ELEX tijdschrift voor hobby-elektronica 1986-36 issue august

nr. 36 augustus 1986 /4,50 Bfrs. 93

4® jaargang nr. 8 augustus 1986 ISSN 0167-7349

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

Uitgave van: Elektuur B.V., Peter Treckpoelstr. 2-4, Beek (L) Telefoon: 04402-89444, Telex 56617 Korrespondentie-adres: Postbus 121, 6190 AC Beek (L) Kantoortijden: 8.30-12.00 en 12.30-16.00 uur Direkteur: J.W. Ridder Bourgognestraat 13, Beek (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.

P.E.L. Kersemakers Redaktie: J.F. van Rooij (eindred.), RH.M. Baggen, E. de Ruiter, 1. Gombos (ass.) Ontwerpafd./laboratorium: J. Barendrecht, G.H.K. Dam, A.M.J. Rietjens, A.RA. Sevriens, J.P.M. Steeman, P.I.A. Theunissen, M.J. Wijffels Redaktiesekretariaat: M. Pardo G.W.P. Wijnen Dokumentatie: P.J.H.G. Hogenboom Vormgeving/graf. prod.: G.B.S., Beek (L)

Auteursrecht: Niets uit deze uitgave mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, mikrofilm of op welke wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgeefster. De auteursrechtelijke bescherming van Elex strekt zich mede uit tot de illustraties met inbegrip van de printed circuits, evenals tot de ontwerpen daarvoor. In verband met artikel 30 Rijksoktrooiwet mogen de in Elex opgenomen schakelingen slechts voor partikuliere of wetenschappelijke doeleinden vervaardigd worden en niet in of voor een bedrijf. Het toepassen van schakelingen geschiedt buiten de verantwoordelijkheid van de uitgeefster. De uitgeefster is niet verplicht ongevraagd ingezonden bijdragen, die zij niet voor publikatie aanvaardt, terug te zenden. Indien de uitgeefster een ingezonden bijdrage voor publikatie aanvaardt, is zij gerechtigd deze op haar kosten te (doen) bewerken; de uitgeefster is tevens gerechtigd een bijdrage te (doen) vertalen en voor haar andere uitgaven en aktiviteiten te gebruiken tegen de daarvoor bij de uitgeefster gebruikelijke vergoeding. IMadrukrecht: Voor Duitsland: Elektor Verlag GmbH, 5100 Aken. 'C: Uitgeversmaatschappij Elektuur B.V.-1986 Printed in the Netherlands Druk: NDB, Zoeterwoude

V7

Inoti^vak

lid NOTU, Nederlandse Organisatie van Tijdschrift- Uitgevers 8-02

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. Eiex-printen zijn verkrijgbaar in drie f o r m a t e n : formaat 1

IHIIIiBI iiiBiiiiii 1

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

formaat 2

Techn. illustraties: (1/2 X euroformaat), 80 m m X 100 m m f 9,50/Bfrs. 187

L.M. Martin Fotografie: J.M.A. Peters Abonnementen: T.H.H. Dewitte Jaarabonnement Nederland België buitenland /^45,Bfrs. 930 /^ 61,50 Studie-abonnement f 3 6 , - (Bfrs. 744) Een abonnement kan op ieder gewenst tijdstip ingaan en loopt automatisch door, tenzij het 2 maanden voor de vervaldatum schriftelijk is opgezegd. De snelste en goedkoopste manier om een nieuw abonnement op te geven is die via de antwoordkaart in dit blad. Reeds verschenen nummers op aanvraag leverbaar (huidige lossenummerprijs geldt). Losse nummerprijs: Nederland f 4,50; België Bfrs. 93

Adreswijzigingen: s.v.p. minstens 3 weken van tevoren opgeven met vermelding van het oude en het nieuwe adres en abonnee-nummer.

formaat 4 f\¥^

w

11-^

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

Voor de "kursus DIGI-taal" is een experimenteerprint verkrijgbaar: digi-trainer, bestelnr. 83601 / 32,70/Bfrs. 644

rEXPERIMENTEERSYSTEEM juni 86659 - Basisprint 86660 - 5 V netvoeding juli/augustus 86661 - experimenteerprint augustus 86717 - +1- 15-volt-voeding

f 34,-/Bfrs. 670 f 9,65/Bfrs. 190 f 15,20/Bfrs. 300 f 16,40/Bfrs. 323

Commerciële zaken: H.J. Ulenberg Hoofd adv. -exploitatie E.A. Hengelmolen Advertenties: A. Tuitel W.H.J. Peeters Advertentietarieven, nationaal en internationaal, op aanvraag.

Verzend- en administratiekosten / 3,50/Bfrs. 69 per bestelling. Elex-printen zijn in de meeste elektronicazaken verkrijgbaar. Ze zijn ook rechtstreeks bij Elektuur B.V. te bestellen d.m.v. de bestelkaart elders in dit blad, of tegen vooruitbeta ling 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.

I •yr*

augustus 1986

DEZIèd^lAAND

inhoud zelfbouwprojekten

binnenkort Een van de meest opvallende schakelingen in het septembernummer is ongetwijfeld een lichtschakelaar die maximaal acht lampen in een willekeurig patroon in en uit kan schakelen. Een uitstekend afschrikmiddel voor inbrekers als u eens een avond niet thuis bent. En wat dacht u verder van een extra telefoonbel, een zelfgebouwde richtmikrofoon of een alkoholtester? Over een maand kunt u beginnen met het bouwen van deze en nog vele andere leuke schakelingen.

bij het omslag: Imposant is dat, zo'n reus van een vliegtuig. Om het vliegen zo veilig mogelijk te houden en later alles nog eens te kunnen kontroleren, worden alle belangrijke gegevens in het vhegtuig geregistreerd op een zogenaamde vluchtrecorder. Foto Boeing 747: Lufthansa

TV-lichtshow Met een oude TV en wat elektronica kunnen prachtige Lissajous-figuren zichtbaar worden gemaakt.

34

24

11 logica-tester voor CMOS-schakelingen 14 tuinhuis-verlichting — met een akku ziet u het weer zitten 18 walkman-booster — draagbare power 21 ventilator-automaat — temperatuurregeling in de auto 32 inbrekerverschrikker — een alarm dat geen alarm is 34 TV-lichtshow — kunstzinnige beelden op een oude TV 42 afstand-timer — geeft een exakte tijdsduur

informatie, praktische tips 4 24

walkmanbooster

26

Hang twee boxen aan uw walkman met dit stereo eindversterkertje dat slechts één IC bevat en op batterijen werkt.

inbrekerverschrikker Een fop-installatie, die zo echt lijkt dat elke inbreker meteen de benen neemt als hij ze ziet.

31 41 44 48

elextra vluchtrecorders — de vliegende getuigen kaleidoskoop — waar machines moeten spreken 'n tip "(tussen haakjes)" markt-info komponenten

32 grondbeginselen

10 hoe zit dat? 27 Elex experimenteersysteem — deel 2 39 Elex experimenteersysteem — -1-/— 15-volt-voeding 46 kursus wisselstroom deel 2

tuinhuis-verlichting Licht uit een akku is veilig en makkelijk. Een brokje elektronica bewaakt de akku, zodat u precies weet wanneer het tijd wordt om deze weer op te laden.

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

Lezersservice — Nog vragen of opmerkingen over de inhoud van Elex? Schrijf gerust als er iets niet duidelijk is. Het antwoord volgt zo snel mogelijk. Er is één voorwaarde: zend een voldoende gefrankeerde retour-enveloppe mee. Zet "TV" (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 "LP" 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"'^ = een miljoenste van een miljoenste n = (nano) = 10 ^ = een miljardste /j = (micro) = 10"^ = een miljoenste m = (milli) = 10"^ = een duizendste k = (kilo) = 10^ = duizend M = (Mega) = 10'^ = miljoen G = (Giga) = 10^ = 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 VS. = 3900 Q 6M8 = 6,8 MQ = 6800000 Q 0Q33 = 0,33 Q Kondensatoren: 4p7 = 4,7 pF = 0,000 000 000 0047 F 5n6 = 5,6 nF = 0,000 000 0056 F 4(J7 = 4,7 fiF = 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,NEi\J). De schema's worden namelijk in vele landen gepubliceerd. Logische poorten zijn op z'n Amerikaans getekend. In de poorten zijn de volgens MEN en DIN gebruikelijke tekens " & " , ">A", "V of " = 1" genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar en blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Voor een overzicht van symbolen: zie het artikel Komponenten, achterin dit nummer. Hoeveel ohm en hoeveel farad? Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels: 8-04

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

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.

Foutzoel<en 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? Soms hoor je wel eens vertellen dat mikrogolf-ovens straling produceren die gevaarlijk is voor pacemaker-bezitters. Nu zijn dat natuurlijk indianenverhalen, want zo'n oven is hermetisch gesloten, zodat daar echt geen straling uit kan ontsnappen. Zou die niet potdicht zijn, dan lagen de zaken anders, want binnenin is er wel degelijk straling aanwezig. De mikrogolven die voor de verhitting van het voedsel zorgen, worden namelijk opgewekt door een soort kortegolfzender. Alleen is de frekwentie waarop die zender werkt, veel hoger dan bij radio-ontvangst gebruikelijk is, namelijk 2450 MHz, oftewel 2,45 GHz. Dat is dus ongeveer 25 maal hoger dan de frekwentie van de FM-band! De naam "mikrogolf" is daarmee ook meteen verklaard, want bij 2450 MHz bedraagt de golflengte van het signaal nog slechts 12 cm. Vergeleken met de 500 a 1500 meter van de middengolfband en de ca. 3 meter van de FM-band, is 12 cm inderdaad een "mikro"-golflengte. Waarom is die golflengte zo kort? Dat komt omdat men ontdekt heeft dat hoe korter de golflengte, des te beter de golven in vlees, groente, etc. binnendringen. Bij een te lage golflengte zou het dus kunnen gebeuren dat een aardappel van buiten al gaar is en van binnen nog ijskoud. Bij het verwarmen van levensmiddelen m een mikrogolf-oven heeft men trouwens ook nog te maken met het probleem dat de "stralmgsdiepte" van de golven niet voor alle dingen hetzelfde is. Komplete maaltijden gelijkmatig opwarmen gaat dan ook lastig. Dat verschijnsel hangt samen met het watergehalte van de te verwarmen levensmiddelen. Watermolekulen (H20) hebben een positief en een negatief uiteinde. Wanneer de elektromagnetische golf zo'n molekuul raakt, wordt het voortdurend om en om gedraaid, omdat in het HF-signaal de positieve en negatieve halve perioden elkaar afwisselen. Dat draaien van het molekuul veroorzaakt wrijvmgswarmte. Het werkingsprincipe van een mikrogolf-oven berust dus op die wrijvingswarmte. Toegegeven, een enkel molekuul geeft maar weinig energie af, maar als je een flinke hoeveelheid molekulen maar snel genoeg heen en weer laat draaien — twee en een half miljoen maal per sekonde bijvoorbeeld — dan wordt de waterhoudende substantie tamelijk snel warm. Het beste werkt een mikrogolf-oven dus met water. Daarom wordt ook aanbevolen om er bij- het eerste uitproberen altijd een glas water in te zetten. Dat lijkt je reinste energieverspilling, maar het voorkomt dat alle opgewekte energie teruggekaatst wordt naar de zender en zo de mikrogolfbuis beschadigt. AUe wanden van de oven zijn namelijk bekleed met edelstaal, dat de mikrogolven praktisch volledig reflekteert. Wanneer die energie onderweg niet ergens m warmte wordt omgezet, gaat de reflektie m de oven zo lang door tot de golven de weg terug hebben gevonden naar de buis. En dat kan voor die laatste wel eens leleijke gevolgen hebben, want er is alle kans dat dan de kathode van de magne8-10 -

efex

tron wordt oververhit. Je zou misschien denken dat het glazen venster in de deur een uitweg vormt voor de stralen, maar dat glas reflekteert al net zo hard als de stalen wanden. In het glas zit namelijk een metalen vlechtwerk, waarvan de mazen beduidend kleiner zijn dan de golflengte van de mikrogolven. Er kan dus letterlijk niets uit de oven ontsnappen. We noemden zoeven het woord "magnetron". In de wandel wordt een mikrogolf-oven meestal een magnetron-oven genoemd. Wat is een magnetron? Wel, dat IS de naam van de mikrogolf-oscillatorbuis die de HF-energie opwekt. Dat is een heel apart geval, dat weinig gemeen heeft met "normale" HFkomponenten. Zo'n magnetron valt eigenlijk nog het beste te omschrijven als een soort elektronendraaimolen. In het midden van de luchfledige magnetronbuis bevindt zich namelijk een verwarmde cylinder, die elektronen uitzendt, met daarom heen een van sleuven voorziene positief geladen elektrode. Het geheel ziet er ongeveer zo uit:

1 ^ v JS

(ifr^ W/iW'/k^ÈÉ^S^séS'

Wil} sji/

^*KiiiL»*» De elektronen bewegen zich vanuit de cylinder naar buiten, maar worden daarbij m een cirkelvormige baan gedwongen, omdat zich boven en onder de buis magneten bevinden. De sleuven in de cylinder fungeren als een soort resonatoren voor de elektronenbeweging. Het beste valt de werking van die sleuven nog te vergelijken met flessen, die een fluittoon produceren als er lucht overheen geblazen wordt. Als je die vergelijking doortrekt, zou je een magnetron dus kunnen beschouwen als een soort "flessenorgel", waarvan de flessen door roterende lucht worden aangeblazen. In het midden zou dus een propeller moeten zitten.

2 r^~^

c\ \\1 "^V*^-^

^^^^=^

1^

Elke fles zal nu een fluittoon produceren. Als afle flessen identiek zijn, zullen al die fluitonen gelijk zijn en elkaar onderling dus versterken. In het magnetron gebeurt eigenlijk precies hetzelfde, alleen hebben we hier sleuven m plaats van flessen en roterende elektronen in plaats van roterende lucht. De aldus opgewekte "fluittoon" is de mikrogolf en die wordt dan het binnenwerk van de oven in gestuurd.

logicatester CMOS-schakelingen naar een idee van D. Folger

Eenvoudige en goed bruikbare schakelingen: dat is het recept dat we al vanaf het eerste nummer van dit tijdschrift toepassen. Toch werd bij het zoeken naar geschikte onderwerpen, een van de in de digitale elektronica meest gebruikte meetapparaten nogal stiefmoederlijk bedeeld: de logicatester! Het is dus de hoogste tijd om dit verzuim eindelijk eens goed te maken. . . De benaming "meetinstrument" liji
een gegeven schakeling de logische nivo's altijd hetzelfde zijn (nul volt voor de logische nul, en bij CMOS-schakelingen d e voedingsspanning voor de logische één), is het gebruik van een dure digitale voltmeter (of van een gewoon wijzerinstrument) natuurlijk pure verspilling.

Twee nivo's — is dat wel genoeg? stel: je prikt met de meet-

pen van je logicatester een meetpunt van een willekeurige schakeling aan, waar een b e p a a l d digitaal signaal o p moet staan. Het meetresultaat is nul — dat wil zeggen dat op het moment van de meting het logische nivo o p het meetpunt nul was. Volgens de beschrijving van de schakeling zou het echter een "één" moeten zijn. Na urenlang moeizaam geploeter stel je dan uiteindelijk vast dat je

die bewuste "één" ook ind e r d a a d gemeten zou hebben, als een gebroken printspoortje tussen 10uitgang en meetpunt geen roet in het eten had gegooid. In figuur 1 hebben we het een en ander met een tekening nog eens verduidelijkt. We zien dat een gewone voltmeter geen onderscheid kan maken tussen "geen spanning" of "géén verbinding", terwijl het juist zo belangrijk is elex -

8-11

Tabel 1.

D C B A meetpen open

0 0

uitgang

11

Q3

0 (LOW)

0 0 0 1

Q1

1 (HIGH)

0

Q7

1 1 1

Tabel 2.

D C B A

©

0

om dit onderscheid te l
Binair-naardecimaaldekoder: één van de vele mogelijkheden Er zijn veel manieren om een logicotester te bouwen. Als we even afzien van de "derde-toestand"meting (dus loshangende meetpen), dan zouden we a a n drie onderdeeltjes al voldoende hebben: transistor, weerstand en LED. De schakeling daarvan geven we in figuur 2: LED uit — logisch nul; LED a a n — logisch één. Om de uitlezing zo duide8-12

elex

I

lijk mogelijk te maken heeft de ontwerper van onze logikatester (overigens weer één van "onze" lezers!) voor elke logische toestand een aparte LED gebruikt. Daarbij m a g er telkens maar één enkele LED branden. Als er meer dan één brandt of juist helemaal geen, dan weet de "laborant" dat er iets grondig mis is met de logicatester De primitieve schakeling van figuur 2 bezit natuurlijk niet de derde diagnosemogelijkheid. Voor wie het IC, dat we in de schakeling gebruiken, niet kent, g a a n we er hier wat dieper op in. Het IC wordt hier een beetje oneigenlijk gebruikt: normaliter heeft het een heel andere taak. Naast de vier ingangen, die met de letters A, B, C en D zijn aangegeven, heeft de dekoder in totaal 10 uitgangen (Qo tot en met Qg). Op de vier ingangen kunnen in totaal 16 verschillende vier-bitwoorden (of getallen) gezet worden. Bijvoorbeeld: ingang A=1, B=1, C=0 en

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0

0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

Qo

Qi

Q2

Q3

04

QB

Qe

Qy

08

Os

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

D=0. In tabel 2 kunnen we d a n zien welke van de tien uitgangen bij welk binair getal aktief wordt (het nivo " 1 " krijgt). Omdat er niet meer d a n 10 uitgangen zijn, worden de zes hoogste binaire kombinaties (decimaal 10 t/m 15) genegeerd. Als we op alle tien uitgangen LED's zouden aansluiten, d a n zou er, afhankelijk van het 4-bit binaire getal op d e ingangen, telkens één (en niet méér dan één) LED oplichten. Nu g a a t het er alleen nog maar om, de spanningen die door de meetpen worden opgepikt, in 4-bitgetallen om te zetten en de juiste drie van de tien uitgangen te kiezen. De ontwerpen van d e schakeling heeft dit natuurlijk al voor ons g e d a a n , maar om te kunnen begrijpen hoe de schakeling werkt, zullen we de gedachteng a n g erachter eens proberen te volgen.

Van logisch nivo tot binair getal Een blik op het schema (fl-

Figuur 1. Ben slechte logicatester kan bij een logische "nul" niet onderscheiden of het om een onderbroken verbinding gaat (iie pijl) of om een echte, gesloten stroomkring. Dit soort missers kan ontstaan als we in plaats van een speciale logicatester een gewone voltmeter gebruiken om de logische nivo's te bekijken. Figuur 2. Als de tekortkoming die we in figuur 1 hebben geschetst, niet zou bestaan, dan zou de bouw van een logicatester heel erg eenvoudig worden: een LBO (met serieweerstand) en een stuurtransistor in kombinatie met een spanningsbron. Tabel 1. Afhankelijk van het logisch nivo op de meetpen, staat er op de verschillende ingangen van het IC een "hoge" of een "lage" spanning. Het dekoder-IC ziet in deze kombinaties van nullen en enen binaire getallen en schakelt de overeenkomstige uitgangen in. Tabel 2. Zo ziet de komplete dekoder-logica eruit: de binaire getallen 0000 tot en met 1001 (overeenkomend met de decimale getallen O tot en met 9) aktiveren elk een eigen uitgang.

