat, binnen het lineaire deel van d e karakteristiek zullen vallen.

Figuur 1. Als het magnetisch veld van richting verandert, zal de bandmagnetisering door het hysteresis-effekt een niet-lineair gedrag vertonen. Dit heeft ernstige vervorming tot gevolg. Figuur 2. Voordat het op te nemen signaal de opneemkop bereikt, wordt het toegevoegd aan het hoogfrekwente voormagnetisatie-signaal. Figuur 3. Als het op te nemen signaal wordt toegevoegd aan het hoogfrekwente voormagnetiseringssignaal, zal de magnetisering van de band buiten het niet-lineaire gebied worden gehouden. Figuur 4. Als de voormagnetisering toeneemt, wordt de vervorming geringer; maar te sterke voormagnetisering leidt tot een verzwakking van de hogere audio-frekwenties.

Instelling Zonder voormagnetiseringssignaal is d e vervorelex - 5-31

ming bijzonder hoog. Als het voormagnetiseringssignaal wel aanwezig is, maar met onvoldoende sterkte, is de vervorming weliswaar geringer, maar nog steeds hoorbaar. Laten we vervolgens de sterkte van het voormagnetiseringssignaal toenemen, d a n zal aanvankelijk d e vervorming veel geringer worden. Een verdere verhoging van d e sterkte heeft tot gevolg dat de vervorming nog iets afneemt. Als men de sterkte nog verder verhoogt, wordt het resultaat averechts: d e vervorming verbetert niet meer, maar de weergave van d e hogere audio-frekwenties verslechtert nu aanzienlijk. Figuur 4 geeft de samenhang tussen de genoemde faktoren grafisch weer: te weinig "bias" (audioengels voor voormagnetisering) geeft vervorming, maar te veel leidt tot verzwakking van het hoog. Voor de juiste instelling geldt daarom de richtlijn: zo sterk als mogelijk is, maar duidelijke verliezen in de hogere audio-frekwenties mogen niet optreden.

Bias en bandsoorten Hoewel de samenhang die in figuur 4 gegeven is, in principe van toepassing is o p alle banden, verschilt de optimale instelling van het bias-nivo al

o

i

t

VHsMORY

i

i

•

i

MfC

BIAS AOJ

» O O * naar gelang de soort en het merk van d e b a n d . Uzeroxyde-banden (standaard-cassettes) kunnen volstaan met een l a a g bias-nivo. Voor chroomdioxyde-banden en soortgelijke types moet het nivo aanmerkelijk hoger zijn. Een extreem hoog nivo is vereist wanneer men banden van het "metal"-type gebruikt, en (anders d a n bij d e chroomdioxydesoorten) kan men o p metaltape slechts g o e d e opnamen maken als de recorder beschikt over een speciale instelling voor deze bandsoort.

!

ling. Als het bias-nivo niet instelbaar is, dient men banden van verschillende merken en soorten uit te proberen. Door g o e d te luisteren, komt men d a n te weten welke b a n d het beste past bij het vaste bias-nivo dat door de fabrikant van de recorder is ingesteld. Elders in dit nummer van Elex vindt U overigens een bouwontwerp voor een klein testapparaat dat U verder o p weg helpt naar optimale resultaten: U kunt er cassettes mee /n/neten en testen.

Omdat het bias-nivo moet worden afgestemd o p de gebruikte bandsoort, zijn d e meeste recorders voorzien van een bandsoortenschakelaar. Door middel van deze schakelaar kan men het bias-nivo omschakelen tussen verschillende vast ingestelde waarden. De verschillen tussen b a n d die van dezelfde soort zijn, maar niet van hetzelfde merk, kunnen met deze schakelaar niet worden gekompenseerd; dat kan alleen als de recorder ook nog is voorzien van een draaiknop voor de bias-fijnrege-

het principe De magnetiseringskarakteristiek geeft de verhouding weer tussen d e sterkte van d e bandmagnetisering (vertikale as) en de sterkte van het o p te nemen signaal (horizontale as). Onder d e karakteristiek is d e golfvorm van het op te nemen signaal getekend. Als men stap voor stap het spanningsverloop van deze golfvorm via d e karakteristiek projekteert naar het g e b i e d dat rechts van de karakteristiek ligt, d a n 5-32 — elex

ontstaat daar een beeld van de golfvorm zoals die in d e m a g n e e t l a a g is vastgelegd. Doordat d e karakteristiek een knik vertoont, zal d e gekonstrueerde golfvorm vervormd zijn. Ook als we o p d e golfvorm die we willen registreren een HFsignaal superponeren, zal deze vervorming blijven bestaan. Maar omdat de magnetische deeltjes van nature een zekere traagheid hebben, zullen ze

zich niet richten naar deze snelle HF-golfvorm. Ze stellen zich ongeveer in o p de g e m i d d e l d e waarde van de golfvorm, en zoals blijkt uit de figuur is er bij deze g e m i d d e l d e waarde (vet getekend) geen sprake meer van een knik. In het (gekonstrueerde) HFsignaal komen weliswaar knikjes voor, maar deze hebben nauwelijks invloed o p het verloop van de gemiddelde waarde. Verder kunnen we met be-

1

hulp van deze grafiek begrijpen waarom d e voormagnetisering nauwkeurig moet worden ingesteld. Als het HF-signaal te zwak is, zal d e invloed van d e knik in d e magnetiserings-karakteristiek niet geheel worden geëlimineerd, zodat d e vervorming nog ten dele blijft bestaan. Is d e voormagnetisering te sterk, d a n zal het HF-signaal beïnvloed worden door de afgeronde uiteinden van d e mag-

magnetiseringskarakteristiek

gekonstrueerde magnetisering met HFvoormagnetisatie

geluidssignaal met voormagnetisatie

op te nemen geluidssignaal

86647Xa

MINI SCHAKL'UNG zenerdiode met "nabrander" Een zenerdiode kan maar een betrekkelijk klein vermogen leveren, variërend van 400 mW bij d e kleinere glastypen tot 5 W en meer bij de grotere typen. Dit vermogen is bijzonder belangrijk, omdat zenerdioden vaker onder volle belasting moeten werken d a n andere komponenten. De zenerdiode neemt namelijk het meeste vermogen op, wanneer de

netiseringskarakteristiek, wat nieuwe vervormingen tot gevolg heeft. Ook het frekwentie-afhankelijke g e d r a g is verklaarbaar. Hoe vaker bij d e voormagnetisering een g e m i d d e l d e waarde wordt gevormd, des te geringer zal d e vervorming zijn. Voor d e hogere audio-frekwenties is het aantal voormagnetiseringsperioden dat zich per tijdseenheid voordoet, relatief geringer d a n voor de lagere (en dus langzamere) audio-frekwenties. Bij de hogere frekwenties vindt d e vorming van de g e m i d d e l d e waarde dus naar verhouding minder vaak plaats, en dat is ook d e reden waarom deze frekwenties het meest worden beïnvloed als d e voormagnetisering niet korrekt is ingesteld.

aangesloten schakeling het minste verbruikt. Figuur 1 laat d e typische zenerdiode-schakeling zien. De ingangsspanning (links) wordt door de zenerdiode teruggebracht tot een stabiele waarde (rechts). De stroom door de voorschakelweerstand a a n de ingang loopt deels door d e zenerdiode en deels door de uitgang. Des te meer de verbruiker opneemt, des te minder stroom er door de diode vloeit. En omdat de zenerspanning konstant is,