Figuur 3. Dit is het Ifomplete schema van onze "tri-state"logicatester! De drie mogelijAre logische toestanden die de meetpen kan tegenkomen (één, nul en open) veroorzaken elk een verschillende bitkombinatie op de ingangen van een dekoder-IC, waardoor telkens een andere LED zal oplichten. Figuur 4. Als de meetpen met een "nul" in aanraking komt, kunnen we dit vergelijken met een overbrugging van de weerstanden R3 en R4. De spanning op de punten C en D is dan in ieder geval nul volt. R1 en R2 vormen nu een spanningsdeler tussen plus en massa. Omdat R1 twee keer zo groot is als R2, is de spanning op ingang B lager dan de halve voedingsspanning. Het nivo op ingang B wordt dan ook als een logische nul herkend, zodat de ingangskombinatie van tabel 1 (tweede regel) ontstaat. Omgekeerd geldt een soortgelijke redenering als de meetpen aan de voedingsplus ligt.

3...15V

© B5

^ R2

^iLa

47k I

meetpen

IC1 4028 °^

01

I PI R6

^

I rood HISH

D2 I

M

I groen LOW

Tl

L-CEJ-i-^

R7

^

03

I ^1

^geelNC

^

4 /-7N

16 10

A

®

Rij R2

1 1,

1 \r 1 '•

13 B

101

rC*R3

1

1

1 r

"C

1 -L R4 k

11

8

.—-(5) 86e62X-4

guur 3) en d e bijbehorende tabel 1 zegt eigenlijk al genoeg. De eerste ingang (A) is vast met de voedingsspanning verbonden en de laatste ingang (D) met massa. De beide andere ingangen zijn verbonden met een w/eerstandsketen, die tussen plus en massa ligt. Precies in het midden van deze keten bevindt zich het aansluitpunt van de meetpen. We nemen tabel 1 er nog even bij en kijken of die klopt. Veronderstel dat de ing a n g van de tester open is — dat wil zeggen: de meetpen staat nergens mee in verbinding. We mogen de weerstandsketen beschouwen als een spanningsdeler die uit drie gelijke weerstanden bestaat (immers: R2 en R3 worden als één weerstand beschouwd en 47 kQ + 47 kQ « 100 kQ). Daardoor

Staat o p ingang B ongeveer twee derde van d e voedingsspanning en o p ingang C ongeveer één derde. Het IC "herkent" alle spanningen onder d e halve voedingsspanning als logisch nul en alle spanningen daarboven als logisch één. Op de ing a n g e n D. . .A "staat" dus het binaire getal 0011 (is d e c i m a a l 3). Dit is in tabel 1 de kode waar uitg a n g Q3 bij hoort. Als de meetpen met plus of met massa in verbinding staat (logisch 1 of O in CI\/IOS-schakelingen), kunnen we ons dat voorstellen alsof de weerstanden R1 en R2 overbrugd resp. R3 en R4 kortgesloten zijn (zie figuur 4), waardoor d e andere binaire kodes uit de tabel ontstaan. De inwendige schakeling van het IC bepaalt, welke uitg a n g aktief is. Wie bekend is met het tweetallige stel-

sel, zal vaststellen dat het nummer van de aktieve uitgang overeenkomt met het binaire getal op de Ingangen (vandaar dat dit IC BCD-naar-decimaaldekoder heet). De weerstanden R5.. . R7 mogen, afhankelijk van de voedingsspanning, gerust een beetje kleiner worden. Als voeding gebruiken we de voeding van de te testen schakeling. Dat is niet alleen handig, maar ook een vereiste, omdat de schakeling anders niet de juiste nivo's zou herkennen! Nog even een waarschuwing: bij TTL-IC's, die zoals bekend o p een vaste voedingsspanning van 5 V draaien, gelden spanningen vanaf 2,4 V al als logisch één. Dit kan bij onze logicatester tot onjuiste meetresultaten leiden. De tester is dus bij TTL-schakelingen maar in beperkte mate bruikbaar.

Onderdelenlijst R1,R4 = 100 kQ R2,R3 = 47 kQ R 5 . . .R7 = 560 Q . .1 kQ Dl D2 D3 IC1

LED rood LED groen LED geel 4028

1 standaardprint formaat 1 onderdelenkosten ongeveer f 10,-

elex -

8-13

tuinhuis-verlichting

tt

uit de brand met een akku

Toen de brandweer arriveerde, was er al niets meer te blussen. Wie de smeulende houtrestanten zag, wist meteen dat er voor het met zorg getimmerde tuinhuisje geen redding mogelijk was. Alleen het kleine petroleumlampje dat 's avonds als verlichting diende, stak schuldbewust, en beroofd van zijn glasballonnetje, uit de as. Eigenlijk was het al gebeurd voordat iemand kon reageren: deur open, vlaagje wind, lampje om; en toen stond plotseling het hele tafelkleed in brand. 8-14

elex

Het verhaal van de eigenaar was te voorspellen: "Ik kan toch onmogelijke een elektrische leiding van de straat naar mijn volkstuintje laten aanleggen! Weet u wel wat dat kost?" Handwringend trachtte d e onvrijwillige brandstichter de dienstdoende politieman ervan te overtuigen dat hij er niets a a n kon doen. "Als u nog van plan bent een nieuw huisje neer te zetten, moet u het toch eens met een autoakku proberen. Heb ik zelf al jaren. Nooit problemen mee. . ." — de buurman, wiens

huisje o p wonderbaarlijke wijze voor de vlammen was gespaard, mengde zich in het gesprek. Die h a d vast wel gelijk, maar hij zou niet zo moeten grijnzen. . . Behoort u ook tot de gelukkige bezitters van een mini-bungalowtje in het groen? En nog geen elektrisch licht? Dan moet u beslist verder lezen, want het enige wat u daarvoor nodig hebt, is een autoakku en een handvol elektronica. Kan ook mee naar de c a m p i n g . Dus: berg de kaarsen maar vast op en als die petro-

leumlamp leeg is, m a g hij voortaan als dekoratie o p de boekenplank staan — met de komplimenten van Thomas Alva Edison.

Akku-bewaker Soms kan het zelfs zonder elektronica, bijvoorbeeld in het schuurtje waar het tuingereedschap ligt. In dat geval hebt u niet eens een akku nodig, want als het moet, vindt u ook met een zaklamp wel wat u zoekt. Maar in een tuinhuisje, waar men o p warme zomeravonden een

naar lamp

? autoakku 12V

A1,A2 = IC1 = nA747

kaartje legt en d e fles o p tafel zet, g a a t d e tijd snel. Per d a g kan d e kontinue verlichtingsduur d a n wel vier uur of meer b e d r a g e n en bij een dergelijk verbruik zal zelfs d e meest energieke akku na enkele d a g e n zijn uitgeput. Als w/e niet onverwachts in het donker willen zitten, zullen we d e ladingstoestand van d e akku in d e gaten moeten houden; en d a t is precies wat d e schakeling die in figuur 1 getekend is, voor ons doet. Twee lichtdioden geven aan, of d e akku nog vold o e n d e g e l a d e n is: brandt d e groene LED, d a n kunnen we het bijladen nog even uitstellen, maar d e rode LED geeft a a n dat het d e hoogste tijd is. Als we na het oplichten van d e rode LED niet bijladen, schakelt d e akku zichzelf na verloop van tijd uit. Deze voorziening kan van b e l a n g zijn als het kaartgezelschap d a t naar huis wankelt, te beneveld Is om het licht uit te doen.

De schakeling De twee belangrijkste eig e n s c h a p p e n van d e schakeling (waarschuwen en uitschakelen) vinden we terug in het schema.

Figuur 1. Het hart van de akkubewaker bestaat uit twee komparators die verbonden zijn met een gemeenschappelijke referentie-spanningsbron. De schakeldrempels worden ingesteld met PI en P2. Bij een bepaalde waarde van de akkuspanning (instelbaar met P2) licht de rode LED op; deze geeft aan dat men de akku moet bijladen. Bij voortgezet stroomverbruik zal de akkuspanning dalen tot de waarde van de tweede schakeldrempel (instelbaar met PI); dit heeft tot gevolg dat de akku automatisch wordt uitgeschakeld. De voedingsstroom van de relaisspoel loopt via het relaiskontakt re ("houdschakeling"); om de akkubewaker opnieuw te aktiveren moet men op de druktoets SI drukken. Figuur 2. Wat een komparator doet, is hier grafisch weergegeven. In de bovenste grafiek zijn twee rechte lijnen getekend. De horizontale lijn stelt de stabiele referentiespanning aan de "—"-ingang voor, en de schuine lijn geeft de stijgende spanning aan de "+ "-ingang weer. Ook de komparators in onze schakeling werken zoals hier is getekend. In de onderste grafiek zien we wat er gebeurt als de spanning aan de "-/- "-ingang groter wordt dan de referentiespanning: de uitgang van de niet-tegengekoppelde versterker klapt om van (bijna) nul naar een waarde die iets lager is dan de voedingsspanning.

86712X-1

2 *'-'ingang

(V)

A

"+"-ingang >/^

yT

"-"-ingang

-

^

0^1

1

k ~

*Uultgang (V) *

1. 86712X-2

elex — 8-15

Voor beide taken is het nodig dat de akl<uspanning vergeleken wordt met een vaste referentiespanning. Daaronn bevat d e sctiakeling twee spannlngvergelijkers (in vaktoal: komparators); dat zijn A1 en A2. Lezers die al wat langer aktief zijn o p tiet g e b i e d van d e zelfbouwelektronica, zullen schakelingen van dit type wel eens vaker gezien hebben. Een komparator wordt bijna altijd opgebouwd rond een opamp, en beschikt over twee ingangen die in het schema met een plusteken en een minteken worden a a n g e d u i d . Stel dat de min-ingang is verbonden met een vaste spanning en dat d e spanning die a a n de plus-ingang wordt toegevoerd, variabel is. Als d e spanning o p "-f" lager is d a n d e spanning o p '—' zal de uitgang van de komparator "logisch nul" zijn. Met welke spanningswaarde de toestand "logisch nul" overeen komt, hangt af van de soort voeding die wordt toegepast. Als de voeding enkelvoud i g is, komt "logisch nul" overeen met d e waarde van de voedingsnul, en bij een symmetrische voeding is "logisch nul" d e waarde van de negatieve voedingsspanning. In het algemeen kunnen we dus zeggen: "logisch nul" a a n d e uitgang van een komparator houdt in, dat de spanning d e "laagste" waarde aanneemt die in de voeding te vinden is. Deze waarde wordt overigens nooit helemaal bereikt, want er is altijd sprake van een klein verschil; hoe groot het verschil is, hangt af van het toegepaste o p a m p-type. Terug naar d e logische nivo's o p onze komparatoringangen. Wordt de spanning a a n de "-f-"-ingang ook maar in d e geringste mate groter d a n de spanning a a n de andere ingangspen, d a n zal d e uitgangsspanning een "sprong" maken naar een waarde die (bijna) gelijk is a a n de positieve voedingsspanning. Met de verschillende spannings8-16 -

elex

u.'akku (V)

•

Upot (V)

©—l kool baan

-k>per

5V

waarden die de uitgang aanneemt, kunnen we "iets" sturen (zie figuur 2). In onze schakeling wordt de vaste spanning a a n de negatieve ingangen van de opamps geleverd door een 5-V-spanningsregelaar. De beide "-(-"-ingangen van d e komparators zijn elk verbonden met een eigen spanningsleverancier: twee potentiometers, waarvan de loper zo wordt ingesteld, dat d e afgenomen spanning iets groter is d a n 5 V. Wat gebeurt er nu als d e akkuspanning daalt? De referentiespanning a a n de uitgang van d e spanningsregelaar blijft onveranderd (5 volt, zolang d e ingangsspanning van de regelaar hoog genoeg is). Omdat d e potentiometers rechtstreeks o p de akku zijn aangesloten, zal d e spanning o p d e lopers langzaam dalen. In figuur 3 wordt d e samenhang grafisch verduidelijkt. Zodra de akkuspanning minder wordt d a n 11 volt, zal de loperspanning van d e potentiometers (bij een b e p a a l d e instelling van de lopers) lager worden d a n 5 volt. Als we nu d e loper van P2 iets meer naar massa draaien d a n de loper van PI, bereiken we dat A2 iets eerder omschakelt d a n A l . Als de

Figuur 3. Deze grafiek ziet er wat ongewoon uit; daarom een liorte toelichting: in de figuur is geteliend hoe de loperspanning van een potentiometer (bijvoorbeeld PI) verandert als de spanning over de hele potentiometer met een bepaalde waarde verandert. In de tekst wordt gezegd dat de akkuspanning die over de potentiometer staat, kan dalen van 12 naar 11 volt (delta Ua). Hoe groot is nu de daling van de loperspanning als deze op 5 V was ingesteld? De daling (delta Up) moet in elk geval kleiner zijn dan 1 V. De vertikale as geeft de spanning over de potentiometer weer (van O tot 12 V). Diezelfde spanning is getekend op de horizontale as (van nul tot het punt Up). Als we de loper van de potentiometer voorstellen door middel van een pijl (onder), kunnen we uit het verschil van de ordinaten afleiden, hoe groot de daling van de loperspanning (delta Up) is. (Delta Up komt dus overeen met de lengte van het stippellijn-gedeelte dat tussen de dikke, schuine lijnen valt.) Als we de loper naar massa draaien, zien we duidelijk dat niet alleen de absolute spanning steeds kleiner wordt, maar ook het spanningsverschil.

akkuspanning nog niet onder d e kritische grens g e d a a l d is, zal de spanning aan d e "-(-"-ingang van de o p a m p hoger zijn d a n die a a n de '—'-ing a n g . De uitgang van de komparator (opamp) is d a n positief en de groene LED licht o p Klapt de spanning a a n d e komparator-uitgang om, d a n wordt de uitgangsspanning bijna gelijk a a n d e voedingsnul (massa). Nu kan de rode LED D3 oplichten: de stroom vloeit van de uitgang van d e 5-V-spanningsregelaar naar de opamp-uitgang (want die ligt nu immers o p het nivo van de massa). Bij komparator A l gebeurt a a n d e ingangen hetzelfde als bij A2 (met dit verschil dat het omschakelpunt, zoals reeds gezegd, iets verschoven is). De uitg a n g van A l stuurt via Tl een relais, dat opgenomen is in een "houd-schakeling". Via het relaiskontakt re kan uit de akku een stroom naar de schakeling vloeien. Die stroom voedt niet alleen de schakeling, maar ook de spoel van het relais; zolang er stroom naar de schakeling vloeit, blijft het relais dus aangetrokken. Als A l omschakelt, valt d e basisstroom von Tl weg; hierdoor zal Tl sperren, zodat het relais afvalt. Omdat het relais-kontakt S2 nu geo p e n d is, zijn de schakeling en het relais beide stroom loos. Als we verder niets doen, blijft dat ook zo. Zodra we echter op druktoets SI drukken, wordt het relais weer bekrachtigd; hierdoor krijgt de schakeling weer stroom en Tl g a a t opnieuw geleiden. Als we nu SI loslaten, zal Tl blijven geleiden (mits natuurlijk de akkuspanning hoog genoeg is). Het zal duidelijk zijn, dat d e aansluitingen van d e belasting achter (en niet voor) kontakt re moeten liggen. Het stroomverbruik van d e bewakingsschakeling zal, afhankelijk van het relais-type, maximaal 475 mA bedragen. Dat lijkt veel, maar als we in aanmerking nemen

Onderdelenlijst

vermogen 4W 8W 12 W

(kontakt)stroom 0,33 A 0,67 A 1A

1 2 3

21 W 42 W 63W

1,8 A 3,5 A 5,3 A

Cl

remlicht

1 2 3

18 W 36 W 54 W

1,5 A 3A 4,5 A

Tl Dl D2 D3

groot licht

1 2 3

60 W 120 W 180 W

5A 10 A 15 A

clignoteur

Tabel. Hoeveel stroom de kontakten van het relais moeten kunnen verdragen, hangt af van de lampjes. De juiste waarde (in A) vinden we door het vermogen van de lamp (in

W) te delen door 12 V. Als er meer dan een lamp is, dient men de vermogens op te tellen. De tabel geeft enkele voorbeelden.

hoe groot d e kapaciteit van een autookku is, hoeven we ons wat dit betreft geen zorgen te maken; het verbruik van d e autogloeilampjes die o p de akku worden aangesloten, is bijna altijd hoger.

steeds oplicht, moet d e loper van P2 zover In de richting van massa ged r a a i d worden, tot ook d e rode LED juist begint o p te lichten. Het kan zijn, dat d e rode LED al licht geeft bij een hogere spanning d a n 11,5 volt. In dat geval moet d e loper Iets naar "-I-" gedraaid worden. Soms is het nodig, deze procedure meerdere malen achter elkaar te herhalen. Het afregelen van PI g a a t o p soortgelijke wijze. Stel de netvoeding in op 11 V en draai a a n de loper van PI tot het relais bij d e genoemde spanning juist afvalt! Het verdient aanbeveling dat men ook deze procedure enkele malen herhaalt.

Afregeling Ten behoeve van de atregeling vervangen we d e akku door een regelbare netvoeding die 400. . . .500 mA kan leveren. Eerst stellen we de voeding in o p 12 volt. Daarna draaien we de loper van PI tegen de aanslag a a n d e zijde van de voedingsspanning. Druk vervolgens o p SI en laat de knop meteen weer los. Als d e schakeling g o e d werkt, zal het relais aantrekken. De loper van P2 wordt nu vanaf massa n a a r " + " gedraaid totdat d e groene LED begint o p te lichten. Dan draaien we a a n de regelpotentiometer van de netvoeding: d e spanning moet nu ongeveer 0,5 V lager worden ingesteld. Als de groene LED nog

In- en uitschakelen Als de tuinhuis-verlichting wordt uitgeschakeld, moet ook d e schakeling buiten bedrijf zijn. Voor d e schakeling zelf zou het niet nadelig zijn ais hij kontinu in werking was, maar door het voortdurende stroom-

12 kS 180 Q 220 Q 100 Q

R1 R2 R3 R4

aantal 1 2 3

lamptype parkeerlicht

P1,P2 = lO-kQ-instelpotmeter = 10MF/16 V

C2 = 270 nF = = = =

BC517 1N4148 LED groen LED rood

IC1 = n^ (LM) 747 IC2 = 78L05 S1,S2 = druktoets (maakkontakt) Rel = relais 12 V (max. 400 mA), min. 1 maakkontakt (belastbaarheid al naar gelang de aangesloten lampen) Elex-standaardprint, formaat 1 Kosten (zonder akku); ca. f 1 5 , -

verbrulk van het relais zou zelfs d e grootste auto-akku op den duur uitgeput raken. Een aan/uit-schakelaar in d e positieve voedingslijn behoort natuurlijk tot de mogelijkheden; maar mooier is, ook het uitschakelen elektronisch te realiseren (met behulp van R4 en de druktoets S2). Door S2 te sluiten, trekken we de basisspanning van Tl naar massa, zodat d e transistor spert. Hierdoor valt het relais af en g a a t het licht uit. We kunnen het licht weer inschakelen door o p SI te drukken.

geld op 11,5 V en ook P2 moet iets hoger worden ingesteld. Of de stand van PI juist is, kunt u kontroleren door de akku, bij wijze van proef, zover te ontladen dat d e motor nog net wil starten (zie ook: ventilatorautomaat" in dit nummer). Het relais m a g dan niet aantrekken.