2 |

ik

"* 4 = M J

U:U Z *0,7V

loM 0,7V

1

wordt er d a n minder vermogen gedissipeerd. De belasting van d e diode is dus maximaal wanneer de uitgang open is. Deze belasting m a g natuurlijk niet te hoog worden. Bij de keuze van d e diode moet daarom o p de vereiste belastbaarheid gelet worden. Of, Wanneer men bijvoorbeeld het b e n o d i g d e 1-Wtype niet bij d e hand heeft, kan men de dioden versterken. Figuur 2 laat zien hoe. De belastbaarheid stijgt in principe met een faktor ter grootte van d e stroom-versterkingsfaktor van de transistor — dus minstens 20-maal. Alleen moet er natuurlijk o p

86648X-2

gelet worden dat de belastbaarheid van de transistor niet overschreden wordt. Een BC140 of -160 kan 3,7 W leveren, een BD 135. . .139 ongeveer 12 W indien gekoeld, en een gekoelde TIP 3055 meer d a n 100 W. Een neveneffekt is dat de spanning van de nieuwe diode ongeveer 0,7 V hoger ligt d a n de zenerspanning. Het is overigens zinvol om diode en transistor kort bijeen te plaatsen, zodat ze dezelfde temperatuur hebben. De beide halfgeleiders kompenseren d a n onderling temperatuur-afhankelijke spannings-schommelingen.

elex -

5-33

quiz-timer Een schakeling die na afloop van een bepaalde tijd een geluidssignaal laat horen, is al vaker vertoond in Elex. Dit nieuwe ontwerp doet meer dan alleen dat: het tijdsverloop wordt ook optisch gesignaleerd door een aantal LED's die, naarmate de tijd verstrijkt, in een steeds sneller tempo doven.

Door de optische indikatie is de timer uitermate bruikbaar bij diverse spelletjes waarbij het er op aan komt, binnen een zekere tijd een b e p a a l d e opdracht uit te voeren. Dat de LED's a a n het eind steeds sneller uitgaan, maakt de zaak er alleen maar spannender op. Natuurlijk zijn er nog veel meer toepassingen voor de schakeling te bedenken: bij alle menselijke aktiviteiten, waarbij d e faktor "tijd" een kritische rol speelt, kan deze timer als ondersteuning worden ingezet. Wie dus voortaan verzekerd wil zijn van pertekt gekookte eieren, juist ontwikkelde kleurenfilms en een op d e privé-zonnebank optimaal gebruinde huid, kan maar beter nu alvast de soldeerbout aanzetten.

Het

schema

Het "hart" van de schakeling wordt gevormd door d e 14-traps binaire teller 4020. In dat CMOS-IC bevinden zich 14 in serie geschakelde flipflops, waar van 12 Q-uitgangen naar buiten zijn gevoerd. Op d e klok-ingang van de eerste flipflop staat een blokgolfsignaal, dat wordt opgewekt door de als oscillator geschakelde Schmitt-trigger N9. De frekwentie van de blokgolf (en daarmee de in te stellen tijd) kan worden geva5-34 — elex

rieerd met FM. In iedere volgende flipflop in de 4020 wordt de frekwentie van het blokgolfsignaal g e d e e l d door twee. De uitg a n g e n Q1 tot en met Q5 worden niet gebruikt. Pas bij Q6 wordt het voor ons interessant. De frekwentie o p die uitgang is l a a g genoeg om er via een poortschakeling (N1) een LED (D3) o p te kunnen aansluiten, die d a n g o e d zichtbaar knippert. Dat doet D3 gedurende d e gehele telperiode. D3 maakt dus geen deel uit van het rijtje LED's dat de verstreken tijd aangeeft. De uitgangen Q7 t/m Q13

verzorgen met behulp van de LED's D4 t/m D10 de eigenlijke signalering. Elke LED is met een Q-uitgang verbonden via een ANDpoort. Deze poorten vervullen een logische funktie. De uitgang van een ANDpoort heeft alleen een "hoog" spanningsnivo, als beiden ingangen "hoog" zijn. Omdat in het begin van de telperiode alle Q-uitgangen " l a a g " zijn, is dat ook het geval met d e uitgangen van alle ANDpoorten. Er loopt d a n een stroom vanaf de plus van de voeding via de LED's en de weerstanden naar

d e "lage" uitgangen van d e AND-poorten: alle LED's branden. De eerste LED die uitgaat is D10. Dat gebeurt halverwege d e telperiode. Op dat moment wordt namelijk Q13 "hoog". Ingang 2 van N8 had al een "hoog" nivo, omdat die vast verbonden is met de voedingsspanning. De uitgang van N8 wordt dus "hoog", zodat er geen stroom meer kan lopen door LED D10. De volgende LED die eraan moet geloven is D9. Eén ingang van N7 is al "hoog", omdat die is verbonden met de uitgang van N8. Halverwege de tweede helft van de telperiode, dus op driekwart van d e totale ingestelde tijd, wordt Q12 "hoog" en dus de uitgang van N7 ook. D9 g a a t d a n uit. Dat gaat zo in een steeds sneller tempo door, totdat tenslotte ook D4 gedoofd is. Door het "logaritmische" verloop van het doven van d e LED's kan gedurende d e laatste sekonden een nauwkeurige schatting gemaakt worden van d e nog resterende tijd. Datzelfde principe vinden we terug in de benzinemeter van een auto: de naald daarvan beweegt zich sneller naarmate d e tank leger wordt. Als d e teller "uitgeteld" is, zou zonder maatregelen onzerzijds de telcyclus opnieuw beginnen. Om dat te voorkomen, is de

Figuur 1. Deze schakeling onderscheidt zich van huis-, tuin- en keukentimers doordat de poorten N2 t/m N8 zowel letterlijk als figuurlijk voor de nodige spanning zorgen. Aanvankelijk branden alle LED's. Als de tijd verstrijkt, doven ze in een steeds sneller tempo, totdat de laatste uit is. Dan geeft de buzzer een ritmisch onderbroken pieptoon af.

^© tt,

r^f^y—EIÖÖHH^ tt.

N2 \

|l80n|—(^-|^

'

^CE)^ 1

-FBÖÖW | 4

n

N4 J—i—liaon Hiaon|-0 \A

'

'

ici 4020

Figuur 2. Omdat de schakeling werkt met vier IC's, moet er een "dubbele" Elex-print worden gebruikt. De LED's, de schakelaars en de zoemer worden niet op de print, maar op de frontplaat gemonteerd. In verband met het nogal hoge stroomverbruik is een netvoeding (S volt) aan te bevelen.