Licht in de tent Deze schakeling kan ook haar nut bewijzen als men onderweg is met een tent of een kampeerwagen. Als de akku niet alleen gebruikt wordt voor de auto maar ook voor d e verlichting, kan de akku ongemerkt zover uitgeput raken dat de motor niet meer starten wil. Onze schakeling lost dit probleem op. Bij deze toepassing moet PI echter worden afgereelex - 8-17

vifalkman-i

m

>ster

aktieve mini-luidspreker met IC-versterker

Tast het luisteren naar muziek met betiulp van een walkman de verstandelijke vermogens aan? Dit vraagstuk is nog niet onderzoctit; maar wie in tiet spitsuur om zich heen kijkt, zou bijna denken dat het antwoord bevestigend moet zijn. Want hoe is het anders te verklaren, dat steeds meer mensen zich met een hoofdtelefoon over de oren in het razende verkeer storten? De walkmannen (en -vrouwen) vinden we onder weggebruikers van alle soorten: voetgangers, fietsers, automobilisten — zelfs skiërs schijnen niet altijd zonder geiuidsbehang te kunnen. Zijn ze levensmoe? Wat 8-18 -

elex

dat aangaat, tasten de psychologen nog in het duister. Vast staat echter, dat vele walkman-gebruikers het b e l a n g van hun oren onderschatten. Zonder deze akoestische alarmsensoren wordt, om maar iets te noemen, verkeer dat van achteren nadert, niet meer waargenomen; ook claxon-signalen, de sirenes van d e ambulance, hulpgeroep (en aanverwante kreten), verdrinken al snel in d e muziek. Voelt u zich aangesproken? Dan bent u misschien wel geïnteresseerd in de alternatieve weergever die de Elex-redaktie in dit artikel a a n u voorstelt: een

draagbare mini-luidspreker die kan worden aangesloten op de hoofdtelefoon-uitgang van de walkman. Ook in sociaal opzicht kan dit een nuttige uitbreiding zijn, want anderen willen (soms) ook wel eens meeluisteren.

Van hoofdtelefoon naar luidspreker Hebt u wel eens geprobeerd een luidspreker a a n te sluiten op d e hoofdtelefoon-uitgang van uw walkman? Dan zult u ongetwijfeld hebben vastgesteld dat dit nauwelijks zin heeft. Het opwekken

van een redelijke geluidsdruk in een luchtvolume van meerdere kubieke meters, vereist nu eenmaal meer vermogen d a n de ingebouwde versterker van de walkman kan leveren. Houd er overigens rekening mee, dat niet alle walkmans bestand zijn tegen laagohmige belastingen. Als u een luidspreker of een laagohmige hoofdtelefoon aansluit o p een hoogohmige uitgang, wordt de eindtrap zo g o e d als kortgesloten. In dat geval laten d e defekten niet lang o p zich wachten: soms kost het alleen een zekering, maar als u pech hebt, zullen de eindtransistoren hef bege-

"U|IOOM|

10V' -

OHIH

C13

II

i

rC /

IR

*,r„

3...6V I 10011 10V

é—^

ven. Neem dus geen onnodige risiko's en sluit de luldsprel<er a a n met behulp van een luidspreker-versterl<er. Kleine audio-versterkers zijn in Elex natuurlijk al vaker gepubliceerd, maar een booster-versterker voor d e walkman moet voldoen a a n enkele bijzondere eisen. De versterker moet niet alleen klein en d r a a g b a a r zijn, maar ook

é

^

•—•—•

genoegen nemen met een zeer lage voedingsspanning (dezelfde spanning vi/aarmee ook d e walkman wordt gevoed). Omdat een lage voedingsspanning geen grote vermogens toelaat, moet het rendement zo hoog mogelijk zijn; tenslotte wil men zijn favoriete muziek ook bij verkeerslawaai nog kunnen horen. Van Telefunken is echter een

nieuw IC verkrijgbaar, dat voor deze toepassing ideaal is: een voedingsspanning van 3 volt is al voldoende, en het IC is geschikt voor stereo-weergave. Ten behoeve van de hoofdtelefoon-llef hebbers hebben we d e versterker ook geschikt gemaakt voor hoofdtelefoon-gebruik, maar daarover straks meer

F/guur 1. Dit minuscule versterltertje is bepaald geen krachtpatser, maar dat hoeft ook niet. Het belangrijkste kenmerk van dit IC is de zeer lage voedingsspanning: 3 V is al voldoende. Het vermogen is weliswaar niet groot (maximaal 200 milliwatt) maar voor een kleine luidspreker is het genoeg. De geluidssterkte wordt groter, als men de luidspreker onderbrengt in een aangepast kastje. Omdat er slechts enkele externe komponenten nodig zijn, is het niet moeilijk met dit IC een komplete versterker op te bouwen. Figuur 2. Een klusje voor de knutselaar. De versterker wordt samen met een miniluidspreker en een batterijhouder ondergebracht in een kastje dat ongeveer even groot is als de walkman. Het geheel wordt bij elkaar gehouden door (bijvoorbeeld) twee stevige elastieken. Passende materialen zijn in vele soorten verkrijgbaar.

De schakeling Wie een interessant schema verwacht, komt deze keer bedrogen uit. De meeste onderdelen van onze versterker zitten in het IC en d e weinige externe komponenten vertellen ook al niet veel over de werking. Daarom zullen we ons (bij wijze van uitzondering) niet bezighouden met het inwendige. elex - 8-19

Figuur 3. Uit de grafielf Itunnen we aflezen wat het maximale vermogen is bij een bepaalde kombinatie van voedingsspanning en luidspreker/hoof dtelefoon-impedantie.

Onderdelenlijst R1,R2 = 47 kQ R3,R4 = 1 kQ C1,C7,C14 = 1 0 0 | J F / 1 0 V C2,C12 = 1 nF C3,C8,C13 = 100 nP C4,C11 = 2 2 M F / 1 0 V C5,C10 = 150 nF C6,C9 = 4 7 0 H F / 1 0 V IC1 = U2432B S I = aan/uit-schakelaar, enkelpolig 1 Elex-standaardprint, formaat 1 Kosten (zonder batterijen, kast en luidspreker): ca. f 20,—

Tenslotte moet het IC, als tiet ooit defekt raakt, In zijn geheel worden vervangen. We beschouwen het IC dus als een "black box" en lichten uitsluitend de funktie van enkele externe komponenten toe. De weerstanden R3 (linkerkanaal) en R4 (rechterkanaal) bepalen de versterking (bij de gegeven waarden 8-maal). De versterkingsfaktor wordt hoger als men voor deze weerstanden een kleinere waarde kiest, maar in dat geval moet ook de waarde van C4 en C11 worden aangepast. De juiste (hogere) waarde volgt uit d e formule: R3 • C4 = R4 • C11 = 6 ms

Bouw en toepassing Wie de versterker wil inbouwen in een klein kastje, kan kiezen uit vele mogelijkheden, afhankelijk van d e toepassing. Als men de booster hoofdzakelijk in huis wil gebruiken, ligt het voor de hand dat men hem kombineert met een netvoeding (bij voorkeur 5 of 6 volt) en een stel externe stereo-boxjes. Omdat bij deze voedingsspanning het uitgangsvermogen van het versterkertje ongeveer 200 milliwatt bedraagt, kan elke goedkope mini-luidspreker (of zelfs een kompakte box) worden aangesloten (zie tabel). Bij mobiel gebruik 8-20 -

elex

heeft de luidspreker tot voordeel dat de oren niet geheel tegen het omgevingsgeluid worden afgeschermd. Voor deze toepassing moet het geheel natuurlijk tot een kompakte eenheid worden samengebouwd: batterijhouder, luidspreker(s) en schakeling worden daarom in dezelfde kast gemonteerd. Bij het gegeven printontwerp is het helaas niet mogelijk de versterker om te schakelen naar mono; d e beide kanalen kunnen dus niet via een enkele luidspreker worden weergegeven. U kunt derhalve kiezen uit de volgend e mogelijkheden: 1) tweede luidspreker in een afzonderlijk kastje, 2) beid e luidsprekers in dezelfde kast, 3) slechts één kanaal aansluiten. Belangrijk: nooit beide luidsprekeruitgangen met elkaar verbinden! Ideeën over d e vormgeving van kleine walkmanboxjes kunt u opdoen in de etalages van de audio-vakhandel. Figuur 2 geeft een voorbeeld van een boxje voor mobiel gebruik, maar als u er zelf even over nadenkt, vindt u wellicht een betere oplossing! In plaats van luidsprekers kunnen ook hoofdtelefoons worden aangesloten. U kunt meerdere exemplaren parallel schakelen, maar houdt er rekening

mee dat de totale impedantie niet lager m a g zijn d a n 4 Q. (bij een voedingsspanning van 3 V). Mogelijke kombinaties zijn: een exemplaar van 4 Q, twee van 8 Q, vier van 16 Q, of zelfs acht van 32 Q. De schelpen worden in twee groepen parallel geschakeld: links en rechts. Nog iets over het vermogen dat de versterker kan leveren. De tabel geeft aan, welk vermogen we maximaal mogen verwachten bij een b e p a a l de kombinatie van voedingsspanning en belastingsimpedantie. Wie het precies wil weten kan de grafiek (figuur 3) raadplegen; deze toont de relatie tussen voedingsspanning (Us), uitgangsvermogen (Po) en belastingsimpedantie (RL). Met het begrip uitgangsvermogen bedoelen we, zoals gewoonlijk, het maximale vermogen bij volle uitsturing.

II'

Ub

-9odH>Jo

RL

Po

2,0 V 4 Q 25 mW 3,0 V 8 Q 65 mW 4,5 V 8 Q 200 mW

Tabel. Uitgangsvermogen in watt bij verschillende kombinaties van voedingsspanning I en luidsprekerimpedantie.

ventilator-automaat

. .frisse wind tegen zonnerse hitte. . . Als de zon genadeloos op het dak van een (stilstaande) auto staat te branden, lijkt het interieur binnen de kortste keren op een oven. Met een elektronische sturing van de ventilator kunnen we daar gelukkig wat aan doen. . .

Elk jaar gedurende de zomer kan het gebeuren dat zicti een merkwaardig meteorologisch! fenomeen voordoet dat niet zelden d e onwetende bevolking schrik aanjaagt: d a n scheurt het wolkendek plotseling zomaar open en een schitterend schijnsel verlicht de hemel — een licht dat niet alleen de ogen verblindt, maar ook a a n g e n a m e warmte of zelfs hitte verspreidt.

De oorzaak van dit verschijnsel is een grote ster die, zoals in oude geschriften kan worden opgezocht, ook wel "zon" genoemd werd. De stralen van deze "zon" laten niet alleen vruchtbaar land (en onze keel) verdrogen — nee, ook bezitters van gemotoriseerde voertuigen kunnen een woordje meepraten over deze narigheid: als dit in onze kontreien zeldzame feno-

meen zich voordoet terwijl het voertuig in de open lucht staat en genadeloos is overgeleverd a a n de straling, dan kan dit tot oververhitting van het interieur leiden. Temperaturen tot ver boven de 60 of 70 graden Celsius vormen geen uitzondering, zeker als de raampjes dicht zijn. Dat is dus een knap vervelende verrassing, als de familie van de zondagse wandeling terugkomt bij

d e parkeerplaats, en er van de lekkere picknickproviand nog slechts klompjes gesmolten kaas over zijn, en in plaats van de chocoladereep voor de kinderen alleen nog maar een bruine vlek op de bekleding van de achterbank. Het is gelukkig helemaal niet zo moeilijk om je te wapenen tegen dit soort rampen. De auto zelf bevat al een probaat elex -

8-21

r

>-^=H

r

NTC IkSbii 25°C

12V auto-

I I

1^

,

i "^fs NTC

rood oranje bruin 5V6 400mW

lAA tegenmiddel: de ventilator, die nu eenmaal niet aileen dient om de auto te verwarmen — als de motor niet loopt kan ook koele iuctit worden aangezogen. Het is dan natuurlijk wel gewenst om tiem op het juiste moment automatiscti a a n het werk te zetten. Geen probleem; ook hier staat de elektronic a weer met raad en d a a d aan onze zijde. Dat wil zeggen: U voegt d e d a a d bij het woord door de soideerbout vast warm te stoken, terwijl wij voor de raad zorgen middels onderstaande beschrijving.

Één schakeling met twee taken Laten we nu maar weer een beetje serieus worden. Het weer is per slot van rekening ook zo al slecht genoeg. Ondanks alle sombere voorspellingen en lagedrukgebieden o p de weerkaart wensen wij U (en onszelf natuurlijk) een zonnige zomer! Als onze wens vervuld wordt, kan deze ventilator-automaat nog wel eens goede diensten bewijzen. Hij werkt ais volgt: Een warmtesensor stelt vast wanneer er een b e p a a l d e 8-22

elex

86703X-2

"kritische" temperatuur in de auto wordt overschreden. Door middel van een relais wordt de ventilator die in elke auto zit, ingeschakeld, zodat er frisse lucht wordt aangezogen die voor de nodige afkoeling moet zorgen. Een hysteresis-schakeiing zorgt ervoor dat de ventilator niet onmiddellijk weer wordt uitgeschakeld; de temperatuur moet eerst een paar graden (ongeveer 5°C) g e d a a l d zijn. Nog even over het stroomverbruik: daar gaat het om in het linker gedeelte van de schakeling van figuur 1 Een verschiltrap vergelijkt een gedeelte van de akkuspanning met een referentiespanning die door een zenerdiode wordt geleverd. Zodra de akkuspanning onder een kritische waarde daalt, wordt de ventilator vanzelf weer uitgeschakeld; een gloeiendhete auto is altijd nog beter (of: minder slecht) d a n een lege akkul

De temperatuurmeter We zullen d e schakeling nu wat nauwkeuriger bekijken. Zoals al gezegd, dient een deel voor de

bewaking van de akkuspanning en een deel voor het meten van de temperatuur. Toch zullen we een NTC-weerstand (die we anders zo graag in Elex-schakelingen gebruiken) vergeefs zoeken. Bij deze "auto-ventilator" gebruiken we de temperatuurafhankelijkheid van een transistor, om precies te zijn van de spanning over d e basis-emitterovergang, die tussen de 0,6 en 0,7 V ligt. Bij stijgende temperatuur daalt deze spanning: boven een bepaalde, met P2 instelbare 'hittedrempel" g a a t Tl geleiden en schakelt via T2 het relais in. Dit relais overbrugt de in de auto aanwezige ventilatorschakeling. Omdat T1 g o e d "kontakt" moet maken met de omgevingslucht, hebben we hiervoor een vermogenstype gekozen. Weerstand R12 zorgt voor de al eerder genoemde hysteresis. De spanning die optreedt bij het aktiveren van het relais komt vla deze weerstand o p de basis van T1, zodat een lichte daling van de temperatuur (ten gevolge van d e aktiviteit van de ventilator) niet meteen weer de ventilator doet uitschakelen.

Figuur 1. De temperatuur wordt hier gemeten door een transistor (Tl), waarvan de sctialteldrempel verandert bij toenemende temperatuur in liet interieur van de auto. Naast liet temperatuurgedeelte, zorgt een al(l<uspanningsbewalter ervoor dat de ventilator, die met Rel wordt ingeschakeld, niet te lang in aktie blijft. Dit gedeelte is als verschilversterker uitgevoerd en is links in het schema te zien. De akkuspanning (na de spanningsdeler R1-R2-P1) wordt vergeleken met een referentiespanning die door de zenerdiode Dl wordt geleverd. De verschiltrap heeft het voordeel dat de temperatuurafhankelijkheid van de beide transistoren wederzijds wordt opgeheven. Figuur 2. De instelling van de schakeltemperatuur wordt wat gevoeliger, als R8 wordt vervangen door een serieschakeling van een NTC en een gewone weerstand van 3,9 kQ.

Door toepassing van d e zenerdiode Dl is de referentiespanning op P2 zo stabiel, dat de kritisctie temperatuurgrens steeds precies wordt aangetiouden. Bij zenerdioden van 5,6 V is de temperatuurkoëfficient nagenoeg nul! De spanningsbewaking t.bv de akku gesctiiedt door middel van de verschiltrap die me T4 en T5 is opgebouwd. Wij tiebben voor deze methode gekozen, omdat d e temperatuuraftiankelijktieid van T4 die van T5 kompenseert, en omgekeerd. Zolang de akkuspanning tioog genoeg is, geleid T4, terwijl T5 en T3 sperren. Als d e akkuspanning daalt, zal ook de basisspanning van T4 dalen. De kollektorstroom van T4 daalt en dus ook de spanning over R3. Zodra deze spanning zover g e d a a l d is dat de basisemitterovergang van T5 kan g a a n geleiden, krijgt T5 basisstroom via R6 en T3 gaat dan ook geleiden. Hierdoor zal T2 g a a n sperren — het relais valt weer af. Omdat d e akku een bep a a l d e tijd nodig heeft om weer "op verhaal te komen", m a g de ventilator pas weer inschakelen ais de spanning weer een flink stuk boven de drempelspanning is gekomen. Het ligt dus voor d e hand dat we ook hier een hysteresis moeten inbouwen. Daarvoor dient R5: de basis van T5 krijgt via T3 en deze weerstand een extra stroom. D2 voorkomt dat er via R10 een stroom naar de basis van T5 kan lopen. IVIet P1 wordt de "kritische akkuspanning" ingesteld, dat is dus de spanning waarbij het relais weer moet afvallen (bijvoorbeeld 11,5 V). De waarde van d e hysteresis bedraagt ongeveer 0,5 V, zodat de schakeling bij 12 V weer wordt geaktiveerd.

Afregeling van de temperatuurdrempel In de eerste plaats moeten we er even op letten dat

d e akkuspanning hoog genoeg is, zodat de schakeling zichzelf niet meteen uitschakelt. Dan draaien we P2 zolang terug, tot het relais net afvalt. Nu warmen we T1 op, bijvoorbeeld met een infraroodlamp. Op een gegeven moment zal het relais moeten aantrekken. Met een gewone (huishoud)thermometer kunnen we kijken bij welke temperatuur dat gebeurt. De inschakelgrens kan worden verhoogd door de loper van de potmeter in de richting van R9 te verdraaien. Wie denkt dat deze instelmogelijkheid niet nauwkeurig genoeg is, kan desgewenst R8 vervangen door de serieschakeling van een NTCen een normale weerstand van 3,9 kQ (figuur 2).

zetten: groot licht, achterruitverwarming enzovoorts. Zodra het relais afgevallen is, moeten de andere verbruikers ook meteen worden uitgezet en proberen we de motor een paar keer te starten. Als dat niet meer lukt, is de spanningsdrempel met PI te laag ingesteld. PI moet dan "opengedraaid" worden (de weerstand van de potmeter moet kleiner worden). Let even g o e d op: bij auto's met een automatische versnellingsbak kunnen we deze afregelmethode beter niet toepassen, omdat deze niet kunnen worden aangesleept of -geduwd. Dan kunnen we het beter in de garage proberen en de akkulader "standby" houden.