ïE> !••

RESET • » • •

H13

B

Q13

* / D10

'—•—l'a°"l—C^—\4—

Q14

•1N4148 N12

I * 140 mA (max)

f

•

•

raiy

\*r

© © © IC1

IC2

1N4148

IC3 IC4

?. © © © ©

T-

PB2 720

•o-®

V . ƒ 7408, 74LS08, 74MC08, N3 . . , N 6 = IC2 N1,N2,N7,N8= IC3i;ƒ \i 7409, 74LS09, 74MC09 N9 . . . N12 - IC4 4093

uitgang van Q14 via D1 verbonden met een ing a n g van N9. Zodra Q14 o p het einde van de telperiode "hoog" wordt, stopt daardoor de klokgenerator. Om opnieuw te starten moet S2 worden ingedrukt. Die stuurt een RESET-signaal naar d e binaire teller, waardoor alle Q-uitg a n g e n " l a a g " worden. Daarmee is d a n tevens de "blokkade" van d e oscillator opgeheven. Met S1 kan de oscillator tijdelijk worden stilgezet, wat onder b e p a a l d e omstandigheden zijn nut kan hebben. De akoestische signalering, het geluidssignaal dus, wordt verzorgd door N11 en N12; de door deze laatste geleverde konstante toon wordt door N11 ritmisch onderbroken. Zolang Q14 " l a a g " is, kan N12 niet oscilleren omdat pen 9 via D2 o p massapotentiaal wordt gehouden. Omdat er in de schakeling TTL-IC's worden gebruikt, m a g de voedingsspanning beslist niet hoger zijn d a n 5 volt. Als alle

LED's branden, bedraagt het stroomverbruik ongeveer 140 mA. Bij d e in het schema aangegeven waarden voor P1 en C1 kunnen tijden worden ingesteld van c a . 30 sekon-

den tot ongeveer 10 minuten. P1 kan worden vervangen door een potmeter, die dan op de frontplaat moet worden gemonteerd. De "behuizing" o p de foto bestaat uit een plaatje

plexiglas, dat met behulp van afstandsbusjes boven d e print is gemonteerd. Voor de LED's hebben wij er een rij gaatjes in geboord; d e piëzo-zoemer is er gewoon opgelijmd.

Cn —i S1

Onderdelenlijst R1,R2 = 1 MQ R3.R4 = 470 kQ R5 = 47 kQ R 6 . . . R 1 3 = 180 Q P1 = instelpotmeter 1 M S (zie tekst) C1,C2,C5 = 100 nF C3

=

rx

cN. \ \ p

c

PïïP ó

1 JLIF/16 V

C4 = 680 pF C6 = 2,2 (iF/16 V D1.D2 = 1N4148 D 3 . . D10 = LED IC1 = 4020 IC2JC3 = 74(LS)08 of 74(LS)09 IC4 = 4093 51 = aan/uit-schakelaar 52 = druktoetsschakelaar 1 Elex-print, formaat 2 Bz = piëzo-zoemer (TOKO PB 2720) Geschatte bouwkosten zonder behuizing, netvoeding en montagemateriaal: ca. f 35,— |

W WHSÊOHMWW "™ IH

W

W W i MI i l uijf HHM j " !

W I

elex — 5-35

ommekeer in de modelspoorbaan eenvoudige oplossing voor een netelig probleem Het woord "ommekeer" in de titel moet letterlijk worden opgevat: het gaat hier om een keerlus aan het eind van een modelspoortrajekt. Wie zoiets probeert in elkaar te zetten met een gewone wissel, wordt getrakteerd op een stevige kortsluiting. Met behulp van een vrij simpele elektronische schakeling kan het echter wèl. ledere modelspoorenthousiast die wel eens heeft geprobeerd wat grotere afstanden te overbruggen, kan over het probleem meepraten. De trein komt a a n het eind van het trajekt en moet dan terug. De eenvoudigste oplossing is uiteraard het omkeren van de stroomrichting. Het nadeel daarvan is, dat de trein achteruit g a a t rijden, en vooral bij een lokomotief met een stel wagons ziet dat er niet erg realistisch uit. Een keerlus, zoals in figuur 1, zou veel mooier zijn. Op zich vormt het rondjes draaien natuurlijk geen probleem: d e "schakeling" van figuur 2a moet zelfs de absolute beginner o p dit g e b i e d bekend voorkomen. De moeilijkheden beginnen pas g o e d , als dezelfde argeloze beginner d e keerlus volgens figuur 2b gaat opbouwen. Daar zorgt de lus ervoor, dat d e rail A1 een elektrisch geleidende verbinding vormt met rail B2. Hetzelfde is het geval met B1 en A2. Op die manier ontstaat er een dubbele kortsluiting tussen de rails A en B. Dat is niet bevorderlijk voor een vlotte afwikkeling van het 5-36 — elex

spoorwegverkeer, omdat via die rails de plus en de min van d e rijstroom worden getransporteerd. Wie zich door deze g a n g van zaken gefrustreerd voelt en van radikale oplossingen houdt, zou natuurlijk zijn hele modelspoorbaan kunnen verkopen a a n d e meestbiedende, om vervolgens over te g a a n tot

de aanschaf van een merk dat rails heeft met een middenkontakt: daar doet zich dat soort problemen niet voor. Wij hebben geprobeerd een wat goedkopere oplossing uit te denken. Onze kollega's o p het Elexlaboratorium hadden het er aanvankelijk nogal moeilijk mee. Iedereen

Figuur 1. Met behulp van een keerlus kan de trein over een bepaald trajekt terugkeren zonder daarbij achteruit te hoeven rijden. Bij de meeste modelspoortreinen gaat dat niet zonder meer, omdat de rijstroom via de ene rail toeen via de andere rail afgevoerd wordt. Dat zou tot kortsluiting leiden. Onze schakeling lost dit probleem op. Figuur 2. Uit deze tekeningen blijkt duidelijk, dat een trein best rondjes kan rijden, maar dat een keerlus in feite onmogelijk is.

n

n j p

ra m p

Q

n

i n j

B

Figuur 3. Door het tussenvoegen van een geïsoleerd railstuk, waarvan de polariteit kan worden veranderd, kan het kortsluit-probleem worden opgelost. De getekende schakelaars zijn reedkontakten, die worden geaktiveerd door een magneetje, dat onder aan de lokomotief is bevestigd. Daardoor "weet" de schakeling, waar de lokomotief zich op een bepaald moment bevindt. Figuur 4. Het elektronische gedeelte is opgebouwd rondom twee goed verkrijgbare IC's: een tweevoudige f lip flop en een viervoudige Schmitt. trigger. De uitgangen van de flipflops sturen via drivertransistoren de twee relais, die voor het ompolen van de spanningen op de rails zorgen.

-© -© -®

'TG>3 Q

CLK

'TE^ D

O

FF2

NI ... N3 = %IC1 =4093 FF1 ... FF2= IC2 = 4013

-0—® 12 V

©©©© IC1

©

IC2

0

©"

Tt, T"?i I

-®

begreep wel dat er ergens in het stroomcircuit van de keerlus een onderbreking moest komen en dat er ook iets zou moeten gebeuren met de polariteit van d e rijstroom, maar het hoe, waar en wanneer was niet helemaal duidelijk. Pas ettelijke koppen koffie later legde iemand het reddende idee op tafel: een geïsoleerd railstuk met een eigen stroomverzorging, dat we verder zullen a a n d u i d e n met de naam "wisselrail". Hoe het werkt zien we in figuur 3. Laten we even aannemen, dat er in pijlrichting een lokomotief komt aanrijden. Op rail A ligt de "plus" en o p rail B de "min" van de rijstroom. De lokomotief rijdt dus vooruit als d e linkerwielen "plus" en d e rechterwielen "min" voelen. Het voertuig dendert de bocht in en komt terecht op de wisselrail. C en D voeren dezelfde polariteit als de rails A en B: links de "plus", rechts de "min". De rijrichting is dus nog steeds vooruit. Terwijl nu de lokomotief zich op de wisselrail bevindt, wordt automatisch de stroomrichting van de rest van het circuit omgepoold. B (en dus ook E) wordt "plus", A (en dus ook F) wordt "min". Bij het verlaten van de wisselrail merkt de lokomotief niets van die verandering: nog steeds zit links de "plus" en rechts de "min". Het ding blijft dus vooruitrijden, en d a a r m e e hebben we ons doel bereikt. Op het eerste gezicht klinkt het allemaal nogal ingewikkeld, maar het werkt. Verlies de moed niet, als u na een eerste lezing de werking nog niet helemaal doorhebt; tenslotte hebben wij er ook lang over na zitten denken. Neem er desnoods een potlood en een stuk papier bij en g a stap voor stap na, wat er o p de diverse gedeelten van de keerlus met d e polariteit van d e rails moet gebeuren. De schakeling die voor het ompolen zorgt, moet natuurlijk "weten" waar d e lokomotief zich o p een elex -

5-37

Figuur 5. Een tweede keerlus kan ook heel eenvoudig worden aangesloten. De tweede wisselrail wordt "omgekeerd parallel" aan de eerste aangesloten. De reedrelais worden parallel geschakeld met de overeenkomstige exemplaren aan de andere kant. Figuur 6. Alle komponenten, inklusief die van de voeding, kunnen worden ondergebracht op een grote Elexprint. Ook modelbouwers die nog geen ervaring hebben op het gebied van de elektronica, zullen met dit projekt weinig problemen hebben.

^c ÓÓ óó Re1 Re1

Onderdeleniijst R1,R3,R6 = 100 kS R2,R4,R7,R8 = 10 k ö R5,R9 = 4,7 kS C1,C2,C3 = 1 //F/16 V C4 = 470 //F/40 V C5 = 10 //F/16 V C6 = 100 nF T1,T2 = BC141 D 1 . . . D 6 = 1N4001 IC1 = 4093 IC2 = 4013 IC3 = 7812 S 1 . . .S3 = reedkontakt S4 = druktoetsschakelaar Re1,Re2 = relais 12 V (Imax =

O

^H^

c u 3n

o

o-

Pnl o

100 m A ,

2 omschakelkontakten 1 koellichaam voor IC3 1 magneet voor de lokomotief 1 Elex-print, formaat 2 Geschatte bouwkosten zonder trafo en relais: ca. f 25,—

gegeven moment bevindt. Die informatie wordt doorgegeven door middel van enkele reedkontakten, die zijn bevestigd tussen de rails. Een reedkontakt is een glazen buisje, waarin een schakelaar is aangebracht, die gesloten kan worden door een magnetisch veld. Dat veld wordt geleverd door een magneetje, dat onder de lokomotief moet worden aangebracht. Het reedkontakt S3 signaleert, dat de lokomotief zich op de wisselrail bevindt en dat dus de stroomrichting van de rest van het circuit moet worden omgepoold. S1 en S2 signaleren, van welke kant d e trein o p de wisselrail zal komen, zodat de polariteit van d e wisselrail 5-38 — elex

dienovereenkomstig kan worden aangepast.

De schakeling De meeste Elex-lezers zullen zo langzamerhand wel weten, dat een flipflop een elektronische schakelaar is, waarvan de uitg a n g kan worden omgeschakeld door een verandering van het logische nivo aan een van d e ingangen. In het CMOS-IC 4013 zitten twee flipflops, die we in de schakeling allebei gebruiken. FF1 in figuur 4 is als RS-flipflop geschakeld. Deze afkorting staat voor "RESET-SET". Een "hoog" nivo op de SET-ingang heeft een " h o o g " nivo op de Quitgang tot gevolg. Die

toestand kan weer onged a a n worden gemaakt door een "hoog" nivo o p d e RESET-ingang. Bij FF2 zien we, dat de SETen de RESET-ingang allebei zijn verbonden met massa. Hier komen de stuursignalen terecht op de CLK-ingang. Bij iedere positieve flank van het ingangssignaal gaat de uitgang Q van "hoog"naar " l a a g " of andersom. Als dus S3 of S4 even worden gesloten, wordt de polariteit van de rails A en B verwisseld en dus de rijrichting o p de b a a n omgekeerd. Dat geldt niet voor de wisselrail: die wordt apart gestuurd door FF1. De uitgangen van de flipflops sturen via de driver-

transistors T1 en T2 de relais Re1 en Re2. De poorten N1 tot en met N3 leveren een kleine vertraging op, waardoor eventuele kontaktdender wordt geëlimineerd. De druktoetsschakelaar S4 is toegevoegd om ook met d e hand de rijrichting te kunnen omschakelen. De rest van de schakeling spreekt min of meer voor zichzelf. Met d e verbindingen naar de rails kan weinig fout g a a n . Mocht de trein plotseling achteruit g a a n rijden als hij o p de wisselrail terecht komt, d a n moeten de aansluitingen naar de wisselrail worden omgepoold. Een tweede keerlus a a n de andere kant van het trajekt kan heel gemakkelijk o p dezelfde schakeling worden aangesloten: er is alleen een tweede wisselrail nodig en drie reedkontakten. De aansluitingen naar d e tweede wisselrail moeten worden o m g e d r a a i d ; d e reedkontakten met dezelfde aanduidingen (figuur 5) moeten worden parallelgeschakeld. Als d e treintrafo beschikt over een aparte verlichtingsuitgang met een konstante spanning van 15 tot 20 volt, d a n kan de voeding van d e schakeling d a a r o p worden aangesloten. De trafo in het schema (figuur 4) vervalt d a n i natuurlijk. i

hittegolf melder Toegegeven, afgelopen zomer zouden we hier weinig aan hebben gehad: een schakeling die een seintje geeft wanneer tropische temperaturen worden bereikt — wanneer de school dus haar deuren sluit om oververhitting van leraren en leerlingen te voorkomen. Maar we hopen dat onze hittegolfmelder dit jaar vaak van zich zal laten horen. . .

Eén mogelijke toepassing van deze schakeling hebben we in het bovenstaande al gegeven. Als temperatuurverklikker kan zij echter bijna overal voor gebruikt worden — blader maar vast eens door naar tabel 1. Als temperatuuropnemer (sensor) gebruiken we een NTC-weerstand. NTC is de afkorting van "negatieve" temperatuur- koëfficiënt". De C in de afkorting is afkomstig van de oorspronkelijk Engelse uitdrukking. De eigenschappen van een NTC zijn echter belangrijker dan de naam van het beestje: zijn weerstand is afhankelijk van de temperatuur, bij stijgende temperatuur daalt de weerstand (en omgekeerd: bij dalende temperatuur neemt de weerstand toe). Zijn tegenhanger, de PTC-weerstand, gedraagt zich precies omgekeerd: hier neemt bij stijgende temperatuur de weerstand juist toe.

De schakeling De schakeling (figuur 1) bestaat uit twee gedeelten: een temperatuurdetektor en een oscillator met bijbehorende piëzozoemer. Met de operationele versterker (opamp) IC1 is een vergelijkingsschakeling (komparator) opgebouwd. De NTC R2 vormt samen met R1 een spanningsdeler. De spanning o p het "knooppunt"

van R1 en R2 is zodoende van de temperatuur afhankelijk, ze stijgt bij dalende temperatuur en omgekeerd. Deze (variabele) spanning wordt a a n de "—'-ingang (inverterende ingang) van IC1 gelegd. Op d e " + " - i n g a n g (nietinverterende ingang) van deze o p a m p staat een vaste referentiespanning, die van de spanningsdeler R3/P1/R4 afkomstig is. P1 dient om de schakeling nauwkeurig af te kunnen regelen (zie het betreffende hoofdstukje).