Afregeling van de akkubeveiliging

Installatie:

PI wordt zo ingesteld, als al gezegd, dat het relais bij een spanning van ongeveer 11,5 V afvalt, onafhankelijk van de temperatuur Het verdient aanbeveling dit deel van de schakeling onder zo realistisch mogelijke omstandigheden uit te testen, alvorens op reis te g a a n naar het zonnige (en warme) Italië! De ventilatormotor verbruikt immers 80 watt of nog meer. We hoeven in elk geval niet op krachtige zonneschijn te wachten: die bootsen we na door middel van een 1-kQ-weerstandje tussen de basis van Tl en d e voedingsplus. Dus: we parkeren de wagen in een niet te drukke straat (voorzichtigheidshalve!), zetten de motor uit en aktiveren de schakeling met het weerstandje van 1 kQ. De ventilator moet nu ingeschakeld worden en we wachten af tot het relais weer afvalt wegens dreigende uitputting van de akku; voor alle zekerheid houden we de akkuspanning ook met een multimetertje in de gaten. Om de akku sneller "leeg" te krijgen, kunnen we nog allerlei "dikke" stroomslurpers aan-

We moeten d e schakeling natuurlijk direkt a a n de akku hangen, en niet achter het kontaktslot! Want wie laat g r a a g d e sleutels zitten als hij uit de auto stapt. Zoals al eerder gezegd, komen de relaiskontakten parallel a a n de schakelaarkontakten van de ventilator Het spreekt vanzelf dat deze "uit" moet staan als de schakeling gebruikt gaat worden. We konden het relais niet meer kwijt op de print — bij de meeste auto's is er echter achter het dashbord nog een hele berg ruimte. Tl m a g niet direkt in het zonlicht staan, zodat de print het beste ook daar ergens kan worden gemonteerd. We hoeven de schakeling immers niet te zien, maar alleen te voelen — dat wil zeggen de uitwerking ervan: een a a n g e n a m e koelte in plaats van oventemperaturen, als we van onze wandeling terugkomen.

Onderdelenlijst R1 = 6,8 l
T4,T5 = BC547B D l = zener 5,6 V/400 m W D 2 . . .D4 = 1N4148 PI = 1-kQ-instelpotmeter P2 = 250-Q-instelpotmeter S I = schakelaar enkelpollg aan-uit Rel = 12 V-relais, kontaktbelastbaarheid minstens 10 A 1 standaardprint formaat 1 onderdelenkosten ongeveer i 12,50 zonder relais

elex -

8-23

vluchtrecorders de vliegende getuige ia.

De getuige is ondergedoken — letterlijk: op een diepte van een paar duizend meter, ergens in de zee tussen Japan en Rusland, ligt de vluchtrecorder van de Koreaanse Jumbo die in de herfst van 1983 neerstortte, getroffen door een Sovjet-raket. Als dit a p p a r a a t ooit gevonden wordt, hoeven we niet te verwactiten dat het ons nog veel te melden heeft, want intussen zal de kast door het agressieve zeewater ongetwijfeld zijn weggevreten. Toch zijn vluchtrecorders in vele opzichten bijna onverwoestbaar; ze worden imnners ontworpen om een ramp onbeschadigd te kunnen overleven. Een val van grote hoogte kunnen ze doorstaan, omdat ze berekend zijn o p een duizendvoudige vergroting van de zwaartekracht (het gewicht neemt d a n toe met een faktor 1000). Ook a a n de hittebestendigheid worden hoge eisen gesteld. Vanwege het brandrisiko moet een vluchtrecorder bestand zijn tegen een temperatuur van 1100°C, gedurende een half uur. 8-24 -

elex

Daarom wordt d e kast dubbelwandig uitgevoerd; de tussenruimte vult men met een schuim-materiaal dat gedrenkt is in een vloeistof. De vloeistof verdampt door de hitte en neemt daarbij warmte op. Omdat men overbelasting zoveel mogelijk wil vermijden, wordt de recorder in de staart van het vliegtuig aangebracht. De ervaring leert namelijk, dat daar de kans o p schade het geringst is. De voeding wordt betrokken uit het boordnet van het vliegtuig; daarom blijft de b a n d bij een ernstig ongeval automatisch stilstaan. Het installeren van een onverwoestbare vluchtrecorder heeft natuurlijk geen zin als men het a p p a r a a t later niet kan terugvinden. Aan land kan men de

"black box" gemakkelijk herkennen a a n zijn felrode kleur. Als de recorder op de zeebodem terecht komt, meldt hij zich door middel van een ultrasoonzender die a a n de buitenzijde van de kast gemonteerd is. Tot 30 d a g e n na de ramp zendt de recorder akoestische signalen uit, die met behulp van speciale zoek-apparatuur gelokaliseerd kunnen worden tot op een diepte van 6000 m. In feite worden de gebeurtenissen a a n boord geregistreerd door twee a p p a raten. De "Flight Data Recorder" is de eigenlijke vluchtrecorder; tijdens de vlucht tekent deze de technische gegevens op. Bovendien is er de "Cockpit Voice Recorder", die tot doel heeft de gesprekken in de cockpit en het ge-

Figuur 1. De luchtvaartmaatschappijen rusten hun machines uit met twee elektronische getuigen: de "Flight Data Recorder" legt de technische vluchtgegevens vast; de "Cockpit Voice Recorder" registreert de gesprekken in de cockpit en het gesproken radioverkeer.

sproken radioverkeer vast te leggen. De voice-recorder werkt als een cassetterecorder met een eindloze b a n d . De bandsnelheid is iets hoger d a n die van een huiskamerrecorder: 5 om/s. De informatie o p de b a n d kan uiterst belangrijk zijn; daarom past men banden van metaal toe, want deze zijn in hoge mate hittebestendig en trekvast. Omdat de b a n d o p de trommel eindloos is, worden automatisch de gesprekken van d e laatste 30 minuten vastgelegd. Ook in de data-recorder is het opslagmedium een metalen magneetband. Op de ze b a n d staan de vluchtgegevens van de laatste 25 uur, want om de technische oorzaak van een ongeval te vinden, moet men soms tamelijk ver teruggaan in de tijd. Eindloze banden zijn voor dit doel minder geschikt; daarom gebruikt men een b a n d die tussen twee spoelen heen en weer loopt (autoreverse). Als op alle sporen de beschikbare ruimte is benut, begint de recorder a a n een nieuwe cyclus, te beginnen bij het spoor dat het eerst werd opgenomen. Omdat er vier sporen zijn, en de bandlengte (bijvoorbeeld) ca. 273 m is.

bedraagt de bandsnelheid 12 mm/s. Ondanks deze geringe snelheid kunnen op de b a n d talrijke gegevens worden vastgelegd, want alles g a a t digitaal en computergestuurd. Voordat de magnetische opslag van gegevens werd ingevoerd, maakte men gebruik van een mechanisch registratiesysteem: de vluchtrecorders uit de jaren vijftig sneden groeven in een metaalfolie. Met dit systeem konden uitsluitend de belangrijkste vijf gegevens worden vastgelegd: tijd, luchtdruk op vlieg-

hoogte, vliegsnelheid, vertikale versnelling (stijgen en dalen), en de gevolgde koers. Tegenwoordig stellen de luchtvaartvoorschriften aanzienlijk hogere eisen: het aantal te registreren gegevens kan oplopen tot 180. Een instrument dat zo komplex is, en toch bedrijfszeker, kan natuurlijk niet goedkoop zijn. Maar wat is f 20.000 als het gaat om d e veiligheid in de lucht? Dankzij de informatie die de recorder verschaft, zijn we in staat het risiko van een ongeval te verkleinen, en dat is van onschatbare waarde.

Figuur 2. Dit is niet een super-professionele geluidsrecorder voor reportages, maar een data-recorder die in digitale vorm gegevens registreert. Een feilloze registratie is van het grootste belang, en de band moet een ramp onbeschadigd kunnen overleven. De ronde bus bevat een ultrasoon-zender die het mogelijk maakt, dat men het apparaat in zee kan opsporen. Figuur 3. De voice-recorder is voorzien van een eindloze band die de gesprekken van de laatste 30 minuten bevat. Door de uiterst degelijke konstruktie van de behuizing wordt de band beschermd tegen hitte, zeewater en andere schadelijke invloeden.

elex - 8-25

KALBDOSKOO/ Waar machines moeten spreken Als het a a n onderzoekers van het Instituut voor Perceptie-Onderzoek (IPO) ligt, is het atgelopen met onnatuurlijk klinkende synthetische spraak. Medewerkers van het IPO, een samenwerkingsverband van de Philips Research en de TH Eindhoven, is het gelukt om het aanmaken van klankovergangen (difonen) te automatiseren. Met behulp van de zo verkregen Nederlandse ditoonbibliotheek kan men elke willekeurige tekst die, bijvoorbeeld, met een schrijfmachine o p fonetische wijze is ingetypt, weiluidend laten weerklinken. Bij het onderzoek naar synthetische spraak, werd in het verleden veel aandacht besteed aan het koppelen van afzonderlijke spraakklanken (fonemen). Voorbeelden van Nederlandse fonemen zijn de klinkers, d e tweeklanken au, ei, ui en eu, en de medeklinkers, waartoe ook de neusklank ng moet worden gerekend. Gebruikt men deze fonemen als bouwstenen voor synthetische spraak, d a n komt men in moeilijkheden bij het a a n elkaar koppelen ervan. Men mist namelijk de vloeiende overgangen. Wie bijvoorbeeld het onzinwoord 'neno' wil synthetiseren, moet

Als eerste klankkomponent (difoon 1) wordt nu het segment tussen stilte en het midden van d e n genomen, enzovoorts. Het automatisch uitsnijden van de ongeveer 2000 Nederlandse difonen, gaat in principe als volgt (zie figuur): Van het spraaksignaal van onzinwoorden als 'neno', legt men de geluidsenergie (A-as) in afhankelijkheid van de frekwentie (f-as) en de tijd (t-as) vast. Op tijdstip f = O is er stilte (vooraan in d e figuur; voor alle frekwenties is de geluidsenergie 0). Dan neemt, als de tijd verstrijkt, de geluidsenergie bij de verschillende frekwenties toe en de eerste n-klank van neno komt naar voren, enzovoorts, zoals In de figuur aangegeven. Uit deze figuur worden nu om de honderdste sekonde doorsneden gemaakt. Zo krijgt men elke honderdste sekonde een 'diaraampje' (frame) waarin de geluidsenergie is uitgezet tegen de frekwentie. Het automatisch aanmaken van difonen verloopt nu in drie stappen. Eerst zoekt de computer de frames bij elkaar met een ongeveer gelijke energieverdeling over alle frekwenties. Deze vertegenwoordigen een foneem. Elk foneem krijgt vervol-

zich realiseren dat elk foneem in de natuurlijke taal beïnvloed wordt door zijn omgeving. De invloed van de eerste n in 'neno' dringt door in de e, de e vloeit daarna langzaam over in de volgende n, en die n in de o. Door deze overgangsverschijnselen ontstaat de samenhang die we als natuurlijk ervaren. Koppelt men nu fonemen zonder meer a a n elkaar, d a n worden de verstaanbaarheid en de kwaliteit (natuurlijkheid) van de geformeerde woorden slecht. Men kan d a n alleen nog iets van de verstaanbaarheid en natuurlijkheid terugwinnen door het gebruik van gekompliceerde software voor het aanbrengen van overgangen. Voor elke faal moet men echter opnieuw deze programmatuur ontwikkelen.

Difonen De geschetste moeilijkheid kan men omzeilen door de synthetische spraak o p te bouwen uit difonen (de overgangen tussen twee fonemen) die men uit gesproken woorden snijdt. Neem weer het woord 'neno' als voorbeeld:

stilte

—

I difoon 1

n

—

e

—

n

—

o

—

stilte

I difoon 2 I difoon 3 I difoon 4 I difoon 5

gens een etiket. In de figuur hebben we een bundel 'diaraampjes' uitgetrokken en van het etiket 'n' voorzien. Is een woord op deze wijze ontleed in fenomenen (klinkers, medeklinkers, enz.), dan worden tenslotte de grenzen van de difonen met behulp van een paar op de fonetiek gebaseerde vuistregels automatisch b e p a a l d . Een vuistregel is bijvoorbeeld: een grens ligt vier honderdste sekonde na een klinkerbegin. Karakteristieke grootheden van d e aldus verkregen difonen, worden in de vorm van nullen en enen in een geheugen opgeslagen. Deze gegevens kan men d a n naar believen weer uit het geheugen oproepen, omzetten in een elektrisch signaal en d a n via een luidspreker ten gehore brengen. Proefpersonen vergeleken synthetische woorden samengesteld uit automatisch verkregen difonen met dezelfde woorden samengesteld uit niet automatisch gemaakte difonen. Resultaat: de automatisch verkregen difonen voldeden beter, zowel wat betreft kwaliteit als verstaanbaarheid van de eruit samengestelde woorden. De hier beschreven resultaten hebben uitsluitend betrekking op laboratoriumonderzoek. Zij impliceren niet de fabricage of marketing van nieuwe produkten. Philips Persdienst, Postbus 523, 5600 Al^ Elndtioven. (X261 M)

8-26 - elex

experimenteer'Systeem spanningsdelers deel 2 We hopen dat de brandblaren, die u misschien hebt opgelopen toen u vorige m a a n d experimenteerde met de warmteontwil
X

^

^

86720X-1b

Figuur 1. Ook een methode om het volume van een versterker te regelen (a). Veel resultaat is er echter niet van te verwachten. De reden daarvan wordt duidelijk als we figuur 1b bekijken. De ingangsweerstand Ri van de versterker ligt in serie met de potmeter en vormt er een spanningsdeler mee. De ingangsspanning van de versterker kan dus nooit worden teruggeregeld tot nul, hoe groot we de waarde van de potmeter ook maken, figuur 1c laat de juiste manier van aansluiten zien.

dus ook het volume) nooit worden teruggeregeld tot nul. De versterker heeft namelijk ook nog een eigen ingangsweerstand, in figuur 1b aangegeven met Ri. Of Ri nu een "echte" weerstand is of gewoon de ingangsimpedantie van de versterker, kunnen we hier buiten beschouwing laten. In ieder geval komt het er op neer, dat er twee weerstanden in serie liggen tussen het punt waaraan het signaal wordt toegevoerd en massa. De eigenlijke ingang van de versterker ligt aan het knooppunt van die twee weerstanden. We spreken in zo'n geval van een spanningsdeler Figuur 2 laat alleen die spanningsdeler nog eens duidelijk zien. Omdat de ingangsspanning en de uitgangsspanning zich verhouden als de weerstanden, die aan de ing a n g en a a n de uitgang te zien zijn, kan de uitgangsspanning alleen nul zijn, als de onderste van de twee weerstanden, Ri, een waarde van nul ohm heeft. En aangezien dat niet het geval is (de ingangsweerstand van een eindversterker ligt meestal tussen 10 en 100 kQ), is d a a r m e e afdoende bewezen dat de schakeling van figuur l a nooit het verlangde resultaat kan opleveren. Hoe het wel moet, is te zien in figuur 3. We kunnen P1 beschouwen als twee in serie geschakelde weerstanden. Het knooppunt van die twee weerstanden wordt gevormd door de plaats waar de loper van de potmeter zich bevindt. U is d e ingangsspanning. De spanelex - 8 27

F/guur 2. Deze schakeling komt overeen met die van figuur 1b. Gewoonlijk worden de komponenten van een spanningsdeler vertikaal getekend. figuur 3. Bij het verplaatsen van de loper van PI veranderen de spanningen UI en U2 zodanig, dat de verhouding tussen UI en U2 gelijk is aan de verhouding tussen R1 en R2 (spanningsdelerregel). Figuur 4. Een spanningsdeler in de praktijk. Vaak hebben we in een schakeling een bepaalde spanning nodig, die lager is dan de voedingsspanning. Door een juiste keuze van de weerstanden kan iedere gewenste spanning worden verkregen. Figuur 5 en 6. Puur theoretisch gezien zijn de absolute waarden van de weerstanden in een spanningsdeler niet belangrijk. Om van 10 volt naar 5 volt te komen kunnen we twee weerstanden gebruiken van 100 kQ, maar met twee weerstanden van 1 kQ gaat het ook. In de praktijk moeten we echter zeer goed rekening houden met de weerstand van de "verbruiker" van de gedeelde spanning. Is die belangrijk kleiner dan 100 kQ, dan wordt R2 min of meer kortgesloten, waardoor de oorspronkelijke opzet van de spanningsdeler mooi de mist in gaat.

IC1

(oy-0-iv

ningen U1 en U2 zijn samen altijd even groot als U; tioe hoog iedere spanning apart is, tiangt at van d e stand van d e loper. Als die tielemaal bovenaan staat (R1 is d a n nul ohm en R2 heeft d e grootst mogelijke waarde), is UI nul volt en U2 is even groot als de voedingsspanning U. Draaien we de loper naar beneden, dan worden R1 en UI geleidelijk groter en R2 en U2 kleiner. Helemaal onderaan hebben R1 en UI hun maximale waarde, terwijl R2 en U2 respektievelijk nul ohm en nul volt zijn. O p die manier kunnen we dus iedere willekeurige waarde o p d e uitgang van d e spanningsdeler te voorschijn toveren. Dat komt doordat allebei de weerstanden van d e spanningsdeler variabel zijn. Het probleem van d e schakeling volgens d e tiguren 1a en 2 zit hem in het feit, dat slechts een van de weerstanden gevarieerd kan worden. Daardoor wordt het regelbereik natuurlijk veel kleiner. En als d e seriepotmeter d a n ook nog een kleinere weerstand heeft d a n d e ingang van d e versterker, blijft er van het effekt van zo'n volumeregeling helemaal niet veel meer over. In d e inleiding van dit deel hebben wij u wat rekenwerk in het vooruitzicht gesteld. De eerste formule zal weinig verrassingen opleveren: U2

R1 R2

ofwel: d e spanningen verhouden zich als d e weerstanden. Dat hadden we dus zelf al ontdekt. In deze formule ontbreekt d e "voedingsspanning" U. Als die wel bekend is en we moeten een van d e weerstanden berekenen, hebben we een andere formule nodig, d i e overigens uit d e eerste kan worden afgeleid: ^ ^ R1 -H R2 U2 R2 in woorden: d e totale weerstand (R1H-R2) verhoudt zich tot R2 als d e totale spanning (U) tot U2. De formule kan ook als volgt worden geschreven: U2 = U X R2 R1 H- R2 Als d e ingangsspanning en d e weerstandswaarden gegeven zijn, kan met deze formule d e uitgangsspanning worden berekend.

De praktijk Een voorbeeld van het praktische gebruik van spanningsdelers hebben we al behandeld. Als van een versterker d e ingangsweerstand bekend is, kunnen we gemakkelijk een serieweerstand berekenen, die een b e p a a l d e verzwakking van het ingangssignaal bewerkt. Vaak worden spanningsdelers gebruikt voor het opwekken van b e p a a l d e spanningen binnen een schakeling. De basisspanning van een transistor bijvoorbeeld wordt meestal met behulp van een span-

U = 10V

®-0-

1

U=0,1V

—r-K-. i.__.j

R2r

L\

®^

8-28 - elex

\^/—%r\

L

8

ningsdeler afgeleid van de voedingsspanning. Een soortgelijke toepassing vinden we in figuur 4. Daar is op pen 3 van het IC een spanning van 2 volt nodig, terwijl de voedingsspanning 10 volt bedraagt. Na enig gestoei met de hierboven gegeven formules zult u ongetwijfeld tot de konklusie komen, dot er een gegeven te weinig is om de weerstandswaarden van de spanningsdeier te kunnen berekenen: het enige wat we met zekerheid kunnen zeggen is dat de verhouding tussen die twee waarden gelijk moet zijn aan de verhouding tussen de spanningen UI (8 volt) en U2 (2 volt). En dat klopt ook wel: in principe kunnen we voor R2 iedere gewenste waarde kiezen, mits we R1 vier maal zo groot maken. Dan zal op het knooppunt van d e twee weerstanden de gewenste spanning van 2 volt verschijnen. Theoretisch doen de waarden van de weerstanden dus niet ter zake: het gaat om de verhoudingen. Twee weerstanden van 1 kQ geven op de uitgang

van de spanningsdeler de halve voedingsspanning; twee weerstanden van 100 kQ doen dat ook (figuur 5). Natuurlijk heeft de laatste deler een veel hogere inwendige weerstand en dat is een belangrijk punt. In een "echte" schakeling wordt de gedeelde spanning altijd o p iets aangesloten. Dat "iets" heeft ook een b e p a a l d e inwendige weerstand, die parallel komt te liggen a a n de onderste weerstand van de spanningsdeler. Daardoor kan de opzet behoorlijk in de war worden gestuurd. Een extreem voorbeeld zien we in figuur 6. Daar moet de spanningsdeler de voedingsspanning halveren. R2 en Ri parallelgeschakeld leveren samen een weerstandswaarde op van iets minder dan 1 kQ. In feite zal dus de spanningsdeler ongeveer 1/100 x 10 volt = 0,1 volt leveren. Anders gezegd: R2 wordt als het ware kortgesloten door de inwendige weerstand van de schakeling erachter Iets dergelijks kan er gebeuren als we met een goedkope universeelmeter

metingen g a a n verrichten a a n hoogohmige spanningsdelers. Door de lage inwendige weerstand van de meter (meestal 20 kQ/V) lijken de meetresultaten d a n nergens meer op. Bij het ontwerpen van spanningsdelers zullen we er dus te allen tijde voor moeten zorgen dat d e inwendige weerstand ervan zo laag is, dat de achterliggende schakeling er geen invloed meer o p kan uitoefenen. Als de inwendige weerstand van die schakeling bekend (en konstant!) is, kunnen we hem natuurlijk ook gewoon inkalkuleren: dat bespaart energie, omdat een laagohmige spanningsdeler behoorlijk wat stroom kan konsumeren.

Meertrapsspanningsdelers Nu we over spanningsdelers vrijwel alles weten wat er te weten valt, kunnen we het best wat ingewikkelder maken. Hef is namelijk ook mogelijk, meer dan twee weerstanden in serie te schakelen om een meervoudige spanningsdeler te kreëren. Een een-

Figuur 7. Een spanningsdeler kan ook worden opgebouwd uit meer dan twee weerstanden, In dit voorbeeld kunnen van de deler spanningen worden afgenomen van O tot 5 volt in stappen van 1 volt. Figuur 8. De figuren 8 tot en met 11 laten wat experimenten zien, die met behulp van twee experimenteerprints kunnen worden uitgevoerd. De prints worden beschreven in de toelichting bij figuur 12. Eerst maken we een spanningsdeler met behulp van RI en R2. Uitgaande van de spanningsdelerregel kunnen we een schatting maken van de spanning die we op het knooppunt van de twee weerstanden kunnen verwachten: 5 volt gedeeld door 11. Waarom? De totale weerstand bedraagt 1100 kQ. Over de weerstand van 100 kQ moet daarom een spanning liggen van 100/1100 maal de totale spanning. Als alles goed is, meten we dus 0,4545. . .volt. Dat gaat echter alleen maar op als we een meter gebruiken met een zeer hoge inwendige weerstand (bijvoorbeeld 10 MQ). Een gewone universeelmeter zal een veel lagere waarde aanwijzen.

elex -

8-29

Figuur 9. Hier proberen we hetzelfde met de weerstanden R3 en R4. De totale weerstand van die deler is ongeveer 25 kQ. R4 (ca. 5 kQ) vormt daarvan 1/S gedeelte. Op het knooppunt moet dus een spanning staan van 5 V/S = / volt. Als we vervolgens R6 (10 Q) parallel schakelen aan R4, valt de spanning terug tot bijna O volt. Deze situatie komt overeen met een spanningsdeler, die wordt aangesloten op een schakeling met een lage inwendige weerstand. De onderste weerstand van de deler wordt door die inwendige weerstand vrijwel kortgesloten. Een spanningsdeler moet dus altijd worden aangepast aan de ingangsimpedantie van de erop volgende schakeling. Als we nu R5 (1 kQ) parallel schakelen aan R3, gaat de uitgangsspanning weer een stukje omhoog. Konklusie: Als we de bovenste weerstand van een spanningsdeler kleiner maken, dan wordt de uitgangsspanning ten opzichte van massa groter. Als we daarentegen de onderste weerstand verkleinen, wordt de uitgangsspanning ook kleiner. Een laatste experiment met deze opstelling: nadat we de spanning tussen knooppunt en massa hebben gemeten, maken we de meetaansluitingen los en we meten de spanning tussen het knooppunt en de voedingsspanning. De som van die twee spanningen moet S volt zijn.

10

I® .tv r^~i

a

Figuur 10. Met R2, R4 en R5 maken we een meervoudige spanningsdeler. De spanning op punt X is groter dan die op punt Y. Het is een nuttige oefening, als u eerst de spanningswaarden berekent en pas daarna kijkt of de meter u gelijk geeft.

voudig voorbeeld daarvan is te zien in figuur 7. Het berekenen van d e spanning op een b e p a a l d punt van zo'n meertrapsdeler is niet moeilijk: "R1" is de som van alle weerstanden boven dat punt, "R2" de som van alle weerstanden eronder. Zo'n deler wordt vaak gebruikt In meetinstrumenten om over te kunnen schakelen naar een ander spanningsbereik. En d a n wordt tiet nu tocti werkelijk tijd dat we d e zojuist behandelde theorie a a n de praktijk g a a n toetsen. In de bijschriften bij de figuren 8 tot en met 10 staan wat experimenten met spanningsdelers beschreven. Waarschijnlijk zuit u tot d e ontdekking komen dat uw meetresultaten niet helemaal kloppen met de door u berekende waarden. Daar hoeft u niet van wakker te liggen: afwijkingen van enkele procenten kunt u met een gerust hart op rekening schrijven van d e toleranties, die elektronische komponenten nu eenmaal hebben. In het derde deel zullen we ons g a a n bezig houden met halfgeleiders: transistors en dioden dus. Wat u in deze aflevering hebt geleerd over spanningsdelers, zal u daarbij g o e d van pas komen.

& Onderdelenlijst R1 R2 R3 R4 R5 R6 P3 P4

8-30 -

elex

= = = = = = = =

1 MS 100 k ö 20 kQ 4,7 kS 1 kQ 10 Q instelpotmeter 100 kQ instelpotmeter 100 kQ

11

f®-|. i-on[f_j. J-on f

jÊi^

jas^

jM^

^u^

jjjj^

iifttt

H E

on a

o

o

"i

mmf: ^-4^ -1BV

oo oo o o o o

,^ I

Figuur 11. Met behulp van de tweede print maliën we een spanningsdeler met twee potmeters. Als we de twee potmeters synchroon verdraaien, zodat ze steeds allebei dezelfde weerstand hebben, zal de gemeten uitgangsspanning niet veranderen. Waarmee nogmaals bewezen is, dat de absolute waarde van de weerstanden in een spanningsdeler alleen van belang is als de deler wordt belast. Helemaal klopt dat overigens niet: op een gegeven moment kunnen de weerstanden zo laag worden, dat de voeding er het bijltje bij neerlegt. Dat moment wordt door de instelpotmeters aangekondigd door middel van rooksignalen. Om dat te voorkomen hebben we weerstand RS gebruikt als een "levensverzekering" voor de potmeters. Figuur 12. Dit is de lay-out van de eerste echte experimenteerprint van ons systeem. Dit type is universeel bruikbaar: er kunnen weerstanden, kondensatoren, dioden, potmeters en zelfs transistors op worden gemonteerd. U kunt uiteraard de prints naar eigen inzicht volstouwen met allerlei komponenten, zodat u met experimenteren alle kanten op kunt. Echt nodig hebben we deze maand alleen wat weerstanden op de ene print en twee instelpotmeters op de andere. In de komende afleveringen van onze "kursus" hebben we nog drie van deze prints nodig: twee voor kondensatoren en een voor dioden en zenerdioden. Een klein voorraadje kan dus geen kwaad; ze kunnen eventueel ook nog gebruikt worden om er eenvoudige schakelingen op aan te brengen.

F Ik

%' Til 'n tip Goedkope aansluit-clips voor 9-V-batterijen kunnen we krijgen door uit een iege 9-V-batterJj het aansluitplaotje te slopen. Dit plaatje is namelijk identiek a a n de aansluit-clip. Aan d e actiterkant van het plaatje solderen we een zwarte en een rode draad. Denk er om dat de plusen min-aansluiting omgekeerd zijn ten opzichte van

9-V-batterij. In de deksel kan de aansluit-clip gemonteerd worden. Hier^ivoor moet met een scherp mes een stuk uit het dek-

sel gesneden worden. Met lijm kan de clip op het deksel geplakt worden (zie toto).

d e batterij. De rode d r a a d (de plus) komt aan het kroontje. De zwarte d r a a d (de min) komt a a n het knopje. De clip kan geïsoleerd worden met tape, blanke lak of nagellak. Een handige behuizing voor een 9-V-batterij kan gemaakt worden van de ronde plastic kokertjes waarin kleinbeeidfilms verpakt zitten. Deze zijn net groot genoeg voor een elex -

8-31

inbrekerverschrikker namaak-alarminstallatie tegen ongewenst bezoek Laten we het over één ding eens zijn: hoewel dit een nep-schakeling is, is het beslist geen nep-schakeling! Sorry, meestal doen we niet aan kryptogrammen. Wat we bedoelen is, dat de schakeling zelf beslist geen nep is: goed doordacht en prima werkend. De bedoeling van de schakeling is wel nep: het simuleren van een alarminstallatie die er helemaal niet is!

Inbrekers (leden van het gilde dat het verschil tussen mijn en dijn niet w/enst te erkennen) zijn doorgaans lang niet zo onverschrokken en moedig als het ons in de (gemiddelde) politieserie w/ordt voorgespiegeld. Vaak is er maar een zwak geluidje, of iets anders dat de aanwezigheid van de bewoner doet vermoeden, voor nodig om de ongenode gast het hazepad te doen kiezen. Lieden die door het keiderraampje naar binnen klauteren, hebben meestal wèl een "heilig" respekt voor zaken als alarminstallaties. Alleen al

de aanblik erven heeft o p de indringer een uitwerking die vernietigender kan zijn d a n de klap van de hamer waarmee ze het raampje hebben ingeslagen. Goede alarminstallaties zijn niet b e p a a l d goedkoop en een imitatie moet er dus al behoorlijk "echt" uitzien om een afschrikwekkende werking te hebben. Onze nep-schakeling heeft in eerste instantie tot taak om een inbreker door middel van een knipperende LED te laten geloven dat hij is betrapt en misschien wel in de gaten gehouden wordt.

De vraag is nu natuurlijk, hoe we een a p p a r a a t zover krijgen, dat het precies dan begint te knipperen, ais er iemand in de omgeving rondsluipt. Let o p — hier zit 'm d e kneep van onze pseudo-aiarminstallatiel Als we die zo hadden ontworpen dat er gereageerd wordt op de nadering van verdachte personages, dan zou het immers geen pseudo-, maar een echte alarminstallatie zijn geworden, misschien wel voorzien van een infrarood- of ultrasoonsensor. Maar we wilden alleen maar een namaaksel, dat zo goed-

koop mogelijk moet zijn (en er zo duur mogelijk uit moet zien). We passen daarom een eenvoudige "truc" toe; de in de schakeling gebruikte en g o e d zichtbaar gemonteerde LED knippert voortdurend, dus ook ai voordat de inbreker hem in de gaten krijgt. Maar dat is nog niet voldoende! Een regelmatig geknipper zou alleen maar achterdocht opwekken. Onze schakeling is daarom voorzien van een toevalsgenerator, die ervoor zorgt dat de LED in een traag (intervaltijd van meerdere sekonden) en vooral onre-

5.. .15V

^ N1...N4 = IC2=4070 101=4015 IC1A

BC 547 |100M 16V

8-32 -

elex

é-fU®

Figuur 1. De poorten N1 en N2 vormen een klokgenerator. De beide schuifregisters IC1A en IC1B sturen elkaar wederzijds, waardoor een scliijnbaar onregelmatige reeks pulsen ontstaat (die echter in werkelijkheid wèl regelmatig is) die via een laagdoorlaatfilter naar de stuurtransistor voor de LED wordt doorgegeven.

01

±

Jinra 1

2

3

Q2

03

O

1—i

^

CLK Q1 1 1 2 0 3 0 0 f»

gelmatig tempo oplictit. Dat wekt d e indruk dat de installatie o p b e p a a l d e bewegingen van de indringer reageert. Een hiandjevol onderdelen en een snufje psyctiologie tiebben nu eenmaal vaak meer effekt d a n een kruiwagen vol gekompliceerde techniek. Een inbreker gelooft dat tiet bij d e knipperende LED gaat om een kontrole o p de goede werking van de installatie en dat elders in tiuis zijn bezoek door een synchroon knipperen of zoemen al lang is aangekondigd.

Pseudo-random Is dit begrip bekend? In het juli-nummer hebben we onder de titel "modelbaanverlichting" een schakeling gepubliceerd, die volgens een vergelijkbaar principe werkt; we kunnen daar dus nalezen hoe we "toeval" kunnen "maken". We zullen hier alleen ons geheugen even wat opfrissen: door het a a n elkaar knopen van d e in- en uitgangen van een schuifregister ontstaan er schijnbaar toevallige binaire impulstreinen, waarbij d e herhalingsfrekwentie afhangt van de klokoscillator. Na een bep a a l d e tijd (die overigens te lang is om het procédé als regelmatig te kunnen herkennen) wordt het patroon van nullen en enen a a n de uitgang van de schakeling herhaald, om d e eenvoudige reden dat

02 0 1 0 0

Q3 0 0 1 0

04 0 0 0 1

het in deze schakeling helemaal niet om "toevallige" bits gaat! Alle nullen en enen die ergens in de schakeling opduiken, zijn precies gedefinieerd door de waarheidstabellen van de diverse poortschakelingen en kunnen berekend worden (dat is overigens wel een heidens karwei, maar dat is weer een ander verhaal). De schakeling (figuur 1) is duidelijker d o n een karrevracht woorden: bij IC1 gaat het om een "dubbel" schuifregister in één verpakking (dat heet dus "waar voor je geld krijgen".. .). Elk van deze registers heeft een eigen klokingang (CLK A en CLK B), een data-ingang (IN A en IN B) en vier uitgangen Q 1 . . .Q4. Bij elke positieve (opgaande) flank van het kloksignaal op IN A of IN B wordt de informatie (nul of één) op de IN-ingang één plaats opgeschoven (figuur 2). Maar waar komt de informatie op de ingangen van de beide schuifregisters vandaan? Zoals gemakkelijk te zien is: van de registers zelf, dat wil zeggen van de uitgangen. Om het nog ingewikkelder te maken, hebben we twee uitgangen van het "rechter" register (IC1B) met een EXOR-poortje samengenomen; dit poortje levert de informatie voor de Ingang van het "linker" register (IC1A). Het poortje dat de ingang van het "rechter" register stuurt, is daarentegen maar met

één uitgang van IC1A verbonden. De tweede ing a n g van het poortje krijgt bij het inschakelen van de pseudo-alarminstallatie een resetpuls via C2. Deze puls zorgt voor het juiste logische nivo op de schuifregisteringang als we de boel aanzetten. Zonder deze "'power-on reset" zou d e schakeling beslist niet werken. De twee overblijvende poorten uit IC2 gebruiken we om er een oscillator mee te bouwen, welke het kloksignaal voor de twee registers levert. Door C1 te veranderen, kan het knipperritme van de LED vertraagd of versneld worden. Tl is een stuurtransistor die de LED aan- en uitschakelt. R6 dient om de stroom door de LED te begrenzen tot een veilige waarde. R4 en C3 zorgen ervoor, dat de nivoveranderlngen die nu eenmaal erg abrupt zijn, enigszins "afgerond" worden, waardoor de LED o p een nog merkwaardiger manier knippert: het ziet er echt een beetje onheilspellend uit.

Figuur 2. Zo werkt het schuifregister: de informatie op de ingang wordt met elite positieve flanli van het Itlolfsignaal overgenomen en een plaats in het register opgeschoven. Elk van de vier "één-bit-geheugens" heeft een eigen uitgang naar buiten. Aan de waarheidstabel van een schuifregister kunnen we zien hoe (bijvoorbeeld) een "één" op de ingang bij elke klokpuls een plaats verder wordt geschoven. In dit voorbeeld mag de "één" alleen gedurende de eerste klokpuls op de ingang staan! Wanneer de ingang voortdurend "hoog" zou zijn, zou het register (te beginnen met Q1 tot en met Q4) met enen "opgevuld" worden.