Wanneer de spanning op '—'-ingang hoger is d a n die op de "+"-ingang, staat er 0 V op de uitgang van de opamp. Als de weerstand van R2 daalt ten gevolge van een stijging van de temperatuur, en daardoor d e spanning op d e "—'-ingang lager wordt dan de referentiespanning op de " + " ingang, "klapt" d e komparator meteen om. R5 voorkomt dat de komparator even snel terugschakelt wanneer de temperatuur weer even onder "tro-

pisch" daalt. Op de uitg a n g van d e o p a m p staat nu ongeveer 9 V. Deze spanning doet een stroom lopen door R6 en D2, LED D2 "brandt". Tegelijkertijd wordt de met o p a m p IC2 o p g e b o u w d e oscillator vrijgegeven, en d e piëzozoemer laat duidelijk horen: geen school vand a a g ! (noot van de redaktie: bel voor de zekerheid ook even de konciërge. . . ) . We kunnen dus naar het zwembad g a a n om daar de werking van de oscillator nog eens te

Foto. Omdat ons prototype al geruime tijd gereed was, hebben me hem op een radiator uitgeprobeerd. Werkt prima! Tabel 1. Als we voor R3 en R4 een andere waarde kiezen, kunnen we de schakeling aanpassen aan verschillende temperatuurgebieden.

Tabel 1 R3 180 150 100 47 22

R4 k 22 k k 47 k k 100 k k 150 k k 180 k

temperatuurbereik (bij benadering) -15°...10°C 10°C...25°C 16°C...32°C 30°C...45°C 43°C...70°C

elex — 5-39

Figuur 1. Het schema van de hittegolfmelder. Met behulp van tabel 1 kunnen we hem ook voor andere taken geschikt maken. Figuur 2. Voor een goed begrip van de oscillator is het verloop van uitgangs- en kondensatorspanning van belang.

1 9V

Figuur 3. De bouw van de schakeling op een standaardprint formaat 1 zal geen problemen geven.

T

1 overdenken. En als de hersenen oververhit dreigen te raken, dan helpt een duik in het koele n a t . . . Om het nadenken wat te vergemakkelijken, hebben we in figuur 2 een grafiekje gemaakt van het spanningsverloop o p de twee belangrijkste punten van de oscillator: de uitgang en kondensator C l Laten we even aannemen dat de uitgangsspanning van IC2 9 V bedraagt. Dat betekent in d e praktijk dat R7 en R9 nagenoeg parallel zijn geschakeld. De span-

ning op de " + " - i n g a n g bedraagt daarom 6 V. Kondensator C1 wordt via R10 geladen. Zodra de spanning over d e kondensator — en dus ook de spanning op de '—'ingang — een waarde van 6 V overschrijdt en daardoor hoger wordt d a n de spanning o p de " + " - i n g a n g , klapt de uitg a n g van de o p a m p om (wordt 0 V). Dat heeft hetzelfde effekt als wanneer R9 parallel a a n R8 zou liggen. De spanning op de " + " - i n g a n g bedraagt nu

3 V. De kondensator wordt weer ontladen. Zodra de spanning over C1 lager wordt dan 3 V, schakelt de uitgang van de o p a m p weer naar 9 V, en het hele verhaal begint opnieuw. Zo werkt het althans in principe. Als we het een en ander met een g o e d e oscilloskoop nameten, zullen we vaststellen dat de uitgangsspanning niet helemaal 0 V wordt, en ook niet helemaal 9 V. Dat heeft te maken met d e spanningsvol over transistoren in het inwendige van

2

On derdelenlijst

i 9 V-

6 V-

3 V-

'—•

R1, R3.R4 = 100 kQ R2 = 100 kQ NTC R5 = 4,7 MQ R6 = 270 Q R7. .. R10 = 220 k£2 PI = 50 kQ instelpotmeter C1 = 4,7 nF D1 = 1N4148 D2 = LED IC1 IC2 « 741

ik diversen: si = schakelaar enkelpolig

9 V-

aan/uit Bz = piëzo-zoemer (bijv. Toko PB2720) 9 V-batterij met passende clip 1 standaardprint formaat 1 isolatiekous, isolatietape of krimpkous

6 V-

3 V-

r_ _

_S. 84669X2

geschatte bouwkosten f

5-40

d e o p a m p ; schakeling noch zoemer hebben er verder last van. Die laatste reageert op de blokspanning met een doordring e n d gepiep, zodat ook de hardvochtigste leraar zal zeggen: "Inpakken en wegwezen!". Er moet dan trouwens wel a a n één voorwaarde zijn voldaan: de uitgang van IC1 moet met een spanning van 9 V een seintje geven dat het warmer is d a n pak beet 27°C. Want als de uitgang van IC1 l a a g is (0 V) verhindert di-

ode D1 dat C1 kan worden o p g e l a d e n . De oscillator kan dan niet starten en de zoemer geeft geen kik.

Bouw en afregeling Figuur 3 laat zien hoe d e schakeling op een standaardprint formaat 1 kan worden opgebouwd. Een batterijtje van 9 V is voor d e voeding voldoende. De stroomopname bedraagt in rust ongeveer 1 mA, en bij een "hittegolfmelding" 20 mA. De NTC-weerstand wordt met twee in elkaar getwiste soepele draadjes o p de print aangesloten. Eerst worden de draden a a n de NTC gesoldeerd en vervolgens wordt een isolatiekousje over beide aansluitingen geschoven. Het geheel wordt d a a r n a met isolatietape omwikkeld, of we schuiven er

a_ jk

een stukje krimpkous overheen. Pas daarna worden de draden getwist en op de print gesoldeerd. Schakelaar S1 wordt tussen de pluspool van de batterij en de "-(-"-aansluiting op de print aangesloten. De foto toont hoe ons prototype eruit ziet. Om de schakeling af te regelen leggen we d e sensor samen met een goede thermometer (of d e "voeler" van een digitale thermometer) in een openstaande oven. De temperatuur van d e oven wordt op 100 d 150°C ingesteld. Omdat de ovendeur openstaat, zal de temperatuur in de oven relatief langzaam oplopen, waardoor we meer tijd hebben voor d e afregeling. Zodra d e thermometer 27°C aanwijst, wordt P1 zó ingesteld dat D2 oplicht en de zoemer piept. Het is mogelijk dat dit al gebeurt vóórdat de

Mik

temperatuur zo hoog is opgelopen; in dat geval wordt PI zó verdraaid dat d e LED net uitgaat en de zoemer zwijgt.

Andere temperatuurbereiken Hier wordt het ook voor niet-scholieren interessant: per saldo is d e hittegolfmelder een temperatuurgevoelige schakeling, die o p het overschrijden van een b e p a a l d e temperatuur reageert. In tabel 1 hebben we diverse waarden voor R3 en R4 berekend, waarmee we verschillende temperatuurbereiken kunnen kiezen. Het met P1 in te stellen omschakelpunt ligt telkens in het in de tabel gegeven temperatuurgebied. We moeten alleen g o e d in de gaten houden, dat

zowel de NTC als de "gewone" weerstanden een zekere tolerantie bezitten. Bovendien is het wiskundige verband tussen weerstand en temperatuur bij een NTC vrij ingewikkeld. Daardoor kunnen relatief kleine afwijkingen al een duidelijke verschuiving van de in de tabel gegeven temperatuurgebieden veroorzaken. De genoemd e weerstandswaarden zijn dus richtwaarden! Nogmaals, we hopen dat de hittegolfmelder de komende zomer vaak zal zoemen. Tenslotte is het zwembad er niet alleen om over oscillatoren na te denken.. .