Onderdelenlijst R1 R2 R3 R4 R5 R6

= = = = = =

1,5 MQ 4,7 MQ 220 kS 2,2 kQ 47 kS 470 Q

C l = 270 nF C2 = 10 ^(F/16 V C3 = 100 (.(F/16 V Tl Dl IC1 IC2

= BC547B = LED == 4015 == 4070

1 standaardprint formaat 1 onderdelenkosten ongeveer f 12,50

De voedingsspanning Is niet kritisch, tussen de 5 V en 15 V bij maximaal 40 mA. Het uiterlijk van het a p p a r a a t laten we geheel a a n de fantasie van de bouwer over, maar het moet er in ieder geval professioneel uitzien en flinke afmetingen hebben. En nu hopen we alleen nog maar dat de heren inbrekers dit nummer van Elex niet zullen l e z e n . . . elex -

8-33

TV-lichtshow video-kunst op een afgedankt TV-toestel

Wat doe je met een TV-toestel dat nog te goed is om weg te gooien, maar te slecht om naar te kijken? Met behulp van onze ombouwhandleiding maakt u van de uitgediende kijkkast een kunstobjekt! Het fraaie, lusvormige verschijnsel op de foto hierboven, behoort tot de zogeheten "Lissajous-figuren". Deze beelden hebben een wiskundige basis, want ze ontstaan als we twee verschillende golfvormen in horizontale en in vertikale richting met elkaar kombineren. Zelfs op een beeldbuis die bijna versleten is, kunnen deze figuren nog uitstekend worden weergegeven. Het principe Hoe een oscilloskoop werkt, zullen d e meeste lezers wel weten: een elektronenstraal beweegt zich met konstante snelheid van de llnkerrand naar de rechterrand van het beeldscherm, en keert vervolgens bliksemsnel terug naar zijn uitgangspunt. Omdat deze beweging zich voortdurend herhaalt, ontstaat (bij hoge afbulgsnelheld) o p het scherm een horizontale lijn. Als men nu met behulp van een of andere golfvorm d e straal ook nog In vertikale richting afbuigt, zal o p het scherm een afbeel8-34 -

elex

ding verschijnen van de golfvorm die a a n de vertikale Ingang wordt toegevoerd (mits d e verhouding tussen de horizontale en de vertikale afbulgfrekwentle "juist" Is). Zoals bekend, moet het signaal dat de horizontale afbuiging bestuurt, d e vorm van een zaagtand hebben. Vervangt men deze horizontale zaagtand echter door eem sinusvormige spanning, d a n ontstaan op het scherm zeer interessante vormen die men "LIssajous-fIguren" noemt. Als d e vertikaal af te beelden golfvorm eveneens sinusvormig is, zullen de

figuren die de elektronenstraal op het scherm tekent, doen denken a a n vlinders, vissen, of a a n een kroon die uit een ringvormige d r a a d is gebogen. Hoe deze beelden tot stand komen, kunnen we beter verduidelijken door middel van illustraties, dan met woorden (zie figuren 1 t/m 4, en de bijbehorende onderschriften). Ook zonder skoop is het mogelijk deze lusfiguren te berekenen en op papier te tekenen: maar wie ze zichtbaar maakt o p het skoopscherm, zal kennis maken met een eigenschap die bij de geteken-

de konstruktle onzichtbaar blijft: de beweging! Als de frekwenties van beide golfvormen zich namelijk niet precies verhouden als even getallen (1:1, 1:2, 1:3, enz.), zullen d e figuren o p het scherm g a a n ronddraaien. Opmerkelijk is, dat de draairichting bep a a l d wordt door de Instelling van de waarnemer: na enige oefening kunt u zelf beslissen of u d e figuur als linksdraaiend of als rechtsdraaiend wilt opvatten (zie ook de illustraties). Nog vreemder wordt het, als we d e regelmatige, vertikale golfvorm vervangen door een mu-

Figuur 1. Als twee sinusvormig veranderende krachten uit twee verschillende richtingen in hetzelfde punt aangrijpen, zal de beweging die dat punt maakt, de vorm van een Lissajous-figuur hebben. Ook een elektronenstraal die wordt afgebogen door twee velden (welke in dit geval onder een rechte hoek op elkaar staan), kunnen we opvatten als een dergelijk punt. Al naar gelang de verhoudingen tussen de frekwenties en hun fase, ontstaan daarbij figuren van allerlei vorm. In deze figuur zijn de frekwenties gelijk en is de faseverschuiving 45°. We krijgen dan een ellips. Bij twee signalen in fase ontstaat een rechte lijn en bij 90° faseverschuiving zien we een cirkel.

®

®

©

®

86714X-3

Figuur 2. Bij bepaalde verhoudingen tussen de frekwentie onstaan figuren van dit type: a = 2:3; b, c en d = 2:1 met verschillende faseverschuivingen; e en f = 3:1 met verschillende fasehoek; g = 7:1. Figuur 2h ontstaat als we op de vertikale afbuiging een muzieksignaal aansluiten (momentopname). Figuren 3 en 4. Lissajousfiguren met een geringe faseverschuiving hebben een bijzondere eigenschap; voor het oog lijkt het alsof ze op een draaiende glascylinder zijn geschilderd. Figuur 3 verduidelijkt dit verschijnsel. In de schijf is een pen aangebracht; als we de schijf zijdelings bekijken, voert de pen een exakte sinusbeweging uit. Dat is ook niet verbazend, want de definitie van de sinuskurve is op dit verschijnsel gebaseerd. In de loop van ons leven zijn we er aan gewend geraakt, dat we bij zijdelingse beschouwing van een rotatie een sinusbeweging waarnemen. Ook als de sinusbeweging niet door rotatie tot stand komt, kan het onderbewustzijn ons toch een draaibeweging suggereren. We kunnen dit aanschouwelijk maken door met een viltstift op een cylinder van transparant materiaal (vaasje, verpakkingskoker) een gesloten ring van sinusgolven te tekenen. De cylinder plaatsen we op het draaiende plateau van een platenspeler. Als we nu zijdelings naar de cylinder kijken, krijgen we een indruk van wat ons te wachten staat als we Lissajous-figuren op een TV-scherm laten verschijnen. Hoe komt het nu, dat de ene waarnemer de figuren als linksdraaiend opvat, terwijl het voor een ander kan lijken alsof ze naar rechts draaien? De oorzaak ligt in het feit dat het schermbeeld (anders dan de werkelijkheid) geen perspektief bezit: het voorste deel en het achterste deel van de figuur zijn even groot, en daarom is de waarneming van wat "voor" is en wat "achter", omkeerbaar. Na enige oefening kunnen we (zonder iets aan de schakeling te doen) zelf beslissen welke draairichting we willen zien. De "draaiing" vindt dus uitsluitend in ons hoofd plaats — het is niets anders dan een optische illusie.

elex - 8-35

zieksignaal. In dat geval verandert de grondtrekwentie en de samenstelling van de boventonen voortdurend, zodat de figuur kontinu van vorm verandert. Wie onze beschrijving gelezen heeft, wil deze figuren natuurlijk ook met eigen ogen zien. Daarom geven we nu een ombouw-handleiding voor uw oude TV-toestel. Behalve dat toestel, hebt u slechts enkele extra onderdelen nodig; twee aansiultklemmen, een tweede afbuigspoel uit een gesloopte TV, drie belastingsweerstanden van enkele ohms en een beltrafo; dat is alles.

De afbuiging Wat betreft het principe van de afbuiging, lijkt een TV-ontvanger veel o p een oscilloskoop: in beide apparaten wordt de richting van een elektronenstraal veranderd met behulp van een horizontaal en een vertikaal afbuigsysteem. In de TV-techniek wordt de afbuiging echter niet bereikt met behulp van platen, maar door middel van spoelen. Spoelen en platen stellen verschillende eisen a a n d e sturing. De platen in een oscilloskoopbuis hebben een hoge afbuigspanning nodig, maar de spoelen in een TV-ontvanger vragen om een flinke stroom. De vermogenstrap die deze stroom moet leveren hoeft niet van een bijzondere soort te zijn; een gewone LF-eindtrap met een lage uitgangsimpedantie en een vermogen van 20 tot 30 watt, is precies wat we nodig hebben. We g a a n ons echter niet direkt met deze versterker bezig houden, want eerst moeten we in het inwendige van de TV nog enkele voorbereidende ingrepen verrichten. Om te beginnen trekken we (zeer belangrijk!) d e netsteker uit d e kontaktdoos. Nadat de achterwand verwijderd is, kijken we naar de hals van de beeldbuis. Op de plek waar d e buis breder 8-36

elex

wordt, zien we de afbuigspoelen: ze zijn gewikkeld uit dik koperdraad, en omdat beide spoelen geheel gescheiden zijn (geen middenaftakking) tellen ze vier aansluitingen. Deze aansluitingen zijn verbonden met een steker of een strip met soldeerlippen. Via deze verbinding ontvangen de spoelen de afbuigsignalen uit het ontvangergedeelte. Nadat we de vier kontakten hebben losgenomen, bepalen we met een ohm-meter of een testpieper voor kontakten, welke aansluitingen tot dezelfde wikkeling behoren. De aansluitingen van d e spoel die d e vertikale afbuiging verzorgt, verbindt men met twee banaansteker-chassisdelen; deze worden met behulp van een stukje hoeklijn a a n d e achterzijde van de kast gemonteerd. Na deze ingreep zou men in principe kunnen verwachten dat er in het middelpunt van het scherm een lichtpunt verschijnt, want als de afbuiging ontbreekt, is de straal op het middelpunt gericht. Dit lichtpunt is echter een ongewenst verschijnsel; daarom wordt het in vele ontvangers door een beveiliging onderdrukt en in dat geval is er dus niets te zien. (Een ander probleem dat na het losnemen van de afbuigspoelen kan optreden, is een vroege d o o d van de lijntrafo, maar daarover straks meer.) Een lichtpunt dat in het midden van het scherm staat en niet van plaats verandert, is een gevaar voor de beeldbuis. De elektronenstraal zal namelijk langzaam maar zeker een gaatje in de luminescentie-laag boren. De lichtenergie die d e straal teweeg brengt, m a g men niet onderschatten. Bij normaal gebruik wordt de totale energie verdeeld over het gehele schermoppervlak, omdat de straal voortdurend in beweging is. Maar als de straal stilstaat, is (bij gelijke instelling van de beeldhelderheid) de intensiteit van het lichtpunt voor het

vertikale versterker

vertikale afbuiging

9

0

horizontale versterker

horizontale afbuiging

9

9

ó

P2

ó

500 , 10W

220V

beltrafo

' ©

© '

LFversterker

in^liiii •IIIIIIIL

o o g nauwelijks te verdragen. Om te verhinderen dat deze toestand optreedt, bevindt zich in vele ontvangers een extra kontakt o p de aansluitstrip van de afbuigspoelen. Met de feitelijke afbuiging heeft dit kontakt niets te maken; het onderbreekt de voedingsspanning van de oscillator die de anodespanning van de beeldbuis opwekt. Resultaat: afbuiging weg — scherm donker. Bij het ombouwen van uw ontvanger dient u na te g a a n of een dergelijk kontakt aanwezig is. Zoja, d a n moet u het overbruggen. Zoals reeds gezegd, is er een tweede probleem dat een gevaar inhoudt voor de ontvanger! Als de oscillatoren die voor d e horizontale en de vertikale afbuiging zorgen geen verbinding meer hebben

Figuur 5. Het "schema" van onze TV-lichtshow. Verdere toelichting is niet nodig, want de tekst beschrijft uitvoerig hoe de ontvanger moet worden omgebouwd. Figuur 6. Elite TV-ontvanger is voorzien van een "terugslag-donkersturing". Tijdens het normale gebruik maakt deze schakeling het storende teruglopen van de straal onzichtbaar, maar voor onze toepassing is dat juist niet gewenst. In ons proefmodel moesten C 315 en C 319 verwijderd worden. Zonder deze ingreep zien we stippellijnen.

1

C3U

mr mi —t—'C «15102

[èrighines»)

86714X-6

met hun afbuigspoelen (en dat is immers het geval), l
Lissajous-apparaat wordt echter met behulp van een externe signaalbron afgebogen, zodat de straal niet meer synchroon loopt met de interne donkersturing. Het gevolg is dat een doorgaande lijn op het scherm zal verschijnen als een stippellijn — d e onderbrekingen komen overeen met d e donkersturing-perioden. Dit probleem kan worden opgelost door een kleine ingreep in de ontvanger (zie figuur 6). Helaas kunnen we niet meer d a n een enkel voorbeeld geven, want de schema's van alle bestaande TVontvangers zouden waarschijnlijk meer d a n een hele Elex-jaargang in beslag nemen. In figuur 6 wordt de terugslag-donkersturing geregeld door twee kleine kondensatoren; nadat deze verwijderd waren, was het probleem opgelost. Het beste kunt u het schema van uw ontvanger raadplegen om na te g a a n of er een soortgelijke trap aanwezig is. In principe is de opbouw van bijna alle ontvangers, ook al komen ze van verschillende fabrikanten, min of meer hetzelfde. Dit waren de voorbereidingen. Nu g a a n we a a n het omgebouwde huisbioskoopje een stuursignaal toevoeren. Hoe dat moet, leest u in het volgende.

Op en neer, heen en weer Deze dichtregel uit het

kleinkunst-repertoire geeft treffend aan, hoe eenvoud i g de sturing van de afbuigspoelen is. Eerst de horizontale sinus. Een sinusgenerator of een stuurversterker hebben we niet nodig, want deze sinus betrekken we uit het lichtnet. Dat we de frekwentie van de sinus d a n niet kunnen Instellen, is geen ramp, want de absolute waarde van de afbuigfrekwentie Is slechts van ondergeschikt belang. Belangrijker is de verhouding tussen beide frekwenties, en deze kunnen we gemakkelijk instellen met de vertikale afbuiging. De sinus wordt nauwkeurig en goedkoop geleverd door een beltrafo. Een spanning van 6 tot 12 volt geeft a a n de elektronensfraal een uitsturing die van links naar rechts beeldvullend is. In vele gevallen zal deze spanning al te hoog zijn, zodat een voorschakel-weerstand nodig is. De waarde van de weerstand dient men proefondervindelijk vast te stellen, want deze kan verschillen, al naar g e l a n g de eigenschappen van de trafo en d e afbuigspoel. In ons geval bleek 27 Q een g o e d e waarde. Omdat er flinke stromen kunnen optreden, moet de belastbaarheid vrij groot zijn, bijvoorbeeld 10 watt. Als men beschikt over een vermogens-potentiometer (ongeveer 50 Q) kan men zelfs de breedte van het beeld instelbaar maken. Soms ziet men niet een rechte lijn, maar een platgedrukte ellips. Deze kan

ontstaan door overspraok tussen de spoelen of door een 50 Hz-brom op de ing a n g voor het vertikale signaal. Voor de vertikale afbuiging is, zoals reeds gezegd, een LF-versterker nodig die minimaal 25 watt levert. Het is niet ondenkbaar dat d e afbuigspoel een te hoge belasting voor de versterker vormt. Daarom plaatsen we ook nu weer een voorschakelweerstand van enkele ohms in serie met d e spoel.

Proefdraaien Bij wijze van eerste experiment voeren we a a n de versterker het signaal van een cassetterecorder of een platenspeler toe en kijken wat er gebeurt. De volumeregelaar van de versterker moet worden opengedraaid tot de grootste uitslagen van d e bovenste tot de onderste beeldrand lopen. Omdat men o p de versterker alleen de spoel, en niet een luidspreker m a g aansluiten, zetten we voor de akoestische kontrole een tweede LF-versterker in. Deze kontrole-versterker krijgt zijn signaal uit de recorder-uitgang van de afbuigversterker. Bij een DIN-aansluiting wordt het signaal afgenomen van d e pennen 1 en 4, en bij een cinch-uitgang kiest men de "line out"-bussen. Als de cassetteband gestart is, zult u zien dat vooral d e bassen grote uitelex -

8-37

Figuur 7. Schematische weergave van alle ombouw-maatregelen. Vele ontvangerkasten hebben loze ruimte; daarin brengen we de extra komponenten onder (beltrafo, tweede stel afbuigspoelen, potentiometers). De bedrading van PI (de "3-D-potentiometer" die de overspraak tussen de beide afbuigspoelen regelt) is vanwege de overzichtelijkheid niet getekend in de figuur; u vindt de juiste aansluitingen in figuur 5. Belangrijk: de ingetekende bedrading mag men beslist niet verbinden met het chassis of een ander elektronisch onderdeel van de TV-ontvanger; dat kan levensgevaarlijk zijn!

SI 3D-effekt aan/uit PI overspraak (3D-effekt) P2 beeldbreedte (hor.) P3 beeldhoogte (vert.)

LF-verslerker

horizontale afbuiging vertikale afbuiging kortsluitbrug

hulp-afbuigspoelen (inwendig gemonteerd)

slagen o p het beeldscherm maken. De oorzaak hiervan ligt in de afbuigspoelen: ze hebben een Integrerende werking en naarmate d e frekwentle toeneemt, wordt het rendement steeds minder. Deze eigenschap verklaart bovendien waarom impulsen met steile flanken bij toenemende frekwentie steeds meer vervorming vertonen. Dit doet overigens niets af a a n het visuele effekt, want het zijn juist de laagfrekwente, sinus-achtige bostonen, die samen met het 50 Hzslgnaal van de horizontale afbuiging fraaie beelden teweeg brengen. Voor de waarnemer lijkt het alsof de draadkroon-achtige figuur die in de inleiding genoemd werd, heen en weer draait, terwijl de tanden voortdurend van vorm veranderen. Ivlaar laten we niet vervallen in al te bloemrijke beschrijvingen — kijkt u zelf maar. Houdt er rekening mee dat men d e metalen delen van de TV-ontvanger (uitgezonderd de spoelen) niet m a g verbinden met andere apparaten: o p het chassis van een TV kan de 8-38

elex

volle netspanning staan! Ook d e hoogspanning die voor de elektronenstraalbuis nodig is, kan levensgevaarlijk zijn. Raak dit gedeelte nooit aan! Hoe eerder de achterwand weer op het toestel zit, hoe beter. U hebt zich misschien al afgevraagd, welke aansluitingen van d e horizontale afbuigspoel zijn, en welke van de vertikale. Dit stellen we proefondervindelijk vast met behulp van de sinus-spanning uit de beltrafo of met een gelijkspanning (batterij, netvoedlng). De sinusspanning brengt een lijn o p het scherm en met de gelijkspanning kunnen we het lichtpunt dat zich in het midden van het scherm bevindt, verschuiven. Kijk naar het punt, schakel de gelijkspanning in en stel vast of het punt zich in horizontale of in vertikale richting verplaatst. Natuurlijk moet de helderheidsregelaar bij deze procedure zover mogelijk worden teruggedraaid: het lichtpunt m a g nog net zichtbaar zijn; zo wordt voorkomen dat d e luminescentie-laag inbrandt.

De illustraties bij dit artikel geven een visuele verduidelijking van de belangrijkste punten, dus eigenlijk kan er niets mis g a a n . Als de horizontale lijn die door de horizontale afbuiging wordt opgewekt, verandert in een platgedrukte ellips, zal het driedimensionale karakter van d e Llssajous-figuren bijzonder duidelijk te zien zijn (figuur 2h). We kunnen dit effekt bereiken door beide spoelen a a n een zijde met elkaar te verbinden en tussen de twee andere uiteinden een weerstand a a n te brengen. De waarde van de weerstand bepaalt d a n de vorm van de ellips: naarmate de weerstand kleiner is, zal de ellips meer o p een cirkel g a a n lijken. Ook in dit geval bepaalt men de juiste waarde weer langs experimentele weg. We hopen dat u door het spel met d e Llssajous-figuren niet totaal gehypnotiseerd zult raken, want ook het volgende nummer van Elex wordt weer interessant. Het zou jammer zijn, als u er niet meer a a n toe kwam, dat te lezen.

Onderdelenlijst R1 = 10 Q/1 W R2 = 4Q7/5 W R3 = 1 S / 5 W P1,P2 = 50 Q-vermogenspotentiometer, 5 a 10 W P3 = 10-Q-vermogenspotentiometer 5 a 10 W Tri = beltrafo 6 è 8 V L3,L4 = afbuigspoeleneenheid uit sloop-TV SI = aan/uit-schakelaar, enkel polig Diversen: 1 TV-ontvanger, zwart-wit (mag oud zijn, maar moet werken) 1 LF-versterker van

25...40 W Kosten (zonder ontvangers en LF-versterker): ca. f 20,— De prijzen van vermogenspotentiometers lopen sterk uiteen; let op de speciale aanbiedingen! In geval van nood kunnen ook vaste weerstanden worden toegepast. Oude TV's: vrienden en kennissen afstropen, vragen bij de handelaars, of zoeken op een vuilstortplaats.

elex experimenteer-systeem + /— 15-volt-voeding In het juni-nummer van Elex publiceerden wij de schakeling van een 5-voltvoeding, die in ieder geval nodig is om met het Elex Experimenteersysteem te kunnen werken. Schakelingen met TTL-IC's en veel transistorschakelingen hebben ook niet meer nodig. Maar bij het experimenteren met bijvoorbeeld opamps zullen we toch ook wel eens behoefte hebben a a n hogere en/of negatieve spanningen. Vandaar het ontwerp van een plus/min 15-voltvoeding, waarmee althans In dit opzicht het experimenteersysteem kompleet kan worden gemaakt. Ook het schema van deze voeding (figuur 1) ziet er niet bijzonder exotisch uit. Alleen door de mechanische opbouw onderscheldt het ontwerp zich van andere: de netvoedlng bevindt zich namelijk o p de printplaat. We moeten er dus voor zorgen dat het onmogelijk is, de netspanningvoerende printsporen a a n te raken. Ook Figuur 1. De schakeling van de voeding is nauwelijlfs ingewililfelder dan die van de 5-volt-voeding uit liet juninummer. Er is gebruik gemaakt van een tweede stabilisator, die een negatieve spanning levert. Daardoor is de voeding uitstekend geschikt voor experimenten met opamps, die gewoonlijk zowel een positieve als een negatieve voedingsspanning nodig hebben.

hier gebeurt dat door onder de print een afdekplaat aan te brengen, die tevens dienst doet als trekontlasting voor het netsnoer. Netspanning is nu eenmaal niet iets, waar zorgeloos mee kan worden o m g e g a a n !

Het

schema

Veel lezers die het experimenteersysteem bouwen, zijn nieuwelingen op elektronicagebied. Daarom willen we nog eens uitvoerig uiteenzetten wat er zich in een netvoeding allemaal afspeelt. De transformator (Tri) transformeert de netspanning o m l a a g naar 36 volt, of beter gezegd: 2 x 18 volt. De middenaftakking van d e sekundalre wikkeling is immers verbonden met massa. Als voeding voor elektronische schakelingen zijn die spanningen niet bruikbaar: het zijn wisselspanningen. De plus en de min verwisselen 50 maal per sekonde van plaats. Om die spannin-

gen gelijk te richten, gebruiken we dioden. Dat zijn komponenten, die de stroom maar In een richting doorlaten: in de pijlrichting van het sctiemasymbool. Een bruggelijkrichter bevat vier dioden, die met elkaar zijn verbonden zoals dat In figuur 1 is aangegeven. Zo'n gelijkrichter kan ook door vier gewone dioden worden vervangen, op voorwaarde natuurlijk dat die de aangegeven stroom kunnen verwerken. In figuur 2 Is het gelijkrlchten van die wisselspanningen g o e d te volgen. De positieve helften g a a n naar IC1, de negatieve naar IC2. Van een echte gelijkspanning is natuurlijk nog g a a n sprake : 100 maal per sekonde varieert de spanning van nul tot maximaal en weer terug. Als we een versterkerschakeling met zo'n spanning zouden voeden, zou er uit de luidspreker vrijwel alleen een oorverdovende brom te horen zijn. De spanningsvariaties moeten

^-.. IC1 7815 815

©-f^

dus worden opgevangen. Dat gebeurt door een zog e n a a m d e bufferkondensator, die fungeert als een soort "spaarpot'! In tijden van overvloed, als de spanning hoger Is dan de gemiddelde waarde, wordt de kondensator bijgeladen. Die lading wordt vervolgens gebruikt om tijdens de spanningsminima d e gaten in de begroting te dichten. Hoe effektief dat werkt, is afhankelijk van de grootte van de kondensator. In figuur 3 Is dat duidelijk te zien. Hoe groter de stroom is, die door de voeding moet worden geleverd, des te groter moet ook de kapaciteit van de kondensator zijn: de kondensator moet te allen tijde In staat zijn, de maximaal b e n o d i g d e stroom gedurende minstens 1/100 sekonde te leveren. Maar we zijn er nog niet. Weliswaar beschikken we nu over een gelijkspanning, maar erg stabiel is die niet. Dat heeft twee oorzaken. Ten eerste is d e

71 i l "i—T

T

-^CH+)15V i^

k 220V 1000|i 16V

3300M 35V

Q>-0-

-rCM® C4 3300)1 3SV

1000M 16V

:^ •^:ME)i5v

102 7915 1^

I

."j

elex -

8-39

Figuur 2. Een bruggelijkrichter "sorteert" de positieve en de negatieve komponenten van de wisselspanning en stuurt ze elk een andere kant op. Op een oscilloskoop kan tiet beeld van zo'n intermitterende gelijkspanning alleen zichtbaar worden gemaakt, als er nog geen bufferkondensatoren zijn aangesloten. In deze vorm zijn de gelijkspanningen natuurlijk nog niet bruikbaar.

b) t u .

Ó"Ó

3 a)

A A A 0

/VV\.f

-U'

J •^

\

A V

^

"fi 1t

u PI

Figuur 3. Als we een bufferkondensator gebruiken, ziet de zaak er al heel wat gezonder uit. Honderd maal per sekonde wordt tijdens de spanningspieken de kondensator bijgeladen, om vervolgens zijn lading langzaam af te geven, zodat de "dalen" worden opgevuld. De stabiliserende werking is beter, naarmate de kapaciteit van de kondensator groter is. Figuur 4. De voeding kan heel kompakt worden opgebouwd, doordat de trafo zich op de print bevindt. Let er wel op, dat u de juiste trafo te pakken krijgt, anders passen de aansluitingen misschien niet op de print. Denk er om, dat twee printbanen netspanning voeren: de onderkant van de print moet dus beslist worden voorzien van een afdekplaat!

netspanning verre van konstant. Dat is bijvoorbeeld al a a n een gloeil a m p te zien als er elders in tiet tiuis een sterl<e stroomverbruiker w/ordt ingesctiakeld. Maar ook over langere perioden kunnen er spanningssctiommelingen optreden. Al deze variaties en storingen worden door onze voeding getrouwelijk overgenomen. En behalve dat spreekt ook d e belasting van d e voeding nog een stevig woordje mee. Onbelast of lictit belast is d e spanning enkele volts hoger d a n wanneer er een grotere stroom wordt afgenomen. Daarom moet d e ruwe gelijkspanning worden gestabiliseerd. Heel vroeger, toen d e elektronica n o g in d e kinderschoenen stond, bestond een spanningsstabilisator uit een flinke print, voorzien van d e nodige komponenten. De ICfabrikanten hebben het ons een stuk gemakkelijker gemaakt. Al het werk 8-40 -

elex

wordt g e d a a n door een klein blokje, dat voorzien is van drie aansluitingen. De middelste aansluiting wordt verbonden met massa, links komt d e ongestabiliseerde gelijkspanning binnen en rechts staat d e gestabiliseerde spanning ter beschikking. De ingangsspanning moet een paar volt hoger zijn d a n de o p het IC aangegeven uitgangsspanning. Het verschil in vermogen wordt door het IC weggewerkt in de vorm van warmte; d a t is d e prijs die voor d e stabilisatie moet worden betaald. Het verdient dus aanbeveling, het IC te voorzien van een koelplaatje, vooral als d e maximale stroom (1 A) moet worden geleverd. Stabilisatie-IC's zijn er in twee uitvoeringen: d e 78xx levert een positieve, d e 79xx een negatieve spanning. O p d e plaats van d e twee x'en staat een getal, dat d e te leveren uitgangsspanning aangeeft. Voor onze voeding heb-

ben we dus een 7815 en een 7915 nodig. Het schema is nu voor het grootste gedeelte verklaard. De twee kleinere kondensatoren a a n d e uitg a n g dienen vooral om eventuele eigen oscillaties in het IC te onderdrukken. De twee LED's met d e ermee in serie geschakelde weerstanden zijn alleen bedoeld als indikatie: als ze branden, is d e voeding in orde. De montage zal weinig problemen opleveren: wat dat betreft spreekt figuur 4 boekdelen. Vergeet alleen de afdekplaat niet! Daarvoor kan een gewoon stukje printplaat worden gebruikt, uiteraard met d e koperzijde naar beneden. Meer gegevens daarover vindt u in het juni-nummer van Elex o p bladzijde 34.

Onderdeienlijst R1,R2 = 1 kQ C1,C2 = 1000f/F/16 V (voor staande montage) C3,C4 = 3300 M F / 3 5 V (idem) D1,D2 = LED (bijv. rood voor + , groen voor —) IC1 = 7815 IC2 = 7915 B I = bruggelijkrichter B40C1500, rond T r i = trafo 2 x 18 V / 2 X 0,7 A (GERTH/ type 6 6 3 6 - 2 - V )

2 koelllchamen (figuur 4) voor TO 220, thermisclie weerstand maximaal 12,5°C/W Geschatte bouwkosten zonder trafo en print; ca. f 25,—

'(TUL>3U\! HAAKJU8) magneetventiel lekbeveiliging Elex 6/86 biz,

als

32

Wij proberen altijd onze schakelingen zo eenvoud i g mogelijk te tiouden. Dit lukt lang niet altijd. De heer O. Pfletschinger uit Duitsland overtrof ons ditmaal met zijn lekbeveiliging. Hij gebruikt slechts twee dioden, één magneetventiel en eventueel een kondensator (zie schema). De werking doet volgens onze Duitse lezer niet onder voor die van onze schakeling. Het magneetventiel zo! g a a n werken wanneer één van d e twee schakelaars gesloten wordt. Door d e dioden zal het ventiel dat niet g e o p e n d m a g worden, geen spanning krijgen. Dl en D2 zijn van het type 1N4005. Wanneer d e spanning achter de dioden te l a a g is om het ventiel te bedienen, moeten we een kondensator toevoegen van een paar

honderd nF. De dioden geleiden slechts gedurend e de helft van de periode, waardoor de effektieve spanning lager wordt. Door toevoeging van een kondensator stijgt de effektieve spanning.

Deze schakeling heeft verder nog het voordeel dat met een derde diode een wosmachine met drie ventielen beveiligd kan worden. Wees in ieder geval voorzichtig met d e netspanning. elex - 8-41

afstand-timer hou de juiste afstand dankzij akoestische waarschuwing Het is heel goed mogelijk een schakeling te ontwerpen die met behulp van bijvoorbeeld radar de afstand meet tot de auto die op de snelweg vóór ons rijdt en automatisch gas mindert als die afstand te klein is. Zoiets wordt echter zó ingewikkeld, dat we dat hier niet zo zagen zitten. Met dit eenvoudiger en goedkoper schakelingetje kunnen we ook een bijdrage leveren aan een grotere verkeersveiligheid...

Op de achterkant van veel auto's zitten tegenwoordig van die kleine stickertjes met g r a p p i g e (of op z'n minst grappig bedoelde) teksten als: "Wie dit kan lezen is al te dichitbij!". En deze vinden wij heel aardig gevonden: "Neem me niet kwalijk dat ik zo vlak vóór U rijd!". Maar hoe ze ook bedoeld zijn, nuchter, dreigend of geestig, die goedgemeende spreuken achterop ons blikken lievelingsspeeig o e d hebben alleen enig nut bij niet al te hoge snelheden: om de kleine lettertjes te kunnen ontcijferen moet ons oog, zelfs al is dat helemaal in orde, zich tamelijk dicht bij het stickertje bevinden. Bij een snelheid van zo'n 130 kilometer per uur is dat een niet ongevaarlijke bezigheid! fn theorie zouden we dit probleem als volgt kunnen oplossen: we gebruiken diverse stickers van verschillende grootte voor verschillende snelheden. Bijvoorbeeld: "Wie 120 rijdt en dit kan lezen, rijdt te dichtbij!" - "Wie 110 rijdt en dit kan lezen,. . .". Eigenlijk zouden we over dit onderwerp geen grapjes mogen maken, als we even denken a a n het gro8-42 -

elex

te aantal ongelukken dat steeds weer gebeurt door te weinig afstond houden bij te hoge snelheden. Ivlaar wat moeten we daar d a n tegen doen? Hoe weet een bestuurder dat hij niet bovenop zijn voorligger zal knallen als die plotseling bovenop de rem gaat staan?

Snelheid = afstand gedeeld door tijd Uitgaand van het feit, dat de remweg met toenemende snelheid eveneens toeneemt, heeft men een simpele methode uitgedacht om de "veilige afstand tot de voorligger" uit te rekenen. Hoe hoger de snelheid wordt, des te grotere afstanden worden er in een b e p a a l d e tijd afgelegd. Bijvoorbeeld: bij een snelheid van 36 kilometer per uur komt een voertuig in één sekonde precies tien meter verder (36000 meter gedeeld door 3600 sekonden). Als d e snelheid wordt verdubbeld tot 72 kilometer per uur, d a n wordt natuurlijk in dezelfde tijd (één sekonde) d e d u b b e l e afstand afgelegd, dus 20 meter. Experts (dat zijn mensen

die het kunnen weten of het in ieder geval zouden moeten weten) hebben uitgerekend dat d e afstand tot de voorligger, in sekonden uitgedrukt, niet kleiner m a g zijn dan anderhalve sekonde. In meters uitgedrukt wordt de afstand dus steeds groter, naarmate de wagens een hogere snelheid hebben! Voor diegenen die het natuurkundig wat juister geformuleerd willen hebben: het verband tussen afgelegde weg, snelheid en tijd wordt gegeven door de formule: s = v t of in woorden: afgelegde weg is snelheid maal tijd. Bij een gelijkblijvende snelheid is de afgelegde weg dus direkt evenredig met de tijd. We moeten dus alleen nog uitleggen hoe we de tijd meten die verstrijkt voordat we de bumper van onze voorganger zouden raken (vooropgesteld dat die zou stilstaan). Daartoe nemen we een b e p a a l d punt in gedachten, waar zich d e voorligger net bevindt en tellen vervolgens twee sekonden af (onze timer werkt met deze tijd die een nog iets grotere veiligheid geeft dan de al eerder gei

noemde anderhalve sekonde). Als we ons na verloop van deze twee sekonden nog niet bij het bewuste punt bevinden, d a n is de afstand tot de voorganger voldoende groot voor een veilige noodstop. Zijn we echter na die twee sekonden het merkteken (een bord, kilometerpaaltje of zoiets) al voorbij, d a n is het d e hoogste tijd om gas terug te nemen. Om nauwkeurig vast te stellen wanneer er twee sekonden voorbij zijn, hebben sommige mensen genoeg a a n het bekende langzame tellen "éénentwintig — tweeëntwint i g . . .". Jammer genoeg heeft niet iedereen een exakt tijdgevoel, zodat een twee-sekonden-timer hier g o e d van pas kan komen. De bouw van zo'n timer is, hoe kan het ook anders, niet moeilijker dan de meeste schakelingen die we tot nog toe hebben gepubliceerd.

Het principe Niemand hoeft zich zorgen te maken over de verkrijgbaarheid van de IC's die we in deze schakeling

Figuur 1. Het blokschema van de timer is niet bepaald revolutionair te noemen: een monoflop levert gedurende een bepaalde tijd een uitgangssignaal, waarvan de neergaande flank in een korte puls wordt veranderd. Deze puls komt, na afregeling van een instelpotmeter, precies na twee sekonden en laat de er achter geschakelde oscillator kort in aktie komen.

_n_

Figuur 2. Het schema laat weer eens zien dat de 555 werkelijk overal voor gebruikt kan worden. Afhankelijk van de manier van aansluiten, kan dit IC als monoflop (ICI) of als oscillator (IC2) gebruikt worden. Daarnaast zijn natuurlijk ook nog diverse andere toepassingen mogelijk. Kondensator C2 reageert op de neergaande flank van het uitgangssignaal van ICI, die na twee sekonden optreedt. Deze wordt met behulp van Tl in een korte puls vertaald, waardoor de oscillator wordt geaktiveerd. Een piëzozoemer laat duidelijk horen wanneer de twee sekonden voorbij zijn.

gebruiken! De legendarische 555 is werkelijl< bijna overal te krijgen (nou ja, niet bij de groenteboer natuurlijk, maar toch). En wat het principe van de schakeling betreft: daar hebben we het al vaker over g e h a d , zij het ook in iets andere vornn. Het blokschema (figuur 1) laat zien dat het slechts onn drie "blokken" g a a t die voor d e juiste timing zorgen. Ten eerste een monostabiele multivibrator, die de eigenlijke klok van de schakeling vormt. Na een druk o p de knop levert deze na precies twee sekonden een puls, waarvan de breedte (tijdsduur) verder niet zo erg belangrijk is. Gedurende deze puls, die dus na twee sekonden begint, wordt de oscillator (het derde blok in figuur 1) geaktiveerd. Resultaat; o p d e knop drukken — na twee sekonden een kort pieptoontje, en d a n is de

schakeling opnieuw gebruiksklaar.

Het

schema

Figuur 2 ziet er een beetje ingewikkelder uit dan het blokschema. We laten ons echter niet afschrikken en werpen toch een blik o p het schema, om uit te vinden wat er allemaal gebeurt na een druk op knop S I De 555 kan voor vele doeleinden gebruikt worden, dat hangt helemaal af van de manier waarop hij wordt aangesloten. Als hij wordt geschakeld zoals IC1, d a n werkt hij als monostabiele multivibrator, of kortweg: monoflop. Hoe deze standaardtoepassing van de 555 werkt, hebben we in eerdere nummers al uitgebreid beschreven. Kort samengevat: een (neergaande) flank op de ingang heeft

tot gevolg dat het logische nivo op d e uitgang gedurende een b e p a a l de, vast ingestelde tijd omkeert, om daarna weer de oorspronkelijke waarde aan te nemen. Deze "omklaptijd" is niet afhankelijk van hoe lang SI ingedrukt wordt gehouden. Ze wordt uitsluitend b e p a a l d door de waarden van R2, PI en C l Door het indrukken van S1 gaat de spanning o p pen 2 van plus naar nul volt. Deze negatieve flank zet de monoflop a a n het werk ("triggert de monoflop"). Op de uitgang van IC1 (pen 3) gaat d e spanning van nul volt naar de waarde van de voedingsspanning, om na twee sekonden weer terug te vallen naar nul volt. Kondensator C2 speelt een belangrijke rol. Deze zorgt dat tijdens d e neergaande flank van het uitgangssignaal van ICI een korte negatieve

puls o p de basis van Tl verschijnt. De breedte van deze puls hangt af van de waarde van C2. De puls wordt door T1 geïnverteerd en "rechtgetrokken", zodat hij er ook werkelijk zo uit ziet als bij de koliektor van T1 getekend (dus met mooi steile flanken). Zolang er o p pen 4 van IC2 een positieve spanning staat, levert dit IC, dat als oscillator is geschakeld, een frekwentie die wordt b e p a a l d door R6, R7 en C3. Deze frekwentie ligt natuurlijk in het audiog e b i e d en is dankzij de piëzo-zoemer Bz aan de uitgang g o e d hoorbaar

Geen geluid: is de timer wijlen? Als we, ondanks alle voorzichtigheid, toch een foutje hebben gemaakt bij het bouwen, d a n is het raadzaam de "blokken" elex — 8-43

van d e schakeling aparf te onderzoeken: — staat er bij het indrukken van S1 ook inderd a a d een logische nul o p pen 2 van IC1? — staat er o p pen 3 ook inderdaad twee sekonden lang een logische één, nadat de schakelaar is ingedrukt? — kunnen we na die twee sekonden o p d e koliektor van T1 inderdaad een korte puls meten (die overigens niet korter d a n een halve sekonde m a g zijn)? Als één van deze punten niet in orde is, kan de fout zich maar in een klein gedeelte van d e schakeling bevinden en kan dus ook makkelijker opgespoord worden. We kunnen d e timer het beste met behulp van een stopwatch ijken: PI net zolang verdraaien tot de pieptoon precies na twee sekonden begint. Als het regelbereik van d e potmeter niet groot genoeg mocht zijn (ten gevolge van toleranties van

de diverse onderdelen, vooral van Cl), d a n moeten we voor deze kondensator een ander exemplaar nemen. Dit zal echter maar hoogst zelden nodig zijn. Een andere waarde voor C l brengt overigens een groot aantal andere gebruiksmogelijkheden met zich mee. Wie ofwel helemaal niet autorijdt of tot de zeer voorzichtige rijders behoort, zo één die nooit te dicht o p zijn voorganger rijdt, hoeft het echt niet zonder deze timer te stellen. We kunnen bijvoorbeeld P1 door een gewone (draai-)potmeter vervangen, kompleet met mooie knop en schaal, en met een grotere waarde voor C1 kan het a p p a r a a t d a n als donkere-kamertimer gebruikt worden. En er zijn zeker nog genoeg andere mogelijkheden. Wie een paar originele gebruikstips weet te bedenken: laat het ons even weten!