Ik

MAIÏKT-/N/-V Cyber 310 multifunktionele robotarm Voor onderwijsinstellingen, trainingscentra en researchafdelingen met een bescheiden budget introduceert Happé & van Rijn RV. de Cyber 310, een multifunktionele robotarm welke werkt met de meest populaire mikrocomputers. De 6 stappen-motoren kunnen zowel afzonderlijk als in gesynchroniseerde aktie aangestuurd worden. Dat geeft de robot 5 vrijheidsgraden: basis, schouder, elleboog, pols en hand terwijl de 6e motor d e hand laat grijpen. De Cyber 310 biedt d e volgende kontrole-mogelijkheden: • snelheidskontrole voor snelle bewegingen van gewrichtsscharnier of korte demonstratietijden — langzamere snelheden voor analyse. • versnelling en vertrag i n g van beweging van gewrichtsscharnier: voor onderzoek van reeële pro-

blemen m.b.t. inertia en resonantie. • simultane bewegingen van gewrichtsscharnier: stelt u in staat met een industriële robot te wedijveren. • home (uitgangspositie) door programmeerders gedefinieerde homepositie voor programma's binnen programma's alsmede start- en beginpunt. • learn-kommando: voegt meerdere stappen toe a a n geheugen voor latere playback. Technische specifikaties: Applicaties: onderwijs, trainingscentra + research Vrijheidsgraden: 5+Grip Lift-kapaciteit: 250g (nominaal) Draaiing — basisrotatie: 356° — schouder-pitch: 310° — elleboog-pitch: 190° — pols-rol: 900° - pols-pitch: 220° — opening van hand: ca. 100 mm Positieprecisie: 0.9-1.5 mm

afhankelijk van scharnier Bewegingssnelheid en acceleratie: user programmeerbaar Interface: 8 bit centronics parallel port Programmeertalen: RoboFORTH (uitbreiding van FORTH) learning-systeem, subroutines in BASIC (nonlearning). Aandrijving: 6 stappen motoren via powergrip getande riemen + roestvrijstalen kabels. De volgende software is voor de Cyber 310 be-

schikbaar en wordt geleverd o p floppy of cassette: XYZ, Carthesische + Polar Koördinaten; Autohome; Keyboard en Towers of Hanoi. De Cyber 310 multifunktionele robotarm kost f 3 7 5 0 - (exkl. B.T.W.) en is voorzien van software en handleiding. Ook verkrijgbaar is een handcontroller [f 475,-). Voor nadere inlichtingen: Happé & van Rijn RV, Egelantiersgracht 213, 1015 RJ Amsterdam, tel. 020-254769. elex — 5-41

IC-info de precisie-spanningsregelaar 723 In deze informatierubriek vestigt Elex regelmatig de aandacht op oude en nieuwe, bekende en onbekende, gangbare en exotische vertegenwoordigers uit de wondere wereld van de geïntegreerde schakelingen. Deze keer wordt een oude bekende onder de loep genomen, een echt "werkpaard" van de elektronica: de 723. Het a a n b o d van geïntegreerde schakelingen, kortweg "IC's" of "chips" genoemd, is allang niet meer te overzien. Vrijwel iedere d a g verschijnen er nieuwe typen, maar er zijn ook IC's die al jarenlang op de markt zijn en die nog niets van hun jeugdig e aantrekkingskracht hebben verloren. Een van die veteranen is de spanningsregelaar 723. De introduktie ervan ligt al meer d a n 10 jaar terug, maar vanwege zijn uitstekende eigenschappen is dit IC nog steeds een van d e standaard-bouwstenen van d e elektronische schakeltechniek.

Van binnen. . . De 723 werkt, net als andere spanningsregelaars, volgens het principe van het gesloten regelcircuit:

de te stabiliseren uitgangsspanning of een deel ervan wordt vergeleken met een konstante referentiespanning. Als daarbij blijkt, dat d e uitgangsspanning afwijkt van de gewenste waarde, d a n wordt de afwijking ogenblikkelijk gekorrigeerd: d e "eindtransistor" in het IC wordt d a n iets "afgeknepen" of juist verder opengezet. Figuur 1 laat zien, welke afzonderlijke funkties er op de chip zijn geïntegreerd. Links van het midden zien we d e onderdelen die voor een konstante referentiespanning zorgen, rechts zit d e regelelektronica. De referentiespanning (7,15 volt) is afkomstig van een temperatuurgekompenseerde zenerdiode, waar een konstante stroom doorheen loopt. De erachter geschakelde buffer

zorgt ervoor, dat de spanning konstant blijft, ook als de spanningsbron wordt belast. Het regelcircuit vormt pas een gesloten stroomkring als de uitgang aangesloten is op de te voeden schakeling. Het bestaat uit een korrektieversterker en een transistor, die d e uitgangsstroom regelt. Een andere transistor zorgt voor stroombegrenzing. De 723 in DIL-behuizing bevat als een soort toegift nog een extra zenerdiode, die vrij te gebruiken is.

Figuur 1. In de 723 zijn alle funkties geïntegreerd die nodig zijn voor een zeer konstante spanningsstabilisatie. Figuur 2. Schakeling voor uitgangsspanningen van 2 tot 7 V. Met de voor R1 en R2 aangegeven waarden levert de uitgang 5 V.

. . .en van buiten In figuur 2 is de 723 voorgesteld als een "black box"; omdat wij nu weten wat er in zit, zal de externe schakeling van deze gestabiliseerde voeding niet veel moeilijkheden meer opleveren. De refe-

+8 . . . 15 V

©—

12I11I 7j*
T <s>

5-42 — elex

r

I

^

723

C2

R5

-®

T 100 r

O

18 . . . 35 V

Tabel 1 Belangrijkste gegevens van de 723C in 14-pins DIL-behuizing

15 V 50 mA

Ingangsspanning: Uitgangsspanning: Verschil tussen in- en uitgangsspanning: Uitgangsstroom: Referentiespanning Uref: Stroom uit Uref: Zenerdiode-spanning Uz: Stroom uit Uz: Bromonderdrukking (C1 = 5 /JF): Temperatuurdrift van de uitgangsspanning: Totale dissipatie:

1 8 . . . 35 V

I)©-

2N3055

9,5...40 V 2...37 V 3...38 V max. 200 mA 7,15 V ± 5% max. 15 mA 6,2 V + 5% max. 25 mA typ. 86 dB max. 0,015% / K max. 900 m W

Tabel 2

—pQ-ÊsSh--®^1!^

Formules voor het dimensioneren van de externe schakeling. Figuur 2 (2. .7 V): Uuit = Uref •

Figuur 3 (7. .37 V : Uuit = Uref

R2 R1 + R2 R1 + R2 R2

mei Uref = 7,15 V Stroombegrenzing: R4 =

0,7 V Imax

Temperatuurdrift: minimaal, als R3

DIL-behuizing (bovenaanzicht)

vrij stroombegrenzing stroommeting inverterende r\ ingang V niet-inverterende Q

metalen behuizing (bovenaanzicht) stroombegrenzing stroom meting inverterende . ingang ly niet-inverterende Q ingang "

R1 • R2 R1 + R2

Figuur 3. Deze schakeling is nodig voor uitgangsspanningen van 7 tot 37 V. Figuur 4. De uitgangsstroom van het IC bedraagt maximaal 200 mA. Door een externe vermogenstransistor kan de geleverde stroom veel hoger worden.