MAI=\KT-INI=0 Nieuwe 10- en 19-inch behuizingen van All\/I Van het Duitse merk "Isel" heeft de Fa. AIM Productions het 19-inch behuizingsprogramma uitgebreid met 10-inch tafel- en kastbehuizingen Model 1560 (zie foto) resp. Model 1550. Bovendien is een nieuwe 19-inch tafelbehuizing Model 1562 toegevoegd. De behuizingen zijn volgens DIN-norm 41494, terwijl als printkaartkonnektor DIN 41612 toegepast kan worden. Het 19-inch profiel van de kasten/behuizing is geperforeerd met gaten om zodoende op een eenvoudige manier printkaartgeleiders in d e behuizing te kunnen monteren. Het 8-44 -

elex

materiaal bestaat uit geëloxeerd aluminium. Naast het standaardpakket van 10-/19-inch behuizingen met toebehoren, bevat het AIM-programma kastprofielen, plaatmateriaal en hoekprofielstukken om kasten en behuizingen samen te stellen met andere maten/afmetingen. Het prijsnivo van de 10-/ 19-inch behuizingen is tamelijk gunstig; zo kost de afgebeelde 10-inch tafelbehuizing Model 1560 f 79,50 exkl. &T.W. Voor nadere informatie: AIM PRODUCTIONS Industrieterrein "Builewijk" Koiienbergweg 2 1101 AR Amsterdam Tel.: 020-976463 (X274 M)

Onderdelenlijst R1,R5 = 10 kQ R2 = 56 kQ R3,R6,R7 = 100 kQ R4 = 1 MQ PI = 100 kQ instelpotmeter Cl

=

IOHF/16 V

C2 C3 C4 Tl Dl

= = = = =

1 fiF/16 V 1 nF 22fjF/16 V BC547B 1N4148

IC1,IC2 = NE555 S I = druktoets, enkelpolig maakkontakt 1 standaardprint formaat 1 Bz = piëzo-zoemer (bijvoorbeeld Toko PB2720) kosten van de onderdelen zonder kastje en montagemateriaal ongeveer f 20, —

MAIïKT-INr-0 1

"*****'*^ il-._iJ

c;»-.."-^^* '."^

- ^ ^ : : •"««S^aBa^fc,!

fll • > » H, 1%^.

^ ^^^,

^^^^^^^^^^^B***< ^

j | i ^

Bl^^S.; supergrootbeeld-TV Bij Philips Consumer Electronics in Eindhoven wordt sinds korte tijd een geheel nieuw televisietoestel geproduceerd: "Superscreen TV" met een beelddiagonaal van 94 centimeter. Een dergelijk a p p a r a a t wordt al geruime tijd in de Verenigde Staten met groot sukses uitgebracht. Nu is Europa a a n de beurt. De eerste landen waar het a p p a r a a t op de markt komt zijn Nederland, Zwitserland en Italië. Het a p p a r a a t is behalve voor konsumentengebruik in de huiskamer (en d a n speciaal voor sport- en filmliefhebbers) ook buitengewoon geschikt voor semi-professionele toepassingen, zoals in foyers van hotels of in scholen, sportkomplexen en showrooms. De "Superscreen-TV" neemt niet meer plaats in d a n een normaal grootbeeldtelevisietoestel. Met een hoogte van 104 centimeter, een breedte van 83,5 en een diepte van 52 centimeter is het a p p a raat in principe geschikt voor elke ruimte. Voor een scherpe projektie is een nieuw, kompakt lenzensysteem ontwikkeld, evenals een nieuwe vloeistofkoppeling tussen de lenzen en d e beeldbuis. Behalve door zijn grote rechthoekige projektiescherm met een beelddiagonaal van 94 centimeter

onderscheidt het a p p a raat zich met zijn mogelijkheden niet speciaal van de normale televisietoestellen. Het a p p a r a a t kent vijftig voorkeurzenders, een computergestuurde teletekst-dekoder en is bovendien voorzien van zogenaamde scartaansluitingen voor rechtstreekse verbindingen met onder andere een videorecorder, beeldplatenspeler of thuiscomputer. Ook heeft het a p p a r a a t aansluitingen voor een hifiinstallatie, twee extra luidsprekerboxen en een hoofdtelefoon. In vergelijking met oudere groofbeeldtelevisietoestellen onderscheidt dit nieuwe a p p a r a a t zich door een grote helderheid.

rolstoelpatiënt, kan een draadloze afstandsbediening een belangrijke helpende hand zijn om bijvoorbeeld deuren te openen. — Voor een optimale beveiliging bij het a a n en uit zetten van beveiligingssystemen, omdat de in- en uitgangsvertragingen kunnen vervallen. Voorwaarden bij bovengenoemde toepassingsmogelijkheden zijn de betrouwbaarheid en het storingsvrij werken van de bediening, en de zekerheid dat onbevoegden (of andere oorzaken) geen invloed op de bediening en werking kunnen uitoefenen. Van Dam Beveiligingen brengt nu de DA 307/325 o p de markt; een draadloze afstandsbediening met bijzondere eigenschappen.

vanger niet herkend en dus niet geaksepteerd. De ontvanger is op een 12.. . 15-V-wissel- of gelijkspanning aansluitbaar en heeft een ingebouwd relais met een vrij wisselkontakt dat belastbaar is met 6 tot 8,5 A. Het bereik van de draadloze afstandsbediening ligt tussen de 8 en 12 meter. Voor eventuele verdere informatie: Van Dam Beveiligingen RV, Postbus 450, 3000 AL Rotterdam, Tel 010 - 4670022 (X277 M)

De DA 307/325 bestaat uit een kleine handzame zender met sleutelhanger en een ontvanger. Bij het indrukken van d e knop o p de zender wordt een gekodeerd infrarood-signaal uitgezonden (aantal in te stellen kodes: 59.000). Gericht op het "oog" van de ontvanger zal deze hierop reageren, indien de kode van de ontvanger overeenkomt met die van de zender. Onjuiste kodes of signalen van andere bronnen worden door de ont-

uit Philips koerier 15 mei 1986 [Y-llb M)

draadloze afstandsbediening Er zijn vele situaties denkbaar waarbij een draadloze afstandsbediening goede diensten kan bewijzen, bijvoorbeeld: — Voor het automatisch openen en sluiten van toegangsdeuren, slagbomen, rolluiken van winkels, garagedeuren, het in- en uitschakelen van allerlei apparatuur, enz. — Voor de invalide mens, bijvoorbeeld een elex -

8-45

kursus wisselstroom deel 2 In de vorige aflevering hebben we het schema van figuur 1 al geïntroduceerd. Het zijn twee in serie geschakelde timers. Wie de figuren 2 en 3 goed bestudeert, zal weinig problemen ondervinden bij het monteren van de schakeling. "Doorkrijgen" hoe het werkt is misschien wat moeilijker We zullen daarom in telegramstijl de werking nog een keer onder de loep nemen. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat met de potmeters PI en P2 de beide transistors zó zijn ingesteld dat de lampjes La1 en La2 goed branden. Drukken we nu op toets SI dan wordt C1 kortgesloten en ontladen. Gevolgen: T1 spert, Lal dooft, C2 wordt geladen (trajekt: Lal, C2, basis T2). T2 blijft geleiden en La2 brandt nog. Na loslaten van SI begint lading van C l via R1 en P I Basisspanning van Tl stijgt tot 0,7 V en er gaat kollektorstroom lopen. Lal gaat branden en de kollektorspanning van T1 daalt tot ongeveer 0,2 V.

Ub = 4,5V

De geladen kondensator C2 ligt met zijn pluspool aan de koliektor van Tl en met zijn minpool aan de basis van T2. De basis van T2 krijgt dus een negatieve spanning ten opzichte van de emitter (= massa) en T2 spert dus, zodat La2 dooft. Tegelijk begint het "omladen" van C2 (trajekt: R2 — P2 — C2 — Tl naar massa), waardoor de basisspanning van T2 weer begint te stijgen. Zodra de basisspanning een waarde van -i-0,7 V bereikt heeft, gaat T2 weer geleiden en La2 gaat branden. Nu branden dus beide lampen! (We moeten hier nog bij opmerken dat aan C2 de polariteit nu onjuist is. De "min" heeft een hogere spanning dan de "plus". De elko kan deze kleine spanning van ca. 0,5 V echter goed verdragen.) We hebben hier dus te maken met een schakeling, waarvan de ene helft de andere beïnvloedt. Door een kleine wijziging wordt dat nog veel duidelijker. We maken de verbinding van C l naar massa los en leggen de minpool aan de basis van T l De pluspool van dezelfde kondensator komt aan de koliektor van T2 (figuur 4 en 5). De druktoetsschakelaar kan geen kwaad en mag blijven zitten. Nu gaan de lampjes afwisselend branden. Het blijkt dus dat de twee helften van de schakeling elkaar beïnvloeden. Een dergelijke schakeling noemt men in de elektronica een astabiele multivibrator (AI\/IV). A-stabiel, omdat de toestand van de schakeling voortdurend verandert, zonder dat zich een bepaald evenwicht instelt. De timerschakeling van figuur 1 kende wel een stabiele toestand: na verloop van tijd bleven de twee lampjes branden. Daarom wordt zo'n schakeling een monostabiele multivibrator genoemd.

Ub = 4,5V

Benodigde onderdelen

R2 P2 C2 T1 Lal

8-46 -

elex

= = = = =

100 Q Vt W instelpotmeter 10 l<S 100 MF 16 V BC 547B lampje 6 V/50 mA (met fitting)

Een belangrijk kenmerk van de astabiele multivibrator is de symmetrie van de schakeling. In het schema van figuur 6 komt die symmetrie duidelijk tot uitdrukking. De astabiele multivibrator is eigenlijk een osciliator: een elektronische schakeling, die uit zichzelf heen en weer pendelt tussen twee bedrijfstoestanden. Vanwege hun betrouwbaarheid zijn AlvIV's erg geschikt om er allerlei experimenten mee uit te voeren. Op de principeschakeling van figuur 6 kunnen talloze variaties worden gemaakt. Het ritme waarin de lampjes knipperen, dus eigenlijk de frekwentie van de osciliator, wordt bepaald door de RCkombinaties in iedere helft van de schakeling (C1-R1-P1 en C2-R2-P2). Bij een kleinere waarde van C1 of PI bijvoorbeeld wordt C l sneller opgeladen, zodat T1 eerder het lampje Lal inschakelt. La2 brandt dan telkens korter: de knipperfrekwentie wordt hoger. Op dezelfde manier bepalen C2-R2-P2 de brandduur van L a l Als de weerstanden en kondensatoren links en rechts dezelfde waarde hebben, branden beide lampjes telkens even lang. De impuls-pauze-verhouding (in het Engels heet dat "dutycycle") bedraagt dan 1:1

r

n

L

J

10 •

(7^

I

^

'|R4

6

"(R41

^

1,6V

^

LED

0,2V

Ub = 4,5 V

1000M 16V

BC 547B

BC 547B

^

Ub = 4,5 V

•

84931-2-12

O

Met een of twee lichtafhankelijke weerstanden (LDR's) inpiaats van de potmeters (figuur 7) wordt de frekwentie bepaald door de hoeveelheid licht, die door de LDR's wordt opgevangen. Figuur 8 toont een gemoderniseerde versie van de knipperschakeling met LED's Inplaats van lampjes Een LED heeft een serieweerstand nodig om de stroom erdoor te begrenzen. De waarde van zo'n serieweerstand kan met behulp van de wet van Ohm gemakkelijk worden berekend. Als voorbeeld nemen we LED D2 uit figuur 8. De komponenten die in dit verband van belang zijn, staan in figuur 10 nogmaals getekend. We zien dat de spanningsvol over respektievelijk de LED en de transistor 16 volt en 0,2 volt bedraagt. Samen dus 1,8 volt. De serieweerstand zal dan 4,5 volt - 1,8 volt = 2,7 volt moeten wegwerken. Als we door de LED een stroom willen sturen van 15 mA, dan wordt de weerstandswaarde: DA = yjR4) = 2.7 V I (D2) 15 mA

180 Q

Omdat de schakeling symmetrisch is, geldt voor R3 natuurlijk dezelfde waarde. wordt vervolgd elex -

8-47

KOMPOM^NTLN Dioden

Transistors

Geïntegreerde schakelingen

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

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

meestal afgekort tot "IC's", bestaan tegenwoordig in zoveel varianten, dat er nauwelijks iets in het algemeen over te zeggen valt. De meeste IC's zijn ondergebracht in een DIL-behuizing (dual-in-line); de bekende zwarte "kevertjes" met twee rijen pootjes. Vaak staan die pootjes trouwens iets te ver uit elkaar en moeten ze (voorzichtigi) wat worden bijgebogen, wil het IC in het voetje passen. Om vergissingen t e voorkomen is pen 1 op het IC altijd gemerkt met een punt of een inkeping o.i.d.

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

[-
•

^

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

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

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

0

= >«i<

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

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

Fotodiode

o ^^

^

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

^K^ elex

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 "Et", " 2 1", " 1 " of " = 1 " genoteerd. Daardoor blijven de tekeningen internationaal bruikbaar èn blijft de aansluiting op de in het elektronica-onderwijs toegepaste officiële tekenmethoden gehandhaafd. Elex

NEN

t^

operationele versterker (opamp)

inverter

I

U—

fototransistor (NPN) met en zonder basisaansluiting | V ) —

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

8-48 -

Symbolen

—I t ^ O —

d

•Nttf

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

M M'

M-kanaal J-FET

AND-poort (EN-poort)

-NANO-poort n&^o-N

1 *

—

(NEN-poortl

P-kanaal J-FET

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

OR poort (OF-poort)

-NOR-poort (NOF-poortI

EXOR-pojr; (EX-OF poort)

•+

—W7rV>_ —Tl ^y^

EXNORpoort (EX-NOF-poort)

~ | I

=lL T

KOMI-ONENTEN Weerstanden

Hoeveel o h m en hoeveel farad?

Meetwaarden

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

Bij grote of kleine weerstanden en kondensatoren wordt de waarde verkort weergegeven met behulp van één van de volgende voorvoegsels:

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

1

1 1

J

1 m i ^^Su Jiij \

kleur

Ie 2e cijf er cijfer

i1 i

= = -

(picol (nanol (micro) Imilij) (kilo) (Mega) (Giga)

= = = = =

10 '^ 10-^ 10-^ 10-* 10^ 10* 10*

= = = = = = =

een miljoenste van een n iljoenste een miljardste een miijoensle een duizendste duizend miljoen miljard

Diverse tekensymbolen

ingang

\ nullen

tolerantie in%

-

0

-

-

bruin

1

1

(1

+ 1%

rood

2

2

(KI

±2%

oranje

3

3

ü()0

geel

4

4

0000

groen

5

5

00000

blauw

6

6

000000

violet

7

7

grijs

8

8

wit

9

9

-

goud

-

-

zonder

M G

zwart

zilver

p n f m k

±0.5%

-

xO.I

±.5%

xO.Ol

± 10%

-

± 20%

Het voorvoegsel vervangt in Elex niet alleen een aantal nullen vóór of achter de komma, maar ook de komma zètf; op de plaats van de komma komt het voorvoegsel te staan. Een paar voorbeelden: 3k9 = 3,9 kQ = 3900 S 4n7= 4,7f
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, afgelakt. Met een schroevedraaier instelbare, zogenaamde instelpots, kosten ongeveer twee kwartjes; echte potmeters (met een as) zijn te koop vanaf ongeveer f 1,50.

o.

massa chassis aan nul

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

lichtnet aarde draad (geleider)

verbindingen

1 1 F en F). De waarde is 1.000.000.000.000 1.000.000 op de kondensator vaak in de Elex-schrijfwijze aangegeven. Voorbeelden:

kruising zonder verbinding

(

1n5

Voorbeelden: bruin-rood-bruin-zilver: 120 Q 10% geel-violet-oranje-zilver; 47.000 Q = 47 kQ 10% (in Elex-schema's: 47 k) bruin-groen-groen-goud: 1.500.000 Q = 1,5 MQ 5% {in Elex-schema's: 1IVI5) In Elex-schakelingen worden uitsluitend weerstanden gebruikt uit de zogeheten E12-reeks met een tolerantie van 10% (of 5%). Tenzij anders aangegeven worden '74-watt-weerstanden gebruikt. Ze kosten ongeveer een dubbeltje.

uitgang

=

1,5 nF; yüZ

=

0,03MF =

30 nF;

100 p

(of

nlOO of n1) = 100 pF De werkspanning van gewone kondensatoren moet minstens 2 0 % hoger zijn dan de voedingsspanning van de schakeling. De prijs is afhankelijk van de kapaciteit en van het materiaal waaruit de kondensator is opgebnui\d f O 40 tnt f 1 50

afgeschermde kabel

^

schakelaar (open)

drukknop (open)

^ .

Hh


aansluiting (vast)

-f

aansluiting (losneembaar)

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

40-

meetpunt

H3

gelijkspanningsbron (batterij, akku) lichtgevoelige weerstand

.t_/

n

NTC

temperatuurgevoeiige weerstand

koptelefoon

luidspreker

spoel

Variabele kondensatoren instel potmeter

Evenals bij weerstanden bestaan ook bij kondensatoren speciale instelbare uitvoeringen. Met een schroevedraaier instelbare "trimmers" kosten ca. /" 1, —; variabele kondensatoren met een as zijn te koop vanaf ongeveer f 2,50.

spoel met kern

transformator

relais (kontakt in ruststand)

^ potentiometer (potmeter)

draaispoelinstrument gloeilamp neonlampje

stereopotmeter

variabele kondensator

zekering

elex -

8-49