Uref

Figuur 5. De aansluitingen van de 723 in DIL- en in metalen behuizing.

rentiespanning a a n pin 6 komt terecht op de spanningsdeler R1/R2. De gedeelde spanning wordt toegevoerd a a n de nietinverterende ingang van d e korrektieversterker (pin 5). De elko C1 draagt een steentje bij a a n de toch al uitstekende brom- en ruisonderdrukking. Aan de inverterende ing a n g (pen 4) ligt via R3 de uitgangsspanning. De korrektieversterker vergelijkt d e twee spanningen en stuurt vervolgens de transistor zodanig, dat eventuele afwijkingen worden gekompenseerd. Om te voorkomen dat daardoor d e uitgangsspanning schommelingen vertoont,

zijn C2 en R5 toegevoegd. De uitgangsstroom wordt ook begrensd: die loopt vanaf pen 10 via R4 naar d e uitgang van de voeding en veroorzaakt daarbij een spanningsvol over R4. Parallel a a n R4 ligt het basis-emittercircuit van de inwendige stroombegrenzingstransistor. Als de spanning over R4 zo groot wordt dat die transistor g a a t geleiden, d a n krijgt d e "eindtransistor" in het IC een lagere basisspanning, zodat de geleverde stroom niet verder kan toenemen. Omdat de interne referentiespanning 7,15 volt bedraagt, is voor uitgangsspanningen boven deze

waarde een andere uitwendige schakeling nodig (figuur 3). Aan d e werkwijze van de 723 verandert er overigens niets; het enige verschil is dat in figuur 3 niet d e referentiespanning, maar de uitgangsspanning (door R1/R2) wordt gedeeld. Figuur 4 tenslotte laat zien, hoe men de maximale uitgangsstroom kan verhogen door het bijschakelen van een vermogenstransistor. De 2N3055 (voor stromen tot 1 A gaat het ook met een BD241) werkt gewoon als emittervolger voor de interne eindtransistor van het IC De vermogenstransistor moet natuurlijk wel goed wor-

den gekoeld: het vermogen, dat hij omzet in warmte, is gelijk a a n het verschil tussen de ingangs- en de uitgangsspanning vermenigvuld i g d met d e uitgangsstroom. De 723 biedt nog talrijke andere schakeltechnische mogelijkheden, waarop we hier niet verder ing a a n . Wie er meer over wil weten, kan dat nalezen in een van d e volgende publikaties: Databladen \ik 723 (Fairchild), LM 723 (National) en TDB 0723 (Siemens) Data sheet boek (uitgeversmij. Elektuur bv.)

elex - 5-43

•cursus ontwerpen

de spoel (negatief) en omgekeerd. Heel in het kort kan men dus zeggen dat d e stroom vloeit, of beter gezegd resoneert tussen kondensator en spoel. Omdat de wisselstroomweerstanden bij de berekende frekwentie gelijk zijn, geldt dit ook voor de stromen en daarom vloeit er via de aansluitingen géén extra stroom in d e schakeling. Vloeit er geen stroom en ligt er wel een spanning aan, d a n betekent dat volgens d e wet van Ohm

deel 19 In deel 18 van deze kursus ontbrak een o p zich tamelijk eenvoudige LC-kombinatie: de parallelkring.

dat de weerstand van d e kring oneindig hoog is. Dit geldt natuurlijk alleen bij de resonantiefrekwentie omdat bij andere frekwenties kondensator- en spoelstroom van elkaar verschillen; het verschil wordt dus veroorzaakt door externe omstandigheden. Uit de beide formules voor d e wisselstroomweerstanden, die gelijk zijn bij de resonantiefrekwentie fres, is de formule voor d e resonantiefrekwentie zelf gemakkelijk af te leiden: tres —

1

TC

Hoog- en laagfrekwente wisselspanningen worden kortgesloten door respektievelijk kondensator en spoel. Tussen deze frekwenties ligt echter een frekwentie waarbij er geen kortsluiting ontstaat: we bedoelen hier d e frekwentie waarbij beide komponenten een gelijke wisselstroomweerstand hebben. Voor een kring van 1 nF en 1 mH is deze frekwentie 159 kHz. Wanneer men deze gegevens invult in de volgende formules voor d e wisselstroomweerstanden

1 f • c

en

XL

= 2

f •L

is het resultaat in beide gevallen 1 kQ. Men zou dus eigenlijk verwachten dat, vanwege d e parallelschakeling, de totale wisselstroomweerstand 500 Q bedraagt. In werkelijkheid is de weerstand echter veel hoger. Hoe komt dat nu? Stroom en spannning hebben a a n de spoel en de kondensator nooit dezelfde fase: Bij d e kondensator komt de stroom een kwart periode (90°) voor de spanning en bij d e spoel 90° na de spanning. Het gevolg hiervan zijn volkomen andere stroomverhoudingen en daarom mogen de weerstandswaarden niet eenvoudig opgeteld worden. In figuur 2 is het (periodieke) verloop weergegeven van de stromen a a n spoel respektievelijk kondensator in verhouding tot de a a n l i g g e n d e spanning.

^

Geeft men C in farad weer en H in henry (n = 3,14), d a n krijgt men fres in hertz. Een oneindige impedantie bij de resonantiefrekwentie bestaat natuurlijk alleen maar in theorie. De stroom tussen de elementen van d e resonantiekring wordt inderd a a d gedeeltelijk in warmte omgezet door de weerstand van d e draden en andere verliezen.Deze energieverliezen kompenseert de kring weer door het trekken van een beetje stroom. Theoretici geven dit a a n door middel van een weerstands-symbool.

^

Omdat L' en C' samen een oneindige impedantie hebben, lijkt voor wisselstromen met een resonantiefrekwentie alleen de fiktieve weerstand RP te bestaan. Hoewel Rp niet echt (als komponent) bestaat, is het mogelijk om de waarde ervan bij fres te bepalen met behulp van een wisselspanningsweerstandmeter. Hoe kleiner de verliezen, des te groter is Rp. De verliezen worden echter ook beïnvloed door omliggende schakelingen. Een nageschakelde versterkertrap onttrekt bijvoorbeeld stroom a a n de resonantiekring.ln figuur 4 wordt R parallelgeschakeld a a n de ingangsweerstand van de versterker.

kondensatorstroom

L.

spoelstroom

i

• & ti|d

\c 85806X2

De stromen zijn precies eikaars tegengestelde: Wanneer de stroom in de kondensator vloeit (positief), vloeit hij uit 5-44 — elex

I

=>

L

Rp

r

:c

IR,

De parallelwaarde van RP en Rt is kleiner waardoor de resonantiekringfunktie beïnvloed wordt. Resonantiekringen worden gebruikt als (relatief) smalb a n d i g e filters omdat zij alle frekwenties kortsluiten met uitzondering van de gewenste. Jammer genoeg funktioneren ze toch niet zo perfekt. De frekwentie-doorlaatkarakteristiek van figuur 5 laat zien dat de frekwenties in d e onmiddellijke nabijheid weliswaar afgezwakt maar niet volledig onderdrukt worden.

8

kondensatotspani

lage resonantiekringverllezen

\\

fres resonantiefrekwentie

hoge fesonantiekrirtgverUezen

Irekweniie 85806X5

Hoe beter een resonantiekring funktioneert, des te geringer zijn de verliezen en des te beter is de onderdrukking van de naburige frekwenties. De flanken van de doorlaatkurve worden steiler. Het is daarom belangrijk om een resonantiekring zo weinig mogelijk te belasten met andere schakelingen. Of het zou moeten zijn dat men een breed filter nodig heeft, waardoor een extra belasting juist nuttig is. Q wordt gebruikt als maatstaf voor de kwaliteit van de resonantiekring. Men kan Q met behulp van een tweetal formules berekenen.

De serie-resonantiekring laat een precies tegengestelde doorlaatkarakteristiek zien: hij laat alleen bij d e resonantiefrekwentie door. Lagere frekwenties kan de kondensator niet doorlaten, hogere de spoel niet. Bij de resonantiefrekwentie wordt de wisselstroomweerstand (theoretisch) nul. De stroom- en spanningsdiagrammen laten zien, dat in dit geval bij een noodzakelijkerwijs gelijke stroom de spanningen eikaars tegengestelde zijn en elkaar opheffen omdat zij achterelkaar geschakeld zijn. Stroom laten vloeien zonder spanningsverlies is alleen mogelijk door een g o e d e geleider: 0 Q. De onvermijdelijke verliezen kan men aangeven door middel van een weerstand.

Q = *B X Deze formule geeft d e fiktieve verliesweerstand weer in verhouding tot de wisselstroomweerstand van de spoel respektievelijk van d e kondensator (bij d e resonantiefrekwentie). Aan de andere kant staan ook Q en de bandbreedte in een b e p a a l d e verhouding tot elkaar: Q

_

fres

Rs moet zo klein mogelijk zijn omdat Q afhankelijk is van de volgende formule. Q = De formule voor Q en de bandbreedte geldt hier ook.

10

< 4 — = — • >

(wordt vervolgd) elex — 5-45

Komponenten H i e r een l i j s t van d e i n E l e x g e b r u i k t e o n d e r d e l e n . Zoals in de r u b r i e k " E l e x t r a " al g e z e g d , w i j k e n de s y m b o l e n s o m s af van de s t a n d a a r d - v e r s i e s .

aarde

De s c h e m a ' s i n E l e x b e v a t t e n o . a . de v o l g e n d e s y m b o l e n :

-®"

t

koptelefoon zenerdiode

luidspreker thyristor

gloeilampje

* \

spoel

draad (geleider) neonlampje

^

diac verbindingen

weerstand

spoel met kern

potentiometer (potmeter)

transformator

kruising zonder verbinding

afgeschermde kabel

t

schakelaar (open)

LED (lichtgevende diode)

t-

instelpotmeter

i

* relais (kontakt in ruststand)

fotodiode (lichtgevoelige diode)

NPN-transistor

drukknop (open)

- > .

*

operationele versterker (opamp) stereo potmeter

O

aansluiting (vast)

PNP-transistor

AND-poort (EN-poort)

aansluiting (losneembaar)

LDR (W^

!

&~

(lichtgevoelige weerstand) NAND-poort (NEN-poort)

meetpunt

H3

batterij-cel

4

>

kondensator

variabele kondensator

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting

5>

OR-poort (OF-poort)

trimmer NOR-poort (NOF-poort)

N-kanaal J-FET

l^hJHD

elektrolytische kondensator

batterij (3 cellen)

-Q" G>-

zekering

KE> diode batterij (meer dan 3 cellen)

5-46 — elex

*

3 "O"

P-kanaal J-FET

draaispoelinstru ment

:£> _ J ) '*

= 1

^ / ° ^

—

EXOR-poort (EX-OF-poort)

EXNOR-ppoort ( E X - N O F poort)

•Ik

Ë

KOMRONEN1EN M Kondensatoren Weerstanden worden met R aangegeven. Door middel van gekleurde ringen is de waarde erop gedrukt. De kleurkode is als volgt:

^_ ,nm ÏÏI rEL\

/

1

i

/ 1Sto

kleur

cijfer

zwart bruin

C

jfer

vermenigvuldigingsfaktof

loierantie in %

-

0

1

-

1

1

10

* 1%

rood

2

2

100

* 2%

oranje

3

3

1000

geel

4

4

10.000

-

groen

5

5

100.000

* 0,5%

blauw

6

6

1.0O0.000

violet

7

7

grijs

8

8

wit

9

9

-

-

goud

-

-

zilver geen

x 0,1

± 5%

x0,01

X 10%

-

± 20%

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

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 MF, dus tussen 1 0 0 0 .000.000.000 F e n 1.000.000 F " De waarde isop de kondensator vaak in de Elexschrijfwijze aangegeven. Voorbeelden: 1n5 = 1,5 nF; ^03 = 0,03juF = 30 nF; 100 p (of n100 of n1) = 100 pF. De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 20% hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is opgebouwd: f 0,40 tot f 1,50.

HV

Elektrolytische kondensatoren (eiko's) hebben een heel hoge kapaciteit (ruwweg tussen 1juF en 10.000/JF). Ze zijn echter wel gepolariseerd d.w.z. ze hebben een plus- en een min-aansluiting, die niet verwisseld mogen worden. Bij tantaal-elko's (een heel klein type elko) is de plus altijd de langste van de twee aansluitdraden. De 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 IO^F/35 V kost zo rond f 0,40.

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

zijn de eenvoudigste halfgeleiders en kunnen het beste worden vergeleken met elektronische éénrichtings-wegen of fietsventielen. Ze geleiden de stroom slechts in één richting. Draai je ze om, dan sperren ze. In doorlaatrichting valt er over de aansluitingen van een stroom

©—M—O doorlaatrichting

©

|<

O

sperrïchting

elex — 5-47

KOMPÜNENTEN 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.

H i $ batterij

f& lampje

k

KoneKior

4p -

n

•*<£>

0

( + ) I emitter

Een kleine stroom die van basis naar emitter loopt, veroorzaakt een (veel) grotere stroom tussen koliektor en emitter. Daarom zeggen we dat de transistor de basisstroom "versterkt" (stroomversterking). Transistors zijn vandaag de dag de belangrijkste basiselementen in versterkerschakelingen. In onze schakelingen worden de typen BC 547 (NPN) en BC557 (PNP) het vaakst gebruikt. Deze twee hebben dezelfde aansluitingen.

Zijn de aansluitingen onbekend, dan kan de diode m.b.v. een lampje en een batterij worden getest. Het lampje brandt alleen als de diode is aangesloten in de getekende richting. De belangrijkste technische gegevens van een diode zijn de sperspanning en de maximale stroom in doorlaatrichting. In Elex worden hoofdzakelijk twee typen gebruikt: 1N4148 (sperspanning 75 V, doorlaatstroom 75 mA), prijs ca. f 0,15. 1N4001 (sperspanning 50 V, doorlaatstroom 1 A), prijs ca. f 0,25.

In de meeste schakelingen kan men in plaats van de BC 547 en BC 557 ook andere typen gebruiken met ongeveer dezelfde eigenschappen: NPN: BC548, BC549, BC 107 (108, 109), BC237 (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.

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

4f Transistors zijn net als dioden en LED's halfgeleiders. Ze hebben drie aansluitingen: basis, emitter en koliektor. Er zijn NPN- en PNP-transistors. Bij NPN-transistors ligt de emitter altijd aan een negatievere spanning dan de koliektor, bij PNPtypen is dat precies andersom. 5-48 — elex

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